JP2016507600A - 非水性フルオロポリマー組成物 - Google Patents

非水性フルオロポリマー組成物 Download PDF

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Abstract

本発明は、a)本説明に定義される少なくとも1つのフッ素化したイオン化可能なポリマー[ポリマー(A)]と、b)本説明に定義される少なくとも1つのフッ素化したイオン化可能なポリマー[ポリマー(B)]と;c)少なくとも1つのフッ素化した溶媒と;d)少なくとも1つのアルコールとを含む非水性フルオロポリマー組成物に関する。本発明は更に、本組成物の製造方法に及びポリマー材料を調製するための本組成物の使用に関する。【選択図】なし

Description

本出願は、2012年12月13日出願の欧州特許出願第121969976号に対する優先権を主張するものであり、この出願の全内容は、あらゆる目的のために出典明示により本明細書に援用される。
本発明は、ポリマー材料の調製に有用な非水性フルオロポリマー組成物に関する。
イオン化可能な基を含むフルオロポリマーを含有するフルオロポリマー組成物は、先行技術から知られている。
例えば、米国特許第5498457号(HITACHI)は、酸性及び塩基性末端基を持ったイオンで相互結合したフルオロポリエーテルを含む潤滑剤層を有する磁気記録媒体に関するものであり;好ましくは、各フルオロポリエーテルは、1分子中に少なくとも2つの酸性末端基又は塩基性末端基を有する。具体的な実施態様によれば、酸性末端基を含有するフルオロポリエーテルは、式:
HOC(CFO)(CFCFO)CFCO
(式中、m及びnは整数である)
に従い、一方、塩基性末端基を含有するパーフルオロポリエーテルは、式:
NHCHCHN(O)C(CFO)(CFCFO)CFC(O)NHCHCHNH
(式中、m及びnは整数である)
に従う。米国特許第5498457号は、繰り返しフルオロポリエーテルブロックと繰り返しカチオン又はアニオンブロックとを含有するフルオロポリエーテルに基づくポリマー混合物であって、カチオン又はアニオンブロックの少なくとも1つが、2つのフルオロポリエーテルブロックの間にある混合物を開示又は提案していない。
国際公開第2010/000715号(SOLVAY SOLEXIS SPA)及び国際公開第2008/138927号(SOLVAY SOLEXIS SPA)は、少なくとも1つのフッ素化したブロックと式:
−OC(O)−NH−E−NH−C(O)O−
(式中、Eは、任意選択で1つ以上の芳香環を含む、2価の炭化水素基である)
の少なくとも1つのウレタンブロックとを含有する少なくとも(パー)フルオロポリエーテル誘導体を含む組成物を開示する。フッ素化したブロックは、スルホン酸基、カルボキシ基又はアミノ基のような少なくとも1つのイオン化可能な基を含む少なくとも1つの機能性ブロックを含有してもよい。これらの文書は、反対電荷を持つ(パー)フルオロポリエーテル誘導体、すなわち、少なくとも1つのイオン化可能なアニオン基を含有するフッ素化したブロックを含む少なくとも1つの(パー)フルオロポリエーテル誘導体と、少なくとも1つのイオン化可能なカチオン基を含有するフッ素化したブロックを含む少なくとも1つの(パー)フルオロポリエーテル誘導体とを定義された比のイオン当量で含む組成物を開示又は提案していない。更に、これらの文書は、弾性及び/又は自己回復特性を備えた材料を調製するためにこれらの組成物を使用することを教示又は提案していない。
国際公開第2007/102993号(3M INNOVATIVE PROPERTIES CO)は、界面活性ブロックコポリマー、フォーム組成物の製造におけるそれらの使用、及び重合したフォーム組成物を含む物品に関する。フッ素化したブロックポリマーは、(パー)フッ素化したブロックを含み、そしてまたカルボキシ基、スルホン酸基又はアミノ基などの1つ以上の極性基を典型的には有する機能性ブロックを含有してもよい。またこの文書も、反対電荷を有する機能性ブロックを定義された比のイオン当量で含有するブロックコポリマーを含む組成物を具体的に開示又は提案していない。
国際公開第2010/028226号(ARROWSTAR LLC)は、繊維に撥水性及び撥油性を付与するための組成物であって、複数のイオン化可能な基を有するフッ素化したポリウレタンを含む組成物を開示する。この文書は、特に、カチオン性フッ素化したポリウレタン、すなわち、Fluorolink(登録商標)5032ポリウレタンと、アニオン性フッ素化したポリウレタン、すなわち、Fluorolink(登録商標)P56ポリウレタンとの混合物を開示しており;これらの組成物は更に、アクリルポリマーを含み、液体形態にある。実施例2は、特に、8.8重量%のFluorolink(登録商標)5032ポリウレタンと30.0重量%のFluorolink(登録商標)P56ポリウレタンとを含有する水性組成物を開示する。本出願人の計算によれば、これら2つのポリマーは、反対電荷を持ったイオン基の化学量論的当量比で存在しないと思われる。実際に、Fluorolink(登録商標)5032ポリウレタンの当量は0.25当量/kgであり、Fluorolink(登録商標)P56ポリウレタンの当量は0.49当量/kgである;従って、実施例2の組成物において、Fluorolink(登録商標)5032ポリウレタンとFluorolink(登録商標)P56ポリウレタンとの間の当量比は0.2であると計算され、一方、Fluorolink(登録商標)P56ポリウレタンとFluorolink(登録商標)5032ポリウレタンとの間の当量比は6.7であると計算される。
この文書は、上記の組成物の調製において水を取り替えることを教示又は提案していないし、自己回復性及び耐久性組成物を得るために組成物を架橋することを教示又は提案していない。
国際公開第2011/131547号(SOLVAY SOLEXIS SPA)は、少なくとも1つのフッ素化したポリマー(F)と、少なくとも1つの機能性水素化ポリマー(H)と少なくとも1つの架橋剤とを含む水性組成物に、及びコーティング、ワニス又はペイントとしてのこの組成物の使用に関するものであり、ここで、ポリマー(F)対ポリマー(H)の比は0.75超である。非水性組成物は、述べられても提案されてもいない。
欧州特許第0784641号に相当する米国特許第5798409号(MINNESOTA MINING AND MANUFACTURING COMPANY)は、水性及び非水性の二液性ポリウレタン組成物の両方並びにそれらから調製される任意選択で自己回復性及び傷つきにくいコーティングを開示する。
特に、非水性組成物は、部分Aが、カルボン酸官能基を含有してもよく、定義された平均ヒドロキシル官能性及び定義されたヒドロキシル当量を有するウレタンプレポリマーを含んでもよく、一方、部分Bが、ポリイソシアネート、ブロックトポリイソシアネート、及びそれらの混合物からなる群から選択される架橋剤と有機溶媒とを含有する、部分A及び部分Bを含む。部分B対部分AのNCO:OH比は、約0.95:1〜約1.07:1の範囲である。これらの組成物は、優れた耐擦傷性及び自己回復性を有するPURを提供すると言われている(特にpar.[0020]が言及される)。しかし、この文書は、反対電荷を有する2つのフッ素化したイオン化可能なPURポリマーを含有する組成物を調製することを開示も、提案もしていないし、それは、そのような組成物を架橋することを教示又は提案していない。
国際公開第2013/017470号(SOLVAY SPECIALTY POLYMERS IT)は、
a)繰り返しフッ素化したブロックと繰り返し機能性ブロックとを含む少なくとも1つのフッ素化したイオン化可能なポリマー(A)であって、前記繰り返し機能性ブロックのそれぞれが、少なくとも1つのイオン化可能なアニオン基を含み、ポリマー(A)において、前記繰り返し機能性ブロックの少なくとも1つが、2つのフッ素化したブロックの間に含まれているポリマー(A)と;
b)繰り返しフッ素化したブロックと繰り返し機能性ブロックとを含む少なくとも1つのフッ素化したイオン化可能なポリマー(B)であって、前記繰り返し機能性ブロックのそれぞれが、少なくとも1つのイオン化可能なカチオン基を含み、ポリマー(B)において、前記繰り返し機能性ブロックの少なくとも1つが、2つのフッ素化したブロックの間に含まれているポリマー(B)と
を含む自己回復性ポリマー組成物であって、
ポリマー(A)のイオン当量とポリマー(B)のイオン当量との間の比が、1.1〜0.9の範囲である、組成物を開示している。
ポリマーA及びBは、エステル、ポリエステル、ポリウレタン又はアクリレートポリマーであり得る。
