JPS63170405A - 含フツ素高分子化合物 - Google Patents

含フツ素高分子化合物

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JPS63170405A
JPS63170405A JP62001350A JP135087A JPS63170405A JP S63170405 A JPS63170405 A JP S63170405A JP 62001350 A JP62001350 A JP 62001350A JP 135087 A JP135087 A JP 135087A JP S63170405 A JPS63170405 A JP S63170405A
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F26/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen
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    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は新規な含フツ素高分子物質、その製造方法及び
そのラングミュア・プロジェット膜に関するものである
〔従来技術〕
長鎖のペルフルオロアルキル基で高分子化合物は撥水撥
油性、防塵性、耐蝕性、等価れた性質を示し1表面改質
材として基盤保護に用いられている。
しかし、ペルフルオロアルキル基を導入した高分子化合
物はベルフロオロアルキル基の持つ撥水撥油性により溶
媒に溶は璽く、膜素材としては扱いにくい。つまり、表
面改質剤、基盤保護材として重要な要素である超薄膜と
することが戴しい。
また、撥水撥油性等の機能基であるペルフルオロアルキ
ル基を高分子表面に並べることは、これら機能の性能を
高める上で重要であるが、表面への配向を制御すること
は容易なことではない。
〔目的〕
本発明者は、ペルフルオロアルキル基の疎水性を利用し
た超薄膜の製膜方法について鋭意研究を重ねた結果、ポ
リアリルアミンのアミノ基をアミド結合で一部又は総て
をペルフルオロアルキル化して得られる高分子物質は、
分子内及び分子間配向した超薄膜材料として好適なもの
であることを見出し、本発明を完成するに到った。
〔構成〕 本発明によれば、 一般式 (式中、Rfは炭素数6〜15のペルフルオロアルキル
基を示し、mは10〜1500の数を示し、nはO< 
n5mを満たす数である)で表わされる含フツ素高分子
物質が提供される。
本発明による前記含フツ素高分子物質は、下記一般式(
II)で表わされるポリアリルアミンと、一般式(n[
)で表わされるペルフルオロカルボン酸アルキルと次式
によって反応をさせることによって製造される。
H2 (n)          (m) (一般式1)+nROH 但し、前記式中、Rflm及びnは前記と同一意味を有
し、Rは炭素数1〜5のアルキル基である。
前記反応は、反応溶媒としてアルコールを用い。
反応温度として一10℃〜50℃、好ましくは15℃〜
30℃を用いて実施することができる。
ポリアリルアミンはポリアリルアミン塩酸塩を塩基によ
り中和して得られる。前記反応を好ましく行うには、ポ
リアリルアミン塩酸塩をアルコール中で中和した溶液部
、又は、ポリアリルアミンをアルコールに溶かして得ら
れるポリアリルアミンのアルコール溶液に、ペルフルオ
ロアルキルカルボン酸アルキルを加える。加えるペルフ
ルオロアルキルカルボン酸の量を変えることにより任意
の割合でポリアリルアミンにベルフルオロアルキル基を
導入できる。この場合1反応の進行と共に高フツ化物は
含フツ素ポリアリルアミンの析出がおこるが、低フツ化
物は均一系で反応する。数分(低フツ化物)から1日(
高フツ化物)攪拌後反応溶液を濃縮、水洗して、得られ
た高分子物質を乾燥する。このものはフッ素分析値、I
Rスペクトルにより前記一般式(1)で表わされる含フ
ツ素ポリアリルアミンであることが同定された。
本発明の含フツ素高分子物質中低フツ化物は溶媒に溶け
、水面上で容易に単分子膜を形成するものであり、ラン
グミュア−ブロジェット累積膜(Y膜)を作成できる。
この超薄膜の膜厚及びn−アルカンに対する臨界表面張
力γCを求めた結果、次のことが分かった。つまり導入
するペルフルオロアルキル基の量が少ないと膜厚は薄く
(20人)、γCはポリ四フッ化エチレンの18.5に
近いこと、多いと厚く (30人)、γCは18゜5よ
り小さい(膜表面にCF3が並んでいる)ことがわかる
。更に、ラングミュア−プロジェット膜のF−A曲線か
らの極限面積よりペルフルオロアルキル基1つの占める
面積が、導入するペルフルオロアルキル基の量が多いと
29人”(CF2鎖の断面積)になり、少ないとこれよ
り大きくなる。またこの低フツ化物の溶液を基盤上で乾
固しても膜ができ、この膜のγCの値が小さいことより
表面にCF3が出ていることが分かる。これより製膜方
法、導入するペルフルオロアルキル基の量を変えること
により表面にペルフルオロアルキル基を立てたり、寝か
したり、密に、又は間隔をもって並べることが出来るこ
とを示している。
