JP2009526141A - エレクトレット及びエレクトレットに有用な化合物 - Google Patents
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Abstract
Description
Y2−A(R1)n−Y1 (II)
式中、Aはナフタレン又はアントラセンであり、Y1及びY2はそれぞれ独立してR2−R3であり、R2はエステル又はアミドであり、R3は10〜22個の炭素原子を有するアルキル基であり、R1はR2−R3であり、ここでR2及びR3はそれぞれ独立して上記に定義された通りであり、並びにAがナフタレンのとき、nは0〜6であり、及びAがアントラセンのとき、nは0〜8である。一実施形態では、Aはナフタレンである。一部の実施形態では、R2は、−CONH−、−NHCO−、−OCO−、又は−COO−である。一部の実施形態では、R3は12〜22個の炭素原子を有するアルキル基である。他の実施形態では、nは0であり、Y1はナフタレン上の2位に位置し、及びY2はナフタレン上の6位に位置している。一部の実施形態では、nは1である。他の実施形態では、Aはアントラセンである。
Y2−A(R1)n−Y1 (III)
式中、Aはベンゼンであり、Y1及びY2はそれぞれ独立してR2−R3であり、R2はエステル又はアミドであり、R3は10〜22個の炭素原子を有するアルキル基であり、R1はR2−R3であり、ここでR2及びR3はそれぞれ独立して上記で定義された通りであり、少なくとも1つのR1はY1及びY2の少なくとも1つに対しメタ位に位置し、並びにnは1〜4である。
本発明に関して、これらの用語は下記の意味を有する:
用語「アルキル」とは、記載された数の炭素原子を有し、炭素及び水素のみを含有する、完全飽和の一価直鎖ラジカルを言う。
用語「エレクトレット」は、少なくとも半永久的な電荷を示す、誘電体を意味する。用語「半永久的な」とは、電荷の減衰に関する時定数特性がエレクトレットが使用される期間よりも相当長いことを意味し;
用語「エアゾール」とは、固体又は液体形態で懸濁された粒子を含有する気体を意味し;及び
用語「汚染物質」とは、粒子及び/又は、一般に粒子であるとみなされない場合のある他の物質(例えば有機蒸気)を意味する。
Y2−A(R1)n−Y1 (I)
式中、Aはベンゼン、ナフタレン、又はアントラセンであり、
Y1及びY2はそれぞれ独立してR2−R3であり、
R2はエステル連結基又はアミド連結基であり、
R3は10〜22個の炭素原子を有する直鎖アルキル基であり、
R1はR2−R3であり、ここで、R2及びR3はそれぞれ独立して上記に定義された通りであり、並びに
Aがベンゼンであるとき、nは0〜4であり、
Aがナフタレンであるとき、nは0〜6であり、及び
Aがアントラセンであるとき、nは0〜8である。
R2のエステル連結基は、互いに独立に、−OCO−及び−COO−であることができる。
R2のアミド連結基は、互いに独立に、−CONH−、及び−NHCO−であることができる。
R3のアルキル基は好ましくは12〜22個、16〜22個、又は更には18〜22個の炭素原子を有し、及び好ましくは直鎖の形態である。
好ましくは、Y2及びY1は、互いに対してオルト位、メタ位、若しくはパラ位に位置し、又は更には互いに対してメタ位若しくはパラ位に位置し、連結基がエステルである場合、Y2及びY1は好ましくは互いに対してオルト位、メタ位、若しくはパラ位に位置し、及び連結基がアミドである場合には、連結基は好ましくは互いに対してメタ位若しくはパラ位に位置する。
フィルムの形体のエレクトレットもまた、上述の熱可塑性組成物(例えば、上述の熱可塑性樹脂及び少なくとも1つの式(I)の化合物のブレンド)から形成することができる。熱可塑性樹脂及び上述の帯電方法はまた、エレクトレットフィルムを形成するのにも大変適しており、及び本明細書に組み込まれる。エレクトレットフィルムの帯電性を測定するために有用な方法の例には、表面電位がある。好ましくはエレクトレットフィルムは、50ミリボルト(mV)よりも大きな、100mVよりも大きな、200mVよりも大きな、400mVよりも大きな、又は更には500mVよりも大きな絶対値を有する表面電位を示す。エレクトレットフィルムは例えば圧電フィルムが挙げられる種々の用途において有用である。
