TWI325882B - Water-and oil-repelling composition and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
1325882 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明關於撥水撥油劑組成物,更具體而言,係關於 不含有對環境上或作業上不利之溶劑,且安定性(機械安定 性、化學安定性、長期保存性)優異之撥水撥油劑組成物。 【先前技術】 以往,含有具有聚氟烷基之聚合性單體單位之聚合物 係廣泛地做為撥水撥油劑使用。為製得含有聚氟烷基之共 鲁聚合物,雖可由塊狀聚合、溶液聚合、懸濁聚合、乳化聚 合等聚合法,而其中,一般係由溶液聚合及乳化聚合而製 得。其中由於作業環境上的問題或對環境之影響等問題, 與溶液聚合而製造之溶劑分散體相較,以由乳化聚合而製 造之水性分散體者更佳。 為製得含有聚氟烷基共聚合物之水性分散體之乳化聚 合中,含有聚氟烷基之聚合性單體極難溶於水中,已知僅 以水作為分散媒體時,反應難以進行,而以往建議使用酮 系或二醇系之有機溶劑作為提升溶解性之辅助溶劑。然 而,即使是水性分散體,例如使用丙酮等低引火點溶劑時, 製品亦有可燃性問題,或即使是使用高引火點溶劑之有機 溶劑亦會造成加工時之大氣污染或排水污染之環境惡化的 問題。 近年來,為解決該等問題而提出一種不使用辅助溶 劑,而獲得含有聚氟烷基之共聚合物之水性分散體之方 法。例如日本專利特開平4-248863及特開平1 1 -255995, 6 3169S8 1325882 以3氟胺氧化物或内鹽(betaine)型界面活性劑等特殊乳 化劑作為乳化劑使用,然而安定性之改良不充分,撥水撥 f亦不充为。日本專利特開平5-17538、特開平6-49319 竹開平9-291481 ’雖以COOH基、0H基、聚氧伸乙基(poE, Polyoxyethylene)等親水性單體共聚合,而改良安定性, 但聚合物中氟含有量變少,撥水撥油性劣化。日本專利特 開平6 1 66705係以溶液聚合後之水性分散體再進行脫溶 A v ‘使衣造法變為簡便,但安定性之改良不充分。曰 癱本專利特開2000-160149及特表2002-530443中雖多少改 良L問題但其中之女定性仍然不充分。專利w〇〇 2/ 24828仏於使用疏水性之界面活性劑之乳化步驟後,於聚 合刖添加親水性之界面活性劑,而試圖改良安定性,但必 須造步驟之中途追加乳化劑,作為製造法並不簡便。 X等I。義之方法中’使用比重大之化合物作為具有多氟烷 基之聚合性單體,基於此原因,乳化時及聚合後之水性分 散液之沉降安定性變差。 另外,專利W002/083809及W003/062521中揭示使用 短鏈Rf基之撥水撥油劑組成等,但撥水撥油性不充分。再 者,雖然溶劑之使用並非必須,但並未揭示無溶劑而同時 具有撥水撥油性及安定性之組成,實施例亦僅為使用溶劑 者。除了不使用溶劑以外依照實施例揭示之方法所製造之 組成物,不但撥水撥油性不充分,安定性亦不充分。〜 亦P X往技術中,然法製得同時滿足高度撥水撥油 性、無溶劑化及優異安定性之撥水撥油性分散液。
33698S 7 1^25882 【發明内容】 奴明欲解決之課題 發明之目的在於提供不含有作業上或環境上不利之 f ~別是有機溶劑),且安定性(機械安定性、化學安定 ® ^ € ^ ^ ^7Κ % ^ ^ ^ ^ ^ 解決課題之手段 本發明提供由下列含氟共聚合物(Α)、界面活性劑(β) 及火系媒體(C)所組成之撥水撥油劑水性組成物: 含氟共聚合物(A )係由: (al):具有碳數1至6之#氟&基 性單體、 κ ° (a2).可與(ai)共聚合之聚合性單體、及 除聚合性單體(al)及(a2)以外,視需要之 (a3):含有極性基或反應性基之聚合性單體所組成之 共聚合物, 且對共聚合物而f,聚合性單體(al)之量為2〇重量% 以上; 界面活性劑(B)係以: (bl ) . HLB值12以下之非離子性界面活性劑、及 (b2) . HLB值15以上之非離子性界面活性劑 為必須成分之界面活性劑;以及 水系媒體(C): 實質上僅由水所成之媒體。
