JP5572385B2 - 撥水撥油剤組成物、その製造方法および物品 - Google Patents

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Description

本発明は、撥水撥油剤組成物、その製造方法および該撥水撥油剤組成物を用いて処理された物品に関する。
物品(繊維製品等。)の表面に撥水撥油性を付与する方法としては、ポリフルオロアルキル基(以下、R基と記す。)を有する単量体に基づく重合単位を有する共重合体を媒体に分散させた撥水撥油剤組成物を用いて物品を処理する方法が知られている。該撥水撥油剤組成物には、繰り返し洗濯を行っても撥水撥油性が大きく低下しないこと(洗濯耐久性)が要求される。
洗濯耐久性に優れる撥水撥油剤組成物としては、たとえば、下記の撥水撥油剤組成物が提案されている。
(1)下記単量体(a)に基づく重合単位および下記単量体(b)に基づく重合単位から実質的になる共重合体を必須とする撥水撥油剤組成物(特許文献1)。
単量体(a):炭素数が1〜6のパーフルオロアルキル基(以下、R基と記す。)を有する単量体等。
単量体(b):炭素数が15以上のアルキル基を有する(メタ)アクリレート等。
(2)下記単量体(a)に基づく重合単位および下記単量体(b)に基づく重合単位を30質量%以上80質量%未満含み、かつ、下記単量体(c)に基づく重合単位を含む共重合体、を必須成分とする撥水撥油剤組成物(特許文献2)。
単量体(a):炭素数が1〜6のR基を有する単量体等。
単量体(b):R基を有さず、架橋しうる官能基を有する単量体。
単量体(c):R基を有しない単量体(単量体(b)を除く。)であって、下記単量体(c1)または下記単量体(c2)を単量体(c)の全量に対して50質量%以上含む少なくとも1種の単量体。
単量体(c1):炭素数が16〜40のアルキル基を有する(メタ)アクリレート等。
単量体(c2):ホモポリマーのガラス転移点が−50〜40℃である単量体(単量体(c1)を除く。)。
しかし、(1)、(2)の撥水撥油剤組成物は、激しい降雨の条件にさらされると、撥水撥油性が低下する問題を有する。そのため、激しい降雨の条件にさらされても撥水撥油性が大きく低下しない、すなわち豪雨耐久性を有する撥水撥油剤組成物が求められている。
国際公開第02/083809号パンフレット 国際公開第2004/035708号パンフレット
本発明は、物品の表面に、撥水撥油性を付与でき、かつ耐久性(洗濯耐久性および豪雨耐久性)に優れる撥水撥油剤組成物、その製造方法、および撥水撥油性を有し、かつ洗濯および豪雨による撥水撥油性の低下が少ない物品を提供する。
本発明の撥水撥油剤組成物は、下記単量体(a)に基づく重合単位と、下記単量体(b)に基づく重合単位と、下記単量体(c)に基づく重合単位と、下記単量体(d)に基づく重合単位とを有する共重合体を含むことを特徴とする。
単量体(a):下式(1)で表される化合物。
(Z−Y)X ・・・(1)
ただし、Zは、炭素数が1〜6のR基であり、Yは、2価有機基または単結合であり、nは、1または2であり、Xは、nが1の場合は、下式(3−1)〜(3−5)で表される基のいずれかであり、nが2の場合は、下式(4−1)〜(4−4)で表される基のいずれかである。
−CR=CH ・・・・・・・・(3−1)
−C(O)OCR=CH ・・・(3−2)
−OC(O)CR=CH ・・・(3−3)
−OCH−φ−CR=CH ・・・(3−4)
−OCH=CH ・・・(3−5)
ただし、Rは、水素原子、メチル基またはハロゲン原子であり、φはフェニレン基である。
−CH[−(CHCR=CH]−・・・・・・・・(4−1)
−CH[−(CHC(O)OCR=CH]−・・・(4−2)
−CH[−(CHOC(O)CR=CH]−・・・(4−3)
−OC(O)CH=CHC(O)O−・・・・・・・・・(4−4)
ただし、Rは、水素原子、メチル基またはハロゲン原子であり、mは0〜4の整数である。
単量体(b):ベヘニル(メタ)アクリレート。
単量体(c):塩化ビニリデン。
単量体(d):R 基を有さず、架橋しうる官能基を有する単量体。
記単量体(b)に基づく重合単位の割合は、前記単量体(a)に基づく重合単位と前記単量体(b)に基づく重合単位との合計(100モル%)のうち、10〜70モル%であることが好ましい。
本発明の物品は、本発明の撥水撥油剤組成物を用いて処理された物品である。
本発明の撥水撥油剤組成物の製造方法は、界面活性剤、重合開始剤の存在下、媒体中にて前記単量体(a)と前記単量体(b)と前記単量体(c)と前記単量体(d)とを含む単量体混合物を重合することを特徴とする。
記単量体(b)の割合は、前記単量体(a)と前記単量体(b)との合計(100モル%)のうち、10〜70モル%であることが好ましい。
本発明の撥水撥油剤組成物は、物品の表面に、撥水撥油性を付与でき、かつ耐久性(洗濯耐久性および豪雨耐久性)に優れる。
本発明の撥水撥油剤組成物の製造方法によれば、物品の表面に、撥水撥油性を付与でき、かつ耐久性(洗濯耐久性および豪雨耐久性)に優れる撥水撥油剤組成物を製造できる。
本発明の物品は、撥水撥油性を有し、かつ洗濯および豪雨による撥水撥油性の低下が少ない。
本明細書においては、式(1)で表される化合物を化合物(1)と記す。他の式で表される化合物も同様に記す。また、本明細書においては、式(2)で表される基を基(2)と記す。他の式で表される基も同様に記す。また、本明細書における(メタ)アクリレートは、アクリレートまたはメタクリレートを意味する。また、本明細書における単量体は、重合性不飽和基を有する化合物を意味する。
<撥水撥油剤組成物>
本発明の撥水撥油剤組成物は、共重合体を必須成分として含み、必要に応じて、媒体、界面活性剤、添加剤を含む。
(共重合体)
共重合体は、単量体(a)に基づく重合単位と、単量体(b)に基づく重合単位と、単量体(c)に基づく重合単位とを必須構成単位として有し、好ましくは、さらに単量体(d)に基づく重合単位を有し、必要に応じて、さらに単量体(e)に基づく重合単位を有する共重合体である。
単量体(a):
単量体(a)は、化合物(1)である。
(Z−Y)X ・・・(1)
Zは、炭素数が1〜6のR基、または基(2)である。
2i+1O(CFXCFO)CFX− ・・・(2)
ただし、iは、1〜6の整数であり、jは、0〜10の整数であり、XおよびXは、それぞれフッ素原子またはトリフルオロメチル基である。
基の炭素数は、4〜6が好ましい。R基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよく、直鎖状が好ましい。
Zとしては、下記の基が挙げられる。
F(CF−、
F(CF−、
F(CF−、
(CFCF(CF−、
2k+1O[CF(CF)CFO]−CF(CF)−等。
ただし、kは、1〜6の整数であり、hは0〜10の整数である。
Zとしては、F(CF−またはF(CFが好ましい。
Yは、2価有機基または単結合である。式1においてZとYの境界は、Zの炭素数が最も少くなるように定める。
2価有機基としては、アルキレン基が好ましい。アルキレン基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。アルキレン基は、−O−、−NH−、−CO−、−SO−、−S−、−CD=CD−(ただし、D、Dは、それぞれ水素原子またはメチル基である。)等を有していてもよい。
Yとしては、下記の基が挙げられる。
−CH−、
−CHCH
−(CH−、
−CHCHCH(CH)−、
−CH=CH−CH−、
−S(CH−、
−SO(CH−、
−(CHS−(CH−、
−(CH−SO−(CH−等。
Yとしては、−CHCH−が好ましい。
nは、1または2である。
Xは、nが1の場合は、基(3−1)〜基(3−5)のいずれかであり、nが2の場合は、基(4−1)〜基(4−4)のいずれかである。
−CR=CH ・・・・・・・・(3−1)
−C(O)OCR=CH ・・・(3−2)
−OC(O)CR=CH ・・・(3−3)
−OCH−φ−CR=CH ・・(3−4)
−OCH=CH ・・・・・・・(3−5)
ただし、Rは、水素原子、メチル基またはハロゲン原子であり、φはフェニレン基である。
−CH[−(CHCR=CH]−・・・・・・・・(4−1)