上記の組成物は、シーリング剤、ガスケット及び膜のような物品を製造するために、又は皮革、紙若しくは綿のような基材用のコーティングを製造するために使用することができる。ポリマー(A)及び(B)中の(パー)フルオロポリエーテル鎖が同様な分子量を有するある種の組成物は、室温での自己回復特性を備えたゴム様材料である、すなわち、それらは、溶融及び冷却することなく機械的損傷を修復する固有の能力を有する。
2つの代替方法が、上記の組成物の製造のために本出願において開示される。第1のものは、次の工程:
a)水中又は水と有機溶媒との混合物中の少なくとも1つのポリマー(A)の分散液及び少なくとも1つのポリマー(B)の分散液を調製する工程と;
b)ポリマー(A)の分散液とポリマー(B)の分散液とを固体ポリマー組成物の完全な沈殿まで一緒に混合する工程と;
c)沈殿した固体ポリマー組成物を濾取する工程と;
d)沈殿したポリマー組成物を洗浄し、乾燥させる工程と
を含むいわゆる分散沈殿法である。
第2の方法は、少なくとも1つのポリマー(A)と少なくとも1つのポリマー(B)とを加熱混合する工程を含む。
実際に、分散沈殿法において、ポリマー(A)及び(B)は塩化形態で使用され;しかし、この方法により得られる組成物は、塩(通常塩化トリエチルアンモニウム)により汚染され;この塩汚染は、水中での組成物の膨潤特性に悪影響を及ぼす。更に、この方法は、ある一定期間貯蔵し、その後に使用することができる安定した分散液の調製を可能にしない。
本出願人は、水の使用を回避することにより及び少なくとも1つのフッ素化した溶媒と少なくとも1つのアルコールとを溶媒混合物として使用することにより反対電荷を有するブロックフルオロポリマーを含有する安定したポリマー分散液を提供することが可能であることを今見いだした。分散液は、高い耐化学薬品性及び耐物理性を備え、自己回復(又は自己修復)特性を備えた固体組成物を提供することができる。上記の溶媒混合物の使用のおかげで、本分散液は、架橋剤が添加された場合も安定である。
従って、第1態様においては、本発明は、
a)繰り返しフッ素化したブロックと繰り返し機能性ブロックとを含む少なくとも1つのフッ素化したイオン化可能なポリマー[ポリマー(A)]であって、前記繰り返し機能性ブロックのそれぞれが、少なくとも1つのイオン化可能なアニオン基を含み、ポリマー(A)において、前記繰り返し機能性ブロックの少なくとも1つが、2つのフッ素化したブロックの間に含まれているポリマー(A)と;
b)繰り返しフッ素化したブロックと繰り返し機能性ブロックとを含む少なくとも1つのフッ素化したイオン化可能なポリマー[ポリマー(B)]であって、前記繰り返し機能性ブロックのそれぞれが、少なくとも1つのイオン化可能なカチオン基を含み、ポリマー(B)において、前記繰り返し機能性ブロックの少なくとも1つが、2つのフッ素化したブロックの間に含まれているポリマー(B)と;
c)少なくとも1つのフッ素化した溶媒と
d)少なくとも1つのアルコールと
を含む非水性フルオロポリマー組成物[組成物(C)]に関する。
第2態様においては、本発明は、非水性フルオロポリマー組成物の調製方法であって、前記方法が、
a)繰り返しフッ素化したブロックと繰り返し機能性ブロックとを含む少なくとも1つのフッ素化したイオン化可能なポリマー[ポリマー(A)]であって、前記繰り返し機能性ブロックのそれぞれが、少なくとも1つのイオン化可能なアニオン基を含み、ポリマー(A)において、前記繰り返し機能性ブロックの少なくとも1つが、2つのフッ素化したブロックの間に含まれているポリマー(A)を提供する工程と;
b)繰り返しフッ素化したブロックと繰り返し機能性ブロックとを含む少なくとも1つのフッ素化したイオン化可能なポリマー[ポリマー(B)]であって、前記繰り返し機能性ブロックのそれぞれが、少なくとも1つのイオン化可能なカチオン基を含み、ポリマー(B)において、前記繰り返し機能性ブロックの少なくとも1つが、2つのフッ素化したブロックの間に含まれているポリマー(B)を提供する工程と;
c)ポリマー(A)とポリマー(B)とを少なくとも1つのフッ素化した溶媒及び少なくとも1つのアルコール中で混合する工程と
を含む方法に関する。
第3態様においては、本発明は、組成物[C]から得られるシーリング剤、ガスケット、膜、フィルム及びコーティングに関する。
第4態様においては、本発明は、シーリング剤、ガスケット、膜、フィルム及びコーティングの調製のための組成物[C]の使用に関する。
定義
本明細書の目的のためには、以下の定義が適用される。
フッ素化したブロック
語句「繰り返しフッ素化したブロック」は、フッ素化したブロックがポリマー構造中で繰り返されていることを意味し;同様に、語句「繰り返し機能性ブロック」は、機能性ブロックがポリマー構造中で繰り返されていることを意味し;本発明の一態様によれば、フッ素化したブロックは機能性ブロックと互い違いになっている。
語句「フッ素化したブロック」は、好ましくは、少なくとも1つのカテナリーエーテル結合と少なくとも1つのフルオロカーボン部分とを有する繰り返し単位を含む、好ましくはこれらからなる(パー)フルオロポリオキシアルキレン鎖[本明細書では以下、(ROF)鎖とも言われる]を含む(パー)フルオロポリエーテルブロックを意味し;典型的には、(ROF)鎖は、1つ以上のランダムに分布する繰り返し単位R°を含み、それは、以下の基:
(i)−CFXO−(式中、XはF又はCFである);
(ii)−CFCFXO−(式中、XはF又はCFである);
(iii)−CFCFCFO−;
(iv)−CFCFCFCFO−
から選択される。
好ましくは、繰り返し単位は、好ましくは0.1〜10、より好ましくは0.5〜5の範囲のモル比で−CFO−及び−CFCFO−単位から選択される。
機能性ブロック
機能性ブロックは、1つのイオン化可能な基、及び任意選択で1つ以上の反応性基を含む部分である。本発明による「少なくとも1つのイオン化可能なアニオン基を含む機能性ブロック」は、1つ以上の芳香族、複素芳香族、脂環式又は複素脂環式基を任意選択で含む炭化水素鎖[本明細書では以下、鎖(R)と言われる]を含む、好ましくはそれからなり、前記鎖(R)は、少なくとも1つの官能基を含み、この官能基は、適切なpH条件下で、1つ以上の負電荷を有するアニオン基を形成する。「少なくとも1つのイオン化可能なカチオン基を含む機能性ブロック」は、1つ以上の芳香族、複素芳香族、脂環式又は複素脂環式基を任意選択で含む炭化水素鎖[本明細書では以下、鎖(R)と言及される]を含む、好ましくはそれからなり、前記鎖(R)は、少なくとも1つの官能基を含み、この官能基は、適切なpH条件下で、1つ以上の正電荷を有するカチオン基を形成する。本明細書では、これら機能性ブロックは、それぞれ「イオン化可能なアニオンブロック」及び「イオン化可能なカチオンブロック」若しくは「アニオンブロック」及び「カチオンブロック」と言及され得るか、又はまとめて「イオン化可能なブロック」と言及され得る。
イオン化可能な基
「イオン化可能なアニオン基」は、適切なpH条件下で、1つ以上の負電荷を有するアニオン基を形成する官能基であり、そして「イオン化可能なカチオン基」は、適切なpH条件下で、1つ以上の正電荷を有するカチオン基を形成する官能基である。
フッ素化した溶媒
フッ素化した溶媒は、1個以上のフッ素原子、及び任意選択で1個以上の酸素原子を含有する炭化水素又は芳香族溶媒である。好ましくは、フッ素化した溶媒は、ハイドロフルオロエーテル(HFE)、ハイドロフルオロポリエーテル(HFPE)、ヘキサフルオロキシレン及びこれらの溶媒の2つ以上の混合物から選択される。好適なHFEの例は、3Mから入手可能な、Novec(登録商標)流体として知られるものであり、一方HFPEの例は、H−Galden(登録商標)HFPEとして知られる。
アルコール
用語アルコールは、2〜6個の炭素原子を含有する脂肪族の直鎖又は分岐アルコールを含む。好ましくは、アルコールは、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノールから選択され;より好ましくは、アルコールはイソプロパノールである。
組成物
本発明の組成物は、ポリマー(A)のイオン当量とポリマー(B)のイオン当量との間の当量比が1:1であるか1:1よりも高いか又は低いかのどちらかであるような量で上に定義されたポリマー(A)及びポリマー(B)を含有し;下記においては、この比が1:1よりも高い又は低い組成物は、「不平衡組成物[C]」とも言及される。組成物[C]において、ポリマー(A)中のイオン基及びポリマー(B)中のイオン基は、イオン的に相互連結したポリマー網状構造を生み出す。不均衡組成物[C]は、遊離のイオン化可能な基がポリマー(A)上又はポリマー(B)上のどちらかに依然として存在するという利点を提供し;これらの基は、より堅いポリマー網状構造を形成するために、架橋反応にかけられ得る。不均衡組成物[C]の中で、(A):(B)イオン当量比又は(B):(A)イオン当量比が少なくとも1:1.25のものであるものが好ましい。アニオンポリマー(A)のイオン当量とカチオンポリマー(B)のイオン当量との間の当量比が1:1よりも高い、好ましくは1.25:1よりも高い不均衡組成物[C]が特に好ましい。
