JP5403855B2 - 表面親水性を有する粉末又は製品 - Google Patents
表面親水性を有する粉末又は製品Info
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Description
−C(COOH)H−CH2−;−C(COOM)H−CH2−;
−C(OCOOH)H−CH2−;及び−C(OCOOM)H−CH2−
(式中、Mはアルカリイオンである)
の1つ又はそれより多い単位が存在する、
次のモノマー:
− 式:
CH2=CH−CO−O−R2 (I)
(式中、R2は、ヘテロ原子及び/又は塩素原子を任意に含んでいてもよい直鎖状又は分枝鎖状のC1〜C20アルキル又はシクロアルキルであり、ヘテロ原子は好ましくはO又はNである)
のアクリルモノマー;及び
− 式:
CH2=CH−O−CO−R2 (II)
を有するカルボン酸のビニルモノマー
の少なくとも1種に由来するモノマー単位を含むE/CTFE及び/又はE/TFE熱加工性ポリマー、及び/又はCTFE熱加工性ポリマーの親水性の粉末又は親水性の製品である。
親水性単位=[(R゜−Rn)/R゜]×(モノマー(I)のモル%)
(式中、
R゜は、加水分解していないポリマー試料の、ATR法によるIRの1745cm-1での−COOR2のバンド強度と1450cm-1での−CH2−のバンド強度との比であり;
Rnは、加水分解した試料のR゜である)。
製品の親水性は、水との接触角が低下することにより示される(以下の特徴づけを参照)。
− モノマー(I)及び(II)の少なくとも1種を0.01〜5モル%、好ましくは0.05〜2モル%有するCTFEコポリマー。これらのコポリマーは、例えばEP964,010号の教示に従うことにより製造できる。
− エチレン(E)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)(及び/又はテトラフルオロエチレン(TFE))と少なくとも式(I)又は(II)のアクリルモノマーとから形成されるポリマー。これらのコポリマーは、USP6,107,393号の教示に従うことにより製造できる。
(a)10〜70モル%、好ましくは35〜55モル%のエチレン;
(b)30〜90モル%、好ましくは45〜65モル%の、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン又はそれらの混合物から選択されるフッ素化モノマー;
(c)モノマー(a)及び(b)の全量に対して0.1〜30モル%、好ましくは1〜15モル%の式(I):
CH2=CH−CO−O−R2
のアクリルモノマー
からつくられる。
モノマー(b)は、好ましくはCTFEである。
可塑剤の量は、最終の膜の多孔度に応じて、フルオロポリマーの重量に対して10〜70重量%、好ましくは25〜65重量%、より好ましくは35〜55重量%の範囲である。
(A)水と強アルカリ塩基、好ましくはNaOH、KOHと水溶性でかつフルオロポリマーの溶剤でない有機極性溶剤(いわゆる潜伏性溶剤)、好ましくはC1〜C4アルコール、DMSO(ジメチルスルホキシド)及びTHF(テトラヒドロフラン)から選択され、好ましくはアルコールとを含む混液を作製し、
(B)混液(A)中に製品又は粉末を、通常、15分〜10時間、好ましくは1〜6時間の間、好ましくは攪拌下に、通常、20〜100℃の間、好ましくは40〜85℃の間、より好ましくは70〜80℃の間の温度で浸漬し、
(C)塩基性度を除くために、水、任意に酸性水で製品又は粉末を洗浄し、
(D)好ましくは20〜120℃の間、より好ましくは40〜80℃の間の温度での乾燥により製品又は粉末から水及び有機溶剤を除く
ことを含む、式(I)及び(II)のモノマーに由来するモノマー単位を含むE/CTFE(及び/又はE/TFE)熱加工性ポリマー又はCTFE熱加工性コポリマーの製品又は粉末の表面加水分解(superficially hydrolyzing)の方法である。
1)95〜5重量%、より好ましくは70〜30重量%の水;
2)5〜95重量%、より好ましくは30〜70重量%の極性有機溶剤;
