JPWO2008149676A1 - 防汚加工剤組成物およびその製造方法ならびに加工物品 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで下記特許文献3では、炭素数4〜12のポリフルオロアルキル基を含有する(メタ)アクリレート、ポリオキシアルキレン鎖含有の(メタ)アクリレート、および水素原子がアルキル基で置換されたアミノ基を有する(メタ)アクリレートを含むモノマーを共重合させた含フッ素共重合体が提案されている。この共重合体は水分散性を有し、該共重合体を用いることによって水分散液からなる防油および防水仕上げ剤が得られることが記載されている。
また従来のフッ素系のSR加工剤に用いられるポリフルオロアルキル基は主に炭素数が8以上であるが、近年、環境への影響の観点から、ペルフルオロアルキル基を有する化合物にあっては、炭素数が8未満である短鎖のペルフルオロアルキル基を用いることが推奨されている。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、短鎖のペルフルオロアルキル基を用いたフッ素系の防汚加工剤組成物であって、揮発性の有機溶剤をほとんど含まない水分散液の形態とすることができ、良好な汚れ除去性(SR性)を有する防汚加工剤組成物、該防汚加工剤組成物で処理した加工物品、および該防汚加工剤組成物の製造方法を提供することを目的とする。
単量体(a):F(CF2)sY−OCOCR=CH2で表される化合物。
ただし、式中のsは1〜6の整数を表し、Rは水素原子、炭素数1〜3のアルキル基またはハロゲン原子を表し、Yは炭素数1〜10のアルキレン基を表す。
単量体(b):CH2=CR1−COO−(R2O)q−R3で表される化合物。
ただし、式中のR1は水素原子またはメチル基を表し、R2は、炭素数2〜4のアルキレン基を表し、R3は水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、(メタ)アクリロイル基、またはグリシジル基を表し、qは1〜140の整数を表す。qが2〜140のとき、一分子中に存在する複数の−(R2O)−は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
単量体(c):CH2=CR4−M−Q−NR5R6またはCH2=CR4−M−Q−N(O)R5R6で表される化合物。
式中、R4は水素原子またはメチル基を表し、Mは−COO−または−CONH−を表し、Qは炭素数2〜4のアルキレン基または水素原子の一部または全部が水酸基で置換された炭素数2〜3のアルキレン基を表し、R5およびR6はそれぞれ独立に、ベンジル基、炭素数1〜8のアルキル基、水素原子の一部が水酸基で置換された炭素数2〜3のアルキル基を表し、R5、R6および窒素原子がピペリジノ基またはピロリジニル基を形成してもよく、R5、R6、酸素原子、窒素原子がモルホリノ基を形成してもよい。
また本発明の防汚加工剤組成物の製造方法は、前記単量体(a)の30〜70質量%と、前記単量体(b)の20〜69質量%と、前記単量体(c)の1〜10質量%とを含む単量体混合物を、アニオン性基を有する重合開始剤および/またはアニオン性基を有する連鎖移動剤の存在下で共重合させる工程を有することを特徴とする。
また本発明の防汚加工剤組成物の製造方法によれば、炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基を有する含フッ素共重合体を有効成分とし、揮発性の有機溶剤をほとんど含まない水分散液の形態とすることができ、良好な汚れ除去性(SR性)を有する防汚加工剤組成物が得られる。
重合単位(a’)は単量体(a)のエチレン性二重結合が開裂して形成される重合単位である。
単量体(a)は、F(CF2)sY−OCOCR=CH2で表される化合物である。式中、sは1〜6の整数を表し、Rは水素原子、炭素数1〜3のアルキル基またはハロゲン原子を表し、Yは炭素数1〜10のアルキレン基を表す。
F(CF2)s−で表されるペルフルオロアルキル基は、F(CF2)2−、F(CF2)3−、F(CF2)4−、F(CF2)5−またはF(CF2)6−が好ましい。これらのうちでもF(CF2)4−またはF(CF2)6−がより好ましい。
Yとしてのアルキレン基は、−CH2−、−CH2CH2−、−(CH2)11−または−CH2CH2CH(CH3)−が好ましく、−CH2CH2−がより好ましい。
Rとしてのハロゲン原子はフッ素原子または塩素原子が好ましい。Rは水素原子、メチル基または塩素原子がより好ましい。
3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル(メタ)アクリレート(C6F13C2H4OCOCH=CH2、またはC6F13C2H4OCOC(CH3)=CH2)、
3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル(メタ)アクリレート(C4F9C2H4OCOCH=CH2、またはC4F9C2H4OCOC(CH3)=CH2)、
3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチルαクロロアクリレート(C6F13C2H4OCOC(Cl)=CH2)が好ましい。
単量体(a)は1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
重合単位(b’)は単量体(b)のエチレン性二重結合が開裂して形成される重合単位である。
単量体(b)はCH2=CR1−COO−(R2O)q−R3で表される化合物である。式中、R1は水素原子またはメチル基を表し、R2は、炭素数2〜4のアルキレン基を表し、R3は水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、(メタ)アクリロイル基、またはグリシジル基を表し、qは1〜140の整数を表す。qが2〜140のとき、一分子中に存在する複数の−(R2O)−は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。R1はメチル基が好ましい。qは4〜137の整数が好ましい。
