JP2013531718A - フッ素化組成物、その組成物をコーティングする方法、及びその方法による物品 - Google Patents
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Abstract
RfaO(CF(CF3)CF2O)pCF(CF3)CH2OZ1Si(Y1)3により表されるポリフルオロポリエーテルシランと、
下式:
Rfb[R5CH2OZ2Si(Y2)3]2
により表されるポリフルオロポリエーテルシランとを含み、式中、Rfaは、1〜12個の炭素原子を有するパーフルオロアルキル基を表し、場合により少なくとも1個の鎖中連結された酸素原子又は−NR8−基[式中、R8はパーフルオロアルキル基を表す。]で置換され;Z1は、−R1SR2−、−R1S(=O)R2−、又は
−R1S(=O)2R2[式中、R1及びR2は独立して1〜12個の炭素原子を有するアルキレン基を表す。];各Y1は、独立して加水分解性基を表し;pは3〜50の範囲の数であり;Z2は独立して−R3SR4−、−R3S(=O)R4−、又は−R3S(=O)2R4[式中、R3及びR4は独立して1〜12個の炭素原子を有するアルキレン基を表す。]を表し;Y2は、独立して加水分解性基を表し;Rfbは、少なくとも3個の炭素原子を有するパーフルオロアルキレン基を表し、場合により少なくとも1個の鎖中連結された酸素原子又は−NR6−基[式中、R6はパーフルオロアルキルを表す。]で置換され;R5は独立して共有結合、又は−(OR7)b−[式中、R7は独立して分枝したパーフルオロアルキレン基を表し、bは独立して1以上の数を表す。]を表す。
【選択図】図1
Description
しかしながら、これまでに使用されている一部のフッ素化化合物、特にポリフルオロポリエーテル基を含みかつアミド結合を有するものは、加水分解しやすく、加水分解条件下では分解してその効果を失う場合がある。
(a)51〜95重量部の下式:
RfaO(CF(CF3)CF2O)pCF(CF3)CH2OZ1Si(Y1)3
により表される第1のポリフルオロポリエーテルシランと、[式中、
Z1は、−R1−S−R2−、−R1−S(=O)−R2−、又は−R1−S(=O)2−R2(式中、R1及びR2は、独立して、1〜12個の炭素原子を有するアルキレン基を表す。)を表し、
各Y1は、独立して加水分解性基を表し、
Rfaは、1〜12個の炭素原子を有するパーフルオロアルキル基を表し、場合により少なくとも1個の鎖中連結された(catenated)酸素原子又は
−NR8基(式中、R8は、パーフルオロアルキル基を表す。)で置換され、
pは、3〜50の範囲の数である。]
(b)5〜49重量部の下式:
Rfb[R5CH2OZ2Si(Y2)3]2
により表される第2のポリフルオロポリエーテルシランと、[式中、
各Z2は、独立して、−R3−S−R4−、−R3−S(=O)−R4−を表し、又は
−R3S(=O)2−R4を表し(式中、R3及びR4は、独立して、1〜12個の炭素原子を有するアルキレン基を表す。)、
各Y2は、独立して加水分解性基を表し、
各R5は、独立して共有結合、又は−(OR7)b−を表し(式中、各R7は、独立して分枝したパーフルオロアルキレン基を表し、各bは、独立して1以上の数を表す。)、
Rfbは、少なくとも3個の炭素原子を有するパーフルオロアルキレン基を表し、場合により少なくとも1個の鎖中連結された酸素原子又は
−NR6−基(式中、R6は、パーフルオロアルキル基を表す。)
で置換されている。]と、を含むフッ素化組成物を提供する。
いくつかの実施形態では、第2のポリフルオロポリエーテルシランは下式:
(Y2)3SiZ2OCH2CF2R9CF2CH2OZ2Si(Y2)3
[式中、R9は、1〜50個の−OCF2CF2−基が3〜40個の−OCF2−基とランダムに混在して構成される2価の基である。]により表される。
−R1−S−R2−
により表される2価の基であり、R1及びR2のそれぞれは独立して、1〜12個の炭素原子を有するアルキレン基を表す。いくつかの実施形態では、Z1は、−CH2CH2CH2SCH2CH2CH2−である。
−R3−S−R4−
により表される2価の基であり、R3及びR4のそれぞれは独立して、1〜12個の炭素原子を有するアルキレン基を表す。いくつかの実施形態では、Z2は、−CH2CH2CH2SCH2CH2CH2−である。
RfaO(CF(CF3)CF2O)pCF(CF3)CH2OZ1Si(Y1)3