本発明の組成物において、溶媒の総量に対するポリマー(A)及びポリマー(B)の総量並びにフッ素化した溶媒とアルコールとの間の重量比は、ポリマー材料を得るために実施されるキャスティング又は成形工程に好適な流動性を有する組成物を得るような方法でポリマー及び溶媒に従って選択されるだろう。
例えば、溶媒に関する限り、Novec(登録商標)7500 HFE及びイソプロパノールが使用される場合、それらの重量比は、典型的に1:1〜10:1の範囲である。
本発明の組成物の調製
組成物[C]は、
a)繰り返しフッ素化したブロックと繰り返し機能性ブロックとを含む少なくとも1つのフッ素化したイオン化可能なポリマー[ポリマー(A)]であって、前記繰り返し機能性ブロックのそれぞれが、少なくとも1つのイオン化可能なアニオン基を含み、ポリマー(A)において、前記繰り返し機能性ブロックの少なくとも1つが、2つのフッ素化したブロックの間に含まれているポリマー(A)を提供する工程と;
b)繰り返しフッ素化したブロックと繰り返し機能性ブロックとを含む少なくとも1つのフッ素化したイオン化可能なポリマー[ポリマー(B)]であって、前記繰り返し機能性ブロックのそれぞれが、少なくとも1つのイオン化可能なカチオン基を含み、ポリマー(B)において、前記繰り返し機能性ブロックの少なくとも1つが、2つのフッ素化したブロックの間に含まれているポリマー(B)を提供する工程と;
c)ポリマー(A)とポリマー(B)とを少なくとも1つのフッ素化した溶媒及び少なくとも1つのアルコール中で混合する工程と
を含む方法により簡便に調製され得る。
ポリマー(A)及び(B)の量は、所望のイオン当量比を得るような方法で選択されるだろう。
語句「ポリマー(A)とポリマー(B)とを少なくとも1つのフッ素化した溶媒及び少なくとも1つのアルコール中で混合する工程」は、ポリマー(A)及び(B)と溶媒とが一緒に、又は任意の順番に互いに添加されて混合されることを意味する。好ましくは、ポリマー(A)及びポリマー(B)は、室温から混合物中の最低沸点溶媒の沸騰温度よりも少なくとも10℃低い温度までの範囲の温度で溶媒混合物に添加される。通常、イソプロパノールが溶媒として使用される場合、温度は60℃を超えない。混合は、従来技法に従って、典型的には磁気又は機械撹拌を使って実施することができる。混合は、溶媒中のポリマー(A)及び(B)の分散液が得られるまで続行される。不均衡組成物[C]、すなわち、ポリマー(A)のイオン当量とポリマー(B)のイオン当量との間の当量比が1:1よりも高い又は低いものにおいては、架橋剤(クロスリンカー)は、組成物中に過剰に存在するイオン化可能な基の当量に対して10〜100%の範囲の当量で添加することができる。実際に、上に予想されたように、架橋剤がそのような組成物に添加される場合、組成物から得られるポリマー材料の耐化学薬品性は増加することが分かっている。
架橋剤は、例えば、エポキシシラン及びエポキシアクリレートから選択することができ、エポキシシランが好ましい。
通常、シラン化合物が架橋剤として添加される場合、架橋は、組成物を加水分解及び加熱にかけることにより実施される。代わりに、アクリレート架橋剤が添加される場合、架橋は通常、光化学的に実施される。
例示的なエポキシシランは、本明細書で下の式(Epo−sil−I):
Figure 2016507600
(式中、R及びRは、互いに独立して、水素、直鎖又は分岐C〜Cアルキルから選択され、m及びnは、1〜10から選択される整数であり、RはC〜Cアルキルである)
に従う。
式(I)の好ましい化合物の例は、R及びRaが両方とも水素であり、mが1であり、nが3であり、Rbがメチルであるものである。この化合物は、商品名Dynasylan(登録商標)GLYMOでEvonik Degussa GmbHから入手可能である。
エポキシシランが架橋剤として使用される場合、テトラアルキルオルトシリケート、典型的にはテトラエチルオルトシリケートSi(OC(TEOS)を、架橋密度を上げるために使用することができる。実際に、水の存在下で、ORb基は加水分解してシラノール基になり、シラノール基はTEOSと反応し、繰り返し−Si−O−Si−単位を含む架橋した構造を生み出す。
架橋剤が、アニオンポリマー(A)のイオン当量とポリマー(B)のカチオン当量との間の比が1:1よりも高い、好ましくは1:1.25よりも高い組成物に添加される場合、触媒がまた架橋剤に対して1〜10%モルの範囲の量で添加される。イミダゾール類のような有機塩基が、これらの反応において非常に有効な触媒であると分かっており;イミダゾール触媒の好ましい例は、2−エチル−4−メチルイミダゾールである。他の好適な触媒は、金属塩及び金属酸化物並びに弱酸のアルカリ塩である。
例示的なエポキシアクリレートは、本明細書で下式(Epo−Acryl−I):
Figure 2016507600
(式中、R、Ra及びmは、上に定義された通りである)
に従う。Epo−Acryl−Iの好ましい例は、式:
Figure 2016507600
に従う、グリシジルメタクリレートである。
好適な光開始剤が、ニートの硬化性組成物の重量に対して典型的には1〜10%の範囲の量で反応混合物に添加される。光開始剤の例は、ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4’−(2−ヒドロキシエトキシ)−2−メチルプロピオフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンである。
光開始剤の好ましい例は、例えば、商品名Darocur(登録商標)1173でCibaから入手可能な、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オンである。
追加のアクリレート化合物は、Epo−Acryl−Iに対して好適な量で架橋密度を上げるために使用することができる。そのような追加のアクリレートの例は、トリプロピレングリコールジアクリレート及び1,6−ヘキサンジオールジアクリレートのようなアルファ、オメガ−ジアクリレート又はトリメチロールプロパントリアクリレートのようなポリオールアクリレートである。
組成物[C]からのポリマー材料の調製
組成物[C]は、高い安定性を備えており、それらが更なる処理又は使用にさらされる前に液体形態で貯蔵できるという利点を有する。組成物[C]は、ポリマー材料の調製のために便利に使用することができる。典型的に、組成物[C]から調製されたポリマー材料は、弾性特性(柔らかさ及び変形能)を備えた非晶質材料であり、典型的にはシーリング剤、ガスケット、膜、フィルム及びコーティングの形態にある。
これらのポリマー材料は典型的には、当該技術分野で公知の方法に従って組成物[C]をフィルム−キャスティング又は成形し、乾燥させることにより調製される。
これらのポリマー材料は、高い化学的安定性に及び改善された機械的特性を備えている。特に、組成物[C]から調製されたある種のポリマー材料は自己回復(又は自己修復)特性を備えていることが分かっている。
組成物[C]に使用されるための好ましいポリマー
第1の好ましい実施態様において、組成物[C]は、ポリウレタンポリマー(PUポリマー)を含み、すなわち、フッ素化したブロック、好ましくは(パー)フルオロポリエーテルブロックと、機能性ブロックとが下式(I):
Figure 2016507600
(式中、Eは、直鎖状又は分岐の2価の炭化水素基、典型的に、1つ以上の脂環式、複素脂環式、芳香族又は複素芳香族基、典型的にはC〜C12脂環式、C〜C12複素脂環式、C〜C12芳香族又はC〜C12複素芳香族基を任意選択で含むC〜C12炭化水素基である)
のウレタン部分で結合するポリマーを含む。複素芳香族基の例として、ホスファゼン、トリアジン及びトリアゾールを特に言及され得る。
本発明の第2の好ましい実施態様によれば、本組成物は、フッ素化したブロック、好ましくは(パー)フルオロポリエーテルブロックと機能性ブロックとが、下式(II):
Figure 2016507600
の部分を介して結合するポリマーを含む。
この第2の実施態様の好ましい例は、ポリエステル(PE)ポリマー、すなわち、(パー)フルオロポリエーテルブロックと機能性ブロックとが式(IIA):
Figure 2016507600
(式中、Eは上に定義された通りである)
の部分を介して結合するポリマーを含む組成物により表される。
更に好ましい実施態様は、ポリアクリレートポリマー(PAポリマー)、すなわち、PFPEアクリレートに由来するブロックを含むポリマーと、イオン化可能なアニオン基若しくはカチオン基又はそれらの前駆体を含有する少なくとも1つのアクリレート及び/又は2−アルキルアクリレート化合物と、任意選択で、更なる非イオン化可能なアクリレート化合物とを含有する組成物により表される。