−(R2O)q−で表されるアルキレンオキシド鎖において、アルキレン基(R2)の炭素数が異なる2種以上の繰り返し単位(−(R2O)−)が含まれる場合、該繰り返し単位の配列はブロック状でもよくランダム状でもよい。
単量体(b)は1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。前記単量体(b)としては、前記R2が異なる単量体(b)の2種以上を併用することが好ましい。特に−(R2O)−として−C2H4O−を有する単量体(b)と、−C3H6O−を有する単量体(b)を併用することが好ましい。
この他、R2およびR3の両方が異なる単量体(b)の2種以上、R3が異なる単量体(b)の2種以上を併用してもよい。
3種以上の単量体(b)を併用する場合、そのうちの1種は、R3が(メタ)アクリロイル基またはグリシジル基であることが接着性および耐久性の点で好ましい。
ポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、
ポリプロピレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、
メトキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、
メトキシポリプロピレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、
エトキシポリエチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、
ポリ(エチレンオキシド−プロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、
ポリ(エチレンオキシド−テトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、
ポリ(プロピレンオキシド−テトラメチレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、
プロピレンオキシド−ポリブチレンオキシドモノ(メタ)アクリレート、
オクトキシポリ(エチレンオキシド−プロピレンオキシド)モノ(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキシドジ(メタ)アクリレート、
ポリプロピレンオキシドジ(メタ)アクリレート、
ポリテトラメチレンオキシドジ(メタ)アクリレート、
ポリ(エチレンオキシド−テトラエチレンオキシド)ジ(メタ)アクリレート、
ポリ(プロピレンオキシド−テトラエチレンオキシド)ジ(メタ)アクリレート、
ポリ(エチレンオキシド−プロピレンオキシド−エチレンオキシド)ジ(メタ)アクリレート、
ポリ(エチレンオキシド−プロピレンオキシド)グリシジルエーテル(メタ)アクリレートが好ましく挙げられる。
単量体(b)を3種以上併用する場合には、上記2種に加え、ポリエチレンオキシドジメタクリレートまたはポリ(エチレンオキシド−プロピレンオキシド−エチレンオキシド)ジメタクリレートまたはポリ(エチレンオキシド−プロピレンオキシド)グリシジルエーテルメタクリレートを併用することが好ましい。
重合単位(c’)は単量体(c)のエチレン性二重結合が開裂して形成される重合単位である。
単量体(c)は、CH2=CR4−M−Q−NR5R6またはCH2=CR4−M−Q−N(O)R5R6で表される化合物である。
式中、R4は水素原子またはメチル基を表し、Mは−COO−または−CONH−を表し、Qは炭素数2〜4のアルキレン基または水素原子の一部または全部が水酸基で置換された炭素数2〜3のアルキレン基を表し、R5およびR6はそれぞれ独立に、ベンジル基、炭素数1〜8のアルキル基、水素原子の一部が水酸基で置換された炭素数2〜3のアルキル基を表し、R5、R6および窒素原子がピペリジノ基またはピロリジニル基を形成してもよく、R5、R6、酸素原子、窒素原子がモルホリノ基を形成してもよい。
Qとしては炭素数2〜3のアルキレン基が好ましい。R5、R6としては炭素数1〜2のアルキル基が好ましい。Mとしては−COO−(エステル結合)が好ましい。
N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、
N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、
N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、
N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、
N,N−ジイソプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、
N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、
N−(メタ)アクリロイルモルホリン、
N−(メタ)アクリロイルペピリジン、
N,N−ジメチルアミノオキシドエチル(メタ)アクリレート、
N,N−ジエチルアミノオキシドエチル(メタ)アクリレートが好ましい。
これらのうちでN,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピルメタアクリルアミドまたはN,N−ジエチルアミノエチルメタクリレートがより好ましい。
単量体(c)として、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
重合単位(d’)は単量体(d)の重合性不飽和基の二重結合が開裂して形成される重合単位である。
単量体(d)は単量体(a)、単量体(b)、単量体(c)と共重合可能な単量体であって、イソシアネート基、ブロック化されたイソシアネート基、ウレタン結合、アルコキシシリル基、エポキシ基、N−メチロール基、およびN−アルコキシメチル基からなる群から選ばれる一種以上の架橋性官能基を有し、ポリフルオロアルキル基を有しない単量体である。単量体(b)に含まれるものは、単量体(d)には含まれないものとする。