−CH[−(CHC(O)OCR=CH]−・・・(4−2)
−CH[−(CHOC(O)CR=CH]−・・・(4−3)
−OC(O)CH=CHC(O)O−・・・・・・・・・(4−4)
ただし、Rは、水素原子、メチル基またはハロゲン原子であり、φはフェニレン基である。
nが1であり、Xが、前記式(3−3)または(3−2)であるのが好ましい。
化合物(1)としては、他の単量体との重合性、共重合体の皮膜の柔軟性、物品に対する共重合体の接着性、媒体に対する溶解性、乳化重合の容易性等の点から、炭素数が1〜6のR基を有する(メタ)アクリレートが好ましく、炭素数が1〜6のR基を有するメタクリレートがより好ましく、炭素数が4〜6のR基を有するメタクリレートが特に好ましい。化合物(1)としては、C13OCOC(CH)=CHまたはC13OCOCH=CHが特により好ましい。
単量体(b):
単量体(b)は、R基を有さず、炭素数が20〜30のアルキル基を有する(メタ)アクリレートである。
アルキル基の炭素数が20以上であれば、撥水撥油剤組成物の豪雨耐久性が良好となる。アルキル基の炭素数が30以下であれば、重合操作における取り扱いが容易であり、収率よく重合体を得ることができる。アルキル基の炭素数は、20〜24が好ましい。
単量体(b)としては、ベヘニル(メタ)アクリレートが好ましく、ベヘニルアクリレートがより好ましい。
単量体(c):
単量体(c)は、塩化ビニリデンである。
単量体(a)に基づく重合単位と単量体(b)に基づく重合単位と単量体(c)に基づく重合単位とを組み合わせることにより、撥水撥油剤組成物の豪雨耐久性が良好となる。
単量体(d):
単量体(d)は、R基を有さず、架橋しうる官能基を有する単量体である。
共重合体が単量体(d)に基づく重合単位を有することにより、撥水撥油剤組成物の耐久性(洗濯耐久性および豪雨耐久性)がさらに向上する。
架橋しうる官能基としては、共有結合、イオン結合または水素結合のうち少なくとも1つ以上の結合を有する官能基、または、該結合の相互作用により架橋構造を形成できる官能基が好ましい。
該官能基としては、イソシアネート基、ブロックドイソシアネート基、アルコキシシリル基、アミノ基、アルコキシメチルアミド基、シラノール基、アンモニウム基、アミド基、エポキシ基、水酸基、オキサゾリン基、カルボキシル基、アルケニル基、スルホン酸基等が好ましい。特に、エポキシ基、ブロックドイソシアネート基、水酸基、アルコキシシリル基、アミノ基、またはカルボキシル基が好ましい。
単量体(d)としては、(メタ)アクリレート類、アクリルアミド類、ビニルエーテル類、またはビニルエステル類が好ましい。
単量体(d)としては、下記の化合物が挙げられる。
2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、3−イソシアナトプロピル(メタ)アクリレート、4−イソシアナトブチル(メタ)アクリレート、2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレートの2−ブタノンオキシム付加体、2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレートのピラゾール付加体、2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレートの3,5−ジメチルピラゾール付加体、2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレートの3−メチルピラゾール付加体、2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレートのε−カプロラクタム付加体、3−イソシアナトプロピル(メタ)アクリレートの2−ブタノンオキシム付加体、3−イソシアナトプロピル(メタ)アクリレートのピラゾール付加体。
3−イソシアナトプロピル(メタ)アクリレートの3,5−ジメチルピラゾール付加体、3−イソシアナトプロピル(メタ)アクリレートの3−メチルピラゾール付加体、3−イソシアナトプロピル(メタ)アクリレートのε−カプロラクタム付加体、4−イソシアナトブチル(メタ)アクリレートの2−ブタノンオキシム付加体、4−イソシアナトブチル(メタ)アクリレートのピラゾール付加体、4−イソシアナトブチル(メタ)アクリレートの3,5−ジメチルピラゾール付加体、4−イソシアナトブチル(メタ)アクリレートの3−メチルピラゾール付加体、4−イソシアナトブチル(メタ)アクリレートのε−カプロラクタム付加体。
メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、トリメトキシビニルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリン、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリルアミドエチルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド。
t−ブチル(メタ)アクリルアミドスルホン酸、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ポリオキシアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリロイルキシエチルコハク酸、2−(メタ)アクリロイルキシヘキサヒドロフタル酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドフォスフェート、アリル(メタ)アクリレート、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−(2−ビニルオキサゾリン)ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのポリカプロラクトンエステル。
トリ(メタ)アリルイソシアヌレート(T(M)AIC、日本化成社製)、トリアリルシアヌレート(TAC、日本化成社製)、フェニルグリシジルエチルアクリレートトリレンジイソシアナート(AT−600、共栄社化学社製)、3−(メチルエチルケトオキシム)イソシアナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシル(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)シアナート(テックコートHE−6P、京絹化成社製)。
単量体(d)としては、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレートの3,5−ジメチルピラゾール付加体、3−イソシアナトプロピル(メタ)アクリレートの3,5−ジメチルピラゾール付加体、ダイアセトンアクリルアミド、グリシジルメタクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのポリカプロラクトンエステル、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートのポリカプロラクトンエステル、AT−600またはテックコートHE−6Pが好ましい。単量体(d)としては、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレートの3,5−ジメチルピラゾール付加体、または3−イソシアナトプロピル(メタ)アクリレートの3,5−ジメチルピラゾール付加体が特に好ましい。
単量体(e):
単量体(e)は、単量体(a)、単量体(b)、単量体(c)および単量体(d)を除く単量体である。
単量体(e)としては、下記の化合物が挙げられる。
メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルメタクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ブチルメタクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ブテン、イソプレン、ブタジエン、エチレン、プロピレン、ビニルエチレン、ペンテン、エチル−2−プロピレン、ブチルエチレン、シクロヘキシルプロピルエチレン、デシルエチレン、ドデシルエチレン、ヘキセン、イソヘキシルエチレン、ネオペンチルエチレン、(1,2−ジエトキシカルボニル)エチレン、(1,2−ジプロポキシカルボニル)エチレン、メトキシエチレン、エトキシエチレン、ブトキシエチレン、2−メトキシプロピレン、ペンチルオキシエチレン、シクロペンタノイルオキシエチレン、シクロペンチルアセトキシエチレン、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ヘキシルスチレン、オクチルスチレン、ノニルスチレン、クロロプレン、テトラフルオロエチレン、塩化ビニル、フッ化ビニリデン。
N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、ビニルアルキルエーテル、ハロゲン化アルキルビニルエーテル、ビニルアルキルケトン、ブチルアクリレート、プロピルメタクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシルメタクリレート、シクロドデシルアクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、3−エトキシプロピルアクリレート、メトキシ−ブチルアクリレート、2−エチルブチルアクリレート、1、3−ジメチルブチルアクリレート、2−メチルペンチルアクリレート、アジリジニルエチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルポリオキシアルキレン(メタ)アクリレート、ポリオキシアルキレンジ(メタ)アクリレート。
クロトン酸アルキルエステル、マレイン酸アルキルエステル、フマル酸アルキルエステル、シトラコン酸アルキルエステル、メサコン酸アルキルエステル、トリアリルシアヌレート、酢酸アリル、N−ビニルカルバゾール、マレイミド、N−メチルマレイミド、側鎖にシリコーンを有する(メタ)アクリレート、ウレタン結合を有する(メタ)アクリレート、末端が炭素数1〜4のアルキル基であるポリオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート、アルキレンジ(メタ)アクリレート等。
単量体(a)に基づく重合単位の割合は、撥水撥油剤組成物の撥水撥油性および耐久性の点から、共重合体(100質量)中、10〜80質量%が好ましく、20〜80質量%がより好ましい。
単量体(b)に基づく重合単位の割合は、撥水撥油剤組成物の撥水撥油性および耐久性の点から、共重合体(100質量)中、10〜70質量%が好ましく、10〜65質量%がより好ましく、さらには10〜64質量%未満が好ましい。
単量体(c)に基づく重合単位の割合は、撥水撥油剤組成物の撥水撥油性および耐久性の点から、共重合体(100質量)中、1〜42質量%が好ましく、1〜20質量%が好ましく、5〜15質量%がより好ましい。
単量体(d)に基づく重合単位の割合は、撥水撥油剤組成物の撥水撥油性および耐久性の点から、共重合体(100質量)中、0〜15質量%が好ましく、0.1〜10質量%がより好ましい。
単量体(e)に基づく重合単位の割合は、撥水撥油剤組成物の撥水撥油性および耐久性の点から、共重合体(100質量)中、0〜79質量%が好ましく、0〜64.9質量%がより好ましい。
単量体(b)に基づく重合単位の割合は、単量体(a)に基づく重合単位と単量体(b)に基づく重合単位との合計(100モル%)のうち、10〜70モル%が好ましく、15〜65モル%がより好ましく、さらには25〜65モル%が好ましい。
単量体(b)に基づく重合単位の割合が、単量体(a)に基づく重合単位と単量体(b)に基づく重合単位との合計(100モル%)のうち10モル%以上であれば、撥水撥油剤組成物の豪雨耐久性がさらに向上する。単量体(b)に基づく重合単位の割合が、単量体(a)に基づく重合単位と単量体(b)に基づく重合単位との合計(100モル%)のうち70モル%以下であれば、撥油性を兼ね備えた豪雨耐久性を実現できる。
本発明における単量体に基づく重合単位の割合は、共重合体の製造時の単量体の仕込み量に基づいて算出する。
(媒体)
媒体としては、水、アルコール、グリコール、グリコールエーテル、グリコールエステル、ハロゲン化合物、炭化水素、ケトン、エステル、エーテル、窒素化合物、硫黄化合物、無機溶剤、有機酸等が挙げられる。なかでも、溶解性、取扱いの容易さの点から、水、アルコール、グリコール、グリコールエーテルおよびグリコールエステルからなる群から選ばれた1種以上の媒体が好ましい。
アルコールとしては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、2−メチルプロパノール、1,1−ジメチルエタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、1,1−ジメチルプロパノール、3−メチル−2−ブタノール、1,2−ジメチルプロパノール、1−ヘキサノール、2−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、1−へプタノール、2−へプタノール、3−へプタノール等が挙げられる。
グリコール、グリコールエーテルとしては、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセタート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコール、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、ヘキシレングリコール等が挙げられる。
ハロゲン化合物としては、ハロゲン化炭化水素、ハロゲン化エーテル等が挙げられる。
ハロゲン化炭化水素としては、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボン、ハイドロブロモカーボン等が挙げられる。
ハロゲン化エーテルとしては、ハイドロフルオロエーテル等が挙げられる。
ハイドロフルオロエーテルとしては、分離型ハイドロフルオロエーテル、非分離型ハイドロフルオロエーテル等が挙げられる。分離型ハイドロフルオロエーテルとは、エーテル性酸素原子を介してR基またはパーフルオロアルキレン基、および、アルキル基またはアルキレン基が結合している化合物である。非分離型ハイドロフルオロエーテルとは、部分的にフッ素化されたアルキル基またはアルキレン基を含むハイドロフルオロエーテルである。
炭化水素としては、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素等が挙げられる。
脂肪族炭化水素としては、ペンタン、2−メチルブタン、3−メチルペンタン、ヘキサン、2,2−ジメチルブタン、2,3−ジメチルブタン、ヘプタン、オクタン、2,2,4−トリメチルペンタン、2,2,3−トリメチルヘキサン、デカン、ウンデカン、ドデカン、2,2,4,6,6−ペンタメチルヘプタン、トリデカン、テトラデカン、ヘキサデカン等が挙げられる。
脂環式炭化水素としては、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン等が挙げられる。
芳香族炭化水素としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。
ケトンとしては、アセトン、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、2−ヘキサノン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。
エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ペンチル等が挙げられる。
エーテルとしては、ジイソプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
窒素化合物としては、ピリジン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。
硫黄化合物としては、ジメチルスルホキシド、スルホラン等が挙げられる。
無機溶剤としては、液体二酸化炭素が挙げられる。