(パー)フルオロポリエーテルブロック中の鎖(ROF)は、有利には、式(I)又は(II)の部分に結合した末端橋架け基を含んでもよく;そのような末端橋架け基は、式−CFCH(OCHCHs’−(式中、s’は、出現ごとに等しいか又は異なり、0又は1〜5の整数である)を有する。誤解を避けるために、架橋基と式(I)及び(II)の上記部分における−OC(O)−基との間の架橋は、以下のスキーム:
Figure 2016507600
で示される。
本発明の目的のために、好適なイオン化可能なアニオン基は、例えば、式−COOHのカルボン酸基、式−SOHのスルホン酸基、式−OPOのリン酸基であり、一方、好適なイオン化可能なカチオン基は、アミン基などの窒素含有イオン化可能な基であり、それらは、式−N(R)−(式中、Rは、H及び1〜6個の炭素原子を有する炭化水素基から選択される)により、鎖(R)骨格中に含まれるか、式−N(RN1)(RN2)(式中、RN1及びRN2は、互いに等しいか又は異なり、独立して、水素及び1〜6個の炭素原子を含有する炭化水素基から選択される)を有する側鎖基中に含まれるかのどちらかであってもよい。
イオン化可能なアニオン基を含む例示的な鎖(R)は、式(R’HC):
Figure 2016507600
(式中、Tは、直鎖状又は分岐C〜C12炭化水素鎖、C〜C12脂環式、C〜C12複素脂環式、C〜C12芳香族又はC〜C12複素芳香族基から選択される3価の炭化水素基である)
を有する。PUにおいて及びPEポリマーにおいて、鎖(R’HC)は、下記:
Figure 2016507600
のいずれか1つから特に選択され得る。
式:
Figure 2016507600
に従う鎖(R’HC)は、特に言及され得る。
PAポリマーにおいて、鎖(R’HC)は、好ましくは、式:
Figure 2016507600
(式中、Rは、H又は直鎖又は分岐C〜C炭化水素鎖であり;より好ましくは、Rは、水素又はメチルである)
に従う。
好ましくは、カチオン基を形成するイオン化可能な基を含む鎖(R)は、式(R’’HC):
Figure 2016507600
(式中、RN1及びRN2は、上に定義されたのと同じ意味を有し、Qは、直鎖状又は分岐C〜C12炭化水素鎖、C〜C12脂環式、C〜C12複素脂環式、C〜C12芳香族又はC〜C12複素芳香族基から選択される3価の炭化水素基である)
のアミン含有鎖である。PUポリマーにおいて及びPEポリマーにおいて、鎖(R’’HC)は好ましくは、式:
Figure 2016507600
(式中、RN1及びRN2は、上に定義されたのと同じ意味を有し;より好ましくは、RN1及びRN2は独立して、直鎖状又は分岐C〜Cアルキル基から選択され;m、m’及びm’’は、0又は1〜4の整数であり、ただし、m及びm’’の少なくとも1つはゼロではなく、Rは、H又は直鎖状若しくは分岐C〜Cアルキル基である)
に従う。好ましいアミン含有鎖(R’’HC)は、式−CH(CH−N(C)−CH−及び−CH(CH−N(CH)−CH−である。
PAポリマーにおいて、鎖(R’’HC)は、好ましくは、式:
Figure 2016507600
(式中、RN1、RN2及びRは上に定義された通りであり、一方、m’’’は、1〜6の範囲の整数である)
に従う。より好ましい態様において、RN1、RN2及びRはメチルであり、m’’’は2である。
更に好ましい態様によれば、PU及びPEポリマーにおいて、適切なpH条件下にカチオン基を形成するイオン化可能な基を含む鎖(R)は、式
(R’’’HC):
Figure 2016507600
(式中、RN1は、上に定義された同じ意味を有し;好ましくは、RN1は、C〜Cアルキル基から選択され、K及びK’は、1〜6個の炭素原子を有する2価の炭化水素基である)
のアミン含有鎖である。
PU及びPEポリマーにおいては、2価の炭化水素基Eは、好ましくは、
Figure 2016507600
及びそれらの混合物
[式中:
− nは、1〜12の整数であり、好ましくは6に等しく;
− Jは、単結合;メチレン基(−CH−);酸素原子(−O−);−C(CH−基;−C(CF−基;−SO−基;―C(O)−基から選択される2価の架橋基であり;好ましくは、Jはメチレン基であり;
− R、R、R及びRのそれぞれは、出現ごとに等しいか又は異なり、独立して、ハロゲン原子(例えば、Cl、Br、F)、C〜C炭化水素基(例えば、メチル、エチル)、とりわけ−OR、−NRH’H’’、−C(O)−RH’’’(R、RH’、RH’’及びRH’’’は、互いに等しいか又は異なり、出現ごとに独立して水素原子又はC〜C炭化水素基である)のような置換基であり;
− n、n及びnは、独立して、0又は1〜4の間に含まれる整数であり;
− nは、0であるか、又は1〜10の間に含まれる整数である]
から選択される。
PU及びPEポリマーの合成
本発明の組成物に使用されるPU及びPEポリマーは、少なくとも1つのヒドロキシ末端(パー)フルオロポリオキシアルキレンと少なくとも1つのイオン化可能なアニオン基又はカチオン基を含む少なくとも1つの官能基化ジオールとを、任意選択で1種以上の連鎖延長剤又はコモノマーの存在下で、少なくとも1つのジイソシアネート又は少なくとも1つのジカルボン酸と反応させることにより合成され得る。
更に詳細には、この合成は、
a)本明細書で下式(V):
Z−O−ROF−Yの式(V)
[式中、ROFは、上に定義された通りであり、Z及びYは、互いに等しいか又は異なり、独立して、式−CFCHO(CHCHO)s’H(s’は、出現ごとに等しいか又は異なり、0又は1〜5の間に含まれる整数である)に従う官能性ヒドロキシル基である]
に従う少なくとも1つのヒドロキシ末端(パー)フルオロポリオキシアルキレン;
b)式HO−R−OH(式中、Rは、上に定義されたのと同じ意味を有する)を有する少なくとも1つのイオン化可能な基を含む少なくとも1つの官能基化ジオール;並びに
c)式OCN−E−NCOの少なくとも1つのジイソシアネート若しくは式HOOC−E−COOHの少なくとも1つのジカルボン酸又はそれらの反応性誘導体(式中、Eは上に定義された通りである);
d)任意選択で、式HO−Rジオール−OHのジオール及び/又は式HN−Rジアミン−NHのジアミンから選択される60〜450g/molの分子量の1つ以上の連鎖延長剤又はコモノマー(式中、Rジオール及びRジアミンは、ヒドロキシル又はアミノ基などの非塩形成性官能基を任意選択で含有する、直鎖又は分岐C〜C14炭化水素基である)
を反応させることにより行うことができる。ジアミンHN−Rジアミン−NHが使用される場合、ジイソシアネートOCN−E−NCOかそれともジカルボン酸HOOC−E−COOHが使用されるかに依存して、ポリウレタン/ウレアポリマー又はポリエステル/ポリアミドポリマーが得られる。更に、任意選択の連鎖延長剤HO−Rジオール−OH及びHN−Rジアミン−NH中のRジオール又はRジアミンが、ヒドロキシル又はアミノ基のような非塩形成性官能基を含有する場合、そのような基は、ジイソシアネートOCN−E−NCO又は酸HOOC−E−COOHのE部分上に任意選択で存在する官能基と反応し、ポリマー網状構造を生み出す可能性がある。
本明細書の目的のために、式HOOC−E−COOHのジカルボン酸の反応性誘導体は、例えば、フッ化、塩化、臭化若しくはヨウ化アシルから選択されるハロゲン化アシル又はアルキルエステル、典型的には、C〜C直鎖又は分岐アルキルエステルである。
本明細書で上の式(V)のヒドロキシ末端(パー)フルオロポリオキシアルキレンは、英国特許第1104482号(MONTEDISON SPA)1968年2月28日、米国特許第3715378号(MONTEDISON SPA)1973年2月6日、米国特許第3242218号(DU PONT)1996年3月22日、欧州特許出願公開第239123号(AUSIMONT SPA)1987年9月30日、米国特許第5149842号明細書(AUSIMONT SRL)1992年9月22日、米国特許第5258110号(AUSIMONT SRL)1993年2月11日に教示されているように、−COF末端基を有する対応(パー)フルオロポリオキシアルキレンから出発して調製することができる。ヒドロキシ末端パーフルオロポリエーテルの好ましい例は、商品名Fomblin Z DOL(登録商標)で市販されているものであり;最も好ましくは、4000Da又は2000Daの分子量を有するFomblin Z DOL(登録商標)パーフルオロポリエーテルが、本発明の組成物の調製のために使用される。