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此外,本發明提供將聚合性單體(⑴、⑽、⑷)、 界面:11 ^⑻及水系媒體⑹—起置人、乳化後、聚合而 形成所述撥水撥油劑水性組成物之製造方法。 'X本明中使用之聚合性單體(al)為具有多氟烷基或多 _烯土(特別是全氟烧基或全氧稀基)與聚合性不飽和基之 化合物,例如下式(11)之化合物。 式(11) ~Α)η~β
Rf: 0|至Cs全氟烷基或全氟烯基 A·二價有機基或單鍵, β :聚合性不飽和基, η · 1 或 2。
Rf基亦可為碳數1至4。 偏有機基可為酯基GC( = 〇)〇_)、醯胺基、伸烷基(碳 數 1 至 1〇)、醚基(-0~)、-CH2CH(OX)CH2-(X 為氫或(例如 碳數^至5之)醯基)、及該等之組合等。 水。!·生不飽私基可為丙烯酸根(_〇c(=〇) — CH=CH2)、曱 基丙稀酸根(-0c(=0) 一 c(cho__ch2) ' 乙、歸基(_CH=CH2)、伸 ,'(CH CH )、亞乙烯基(=c=ch2)、α取代丙稀酸根 (0C(-0)~CX=CH2,X 為鹵素、CF3、CN)等。 ♦合性單體(al)之比重較佳為丨63以下 JIS K - 〇 〇 61 方法 f采旦 < 万沄I子里叶法 '比重針法等),於2〇r所分 之值。 ♦口 I·生單體(al )可為單獨化合物,亦可為2種以上化 合物之混合物。為2種以上化合物之混合物時,混合後之 3169S8 9 1325882 . 比重較佳為1. 63以下。個別化合物之比重可為1. 63以下, • 或亦可為比重1. 63以下之化合物,與比重1. 63以上之化 k - 合物之混合物。聚合性單體(a 1)之比重例如為1. 6 2以下, 特別更佳為1. 60以下。 以最近的研究結果[EPA報告“PRELIMINARY RISK ASSESMENT OF THE DEVELOPMENT TOXICITY ASSOCIATED WITH EXPOSURE TO PERFLUOROOCTANOIC ACID AND ITS SALT” (http://www.epa. gov/opptintr/pfoa/pfoara. pdf)1#, 鲁可知長鏈氟烷基化合物的一種PFOA(全氟辛酸)對環境的 負荷令人非常憂慮,而2003年4月14日EPA(美國環境保 護署)發表對PF0A進行強化之科學調查。另外,Federal Register(FR Vol. 68, No 73/April 16, 2003[FRL-2303-8],http ://www.epa.gov/opptintr/pfoa/pfoara. pdf或 EPA Environmental News FOR RELEASE : MONDAY APRIL 14, 2003 EPA INTENSIFIES SCIENTIFIC INVESTIGATION OF A CHEMICAL PROCESSING AID (http: "www. epa. gov/ • opptintr/pfoa/pfoara. pdf )^, EPA OPPT FACT SHEET April 14, 2003 (http://www.epa. gov/opptintr/pfoa/ pfoara. pdf)公佈長鏈氟炫基(短聚物(telomer))有分解或 代謝而生成PF0A之可能性。本發明中,由於選擇Cr至C6 多氟烷基或多氟烯基作為Rf基,而係使用持有與PF0A相 異化學骨架構造之替代化合物,因而不會有對環境負荷之 憂慮。 聚合性單體(al)可為下式(Π-1)至(1卜5)之化合物。 10 3169S8 1325882
Rf-S〇2-N(R')-R2-〇COCR3=CH2 式(11-1)
Rf-R2-OCOCR3=CH2 式(11-2)
