JP6280044B2 - フルオロケミカル組成物及びその使用方法 - Google Patents
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Description
Rfはペルフルオロ化アルキル基であり、
mは3〜25であり、
Xはカルボニル基又はCH2であり、
Yは、化学結合、又は官能性若しくは二官能性のイソシアネート反応性基を有する有機二価連結基若しくは有機三価連結基であり、
Zは少なくとも一つのカチオン性基を有する有機基であり、
反応物Bが多官能性イソシアネート又はその混合物である、フルオロケミカル組成物に関する。
Rf及びmはそれらの全ての好適な実施形態とともに上記で定義したとおりであり、
R1は水素又は例えば1〜4の炭素原子のアルキル基であり、
R2及びR3は独立に1〜15の炭素原子のアルキレンであり、
R4は1〜4の炭素原子のアルキル基である。
Rf及びmは上記で定義したとおりであり、
Xはカルボニル基であり、
Qは、有機基、又は官能性若しくは二官能性のイソシアネート反応性基を有する有機二価連結基若しくは有機三価連結基であり、
nは1又は2である。
試験方法:
KIT試験:
KIT試験はグリースに対する紙の抵抗を特徴付ける手法である。KIT試験は、評価するサンプルに対して、1〜16の番号を付した試験溶液を適用することを伴う。試験は紙及び板紙における耐グリース性についてのTappi試験方法T559のガイドラインに沿って行う。KIT溶液を調製する際、ヒマシ油については、その高い粘度により体積測定がより不正確となるため質量測定を用いる。
2. 中間KIT試験溶液を選択し、滴下ピペットにサンプルが触れないようにして、注意深く、長さ約2cmの筋をサンプルに適用し、時間測定を開始する。
3. 15秒後、紙表面に最小限の圧力を適用して、清浄なティッシュで過剰の試験溶液を素早く除去し、直ぐに試験領域を検査する。暗い背景を使用した場合には試験試料の暗化により、又は明るい箱を使用した場合には明るい光のスポットにより、いずれかで不適合を示す。ペーパーシートへの試験溶液の浸透に起因した試料片の湿りによって、色調が変化する。試験下の領域を即座に検査しない場合、試験溶液の揮発成分の蒸発が生じることになり、サンプルが元の外観に戻って適合として記録される場合がある。
4. 試料がこの第一試験に不適合である場合、同じシートの未試験領域を選択し、より小さい番号を付した溶液を使用して、試験を繰り返す。不適合とならずに15秒の間表面に残る最大番号のKIT溶液を同定するまで、繰り返す。
5. 試料が第一試験に適合した場合、より大きい番号のKIT溶液を用いて、サンプルの未試験領域で試験を繰り返す。不適合とならずに15秒の間表面に残る最大番号のKIT溶液を同定するまで、繰り返す。適合した最大番号のKIT溶液を試料のKIT評価とする。試験は少なくとも2回行うべきである。
15×15cmの正方形の紙サンプルをテンプレートを用いて切り取る。試験サンプルを状態調節(23℃/50%相対湿度)し、天秤で秤量し、試験完了後のオイルのピックアップ量の算出用に質量を記録する。試験オイルをメスシリンダーに分注する。試験には7〜8mlの量が必要である。10×10cmのほぼ渦巻/正方形のパターンにて、試験サンプルの表面上にオイルを素早く注ぐ。その後すぐに、オイルを完全に覆うように、12×12cmのフィルター紙をオイル上に置く。オイルは、フィルター紙に即座に浸透し、12×12cmの試験領域全体がオイルと接触するように素早く広がる。同時に時間測定を開始する。
W2 =試験後サンプル質量
S =オイルとの接触表面積
Mwが1947g/molであり、1000g/mol未満のMwを有するオリゴマーを含まない、国際公開第2009/118348号に従って調製された194.7gのポリヘキサフルオロプロピレンオキシドメチルエステル(ポリ−HFPO−メチルエステル)を、温度計、機械的攪拌器及び減圧蒸留装置を備えたガラス製反応器に装填し、−10℃に冷却する。16.0gのN’−(3−アミノプロピル)−N,N−ジメチルプロパン−1,3−ジアミンを、撹拌下で−10℃〜0℃の温度に維持しつつゆっくりと添加する。次いで混合物を一晩、更に撹拌する。得られたメタノールを減圧下で除去し、式(1)の化合物を得た:
