JP2015163662A - Nonionic fluorine-containing surfactant and method of producing the same, and fluorine resin dispersant - Google Patents

Nonionic fluorine-containing surfactant and method of producing the same, and fluorine resin dispersant Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel nonionic fluorine-containing surfactant that has excellent surface tension reduction ability, is low in bioaccumulation, and exhibits excellent environmental adaptability.SOLUTION: Selected is a nonionic fluorine-containing surfactant synthesized with a carboxylic acid halide having a nitrogen-containing perfluoroalkyl group and an alcohol as raw material.

Description

本発明は、ノニオン系含フッ素界面活性剤及びその製造方法、並びにフッ素樹脂分散剤に関するものである。   The present invention relates to a nonionic fluorine-containing surfactant, a method for producing the same, and a fluororesin dispersant.

含フッ素界面活性剤は、アルキル鎖中の水素をフッ素に置換した界面活性剤であり、一般的にフッ素を含まない界面活性剤よりも表面張力低下能に優れることが知られている。この含フッ素界面活性剤は、樹脂、光学材料、塗料などの分野において、塗工膜表面への平滑性付与を目的として塗工液の添加剤として使用されている。これにより、塗工工程で発生するスジ、ムラ、ハジキ、不濡れなどの不良が抑制されている。また、濡れ性、浸透性、レベリング性、表面機能性を高めるための添加剤として、半導体などの電子材料分野においても使用されている。   The fluorine-containing surfactant is a surfactant obtained by substituting hydrogen in the alkyl chain with fluorine, and is generally known to be superior in surface tension reducing ability than a surfactant not containing fluorine. This fluorine-containing surfactant is used as an additive for coating liquids in the fields of resins, optical materials, paints, and the like for the purpose of imparting smoothness to the coating film surface. Thereby, defects such as streaks, unevenness, repelling and non-wetting that occur in the coating process are suppressed. Further, it is also used in the field of electronic materials such as semiconductors as an additive for improving wettability, permeability, leveling property, and surface functionality.

このようなフッ素系界面活性剤として、炭素数が8以上のペルフルオロアルキル基を含有するものが利用されてきた。しかしながら、近年、炭素数が8以上のペルフルオロアルキル基を有する化合物は分解することにより、毒性および環境・生体蓄積性が高いペルフルオロオクタンスルホン酸(PFOS)またはペルフルオロクタン酸(PFOA)を生成し得ることが明らかとなったため、その使用が制限されつつあるという課題があった。そのため、市場では、構造上、環境および生体への蓄積性が高いPFOSまたはPFOAを生成し得ない、炭素数6以下で可能な限り短鎖長のペルフルオロアルキル基の構造の材料が望まれていた。しかしながら、炭素数6以下のぺルフルオロアルキル基を持つ従来の材料は、表面張力低下能やフッ素樹脂の分散性などの特性において十分に発揮できていないのが実情であった。   As such a fluorosurfactant, those containing a perfluoroalkyl group having 8 or more carbon atoms have been used. However, in recent years, compounds having a perfluoroalkyl group having 8 or more carbon atoms can be decomposed to produce perfluorooctane sulfonic acid (PFOS) or perfluoroctanic acid (PFOA) having high toxicity and high environmental / bioaccumulation potential. Therefore, there has been a problem that its use is being restricted. Therefore, in the market, there has been a demand for a material having a structure of a perfluoroalkyl group having a carbon number of 6 or less and a short chain length as much as possible, which cannot generate PFOS or PFOA with high environmental and biological accumulation. . However, the actual situation is that conventional materials having a perfluoroalkyl group having 6 or less carbon atoms have not sufficiently exhibited characteristics such as surface tension lowering ability and dispersibility of fluororesin.

PFOSおよびPFOAを含有しないフッ素系界面活性剤の例として、特許文献1には、ペルフルオロプロペン3量体を有するノニオン系含フッ素界面活性剤が開示されている。しかしながら、特許文献1に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤では、分枝状ではあるもののペルフルオロアルキル基の炭素数は9であり、依然として毒性および生体蓄積性が高いことが懸念される。そのため、生体蓄積性が問題とならない、より少ない炭素数のペルフルオロアルキル基からなるフッ素系界面活性剤が求められている。   As an example of a fluorosurfactant that does not contain PFOS and PFOA, Patent Document 1 discloses a nonionic fluorosurfactant having a perfluoropropene trimer. However, although the nonionic fluorine-containing surfactant described in Patent Document 1 is branched, the perfluoroalkyl group has 9 carbon atoms, and there is a concern that toxicity and bioaccumulation are still high. Therefore, there is a demand for a fluorosurfactant composed of a perfluoroalkyl group having a smaller number of carbon atoms, in which bioaccumulation is not a problem.

特許第4772387号公報Japanese Patent No. 4772387

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、炭素数8以上のペルフルオロアルキル基を含有せず、生体蓄積性や環境適応性の点で問題となるPFOSまたはPFOAを生成する懸念がない化学構造でありながら、優れた表面張力低下能を有する新規なノニオン系含フッ素界面活性剤を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and does not contain a perfluoroalkyl group having 8 or more carbon atoms, and there is a concern of generating PFOS or PFOA, which is problematic in terms of bioaccumulation and environmental adaptability. It is an object of the present invention to provide a novel nonionic fluorine-containing surfactant having an excellent surface tension reducing ability while having no chemical structure.

また、上記ノニオン系含フッ素界面活性剤を簡便な方法で収率良く合成できる製造方法を提供することを課題とする。
さらに、水中にフッ素樹脂微粒子を均一に分散させることが可能なフッ素樹脂分散剤を提供することを課題とする。
It is another object of the present invention to provide a production method capable of synthesizing the nonionic fluorine-containing surfactant with a simple method with a high yield.
It is another object of the present invention to provide a fluororesin dispersant capable of uniformly dispersing fluororesin fine particles in water.

上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。
[1] 下記一般式(1)で示されるノニオン系含フッ素界面活性剤。