Rf-CO-N(i〇-R2-〇COCR3=CH2 式(11-3)
RfCH2CH(0R )CH2~0C0CR3=CH2 式(11-4)
Rf-0-Ar-CH2-0C0CR3=CH2 式(11-5)
Rf : (^至C6之全氟烷基或全氟烯基 R1 : Η或Ci至C4院基 R2 : C!至CIQ伸烷基 • R3 : Η、C!至C4烷基或鹵素 R4 : Η或G至C4醯基 A r .方香族基(例如碳數6至18) 聚合性單體(a 1)之具體例如下述。 C2F5CH2〇COCH=CH2、C2F5CH2〇COC(CH3)=CH2、 C2F5CH2〇COCF=CH2、C2F5CH2〇COCCl=CH2、 C2F5CH2CH2〇COCH = CH2、C2F5CH2CH2〇COC(CH3) = CH2、 C2F5CH2CH2〇COCCF=CH2 ' C2F5CH2CH2 0C0CC1=CH2 ' ® C4F9CH2CH2OCOCH-CH2 ' C4F9CH2CH2〇COC(CH3)=CH2 ' C4F9CH2CH20COCF-CH2' C4F9CH2CH20COCC1-CH2' C6Fi3CH2CH2〇COCH=CH2 ' C6Fi3CH2CH2〇COC(CH3)=CH2 ' C6Fi3CH2CH2〇COCF=CH2 ' C6F.3CH2CH2〇COCCl=CH2 ' (CF3)2CFCF2CF2CH2CH2〇COCH=CH2、 (CF3)2CFCF2CF2CH2CH2〇COC(CH3)=CH2、 (CF3)2CFCF2CF2CH2CH2〇COCF=CH2、 (CF3)2CFCF2CF2CH2CH2〇COCCl=CH2、 1325882 (CF3)2CFCH2CH2〇COCH=CH2、(CF3)2CFCH2CH2〇COC(CH3)=CH2、 (CF3)2 CFCH2CH2〇COCF-CH2 ' (CF3)2CFCH2CH2〇COCCl=CH2 ' C4F9S〇2N(CH〇CH2CH2〇COCH=CH2、 (CF3)2CFCF2CF2CH2CH(0C0CH3)CH20C0CH=CH2、 C6FuO-C6H4-CH2〇COCH=CH2。 本發明所用之可共聚合之聚合性單體(a2)較佳為非氣^ 化合物。聚合性單體(a2)雖無特定限制,一般而言可為下 述式(12)之化合物。 | (R-A)n-B 式(12) R: Ci至C3。之烷基、環烷基、烯基或環烯基 A:二價有機基或單鍵 B :聚合性不飽和基 η : 1 或 2 二價有機基可為酯基、醯胺 基、醚基(-〇-)等。聚合性不飽和基可為乙烯基(_CH=CH2)、 籲伸乙烯基(-CH=CH-)、亞乙烯基(«I)、丙烯酸根(―〇c( = 〇) 烯酸根(-oc(=o)-cx=ch2,X 為 _ 素、CF3、CN)等。 再者,聚合性單體(a2)可為下述式至(12_5)之 化合物》 式(12-1) 式(12-2) 式(12-3) 式(12-4) r-ococr3=ch2
R-0C0CH=CHC00-R r1-cooch=ch2 r2-cr3=ch2 316988 12 1325882 〇v
)C-CH 式(12-5) r'-n II ;C-CH 0 R ·· Ci至Go之烧基、環烧基、稀基或環稀基 R1 ·· Ci至C2〇之烷基 R2 ·· Ci至Go之统基、環烧基、芳香族基、鹵素 R3: H、Ci至C4之烧基或鹵素 R4 : Η或Ci至Cu之烷基、環烷基 ♦合性單體(a 2)之具體例為(曱基)丙稀酸十六院g旨、 (甲基)丙烯酸硬脂g旨、(甲基)丙烤酸二十二院酷等ci5以上 之(甲基)丙烤酸烧酷類;(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙 烤酸異萡酯、(曱基)丙烯酸三環癸酯、等&以上之(甲基) 丙烯酸脂環式烷酯或脂環式烯酯類;氣乙烯、硬脂酸乙稀 類之C,5以上之乙烯酯類;N_甲基馬來醯亞胺、卜環己基馬 來酿亞胺等N-烧基馬來酿亞胺類。 