また、本発明の含フツ素高分子物質中高フツ化物は溶媒
に溶けないが、加熱すると軟化し、製膜出来る。この膜
はペルフルオロアルキル基により水をよくはじく。
〔効果〕
すなわち、本発明によればポリアリルアミンにアミド結
合でペルフルオロアルキル基を定量的な反応で導入する
ことができ、新規な含フツ素高分子を収率よく合成する
ことができる。更に導入するペルフルオロアルキル基の
量を任意に変えることができる。また、合成された含フ
ツ素ポリアリルアミンはラングミュア−プロジェット法
により超薄膜化することができ、従来にない超薄膜表面
改質物質として用いることができる。また、この含フツ
素高分子物質では、機能基であるペルフルオロアルキル
基を、膜表面へ分子内や分子間で配向制御することがで
きる。従来ラングミュア−プロジェット法により機能性
であるが高分子中のペルフルオロアルキル基を、分子内
や分子間で配列制御した例はない。
本発明でラングミュア−プロジェット膜素材と′して有
利に適用し得る含フツ素高分子物質は、前記゛一般式(
1)において、n < n / m≦0.4を満たした
ものである。なお、本明細書で言うラングミュア−プロ
ジェット膜とは、従来よく知られているラングミュア−
プロジェット法により得られる単分子膜及び累積膜を意
味する。
〔実施例〕
次に本発明を実施例により更に詳細に説明する。
実施例1 メタノール15rnRに金属ナトリウム0.23gを加
え、水素の発生がなくなってからポリアリルアミン塩酸
塩(平均分子量 約9000)0゜936gを加え、蓋
をして攪拌する。析出した塩化ナトリウムをろ過して取
り除き、メタノール10mQで洗い、洗液はる液に戻す
。この溶液にペルフルオロオクタン酸エチル0.8gを
メタノール5mQに溶かして一度に加える。得られた均
一な反応溶液はフッ素化されたポリアリルアミン溶液で
あり、薄膜の製膜にそのまま使用できる。この溶液を減
圧下で溶媒除去し、更に水洗して乾燥するとポリアリル
アミン中20%のアミノ基がアミド化されてペルフルオ
ロオクチル基が導入された高分子が得られた。このこと
は得られた高分子化合物のフッ素分析値41.5%(計
算値41゜8%)と赤外吸収スペクトルにより、アミド
結合:1708.1555cm 1.炭素−フッ素結合
:1300−1100cm ”の強い吸収が認められた
ことにより確認された。
同様の方法(ポリアリルアミン中のアミノ基を80%以
上アミド化する時は、加える金属ナトリウムの量を前記
方法の1.1倍とした)でペルフルオロオクタン酸エチ
ル、又はペルフルオロノナン酸エチルを用い、ポリアリ
ルアミンに対するモル比を変えて反応を行った。得られ
た高分子化合物のフッ素分析値を以下の順で示す、つま
り、ポリアリルアミン中のアミノ基と用いた含フツ素エ
ステルとの比(%):フッ素分析値(%)、フッ素分析
計算値(%)である。
ペルフルオロオクタン酸エチルを用いた場合=(1)1
00.62.9.62.9 ; (2)80.61.0
.60.5 ; (3)60゜57.5.58.0 ;
 (4)40.52.5.52.9 ; (6)20.
41.5.41.8 ; (7)5. ILO118,
5ペルフルオロノナン酸工1チルを用いた場合: (1
)80.62.3.62.4 ; (2)67.61.
8.61.7 ; (3)40.54.4.54.9゜
実施例2 ラングミュア−ブロジェット法において、17℃の水面
上にポリアリルアミン中のアミノ基をペルフルオロオク
タン酸エチル5%(PAAF5)、及び20%(PAA
F20)修飾した含フツ素高分子のメタノール・ベンゼ
ン希薄混合溶液を展開したときの表面圧・一分子当りの
面積の関係(F−A曲線)を測定した結果を図面に示す
。これより膜中の分子の断面積、つまり極限面積はPA
AF20ではフルオロアルキル基一つに対して29人、
PAAF5では70人と100人の値を示した。
実施例3 、実施例2に示したPAAF5、及びPAAF20を1
7℃の水面上に実施例2と同様に展開し、表面圧20m
Nm1でガラス基盤上に単分子膜、及び累積膜として移
しとった。累積膜はYであり、7層まで累積した。
実施例1に示した反応溶液をメタノールで3倍にうすめ
、ガラス基盤上で乾燥すると膜が得られた。またペルフ
ルオロノナン酸エチルをポリアリルアミンのアミノ基の
内80%反応した高分子を基盤上で加熱し軟化点でプレ
スして透明な膜が得られた。
実施例4 実施例3で製膜したラングミュア−プロジェットの7層
累積膜について、タリステップにより表面の荒さ、及び
膜厚を測定した決果、1層当りPAAF5は膜厚22人
、PAAF20は29人であり1表面の凹凸は約2〜4
人の上下が認められた。
実施例5 実施例3で得た膜についてn−アルカンとの接触角を測
定し、Zismanプロットから求めた臨界表面張力γ
Cを測定した。その決果、PAAF20の単分子膜は1
8.2.7層の累積膜は1′7.6、PAAF5の7層
の累積膜は19.3゜溶液を風乾して得たPAAF20
の膜は14.4゜PAAF5では20.1であった。ま
た水との接触角は、ポリアリルアミンの膜では74°で
あったが、PAAF20の単分子膜は106m、7層の
累積膜は110°、PAAF5の7層の累積膜は107
°、溶液を風乾して得たPAAF20の膜は115’、