式OCN−E−NCOのジイソシアネートは、好ましくは、以下のものから選択される:ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(H12−MDI)、シクロヘキシル−1,4−ジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(フェニルイソシアネート)(MDI)又はその異性体、トルエン2,4−ジイソシアネート(TDI)又はその異性体、キシリレンジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、p−フェニレン−ジイソシアネート。好ましい実施態様によれば、ジイソシアネートは、イソホロンジイソシアネート(IPDI)である。
式HOOC−E−COOHのジカルボン酸は、好ましくは、C〜C20アルキレンジカルボン酸、シクロアルキルジカルボン酸、典型的にはシクロヘキサンジカルボン酸のようなC〜C12シクロアルキルジカルボン酸、好ましくは1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、典型的にはテレフタル酸及びナフタレンジカルボン酸のようなC〜C12芳香族ジカルボン酸から選択される。
連鎖延長剤又はコモノマーは、好ましくは、脂肪族ジオール又は2〜14個の炭素原子の(シクロ)脂肪族ジアミンから選択される。好適な脂肪族ジオールの非限定的な例は、特に、エタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール及びジプロピレングリコールを含む。好適な(シクロ)脂肪族ジアミンの非限定的な例は、特に、イソホロンジアミン、エチレンジアミン、1,2−プロピレンジアミン、1,3−プロピレンジアミン、N−メチル−プロピレン−1,3−ジアミン及びN,N’−ジメチルエチレンジアミンを含む。
連鎖延長剤又はコモノマーは、また、式:
Figure 2016507600
(式中:
− R及びRw’は、互いに等しいか又は異なり、独立して、水素及び/又はC〜C炭化水素基から選択され、好ましくは、Rは水素であり、Rw’は、C〜C炭化水素基から選択され、
− W及びW’は、互いに等しいか若しくは異なり、1〜12個の炭素原子を有する2価の炭化水素基を表す)
のシロキサン基を含むジアミンから選択されてもよい。
本発明の目的に好適なシロキサン基を含むジアミンは、特に、欧州特許出願公開第1559733号(SOLVAY SOLEXIS SPA)2005年8月3日に開示されているものである。シロキサン含有ジアミンの非限定的な例は、特に、
式:HN−(CH−NH−(CH−Si(OCHのN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、
式:HN−(CH−NH−(CH−Si(OCHのN−(2−アミノエチル)−2−アミノエチルトリメトキシシラン、
式:HN−(CH−NH−(CH−Si(OCHのN−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン
である。
更に詳細には、PUポリマー(A)及び(B)の合成は、例えば、好適な有機溶媒中に上式(V)に従うヒドロキシ末端(パー)フルオロポリオキシアルキレン及び式OCN−E−NCO(式中、Eは上に定義された通りである)のジイソシアネートを、重合触媒、典型的にはジブチルスズジラウレートの存在下で、好適な有機溶媒に溶解させることにより行われる。好適な有機溶媒は、メチルエチルケトン及び酢酸ブチルのような60℃を超える沸点を有するケトン又は酢酸エステル、H−Galden(登録商標)ハイドロフルオロポリエーテル又はヘキサフルオロキシレン(HFX)のような部分的にフッ素化した溶媒である。結果として生じる混合物は、通常、反応(本明細書では以下、重合反応と言われる)が完了するまで、60〜70℃の範囲の温度まで加熱される。その後、任意選択で好適な塩形成剤で塩化され、重合反応に使用されたのと同じ溶媒中に溶解された式HO−R−OHの官能化したジオールが添加され、結果として生じる混合物が、反応(本明細書では以下、延長反応と言われる)が完了するまで、60〜70℃の範囲の温度で再び加熱される。式HO−Rジオール−OH及び/又は式HN−Rジアミン−NH(式中、Rジオール及びRジアミンは、上に定義された通りである)の更なる連鎖延長剤を、式HO−R−OHの官能化したジオールに加えて添加され得る。
アニオンポリマー(A)の調製のための塩形成剤は、通常、有機塩基、典型的にはアミンである。好適なアミンの例は、トリエチルアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミンなどの更なる官能基を含有していてもよい第二級若しくは第三級アルキルアミンであり;好ましい実施態様によれば、アミンはトリエチルアミンである。NaOH又はKOHのような無機塩基もまた使用され得る。有機又は無機塩基は、ウレタン部分を含有するポリマー(A)の合成のために添加する必要がある。カチオンポリマー(B)の調製のための塩形成剤は、無機又は有機酸であり得るし;好適な有機酸は、HClのようなハロゲン化物酸であり、一方、好ましいカルボン酸は酢酸である。
ポリアクリレートポリマーの合成
本発明の組成物に使用されるポリアクリレートポリマーは、PFPEアクリレートと、上に定義されたイオン化可能なアニオン又はカチオン基を含有する少なくとも1つのアクリレート又は2−アルキルアクリレート化合物と、任意選択で、更なる非イオン化可能なアクリレート誘導体とのラジカル重合により調製され得る。好ましい一実施態様において、重合は、ラジカル重合開始剤の存在下で、
a’)本明細書で下式(VI):
Z’−O−ROF−Y’ (VI)
[式中:
− ROFは、上に定義されたのと同じ意味を有し、
− Z’及びY’の1つは、式:
CFCHO(CHCHO)s’COCHR=CH
(ここで、s’及びRは、上に定義された通りである)
に従い、他の1つはCF−又はCFCF−である]
に従う少なくとも1つの(パー)フルオロポリエーテルと;
b’)下式(III):
Figure 2016507600
[式中、R’は、水素又は直鎖又は分岐アルキル鎖、典型的にはC〜Cアルキル鎖、又は式(CHm’’’−NRN1N2Rの鎖でありRは、上に定義された通りである]
を有する少なくとも1つのアクリレート又は2−アルキルアクリレート化合物と;任意選択で、
c’)下式(IV):
Figure 2016507600
(式中、Rは、C〜C直鎖又は分岐アルキル鎖であり、R’’は、C〜C18直鎖又は分岐の飽和又は不飽和炭化水素鎖である)
を有する更なる非イオン化可能なアクリレート又は2−アルキルアクリレート化合物と
の間で起こる。
R’が直鎖又は分岐アルキル鎖である式(III)の化合物が使用される場合、パーフルオロポリエーテル(IV)と化合物(III)との間の反応生成物は、当該技術分野では公知の反応に従ってエステル基の加水分解に供される。
本発明は、以下の実施例においてより詳細に今説明される。
出典明示により本明細書に援用されるいずれかの特許、特許出願、及び刊行物の開示が、用語を不明確にし得るほど本出願の記載と矛盾する場合には、本明細書が優先するものとする。
原材料及び方法
原材料
イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジブチルスズジラウレート(DBTDL)、メチルエチルケトン(MEK)、ヘキサフルオロキシレン(HFX)、トリエチルアミン(TEA)、ジメチロールプロピオン酸(DMPA)、1,2−プロパンジオール(1,2−PD)、ネオペンチルグリコール、ジエチルアミン−プロパンジオール(DEAPD)、酢酸、酢酸エチル(AcOEt)、イソプロパノール(IPA)、Imicure(登録商標)EMI−24、テトラエチルオルトシリケート(TEOS)は、Aldrich(登録商標)から購入し、受け取ったまま使用した。Dynasylan(登録商標)Glymoは、Evonik Degussa GmbHから購入し、受け取ったまま使用した。
Fomblin ZDOL(登録商標)PFPE:Solvay Specialty Polymers製のHOCHCF(OCFCFO)(CFO)CFCHOH(m/n=2.0;MW 4000及び2000)。
3M製のハイドロフルオロエーテルNovec(登録商標)HFE 7200及びHFE 7500は受け取ったまま使用した。
方法
クロリドイオン(酸性ポリウレタンの洗浄水)の電位差滴定法
試料:10g(正確に秤量)
溶媒:水
滴定試薬:AgNO 0.1N
電極:DM141SC Mettler Toledo
酸性ポリウレタンについての分析手順
試料:1〜3g(正確に秤量)
溶媒:HFX/IPA 50/10(ml)
滴定試薬:CHOH中の水酸化テトラメチルアンモニウム TMAI 0.1M
電極:DG115SC Mettler Toledo
塩基性ポリウレタンについての分析手順
試料:1〜3g(正確に秤量)
溶媒:HFX/IPA 50/10(ml)