聚合性單體(a2)之其他具體例為(甲基)丙烯酸曱酯、 (甲基)丙烯酸丁酯、(曱基)丙烯酸2_乙基己酯、(曱基)丙 烯酸月桂酯等以下之(甲基)丙烯酸烷酯;丙烯腈、丁二 烯、鼠戊二烯、異戊二烯、乙酸乙烯酯、笨乙烯、偏氣乙 烯 '烧基乙烯_、稀烴等。 ♦合性單體(a2)較佳為均聚合物之玻璃轉移溫度(Tg) 為5JTC以上及/或融點(Tm)3(rc以上。以及/或以於該範 圍犄,可得高撥水撥油性。玻璃轉移溫度(Tg)較佳為55。〇 以上,特佳為6(TC以上。融點(Τπ〇較佳為35t以上。 316988 1325882 必要時,本發明中使社聚合性單體⑷) 及/或反應性基》 …極性基之例為㈣(_GH)、聚氧伸垸基、胺基(m 為氫或匕至ο烷基)、N_羥曱基(―NHCH2〇H)、醯胺基、 基(-COOH)、鹵基等。 反應丨生基之例為環氧基、封端化異氰酸酯基等。 聚合性單體(a3)之具體例為(甲基)丙烯酸3-氣-2-羥 基丙S曰N羥曱基(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯酸羥基 乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯、氣甲基苯乙烯、(甲基) 丙烯酸縮水甘油酯、二丙酮丙烯醯胺、甘油單(甲基)丙烯 酸醋、聚氧烧二醇單(甲基)丙烯酸、含有封端化土異氮酸 酯基之(甲基)丙烯酸I旨等。 共聚合物(A)中(al)、(a2)、(a3)之比例為 U1)為20至40重量%、(a2)為〇至8〇重量%、(a3) 為0至20重量%,較佳為(al)為4〇至95重量%、(^)為$ 至60重量%、(a3)為0至15重量%,更佳為(&1)為至 90重量%、(a2)為9至50重量%、(以)為i至1〇重量%。 本發明所使用之界面活性劑(β)含有Hlb值12以下, 較佳為ίο以下之非離子性界面活性劑(bl),及hLB值為 15以上之非離子性界面活性劑(b2)。 非離子性界面活性劑(bl )及(b2)的構造為直鏈狀及/ 或分歧狀脂肪族(飽和及/或不飽和)基之環氧烷化物加成 物(alkyl ene oxide adducts)、山梨糖醇酐酯及/或其環氡 烷化物加成物、直鏈狀及/或分歧狀脂肪酸(飽和及/或不飽 3169S8 1325882 .户^之/、烷一酵酯等。其中,環氧烷化物加成部分及聚烷二 ^的構造較佳為聚氧伸乙基(p〇E,p〇iy〇xyethyene) 或 1"氧伸丙基(P0P,P〇ly〇xypropylene)或 POE/POP 共聚合 物(可為媒規共聚合物或封端共聚合物)者。 由於環境上之問題(生物分解性、環境荷爾蒙等),較 佳為不含芳香族基之構造。 非離子性界面活性劑(bl)及(b2),可為下式所示之界 面活性劑 ί R 〇-(CH2CH2〇)p-(R2〇)q-R3 式(21) [式中,R1為碳數1至22之烷基或碳數2至22之烯基, V為碳數3以上之伸烷基,R3為氫原子、碳數i至22之烷 基或碳數2至22之烯基,p為2以上之數,q為〇或1以 上之數]。 R2之例為伸丙基,伸丁基。 式(21)所示之非離子性界面活性劑(bl )及(b2)之具體 例為
Ci0H21 〇-(CH2CH2O)ρ-(〇3ΗβΟ)q~H ' C.2H25〇-(CH2CH2〇)p-(C3H6〇)q-H ' Ci6H3iO~(CH2CH2〇)p-(C3H6〇)q-H ' C.6H33〇-(CH2CH2〇)p-(C3H6〇)q-H ' Cl8H35〇-(CH2CH2〇)p-(C3H6〇)q-H、 C18H37O-(CH2CH2O)p~(C3H6O)q-H '
Ci2H25〇-(CH2CH2〇)p-(C3H6〇)q-C.2H25 ' Cl6H31〇-(CH2CH2〇)p-(C3H6〇)q-Cl6H31 ' 316988 I325882
Cl6H33〇-(CH2CH2〇)p-(C3H6〇)Q~Ci2H25 ' iso-C.3H27〇-(CH2CH2〇)p-(C3H6〇)q-H [式中,p及q與上述同意義]等。 下式所示之 又,非離子性界面活性劑(b 1)及(b 2)可為 界面活性劑 R4-〇—CH —CH —0 —R5 式(22-1) 式(22~2)