3)前記1)及び2)の全量に対して1〜30重量%、好ましくは5〜25重量%、より好ましくは10〜20重量%の強アルカリ塩基
からつくられるのが好ましい。
特徴づけ
−表面親水性単位
表面親水性単位の存在及び量は、シングル反射ダイヤモンド結晶(固定角45°)を含むFT−IR Nicolet Magna 850装置を用いて、ATR法(全反射吸収)を用いてIR分析により測定される。方法については、A.E. Tshmel, V.I. Vettegren, V.M. Zolotarev: J. Macromol. Sciphys., B21 (2), p.243 (1982)を参照。
E/CTFE/式(I)のモノマーのポリマーのスペクトルは、特に、E−CTFEとアクリルモノマーによるカルボニル(約1745cm-1)とに特徴的な吸収を示す。アクリル官能基の濃度のばらつき(variation)を評価するために、1745cm-1と1450cm-1での強度(前者のバンドはエステルカルボニル−COOR2に関するが、後者のバンドはポリマー鎖に存在するエチレン基のはさみ振動に関し、分析される厚さに比例すると考えられる)の比として定義されるRパラメータが用いられている。
親水性単位=[(R゜−Rn)/R゜]×(モノマー(I)のモル%)
20℃のミリQ水に対する静的接触角は、ASTM D 2578−84、D 5725−99に従ってG10−Kruss装置を用いることにより評価する。
測定した接触角が>85°である場合、試料は疎水性であるが、接触角が<85°である場合、試料は親水性である。
水/エタノール=65/35の混液を用いる、E/CTFE/n−ブチルアクリレート(n−BuA)の加水分解
ドロップのNaOH(RPE Carlo Erba、>98%)15gを、水/エタノール=65/35(w/w)の混液85gに溶解して、pHが14より高い塩基性の溶液を得る。
塩基性溶液95gを、磁気攪拌機及び内部の温度を検出するための温度計を備えた二つ口フラスコに入れる。
シートを入れた溶液を、約75〜77℃の内部温度を得るまで、攪拌下に還流下で6〜8時間(水浴中に)加熱する。
8時間後に、ポリマーシートを塩基性溶液から取り出すと、いずれの膨潤も示さない。次いで、これを充分なミリQ水(2〜2.5L)で洗浄し、10-3Mの酢酸溶液200mLで2回洗浄する。次いで、シートを40℃のオーブンで1時間乾燥させて、存在し得る微量のエタノールを除く。
厚さ1.5mmの加水分解されたシートを、ASTM D 1708に従う機械的試験(23℃及び50%湿度での引張特性;速度=5.50mm/分)に付す。
表1のデータの比較から、加水分解されたシートの機械的特性は、加水分解されていないシートのものと実質的に同じ結果であり、よって本発明の加水分解されたポリマーは、加水分解されていないポリマーと実質的に同じ性能を有する。
水/エタノール=75/25の混液を用いる、E/CTFE/n−BuAの加水分解
水/エタノール=75/25及び厚さ0.3mmのシートを用いる以外は実施例1を繰り返した。
ATR分析により、親水性単位は0.75%に等しいことがわかった。
厚さ0.3mmの実施例1のシートを、表面から100ミクロンを除いた後にATR分析に付して、0.25%より低い親水性単位のパーセンテージを得た。
このことは、加水分解現象が物質の表面に実質的に限定されることを示す。
水/THF=90/10の混液を用いる、E/CTFE/n−BuAの塩基性加水分解
ドロップのNaOH(RPE Carlo Erba、>98%)6gを、水/THF=90/10(w/w)を含む混液94gに溶解して、pH=12の塩基性の溶液を得る。
塩基性溶液95gを、磁気攪拌機及び内部の温度を検出するための温度計を備えた二つ口フラスコに入れる。
シートを入れた溶液を、約80℃の内部温度を得るまで、攪拌下に還流下で6時間(水浴中に)加熱する。
反応の最後に、ポリマーを塩基性溶液から取り出し、まず充分なミリQ水(2〜2.5L)で洗浄し、次いで酢酸溶液(約10-3M)200mLで2回洗浄する。
次いで、シートを40℃のオーブンで2時間乾燥させて、存在し得る微量のTHFを除く。