単量体(d)は、(メタ)アクリレートの誘導体またはビニル化合物の誘導体であることが好ましい。
(1)イソシアネート基を有する化合物:2−イソシアネートエチル(メタ)アクリレート、3−イソシアネートプロピル(メタ)アクリレート、4−イソシアネートブチル(メタ)アクリレート。
(2)ブロック化されたイソシアネート基を有する化合物:2−イソシアネートエチル(メタ)アクリレートの2−ブタノンオキシム付加体、
2−イソシアネートエチル(メタ)アクリレートのピラゾール付加体、
2−イソシアネートエチル(メタ)アクリレートの3,5−ジメチルピラゾール付加体、
2−イソシアネートエチル(メタ)アクリレートの3−メチルピラゾール付加体、
2−イソシアネートエチル(メタ)アクリレートのε−カプロラクタム付加体、
3−イソシアネートプロピル(メタ)アクリレートの2−ブタノンオキシム付加体、
3−イソシアネートプロピル(メタ)アクリレートのピラゾール付加体、
3−イソシアネートプロピル(メタ)アクリレートの3,5−ジメチルピラゾール付加体、
3−イソシアネートプロピル(メタ)アクリレートの3−メチルピラゾール付加体、
3−イソシアネートプロピル(メタ)アクリレートのε−カプロラクタム付加体、
4−イソシアネートブチル(メタ)アクリレートの2−ブタノンオキシム付加体、
4−イソシアネートブチル(メタ)アクリレートのピラゾール付加体、
4−イソシアネートブチル(メタ)アクリレートの3,5−ジメチルピラゾール付加体、
4−イソシアネートブチル(メタ)アクリレートの3−メチルピラゾール付加体、
4−イソシアネートブチル(メタ)アクリレートのε−カプロラクタム付加体。
3−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピルアクリレートのトリレンジイソシアネート付加物、
3−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピルアクリレートのヘキサメチレンジイソシアネート付加物、
ペンタエリストールトリアクリレートのヘキサメチレンジイソシアネート付加物。
(4)アルコキシシリル基を有する化合物:CH2=CR8−D−E−SiRaRbRc(ただし、Dは−OCO−、−COO−または単結合、Eは炭素数1〜4のアルキレン基、Ra、Rb、Rcは、それぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基または炭素数1〜6のアルコキシ基、R8は水素原子またはメチル基を示す。)で表される化合物。
具体例としては、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、
3−メタクリロイルオキシプロピルジメトキシメチルシラン、
3−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、
3−メタクリロイルオキシプロピルジエトキシエチルシラン、
ビニルトリメトキシシラン等が挙げられる。
(6)N−メチロール基またはN−アルコキシメチル基を有する化合物:N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシメチル(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。
これらのうちで、単量体(d)としては上記(2)ブロック化されたイソシアネート基を有する化合物が好ましく、特に2−イソシアネー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がより好ましい。
単量体(d)は1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
本発明においては、含フッ素共重合体の基材への密着性、接着性、摩擦に対する耐久性等の物性を改良するために、該含フッ素共重合体にさらに、単量体(a)、(b)、(c)と共重合可能であり、単量体(a)〜(d)のいずれにも含まれない単量体(他の単量体ともいう)に基づく重合単位を含んでいてもよい。
他の単量体の例としては、エチレン、塩化ビニリデン、塩化ビニル、フッ化ビニリデン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、イソブタン酸ビニル、イソデカノン酸ビニル、ステアリル酸ビニル、セチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、2−クロロエチルビニルエーテル、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、メチロール化ジアセトン(メタ)アクリルアミド、ビニルアルキルケトン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、ベンジル(メタ)アクリレート、ポリシロキサンを有する(メタ)アクリレート、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、(メタ)アクリル酸、2−ヒドロキシルエチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシルプロピル(メタ)アクリレート、メタクリル酸2−ヒドロキシエチルとε−カプロラクトンとの付加物、プロピレンオキシドジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、トリプロピレンオキシドジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、グリセリンジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート等が好ましく挙げられる。
本発明における含フッ素共重合体は、主鎖末端にアニオン性基を有する。本発明において、含フッ素共重合体の主鎖とは、単量体のエチレン性二重結合または重合性不飽和基の二重結合が開裂して形成される原子連鎖を意味する。該主鎖は、好ましくは炭素原子鎖(エーテル結合性の酸素原子を含んでいてもよい)である。