式(I)によって表され及びアミド連結基を包含する化合物を調製するための特に有用な手順は、次のスキームIIに従って進められる。
本実施例において使用される試験手順は以下のものを包含する。
有効幾何学的繊維径は、デイビス・C.N.(Davies, C. N.)、「浮遊塵埃及び粒子の分離(The Separation of Airborne Dust and Particles)(機械技術者協会(Institution of Mechanical Engineers)、ロンドン、議事録1B、1952年)に記載されている方法に従って評価される。
ブローンマイクロファイバーウェブの濾過性能は、攻撃エアゾール(challenge aerosol)としてフタル酸ジオクチル(DOP)を用いるTSI 8130自動フィルター試験機、及びフィルターを通した圧力低下(DP)(DP−mmH2O)を測定するMKS圧力変換器を使用して評価される。
DOP透過及び圧力低下を用いて、以下の式によりDOP透過の自然対数(ln)から品質係数「QF」を計算する。
DOP負荷は、DOP透過及び圧力低下試験に用いられるのと同じ試験装置を使用して決定される。試験試料を秤量し、及び次いでDOPエアゾールに少なくとも45分間曝して少なくとも約130mgの最小暴露量を与える。試験を通して少なくとも1分に1回の頻度でDOP透過量及び圧力低下を測定する。測定された透過、フィルターウェブの質量、及び暴露中にフィルターウェブ上に収集されたDOPの総質量から、収集されたDOPの質量を各測定間隔について計算する(「DOP負荷」)。
フィルムの表面における電位は、モンロー・エレクトロニクス社(Monroe Electronics Inc.)(ニューヨーク、リンドンビル(Lyndonville))からの170−3型アイソプローブ電位計(Model 170-3 isoprobe electrometer)及び接地平面上およそ3mmのギャップを用いて測定される。
試料を71℃のオーブン中に3日間置きそしてその後取り出す。
TA熱重量分析装置(TA thermogravimetric analysis unit)(TAインストルメンツ社(TA Instruments, Inc.)(デラウェア州、ニューキャッスル(New Castle)))において窒素下でデュポン2000オペレーティングシステム(DuPont 2000 operating system)を用いて10〜15mgの添加剤の試料の熱的安定性を試験する。出発温度は室温であり、及び最終温度は600℃であり、10℃/分の温度傾斜を用いる。
調製化合物I
還流凝縮器及び磁性攪拌器を備えた250mLの一口丸底にナフタレン−2,6−ジカルボン酸(10.00g)、塩化チオニル(16.00g)、及びクロロホルム(86mL)を加えた。混合物を還流下で8時間攪拌及び加熱した。この透明溶液を室温まで冷却しそして溶媒を窒素流中で蒸発させた。得られた固体を75mLのヘキサンに懸濁させ、ロータリーエバポレータで乾燥状態まで蒸発させ、
機械的撹拌機を備えた500mLの樹脂フラスコにジメチルナフタレン−2,6−ジカルボキシレート(23.77g)及びステアリルアミン(55.09g)を加えた。混合物を210℃で5時間半、攪拌及び加熱した。得られた粗生成物を室温に冷却しそしてキシレン(350mL)から再結晶させた。得られた粘性のスラリーをイソプロピルアルコール(350mL)で希釈しブフナー漏斗中に収集し、イソプロピルアルコールで洗浄した。固体生成物を真空オーブン中で(133Pa(1Torr)及び40℃の条件下で)一晩乾燥させた。白色結晶性生成物の収量は48.3g(すなわち69%)であった。生成物、すなわち2,6−ナフタレン−ジステアリルアミドの構造は、
ブローンマイクロファイバーウェブ(BMF)の調製