滴定試薬:IPA中のHCl 0.1M
電極:DG115SC Mettler Toledo
動粘度
動粘度は、ある体積の組成物試料が、20℃に設定された恒温槽に浸漬された較正ガラス毛管Kannon−Fenske Routine粘度計を通って重力下で流れる時間を測定することによりASTM D445に従って測定した。
接触角
時間ゼロでのq(°)
溶媒:HO MilliQ−10滴に関するq(°)平均値
試料(2ml)の付着:自動モード−速度0.5ml/秒
硬度
Shore A 3インチ−DIN53504 S2
クロス速度 200mm/分
クロスカット試験
Elcometer Cross Hatch Cutterは、シンプルであるが、接着性又は基材からのコーティングの分離に対する抵抗を評価するための有効な機器である。それは、次の国際標準:AS 1580.408.4、AS 3894.9、ASTM D3359−B、EN 13523−6(ECCA T6に取って代わる)、ISO 2409(BS 3900−E6 & NF T30−038に取って代わる)、ISO 16276−2及びJIS K 5600−5−6に従って用いることができる。検査中のコーテッド支持材に、Elcometer 1542 Cross Hatch Cutterを用いて刻み目を入れてグリッドを形成し、次に前述のASTM方法に従って選択される接着テープを貼り付け、そして取り除いた。その後、支持材上に残った正方形の数をカウントし、(表1及び3において100/100として報告される)百分率として表した。
引っかき試験
円形引っかきを、検査中の試料上にチップで行った。このチップ材料を、既知の及び一定の荷重で試料表面上を駆動させ、荷重を徐々に増やした(二重範囲:0.1〜1Nから1〜10Nまで)。表2は、表面上の引っかき傷の形成(目視検査)に対応する荷重を報告する。室温で及び試料のいかなる処理なしに24時間及び2週後に、自己修復が起こったかどうかを確証するために試料を検査した。試料が依然として損傷している場合には、残留損傷に対応する荷重を記録した。幾つかの場合に引っかき傷が10Nほどに高い荷重で試料上に全く観察されなかったという事実のために、4つのオーバーラップする円形引っかきを10Nの荷重で行い、次に自己修復を上に説明したように評価した。
溶媒摩擦試験−MEK(表ではDR Mekと言われる)
耐溶媒性は、ASTM D4752及びNCCA 11−18に従って溶剤摩擦試験(Solvent Rub Test)を用いて評価した。この試験方法は、焼成したフィルムの硬化度を定義された溶媒に対するフィルム抵抗性により測定するために用いられる。この試験は通常、メチルエチルケトン(MEK)を溶媒として使用して行われる。耐MEK性又は硬化度は、上塗り塗料及び下塗り塗料に適用される。ASTM D4752は、フィルムの破損又は破壊が起こるまで焼成したフィルムの表面をMEKに染まったチーズクロスで擦ることを想定している。チーズクロスのタイプ、ストローク距離、ストローク速度、及び各摩擦のおおよその印加圧力は規定されている。摩擦を往復摩擦としてカウントした(1つの前方摩擦及び1つの後方摩擦が往復摩擦を構成する)。試験は、コーティングの損傷が観察されるときか又は200往復摩擦(DR)の限界値で停止した。データを下の表1及び3に報告する。
スポット試験
溶媒、酸又は基礎原料の滴は、試料(コーティング)上に付着され;蒸発後に試料を目視検査して損傷のマーク又はサインが形成するかどうかを検証した。データを表5及び6に報告する。
酸性及び塩基性ポリウレタンの調製
調製1−0.2当量/kgの酸基を含有するFomblin(登録商標)Z DOL PFPE MW 4000からの酸性ポリウレタン(PU−A1)
工程1):プレポリマーの調製
ガラス反応器に、IPDI(22.57g、204ミリ当量)、Fomblin Z DOL(登録商標)パーフルオロポリエーテル MW 4000(200g、102ミリ当量)及びAcOEt(20g)を装入した。反応塊を、機械撹拌下に、50℃まで温め、次にジブチルスズジラウレート(DBTDL、0.43ml、AcOEt中5%溶液)を添加し;55℃への内部温度の自然上昇が観察された。その後、温度を65℃まで上昇させ、この値で2時間保った。反応の完了を19F−NMRによりモニターした。
工程2:連鎖延長
工程1からの反応塊の内部温度を50℃まで低下させ、AcOEt(50ml)中の当量比のトリエチルアミン(TEA、4.10g)で塩化されたジメチロールプロピオン酸(DMPA、6.8g、102ミリ当量)の溶液を滴加した。次に温度を再び65℃まで上昇させ、反応の完了を、典型的な−NCOバンド(2225cm−1)の消失まで、IRによりモニターした。
工程3:酸性化、洗浄及び乾燥
工程2からの反応混合物を室温まで冷却し、次にNovec(登録商標)HFE 7200(750g)及びイソプロパノール(250g)を撹拌下に添加した。無色透明の溶液の取得後に、pHが酸性になるまで37%HClを滴加した。機械撹拌下10分後に、脱塩水(500g)を添加し、混合物を分液漏斗に移した。水相を排出させ、次に有機相を、洗浄水へのクロリドイオンの完全な除去まで水で洗浄した(方法1に従った滴定による分析管理)。有機相を乾燥させ、酸性ポリウレタンPU 5060(233.5g)を得た。酸含有率(方法2に従って滴定により測定される)は0.20当量/kgであった。
調製2−0.2当量/Kgの酸基を含有するFomblin(登録商標)Z DOL PFPE MW 2000からの酸性ポリウレタン(PU−A2)
0.2当量/kgの酸基を含有する酸性ポリウレタンを、下に示される試薬及び溶媒を使用して、調製1におけるのと同じ手順に従って2000のMWを有するFomblin Z DOL(登録商標)パーフルオロポリエーテルから調製した。
− IPDI(46.07g、415ミリ当量)
− Fomblin Z DOL(登録商標)パーフルオロポリエーテル MW 2000(200g、207ミリ当量)
− AcOEt(25g)
− ジブチルスズジラウレート(DBTDL、0.20ml、AcOEt中5%溶液)
連鎖延長においては:
− ジメチロールプロピオン酸(DMPA、6.94g、103.6ミリ当量)
− ネオペンチルグリコール(5.39g、103.6ミリ当量)
− AcOEt(50g)中のトリエチルアミン(TEA 4.19g)
酸性化、洗浄及び乾燥工程においては:
− Novec(登録商標)HFE 7200(750g)
− イソプロパノール(250g)
− HCl 37%(酸性pHまで滴加)
− 脱塩水(500g)
最終収量:255g。
酸含有率(方法2に従って滴定により測定される):0.2当量/Kg。
調製3−0.1当量/kgの酸基を含有するFomblin(登録商標)Z DOL PFPE MW 4000からの酸性ポリウレタン(PU−A3)
0.1当量/Kgの酸基を含有するFomblin(登録商標)Z DOL PFPE MW 4000からの酸性ポリウレタンを、下に示される試薬及び溶媒を使用して、調製1におけるのと同じ手順に従って調製した。
プレポリマーの調製においては:
− IPDI(11.28g、102ミリ当量)
− Fomblin Z DOL(登録商標)パーフルオロポリエーテル MW 4000(100g、50ミリ当量)
− AcOEt(10g)
− ジブチルスズジラウレート(DBTDL、0.20ml、AcOEt中5%溶液)
連鎖延長においては:
− ジメチロールプロピオン酸(DMPA、1.7g、25ミリ当量)
− ネオペンチルグリコール(1.32g、25ミリ当量)
− AcOEt(25ml)中のトリエチルアミン(TEA、1.03g)
酸性化、洗浄及び乾燥工程においては:
− Novec(登録商標)HFE 7200(340g)
− イソプロパノール(114g)
− HCl 37%(酸性pHまで滴加)
− 脱塩水(230g)
最終収量:114g。
酸含有率(方法2に従って滴定により測定される):0.10当量/Kg。
調製4−0.35当量/kgの酸基を含有するFomblin(登録商標)Z DOL PFPE MW 2000からの酸性ポリウレタン(PU−A4)
0.35当量/kgの酸基を含有するFomblin(登録商標)Z DOL PFPE MW 2000からの酸性ポリウレタンを、下に示される試薬及び溶媒を使用して調製1におけるのと同じ手順に従って調製した。
プレポリマーの調製においては:
− IPDI(39g、351ミリ当量)
− Fomblin Z DOL(登録商標)パーフルオロポリエーテル MW 2000(200g、175ミリ当量)
− AcOEt(25g)
− ジブチルスズジラウレート(DBTDL、0.78ml、AcOEt中5%溶液)
連鎖延長においては:
− ジメチロールプロピオン酸(DMPA 11.75g、175ミリ当量)
− AcOEt(55ml)中のトリエチルアミン(TEA、7.09g)