Figure 2015163662
上記式(1)中、Rf及びRfは、それぞれ同一または互いに異なる炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。また、上記Rf及びRfは、直接結合して環状を形成していても良いし、酸素原子または窒素原子を介して結合し、複素環を形成していてもよい。さらに、Rfは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。
また、上記式(1)中、Rは、水素原子またはメチル基である。また、Rは、炭素数1〜8の直鎖状または分枝鎖状のアルキル基である。さらに、nは、3〜50の整数である。
[2] 上記式(1)中、Rが水素原子であることを特徴とする前項[1]に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤。
[3] 上記式(1)中、Rがメチル基であることを特徴とする前項[1]又は[2]に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤。
[4] 下記一般式(2)で示される窒素原子を含むペルフルオロ複素環を有することを特徴とする前項[1]に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤。
Figure 2015163662
上記式(2)中、Rf、Rf及びRfは、それぞれ同一または互いに異なる炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。Xは、酸素原子、窒素原子又はCF基である。
また、上記式(2)中、Rは、水素原子またはメチル基である。また、Rは、炭素数1〜8の直鎖状または分枝鎖状のアルキル基である。さらに、nは、3〜50の整数である。
[5] 上記式(2)中、Rが水素原子であることを特徴とする前項[4]に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤。
[6] 上記式(2)中、Rがメチル基であることを特徴とする前項[4]又は[5]に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤。
[7] 下記一般式(3)で示される直鎖状のペルフルオロアルキル基を有することを特徴とする前項[1]に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤。
Figure 2015163662
上記式(3)中、m及びnは、それぞれ同一又は互いに異なる1〜6の整数である。また、Rfは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。
また、上記式(3)中、Rは、水素原子またはメチル基である。また、Rは、炭素数1〜8の直鎖状または分枝鎖状のアルキル基である。さらに、nは、3〜50の整数である。
[8] 上記式(3)中、Rが水素原子であることを特徴とする前項[7]に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤。
[9] 上記式(3)中、Rがメチル基であることを特徴とする前項[7]又は[8]に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤。
[10] 前項[1]に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法であって、
下記一般式(4)で示される含窒素ペルフルオロアルキル基を有するカルボン酸ハロゲン化物と、下記一般式(5)で示されるアルコールと、を原料として用いることを特徴とするノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法。
Figure 2015163662
上記式(4)中、Rf及びRfは、それぞれ同一または互いに異なる炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。また、上記Rf及びRfは、直接結合して環状を形成していても良いし、酸素原子または窒素原子を介して結合し、複素環を形成していてもよい。また、Rfは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。さらに、Yは、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素からなる群から選択されるいずれか1のハロゲン原子である。
Figure 2015163662
上記式(5)中、Rは、水素原子またはメチル基である。また、Rは、炭素数1〜8の直鎖状または分枝鎖状のアルキル基である。さらに、nは、3〜50の整数である。
[11] 上記一般式(4)で示される含窒素ペルフルオロアルキル基を有するカルボン酸ハロゲン化物と上記一般式(5)で示されるアルコールとを、非プロトン性溶媒中において、塩基存在下で反応させることを特徴とする前項[10]に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法。
[12] 上記非プロトン性溶媒が、アセトニトリル、トルエン、ベンゼン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ジクロロメタン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド及びこれらの任意の混合物からなる群から選択される溶媒であることを特徴とする前項[11]に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法。
[13] 前記塩基が、MF、MOH、MCO、MHCO、アミン、アンモニアからなる群から選ばれた化合物のいずれか一種、又はこれらの任意の混合物からなる群から選択される塩基であることを特徴とする前項[11]又は[12]に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法。ただし上記Mは、Na、K、Li、アンモニウムカチオンのいずれか一種である。
[14] 上記式(5)中、Rが水素原子であることを特徴とする前項[10]乃至[13]のいずれか一項に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法。
[15] 上記式(5)中、Rがメチル基であることを特徴とする前項[10]乃至[14]のいずれか一項に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法。
[16] 前項[1]に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤を含むことを特徴とするフッ素樹脂分散剤。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
[1] A nonionic fluorine-containing surfactant represented by the following general formula (1).
Figure 2015163662
In the above formula (1), Rf 1 and Rf 2 are the same or different C 1-6 perfluoroalkyl groups, and may be linear or branched. Rf 1 and Rf 2 may be directly bonded to form a ring, or may be bonded through an oxygen atom or a nitrogen atom to form a heterocyclic ring. Further, Rf 3 is a C 1-6 perfluoroalkylene group, and may be linear or branched.
Moreover, in said formula (1), R < 1 > is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 is a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Furthermore, n is an integer of 3-50.
[2] The nonionic fluorine-containing surfactant according to [1], wherein R 1 in formula (1) is a hydrogen atom.
[3] The nonionic fluorine-containing surfactant as described in [1] or [2] above, wherein in the formula (1), R 2 is a methyl group.
[4] The nonionic fluorine-containing surfactant according to [1] above, which has a perfluoroheterocycle containing a nitrogen atom represented by the following general formula (2).
Figure 2015163662
In the above formula (2), Rf 4 , Rf 5 and Rf 6 are the same or different perfluoroalkylene groups having 1 to 6 carbon atoms, and may be linear or branched. X is an oxygen atom, a nitrogen atom or a CF 2 group.
In the above formula (2), R 3 is a hydrogen atom or a methyl group. R 4 is a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Furthermore, n is an integer of 3-50.
[5] The nonionic fluorine-containing surfactant according to [4], wherein R 3 is a hydrogen atom in the above formula (2).
[6] The nonionic fluorine-containing surfactant according to [4] or [5] above, wherein in the formula (2), R 4 is a methyl group.
[7] The nonionic fluorine-containing surfactant according to [1] above, which has a linear perfluoroalkyl group represented by the following general formula (3).
Figure 2015163662
In the above formula (3), m and n are the same or different integers of 1 to 6, respectively. Rf 7 is a perfluoroalkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and may be linear or branched.
In the above formula (3), R 5 is a hydrogen atom or a methyl group. R 6 is a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Furthermore, n is an integer of 3-50.
[8] The nonionic fluorine-containing surfactant as described in [7] above, wherein in formula (3), R 5 is a hydrogen atom.
[9] The nonionic fluorine-containing surfactant according to [7] or [8] above, wherein in the formula (3), R 6 is a methyl group.
[10] A method for producing the nonionic fluorine-containing surfactant according to [1] above,
Nonionic fluorine-containing surfactant, characterized by using a carboxylic acid halide having a nitrogen-containing perfluoroalkyl group represented by the following general formula (4) and an alcohol represented by the following general formula (5) as raw materials Manufacturing method.
Figure 2015163662
In the above formula (4), Rf 1 and Rf 2 are the same or different C 1-6 perfluoroalkyl groups, and may be linear or branched. Rf 1 and Rf 2 may be directly bonded to form a ring, or may be bonded through an oxygen atom or a nitrogen atom to form a heterocyclic ring. Rf 3 is a C 1-6 perfluoroalkylene group, and may be linear or branched. Further, Y is any one halogen atom selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine.
Figure 2015163662
In said formula (5), R < 1 > is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 is a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Furthermore, n is an integer of 3-50.
[11] A carboxylic acid halide having a nitrogen-containing perfluoroalkyl group represented by the general formula (4) is reacted with an alcohol represented by the general formula (5) in the presence of a base in an aprotic solvent. The method for producing a nonionic fluorine-containing surfactant as described in [10] above.
[12] The aprotic solvent is a solvent selected from the group consisting of acetonitrile, toluene, benzene, diethyl ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran, chloroform, dichloromethane, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, and any mixture thereof. The method for producing a nonionic fluorine-containing surfactant as described in [11] above.
[13] The base is a base selected from the group consisting of any one of compounds selected from the group consisting of MF, MOH, M 2 CO 3 , MHCO 3 , amine, ammonia, or any mixture thereof. The method for producing a nonionic fluorine-containing surfactant as described in [11] or [12] above, wherein However, said M is any one of Na, K, Li, and an ammonium cation.
[14] The method for producing a nonionic fluorine-containing surfactant according to any one of [10] to [13], wherein R 1 in formula (5) is a hydrogen atom.
[15] The method for producing a nonionic fluorine-containing surfactant according to any one of [10] to [14], wherein R 2 is a methyl group in the formula (5).
[16] A fluororesin dispersant comprising the nonionic fluorine-containing surfactant according to [1].

本発明のノニオン系含フッ素界面活性剤は、優れた表面張力低下能を有し、かつ、炭素数が8以上の直鎖状のペルフルオロアルキル基を有しないので生体蓄積性が低く、環境適応性にも優れた、新規なノニオン系含フッ素界面活性剤である。   The nonionic fluorine-containing surfactant of the present invention has an excellent surface tension reducing ability and has no linear perfluoroalkyl group having 8 or more carbon atoms, so has low bioaccumulation and environmental adaptability. In addition, it is a novel nonionic fluorine-containing surfactant.

また、本発明のノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法は、上記ノニオン系含フッ素界面活性剤を簡便な方法で収率良く合成することができる。
さらに、本発明のフッ素樹脂分散剤は、水中にフッ素樹脂微粒子を均一に分散させることができる。
Moreover, the manufacturing method of the nonionic fluorine-containing surfactant of this invention can synthesize | combine the said nonionic fluorine-containing surfactant with a yield with a simple method.
Furthermore, the fluororesin dispersant of the present invention can uniformly disperse fluororesin fine particles in water.

以下、本発明を適用した一実施形態であるノニオン系含フッ素界面活性剤について、その製造方法及びそれを主たる成分とするフッ素樹脂分散剤とともに詳細に説明する。   Hereinafter, a nonionic fluorine-containing surfactant which is an embodiment to which the present invention is applied will be described in detail together with a production method thereof and a fluororesin dispersant containing the main component.

<ノニオン系含フッ素界面活性剤>
先ず、本実施形態のノニオン系含フッ素界面活性剤の構成について説明する。
本実施形態のノニオン系含フッ素界面活性剤は、下記一般式(1)で表すことができる。
<Nonionic fluorine-containing surfactant>
First, the structure of the nonionic fluorine-containing surfactant of this embodiment will be described.
The nonionic fluorine-containing surfactant of this embodiment can be represented by the following general formula (1).

Figure 2015163662
Figure 2015163662

なお、上記式(1)中、Rf及びRfは、それぞれ同一または互いに異なる炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。また、上記Rf及びRfは、直接結合して環状を形成していても良いし、酸素原子または窒素原子を介して結合し、複素環を形成していてもよい。
また、Rfは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。
In the above formula (1), Rf 1 and Rf 2 are the same or different C 1-6 perfluoroalkyl groups, and may be linear or branched. Rf 1 and Rf 2 may be directly bonded to form a ring, or may be bonded through an oxygen atom or a nitrogen atom to form a heterocyclic ring.
Rf 3 is a C 1-6 perfluoroalkylene group, and may be linear or branched.

また、上記式(1)中、Rは、水素原子またはメチル基である。また、Rは、炭素数1〜8の直鎖状または分枝鎖状のアルキル基である。さらに、nは、3〜50の整数であり、4〜30の範囲とすることが好ましい。ここで、nを大きな値とすることにより、上記式(1)で示されるノニオン系含フッ素界面活性剤の一分子中に、より多くのポリエーテル構造を付加することができるため(すなわち、親水性のエチレンオキシド基をより多く付加することができるため)、水系の溶剤への溶解性を高めることができる。一方、nを大きな値とすると、上記式(1)で示されるノニオン系含フッ素界面活性剤の分子量が大きくなり、単位量当たりのフッ素含有率が低下するため、表面張力低下能が低下してしまう。したがって、使用の目的に応じてnの値を適宜選択することが好ましい。 Moreover, in said formula (1), R < 1 > is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 is a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Furthermore, n is an integer of 3-50, and it is preferable to set it as the range of 4-30. Here, by setting n to a large value, more polyether structure can be added to one molecule of the nonionic fluorine-containing surfactant represented by the above formula (1) (that is, hydrophilicity). More soluble ethylene oxide groups can be added), so that the solubility in an aqueous solvent can be improved. On the other hand, when n is set to a large value, the molecular weight of the nonionic fluorine-containing surfactant represented by the above formula (1) increases, and the fluorine content per unit amount decreases. End up. Therefore, it is preferable to appropriately select the value of n according to the purpose of use.

上記式(1)で表されるノニオン系含フッ素界面活性剤の例として、下記一般式(2)で表されるペルフルオロ複素環を有するものと、下記式(3)で表されるペルフルオロアミン構造を有するものと、が挙げられる。   Examples of the nonionic fluorine-containing surfactant represented by the above formula (1) include those having a perfluoroheterocycle represented by the following general formula (2) and a perfluoroamine structure represented by the following formula (3) And the like.