BMFウェブは、バン・A・ウェンテ(Van A. Wente)、超微細熱可塑性繊維(Superfine Thermoplastic Fibers)(「インダストリアル・アンド・エンジニアリング・ケミストリー(Industrial Engineering Chemistry)」48巻、1342〜1346頁)に記載されているように、ブラベンダー−キリオン円錐型2軸押出成形機(Brabender-Killion conical twin screw extruder)(ブラベンダー・インストルメンツ社(Brabender Instruments, Inc.))を用いて約3.2kg/時〜約4.5kg/時(7〜10ポンド/時)の速度及び約280℃〜約300℃の押出温度で運転して、熱可塑性ブレンドを押出成形することによって調製した。この熱可塑性ブレンドには、ベースポリマーとしてエクソン(EXXON)3505ポリプロピレン、及び1重量%の表1に記載された添加剤の1つを包含させた。得られたウェブは、7μm〜8μmの有効繊維径、及び0.00045kPa(46グラム/平方メートル(g/m2))〜0.00052kPa(54g/m2)、又は0.00059kPa(60g/m2)〜0.00069kPa(70g/m2)の坪量を有していた。各ウェブについての実際の有効繊維径及び坪量は下記の表1に記載する。
エアゾールの噴射及び6〜7のpHを有する水の水流を、ノズル圧力689kPa(100ポンド/平方インチ(psig))でBMFウェブに向けることにより、上述のように調製されたBMFウェブを帯電させた。およそ2.5センチ/秒(1インチ/秒)で噴射を通り抜けるベルト上にウェブを置いた。噴霧された水は、媒体よりも下方で真空ノズルを通して急速に除去した。ウェブのエア側とコレクター側の両方に水を噴霧した。試料を2時間〜6時間乾燥させた後フィルター効率を試験した。
Claims (37)
- 熱可塑性樹脂、及び
次式の化合物
Y2−A(R1)n−Y1 (I)
(式中、Aはベンゼン、ナフタレン、又はアントラセンであり、
Y1及びY2はそれぞれ独立してR2−R3であり、
R2はエステル連結基又はアミド連結基であり、
R3は10〜22個の炭素原子を有する直鎖アルキル基であり、
R1はR2−R3であり、ここで、R2及びR3はそれぞれ独立して上記に定義された通りであり、並びに
Aがベンゼンであるとき、nは0〜4であり、
Aがナフタレンであるとき、nは0〜6であり、及び
Aがアントラセンであるとき、nは0〜8である)を含む繊維を含む繊維ウェブを含む、エレクトレット濾材。 - Aはベンゼンである、請求項1に記載のエレクトレット濾材。
- R2は−CONH、−NHCO、−OCO、又は−COOである、請求項2に記載のエレクトレット濾材。
- R3は12〜22個の炭素原子を有するアルキル基である、請求項3に記載のエレクトレット濾材。
- nは1である、請求項3に記載のエレクトレット濾材。
- nは1であり、並びにR1、Y1、及びY2は互いにメタ位に位置している、請求項3に記載のエレクトレット濾材。
- nは0であり、並びにY1及びY2は互いにパラ位に位置している、請求項3に記載のエレクトレット濾材。
- Aはナフタレンである、請求項1に記載のエレクトレット濾材。
- R2は−CONH−、−NHCO−、−OCO−、又は−COO−である、請求項8に記載のエレクトレット濾材。
- R3は12〜22個の炭素原子を有するアルキル基である、請求項8に記載のエレクトレット濾材。
- nは0であり、Y1はナフタレン上の2位に位置し、及びY2はナフタレン上の6位に位置している、請求項8に記載のエレクトレット濾材。
- nは1である、請求項8に記載のエレクトレット濾材。
- 前記式(I)の化合物が、
ベンゼン−1,3,5−トリカルボン酸トリス−オクタデシルアミド、
p−フェニレンジステアリルアミド、
ジステアリル−2,6−ナフタレンジカルボキシレート(naphthalenedicarboyxlate)、及び
2,6−ナフタレンジステアラミドから成る群から選択される、請求項1に記載のエレクトレット濾材。 - 前記熱可塑性樹脂は、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリエステル、ハロゲン化ポリビニル、ポリスチレン、又はこれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項1に記載のエレクトレット濾材。
- 前記熱可塑性樹脂は、ポリプロピレン、ポリ−(4−メチル−1−ペンテン)、又はこれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項1に記載のエレクトレット濾材。
- 前記繊維はメルトブローンマイクロファイバーを包含する、請求項1に記載のエレクトレット濾材。