I I CH2 CH-CHCHo-O-COR'
\ / I G o 0-R6 0、 chch2-〇-cor'
r4-〇-C々 / CH-O-R6 CH 0-R5 [式中,R1為碳數1至22之烷基或碳數2至22之稀基,R4、 f、R6 為 Η、RiC0-、—(CH2CH2〇)p-(R20)q-R3(R2 為碳^ 3 以 上之伸烧基,R3為碳數1至22之烧基或碳數2 $ 99 其,达。 土 “之缔 土 p為2以上之數,q為〇或1以上之數)]〇 式(2 2 )所示之非離子性界面活性劑(b丨)及(b 2 )之具體 例為單月桂酸山梨糖醇酐酯、單硬脂酸山梨糖醇酐酯/、、二 半硬月曰酸山梨糖醇酐酯、三硬脂酸山梨糖醇酐酯、單硬浐 奴,氧伸乙基山梨糖醇酐酯、單油酸聚氧伸乙基山梨糖醇 軒酉曰、二硬脂酸聚氧伸乙基山梨糖醇酐酯等。 不 再者,非離子性界面活性劑(bl)&(b2)可為下式所 之界面活性劑. K'COO-(CH2CH2〇)p-(R2〇)q-R7 式(23) [式中,R為碳數1至22之烷基或碳數2至22之烯基, 316988 16 1325882 R2為碳數3以上之伸院基, R為Η、R’CO-、R3(r3為氫原子、碳數1至22之烷基或碳 數2至22之烯基), p為2以上之數’ q為〇或1以上之數]。 式(22)所示之非離子性界面活性劑(bl)及(b2)之具體 例為
Ci7H35COO-(CH2CH2〇)p-Η、Ci7H33COO-(CH2CH2〇)p-H、
CnH35C00-(CH2CH2〇)p-(c3H6〇)q-H、C17H35C00-(CH2CH20)p-
OOCCnHas ' Ci5H3iCOO-(CH2CH2〇)p-H ' C..H23CO〇-(CH2CH2〇)p-H
[式中’ p及q與上述同意義]等。 (bl)及(b2)之重量比,(bi)/(b2)為 l/o.oi 至 20,更 佳為1/0. 05至1〇,更佳為1/0. 1至1〇。 在不損及效果之範圍内,亦可併用其他非離子性界面 活性劑。 陽離子性界面活性劑(b3)為下式之構造, R'p-N+R2qX· R1:碳數12以上之直鏈狀及/或分歧狀之脂肪酸(飽和 及不餘和)基 R2 : Η或C1〜4之烷基 X :鹵素、Cl~4之脂肪酸根 Ρ· 1 或 2’q:2或 3, p+q=4 較佳為不含環氧乙烷基及芳香族基之銨鹽。 陽離子性界面活性劑(b3)的量,對非離子性界面活性 劑(1)1)與(132)之合計1〇〇重量份而言,為1至5〇〇重量份, 316988 1325882 例如可為5至300重量份。 界=性㈣)之合計使用量,對聚合性單體(⑷)、 U2)、(a3)之合計)1〇〇重量份,為〇1至2〇 佳為1至15重量份。 刀又 本發明中所使用之水系媒體(c)為實質僅每併 僅有水」意指相對於含氟共聚合物⑴,有機溶劑為3 :: ㈣—下,特別為i質量%以下之意。”乳化劑等原料= =有機溶劑混人的情況,但該等有機溶劑非常少量(例如 有機浴狀含有量相對於含敦共聚合物⑴為3質量心 (共聚合物⑷之濃度為3。質量%之撥 成。 佔組成物之〇.9咖下),特別是1質量二:的 組成物中為0.3質量%以下))’因而不損害本發明 。 又’存在有該等少量之有機溶劑,幾乎不會影^乳化 =定性之改善’於不使用輔助溶劑時,進行乳二 合’亦不損害本發明之特色。 κ =發明之财撥油劑隸組絲,可“將聚合性單 :(〇、U2)、(a3)、界面活性劑⑻及水系媒體(〇—起 置入,料化後聚合而叙製造方法而製造 =時、聚合時不使用有機溶劑。本發明之製造方法 =溶劑之方法不同。視需要,亦可使用滴下聚合:種 + 合 Cseed polymerization)等方法。 聚合性單體之-部份為氣狀單體時,可將除 體以外者-起置入後進行乳化,於聚合前再將'二果 入聚合而製造。氣狀單體於乳化後置人之步 316988 18 ^^5882 使用岭劑S’之步驟,為不損害製造簡便性者。 進行乳化時,必要時可於均質混合器等進 丑 ’使用超音波乳化機或高壓 、/刀散 化後之聚合性單體之粒子徑為〇. 