JP2016507600A - 非水性フルオロポリマー組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
HO2C(CF2O)n(CF2CF2O)mCF2CO2H
(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:
H2NHCH2CHN(O)C(CF2O)n(CF2CF2O)mCF2C(O)NHCH2CH2NH2
(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。
−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。
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。
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。
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。
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。
本明細書の目的のためには、以下の定義が適用される。
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。
(i)−CFXO−(式中、XはF又はCF3である);
(ii)−CF2CFXO−(式中、XはF又はCF3である);
(iii)−CF2CF2CF2O−;
(iv)−CF2CF2CF2CF2O−
から選択される。
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(RH)と言われる]を含む、好ましくはそれからなり、前記鎖(RH)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(RH)と言及される]を含む、好ましくはそれからなり、前記鎖(RH)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。
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。
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。
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。
(式中、R及びRaは、互いに独立して、水素、直鎖又は分岐C1〜C4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、RbはC1〜C4アルキルである)
に従う。
(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:
に従う、グリシジルメタクリレートである。
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。
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):
(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C3〜C12脂環式、C3〜C12複素脂環式、C5〜C12芳香族又はC5〜C12複素芳香族基を任意選択で含むC1〜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。
(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。
で示される。
(式中、Tは、直鎖状又は分岐C1〜C12炭化水素鎖、C3〜C12脂環式、C3〜C12複素脂環式、C5〜C12芳香族又はC5〜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:
のいずれか1つから特に選択され得る。
(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C1〜C12炭化水素鎖、C3〜C12脂環式、C3〜C12複素脂環式、C5〜C12芳香族又はC5〜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:
(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C1〜C4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、RQは、H又は直鎖状若しくは分岐C1〜C4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(CH2−N(C2H5)2)−CH2−及び−CH(CH2−N(CH3)2)−CH2−である。
(式中、RN1、RN2及びR2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R2はメチルであり、m’’’は2である。
(R’’’HC):
(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、C1〜C4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。
及びそれらの混合物
[式中:
− nH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(−CH2−);酸素原子(−O−);−C(CH3)2−基;−C(CF3)2−基;−SO2−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;
− RA、RB、RC及びRD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)、C1〜C6炭化水素基(例えば、メチル、エチル)、とりわけ−ORH、−NRH’RH’’、−C(O)−RH’’’(RH、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C1〜C6炭化水素基である)のような置換基であり;
− nA、nB及びnDは、独立して、0又は1〜4の間に含まれる整数であり;
− nC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。
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。
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−CF2CH2O(CH2CH2O)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−RH−OH(式中、RH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H2N−Rジアミン−NH2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C2〜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H2N−Rジアミン−NH2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H2N−Rジアミン−NH2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。
(式中:
− Rw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C1〜C6炭化水素基から選択され、好ましくは、Rwは水素であり、Rw’は、C1〜C6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。
式:H2N−(CH2)2−NH−(CH2)3−Si(OCH3)3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:H2N−(CH2)2−NH−(CH2)2−Si(OCH3)3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:H2N−(CH2)3−NH−(CH2)3−Si(OCH3)3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。
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:
CF2CH2O(CH2CH2O)s’COCHR1=CH2
(ここで、s’及びR1は、上に定義された通りである)
に従い、他の1つはCF3−又はCF3CF2−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):
[式中、R’は、水素又は直鎖又は分岐アルキル鎖、典型的にはC1〜C4アルキル鎖、又は式(CH2)m’’’−NRN1RN2Rの鎖でありR2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):
(式中、R3は、C1〜C6直鎖又は分岐アルキル鎖であり、R’’は、C1〜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。
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。
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:AgNO3 0.1N
電極:DM141SC Mettler Toledo
試料:1〜3g(正確に秤量)
溶媒:HFX/IPA 50/10(ml)
滴定試薬:CH3OH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
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。
時間ゼロでのqM(°)
溶媒:H2O 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
Shore A 3インチ−DIN53504 S2
クロス速度 200mm/分
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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−H2O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)。
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:H2Oに対する:118.3°;n−C12に対する:66.4°。
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:H2Oに対する:116°;n−C12に対する:65.2°。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
30分後の耐化学薬品性の評価を下表5に報告する。
− 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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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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