Figure 2015163662
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ここで、上記式(2)中、Rf、Rf及びRfは、それぞれ同一または互いに異なる炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。また、nは、3〜50の整数である。Xは、酸素原子、窒素原子又はCF基である。
また、上記式(2)中、Rは、水素原子またはメチル基である。また、Rは、炭素数1〜8の直鎖状または分枝鎖状のアルキル基である。さらに、nは、3〜50の整数である。
Here, in the above formula (2), Rf 4 , Rf 5 and Rf 6 are the same or different C 1-6 perfluoroalkylene groups, and may be linear or branched. . Moreover, n is an integer of 3-50. X is an oxygen atom, a nitrogen atom or a CF 2 group.
In the above formula (2), R 3 is a hydrogen atom or a methyl group. R 4 is a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Furthermore, n is an integer of 3-50.

Figure 2015163662
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上記式(3)中、m及びnは、それぞれ同一又は互いに異なる1〜6の整数である。また、Rfは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。さらに、nは、3〜50の整数である。
また、上記式(3)中、Rは、水素原子またはメチル基である。また、Rは、炭素数1〜8の直鎖状または分枝鎖状のアルキル基である。さらに、nは、3〜50の整数である。
In the above formula (3), m and n are the same or different integers of 1 to 6, respectively. Rf 7 is a perfluoroalkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and may be linear or branched. Furthermore, n is an integer of 3-50.
In the above formula (3), R 5 is a hydrogen atom or a methyl group. R 6 is a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Furthermore, n is an integer of 3-50.

上記式(2)で表されるノニオン系含フッ素界面活性剤の具体例としては、ペルフルオロ複素環として、ペルフルオロピペリジン、ペルフルオロピロリジン、ペルフルオロピペラジン、ペルフルオロモルホリン、ペルフルオロヘキサメチレンイミンを有するものが例示できる。
より具体的には、例えば、下記式(6)〜(13)で表される構造(但し、「−CO−」部分までを含む構造)が挙げられる。
Specific examples of the nonionic fluorine-containing surfactant represented by the above formula (2) include those having perfluoropiperidine, perfluoropyrrolidine, perfluoropiperazine, perfluoromorpholine, perfluorohexamethyleneimine as the perfluoroheterocycle.
More specifically, for example, structures represented by the following formulas (6) to (13) (provided that the structure includes up to the “—CO—” portion) can be given.

Figure 2015163662
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また、上記式(3)で表されるノニオン系含フッ素界面活性剤の具体例としては、例えば、下記式(14)〜(23)で表される構造(但し、「−CO−」部分までを含む構造)が挙げられる。   In addition, specific examples of the nonionic fluorine-containing surfactant represented by the above formula (3) include, for example, structures represented by the following formulas (14) to (23) (however, up to the “—CO—” portion). Structure).

Figure 2015163662
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また、上記式(1)〜(3)で表されるノニオン系含フッ素界面活性剤の、「−CO−」部分以降の構造としては、具体的には、例えば、下記式(24)〜(38)で表される構造が挙げられる。   Moreover, as a structure after the "-CO-" part of the nonionic fluorine-containing surfactant represented by the above formulas (1) to (3), specifically, for example, the following formulas (24) to ( 38).

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ここで、上記式(1)〜(3)で表されるノニオン系含フッ素界面活性剤としては、上記式(1)〜(3)中に示す、R,R及びRがメチル基(すなわち、上記式(24)及び上記式(32)の構造)であることが好ましく、さらにR,R及びRが水素(すなわち、上記式(24)の構造)であることがより好ましい。 Here, as a nonionic fluorine-containing surfactant represented by the above formulas (1) to (3), R 2 , R 4 and R 6 shown in the above formulas (1) to (3) are methyl groups. (That is, the structure of the above formula (24) and the above formula (32)) is preferable, and R 1 , R 3 and R 5 are more preferably hydrogen (that is, the structure of the above formula (24)). preferable.

本実施形態のノニオン系含フッ素界面活性剤は、水性溶媒や有機溶媒が用いられている塗料やインキ、床ワックスのレベリング性を得るためのレベリング剤や、フッ素樹脂の乳化重合剤、又は通常酸性であるめっき液やエッチング液の添加剤、高分散性による樹脂特性を向上させるための樹脂改質剤、離型性や帯電防止性能、防汚、防錆、殺菌機能を付与するためのコーティング添加剤や表面処理剤、高い浸透性による洗浄剤や繊維処理剤、消火薬剤、農業用フィルム防霧剤、湿潤剤、潤滑剤、接着剤、さらには半導体製造工程、液晶、各種磁気ディスク、光学材料などの製造工程などの用途に好適に使用することができる。   The nonionic fluorine-containing surfactant of the present embodiment is a leveling agent for obtaining leveling properties of paints and inks, floor waxes using aqueous solvents or organic solvents, emulsion polymerization agents of fluororesins, or usually acidic Additives for plating solutions and etching solutions, resin modifiers for improving resin properties due to high dispersibility, coating additions for imparting releasability, antistatic performance, antifouling, rust prevention, and bactericidal functions Agents, surface treatment agents, cleaning agents and fiber treatment agents with high permeability, fire extinguishing agents, agricultural film antifogging agents, wetting agents, lubricants, adhesives, semiconductor manufacturing processes, liquid crystals, various magnetic disks, optical materials It can use suitably for uses, such as manufacturing processes.

なお、上記用途に用いる際、ノニオン系含フッ素界面活性剤の使用可能な溶媒については特に限定されるものではなく、水溶液の他、有機溶媒であってもよい。有機溶媒の例としてはメタノールやエタノールなどのアルコール、酢酸エチル等のエステル系溶媒、アセトン等のケトン系溶媒、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒、ヘキサン等の炭化水素系溶媒が挙げられる。また、水溶液についてもpHが酸性、中性及び塩基性のいずれの範囲であっても優れた界面活性能を発揮することが可能である。   In addition, when using for the said use, it does not specifically limit about the solvent which can use a nonionic fluorine-containing surfactant, Organic solvents other than aqueous solution may be sufficient. Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol and ethanol, ester solvents such as ethyl acetate, ketone solvents such as acetone, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, and hydrocarbon solvents such as hexane. In addition, the aqueous solution can exhibit excellent surface activity even if the pH is in any of acidic, neutral and basic ranges.

また、上記用途に用いる際、本実施形態のノニオン系含フッ素界面活性剤は、1種で使用してもよいし、2種以上で併用してもよい。さらには、ノニオン系含フッ素界面活性剤以外の成分との混合物として用いてもよい。   Moreover, when using for the said use, the nonionic fluorine-containing surfactant of this embodiment may be used by 1 type, and may be used together by 2 or more types. Furthermore, you may use as a mixture with components other than a nonionic fluorine-containing surfactant.

本実施形態のノニオン系含フッ素界面活性剤は、生体蓄積性が問題となる炭素数8以上の直鎖状ペルフルオロアルキル基を有しない。また、本実施形態のノニオン系含フッ素界面活性剤は、ヘテロ原子を有する構造であるため、主骨格が炭素のみから形成されるペルフルオロアルキル基含有化合物と比べて、分解されやすくなるという効果が得られる。   The nonionic fluorine-containing surfactant of the present embodiment does not have a linear perfluoroalkyl group having 8 or more carbon atoms that causes a problem of bioaccumulation. Further, since the nonionic fluorine-containing surfactant of the present embodiment has a structure having a heteroatom, an effect of being easily decomposed is obtained as compared with a perfluoroalkyl group-containing compound whose main skeleton is formed only from carbon. It is done.

<ノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法>
次に、本実施形態のノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法について説明する。
本実施形態のノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法は、下記一般式(4)で示される含窒素ペルフルオロアルキル基を有するカルボン酸ハロゲン化物と下記一般式(5)で示されるアルコールとを、非プロトン性溶媒中において、塩基存在下で反応させることを特徴とする。
<Method for producing nonionic fluorine-containing surfactant>
Next, the manufacturing method of the nonionic fluorine-containing surfactant of this embodiment will be described.
The production method of the nonionic fluorine-containing surfactant of the present embodiment comprises a carboxylic acid halide having a nitrogen-containing perfluoroalkyl group represented by the following general formula (4) and an alcohol represented by the following general formula (5): The reaction is carried out in the presence of a base in an aprotic solvent.

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上記式(4)中、Rf及びRfは、それぞれ同一または互いに異なる炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。また、上記Rf及びRfは、直接結合して環状を形成していても良いし、酸素原子または窒素原子を介して結合し、複素環を形成していてもよい。また、Rfは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。さらに、Yは、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素からなる群から選択されるいずれか1のハロゲン原子である。
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In the above formula (4), Rf 1 and Rf 2 are the same or different C 1-6 perfluoroalkyl groups, and may be linear or branched. Rf 1 and Rf 2 may be directly bonded to form a ring, or may be bonded through an oxygen atom or a nitrogen atom to form a heterocyclic ring. Rf 3 is a C 1-6 perfluoroalkylene group, and may be linear or branched. Further, Y is any one halogen atom selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine.

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上記式(5)中、Rは、水素原子またはメチル基である。
また、Rは、炭素数1〜8の直鎖状または分枝鎖状のアルキル基である。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基等が挙げられる。
さらに、nは、3〜50の整数である。
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In said formula (5), R < 1 > is a hydrogen atom or a methyl group.
R 2 is a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a hexyl group, and a 2-ethylhexyl group.
Furthermore, n is an integer of 3-50.