により表される1種以上の化合物を含む。Rfaは、1〜12個の炭素原子を有するパーフルオロアルキル基を表し、場合により少なくとも1個の鎖中連結された酸素原子又は−NR8−基[式中、R8は、パーフルオロアルキル基(例えば1〜6個の炭素原子又は1〜4個の炭素原子を有するパーフルオロアルキル基)を表す。]で置換されている。いくつかの実施形態では、Rfaは、2〜6個の炭素原子、2〜4個の炭素原子、又は3個の炭素原子を有する。代表的なRfa基としては、パーフルオロメチル、パーフルオロエチル、パーフルオロプロピル、パーフルオロブチル、パーフルオロペンチル、パーフルオロヘキシル、CF3CF2OCF2CF2CF2−、CF3OCF2CF2CF2−、CF3CF2OCF2CF2CF2−、CF3CF2CF2(OCF2CF2)x(式中、xは1〜4の範囲である。)、CF2CF2N(CF3)CF2CF2CF2−、及びCF3CF2N(CF2CF2CF2CF3)CF2CF2CF2−が挙げられる。
CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]pCF(CF3)CH2OCH2CH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH3)3;
CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]pCF(CF3)CH2OCH2CH2CH2SCH2CH2CH2−Si(OCH2CH3)3;
CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]pCF(CF3)CH2OCH2CH2SCH2CH2Si(OCH3)3;及び
CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]pCF(CF3)CH2OCH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH3)3。
Rfb[R5CH2OZ2Si(Y2)3]2
により表される1種以上の化合物を含む。
−CF2CF2OCF2CF2−;−CF2(OCF2CF2)j(OCF2)kCF2−;
−CF(CF3)[OCF2CF(CF3)]k(CF2)4O[(CF(CF3)CF2O]jCF(CF3)−;
−CF(CF3)[OCF2CF(CF3)]kO(CF2)3O(CF2)3O[(CF(CF3)CF2O]jCF(CF3)−;
−CF(CF3)[OCF2CF(CF3)]kO(CF2)3N(CF3)(CF2)3O[(CF(CF3)CF2O]jCF(CF3)−(式中、j及びkは0以上の数であり、かつj+kは0〜4の範囲の数である。)、及び−CF2CF2CF2O[(CF(CF3)CF2O]zCF(CF3)−(式中、xは0〜4の範囲の数である。)が挙げられる。
(Y2)3SiZ2OCH2CF2R9CF2CH2OZ2Si(Y2)3
[式中、R9は、1〜50個(例えば8〜20個、8〜15個、及び/又は9〜12個)の−OCF2CF2−基が、3〜40個(例えば3〜30個、1〜20個、1〜15個、及び/又は1〜12個)の−OCF2−基とランダムに混在して構成される2価の基である]。
(CH3O)3SiCH2CH2CH2SCH2CH2CH2OCH2CF2(OCF2CF2)m(OCF2)qCF2CH2O−CH2CH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH3)3、
(CH3CH2O)3SiCH2CH2CH2SCH2CH2OCH2CF2(OCF2CF2)m−(OCF2)qCF2CH2OCH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3、