- 請求項1に記載のエレクトレット濾材を含む、エアフィルター。
- 請求項1に記載のエレクトレット濾材を包含する濾材の少なくとも1つの層を含む、呼吸マスク。
- 請求項1に記載のエレクトレット濾材を包含する濾材の少なくとも1つの層を含む、車両換気システム。
- 熱可塑性樹脂、及び
次式の化合物、
Y2−A(R1)n−Y1 (I)
(式中、Aはベンゼン、ナフタレン、又はアントラセンであり、
Y1及びY2はそれぞれ独立してR2−R3であり、
R2はエステル連結基又はアミド連結基であり、
R3は10〜22個の炭素原子を有する直鎖アルキル基であり、
R1はR2−R3であり、ここで、R2及びR3はそれぞれ独立して上記に定義された通りであり、並びに
Aがベンゼンであるとき、nは0〜4であり、
Aがナフタレンであるとき、nは0〜6であり、及び
Aがアントラセンであるとき、nは0〜8である)を含む、剥離面。 - 自己支持性フィルムの形態である、請求項20に記載の剥離面。
- 請求項20に記載の剥離面を包含する基材、及び
前記基材上に配置された感圧性接着剤組成物を含む、感圧性粘着テープ - 熱可塑性樹脂、及び
次式の化合物、
Y2−A(R1)n−Y1 (I)
(式中、Aはベンゼン、ナフタレン、又はアントラセンであり、
Y1及びY2はそれぞれ独立してR2−R3であり、
R2はエステル連結基又はアミド連結基であり、
R3は10〜22個の炭素原子を有する直鎖アルキル基であり、
R1はR2−R3であり、ここで、R2及びR3はそれぞれ独立して上記に定義された通りであり、並びに
Aがベンゼンであるとき、nは0〜4であり、
Aがナフタレンであるとき、nは0〜6であり、及び
Aがアントラセンであるとき、nは0〜8である)を含む、熱可塑性組成物。 - 繊維性エレクトレットウェブの製造方法であって、
請求項23に記載の熱可塑性組成物からの非導電性熱可塑性繊維を含有する繊維ウェブを形成すること、及び
前記繊維ウェブを帯電させて前記ウェブに濾過性向上(filtration enhancing)エレクトレット帯電を与えることを含む、製造方法。 - 前記帯電工程は前記ウェブを水と接触させ、及び乾燥させて前記ウェブに電荷を付与することを含む、請求項24に記載の方法。
- 剥離面の製造方法であって、前記方法は請求項23の組成物をフィルムに形成することを含む、方法。
- 次式
Y2−A(R1)n−Y1 (II)
(式中、
Aは、ナフタレン又はアントラセンであり、
Y1及びY2はそれぞれ独立してR2−R3であり、
R2はエステル又はアミドであり、
R3は10〜22個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R1はR2−R3であり、ここで、R2及びR3はそれぞれ独立して上記に定義された通りであり、
並びに
Aがナフタレンであるとき、nは0〜6であり、及び
Aがアントラセンであるとき、nは0〜8である)を有する、化合物。 - Aはナフタレンである、請求項27に記載の化合物。
- R2は、−CONH−、−NHCO−、−OCO−、又は−COO−である、請求項27に記載の化合物。
- R3は12〜22個の炭素原子を有するアルキル基である、請求項27に記載の化合物。
- nは0であり、Y1はナフタレン上の2位に位置し、及びY2はナフタレン上の6位に位置している、請求項27に記載の化合物。
- nは1である、請求項27に記載の化合物。
- Aはアントラセンである、請求項27に記載の化合物。
- ジステアリル−2,6−ナフタレンジカルボキシレート(naphthalenedicarboyxlate)及び2,6−ナフタレンジステアラミドから成る群から選択される、請求項27に記載の式(I)の化合物。
- 次式
Y2−A(R1)n−Y1 (III)
(式中、
Aはベンゼンであり、
Y1及びY2はそれぞれ独立してR2−R3であり、
R2はエステル又はアミドであり、
R3は10〜22個の炭素原子を有するアルキル基であり、
R1はR2−R3であり、ここで、R2及びR3はそれぞれ独立して上記で定義した通りであり、
少なくとも1つのR1はY1及びY2の少なくとも1つに対してメタ位に位置しており、並びに
nは1〜4である)の、化合物。
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