上記式(4)で示される含窒素ペルフルオロアルキル基を有するカルボン酸ハロゲン化物は、例えば、対応するカルボン酸エステル又はハロゲン化物をフッ化水素中で電解フッ素化することにより得ることができる。また、上記Yがフッ素原子以外のハロゲン原子であるものを用いる場合には、例えば、前記電解フッ素化により得られたペルフルオロアルキル基を有するカルボン酸フルオリドを加水分解処理して、対応するカルボン酸を生成させた後、適当なハロゲン化剤(例えば、塩化チオニル、塩化オキサリル、塩化ホスホリル、塩化スルフリル、三塩化リン、五塩化リン、三臭化リン、五臭化リン、臭化水素、ヨウ化水素等)を反応させて、対応するカルボン酸ハロゲン化物に誘導することにより得ることができる。   The carboxylic acid halide having a nitrogen-containing perfluoroalkyl group represented by the above formula (4) can be obtained, for example, by electrolytic fluorination of the corresponding carboxylic acid ester or halide in hydrogen fluoride. Moreover, when using what said Y is halogen atoms other than a fluorine atom, for example, the carboxylic acid fluoride which has the perfluoroalkyl group obtained by the said electrolytic fluorination is hydrolyzed, and corresponding carboxylic acid is used. After formation, a suitable halogenating agent (eg thionyl chloride, oxalyl chloride, phosphoryl chloride, sulfuryl chloride, phosphorus trichloride, phosphorus pentachloride, phosphorus tribromide, phosphorus pentabromide, hydrogen bromide, hydrogen iodide Etc.) can be reacted to derive the corresponding carboxylic acid halide.

また、上記式(4)で示される含窒素ペルフルオロアルキル基を有するカルボン酸ハロゲン化物の具体例(すなわち、Rf,Rf及びRfの具体例)としては、例えば、下記式(39)〜(58)で表される構造が挙げられる。 Specific examples of the carboxylic acid halide having a nitrogen-containing perfluoroalkyl group represented by the above formula (4) (that is, specific examples of Rf 1 , Rf 2 and Rf 3 ) include, for example, the following formulas (39) to (39) The structure represented by (58) is mentioned.

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上記式(5)で示されるアルコールは、エチレングリコール系エーテル、プロピレングリコール系エーテル等として市販(例えば、日本乳化剤株式会社等)されており容易に入手できる。   The alcohol represented by the above formula (5) is commercially available as an ethylene glycol ether, propylene glycol ether or the like (for example, Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and can be easily obtained.

また、上記式(5)で示されるアルコールの具体例(すなわち、R及びRの具体例)としては、例えば、下記式(59)〜(73)で表される構造が挙げられる。 Also, specific examples of the alcohol represented by the formula (5) (i.e., specific examples of R 1 and R 2) as, for example, include the structures represented by the following formula (59) - (73).

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上記一般式(4)で示される含窒素ペルフルオロアルキル基を有するカルボン酸ハロゲン化物と上記一般式(5)で示されるアルコールとの反応に用いる非プロトン性溶媒としては、アセトニトリル、トルエン、ベンゼン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ジクロロメタン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド及びこれらの任意の混合物からなる群から選択される溶媒を例示することができるが、特に、アセトニトリル、トルエン、テトラヒドロフランが好ましい。   Examples of the aprotic solvent used in the reaction of the carboxylic acid halide having a nitrogen-containing perfluoroalkyl group represented by the general formula (4) and the alcohol represented by the general formula (5) include acetonitrile, toluene, benzene, and diethyl. Examples of the solvent include ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran, chloroform, dichloromethane, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, and any mixture thereof, and acetonitrile, toluene, and tetrahydrofuran are particularly preferable.

塩基としては、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化リチウム、フッ化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素アンモニウム、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリヘキシルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジヘキシルアミン、ピリジン、2、6−ジメチルピリジン、アンモニア等を例示することができるが、特に、フッ化カリウム、フッ化ナトリウムが好ましい。   Bases include sodium fluoride, potassium fluoride, lithium fluoride, ammonium fluoride, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate, ammonium carbonate, sodium bicarbonate, hydrogen carbonate Potassium, lithium hydrogen carbonate, ammonium hydrogen carbonate, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, trihexylamine, diisopropylethylamine, diethylamine, dipropylamine, diisopropylamine, dibutylamine, dihexylamine, pyridine, 2,6-dimethylpyridine, Although ammonia etc. can be illustrated, especially potassium fluoride and sodium fluoride are preferable.

塩基の使用量は、上記一般式(5)で示されるアルコール1モルに対して、1〜3モルとすることが好ましく、1.1〜1.5モルとすることがより好ましい。ここで、塩基の使用量が1モル未満であると、反応が十分に進行しないために好ましくない。一方、3モルを超えると、過剰の塩基を除去する工程が必要になるため好ましくない。   The amount of the base used is preferably 1 to 3 mol and more preferably 1.1 to 1.5 mol with respect to 1 mol of the alcohol represented by the general formula (5). Here, it is not preferable that the amount of the base used is less than 1 mol because the reaction does not proceed sufficiently. On the other hand, if it exceeds 3 mol, a step of removing excess base is required, which is not preferable.

上記一般式(5)で示されるアルコールの使用量は、上記一般式(4)で示される含窒素ペルフルオロアルキル基を有するカルボン酸ハロゲン化物1モルに対して、0.8〜2.0モルとすることが好ましく、1.0〜1.3モルとすることがより好ましい。ここで、アルコールの使用量が0.8モル未満であると、含窒素ペルフルオロアルキル基を有するカルボン酸ハロゲン化物が過剰量になるので実用的ではない。一方、2.0モルを超えると、アルコールの除去が困難となるために好ましくない。   The amount of the alcohol represented by the general formula (5) is 0.8 to 2.0 moles per 1 mole of the carboxylic acid halide having a nitrogen-containing perfluoroalkyl group represented by the general formula (4). It is preferable to carry out, and it is more preferable to set it as 1.0-1.3 mol. Here, if the amount of alcohol used is less than 0.8 mol, the amount of carboxylic acid halide having a nitrogen-containing perfluoroalkyl group becomes excessive, which is not practical. On the other hand, when the amount exceeds 2.0 mol, it is not preferable because removal of alcohol becomes difficult.

反応温度は、−20〜100℃とすることが好ましく、0〜50℃とすることがより好ましい。ここで、反応温度が−20℃未満であると、十分な反応速度が得られないために好ましくない。一方、100℃を超えると、反応の抑制が困難となるために好ましくない。   The reaction temperature is preferably -20 to 100 ° C, more preferably 0 to 50 ° C. Here, it is not preferable that the reaction temperature is less than −20 ° C. because a sufficient reaction rate cannot be obtained. On the other hand, when it exceeds 100 ° C., it is difficult to suppress the reaction, which is not preferable.

反応時間は、0.5〜24時間とすることが好ましく、1〜6時間とすることがより好ましい。ここで、反応時間が0.5時間未満であると、反応が十分に進行しないために好ましくない。一方、24時間を超えると、反応系が複雑になってしまうために好ましくない。   The reaction time is preferably 0.5 to 24 hours, and more preferably 1 to 6 hours. Here, it is not preferable that the reaction time is less than 0.5 hours because the reaction does not proceed sufficiently. On the other hand, if it exceeds 24 hours, the reaction system becomes complicated, which is not preferable.

<フッ素樹脂分散剤>
次に、本実施形態のフッ素樹脂分散剤について説明する。
本実施形態のフッ素樹脂分散剤は、上述したノニオン系含フッ素界面活性剤を主たる成分として含むことを特徴とする。
<Fluorine resin dispersant>
Next, the fluororesin dispersant of this embodiment will be described.
The fluororesin dispersant of this embodiment is characterized by containing the above-described nonionic fluorine-containing surfactant as a main component.

また、本実施形態のフッ素樹脂分散剤は、他の成分として媒体(例えば、有機溶媒および水などの液状媒体)を含んでいてもよい。フッ素樹脂分散剤中のノニオン系含フッ素界面活性剤の濃度としては、具体的には、例えば、0.01〜10質量%であってもよく、0.05〜1質量%の範囲であることが好ましい。   Moreover, the fluororesin dispersant of this embodiment may contain a medium (for example, a liquid medium such as an organic solvent and water) as another component. Specifically, the concentration of the nonionic fluorine-containing surfactant in the fluororesin dispersant may be, for example, 0.01 to 10% by mass, or 0.05 to 1% by mass. Is preferred.

本実施形態のフッ素樹脂分散剤に適用可能な有機溶媒は、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒、α,α,α−トリフルオロトルエン、1,3−ビストリフルオロメチルベンゼン、1,4−ビストリフルオロメチルベンゼン、ペルフルオロオクタン、ペルフルオロヘキサンなどのフッ素系溶媒等を用いることができる。   The organic solvent applicable to the fluororesin dispersant of the present embodiment is not particularly limited. Specifically, for example, alcohol solvents such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone are used. Solvents, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, fluorine such as α, α, α-trifluorotoluene, 1,3-bistrifluoromethylbenzene, 1,4-bistrifluoromethylbenzene, perfluorooctane and perfluorohexane A system solvent or the like can be used.

なお、後述するフッ素樹脂の分散において、本実施形態のフッ素樹脂分散剤を用いる場合、フッ素樹脂粒子中のノニオン系含フッ素界面活性剤の添加量は、0.01〜10重量%であることが好ましく、0.5〜5重量%であることがより好ましい。   In addition, in the dispersion | distribution of the fluororesin mentioned later, when using the fluororesin dispersant of this embodiment, the addition amount of the nonionic fluorine-containing surfactant in the fluororesin particles may be 0.01 to 10% by weight. Preferably, it is 0.5 to 5 weight%.