(CH3CH2O)3SiCH2CH2CH2SCH2CH2CH2OCH2CF2(OCF2CF2)m−(OCF2)qCF2CH2OCH2CH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3(式中、mは、1〜50の範囲の数であり、qは、3〜40の範囲の数である。);(CH3CH2O)3Si(CH2)3S(CH2)3OCH2CF(CF3)[OCF2CF(CF3)]kO−(CF2)4O[(CF(CF3)CF2O]jCF(CF3)CH2O(CH2)3S(CH2)3Si(OCH2CH3)3;(CH3O)3Si(CH2)3S(CH2)3OCH2CF(CF3)[OCF2CF(CF3)]kO(CF2)3O(CF2)3O−[(CF(CF3)CF2O]jCF(CF3)CH2O(CH2)3S(CH2)3Si(OCH3)3、及び(CH3CH2O)3Si(CH2)3S(CH2)3OCH2CF(CF3)[OCF2CF(CF3)]kO(CF2)3N(CF3)−(CF2)3O[(CF(CF3)CF2O]xCF(CF3)CH2O(CH2)3S(CH2)3Si(OCH2CH3)3(式中、j及びkは、0以上の数であり、かつj+kは0〜4の範囲の数である。);及び(CH3O)3Si(CH2)3S(CH2)3OCH2CF2CF2CF2O[(CF(CF3)CF2O]zCF(CF3)CH2O−(CH2)3S(CH2)3Si(OCH3)3(式中、zは、0〜4の範囲の数である。)
以下の説明では、(CH3O)3Si(CH2)3S(CH2)3OCH2CF2(OCF2CF2)m(OCF2)qCF2CH2O(CH2)3−S(CH2)3Si(OCH3)3(PE1)の調製について説明する。
以下の説明では、CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]pCF(CF3)CH2O(CH2)3S(CH2)3Si(OCH3)3(PE2)の調製について説明する。
以下の説明では、CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]pCF(CF3)CH2O(CH2)3S(CH2)3Si(OCH3)3(PE3)の調製について説明する。
以下の説明では、(CH3CH2O)3Si(CH2)3S(CH2)3OCH2CF(CF3)[OCF2CF(CF3)]nO(CF2)4O−[(CF(CF3)CF2O]mCF(CF3)CH2O(CH2)3S(CH2)3Si(OCH2CH3)3の調製について説明する。
以下の説明では、CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]pCFC(=O)NHCH2CH2CH2Si(OCH3)3(PE5)の調製について説明する。
ガラスボトル中で、CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]pCF(CF3)CO2CH3(13.79g,Mn=1379,0.01mol)と、4gのH2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3(2モル当量の過剰量)とを混合し、窒素でパージした後、室温で24時間攪拌した。次いで得られた透明な反応混合物を別の漏斗中でメタノール(5×50gの分量)で洗浄した。下側の部分を回収し、真空ポンプにより3時間室温で乾燥してCF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]pCFC(=O)NHCH2CH2CH2Si(OCH3)3(1510g/mol)を得た。
1.34mの低出力電極及び中央部ガスポンプ排気を備え、反応性イオンエッチング(RIE)用に構成されたPlasma−Therm Model 3032バッチリアクター(プラズマサーム社(Plasma-Therm, LLC)(フロリダ州セントピーターズバーグ)より入手したもの)を使用してケイ素含有層を蒸着した。チャンバは、乾式燥機械ポンプ(アブソルート・バキューム・プロダクツ社(Absolute Vacuum Products Limited)(英国、ウェストサセックス)より入手したEdwards Model iQDP80)によって支援されたルーツブロワ(アブソルート・バキューム・プロダクツ社(Absolute Vacuum Products Limited)(英国、ウェストサセックス)より入手したEdwards Model EH1200)によって排気した。RF出力は、インピーダンス整合ネットワークを通じて5kW、13.56MHzの固体素子発振器(アドバンスド・エアジー・インダストリー社(Advanced Energy Industries)(コロラド州フォートコリンズ)より入手したRFPP Model RF50S0)によって供給した。このシステムの公称ベース圧力は0.666Paであった。ガス流量は、MKS流量調整装置(エム・ケー・エス・インスツルメンツ社(MKS Instruments)(マサチューセッツ州アンドーバー)より入手したもの)によって制御した。