本発明において、含フッ素共重合体の主鎖末端の少なくとも一部にアニオン性基を有していればよい。本発明の効果を充分に得るために、含フッ素共重合体中におけるアニオン性基の存在量は、含フッ素共重合体を100質量%とするとき0.1質量%以上が好ましく、0.3質量%以上がより好ましい。また単量体(c)とのイオン性バランスの点から、該アニオン性基の存在量は3.0質量%以下が好ましく、2.0質量%以下がより好ましい。
含フッ素共重合体の主鎖末端に、アニオン性基を導入する方法は特に限定されない。簡便な方法としては、単量体を共重合させる際に、アニオン性基を有する重合開始剤および/またはアニオン性基を有する連鎖移動剤を用いる方法が挙げられる。該重合開始剤および/または連鎖移動剤に含まれるアニオン性基は、酸性度の関係から弱酸性であるカルボキシ基(塩またはエステルを形成していてもよい)が好ましい。
アニオン性基を有する重合開始剤としては、4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)等のカルボキシ基を有するアゾ化合物、ジコハク酸パーオキサイド、過硫酸塩などが好ましい。これらのうちでカルボキシ基を有するアゾ化合物がより好ましく、特に4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)が好ましい。
アニオン性基を有する連鎖移動剤としては、3,3´−ジチオ−ジプロピオン酸、チオリンゴ酸、2−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトプロピオン酸、チオグリコール酸などが好ましい。これらのうちで、カルボキシ基を有する3−メルカプトプロピオン酸がより好ましい。
(1)含フッ素共重合体が重合単位(a’)、(b’)、(c’)を有し、重合単位(d’)を有しない場合、含フッ素共重合体全体を100質量%とするとき、重合単位(a’)は30〜70質量%であり40〜65質量%が好ましく、重合単位(b’)は20〜69質量%であり30〜40質量%が好ましく、重合単位(c’)は1〜10質量%であり2〜6質量%が好ましい。他の単量体を用いる場合、該他の単量体に基づく重合単位の含有割合は20質量%以下が好ましく、10質量%以下が好ましい。
上記の範囲内であると、本発明の防汚加工剤組成物で処理された加工物品において、良好な撥水撥油性、良好な防汚性、および良好な洗濯耐久性が同時にバランス良く達成できる。
本発明における各重合単位の含有割合は、含フッ素共重合体における重合開始剤および連鎖移動剤由来の重合単位の質量を0(ゼロ)とみなして、各単量体の仕込み量から求められる値である。
また、該含フッ素共重合体を、アニオン性基を有する重合開始剤および/またはアニオン性基を有する連鎖移動剤を用いて製造する場合、アニオン性基を有する重合開始剤の使用量は重合反応に用いられる単量体の合計量100質量部に対して0.5〜1.8質量部の範囲が好ましく、アニオン性基を有する連鎖移動剤の使用量は重合反応に用いられる単量体の合計量100質量部に対して0〜1.5質量部の範囲が好ましい。
含フッ素共重合体に重合単位(d’)を含有させることにより、本発明の防汚加工剤組成物で処理された加工物品において効果が持続されやすくなり耐久性が向上する。また撥水撥油、防汚性もより良好となる。
また該含フッ素共重合体を、アニオン性基を有する重合開始剤および/またはアニオン性基を有する連鎖移動剤を用いて製造する場合、アニオン性基を有する重合開始剤の使用量は重合反応に用いられる単量体の合計量100質量部に対して0.5〜1.8質量部の範囲が好ましく、アニオン性基を有する連鎖移動剤の使用量は重合反応に用いられる単量体の合計量100質量部に対して0〜1.5質量部の範囲が好ましい。
単量体(a)として、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル(メタ)アクリレート、3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロヘキシル(メタ)アクリレート、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチルαクロロアクリレートから選ばれる1種以上を用い、
単量体(b)として、メトキシポリエチレンオキシドモノメタアクリレートとポリプロピレンオキシドモノメタアクリレートの組み合わせ、またはメトキシポリエチレンオキシドモノメタアクリレートとオクトキシポリ(エチレンオキシド−プロピレンオキシド)モノメタアクリレートの組み合わせ、または上記の単量体(b)の組み合わせに、さらにポリエチレンオキシドジメタアクリレート、ポリ(エチレンオキシド−プロピレンオキシド−エチレンオキシド)ジメタアクリレート、ポリ(エチレンオキシド−プロピレンオキシド)グリシジルエーテルメタアクリレートから選ばれる1種以上を加えた組み合わせを用い、
単量体(c)として、N,N−ジメチルアミノエチルメタアクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピルメタアクリルアミド、N,N−ジエチルアミノエチルメタアクリレートから選ばれる1種以上を用い、
重合開始剤として4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)を用い、連鎖移動剤として3−メルカプトプロピオン酸を用いることが好ましい。
本明細書における含フッ素共重合体の質量平均分子量は、標準ポリスチレン試料を用いて作成した検量線を用い、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定することによって得られるポリスチレン換算分子量である。
本発明における含フッ素共重合体は、公知の方法を用いて、重合溶媒中で単量体の重合反応を行うことにより得られる。すなわち、反応容器内に、少なくとも単量体(a)、(b)、(c)を含む単量体混合物と重合溶媒を投入し、さらに必要に応じて重合開始剤、連鎖移動剤等を加えて共重合反応させる工程を経て含フッ素共重合体を得る。該共重合反応を、アニオン性基を有する重合開始剤および/またはアニオン性基を有する連鎖移動剤の存在下で行うことにより、主鎖末端にアニオン性基を有する含フッ素共重合体を得ることができる。