有機酸としては、酢酸、プロピオン酸、りんご酸、乳酸等が挙げられる。
媒体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。媒体を2種以上混合して用いる場合、水と混合して用いることが好ましい。混合した媒体を用いることにより、共重合体の溶解性、分散性の制御がしやすく、加工時における物品に対する浸透性、濡れ性、溶媒乾燥速度等の制御がしやすい。
本発明の撥水撥油剤組成物は、共重合体を20質量%含む組成物とした場合に、水以外の前記媒体を0〜40質量%含むのが好ましく、1〜20質量%がより好ましい。
(界面活性剤)
界面活性剤としては、炭化水素系界面活性剤またはフッ素系界面活性剤が挙げられ、それぞれ、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、または両性界面活性剤が挙げられる。
界面活性剤としては、分散安定性の点から、ノニオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤または両性界面活性剤との併用、または、アニオン性界面活性剤の単独が好ましく、ノニオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤との併用が好ましい。
ノニオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤との比(ノニオン性界面活性剤/カチオン性界面活性剤)は、97/3〜40/60(質量比)が好ましい。
ノニオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤との特定の組み合わせにおいては、共重合体(100質量%)に対する合計量を、5質量%以下にできるため、撥水撥油剤組成物の親水性が小さくなり、物品に優れた撥水性を付与できる。
ノニオン性界面活性剤としては、界面活性剤s〜sからなる群から選ばれる1種以上が好ましい。
界面活性剤s
界面活性剤sは、ポリオキシアルキレンモノアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンモノアルケニルエーテル、ポリオキシアルキレンモノアルカポリエニルエーテル、またはポリオキシアルキレンモノポリフルオロアルキルエーテルである。
界面活性剤sとしては、ポリオキシアルキレンモノアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンモノアルケニルエーテル、またはポリオキシアルキレンモノポリフルオロアルキルエーテルが好ましい。界面活性剤sは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
アルキル基、アルケニル基、アルカポリエニル基またはポリフルオロアルキル基(以下、アルキル基、アルケニル基、アルカポリエニル基およびポリフルオロアルキル基をまとめてR基と記す。)としては、炭素数が4〜26の基が好ましい。R基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。分岐状のR基としては、2級アルキル基、2級アルケニル基または2級アルカポリエニル基が好ましい。R基は、水素原子の一部または全てがフッ素原子で置換されていてもよい。
基の具体例としては、オクチル基、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、ステアリル基(オクタデシル基)、ベヘニル基(ドコシル基)、オレイル基(9−オクタデセニル基)、ヘプタデシルフルオロオクチル基、トリデシルフルオロヘキシル基、1H,1H,2H,2H−トリデシルフルオロオクチル基、1H,1H,2H,2H−ノナフルオロヘキシル基等が挙げられる。
ポリオキシアルキレン(以下、POAと記す。)鎖としては、ポリオキシエチレン(以下、POEと記す。)鎖および/またはポリオキシプロピレン(以下、POPと記す。)鎖が2個以上連なった鎖が好ましい。POA鎖は、1種のPOA鎖からなる鎖であってもよく、2種以上のPOA鎖からなる鎖であってもよい。2種以上のPOA鎖からなる場合、各POA鎖はブロック状に連結されることが好ましい。
界面活性剤sとしては、化合物(s11)がより好ましい。
10O[CHCH(CH)O]−(CHCHO)H ・・・(s11
ただし、R10は、炭素数が8以上のアルキル基または炭素数が8以上のアルケニル基であり、rは、5〜50の整数であり、sは、0〜20の整数である。R10は、水素原子の一部がフッ素原子に置換されていてもよい。
rが5以上であれば、水に可溶となり、水系媒体中に均一に溶解するため、撥水撥油剤組成物の物品への浸透性が良好となる。rが50以下であれば、親水性が抑えられ、撥水性が良好となる。
sが20以下であれば、水に可溶となり、水系媒体中に均一に溶解するため、撥水撥油剤組成物の物品への浸透性が良好となる。
rおよびsが2以上である場合、POE鎖とPOP鎖とはブロック状に連結される。
10としては、直鎖状または分岐状のものが好ましい。
rは、10〜30の整数が好ましい。
sは、0〜10の整数が好ましい。
化合物(s11)としては、下記の化合物が挙げられる。ただし、POE鎖とPOP鎖とはブロック状に連結される。
1837O[CHCH(CH)O]−(CHCHO)30H、
1835O−(CHCHO)30H、
1633O[CHCH(CH)O]−(CHCHO)20H、
1225O[CHCH(CH)O]−(CHCHO)15H、
(C17)(C13)CHO−(CHCHO)15H、
1021O[CHCH(CH)O]−(CHCHO)15H、
13CHCHO−(CHCHO)15H、
13CHCHO[CHCH(CH)O]−(CHCHO)15H、
CHCHO[CHCH(CH)O]−(CHCHO)15H。
界面活性剤s
界面活性剤sは、分子中に1個以上の炭素−炭素三重結合および1個以上の水酸基を有する化合物からなるノニオン性界面活性剤である。
界面活性剤sとしては、分子中に1個の炭素−炭素三重結合、および1個または2個の水酸基を有する化合物からなるノニオン性界面活性剤が好ましい。
界面活性剤sは、分子中にPOA鎖を有してもよい。POA鎖としては、POE鎖、POP鎖、POE鎖とPOP鎖とがランダム状に連結された鎖、またはPOE鎖とPOP鎖とがブロック状に連結された鎖が挙げられる。
界面活性剤sとしては、化合物(s21)〜(s24)が好ましい。
HO−CR1112−C≡C−CR1314−OH ・・・(s21
HO−(AO)−CR1112−C≡C−CR1314−(OA−OH・・・ ・・・(s22
HO−CR1516−C≡C−H ・・・(s23
HO−(AO)−CR1516−C≡C−H ・・・(s24
〜Aは、それぞれアルキレン基である。
uおよびvは、それぞれ0以上の整数であり、(u+v)は、1以上の整数である。
wは、1以上の整数である。
u、v、wが、それぞれ2以上である場合、A〜Aは、それぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。
POA鎖としては、POE鎖、POP鎖、またはPOE鎖とPOP鎖とを含む鎖が好ましい。POA鎖の繰り返し単位の数は、1〜50が好ましい。
11〜R16は、それぞれ水素原子またはアルキル基である。
アルキル基としては、炭素数が1〜12のアルキル基が好ましく、炭素数が1〜4のアルキル基がより好ましい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基等が挙げられる。
化合物(s22)としては、化合物(s25)が好ましい。
Figure 0005572385
ただし、xおよびyは、それぞれ0〜100の整数である。
化合物(s25)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
化合物(s25)としては、xおよびyが0である化合物、xとyとの和が平均1〜4である化合物、またはxとyとの和が平均10〜30である化合物が好ましい。
界面活性剤s
界面活性剤sは、POE鎖と、炭素数が3以上のオキシアルキレンが2個以上連続して連なったPOA鎖とが連結し、かつ、両末端が水酸基である化合物からなるノニオン性界面活性剤である。