DLGコーティングを蒸着するのに先立って、基材(コーラー社(Kohler Company)(ウィスコンシン州コーラー)より入手したステンレス鋼金具)を、最初にイソプロピルアルコール(IPA)中に浸漬し、次いで、コットンワイプ(アイ・ティー・ダブリュー・テックスワイプ社(ITW Texwipe Company)(ノースカロライナ州カーナーズウィル)よりTEXWIPE TX309として入手したもの)で擦ることによってコーティング組成物でコーティングするための前処理を行った。次いで、上記に述べたケイ素含有層のプラズマ蒸着方法にしたがって、試験基材をダイヤモンド様ガラス(DLG)コーティングでコーティングした。DLGの蒸着後、各物品を各コーティング配合物中に浸漬し、それ自体を250℃のオーブン中、大気圧で約30分間乾燥した。次いで、各物品を室温にまで冷却し、TEXWIPES TX 309コットンワイプで3回拭いた。
コーティングした基材の洗浄容易性を、以下のようなシャーピー(Sharpie)試験を用いて試験した。すなわち、青い油性マジック(サンフォード社(SanfordCorporation)(イリノイ州オークブルック)よりSHARPIEとして入手したもの)をこの目的で使用して物品の同じ位置に3回印をつけた。洗浄容易性の評価が1である場合、印がビーズ状になって物品上に書くことができなかったことを意味する。洗浄容易性の評価が5である場合、印を拭き取ることが極めて困難であったことを意味する。中間の評価は1〜5のスケールで評価した。示した評価は3回の試験の平均である。コーティングした試料を、蒸留水を満たした500mLのガラスボトル中に浸漬し、75℃に設定したオーブン中に100時間置くことによって水処理した。この手順をこれらの水処理した試料で繰り返し、結果に応じて評価した。水処理後の洗浄容易性の評価が1又は2である場合には満足する効果を意味し、3〜5の評価は許容できない効果を意味する。
表に示したシラン化合物を3M NOVEC HFE 7100ヒドロフルオロエーテルに加えて表に示した濃度とすることによって実施例1〜6のコーティング組成物及び比較例1〜14のコーティング組成物を調製した。比較例10は、4.5gの上記に述べたようにして調製した調製例5のシラン化合物CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]pCFC(=O)NHCH2CH2CH2Si(OCH3)3、及び0.5gのECC−1000 EASY CLEAN COATING溶液(スリーエム社(3M Company)より入手したもの)を、95gの3M NOVEC HFE 7100ヒドロフルオロエーテルに混合することによって調製した。比較例11は、5gのECC−1000 EASY CLEAN COATING溶液を95gの3M NOVEC HFE 7100ヒドロフルオロエーテルに混合することによって調製し、比較例12は、5gのNOVEC EGC−1720 ELECTRONIC COATING溶液(スリーエム社(3M Company)より入手したもの)を95gの3M NOVEC HFE 7100ヒドロフルオロエーテルに混合することによって調製した。次いで実施例1〜6並びに比較例1〜12及び14の組成物を、上記に述べたコーティング組成物によるステンレス鋼金具のコーティング方法にしたがって、ステンレス鋼金具の試料にコーティングした。比較例13は、DLGによってコーティングしていないが、その他の点では他の試料と同様に処理したステンレス鋼金具の試料にコーティングした。次いでコーティングした各試料を、上記に述べた洗浄容易性の試験方法にしたがって洗浄容易性について試験した。実施例1〜6及び比較例1〜12のそれぞれについて、温水処理の前後における洗浄容易性を表1に示す。表1(下記)において、「wt%」とは重量%を意味する。
Claims (18)
- (a)51〜95重量部の下式:
RfaO(CF(CF3)CF2O)pCF(CF3)CH2OZ1Si(Y1)3
により表される第1のポリフルオロポリエーテルシランと、[式中、
Z1は、−R1−S−R2−、−R1−S(=O)−R2−、又は−R1−S(=O)2−R2(式中、R1及びR2は、独立して、1〜12個の炭素原子を有するアルキレン基を表す。)を表し、
各Y1は、独立して加水分解性基を表し、
Rfaは、1〜12個の炭素原子を有するパーフルオロアルキル基を表し、
場合により少なくとも1個の鎖中連結された酸素原子又は−NR8−基(式中、R8は、パーフルオロアルキル基を表す。)で置換され、