さらに、本実施形態のフッ素樹脂分散剤には、上述したノニオン系含フッ素界面活性剤以外に、他のフッ素系界面活性剤、あるいは、炭化水素系界面活性剤、シリコン系界面活性剤などを添加してもよい。   Furthermore, in addition to the nonionic fluorine-containing surfactant described above, other fluorine-based surfactants, hydrocarbon-based surfactants, silicon-based surfactants, etc. are added to the fluororesin dispersant of this embodiment. May be.

ところで、先行特許文献(例えば、特表2006−516673号公報、等)には、従来のフッ素樹脂分散剤として、ペルフルオロアルキル鎖の炭素数が6以上のペルフルオロアルキル基含有オリゴマー型のフッ素系界面活性剤が開示されている。これらのうち、ペルフルオロアルキル鎖の炭素数が8以上のフッ素樹脂分散剤は、生体への蓄積性が懸念されていた。また、ペルフルオロアルキル鎖の炭素数が8未満の従来のフッ素樹脂分散剤では、表面エネルギーが低く、比重が大きいフッ素樹脂の微粒子を、粘度の低い水中に均一に分散させることは困難であった。   By the way, in prior patent documents (for example, JP-T-2006-516673, etc.), as a conventional fluororesin dispersant, a perfluoroalkyl group-containing oligomer-type fluorosurfactant having 6 or more carbon atoms in the perfluoroalkyl chain. Agents are disclosed. Among these, the fluororesin dispersant having 8 or more carbon atoms in the perfluoroalkyl chain has been feared to accumulate in a living body. Further, with a conventional fluororesin dispersant having a perfluoroalkyl chain having less than 8 carbon atoms, it has been difficult to uniformly disperse fluororesin particles having a low surface energy and a large specific gravity in water having a low viscosity.

これに対して、本実施形態のフッ素樹脂分散剤は、上述したノニオン系含フッ素界面活性剤を主たる成分として含んでいるため、分散媒や樹脂溶液の表面張力を大幅に低下させてフッ素樹脂表面に対する濡れ性を向上(すなわち、分散性を向上)させることができるとともに、フッ素樹脂の凝集を防止(すなわち、分散安定性を向上)する効果が得られる。したがって、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)をはじめとするフッ素樹脂の微粒子を、水中に均一に分散させることができる。   On the other hand, since the fluororesin dispersant of this embodiment contains the nonionic fluorine-containing surfactant described above as a main component, the surface tension of the dispersion medium or the resin solution is greatly reduced, and the fluororesin surface is reduced. It is possible to improve the wettability with respect to (that is, improve dispersibility) and to prevent aggregation of the fluororesin (that is, improve dispersion stability). Therefore, fine particles of fluororesin including PTFE (polytetrafluoroethylene) can be uniformly dispersed in water.

さらに、本実施形態のフッ素樹脂分散剤は、元のフッ素樹脂微粒子とほぼ同等の粒径に近い状態で、水中に均一に分散させることができる。   Furthermore, the fluororesin dispersant of the present embodiment can be uniformly dispersed in water in a state close to a particle size substantially equal to the original fluororesin fine particles.

<フッ素樹脂の分散方法>
次に、本実施形態のフッ素樹脂分散剤の使用方法、すなわち、フッ素樹脂の微粒子を分散媒に分散させる方法について、以下に説明する。
<Dispersion method of fluororesin>
Next, a method of using the fluororesin dispersant of the present embodiment, that is, a method of dispersing fluororesin fine particles in a dispersion medium will be described below.

(フッ素樹脂の微粒子)
本実施形態のフッ素樹脂分散剤を用いた分散方法に用いることができるフッ素樹脂としては、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PFA(四フッ化エチレン・ペルフルオロアルコキシエチレン共重合体)、FEP(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体)、ETFE(エチレン・四フッ化エチレン共重合体)、ECTFE(エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体)等が挙げられる。
また、フッ素樹脂の粒径としては、特に限定されるものではないが、例えば、0.01〜1000μmの範囲であってもよく、0.1〜100μmの範囲であることが好ましい。
(Fluorine resin fine particles)
The fluororesin that can be used in the dispersion method using the fluororesin dispersant of the present embodiment is not particularly limited. Specifically, for example, PTFE (polytetrafluoroethylene), PCTFE (polychlorotrifluoroethylene), PVDF (polyvinylidene fluoride), PFA (tetrafluoroethylene / perfluoroalkoxyethylene copolymer), FEP (tetrafluoroethylene). Ethylene / hexafluoropropylene copolymer), ETFE (ethylene / tetrafluoroethylene copolymer), ECTFE (ethylene / chlorotrifluoroethylene copolymer) and the like.
Further, the particle size of the fluororesin is not particularly limited, but may be, for example, in the range of 0.01 to 1000 μm, and preferably in the range of 0.1 to 100 μm.

(分散媒)
フッ素樹脂の微粒子を分散させる分散媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン等の有機溶媒、フッ素系不活性液体等が挙げられる。
(Dispersion medium)
The dispersion medium for dispersing the fine particles of the fluororesin is not particularly limited, and examples thereof include water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, acetone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, butyl acetate, toluene, xylene and the like. Organic solvents, fluorine-based inert liquids and the like can be mentioned.

(フッ素樹脂の分散方法)
フッ素樹脂の分散方法としては、特に限定されるものではなく、従来既知の方法を適用することができる。具体的には、通常、分散媒である水または有機溶剤にフッ素樹脂の微粒子が添加された混合液に、本実施形態のフッ素樹脂分散剤を所要量添加した後、所要時間攪拌することにより、フッ素樹脂微粒子の分散液を得ることができる。
(Fluorine resin dispersion method)
The method for dispersing the fluororesin is not particularly limited, and conventionally known methods can be applied. Specifically, usually by adding a required amount of the fluororesin dispersant of the present embodiment to a mixed liquid in which fine particles of the fluororesin are added to water or an organic solvent as a dispersion medium, stirring for a required time, A dispersion of fluororesin fine particles can be obtained.

以上説明したように、本実施形態のノニオン系含フッ素界面活性剤は、ヘテロ原子を有するペルフルオロアルキル基含有化合物であるため、優れた表面張力低下能を有しており、かつ、炭素数が6以上の直鎖状のペルフルオロアルキル基を有しないので生体蓄積性が低く、環境適応性にも優れた、新規なノニオン系含フッ素界面活性剤である。   As explained above, since the nonionic fluorine-containing surfactant of the present embodiment is a perfluoroalkyl group-containing compound having a hetero atom, it has excellent surface tension reducing ability and has 6 carbon atoms. Since it does not have the above linear perfluoroalkyl group, it is a novel nonionic fluorine-containing surfactant having low bioaccumulation and excellent environmental adaptability.

また、本実施形態のノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法は、原料である化合物の入手が比較的容易であり、かつ、複雑な反応を経ないため、上記ノニオン系含フッ素界面活性剤を簡便な方法で収率良く合成することができる。   In addition, since the method for producing the nonionic fluorine-containing surfactant of the present embodiment is relatively easy to obtain a compound as a raw material and does not undergo a complicated reaction, the nonionic fluorine-containing surfactant is not included. It can be synthesized with good yield by a simple method.

さらに、本実施形態のノニオン系含フッ素界面活性剤は、フッ素樹脂分散剤の用途に好適に用いることができる。すなわち、本実施形態のノニオン系含フッ素界面活性剤を主成分とするフッ素樹脂分散剤は、粘度の低い水中にフッ素樹脂微粒子を均一に分散させることが可能であり、かつ、炭素数が6以上の直鎖状のペルフルオロアルキル基を有しないので生体蓄積性が低く、環境適応性にも優れた、新規なフッ素樹脂分散剤である。   Furthermore, the nonionic fluorine-containing surfactant of the present embodiment can be suitably used for the use of a fluororesin dispersant. That is, the fluororesin dispersant mainly composed of the nonionic fluorine-containing surfactant of the present embodiment can uniformly disperse fluororesin fine particles in water with low viscosity, and has 6 or more carbon atoms. It is a novel fluororesin dispersant having low bioaccumulation and excellent environmental adaptability because it has no linear perfluoroalkyl group.

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

以下、実施例によって本発明の効果をさらに詳細に説明する。なお、本発明は実施例によって、なんら限定されるものではない。   Hereinafter, the effects of the present invention will be described in more detail by way of examples. In addition, this invention is not limited at all by the Example.

(実施例1)
滴下ロートを備えた三口フラスコに、アルコール(92.8g)(商品名:MPG−130−H2、分子量:428、日本乳化剤社製)とフッ化カリウム(13.9g)(和光純薬工業株式会社製)とアセトニトリル(220ml)を投入した。滴下ロートに、「CH(CHCHNCHCH(CH)COCH」の電解フッ素化により得られる、「CF(CFCFNCFCF(CF)COF」(100.0g)を入れ、室温で徐々に滴下した。
滴下終了後、室温で1時間攪拌し、析出したKF・HFを濾過で除去した。得られた溶液をロータリーエバポレーターにより濃縮し、トルエン(150ml)に再溶解させ、析出した固体を濾過により除去した。さらに、得られた溶液を再濃縮し、アセトニトリル(150ml)に再溶解させた。
得られた溶液を濾過し、濃縮することによって、下記の一般式(74)に示されるノニオン系含フッ素界面活性剤169.9g(収率90%)を得た。
Example 1
In a three-necked flask equipped with a dropping funnel, alcohol (92.8 g) (trade name: MPG-130-H2, molecular weight: 428, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and potassium fluoride (13.9 g) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) And acetonitrile (220 ml) were added. In the dropping funnel, “CF 2 (CF 2 CF 2 ) 2 NCF 2 CF (CF 3 ) obtained by electrolytic fluorination of“ CH 2 (CH 2 CH 2 ) 2 NCH 2 CH (CH 3 ) CO 2 CH 3 ”. ) COF "(100.0 g) was added and gradually added dropwise at room temperature.
After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, and the precipitated KF / HF was removed by filtration. The obtained solution was concentrated by a rotary evaporator, redissolved in toluene (150 ml), and the precipitated solid was removed by filtration. Further, the resulting solution was reconcentrated and redissolved in acetonitrile (150 ml).
The obtained solution was filtered and concentrated to obtain 169.9 g (yield 90%) of a nonionic fluorine-containing surfactant represented by the following general formula (74).