PAAF5では93°、ペルフルオロノナン酸エチルを
ポリアリルアミンの中のアミノ基に対して80%反応さ
せた高分子の加熱製膜法による膜(実施例3記載)は1
14°であった。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明による含フツ素高分子物質のラングミュア
−プロジェット膜のF−A曲線を示す。 ff1i (A2/フロロアルキル基単位)手続補正書
(自発) 62化技研第 409号 昭和62年3月16日 1、事件の表示 昭和62年特許第1350号2、発明
の名称 含フツ素高分子化合物3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区霞が関1丁目3番1号氏 名(
114)工業技術院長 飯塚十三(発 送 日   昭
和  年  月  日)6、補正により増加する発明の
数  076補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 8、補正の内容 本願明細書中において6次のとおり補正します。 (1)第3頁下から第5行の「ラングミュア・プロジェ
ット」を「ラングミュア−プロジェット」に訂正します
。 (2)第3頁下から第2行の「長鎖の・・・・化合物。 」を「長鎖のペルフルオロアルキル基で修飾した高分子
化合物」に訂正します。 (3)第6頁第9行の「アルコール」を「アルコール類
」に訂正します。 (4)第9頁第2行、同頁下から第7行〜第6行の[ラ
ングミュア−プロジェット」を「ラングミュア−プロジ
ェット」に訂正します。 (5)同頁第8行の「機能性であるが」を削除します。 (6)同頁第13行のrn<n/m≦0.4」をrnは
0くn≦0.4−」に訂正します。 (7)第10頁下から第4行のr 1555cm” J
を「1555c+++−1Jに訂正します。 (8)同頁下から第3行のr 1300−1100cm
1Jを「1300−1100cm−”Jに訂正します。 (9)第12頁第5行〜第7行の「29人、PAAF5
では70人と100人の値を示した。jを「29人2、
PAAF5では70人2と100人2の値を示した。」
に訂正します。 (10)同頁第11行1図面のrmNmJを「mN/m
Jに訂正します。 (11)同頁第12行の「累積膜はYであり、」を「累
積膜はY膜であり、」に訂正します。 手続補正書(自発) 63化技研第  16号 昭和63年 1月 7日 1、事件の表示   昭和62年特許願第1350号2
、発明の名称   含フツ素高分子化合物3、補正をす
る者 事件との関係特許出願人 住所  東京都千代田区霞が関1丁目3番1号氏名(1
14)工業技術院長  飯塚 十三4、指定代理人 (発−送日          昭和  年  月  
 日)6、補正により増加する発明の数  07、補正
の対象   明細書の「発明の詳細な説明」の欄8、補
正の内容 本願明細書中において1次の通り補正します。 (1)第10頁下から第8行の「・・・・・・果ルフル
オロオクチル基・・・・・・・・・」を「・・目・・ペ
ルフルオロヘプチル基・・・・・・・・・」に訂正しま
す。 (2)第11頁第12行の「・・・・口重・・(6)・
・・・旧・・・・・・・・」を「・・・・・・・・・・
・・(5)・・・・・・・・・」に訂正します。 (3)第11頁第13行の「・・・・・・・旧・・(7
)・・・・・・・・・・・・」を「・・・・・・・・・
(6)・・・・・・・・・・・・」に訂正します。 (4)第12頁第6行の1人、PAAF5では70人と
100人の値を示し」を1人”、PAAF5では70人
2の値を示し」に訂正します。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中Rfは炭素数6〜15のペルフルオロアルキル基
    を示し、mは10〜1500数を示し、nは0<n≦m
    を満たす数である)で表わされる含フッ素高分子物質。
  2. (2)一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Rfは炭素数6〜15のペルフルオロアルキル
    基を示し、mは10〜1500の数を示し、nは0<n
    ≦mを満す数である)で表わされる含フッ素高分子物質
    を製造する方法において、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中mは前記と同じ意味を持つ)で表わされるポリア
    リルアミンと、一般式 (式中、Rfは前記と同じ意味を持ち、Rは炭素数1〜
    5のアルキル基を示す。)で表わされるペルフルオロカ
    ルボン酸アルキルと反応させることを特徴とする方法。
  3. (3)一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Rfは炭素数6〜15のペルフルオロアルキル
    基を示し、mは10〜1500の数を示し、nは0<n
    ≦0.4mを満たす数である。)で表わされるラングミ
    ュアーブロジェット膜。
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