Mwが1905g/molであり、1000g/mol未満のMwを有するオリゴマーを含まない、国際公開第2009/118348号に従って調製された40.0gのポリヘキサフルオロプロピレンオキシドメチルエステル(ポリ−HFPO−メチルエステル)を、温度計、機械的攪拌器及び減圧蒸留装置を備えたガラス製反応器に装填し、−10℃に冷却する。3.36gのN’−(3−アミノプロピル)−N,N−ジメチルプロパン−1,3−ジアミンを、撹拌下で−10℃〜0℃の温度に維持しつつゆっくりと添加する。次いで混合物を一晩、更に撹拌する。得られたメタノールを減圧下で除去し、記載された式(1)と類似するが、より低分子量であるアミドを得た。
化学式7は反応物A又は共反応物Cとして利用できる化合物を含む。これらは、対応する出発材料を使用することにより、例1又は2に記載の方法と同様にして調製できる。
Mwが1947g/molであり、1000g/mol未満のMwを有するオリゴマーを含まない、国際公開第2009/118348号に従って調製された58.41gのポリヘキサフルオロプロピレンオキシドメチルエステル(ポリ−HFPO−メチルエステル)を、温度計、機械的攪拌器及び減圧蒸留装置を備えたガラス製反応器に装填し、−10℃に冷却する。3.20gのN’−(3−アミノプロピル)−N,N−ジメチルプロパン−1,3−ジアミンと、0.89gの3−アミノ−1−メチルアミノプロパンとの混合物を、撹拌下で−10℃〜0℃の温度に維持しつつゆっくりと添加する。次いで混合物を一晩、更に撹拌する。得られたメタノールを減圧下で除去し、2:1の比で式(10a)及び(10b)の化合物の混合物を得た。
次の化学式10は反応物A及び共反応物Cの混合物を含む。これらは、対応する出発材料を使用することにより、例10に記載の方法と同様にして調製できる。これらはまた、例1又は2に記載の方法により調製される単一成分を複数混合することにより得ることもできる。
例10における62.0gの反応生成物を70gのtert−ブチルメチルエーテル(TBME)で希釈する。次いで6.4gのDesmodur N3300(ヘキサメチレンジイソシアネートに基づき、BAYER社製である多官能性イソシアネート樹脂であって、質量当量=197である)を添加し、重縮合及び後架橋反応を20〜40℃で行う。反応完了後、TBME相を吸引し、ポリマー相を2回目となるTBME70gで洗浄する。TBME相を除去した後、1.0gの酢酸を添加する。次いで、残ったTBMEを減圧下(400〜100mbar/約50〜60℃)で留去する。蒸留中に102gのプロピレングリコールを添加する。次いで、第二の部分である0.8gの酢酸及び最後に228gの水をゆっくりと添加する。均質化が完了するまで混合物を更に1時間撹拌する。次いでpHを酢酸で4〜5に調整する。得られたポリマー分散体は布繊維、革、特に紙又は厚紙の表面処理に直接的に使用できる。例えば紙の場合、形成済の紙に塗布、ディッピング、コーティング又はサイズプレスにより適用できる。紙用の別法は、パルプスラリー中での適用であるウェットエンド適用である。記載の組成物で処理した基材は、全ての場合において、優れたグリース及びオイルの放出特性を示す。
この例は、多官能性イソシアネートと反応させる際にカチオン性基を有さないこと以外は例1又は例2のように調製したフルオロケミカル組成物を示す。例3における200.0gの反応生成物を200gのtert−ブチルメチルエーテル(TBME)で希釈する。次いで21.1gのDesmodur N3300(ヘキサメチレンジイソシアネートに基づき、BAYER社製である多官能性イソシアネート樹脂であって、質量当量=197である)を添加し、重縮合及び後架橋反応を20〜40℃で行う。反応完了後、TBME相を吸引し、ポリマー相を2回目となるTBME70gで洗浄する。TBME相を除去した後、1.0gの酢酸を添加する。次いで、残ったTBMEを減圧下(400〜100mbar/約50〜60℃)で留去する。蒸留中に102gのプロピレングリコールを添加するが、得られたフルオロケミカル化合物は、プロピレングリコール中若しくはプロピレングリコール/水の混合物中又は上記で列挙した他のグリコール類中若しくは他のグリコール/水の混合物中で、不溶性であり、分散性でない。グリコール中又はグリコール/水の混合物中での分散性(Dispersability)は、上記で列挙した基材上への適用に重要である。
表5
[項目1]
少なくとも二つの反応物A及びB並びに任意選択的に一以上のイソシアネート反応性共反応物Cの反応生成物を含むフッ素化化合物の分散体又は溶液を含んでなるフルオロケミカル組成物であって、反応物Aが式(I)、
Rfはペルフルオロ化アルキル基であり、
mは3〜25であり、
Xはカルボニル基又はCH2であり、