Figure 2015163662
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(実施例2)
上記実施例1で用いたアルコール(商品名:MPG−130H2、平均分子量:428、日本乳化剤社製)の代わりにアルコール(商品名:MPG−081、平均分子量:692、日本乳化剤社製)を用いた以外は実施例1と同様にして、下記の一般式(75)に示されるノニオン系含フッ素界面活性剤(収率90%)を得た。
(Example 2)
Instead of the alcohol (trade name: MPG-130H2, average molecular weight: 428, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) used in Example 1 above, alcohol (trade name: MPG-081, average molecular weight: 692, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) is used. The nonionic fluorine-containing surfactant (yield 90%) represented by the following general formula (75) was obtained in the same manner as in Example 1 except that.

Figure 2015163662
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(実施例3)
上記実施例1で用いた、「CF(CFCFNCFCF(CF)COF」の代わりに、「O(CHCHNCHCH(CH)COCH」の電解フッ素化により得られる「O(CFCFNCFCF(CF)COF」を用いた以外は実施例1と同様にして、下記の一般式(76)に示されるノニオン系含フッ素界面活性剤(収率86%)を得た。
(Example 3)
Instead of “CF 2 (CF 2 CF 2 ) 2 NCF 2 CF (CF 3 ) COF” used in Example 1 above, “O (CH 2 CH 2 ) 2 NCH 2 CH (CH 3 ) CO 2 CH 3 ”is represented by the following general formula (76) in the same manner as in Example 1 except that“ O (CF 2 CF 2 ) 2 NCF 2 CF (CF 3 ) COF ”obtained by electrolytic fluorination is used. A nonionic fluorine-containing surfactant (yield 86%) was obtained.

Figure 2015163662
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(実施例4)
上記実施例2で用いた、「CF(CFCFNCFCF(CF)COF」の代わりに、「O(CHCHNCHCH(CH)COCH」の電解フッ素化により得られる「O(CFCFNCFCF(CF)COF」を用いた以外は実施例2と同様にして、下記の一般式(77)に示されるノニオン系含フッ素界面活性剤(収率95%)を得た。
Example 4
Instead of “CF 2 (CF 2 CF 2 ) 2 NCF 2 CF (CF 3 ) COF” used in Example 2 above, “O (CH 2 CH 2 ) 2 NCH 2 CH (CH 3 ) CO 2 CH 3 ”is represented by the following general formula (77) in the same manner as in Example 2 except that“ O (CF 2 CF 2 ) 2 NCF 2 CF (CF 3 ) COF ”obtained by electrolytic fluorination is used. A nonionic fluorine-containing surfactant (yield 95%) was obtained.

Figure 2015163662
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(実施例5)
上記実施例1で用いた、「CF(CFCFNCFCF(CF)COF」の代わりに、「(CNCHCHCOCH」の電解フッ素化により得られる「(CNCFCFCOF」を用いた以外は実施例1と同様にして、下記の一般式(78)に示されるノニオン系含フッ素界面活性剤(収率89%)を得た。
(Example 5)
Electrolysis of “(C 4 H 9 ) 2 NCH 2 CH 2 CO 2 CH 3 ” instead of “CF 2 (CF 2 CF 2 ) 2 NCF 2 CF (CF 3 ) COF” used in Example 1 above A nonionic fluorine-containing surfactant represented by the following general formula (78) (Example 78) except that “(C 4 F 9 ) 2 NCF 2 CF 2 COF” obtained by fluorination was used. Yield 89%).

Figure 2015163662
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(実施例6)
上記実施例2で用いた、「CF(CFCFNCFCF(CF)COF」の代わりに、「(CNCHCHCOCH」の電解フッ素化により得られる「(CNCFCFCOF」を用いた以外は実施例2と同様にして、下記の一般式(79)に示されるノニオン系含フッ素界面活性剤(収率89%)を得た。
(Example 6)
Electrolysis of “(C 4 H 9 ) 2 NCH 2 CH 2 CO 2 CH 3 ” instead of “CF 2 (CF 2 CF 2 ) 2 NCF 2 CF (CF 3 ) COF” used in Example 2 above A nonionic fluorine-containing surfactant represented by the following general formula (79) in the same manner as in Example 2 except that “(C 4 F 9 ) 2 NCF 2 CF 2 COF” obtained by fluorination was used. Yield 89%).

Figure 2015163662
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(実施例7)
上記実施例1で用いた、「CF(CFCFNCFCF(CF)COF」の代わりに、「(CHNCHCH(CH)COCH」の電解フッ素化により得られる「(CFNCFCF(CF)COF」を用いた以外は実施例1と同様にして、下記の一般式(80)に示されるノニオン系含フッ素界面活性剤(収率90%)を得た。
(Example 7)
Instead of “CF 2 (CF 2 CF 2 ) 2 NCF 2 CF (CF 3 ) COF” used in Example 1 above, “(CH 3 ) 2 NCH 2 CH (CH 3 ) CO 2 CH 3 ” Nonionic fluorine-containing surfactant represented by the following general formula (80) in the same manner as in Example 1 except that “(CF 3 ) 2 NCF 2 CF (CF 3 ) COF” obtained by electrolytic fluorination was used. An agent (90% yield) was obtained.

Figure 2015163662
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(比較例1)
滴下漏斗を備えた三つ口フラスコ(50ml)内に、下記式(81)で表される含フッ素エーテル化合物6.02g(12m mol)、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(平均分子量:400)4.00g(10m mol)及びテトラヒドロフラン10gを入れた。一方、テトラヒドロフラン10gにカリウムt−ブトキシド1.34g(12m mol)を溶解させた溶液を滴下漏斗内へ入れ、該溶液を上記のフラスコ内容物中へ約30分かけて攪拌下で徐々に滴下した。滴下終了後、室温(20〜25℃)下で、攪拌をさらに3時間続行した。
次に、反応混合物を100mlの丸底フラスコに移し、ロータリーエバポレーターを用いて溶剤を蒸発させた後、酢酸エチル30ml及び水30mlを用いる抽出処理に1回付した。次いで、有機層を飽和食塩水30mlで処理し、抽出物を、ロータリーエバポレーターを用いる溶剤蒸発処理に付すことによって粗精製物を得た。該粗精製物を、アルミナ50gを用いるカラムクロマトグラフィー精製処理に付すことによって、下記の一般式(82)で表される化合物を6.28g得た(収率:73%)。
(Comparative Example 1)
In a three-necked flask (50 ml) equipped with a dropping funnel, 6.02 g (12 mmol) of a fluorinated ether compound represented by the following formula (81), 4.00 g of polyethylene glycol monomethyl ether (average molecular weight: 400) ( 10 mmol) and 10 g of tetrahydrofuran were added. On the other hand, a solution prepared by dissolving 1.34 g (12 mmol) of potassium t-butoxide in 10 g of tetrahydrofuran was put into a dropping funnel, and the solution was gradually added dropwise to the above flask contents with stirring over about 30 minutes. . After completion of the dropping, stirring was further continued for 3 hours at room temperature (20 to 25 ° C.).
The reaction mixture was then transferred to a 100 ml round bottom flask, the solvent was evaporated using a rotary evaporator, and then subjected to an extraction treatment using 30 ml of ethyl acetate and 30 ml of water once. Subsequently, the organic layer was treated with 30 ml of saturated brine, and the extract was subjected to solvent evaporation using a rotary evaporator to obtain a crude product. The crude product was subjected to column chromatography purification using 50 g of alumina to obtain 6.28 g of a compound represented by the following general formula (82) (yield: 73%).

Figure 2015163662
Figure 2015163662

Figure 2015163662
Figure 2015163662

(比較例2)
滴下漏斗を備えた三つ口フラスコ(50ml)内に、上記式(81)で表される含フッ素エーテル化合物6.02g(12m mol)、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(平均分子量:1000)10.00g(10m mol)及びテトラヒドロフラン10gを入れた。一方、テトラヒドロフラン10gにカリウムt−ブトキシド1.34g(12mmol)を溶解させた溶液を滴下漏斗内へ入れ、該溶液を上記のフラスコ内容物中へ約30分かけて攪拌下で徐々に滴下した。滴下終了後、室温(20〜25℃)下で、攪拌をさらに3時間続行した。
次に、反応混合物を100mlの丸底フラスコ内へ移し、ロータリーエバポレーターを用いて溶剤を蒸発させた。アセトニトリル10gを添加して1日静置させた後、沈殿物を濾取して溶剤を蒸発させる処理を2回行うことによって粗精製物を得た。該粗精製物をイオン交換樹脂で処理することによって、下記の一般式(83)で表される化合物を2.76g得た(収率:37%)。
(Comparative Example 2)
In a three-necked flask (50 ml) equipped with a dropping funnel, 6.02 g (12 mmol) of the fluorine-containing ether compound represented by the above formula (81), 10.00 g of polyethylene glycol monomethyl ether (average molecular weight: 1000) ( 10 mmol) and 10 g of tetrahydrofuran were added. On the other hand, a solution prepared by dissolving 1.34 g (12 mmol) of potassium t-butoxide in 10 g of tetrahydrofuran was put into a dropping funnel, and the solution was gradually added dropwise to the above flask contents with stirring over about 30 minutes. After completion of the dropping, stirring was further continued for 3 hours at room temperature (20 to 25 ° C.).
The reaction mixture was then transferred into a 100 ml round bottom flask and the solvent was evaporated using a rotary evaporator. After adding 10 g of acetonitrile and allowing to stand for 1 day, a precipitate was collected by filtration and the solvent was evaporated twice to obtain a crude product. The crude product was treated with an ion exchange resin to obtain 2.76 g of a compound represented by the following general formula (83) (yield: 37%).