含フッ素共重合体を得る重合反応において、仕込み原料の全部(重合溶媒も含む)における単量体の濃度の合計は5〜60質量%が好ましく、10〜40質量%の範囲がより好ましい。
アニオン性基を有しない重合開始剤の例としては、ベンジルパーオキシド、ラウリルパーオキシド、スクシニルパーオキシド、tert−ブチルパーピバレート等の過酸化物;アニオン性基を有しないアゾ化合物等が挙げられる。
該アニオン性基を有しないアゾ化合物の例としては、2,2´−アゾビス−2−メチルブチロニトリル、ジメチル−2,2´−アゾビスイソブチレート、2,2´−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2イル)プロパン]、2,2´−アゾビス(4−メトキシ−2、4−ジメチルバレロニトリル)、1、1´−アゾビス(2シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2´−アゾビス(2、4−ジメチルバレロニトリル)、1、1´−アゾビス(1−アセトキシ−1−フェニルエタン)、ジメチルアゾビスイソブチレート等が挙げられる。
アニオン性基を有しない連鎖移動剤の例としては、tert−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、ステアリルメルカプタンなどのアルキルメルカプタン;アミノエタンチオール、メルカプトエタノール、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン、四塩化炭素等が好ましく挙げられる。
アニオン性基を有する重合開始剤および/またはアニオン性基を有する連鎖移動剤の使用量は、上記の含フッ素共重合体におけるアニオン性基の好ましい存在量が得られるように設定される。
重合反応後に、水性媒体を加え、必要に応じて重合溶媒を除去する処理を行うことにより、含フッ素共重合体が水性媒体に分散されており揮発性有機溶媒の含有量が1質量%以下である組成物が得られる。重合溶媒の除去は、例えばストリッピング(揮散)処理により行う。
水性媒体は、水を含み、揮発性有機溶媒の含有量が1質量%以下である液体であればよく、具体的には水または水を含む共沸混合物が好ましい。
本発明において、防汚加工剤組成物中の揮発性有機溶媒とは、防汚加工剤組成物を常温で保存したときに揮発する有機溶媒を意味しており、具体的には1×105Paにおける沸点(以下、単に「沸点」という。)が100℃以下である有機溶媒である。なお、水と共沸混合物を作る溶媒は該揮発性有機溶媒には含まれないものとする。
含フッ素共重合体が水性媒体に分散されている形態の防汚加工剤組成物において、揮発性有機溶媒の含有量は1質量%以下であればよく、ゼロが最も好ましい。
アミン塩化には酸等を用いるのが好ましく、解離定数または一次解離定数が10−5以上である酸を用いるのがより好ましい。酸としては、塩酸、臭化水素酸、スルホン酸、硝酸、リン酸、酢酸、ギ酸、プロピオン酸または乳酸等が好ましく、酢酸がより好ましい。
また、酸を用いて含フッ素共重合体のアミノ基をアミン塩化する代わりに、ヨウ化メチル、ヨウ化エチル、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸、ベンジルクロライド、トリチルリン酸、メチルp−トルエンスルホン酸等を用いて第四級アンモニウム塩に変換(四級塩化ともいう。)してもよい。
水性媒体中に含フッ素共重合体が分散されている形態の防汚加工剤組成物において、含フッ素共重合体の固形分濃度は、1〜50質量%が好ましく、10〜30質量%がより好ましい。
また本発明の防汚加工剤組成物を、実際に基材の加工処理に適用する際の固形分濃度は、基材、処理方法等により適当に選択すればよい。例えば、0.05〜10質量%が好ましく、0.1〜5質量%がより好ましい。
該架橋剤としては、公知のものを適宜使用できる。具体例としては、尿素またはメラミンホルムアルデヒドの縮合物または予備縮合物、メチロール−ジヒドロキシエチレン−尿素およびその誘導体、ウロン、メチロール−エチレン−尿素、メチロール−プロピレン−尿素、メチロール−トリアゾン、ジシアンジアミド−ホルムアルデヒドの縮合物、メチロール−カルバメート、メチロール−(メタ)アクリルアミド、これらの重合体、ジビニルスルホン、ポリアミドおよびそのカチオン誘導体、ジグリシジルグリセロール等のエポキシ誘導体、(エポキシ−2,3−プロピル)トリメチルアンモニウムクロライド、N−メチル−N−(エポキシ−2,3−プロピル)モルホリニウムクロライド等のハライド誘導体、エチレングリコールのクロロメチルエーテルのピリジニウム塩、ポリアミン−ポリアミド−エピクロヒドリン樹脂、ポリビニルアルコール等が好ましく挙げられる。
前記触媒としては、塩化アンモニウム、アルカノールアミン塩が好ましく挙げられる。
本発明の加工物品は、基材に防汚加工剤組成物を適用したものである。
基材は、特に限定されず、例えば繊維、繊維織物、繊維編物、不織布、ガラス、紙、木、皮革、人工皮革、毛皮、石綿、レンガ、セメント、セラミックス、金属および金属酸化物、窯業製品、プラスチックス等が好ましい。これらのうちで、繊維、繊維織物、繊維編物、不織布がより好ましい。繊維の例としては、綿、麻、羊毛、絹などの動植物性天然繊維、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンなどの合成繊維、レーヨン、アセテートなどの半合成繊維、ガラス繊維などの無機繊維、またはこれらの混合繊維が挙げられる。
こうして得られる加工物品において、基材の表面には本発明の防汚加工剤組成物からなる被膜が付着しており、好ましくは基材の表面が該被膜で覆われている。
また、本発明の防汚加工剤組成物は、炭素数が6以下のRF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(防汚加工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とすることができる。
[試験布の作製:基材布に対する処理方法]