該POA鎖としては、ポリオキシテトラメチレン(以下、POTと記す。)および/またはPOP鎖が好ましい。
界面活性剤sとしては、化合物(s31)または化合物(s32)が好ましい。
HO(CHCHO)g1(CO)(CHCHO)g2H ・・・(s31
HO(CHCHO)g1(CHCHCHCHO)(CHCHO)g2H ・・・(s32)。
g1は、0〜200の整数である。
tは、2〜100の整数である。
g2は、0〜200の整数である。
g1が0の場合、g2は、2以上の整数である。g2が0の場合、g1は、2以上の整数である。
−CO−は、−CH(CH)CH−であってもよく、−CHCH(CH)−であってもよく、−CH(CH)CH−と−CHCH(CH)−とが混在したものであってもよい。
POA鎖は、ブロック状である。
界面活性剤sとしては、下記の化合物が挙げられる。
HO−(CHCHO)15−(CO)35−(CHCHO)15H、
HO−(CHCHO)−(CO)35−(CHCHO)H、
HO−(CHCHO)45−(CO)17−(CHCHO)45H、
HO−(CHCHO)34−(CHCHCHCHO)28−(CHCHO)34H。
界面活性剤s
界面活性剤sは、分子中にアミンオキシド部分を有するノニオン性界面活性剤である。
界面活性剤sとしては、化合物(s41)が好ましい。
(R17)(R18)(R19)N(→O) ・・・(s41
17〜R19は、それぞれ1価炭化水素基である。
本発明においては、アミンオキシド(N→O)を有する界面活性剤をノニオン性界面活性剤として扱う。
化合物(s41)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
化合物(s41)としては、共重合体の分散安定性の点から、化合物(s42)が好ましい。
(R20)(CHN(→O) ・・・(s42
20は、炭素数が6〜22のアルキル基、炭素数が6〜22のアルケニル基、炭素数が6〜22のアルキル基が結合したフェニル基、炭素数が6〜22のアルケニル基が結合したフェニル基、または炭素数が6〜13のフルオロアルキル基である。R20としては、炭素数が8〜22のアルキル基、または炭素数が8〜22のアルケニル基、または炭素数が4〜9のポリフルオロアルキル基が好ましい。
化合物(s42)としては、下記の化合物が挙げられる。
[H(CH12](CHN(→O)、
[H(CH14](CHN(→O)、
[H(CH16](CHN(→O)、
[H(CH18](CHN(→O)、
[F(CF(CH](CHN(→O)、
[F(CF(CH](CHN(→O)。
界面活性剤s
界面活性剤sは、ポリオキシエチレンモノ(置換フェニル)エーテルの縮合物またはポリオキシエチレンモノ(置換フェニル)エーテルからなるノニオン性界面活性剤である。
置換フェニル基としては、1価炭化水素基で置換されたフェニル基が好ましく、アルキル基、アルケニル基またはスチリル基で置換されたフェニル基がより好ましい。
界面活性剤sとしては、ポリオキシエチレンモノ(アルキルフェニル)エーテルの縮合物、ポリオキシエチレンモノ(アルケニルフェニル)エーテルの縮合物、ポリオキシエチレンモノ(アルキルフェニル)エーテル、ポリオキシエチレンモノ(アルケニルフェニル)エーテル、またはポリオキシエチレンモノ[(アルキル)(スチリル)フェニル〕エーテルが好ましい。
ポリオキシエチレンモノ(置換フェニル)エーテルの縮合物またはポリオキシエチレンモノ(置換フェニル)エーテルとしては、ポリオキシエチレンモノ(ノニルフェニル)エーテルのホルムアルデヒド縮合物、ポリオキシエチレンモノ(ノニルフェニル)エーテル、ポリオキシエチレンモノ(オクチルフェニル)エーテル、ポリオキシエチレンモノ(オレイルフェニル)エーテル、ポリオキシエチレンモノ[(ノニル)(スチリル)フェニル]エーテル、ポリオキシエチレンモノ[(オレイル)(スチリル)フェニル]エーテル等が挙げられる。
界面活性剤s
界面活性剤sは、ポリオールの脂肪酸エステルからなるノニオン性界面活性剤である。
ポリオールとは、グリセリン、ソルビタン、ソルビット、ポリグリセリン、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレングリセリルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンエーテル、ポリオキシエチレンソルビットエーテルを表わす。
界面活性剤sとしては、ステアリン酸とポリエチレングリコールとの1:1(モル比)エステル、ソルビットとポリエチレングリコールとのエーテルとオレイン酸とのl:4(モル比)エステル、ポリオキシエチレングリコールとソルビタンとのエーテルとステアリン酸との1:1(モル比)エステル、ポリエチレングリコールとソルビタンとのエーテルとオレイン酸との1:1(モル比)エステル、ドデカン酸とソルビタンとの1:1(モル比)エステル、オレイン酸とデカグリセリンとの1:1または2:1(モル比)エステル、ステアリン酸とデカグリセリンとの1:1または2:1(モル比)エステルが挙げられる。
界面活性剤s
界面活性剤がカチオン性界面活性剤を含む場合、該カチオン性界面活性剤としては、界面活性剤sが好ましい。
界面活性剤sは、置換アンモニウム塩形のカチオン性界面活性剤である。
界面活性剤sとしては、窒素原子に結合する水素原子の1個以上が、アルキル基、アルケニル基または末端が水酸基であるPOA鎖で置換されたアンモニウム塩が好ましく、化合物(s71)がより好ましい。
[(R21]・X ・・・(s71)。
21は、水素原子、炭素数が1〜22のアルキル基、炭素数が2〜22のアルケニル基、炭素数が1〜9のフルオロアルキル基、または末端が水酸基であるPOA鎖である。
4つのR21は、同一であってもよく、異なっていてもよいが、4つのR21は同時に水素原子ではない。
21としては、炭素数が6〜22の長鎖アルキル基、炭素数が6〜22の長鎖アルケニル基、または炭素数が1〜9のフルオロアルキル基が好ましい。
21が長鎖アルキル基以外のアルキル基の場合、R21としては、メチル基またはエチル基が好ましい。
21が、末端が水酸基であるPOA鎖の場合、POA鎖としては、POE鎖が好ましい。
は、対イオンである。
としては、塩素イオン、エチル硫酸イオン、または酢酸イオンが好ましい。
化合物(s71)としては、モノステアリルトリメチルアンモニウムクロリド、モノステアリルジメチルモノエチルアンモニウムエチル硫酸塩、モノ(ステアリル)モノメチルジ(ポリエチレングリコール)アンモニウムクロリド、モノフルオロヘキシルトリメチルアンモニウムクロリド、ジ(牛脂アルキル)ジメチルアンモニウムクロリド、ジメチルモノココナッツアミン酢酸塩等が挙げられる。
界面活性剤s
界面活性剤が両性界面活性剤を含む場合、該両性界面活性剤としては、界面活性剤sが好ましい。
界面活性剤sは、アラニン類、イミダゾリニウムベタイン類、アミドベタイン類または酢酸ベタインである。
疎水基としては、炭素数が6〜22の長鎖アルキル基、炭素数が6〜22の長鎖アルケニル基、または炭素数が1〜9のフルオロアルキル基が好ましい。
界面活性剤sとしては、ドデシルベタイン、ステアリルベタイン、ドデシルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ドデシルジメチルアミノ酢酸ベタイン、脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン等が挙げられる。
界面活性剤s
界面活性剤として、界面活性剤sを用いてもよい。
界面活性剤sは、親水性単量体と炭化水素系疎水性単量体および/またはフッ素系疎水性単量体との、ブロック共重合体、ランダム共重合体、または親水性共重合体の疎水性変性物からなる高分子界面活性剤である。