Figure 2015163662
Figure 2015163662

(比較例3)
技術文献「油化学 1997、26巻、613−619ページ」に記載された、下記の一般式(84)で表される、炭素数が8のペルフルオロアルキル基を有するノニオン系含フッ素界面活性剤(PFOS誘導体)を準備した。
(Comparative Example 3)
Nonionic fluorine-containing surfactant having a perfluoroalkyl group having 8 carbon atoms represented by the following general formula (84) described in technical literature “Oil Chemistry 1997, Vol. 26, pages 613-619” ( PFOS derivative) was prepared.

Figure 2015163662
Figure 2015163662

(検証試験1)
「ノニオン系含フッ素界面活性剤の界面活性能評価」
上記実施例1〜7及び比較例1〜3にて合成したノニオン系含フッ素界面活性剤の界面活性能評価を行うため、水溶液中での表面張力測定を行った。なお、表面張力測定は、協和界面科学社製自動表面張力計CBVP−Z型を用い、Wilhelmy法により測定を行った。評価結果を下記表1に示す。
(Verification test 1)
"Evaluation of surface active ability of nonionic fluorine-containing surfactant"
In order to evaluate the surface activity of the nonionic fluorine-containing surfactant synthesized in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3, surface tension in an aqueous solution was measured. The surface tension was measured by the Wilhelmy method using an automatic surface tension meter CBVP-Z type manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. The evaluation results are shown in Table 1 below.

Figure 2015163662
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表1に示すように、実施例1〜7のノニオン系含フッ素界面活性剤は、従来のノニオン系含フッ素界面活性剤である比較例1及び比較例2と比較して、同添加量で同等以上の界面活性能を有することがわかった。また、環境および生体への蓄積性が問題となっているPFOS誘導体である比較例3と比較しても、同等の界面活性能を有していることがわかった。一方、実施例1〜7のノニオン系含フッ素界面活性剤は、従来のノニオン系含フッ素界面活性剤である比較例1及び比較例2と比較して、いずれも85%以上の高い収率であることがわかった。   As shown in Table 1, the nonionic fluorine-containing surfactants of Examples 1 to 7 are equivalent in the same addition amount as compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2 which are conventional nonionic fluorine-containing surfactants. It was found to have the above surface activity. Moreover, it turned out that it has equivalent surface-active ability compared with the comparative example 3 which is a PFOS derivative | guide_body in which the accumulation | storage property to an environment and a biological body is a problem. On the other hand, the nonionic fluorine-containing surfactants of Examples 1 to 7 have a high yield of 85% or more as compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2, which are conventional nonionic fluorine-containing surfactants. I found out.

(検証試験2)
「ノニオン系含フッ素界面活性剤の濡れ性評価」
ノニオン系含フッ素界面活性剤の濡れ性評価を行うため、上記界面活性剤を1000ppm濃度に溶解させた水溶液を用い、PETフィルムおよびPTFEシート上に対する濡れ性を比較した。評価結果を下記表2に示す。
なお、評価基準は、以下の通りである。
液滴量:50μl
○:液滴が濡れ広がり、液滴形状が維持されない
△:液滴が濡れ広がらず、液滴形状が残る
(Verification test 2)
"Evaluation of wettability of nonionic fluorine-containing surfactant"
In order to evaluate the wettability of the nonionic fluorine-containing surfactant, an aqueous solution in which the above surfactant was dissolved at a concentration of 1000 ppm was used, and the wettability on the PET film and the PTFE sheet was compared. The evaluation results are shown in Table 2 below.
The evaluation criteria are as follows.
Droplet volume: 50 μl
○: Droplet spreads and droplet shape is not maintained △: Droplet does not spread and droplet shape remains

Figure 2015163662
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表2に示すように、本発明のノニオン系含フッ素界面活性剤は、PETフィルムおよびPTFEシートに対する濡れ性にも優れていることがわかった。   As shown in Table 2, it was found that the nonionic fluorine-containing surfactant of the present invention was excellent in wettability with respect to a PET film and a PTFE sheet.

(実施例8)
水50gにPTFE粉末(粒径:1μm)を2g、フッ素樹脂分散剤として実施例1で合成したノニオン型界面活性剤を0.05g入れた後、セラミックビーズを10g投入し、ペイントシェーカーで2時間分散させた。その分散させた液を粒度分布計(島津製作所製、レーザ回折式粒度分布測定装置、SALD−200V、以下同様)で測定したところ、平均粒径は2μmであった(下記の表3を参照)。
(Example 8)
2 g of PTFE powder (particle size: 1 μm) is added to 50 g of water, and 0.05 g of the nonionic surfactant synthesized in Example 1 is used as a fluororesin dispersant. Then, 10 g of ceramic beads are added, and the mixture is shaken for 2 hours using a paint shaker. Dispersed. When the dispersed liquid was measured with a particle size distribution meter (manufactured by Shimadzu Corporation, laser diffraction particle size distribution measuring device, SALD-200V, the same applies hereinafter), the average particle size was 2 μm (see Table 3 below). .

(実施例9)
水50gにPTFE粉末(粒径:1μm)を2g、フッ素樹脂分散剤として実施例2で合成したノニオン型界面活性剤を0.05g入れた後、セラミックビーズを10g投入し、ペイントシェーカーで2時間分散させた。その分散させた液を粒度分布計で測定したところ、平均粒径は2μmであった(下記の表3を参照)。
Example 9
2 g of PTFE powder (particle size: 1 μm) is added to 50 g of water, and 0.05 g of the nonionic surfactant synthesized in Example 2 is used as a fluororesin dispersant. Then, 10 g of ceramic beads are added, and the mixture is shaken for 2 hours using a paint shaker. Dispersed. When the dispersed liquid was measured with a particle size distribution meter, the average particle size was 2 μm (see Table 3 below).

(比較例4)
水50gにPTFE粉末(粒径:1μm)を2g、フッ素樹脂分散剤として比較例1で合成した炭素数6以下の直鎖状ぺルフルオロアルキル基を有するノニオン型界面活性剤を0.05g入れた後、セラミックビーズを10g投入し、ペイントシェーカーで2時間分散させた。その分散させた液を粒度分布計で測定したところ、平均粒径は31μmであった(下記の表3を参照)。
(Comparative Example 4)
2 g of PTFE powder (particle size: 1 μm) is added to 50 g of water, and 0.05 g of a nonionic surfactant having a linear perfluoroalkyl group having 6 or less carbon atoms synthesized in Comparative Example 1 is used as a fluororesin dispersant. After that, 10 g of ceramic beads were added and dispersed with a paint shaker for 2 hours. When the dispersed liquid was measured with a particle size distribution meter, the average particle size was 31 μm (see Table 3 below).

(比較例5)
水50gにPTFE粉末(粒径:1μm)を2g、フッ素樹脂分散剤として比較例2で合成した炭素数6以下の直鎖状ぺルフルオロアルキル基を有するノニオン型界面活性剤を0.05g入れた後、セラミックビーズを10g投入し、ペイントシェーカーで2時間分散させた。その分散させた液を粒度分布計で測定したところ、平均粒径は51μmであった(下記の表3を参照)。
(Comparative Example 5)
2 g of PTFE powder (particle size: 1 μm) is added to 50 g of water, and 0.05 g of a nonionic surfactant having a linear perfluoroalkyl group having 6 or less carbon atoms synthesized in Comparative Example 2 is used as a fluororesin dispersant. After that, 10 g of ceramic beads were added and dispersed with a paint shaker for 2 hours. When the dispersed liquid was measured with a particle size distribution meter, the average particle size was 51 μm (see Table 3 below).

(比較例6)
水50gにPTFE粉末(粒径:1μm)を2g、フッ素樹脂分散剤として比較例3に示すノニオン型界面活性剤(PFOS誘導体)を0.05g入れた後、セラミックビーズを10g投入し、ペイントシェーカーで2時間分散させた。その分散させた液を粒度分布計で測定したところ、平均粒径は17μmであった(下記の表3を参照)。
(Comparative Example 6)
2 g of PTFE powder (particle size: 1 μm) in 50 g of water and 0.05 g of the nonionic surfactant (PFOS derivative) shown in Comparative Example 3 as a fluororesin dispersant were added, and 10 g of ceramic beads were added. For 2 hours. When the dispersed liquid was measured with a particle size distribution meter, the average particle size was 17 μm (see Table 3 below).