下記の各例で得られた処理液の150gに、基材布(未加工布)を浸漬後、マングルで絞り、ウェットピックアップを80〜90%とした。次に110℃で90秒間乾燥し、さらに170℃で60秒間キュアリング熱処理を行い試験布を得た。
基材布(未加工布)としては、無染色のポリエステルからなるトロピカル布(以下PETと示す)を使用した。
上記の方法で作製した試験布について、AATCC規格−TM118法で撥油性を評価し、表1に示す撥油性等級で表した。この撥油性等級は、表面張力の異なる8種類の炭化水素系溶媒(試験液)の布に対する濡れ性を基準としている。この撥油性等級が大きいほど撥油性が高いことを示す。ただし、撥油性等級に+(−)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。以下、この撥油性等級を「OR」と示す。
洗濯はJIS L−0217 103の洗い方に従って行った。なお洗剤は弱アルカリ性洗剤を使用し、アイロン仕上げは行わない。洗濯を1回行った後の評価結果を「初期」の欄に示し、同じ洗濯方法を5回繰り返した後の評価結果を「HL5」の欄に示す。
上記の方法で作製した試験布に、以下に示す3種の汚れ液をそれぞれ付着させて洗濯したときの汚れ除去性を以下に示す方法で評価した。判定は、汚れ液の除去の度合いを目視で観察し、表2に示す等級で表した。等級が大きいほど汚れ除去性が高いことを示す。なお、汚れ液の除去度合いの等級に+(−)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。
水平に敷いた吸い取り紙の上に試験布を広げ、使用済みエンジンオイルにカーボンブラックを0.1質量%加えた汚れ液を5滴(約0.2ml)滴下し、その上にポリエチレンシートをかけ、更にその上に60gの錘をのせ1時間後に錘とポリエチレンシートを取り除いた。余分の汚れ液をろ紙でふき取り、室温で20分放置した後、洗濯を行った。以下、この汚れ液に対する評価を「DMO」と示す。
汚れ液として、食品添加物である食用赤色2号(化学名:アマランス)の0.1質量%水溶液と、スクロース(ショ糖)の10.0質量%水溶液を同量ずつ混合したものを使用した以外は上記〔油性汚れ(DMO)〕と同様の操作を行った。以下、この汚れ液に対する評価を「水性汚れ」と示す。
水平に敷いた吸い取り紙の上に試験布を広げ、オリーブ油61.5質量%、オレイン酸38.0質量%、フェライト用酸化鉄(III)1.0質量%およびオイルレッド0.5質量%を混合した液を高さ10cmから3滴(約0.1ml)滴下し、1分間放置後、余分の汚れ液をろ紙でふき取り、室温で20分放置した後、洗濯を行った。以下、この汚れ液に対する評価を「油性汚れ」と示す。
表3に示す配合で含フッ素共重合体を製造し、これを含む該防汚加工剤組成物(処理液)を調製した。すなわち、100mLのガラス製容器に、
単量体(a)としてC6F13C2H4OCOC(CH3)=CH2(純度99.7質量%。以下、C6FMAとあらわす。)の11.2g(56質量部)、
単量体(b)としてCH2=C(CH3)COO(C2H4O)9CH3(ただしEOの鎖長は平均値である。以下、MEO400Mとあらわす。)の7.8g(39質量部)、単量体(c)として、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(以下、DMとあらわす。)の0.8g(4質量部)、
単量体(d)として2−イソシアネー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(以下I35DPとあらわす)の0.2g(1質量部)
重合溶媒としてアセトンの59.8g、および
重合開始剤として4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)(以下、ACPとあらわす。
)の0.2g(1質量部)を仕込み、窒素雰囲気下で振とうしつつ、65℃で20時間重合を行い、固形分濃度24.8%の淡黄色溶液(含フッ素共重合体を含む重合体溶液)を得た。
イオン交換水に、得られた水分散液、架橋剤としてベッカミンM−3(大日本インキ化学工業社製、メラミン系架橋剤)、および触媒としてACX(大日本インキ化学工業社製、メラミン系架橋剤M−3の触媒)を加えて、含フッ素共重合体の固形分濃度が1.8質量%、架橋剤の濃度が0.3質量%、触媒の濃度が0.3質量%の防汚加工剤組成物(処理液)を得た。
実施例1において、配合成分を表3〜6に示すとおりに変更した他は実施例1と同様にして含フッ素共重合体を製造し、これを含む防汚加工剤組成物(処理液)を調製した。
<単量体(a)>
C6FMA:C6F13C2H4OCOC(CH3)=CH2、
C6FA:C6F13C2H4OCOCH=CH2、
C4FMA:C4F9C2H4OCOC(CH3)=CH2、
C4FA:C4F9C2H4OCOCH=CH2、
αCl−C6FA:C6F13C2H4OCOC(Cl)=CH2、
<単量体(b)>
MEO400M:CH2=C(CH3)COO(C2H4O)9CH3(ただしEOの鎖長は平均値。)、
MEO550M:CH2=C(CH3)COO(C2H4O)12CH3(ただし、EOの鎖長は平均値。)、
MPO500:CH2=C(CH3)COO(C3H6O)9H(ただし、EOの鎖長は平均値。)、
MPO800:CH2=C(CH3)COO(C3H6O)13H(ただし、POの鎖長は平均値。)、
OEOPO800B:CH2=C(CH3)COO(C2H4O)8(C3H6O)6CH2C(C2H5)C4H9(EOとPOはブロックに並ぶ。EOとPOの鎖長は平均値。)、
2MEO400:CH2=C(CH3)COO(C2H4O)9COC(CH3)=CH2(ただしEOの鎖長は平均値。)、
2MEO6000:CH2=C(CH3)COO(C2H4O)136COC(CH3)=CH2(ただしEOの鎖長は平均値。)、
2MEOPO1700B:CH2=C(CH3)COO(C2H4O)L(C3H6O)M(C2H4O)NCOC(CH3)=CH2(L+N≒15、M≒18、EOとPOはブロックに並ぶ。EOとPOの鎖長は平均値。)、
GEOPO350B:下記化学式(1)で表される化合物(EOとPOはブロックに並ぶ。EOとPOの鎖長は平均値。)。