Yは、化学結合、又は官能性若しくは二官能性のイソシアネート反応性基を有する有機二価連結基若しくは有機三価連結基であり、
Zは少なくとも一つのカチオン性基を有する有機基であり、
反応物Bが多官能性イソシアネート又はその混合物である、フルオロケミカル組成物。
[項目2]
前記反応物Aは、mが4〜22である式(I)の化合物の混合物であり750〜4000g/molの平均分子量を有する、項目1に記載のフルオロケミカル組成物。
[項目3]
前記反応物Aは、前記反応物Aの総質量に基づいて0〜10質量%、より好ましくは0〜5質量%、更により好ましくは0〜1質量%、特に好ましくは0〜0.1質量%である750g/mol未満の分子量を有する化合物を更に含む、項目1又は2に記載のフルオロケミカル組成物。
[項目4]
前記反応物Aは、式(I)の化合物であってZが第三級アミン基、N−オキシド基又はアンモニウム基を包含する少なくとも一つのカチオン性基を有する連結基である化合物であってもよく、反応物A及びBの反応の後に前記第三級アミン基を好適な試薬で処理することにより前記N−オキシド又は前記アンモニウム基を得てもよい、項目1〜3のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物。
[項目5]
前記反応物Aが式(II)、
Rf及びmはそれらの全ての好適な実施形態とともに上記で定義したとおりであり、
R1は水素又は、例えば1〜4の炭素原子のアルキル基であり、
R2及びR3は独立に1〜15の炭素原子のアルキレンであり、
R4は1〜4の炭素原子のアルキル基である、項目1〜4のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物。
[項目6]
前記多官能性イソシアネート化合物Bは、脂肪族又は芳香族であってよく、1500g/mol以下の分子量を有する非フッ素化化合物である、項目1〜5のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物。
[項目7]
前記反応物Bは、例えばビウレット含有トリイソシアネートなどの、内部イソシアネート由来部分を含有するイソシアネートである、項目1〜6のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物。
[項目8]
前記共反応物Cが式(III)、
Xはカルボニル基であり、
Qは、有機基、又は官能性若しくは二官能性のイソシアネート反応性基を有する有機二価連結基若しくは有機三価連結基であり、
nは1又は2である、項目1〜7のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物。
[項目9]
前記共反応物Cは、チオール基、ヒドロキシル基及びアミノ基、より好ましくはアミノ基を包含する一つ又は二つのイソシアネート反応性基を含む有機基であるQを有する式(III)の化合物である、項目1〜8のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物。
[項目10]
前記共反応物Cが式(IV)、
[項目11]
前記反応物A及び前記共反応物Cのイソシアネート反応性基の総化学量論量は、前記反応物Bのイソシアネート基の総化学量論量の0.9〜1倍である、項目1〜10のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物。
[項目12]
項目1〜11のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物を製造する方法であって、0〜120℃の範囲の温度及び大気圧〜2バールの圧力で、前記反応物Bと、前記反応物A及び任意選択的に前記共反応物Cとを反応させることを特徴とする、方法。
[項目13]
前記反応を非プロトン性溶媒中又は非プロトン性溶媒の混合物中で行う、項目12に記載の方法。
[項目14]
項目1〜11のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物を0.5〜40質量%で含む分散体又は溶液。
[項目15]
追加的な共溶媒を含む項目14に記載の分散体又は溶液。
[項目16]
前記共溶媒が水可溶性又は少なくとも部分的に水可溶性であり、より好ましくは前記共溶媒が少なくとも一つのヒドロキシル基を有し、更により好ましくは前記共溶媒がグリコールである、項目15に記載の分散体又は溶液。
[項目17]