水/DMSO=65/35の混液を用いる、E/CTFE/n−BuAの塩基性加水分解
ドロップのNaOH(RPE Carlo Erba、>98%)14gを、水/DMSO=65/35(w/w)を含む混液86gに溶解して、pH=14の塩基性の溶液を得る。
厚さ0.3mmの同じ種類のシートを用いて同じ方法で操作して、塩基性溶液95gを、実施例1で用いた二つ口フラスコに入れる。
加水分解反応の後にシートについてATR分析を行い、0.7%に等しい親水性単位のパーセンテージを得た。
水/エタノール=65/35の混液を用いる、粉末のE/CTFE/n−BuAの塩基性加水分解
40〜100ミクロンの間の直径及び65ミクロンの平均直径D50を有するE/CTFE/n−ブチルアクリレート(40/55/5モル%)の粉末5gを、実施例1で作製した水/エタノールの塩基性溶液95gに分散させ、実施例1に記載のものと同じ装置に入れる。
分散体を、T=80℃(内部温度)で、攪拌下に還流下で1時間(水浴中に)加熱する。
このようにして加水分解された粉末は、1.3%に等しい親水性単位のパーセンテージを示す。
反応時間を1時間から4時間に増やして実施例6を繰り返すことにより、3.5%に等しい親水性単位のパーセンテージの粉末を得る。
− 粉末のE/CTFE(50モル%/50モル%)1g+ミリQ水10mL (試験管1);
− 実施例6の粉末の非親水性E/CTFE/n−BuA 1g+ミリQ水10mL (試験管2)
− 実施例6の粉末の親水性E/CTFE/n−BuA 1g+ミリQ水10mL (試験管3)
をそれぞれ含む3本の試験管を作製した。
− 試験管1及び2では粉末が浮遊してデカントしない。
− 試験管3では粉末が試験管の底に沈殿する。
このことは、試験管3の粉末は水でぬれるので親水性を示すが、試験管1及び2の粉末は水でぬれず、よって疎水性であることを示す。
実施例7に記載のようにして得られた粉末40gを、機械的攪拌下にミリQ水100gに分散させる。得られた分散体は、数分間(some minutes)安定である。
分散体を、10×20cmのサイズのガラスシート上に400〜600ミクロンの間の厚さの均質なフィルムを得るのに用いる。付着(deposition)の後に、シートを220℃のオーブンに30分間入れてポリマーフィルムを得る。
このことは、例えばアルコール又は界面活性剤のような湿潤剤を用いずにコーティング用の親水性E/CTFEの水ベースの分散体(ペースト)を得ることができることを証明する。
次のポリマー:
− E/CTFE(50モル%/50モル%) (シート1);
− 非親水性E/CTFE/n−BuA(40/55/5モル%) (シート2);
− 実施例1の親水性E/CTFE/n−BuA (シート3)
を用いて265℃で圧縮成形することにより、3枚のシートを得た。
シート1:100°;
シート2: 90°;
シート3: 70°。
このことは、本発明による製品(シート3)が、フッ素化ポリマーから得られたものではあるが、表面親水性を示すことを示す。
Claims (17)
- 粉末又は製品の表面に、次の:
−C(COOH)H−CH2−及び−C(COOM)H−CH2−(式中、Mはアルカリイオンである)
の1つ又はそれより多い単位が、ATR法により測定して、下記の式(I)のモノマーを除くモノマーの全量に対して少なくとも0.1モル%の量で存在する、
次のモノマー:
− 式:
CH2=CH−CO−O−R2 (I)
(式中、R2は、ヘテロ原子及び/又は塩素原子を任意に含んでいてもよい直鎖状又は分
枝鎖状のC1〜C20アルキル又はシクロアルキルであり、ヘテロ原子はO又はNである)
のアクリルモノマー
の少なくとも1種に由来するモノマー単位を含むエチレン/クロロトリフルオロエチレン(E/CTFE)及び/又はエチレン/テトラフルオロエチレン(E/TFE)熱加工性ポリマー、及び/又はCTFE熱加工性ポリマーの親水性の粉末又は製品であって、
該親水性の粉末又は製品が、式(I)のアクリルモノマーの少なくとも1種に由来するモノマー単位を含むエチレン/クロロトリフルオロエチレン(E/CTFE)及び/又はエチレン/テトラフルオロエチレン(E/TFE)熱加工性ポリマー、及び/又はCTFE熱加工性ポリマーの製品又は粉末の表面加水分解の方法により得られ、