DM:N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート、
DMAP:N,N−ジメチルアミノプロピルメタアクリルアミド、
DE:N,N−ジエチルアミノエチルメタアクリレート。
<単量体(d)>
I35DP:2−イソシアネー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。
<アニオン性基を有する重合開始剤>
ACP:4,4´−アゾビス(4−シアノ吉草酸)。
<アニオン性基を有さない重合開始剤>
DAIB:ジメチル2、2’−アゾビスイソブチレート。
<アニオン性基を有する連鎖移動剤>
3MP:3−メルカプトプロピオン酸。
未加工のPET布をそのまま評価に用いた。
実施例1において、単量体、重合開始剤およびアセトンの配合を表7に示すとおりに変更した他は実施例1と同様にして重合反応を行い、固形分濃度25.3質量%の淡黄色溶液(含フッ素共重合体を含む重合体溶液)を得た。
得られた淡黄色溶液の50gに水の60gを添加し、攪拌、減圧条件下にて60℃でアセトンを除去を行ったところ、アセトン除去の進行過程で水不溶物が現れ、完全な水分散液が得られなかった。
表7に示す配合で含フッ素共重合体を製造した。すなわち比較例2において、ACPの代わりに、アニオン性基を有しない重合開始剤である2、2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリル−2−イル)プロパン](以下、AIPとあらわす。)を用いた他は比較例2と同様にして、固形分濃度24.6質量%の淡黄色溶液(含フッ素共重合体を含む重合体溶液)を得た。
得られた淡黄色溶液の50gに水の60gと酢酸の0.1g(AIPの3倍モル等量)を添加し、攪拌、減圧条件下にて60℃でアセトンを除去し、淡黄白乳色溶液が得られたが、得られた水分散液は安定性が充分でなく、放置すると沈殿物を生じた。
表7に示す配合で含フッ素共重合体を製造した。すなわち比較例3において、MEO400Mの8.6g(43質量部)の代わりにMEO400Mの4.2g(21質量部)とMPO500の4.4g(22質量部)を用いたが、アセトン除去により得られた液は二層分離してしまい、水分散性を持たなかった。
実施例1において、単量体、重合開始剤およびアセトンの配合を表7に示すとおりに変更した他は実施例1と同様にして重合反応を行い、固形分濃度25.5質量%の淡黄色溶液(含フッ素共重合体を含む重合体溶液)を得た。
100mLのガラス製容器にC6FMAの11.2g(56質量部)、MEO400Mの7.8g(39質量部)、DMの0.8g(4質量部)、I35DPの0.2g(1質量部)、アセトン59.8g、および0.2g(1質量部)のAIPを仕込み、窒素雰囲気下で振とうしつつ、65℃で20時間重合を行い、固形分濃度25.5質量%の淡黄色溶液を得た。
得られた淡黄色溶液の50gに水の60gと酢酸の0.29g(DMの1.5倍モル等量およびAIPの3倍モル等量)を添加し、攪拌、減圧条件下にて60℃でアセトンを除去し、淡黄色透明な水分散液を得た後、イオン交換水を用いて固形分濃度が20質量%である水分散液を調整した。得られた水分散液をキャピラリーガスクロマトグラフィーにて測定したところ、アセトン含有量が1質量%以下であることを確認した。
得られた水分散液を用い、実施例1と同様にして防汚加工剤組成物(処理液)を調製した。
実施例1において、配合成分を表8,9に示すとおりに変更した他は実施例1と同様にして含フッ素共重合体を製造し、これを含む防汚加工剤組成物(処理液)を調製した。なお比較例における連鎖移動剤の質量部は実施例における連鎖移動剤である3MPと同一モル数となるように調整した。
<アニオン性基を有しない重合開始剤>
AIP:2、2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリル−2−イル)プロパン]、
AIBN:2、2’−アゾビスイソブチルニトリル。
<アニオン性基を有しない連鎖移動剤>
nDoSH:ノルマルドデシルメルカプタン、
tDoSH:ターシャリードデシルメルカプタン。
100mLのガラス製容器にCmF2m+1C2H4OCOCH=CH2(mの平均値は9、以下CmFAとあらわす。)の10.0g(50質量部)、単量体(b)としてMEO400Mの5.6g(28質量部)、MPO500の3.4g(17質量部)、単量体(c)としてDMの0.8g(4質量部)、単量体(d)としてI35DPの0.2g(1質量部)、アセトン59.8g、および重合開始剤としてACPの0.3g(1.6質量部)を仕込み、窒素雰囲気下で振とうしつつ、65℃で20時間重合を行い、固形分濃度26.4質量%の淡黄色溶液を得た。得られた淡黄色溶液の50gに水の60gと酢酸の0.28g(DMの1.5倍モル等量)を添加し、攪拌、減圧条件下にて60℃でアセトンを除去を行ったところ、アセトン除去の進行過程で水不溶物が現れ、完全な水分散液が得られなかった。
比較例14において、MEO400Mの配合量を5.1g(26質量部)、MPO500の配合量を3.0g(15質量部)、DMの配合量を1.6g(8質量部)に変更した他は比較例14と同様にして重合を行い、固形分濃度26.1質量%の淡黄色溶液を得た。得られた淡黄色溶液の50gに水の60gと酢酸の0.56g(DMの1.5倍モル等量)を添加し、攪拌、減圧条件下にて60℃でアセトンを除去を行ったところ、得られた水分散体は淡黄色の濁りの強いものとなった。すなわち比較例14に比べると水分散性は向上したものの、実施例で得られる水分散体のような透明な形状ではなかった。
上記の各実施例および比較例で得られた処理液を用い、上述の方法で試験布を作製し、上述の評価方法で評価した結果を表10、11に示す。
なお、特に実施例18は他の実施例と比べると評価結果がやや劣っているが、この実施例18における重合開始剤をアニオン性基を有さないDAIBに変更した比較例13と比べると、実施例18では撥油性および汚れ除去性のいずれも向上していることがわかる。
なお、2007年5月30日に出願された日本特許出願2007−143463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 (11)