項目1〜11のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物を含む溶液又は分散体で処理したペーパーシート。
[項目18]
繊維質物質の表面を処理して前記繊維質物質を撥油性及び撥水性にするための、項目1〜11のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物の使用。
[項目19]
サイズプレス及び/又はコーティングのような既に形成された紙又はウェットエンド適用に対する、項目18に記載のフルオロケミカル組成物の使用。
Claims (25)
- 前記反応生成物が、少なくとも二つの反応物A及びB並びに一以上のイソシアネート反応性共反応物Cの反応生成物である、請求項1に記載のフルオロケミカル組成物。
- 前記反応物Aは、mが4〜22である式(I)の化合物の混合物であり750〜4000g/molの平均分子量を有する、請求項1または2に記載のフルオロケミカル組成物。
- 前記反応物Aは、前記反応物Aの総質量に基づいて0〜10質量%である750g/mol未満の分子量を有する化合物を更に含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物。
- 前記多官能性イソシアネート化合物Bは、脂肪族又は芳香族であり、1500g/mol以下の分子量を有する非フッ素化化合物である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物。
- 前記反応物Bは、ビウレット含有トリイソシアネートである、請求項1〜5のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物。
- 前記共反応物Cは、チオール基、ヒドロキシル基及びアミノ基を包含する一つ又は二つのイソシアネート反応性基を含む有機基であるQを有する式(III)の化合物である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物。
- 前記反応物A及び前記共反応物Cのイソシアネート反応性基の総化学量論量は、前記反応物Bのイソシアネート基の総化学量論量の0.9〜1倍である、請求項1〜9のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物を製造する方法であって、0〜120℃の範囲の温度及び大気圧〜2バールの圧力で、前記反応物Bと、前記反応物A及び存在する場合には前記共反応物Cとを反応させることを特徴とする、方法。
- 前記反応を非プロトン性溶媒中又は非プロトン性溶媒の混合物中で行う、請求項11に記載の方法。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物を0.5〜40質量%で含む分散体。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物を0.5〜40質量%で含む溶液。
- 追加的な共溶媒を含む請求項13に記載の分散体。
- 追加的な共溶媒を含む請求項14に記載の溶液。
- 前記共溶媒が水可溶性又は少なくとも部分的に水可溶性である、請求項15に記載の分散体。
- 前記共溶媒が水可溶性又は少なくとも部分的に水可溶性である、請求項16に記載の溶液。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物を含む溶液又は分散体で処理したペーパーシート。
- 繊維質物質の表面を処理して前記繊維質物質を撥油性及び撥水性にするための、請求項1〜10のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物の使用。
- 既に形成された紙のサイズプレス及び/又はコーティングにおけるあるいはパルプスラリーでのウェットエンド適用における、請求項20に記載のフルオロケミカル組成物の使用。
- 前記反応生成物が、少なくとも二つの反応物A及びB並びに一以上のイソシアネート反応性共反応物Cの反応生成物である、請求項22に記載のフルオロケミカル組成物。
- 請求項22〜24のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物の前記第三級アミン基を処理することによって、N−オキシド又はアンモニウム基を得ることを含む、
請求項1〜10のいずれか一項に記載のフルオロケミカル組成物の製造方法。
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