酸性化、洗浄及び乾燥工程においては:
− Novec(登録商標)HFE 7200(754.5g)
− イソプロパノール(251g)
− HCl 37%(酸性pHまで滴加)
− 脱塩水(500g)
最終収量:251g
酸含有率(方法2に従って滴定により測定される):0.34当量/Kg。
調製5−0.2当量/kgのアミノ基を含有するFomblin(登録商標)Z DOL PFPE MW 4000からの塩基性ポリウレタン(PU−B1)
工程1:プレポリマーの調製
ガラス反応器に、IPDI(11.28g、102ミリ当量)、MW 4000のFomblinZ DOL(登録商標)パーフルオロポリエーテル(100g、50ミリ当量)及び酢酸エチル(10g)を装入した。反応塊を機械撹拌下で50℃まで温め、次にDBTDL(0.23ml、AcOEt中5%溶液)を添加した。55℃までの内部温度の自然上昇が観察された。その後、温度を65℃まで上昇させ、この値で2時間保った。反応の完了を19F−NMRによりモニターした。
工程2:連鎖延長
内部温度又は工程1からの反応混合物を50℃まで低下させ、25mlの酢酸エチルを添加した。温度を再び65℃まで上昇させ、DEAPD(3.73g、50ミリ当量)を酢酸エチル中の希釈溶液として滴加した。典型的な−NCOバンド(2225cm−1)の消失まで、反応の完了をIRによりモニターした。有機相を次に乾燥させ、表題ポリウレタン(115g)を得た。滴定(方法3を参照されたい)により測定される、アミン含有率は、0.20当量/kgであった。
調製6−0.2当量/kgのアミノ基を含有するFomblin(登録商標)Z DOL PFPE MW 2000からの塩基性ポリウレタン(PU−B2)
0.2当量/kgのアミノ基を含有する塩基性ポリウレタンを、下に示される試薬及び溶媒を使用して、2000のMWを有するFomblin(登録商標)Z DOLパーフルオロポリエーテルから出発して手順5に従って調製した。
プレポリマーの調製においては:
− IPDI(23g、207ミリ当量)
− Fomblin Z DOL(登録商標)パーフルオロポリエーテル MW 2000(100g、104ミリ当量)
− 酢酸エチル(20g)
− DBTDL(0.48ml、AcOEt中5%溶液)
連鎖延長においては:
− 酢酸エチル:20ml;
− 1,2−PD(1.97g、52ミリ当量)
− 酢酸エチル中の希釈溶液としてのDEAPD(3.81g、52ミリ当量)
最終収量:128.9g
アミノ基含有率(方法3に従って滴定により測定される):0.20当量/kg。
調製7−Fomblin(登録商標)Z DOL PFPE MW 4000からの0.1当量/kgのアミノ基を含有する塩基性ポリウレタン(PU−B3)
0.1当量/kgのアミノ基を含有する塩基性ポリウレタンを、下に示される試薬及び溶媒を使用して、手順5に従ってFomblin(登録商標)Z DOL PFPE MW 4000から調製した。
プレポリマーの調製においては:
− IPDI(11.28g、102ミリ当量)
− Fomblin Z DOL(登録商標)パーフルオロポリエーテル MW 4000(100g、50ミリ当量)
− 酢酸エチル(15g)
− DBTDL(0.23ml、AcOEt中5%溶液)
連鎖延長においては:
− 酢酸エチル:15ml
− 1,2−PD(0.96g、25ミリ当量)
− 酢酸エチル中の希釈溶液としてのDEAPD(1.87g、25ミリ当量)。
収量:114g
アミノ基含有率(滴定、方法3により測定される):0.10当量/kg。
組成物及びコーティングの調製
実施例1−組成物及びコーティング1の調製
調製2からのPU−A2(6g)及び調製6からのPU−B2(6g)を、Novec(登録商標)HFE 7500及びイソプロパノール(10:1w/w)の48gの混合物に30℃で溶解させ、無色透明の均一な分散液(濃度20%w/w;20℃での動粘度 264cSt)として組成物1を得た。組成物1のアリコートを、異なる支持材(ガラス及びAl)上にテープキャストし;乾燥(室温で1時間、110℃で2時間)後に、範囲20〜30ミクロンの厚さを有するコーティングが得られた。(ショアA 3インチ:81−HOに対する接触角:114.2°;n−C12に対する接触角:64.3°−UV−可視データ:図1を参照されたい)。
実施例2−組成物及びコーティング2の調製
組成物及びコーティング2を、調製1からの4gのPU−A1及び調製7からの8gのPU−B3を使用して、実施例1におけるのと同じ手順に従って調製した。20℃での組成物2(濃度20%w/w)の動粘度は273cStであった。
コーティング2の特性:
− ショアA 3インチ:54
− 接触角:HOに対する:118.3°;n−C12に対する:66.4°。
実施例3−組成物及びコーティング3の調製
組成物及びコーティング3を、調製1からのPU−A1(6g)及び調製5からのPU−B1(6g)を使用して、実施例1におけるのと同じ手順に従って調製した。20℃での組成物3(濃度20%w/w)の動粘度は1163cStであった。
コーティング3の特性:
− ショアA 3インチ:60
− 接触角:HOに対する:116°;n−C12に対する:65.2°。
実施例4−組成物及びコーティング4の調製
組成物及びコーティング4を、調製2からのPU−A2(9.6g)及び調製6からのPU−B2(4.8g)を使用して、実施例1におけるのと同じ手順に従って調製した。Novec(登録商標)HFE 7500及びイソプロパノール(10:1w/w)の57.6gの混合物を組成物(20%w/w)の調製のために使用した。20℃での組成物4の動粘度は179cStであった。
実施例4A−組成物及びコーティング4Aの調製
実施例4に従って調製された組成物4(22g)を、Dynasylan(登録商標)Glymo(3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、0.077g)及びImicure(登録商標)EMI−24(2−エチル−4−メチルイミダゾール−0.36mLの0.5%w/Vイソプロパノール溶液)と30℃で撹拌しながら混合し、それにより無色透明の均一な分散液(組成物4A)を得た。組成物4Aのアリコートを、異なる支持材(ガラス及びAl)上にテープキャストし、乾燥(室温で3時間、湿潤雰囲気中80℃で1時間、110℃で2時間)後に、20〜30ミクロン厚さを有するコーティングが得られた。
実施例5−組成物及びコーティング5の調製
組成物及びコーティング5を、調製3からのPU−A3(7.9g)及び調製7からの調製されたPU−B3を使用して、実施例1におけるのと同じ手順に従って調製した。Novec(登録商標)HFE 7500及びイソプロパノール(10:1w/w)の57.6gの混合物を組成物(20%w/w分散液)の調製のために使用した。20℃での組成物5の動粘度は104cStであった。
実施例5A−組成物及びコーティング5Aの調製
組成物及びコーティング5Aを、0.066gのDynasylan(登録商標)Glymo及びImicure(登録商標)EMI−24(0.31mlの0.5%w/Vイソプロパノール溶液)を組成物5Aの調製に使用したという相違ありで、実施例4Aにおけるのと同じ手順に従って40gの組成物5から調製した。
実施例6−組成物及びコーティング6の調製
組成物及びコーティング6を、調製4からのPU−A4(5g)及び調製5からのPU−B1(3.28g)を使用して、実施例1におけるのと同じ手順に従って調製し、Novec(登録商標)HFE 7500及びイソプロパノール(10:1w/w)の37.6gの混合物を組成物6の調製のために使用した。20℃での組成物6の動粘度は681cStであった。
実施例6A−組成物及びコーティング6Aの調製
組成物及びコーティング6Aを、0.08gのDynasylan(登録商標)Glymo及びImicure(登録商標)EMI−24(0.33mlの0.5%w/Vイソプロパノール溶液)を組成物6Aの調製のために使用したという相違ありで、実施例4Aにおけるのと同じ手順に従って、23gの組成物6から調製した。
実施例7−組成物及びコーティング7の調製
組成物及びコーティング7を、調製4からのPU−A4(6g)及び調製6からのPU−B2(5.25g)を使用して、実施例1におけるのと同じ手順に従って調製した。Novec(登録商標)HFE 7500及びイソプロパノール(10:1w/w)の45gの混合物を組成物7の調製のために使用した。20℃での組成物7の動粘度は284cStであった。
実施例7A−組成物及びコーティング7Aの調製
組成物及びコーティング7Aを、0.17gのDynasylan(登録商標)Glymo及び0.79mlのImicure(登録商標)EMI−24溶液(イソプロパノール中0.5%w/V)を組成物7Aの調製のために使用したという相違ありで、実施例4Aにおけるのと同じ手順に従って、40gの組成物7から調製した。