界面活性剤sとしては、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレートと長鎖アルキルアクリレートとのブロックまたはランダム共重合体、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレートとフルオロ(メタ)アクリレートとのブロックまたはランダム共重合体、酢酸ビニルと長鎖アルキルビニルエーテルとのブロックまたはランダム共重合体、酢酸ビニルと長鎖アルキルビニルエステルとのブロックまたはランダム共重合体、スチレンと無水マレイン酸との重合物、ポリビニルアルコールとステアリン酸との縮合物、ポリビニルアルコールとステアリルメルカプタンとの縮合物、ポリアリルアミンとステアリン酸との縮合物、ポリエチレンイミンとステアリルアルコールとの縮合物、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース等が挙げられる。
界面活性剤sの市販品としては、クラレ社のMPポリマー(商品番号:MP−103、MP−203)、エルフアトケム社のSMAレジン、信越化学社のメトローズ、日本触媒社のエポミンRP、セイミケミカル社のサーフロン(商品番号:S−381、S−393)等が挙げられる。
界面活性剤sとしては、媒体が有機溶剤の場合または有機溶剤の混合比率が多い場合、界面活性剤s91が好ましい。
界面活性剤s91:親油性単量体とフッ素系単量体とのブロック共重合体またはランダム共重合体(そのポリフルオロアルキル変性体)からなる高分子界面活性剤。
界面活性剤s91としては、アルキルアクリレートとフルオロ(メタ)アクリレートとの共重合体、アルキルビニルエーテルとフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体等が挙げられる。
界面活性剤s91の市販品としては、セイミケミカル社のサーフロン(商品番号:S−383、SC−100シリーズ)が挙げられる。
界面活性剤の組み合わせとしては、撥水撥油剤組成物の撥水性、耐久性に優れる点、得られた乳化液の安定性の点から、界面活性剤sと界面活性剤sの組み合わせ、界面活性剤sと界面活性剤sの組み合わせ、界面活性剤sと界面活性剤sと界面活性剤sとの組み合わせ、または界面活性剤sと界面活性剤sと界面活性剤sとの組み合わせ、または界面活性剤sと界面活性剤sと界面活性剤sと界面活性剤sとの組み合わせが好ましく、界面活性剤sが化合物(s71)である上記の組み合わせがより好ましい。
界面活性剤の合計量は、共重合体(100質量%)に対して1〜6質量%がより好ましい。
(添加剤)
添加剤としては、浸透剤、消泡剤、吸水剤、帯電防止剤、防皺剤、風合い調整剤、造膜助剤、水溶性高分子(ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール等。)、熱硬化剤(メラミン樹脂、ウレタン樹脂等。)、エポキシ硬化剤(イソフタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバチン酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒドラジド、1,6−ヘキサメチレンビス(N,N−ジメチルセミカルバジド)、1,1,1’,1,’−テトラメチル−4,4’−(メチレン−ジ−パラ−フェニレン)ジセミカルバジド、スピログリコール等。)、熱硬化触媒、架橋触媒、合成樹脂、繊維安定剤等が挙げられる。
(撥水撥油剤組成物の製造方法)
本発明の撥水撥油剤組成物は、たとえば、下記(i)または(ii)の方法で製造できる。
(i)界面活性剤、重合開始剤の存在下、媒体中にて単量体(a)〜(c)、必要に応じて単量体(d)、(e)を含む単量体混合物を重合して共重合体の溶液、分散液またはエマルションを得た後、必要に応じて、他の媒体、他の界面活性剤、添加剤を加える方法。
(ii)界面活性剤、重合開始剤の存在下、媒体中にて単量体(a)〜(c)、必要に応じて単量体(d)、(e)を含む単量体混合物を重合して共重合体の溶液、分散液またはエマルションを得た後、共重合体を分離し、共重合体に媒体、界面活性剤、必要に応じて添加剤を加える方法。
重合法としては、分散重合法、乳化重合法、懸濁重合法等が挙げられる。
撥水撥油剤組成物の製造方法としては、界面活性剤、重合開始剤の存在下、水系媒体中で単量体(a)〜(c)、必要に応じて単量体(d)、(e)を乳化重合して共重合体のエマルションを得る方法が好ましい。
共重合体の収率が向上する点から、乳化重合の前に、単量体、界面活性剤および水系媒体からなる混合物を前乳化することが好ましい。たとえば、単量体、界面活性剤および水系媒体からなる混合物を、ホモミキサーまたは高圧乳化機で混合分散する。
重合開始剤としては、熱重合開始剤、光重合開始剤、放射線重合開始剤、ラジカル重合開始剤、イオン性重合開始剤等が挙げられ、水溶性または油溶性のラジカル重合開始剤が好ましい。
ラジカル重合開始剤としては、アゾ系重合開始剤、過酸化物系重合開始剤、レドックス系開始剤等の汎用の開始剤が、重合温度に応じて用いられる。ラジカル重合開始剤としては、アゾ系化合物が特に好ましく、水系媒体中で重合を行う場合、アゾ系化合物の塩がより好ましい。重合温度は20〜150℃が好ましい。
単量体の重合の際には、分子量調整剤を用いてもよい。分子量調節剤としては、芳香族系化合物、メルカプトアルコール類またはメルカプタン類が好ましく、アルキルメルカプタン類が特に好ましい。分子量調整剤としては、メルカプトエタノール、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、ステアリルメルカプタン、α−メチルスチレンダイマ(CH=C(Ph)CHC(CHPh、Phはフェニル基である。)等が挙げられる。
単量体(b)に基づく重合単位の割合は、撥水撥油剤組成物の撥水撥油性および耐久性の点から、共重合体(100質量)中、10〜70質量%が好ましく、10〜65質量%がより好ましく、さらには10〜64質量%未満が好ましい。
単量体(c)に基づく重合単位の割合は、撥水撥油剤組成物の撥水撥油性および耐久性の点から、共重合体(100質量)中、1〜42質量%が好ましく、1〜20質量%が好ましく、5〜15質量%がより好ましい。
単量体(d)に基づく重合単位の割合は、撥水撥油剤組成物の撥水撥油性および耐久性の点から、共重合体(100質量)中、0〜15質量%が好ましく、0.1〜10質量%がより好ましい。
単量体(e)に基づく重合単位の割合は、撥水撥油剤組成物の撥水撥油性および耐久性の点から、共重合体(100質量)中、0〜79質量%が好ましく、0〜64.9質量%がより好ましい。
単量体(b)の割合は、単量体(a)と単量体(b)との合計(100モル%)のうち、10〜70モル%が好ましく、15〜65モル%がより好ましい。
単量体(b)の割合が、単量体(a)と単量体(b)との合計(100モル%)のうち10モル%以上であれば、撥水撥油剤組成物の豪雨耐久性がさらに向上する。単量体(b)の割合が、単量体(a)と単量体(b)との合計(100モル%)のうち70モル%以下であれば、撥油性を兼ね備えた豪雨耐久性を実現できる。
本発明の撥水撥油剤組成物に含まれる共重合体の質量平均分子量(Mw)は、1000〜100万が好ましく、3000〜100万がより好ましい。また、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比率((Mw)/(Mn))は、1〜15が好ましく、1〜10がより好ましい。
本発明の撥水撥油剤組成物は、共重合体が媒体中に粒子として分散していることが好ましい。共重合体の平均粒子径は、10〜1000nmが好ましく、10〜300nmがより好ましく、10〜200nmが特に好ましい。平均粒子径が該範囲であれば、界面活性剤、分散剤等を多量に用いる必要がなく、撥水撥油性が良好であり、染色された布帛類を処理した場合に色落ちが発生せず、媒体中で分散粒子が安定に存在できて沈降することがない。共重合体の平均粒子径は、動的光散乱装置、電子顕微鏡等により測定できる。
本発明の撥水撥油剤組成物の固形分濃度は、撥水撥油剤組成物の製造直後は、撥水撥油剤組成物(100質量%)中、25〜40質量%が好ましい。
本発明の撥水撥油剤組成物の固形分濃度は、物品の処理時は、撥水撥油剤組成物(100質量%)中、0.2〜5質量%が好ましい。
撥水撥油剤組成物の固形分濃度は、加熱前の撥水撥油剤組成物の質量と、120℃の対流式乾燥機にて4時間乾燥した後の質量とから計算される。