pは、3〜50の範囲の数である。]
(b)5〜49重量部の下式:
Rfb[R5CH2OZ2Si(Y2)3]2により表される第2のポリフルオロポリエーテルシランと、
[式中、
各Z2は、独立して、−R3−S−R4−、−R3−S(=O)−R4−、又は
−R3S(=O)2−R4を表し(式中、R3及びR4は、独立して、1〜12個の炭素原子を有するアルキレン基を表す。)、
各Y2は、独立して加水分解性基を表し、
各R5は、独立して共有結合、又は−(OR7)b−を表し(式中、各R7は、独立して分枝したパーフルオロアルキレン基を表し、各bは、独立して1以上の数を表す。)
Rfbは、少なくとも3個の炭素原子を有するパーフルオロアルキレン基を表し、場合により少なくとも1個の鎖中連結された酸素原子又は
−NR6−基(式中、R6は、パーフルオロアルキル基を表す。)で置換されている。]と、を含むフッ素化組成物。 - 前記第2のポリフルオロポリエーテルシランが、下式:
(Y2)3SiZ2OCH2CF2R9CF2CH2OZ2Si(Y2)3
[式中、R9は、1〜50個の−OCF2CF2−基が3〜40個の−OCF2−基とランダムに混在して構成される2価の基である。]により表される、請求項1に記載のフッ素化組成物。 - Z1が、下式:
−R1SR2−
により表される2価の基であり、R1及びR2のそれぞれが独立して、1〜12個の炭素原子を有するアルキレン基を表す、請求項1又は2に記載のフッ素化組成物。 - Z1が、
−CH2CH2CH2SCH2CH2CH2−
である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフッ素化組成物。 - Z2が、下式:
−R3SR2−
により表される2価の基であり、R3及びR4のそれぞれが独立して、1〜12個の炭素原子を有するアルキレン基を表す、請求項1〜4のいずれか一項に記載のフッ素化組成物。 - Z2が、
−CH2CH2CH2SCH2CH2CH2−
である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のフッ素化組成物。 - 前記第1のポリフルオロポリエーテルシラン及び前記第2のポリフルオロポリエーテルシランの合計重量に対して60〜95重量部の前記第1のポリフルオロポリエーテルシランを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載のフッ素化組成物。
- 60〜75重量部の前記第1のポリフルオロポリエーテルシランを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のフッ素化組成物。
- 基材を塗装する方法であって、請求項1〜8のいずれか一項に記載のフッ素化組成物を当該基材の表面の少なくとも一部に付着させることを含む方法。
- 前記基材の前記表面が、プラズマ蒸着によって形成されたケイ素、酸素、及び水素を含む層を有する、請求項9に記載の方法。
- 前記プラズマ蒸着がイオン支援プラズマ蒸着を含む、請求項10に記載の方法。
- 前記基材の前記表面がダイヤモンド状ガラスを含む、請求項10又は11に記載の方法。
- 前記フッ素化組成物が、熱蒸発及び凝縮によって前記基材の前記表面に付着される、請求項9〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記基材の前記表面の前記少なくとも一部が金属を含む、請求項9〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記基材の前記表面の前記少なくとも一部がセラミックを含む、請求項9〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記基材の前記表面の前記少なくとも一部がガラスを含む、請求項9〜15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記基材が、台所備品、浴室備品、又は家庭機器からなる群から選択される、請求項9〜16のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項9〜17のいずれか一項に記載の方法にしたがって調製された塗装基材を含む物品。
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