組成物及びコーティング8Aの調製
組成物及びコーティング8Aを、0.23gのDynasylan(登録商標)Glymo及び0.11mlのImicure(登録商標)EMI−24溶液(イソプロパノール中5%w/V)を組成物8Aの調製のために使用したという相違ありで、実施例4Aにおけるのと同じ手順に従って、29gの組成物8から調製した。
組成物及びコーティング8Aの調製
組成物及びコーティング8Aを、0.23gのDynasylan(登録商標)Glymo及び0.047mlのImicure(登録商標)EMI−24を組成物8Aの調製のために使用したという相違ありで、実施例4Aにおけるのと同じ手順に従って、29gの組成物8から調製した。
実施例9−組成物及びコーティング9の調製
組成物及びコーティング9を、調製4からの6gのPU−A4及び調製5からの5.25gのPU−B1を使用して、実施例1におけるのと同じ手順に従って調製した。Novec(登録商標)HFE 7500及びイソプロパノール(10:1w/w)の45gの混合物を組成物9の調製のために使用した。20℃での組成物9の動粘度は741cStであった。
実施例9A−組成物及びコーティング9Aの調製
組成物及びコーティング9Aを、0.15gのDynasylan(登録商標)Glymo及び0.70mlのImicure(登録商標)EMI−24溶液(イソプロパノール中0.5%w/V)を組成物9Aの調製のために使用したという相違ありで、実施例4Aにおけるのと同じ手順に従って、35.8gの組成物9から調製した。
実施例10−組成物及びコーティング10の調製
組成物及びコーティング10を、調製1からの4gのPU−A1及び調製5からの5gのPU−B1を使用して、実施例1におけるのと同じ手順に従って調製した。Novec(登録商標)HFE 7500及びイソプロパノール(10:1w/w)の36gの混合物を組成物10の調製のために使用した。20℃での組成物10の動粘度は791cStであった。
実施例10A−組成物及びコーティング10Aの調製
組成物及びコーティング10Aを、0.024gのDynasylan(登録商標)Glymoを組成物10Aの調製に使用したという相違ありで、実施例4Aにおけるのと同じ手順に従って、22.5gの組成物10から調製した。
実施例11−組成物及びコーティング11の調製
組成物及びコーティング11を、調製4からの4gのPU−A2及び調製7からの5gのPU−B2を使用して、実施例1におけるのと同じ手順に従って調製した。Novec(登録商標)HFE 7500及びイソプロパノール(10:1w/w)の36gの混合物を組成物11の調製のために使用した。20℃での組成物10の動粘度は302cStであった。
実施例11A−組成物及びコーティング11Aの調製
組成物及びコーティング11Aを、0.024gのDynasylan(登録商標)Glymoを組成物11Aの調製に使用したという相違ありで、実施例4Aにおけるのと同じ手順に従って、22.5gの組成物10から調製した。
実施例12−組成物及びコーティング12の調製
組成物及びコーティング12を、80℃(2時間)での反応工程後の22.5gの組成物10Aを使用して調製した。室温で冷却した後でTEOS(0.016g)を添加した。混合物を、室温で撹拌下に30分維持した。次に組成物12のアリコートを、異なる支持材(ガラス及びAl)上にテープキャストし、乾燥(室温で3時間、湿潤雰囲気中80℃で3時間、110℃で2時間)後に、20〜30ミクロン厚さを有するコーティングが得られた。
組成物の評価
試験1及び2−ガラス支持材上でのクロスカット試験及び往復摩擦試験
クロスカット試験及び往復摩擦試験を、0.2cmの平均厚さの10×10cmサイズのガラス支持材を支持材として使用して、セクション「方法」に記載されるように実施した。フッ素化したコーティング厚さは、20〜30μmの範囲であった。その結果を下表1に報告する。表中、「Nd」は、「検出されない」を表す。
Figure 2016507600
試験3−ガラス支持材上での引っかき試験
ガラス支持材上での引っかき試験を、上記のセクション方法に記載されるように行った。その結果を下表2に報告する。表中、「cs」は、「円形引っかき」を表す。
Figure 2016507600
試験4及び5−Al Qパネル支持材(Panel Support)上でのクロスカット試験及び往復摩擦試験
クロスカット試験及び往復摩擦試験を、Qパネル(0.6mmの平均厚さの7×15cmサイズのアルミニウム板)を使用して、セクション「方法」に記載されるように実施した。フッ素化したコーティング厚さは、20〜30μmの範囲であった。
Figure 2016507600
試験6−アルミニウム支持材上での引っかき試験
アルミニウム支持材上での引っかき試験を、上記のセクション方法に記載されるように実施した。その結果を下表4に報告する。表中、「cs」は、「円形引っかき」を表す。
Figure 2016507600
試験7−Al Qパネル上でのスポット試験
30分後の耐化学薬品性の評価を下表5に報告する。
Figure 2016507600
24時間後の耐化学薬品性の評価を下表6に報告する。
Figure 2016507600
表5及び6の評価:
− 無効
+ 非常に薄い影
++ 薄い影
+++ 軽く損傷を受けたフィルム表面
++++ 強く損傷を受けたフィルム表面
+++++ 破壊したフィルム

Claims (9)

  1. a)繰り返しフッ素化したブロックと繰り返し機能性ブロックとを含む少なくとも1つのフッ素化したイオン化可能なポリマー[ポリマー(A)]であって、前記繰り返し機能性ブロックのそれぞれが、少なくとも1つのイオン化可能なアニオン基を含み、ポリマー(A)において、前記繰り返し機能性ブロックの少なくとも1つが、2つのフッ素化したブロックの間に含まれているポリマー(A)と;
    b)繰り返しフッ素化したブロックと繰り返し機能性ブロックとを含む少なくとも1つのフッ素化したイオン化可能なポリマー[ポリマー(B)]であって、前記繰り返し機能性ブロックのそれぞれが、少なくとも1つのイオン化可能なカチオン基を含み、ポリマー(B)において、前記繰り返し機能性ブロックの少なくとも1つが、2つのフッ素化したブロックの間に含まれているポリマー(B)と;
    c)少なくとも1つのフッ素化した溶媒と;
    d)少なくとも1つのアルコール
    とを含む非水性フルオロポリマー組成物。
  2. ポリマー(A)のイオン当量とポリマー(B)のイオン当量との間の当量比が1:1よりも高い又は低い、請求項1に記載の非水性フルオロポリマー組成物。
  3. 架橋剤を更に含む、請求項2に記載の非水性フルオロポリマー組成物。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の組成物から得られるポリマー材料。
  5. シーリング剤、ガスケット、膜、フィルム又はコーティングの形態である、請求項4に記載のポリマー材料。
  6. 請求項1〜3のいずれか一項に定義される非水性フルオロポリマー組成物の調製方法であって、
    a)繰り返しフッ素化したブロックと繰り返し機能性ブロックとを含む、少なくとも1つのフッ素化したイオン化可能なポリマー[ポリマー(A)]であって、前記繰り返し機能性ブロックのそれぞれが、少なくとも1つのイオン化可能なアニオン基を含み、ポリマー(A)において、前記繰り返し機能性ブロックの少なくとも1つが、2つのフッ素化したブロックの間に含まれているポリマー(A)を提供する工程と;
    b)繰り返しフッ素化したブロックと繰り返し機能性ブロックとを含む、少なくとも1つのフッ素化したイオン化可能なポリマー[ポリマー(B)]であって、前記繰り返し機能性ブロックのそれぞれが、少なくとも1つのイオン化可能なカチオン基を含み、ポリマー(B)において、前記繰り返し機能性ブロックの少なくとも1つが、2つのフッ素化したブロックの間に含まれているポリマー(B)と;
    c)ポリマー(A)とポリマー(B)とをフッ素化した溶媒及びアルコール中で混合する工程と
    を含む方法。
  7. ポリマー(A)及びポリマー(B)が、1:1よりも高い又は低い当量比でフッ素化した溶媒及びアルコール混合物中に分散させられる、請求項6に記載の方法。
  8. 架橋剤がフッ素化した溶媒及びアルコールとも混合される、請求項7に記載の方法。
  9. 請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリマー組成物をフィルム−キャスティングする工程又は成形する工程及び乾燥する工程を含む、請求項4又は5に記載のポリマー材料の調製方法。
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