以上説明した本発明の撥水撥油剤組成物にあっては、特定の重合単位の組み合わせからなる共重合体を含むため、物品の表面に、撥水撥油性を付与でき、かつ耐久性(洗濯耐久性および豪雨耐久性)に優れる。特に、単量体(b)に基づく重合単位、すなわちアルキル基の炭素数が20〜30に限定された(メタ)アクリレートに基づく重合単位と、単量体(c)に基づく重合単位、すなわち塩化ビニリデンに基づく重合単位とを組み合わせることにより、該組み合わせを有さない共重合体を含む従来の撥水撥油剤組成物に比べ、豪雨耐久性に優れる。
また、本発明の撥水撥油剤組成物は、炭素数が6以下のR基を有する単量体(a)を原料としているため、環境への影響が指摘されている、パーフルオロオクタン酸(PFOA)、パーフルオロオクタンスルホン酸(PFOS)およびその前駆体、類縁体の含有量(撥水撥油剤組成物中の固形分濃度が20質量%である場合の含有量)を、特願2007−333564号に記載の方法によるLC−MS/MSの分析値として検出限界以下にすることができる。
<物品>
本発明の物品は、本発明の撥水撥油剤組成物を用いて処理された物品である。
本発明の撥水撥油剤組成物で処理される物品としては、繊維(天然繊維、合成繊維、混紡繊維等。)、各種繊維製品、不織布、樹脂、紙、皮革、金属、石、コンクリート、石膏、ガラス等が挙げられる。
処理方法としては、たとえば、公知の塗工方法によって物品に撥水撥油剤組成物を塗布または含浸した後、乾燥する方法が挙げられる。
本発明の撥水撥油剤組成物を用いて物品を処理すると、皮膜が柔軟であるため繊維製品においてはその風合いが柔軟になり、高品位な撥水撥油性を物品に付与できる。また、表面の接着性に優れ、低温でのキュアリングでも撥水撥油性を付与できる。また、摩擦や洗濯による性能の低下が少なく、加工初期の性能を安定して維持できる。また、紙へ処理した場合は、低温の乾燥条件でも、優れたサイズ性、撥水性および耐油性を紙に付与できる。樹脂、ガラスまたは金属表面などに処理した場合には、物品への密着性が良好で造膜性に優れた撥水撥油性皮膜を形成できる。
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
例1〜および10〜16、18は実施例であり、例〜9、17は比較例である。
<共重合体の物性>
例10〜17で得られた分散液から、下記の回収方法にて回収された共重合体について、分子量の測定を行った。
(共重合体回収方法)
エマルションの6gを、固形分が40質量%程度となるように濃縮し、濃縮液を得た。濃縮液に、テトラヒドロフラン(以下、THFと記す。)の約10gを滴下し、濃縮液中の固体を溶解させ、THF溶液を得た。溶解しにくい場合には、超音波をかけた。60gのメタノールに、THF溶液を滴下し、撹拌して固体を析出させた。得られた固体を減圧濾過にて回収した。35℃で一晩真空乾燥して共重合体を得た。
(分子量)
回収した共重合体を、0.5質量%のTHF溶液とし、0.45μmのフィルタに通し、分析サンプルとした。該サンプルについて、数平均分子量(Mn)および質量平均分子量(Mw)を測定した。測定条件は下記のとおりである。
装置:TOSOH社製、HLC−8220GPC、
カラム:TSKgel superHZ4000、superHZ3000、superHZ2500、superHZ2000の4種類を直列でつなげたもの、
測定温度:40℃、
注入量:40μL、
流出速度:0.35mL/分、
溶離液:THF、
標準試料:Polymer laboratories社製、EasiCal PS−2。
(洗濯耐久性)
撥水性は、下記のように評価した。
JIS L0217別表103の水洗い法にしたがって、洗濯を50回繰り返した。洗濯後、室温25℃、湿度60%の部屋で一晩乾燥させた後、JIS L1092のスプレー試験にしたがって撥水性を評価した。撥水性は、表1に示す等級で表した。等級に+(−)を記したものは、それぞれの性質がわずかに良い(悪い)ことを示す。
Figure 0005572385
撥油性は、下記のように評価した。
JIS L0217別表103の水洗い法にしたがって、洗濯を5回繰り返した。洗濯後、室温25℃、湿度60%の部屋で一晩乾燥させた後、AATCC−TM118−1966の試験方法にしたがって撥油性を評価した。撥油性は、表2に示す等級で表した。等級に+(−)を記したものは、それぞれの性質がわずかに良い(悪い)ことを示す。
Figure 0005572385
(豪雨耐久性)
JIS L1092(C)法記載の方法(ブンデスマン試験)にしたがって、降雨量を100cc/分、降雨水温を20℃、降雨時間10分または20分とする条件で降雨させた。降雨直後(初期)の撥水性および洗濯後の撥水性を評価した。撥水性は、1〜5の5段階の等級で表した。点数が大きいほど撥水性が良好であることを示す。撥水性等級に×を記したものは、水が試験布に染みていることを示す。等級に+(−)を記したものは、それぞれの性質がわずかに良い(悪い)ことを示す。
3等級以上であるものを撥水性が発現しているものとみなす。
洗濯後の撥水性については、JIS L0217別表103の水洗い法にしたがって洗濯を5回または20回繰り返した後、室温25度、湿度55%の条件下で一晩静置したのち評価した。(以下 風乾性能と記す。)また、120℃で60秒間ピンテンターにて加熱乾燥したものを評価した。(以下、加熱後性能と記す。)
〔例1〕
ガラス製ビーカーに、単量体(a)であるC13OCOC(CH)=CH(以下、C6FMAと記す。)の76.6g、単量体(b)であるベヘニルアクリレート(以下、BeAと記す。)の13.4g、単量体(d)である2−イソシアナトエチルメタクリレートの3,5−ジメチルピラゾール付加体(下式(5)、以下、D−BIと記す。)の4.1g、界面活性剤sであるポリオキシエチレンオレイルエーテル(エチレンオキシド約20モル付加物、花王社製、エマルゲン−420、以下、PEO−20と記す。)の10質量%水溶液の25.9g、界面活性剤s(化合物(s71))であるモノステアリルトリメチルアンモニウムクロリド(以下、STMCと記す。)の10質量%水溶液の5.2g、界面活性剤sであるエチレンオキシドプロピレンオキシド重合物(エチレンオキシド40質量%付加物、日本油脂社製、プロノン−204、以下P−204と記す。)の10質量%水溶液の5.2g、イオン交換水の123g、ジプロピレングリコール(以下、DPGと記す。)の31g、n−ドデシルメルカプタン(以下、nDOSHと記す。)の1gを入れ、60℃で30分間加温した後、ホモミキサー(日本精機製作所社製、バイオミキサー)を用いて混合して混合液を得た。
Figure 0005572385
得られた混合液を、60℃に保ちながら高圧乳化機(APVラニエ社製、ミニラボ)を用いて、40MPaで処理して乳化液を得た。得られた乳化液の230gをステンレス製反応容器に入れ、40℃以下となるまで冷却した。単量体(c)である塩化ビニリデン(以下、VdClと記す。)の9.3g、重合開始剤である2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン](和光純薬社製、VA061)の酢酸塩(以下、VA061Aと記す。)の10質量%水溶液の4.1gを加えて、気相を窒素置換した後、撹拌しながら60℃で15時間重合反応を行い、固形分濃度32.6質量%の共重合体のエマルションを得た。各単量体に基づく重合単位の割合を表3に示す。
共重合体のエマルションを蒸留水で希釈し、固形分濃度を1質量%に調整したのち、熱硬化剤であるスミテックスレジンM−3(住友化学工業社製、以下、M−3と記す。)および熱硬化触媒であるスミテックスアクセラレータACX(住友化学工業社製、以下、ACXと記す。)を、それぞれの濃度が0.3質量%となるように添加し、撥水撥油剤組成物を得た。
撥水撥油剤組成物に、染色済みナイロン布または染色済みポリエステル布を浸漬し、それぞれウェットピックアップがナイロンの場合は40質量%で、ポリエステルの場合は98質量%となるように絞った。これを110℃で90秒間乾燥した後、170℃で60秒間乾燥したものを試験布とした。該試験布について、洗濯耐久性および豪雨耐久性を評価した。結果を表4に示す。
〔例2〜4〕
各単量体の仕込み量を表3に示す量に変更した以外は、例1と同様にして共重合体のエマルションを得た。各単量体に基づく重合単位の割合を表3に示す。
該エマルションを用いた以外は、例1と同様にして撥水撥油剤組成物を得た。