- 下記単量体(a)に基づく重合単位(a’)の30〜70質量%、
下記単量体(b)に基づく重合単位(b’)の20〜69質量%、および
下記単量体(c)に基づく重合単位(c’)の1〜10質量%を含み、主鎖末端にアニオン性基を有する含フッ素共重合体を含有することを特徴とする防汚加工剤組成物。
単量体(a):F(CF2)sY−OCOCR=CH2で表される化合物。
ただし、式中のsは1〜6の整数を表し、Rは水素原子、炭素数1〜3のアルキル基またはハロゲン原子を表し、Yは炭素数1〜10のアルキレン基を表す。
単量体(b):CH2=CR1−COO−(R2O)q−R3で表される化合物。
ただし、式中のR1は水素原子またはメチル基を表し、R2は、炭素数2〜4のアルキレン基を表し、R3は水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、(メタ)アクリロイル基、またはグリシジル基を表し、qは1〜140の整数を表す。qが2〜140のとき、一分子中に存在する複数の−(R2O)−は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
単量体(c):CH2=CR4−M−Q−NR5R6またはCH2=CR4−M−Q−N(O)R5R6で表される化合物。
式中、R4は水素原子またはメチル基を表し、Mは−COO−または−CONH−を表し、Qは炭素数2〜4のアルキレン基または水素原子の一部または全部が水酸基で置換された炭素数2〜3のアルキレン基を表し、R5およびR6はそれぞれ独立に、ベンジル基、炭素数1〜8のアルキル基、水素原子の一部が水酸基で置換された炭素数2〜3のアルキル基を表し、R5、R6および窒素原子がピペリジノ基またはピロリジニル基を形成してもよく、R5、R6、酸素原子、窒素原子がモルホリノ基を形成してもよい。 - 前記含フッ素共重合体が、下記単量体(d)に基づく重合単位(d’)の1〜5質量%を含む、請求項1に記載の防汚加工剤組成物。
単量体(d):前記単量体(a)、(b)および(c)と共重合可能な単量体であって、イソシアネート基、ブロック化されたイソシアネート基、ウレタン結合、アルコキシシリル基、エポキシ基、N−メチロール基、およびN−アルコキシメチル基からなる群から選ばれる一種以上の架橋性官能基を有し、ポリフルオロアルキル基を有しない単量体。 - 前記単量体(b)として、前記R2が異なる単量体(b)の2種以上を用いる、請求項1または2に記載の防汚加工剤組成物。
- 前記単量体(d)がブロック化されたイソシアネート基を有する化合物である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の防汚加工剤組成物。
- 前記アニオン性基がカルボキシ基である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の防汚加工剤組成物。
- 前記アニオン性基の存在量が、前記含フッ素共重合体を100質量%とするとき0.1〜3.0質量%である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の防汚加工剤組成物。
- 前記含フッ素共重合体と水性媒体を含んでおり、揮発性有機溶媒の含有量が1質量%以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の防汚加工剤組成物。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の防汚加工剤組成物で処理した加工物品。
- 下記単量体(a)の30〜70質量%と、
下記単量体(b)の20〜69質量%と、
下記単量体(c)の1〜10質量%とを含む単量体混合物を、アニオン性基を有する重合開始剤および/またはアニオン性基を有する連鎖移動剤の存在下で共重合させる工程を有することを特徴とする防汚加工剤組成物の製造方法。
単量体(a):F(CF2)sY−OCOCR=CH2で表される化合物。
ただし、式中のsは1〜6の整数を表し、Rは水素原子、炭素数1〜3のアルキル基またはハロゲン原子を表し、Yは炭素数1〜10のアルキレン基を表す。
単量体(b):CH2=CR1−COO−(R2O)q−R3で表される化合物。
ただし、式中のR1は水素原子またはメチル基を表し、R2は、炭素数2〜4のアルキレン基を表し、R3は水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、(メタ)アクリロイル基、またはグリシジル基を表し、qは1〜140の整数を表す。qが2〜140のとき、一分子中に存在する複数の−(R2O)−は、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
単量体(c):CH2=CR4−M−Q−NR5R6またはCH2=CR4−M−Q−N(O)R5R6で表される化合物。
式中、R4は水素原子またはメチル基を表し、Mは−COO−または−CONH−を表し、Qは炭素数2〜4のアルキレン基または水素原子の一部または全部が水酸基で置換された炭素数2〜3のアルキレン基を表し、R5およびR6はそれぞれ独立に、ベンジル基、炭素数1〜8のアルキル基、水素原子の一部が水酸基で置換された炭素数2〜3のアルキル基を表し、R5、R6および窒素原子がピペリジノ基またはピロリジニル基を形成してもよく、R5、R6、酸素原子、窒素原子がモルホリノ基を形成してもよい。 - 前記単量体混合物が下記単量体(d)の1〜5質量%を含む、請求項9に記載の防汚加工剤組成物の製造方法。
単量体(d):前記単量体(a)、(b)および(c)と共重合可能な単量体であって、イソシアネート基、ブロック化されたイソシアネート基、ウレタン結合、アルコキシシリル基、エポキシ基、N−メチロール基、およびN−アルコキシメチル基からなる群から選ばれる一種以上の架橋性官能基を有し、ポリフルオロアルキル基を有しない単量体。 - 前記アニオン性基を有する重合開始剤が、カルボキシ基を有するアゾ化合物である、請求項9または10に記載の防汚加工剤組成物の製造方法。
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