該表面加水分解の方法が、
(A)水と強アルカリ塩基と水溶性でかつフルオロポリマーの溶剤でない有機極性溶剤とを含む混液を作製し、
(B)混液(A)中に製品又は粉末を、15分〜10時間、20〜100℃の間の温度で浸漬し、
(C)塩基性度を除くために、水で製品又は粉末を洗浄し、
(D)乾燥により製品又は粉末から水及び有機溶剤を除く
ことを含む、粉末又は製品。 - 前記熱加工性ポリマーが、
− 前記モノマー(I)の少なくとも1種を0.01〜5モル%有するCTFEコポリマー;
− エチレン(E)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)及び/又はテトラフルオロエチレン(TFE)と少なくとも式(I)のアクリルモノマーとから形成されるポリマー
から選択される請求項1に記載の粉末又は製品。 - ポリマーが、
(a)10〜70モル%のエチレン;
(b)30〜90モル%のテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン又はそれらの混合物から選択されるフッ素化モノマー;
(c)モノマー(a)及び(b)の全量に対して0.1〜30モル%の式(I):
CH2=CH−CO−O−R2
のモノマー
から形成される請求項2に記載の粉末または製品。 - モノマー(c)が、式(I)(式中、R2は直鎖状又は分枝鎖状のC1〜C5アルキルである)のコモノマーから選択される請求項3に記載の粉末又は製品。
- モノマー(b)がCTFEである請求項3又は4に記載の粉末又は製品。
- ATR法により測定されるポリマー層の表面の親水性単位が、モノマー(I)を除くモノマーの全量に対して少なくとも0.5モル%である請求項1〜5のいずれか1項に記載の粉末又は製品。
- 膜の形態である請求項1〜6のいずれか1項に記載の製品。
- 管の形態である請求項1〜6のいずれか1項に記載の製品。
- 多層の形態である請求項1〜6のいずれか1項に記載の製品。
- 水性溶液の限外ろ過又は精密ろ過のための請求項7に記載の製品の使用。
- 500ミクロンより低い平均粒子サイズ分布(D50)を有する請求項1〜6のいずれか1項に記載の粉末。
- 種々の支持体のコーティング用の水ベースの分散体(ペースト)を製造するための請求項11に記載の粉末の使用。
- 次のモノマー:
− 式:
CH2=CH−CO−O−R2 (I)
(式中、R2は、ヘテロ原子及び/又は塩素原子を任意に含んでいてもよい直鎖状又は分枝鎖状のC1〜C20アルキル又はシクロアルキルであり、ヘテロ原子はO又はNである)
のアクリルモノマー
の少なくとも1種に由来するモノマー単位を含むエチレン/クロロトリフルオロエチレン(E/CTFE)及び/又はエチレン/テトラフルオロエチレン(E/TFE)熱加工性ポリマー、及び/又はCTFE熱加工性ポリマーの製品又は粉末を表面加水分解して、請求項1〜6のいずれか1項に記載の親水性の製品又は粉末を得る方法であって、
(A)水と強アルカリ塩基と水溶性でかつフルオロポリマーの溶剤でない有機極性溶剤とを含む混液を作製し、
(B)混液(A)中に製品又は粉末を、15分〜10時間、20〜100℃の間の温度で浸漬し、
(C)塩基性度を除くために、水で製品又は粉末を洗浄し、
(D)乾燥により製品又は粉末から水及び有機溶剤を除く
ことを含む方法。 - 混液(A)が、塩基性溶液を作製し、そして攪拌下に保ちながら所望の量の該溶液に前記溶剤を加えることにより得られる請求項13に記載の方法。
- 混液(A)が、
1)95〜5重量%の水;
2)5〜95重量%の有機極性溶剤;
3)前記1)及び2)の全量に対して1〜30重量%の強アルカリ塩基
からつくられる請求項13又は14に記載の方法。 - エタノールが有機極性溶剤として用いられる請求項13〜15のいずれか1項に記載の方法。
- 工程(B)が、攪拌下に混液(A)中に製品を浸漬することにより行なわれる請求項13〜16のいずれか1項に記載の方法。
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