Figure 2015163662
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(検証試験3)
表3に示すように、本発明のノニオン系含フッ素界面活性剤をフッ素樹脂分散剤として使用することにより、PTFE等のフッ素樹脂の微粒子を元の粒径(分散前の粒径)に近い状態で、水中に均一に分散させることができることを確認できた。
(Verification test 3)
As shown in Table 3, by using the nonionic fluorine-containing surfactant of the present invention as a fluororesin dispersant, fluororesin fine particles such as PTFE are close to the original particle size (particle size before dispersion). Thus, it was confirmed that it could be uniformly dispersed in water.

本発明のノニオン系含フッ素界面活性剤は、表面張力低下能に優れ、かつ、生体蓄積性が低く、環境適応性にも優れているため、レベリング剤や分散剤(特にフッ素樹脂分散剤)、乳化剤、消泡剤等の広範な用途において有用である。   The nonionic fluorine-containing surfactant of the present invention is excellent in surface tension reducing ability, low in bioaccumulation, and excellent in environmental adaptability. Therefore, a leveling agent and a dispersant (particularly a fluororesin dispersant), It is useful in a wide range of applications such as emulsifiers and antifoaming agents.

Claims (16)

下記一般式(1)で示されるノニオン系含フッ素界面活性剤。
Figure 2015163662
上記式(1)中、Rf及びRfは、それぞれ同一または互いに異なる炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。また、上記Rf及びRfは、直接結合して環状を形成していても良いし、酸素原子または窒素原子を介して結合し、複素環を形成していてもよい。さらに、Rfは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。
また、上記式(1)中、Rは、水素原子またはメチル基である。また、Rは、炭素数1〜8の直鎖状または分枝鎖状のアルキル基である。さらに、nは、3〜50の整数である。
Nonionic fluorine-containing surfactant represented by the following general formula (1).
Figure 2015163662
In the above formula (1), Rf 1 and Rf 2 are the same or different C 1-6 perfluoroalkyl groups, and may be linear or branched. Rf 1 and Rf 2 may be directly bonded to form a ring, or may be bonded through an oxygen atom or a nitrogen atom to form a heterocyclic ring. Further, Rf 3 is a C 1-6 perfluoroalkylene group, and may be linear or branched.
Moreover, in said formula (1), R < 1 > is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 is a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Furthermore, n is an integer of 3-50.
上記式(1)中、Rが水素原子であることを特徴とする請求項1に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤。 2. The nonionic fluorine-containing surfactant according to claim 1, wherein in the formula (1), R 1 is a hydrogen atom. 上記式(1)中、Rがメチル基であることを特徴とする請求項1又は2に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤。 The formula (1), nonionic fluorinated surfactant according to claim 1 or 2, characterized in that R 2 is a methyl group. 下記一般式(2)で示される窒素原子を含むペルフルオロ複素環を有することを特徴とする請求項1に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤。
Figure 2015163662
上記式(2)中、Rf、Rf及びRfは、それぞれ同一または互いに異なる炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。Xは、酸素原子、窒素原子又はCF基である。
また、上記式(2)中、Rは、水素原子またはメチル基である。また、Rは、炭素数1〜8の直鎖状または分枝鎖状のアルキル基である。さらに、nは、3〜50の整数である。
The nonionic fluorine-containing surfactant according to claim 1, which has a perfluoroheterocycle containing a nitrogen atom represented by the following general formula (2).
Figure 2015163662
In the above formula (2), Rf 4 , Rf 5 and Rf 6 are the same or different perfluoroalkylene groups having 1 to 6 carbon atoms, and may be linear or branched. X is an oxygen atom, a nitrogen atom or a CF 2 group.
In the above formula (2), R 3 is a hydrogen atom or a methyl group. R 4 is a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Furthermore, n is an integer of 3-50.
上記式(2)中、Rが水素原子であることを特徴とする請求項4に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤。 The nonionic fluorine-containing surfactant according to claim 4, wherein R 3 in the formula (2) is a hydrogen atom. 上記式(2)中、Rがメチル基であることを特徴とする請求項4又は5に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤。 The nonionic fluorine-containing surfactant according to claim 4 or 5, wherein R 4 in the formula (2) is a methyl group. 下記一般式(3)で示される直鎖状のペルフルオロアルキル基を有することを特徴とする請求項1に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤。
Figure 2015163662
上記式(3)中、m及びnは、それぞれ同一又は互いに異なる1〜6の整数である。また、Rfは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。
また、上記式(3)中、Rは、水素原子またはメチル基である。また、Rは、炭素数1〜8の直鎖状または分枝鎖状のアルキル基である。さらに、nは、3〜50の整数である。
The nonionic fluorine-containing surfactant according to claim 1, which has a linear perfluoroalkyl group represented by the following general formula (3).
Figure 2015163662
In the above formula (3), m and n are the same or different integers of 1 to 6, respectively. Rf 7 is a perfluoroalkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and may be linear or branched.
In the above formula (3), R 5 is a hydrogen atom or a methyl group. R 6 is a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Furthermore, n is an integer of 3-50.
上記式(3)中、Rが水素原子であることを特徴とする請求項7に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤。 The formula (3), a nonionic fluorinated surfactant according to claim 7, wherein R 5 is a hydrogen atom. 上記式(3)中、Rがメチル基であることを特徴とする請求項7又は8に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤。 The nonionic fluorine-containing surfactant according to claim 7 or 8, wherein in the formula (3), R 6 is a methyl group. 請求項1に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法であって、
下記一般式(4)で示される含窒素ペルフルオロアルキル基を有するカルボン酸ハロゲン化物と、下記一般式(5)で示されるアルコールと、を原料として用いることを特徴とするノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法。
Figure 2015163662
上記式(4)中、Rf及びRfは、それぞれ同一または互いに異なる炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。また、上記Rf及びRfは、直接結合して環状を形成していても良いし、酸素原子または窒素原子を介して結合し、複素環を形成していてもよい。また、Rfは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基であって、直鎖状又は分枝状であってもよい。さらに、Yは、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素からなる群から選択されるいずれか1のハロゲン原子である。
Figure 2015163662
上記式(5)中、Rは、水素原子またはメチル基である。また、Rは、炭素数1〜8の直鎖状または分枝鎖状のアルキル基である。さらに、nは、3〜50の整数である。
It is a manufacturing method of the nonionic fluorine-containing surfactant according to claim 1,
Nonionic fluorine-containing surfactant, characterized by using a carboxylic acid halide having a nitrogen-containing perfluoroalkyl group represented by the following general formula (4) and an alcohol represented by the following general formula (5) as raw materials Manufacturing method.
Figure 2015163662
In the above formula (4), Rf 1 and Rf 2 are the same or different C 1-6 perfluoroalkyl groups, and may be linear or branched. Rf 1 and Rf 2 may be directly bonded to form a ring, or may be bonded through an oxygen atom or a nitrogen atom to form a heterocyclic ring. Rf 3 is a C 1-6 perfluoroalkylene group, and may be linear or branched. Further, Y is any one halogen atom selected from the group consisting of fluorine, chlorine, bromine and iodine.
Figure 2015163662
In said formula (5), R < 1 > is a hydrogen atom or a methyl group. R 2 is a linear or branched alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Furthermore, n is an integer of 3-50.
上記一般式(4)で示される含窒素ペルフルオロアルキル基を有するカルボン酸ハロゲン化物と上記一般式(5)で示されるアルコールとを、非プロトン性溶媒中において、塩基存在下で反応させることを特徴とする請求項10に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法。   A carboxylic acid halide having a nitrogen-containing perfluoroalkyl group represented by the general formula (4) and an alcohol represented by the general formula (5) are reacted in an aprotic solvent in the presence of a base. The method for producing a nonionic fluorine-containing surfactant according to claim 10. 上記非プロトン性溶媒が、アセトニトリル、トルエン、ベンゼン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ジクロロメタン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド及びこれらの任意の混合物からなる群から選択される溶媒であることを特徴とする請求項11に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法。   The aprotic solvent is a solvent selected from the group consisting of acetonitrile, toluene, benzene, diethyl ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran, chloroform, dichloromethane, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, and any mixture thereof. The manufacturing method of the nonionic fluorine-containing surfactant of Claim 11. 前記塩基が、MF、MOH、MCO、MHCO、アミン、アンモニアからなる群から選ばれた化合物のいずれか一種、又はこれらの任意の混合物からなる群から選択される塩基であることを特徴とする請求項11又は12に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法。ただし上記Mは、Na、K、Li、アンモニウムカチオンのいずれか一種である。 The base is a base selected from the group consisting of any one of compounds selected from the group consisting of MF, MOH, M 2 CO 3 , MHCO 3 , amine, ammonia, or any mixture thereof; The manufacturing method of the nonionic fluorine-containing surfactant of Claim 11 or 12 characterized by the above-mentioned. However, said M is any one of Na, K, Li, and an ammonium cation. 上記式(5)中、Rが水素原子であることを特徴とする請求項10乃至13のいずれか一項に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法。 In the above formula (5), the manufacturing method of the nonionic fluorinated surfactant according to any one of claims 10 to 13 R 1 is characterized in that it is a hydrogen atom. 上記式(5)中、Rがメチル基であることを特徴とする請求項10乃至14のいずれか一項に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤の製造方法。 In the above formula (5), the manufacturing method of the nonionic fluorinated surfactant according to any one of claims 10 to 14 R 2 is characterized in that it is a methyl group. 請求項1に記載のノニオン系含フッ素界面活性剤を含むことを特徴とするフッ素樹脂分散剤。   A fluororesin dispersant comprising the nonionic fluorine-containing surfactant according to claim 1.
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