該撥水撥油剤組成物を用いた以外は、例1と同様にして試験布を得た。該試験布について、洗濯耐久性および豪雨耐久性を評価した。結果を表4に示す。
〔例5〕
ガラス製ビーカーに、単量体(a)であるC6FMAの76.6g、ステアリルアクリレート(以下、STAと記す。)の13.4g、単量体(d)であるD−BIの4.1g、界面活性剤sであるPEO−20の10質量%水溶液の25.9g、界面活性剤s(化合物(s71))であるSTMCの10質量%水溶液の5.2g、界面活性剤sであるP−204の10質量%水溶液の5.2g、イオン交換水の123g、DPGの31g、nDOSHの1gを入れ、60℃で30分間加温した後、ホモミキサー(日本精機製作所社製、バイオミキサー)を用いて混合して混合液を得た。
得られた混合液を、60℃に保ちながら高圧乳化機(APVラニエ社製、ミニラボ)を用いて、40MPaで処理して乳化液を得た。得られた乳化液の230gをステンレス製反応容器に入れ、40℃以下となるまで冷却した。重合開始剤であるVA061Aの10質量%水溶液の4.1gを加えて、気相を窒素置換した後、塩化ビニル(以下、VCMと記す。)の9.3gを導入し、撹拌しながら60℃で15時間重合反応を行い、固形分濃度33.0質量%の共重合体のエマルションを得た。各単量体に基づく重合単位の割合を表3に示す。
該エマルションを用いた以外は、例1と同様にして撥水撥油剤組成物を得た。
該撥水撥油剤組成物を用いた以外は、例1と同様にして試験布を得た。該試験布について、洗濯耐久性および豪雨耐久性を評価した。結果を表4に示す。
〔例6〜8、10〜18〕
各単量体の仕込み量を表3に示す量に変更した以外は、例1と同様にして共重合体のエマルションを得た。各単量体に基づく重合単位の割合を表3に示す。
ただし表中のC6FAはC13OCOCH=CHであり、HEMAは2−ヒドロキシエチルメタクリレートを表す。なお、引例17では、HEMAの代りに4HBA(4−ヒドロキシブチルアクリレート)を1質量部使用した。
該エマルションを用いた以外は、例1と同様にして撥水撥油剤組成物を得た。
該撥水撥油剤組成物を用いた以外は、例1と同様にして試験布を得た。該試験布について、洗濯耐久性および豪雨耐久性を評価した。結果を表4に示す。
また、例10〜17で得られた共重合体の数平均分子量(Mn)と質量平均分子量(Mw)を測定した。結果を表5に示す
〔例9〕
各単量体の仕込み量を表3に示す量に変更した以外は、例5と同様にして共重合体のエマルションを得た。各単量体に基づく重合単位の割合を表3に示す。
該エマルションを用いた以外は、例1と同様にして撥水撥油剤組成物を得た。
該撥水撥油剤組成物を用いた以外は、例1と同様にして試験布を得た。該試験布について、洗濯耐久性および豪雨耐久性を評価した。結果を表4に示す。
Figure 0005572385
Figure 0005572385
Figure 0005572385
Figure 0005572385
本発明の撥水撥油剤組成物は、繊維製品(衣料物品(スポーツウェア、コート、ブルゾン、作業用衣料、ユニフォーム等。)、かばん、産業資材等。)、不織布、皮革製品、石材、コンクリート系建築材料等の撥水撥油剤として有用である。また、有機溶媒液体またはその蒸気存在下で用いられる濾過材料用コーティング剤、表面保護剤、エレクトロニクス用コーティング剤、防汚コーティング剤として有用である。さらに、ポリプロピレン、ナイロン等と混合して成形、繊維化することにより撥水撥油性を付与する用途にも有用である。
なお、2007年4月27日に出願された日本特許出願2007−120228号の明細書、特許請求の範囲及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (9)

  1. 下記単量体(a)に基づく重合単位と、下記単量体(b)に基づく重合単位と、下記単量体(c)に基づく重合単位と、下記単量体(d)に基づく重合単位とを有する共重合体を含む、撥水撥油剤組成物。
    単量体(a):下式(1)で表される化合物。
    (Z−Y)X ・・・(1)
    ただし、Zは、炭素数が1〜6のパーフルオロアルキル基であり、Yは、2価有機基または単結合であり、nは、1または2であり、Xは、nが1の場合は、下式(3−1)〜(3−5)で表される基のいずれかであり、nが2の場合は、下式(4−1)〜(4−4)で表される基のいずれかである。
    −CR=CH ・・・(3−1)
    −C(O)OCR=CH ・・・(3−2)
    −OC(O)CR=CH ・・・(3−3)
    −OCH−φ−CR=CH ・・・(3−4)
    −OCH=CH ・・・(3−5)
    ただし、Rは、水素原子、メチル基またはハロゲン原子であり、φはフェニレン基である。
    −CH[−(CHCR=CH]−・・・・・・・・(4−1)
    −CH[−(CHC(O)OCR=CH]−・・・(4−2)
    −CH[−(CHOC(O)CR=CH]−・・・(4−3)
    −OC(O)CH=CHC(O)O−・・・・・・・・・(4−4)
    ただし、Rは、水素原子、メチル基またはハロゲン原子であり、mは0〜4の整数である。
    単量体(b):べへニル(メタ)アクリレート。
    単量体(c):塩化ビニリデン。
    単量体(d):ポリフルオロアルキル基を有さず、架橋しうる官能基を有する単量体。
  2. 前記単量体(b)に基づく重合単位の割合が、前記単量体(a)に基づく重合単位と前記単量体(b)に基づく重合単位との合計(100モル%)のうち、10〜70モル%である、請求項に記載の撥水撥油剤組成物。
  3. 水、アルコール、グリコール、グリコールエーテルおよびグリコールエステルからなる群から選ばれた1種以上の媒体を含む、請求項1または2に記載の撥水撥油剤組成物。
  4. 前記共重合体(100質量%)に対して1〜6質量%の界面活性剤を含む、請求項1〜のいずれかに記載の撥水撥油剤組成物。
  5. 前記界面活性剤がノニオン性界面活性剤およびカチオン性界面活性剤である、請求項に記載の撥水撥油剤組成物。
  6. 請求項1〜のいずれかに記載の撥水撥油剤組成物を用いて処理された物品。
  7. 界面活性剤、重合開始剤の存在下、媒体中にて下記単量体(a)と下記単量体(b)と下記単量体(c)と下記単量体(d)とを含む単量体混合物を重合する、撥水撥油剤組成物の製造方法。
    単量体(a):下式(1)で表される化合物。
    (Z−Y)X ・・・(1)
    ただし、Zは、炭素数が1〜6のパーフルオロアルキル基であり、Yは、2価有機基または単結合であり、nは、1または2であり、Xは、nが1の場合は、下式(3−1)〜(3−5)で表される基のいずれかであり、nが2の場合は、下式(4−1)〜(4−4)で表される基のいずれかである。
    −CR=CH ・・・・・・・・(3−1)
    −C(O)OCR=CH ・・・(3−2)
    −OC(O)CR=CH ・・・(3−3)
    −OCH−φ−CR=CH ・・(3−4)
    −OCH=CH ・・・(3−5)
    ただし、Rは、水素原子、メチル基またはハロゲン原子であり、φはフェニレン基である。
    −CH[−(CHCR=CH]−・・・・・・・・(4−1)
    −CH[−(CHC(O)OCR=CH]−・・・(4−2)
    −CH[−(CHOC(O)CR=CH]−・・・(4−3)
    −OC(O)CH=CHC(O)O−・・・・・・・・・(4−4)
    ただし、Rは、水素原子、メチル基またはハロゲン原子であり、mは0〜4の整数である。
    単量体(b):ベヘニル(メタ)アクリレート。
    単量体(c):塩化ビニリデン。
    単量体(d):ポリフルオロアルキル基を有さず、架橋しうる官能基を有する単量体。
  8. 前記単量体(b)の割合が、前記単量体(a)と前記単量体(b)との合計(100モル%)のうち、10〜70モル%である、請求項に記載の撥水撥油剤組成物の製造方法。
  9. 水系媒体中で前記単量体混合物を乳化重合して共重合体のエマルションを得る、請求項7または8に記載の撥水撥油剤組成物の製造方法。
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