一以:化而較佳使乳 :聚合時,可使用調整共聚合物分 及聚合起始劑。 (繾私動劑 _動劑可列舉如辛基硫醇、g基 基乙基硫醇等。 ^日基硫 劑可列舉仏偶氮雙異丁腈、2,2、偶 =丙烧)·二鹽酸鹽、2,2,_偶氮雙[2介咪。導2一 :)丙烧]•二鹽酸鹽等偶氮系起始劑,過氧三甲基乙酸第 :丁醋、過氧新癸酸第三丁醋等過氧化物系起始 化 遇原糸起始劑等。 。所製得之撥水撥油劑水性組成物中,由沉降安定性的 觀點而s,分散樹脂之粒子徑較佳為0.25 zzm以下。 丄本發明之撥水撥油劑水性組成物中,針對目的亦可含 有交聯劑、其他聚合物、其他撥水劑、撥油劑、抗污劑、 4⑷j、難燃劑、靜電防止劑、染料安定劑、抗銹劑:防 縮劑、質感加工劑 '柔軟增加劑、消泡劑等添加劑。 _交聯劑可列舉如封端化異氫酸酯化合物、蜜胺樹脂化 合物、乙二醛系樹脂化合物、尿素系樹脂化合物、以交聯 性單體(N-羥曱基丙烯醯胺、曱基丙烯酸2_異氫酸乙酯之 甘欠段化物等)作為必須聚合單位之聚合物等,較佳為封阻化 兴氰酸Ss化合物或蜜胺樹脂化合物。此處之羥化異氰酸酯 316988 1325882 化合物係不具有聚合性不飽和基之化合物,較佳為且有昱 氰酸i旨之異氰酸醋基以封阻化劑加以封阻化構造之^匕合兴 物。蜜胺樹脂化合物可列舉三經甲基蜜胺、六經甲基 等。 土虫 經本發明所製得之撥水撥油劍組成物加以處理之被處 理物,以纖^隹製品、紙、木材、皮革、塑勝、玻璃、磚瓦、 水泥、石材寻,特別是纖維、絲或布型態之纖維製品為佳。 本發明之組成物(特別是含氟共聚合物)係以附著於被 處理物之方式,而處理被處理物。 主=發明之組成物應用於被處理物,較佳是以塗布、浸 潰、賀塗、浸軋(padding)、輥被覆或該等方法之组合。一 般而言’將被處理物浸潰於撥水撥油劑組成物中,以絞幸昆 '乾燥’以及必要時進行熱固化(c)。本 此或i Γ成物應用於被處理物時之處理量,以共聚合物(Α) 成為被處理物之0.〇1至1重量%為佳。 用於Ιί理亡意指將處理劑以浸潰、喷霧、塗布等方式應 二:藉由處理,可將處理劑有效成分之含氟共聚合 物冷透至基材内部及/或附著於基材表面。 【實施方式】 實施例 以厂、之κ轭例更具體說明本發明。實施例中評價之 各4寸性係依下述方式測定。
SzME_^J±_ 聚合物分散液以水稀釋成固形分濃度為0.5重量%而
31698S 20 1325882 調製處理液。將尼龍平紋織布(鐘紡公司製天然纖維、尼龍 6、藏青色染色布)(Ny)及聚酯/棉混紡布(斜紋織物、未染 色、絲光處理)(PET/C)浸潰於處理液中’以砑光機絞擰、 吸液率(wet pick叩)40%(尼龍)、60%(聚酯/棉混紡),於 1 〇〇°C乾燥2分鐘、16(TC熱處理1分鐘後,評價該處理布 的撥水撥油性。 撥水性係以JIS-L-1 092的喷霧法之撥水性No·(參照 下表1)表示。 撥油性係根據AATCC_TM 118以下述表2所示之試驗溶 液’於試驗布上的2個地方滴數滴,觀察30秒後的浸透狀 態’以未顯示浸潰之試驗溶液之撥油性最高點作為撥油性。 表 撥水性No. 5 4
__狀態 表面無附著濕潤者 表面顯示稍微附著濕潤者 表面顯示部分濕潤者 表面顯示濕潤者 表面全體顯示濕潤者 316988 21 1325882 表2 撥油性 •試驗溶液 ' 表面張力(dyne/cm,25°C ) 8 正庚烷 20. 0 7 正辛烧 21.8 6 正癸烷 23. 5 5 正十二烧 25. 0 4 正十四烧 26. 7 3 正十六烧 27. 3 2 正十六烧35/石增 29. 6 6 5混合溶液 1 石蠟 31.2 0 未達1者 粒子輕 乳化後及聚合後之分散粒子之粒子徑係使用下述裝置 測定。 機種:Fiber-Optics Particle Analyzer FPAR — 10⑽ 製造商:大塚電子公司 口形分30質量%之撥水撥油劑組成物於靜置i個 月,觀察沉降的發生。無沉降物者較佳。 〇·完全無沉降 △:稍微有沉降物 X .沉降物多
316988 撥水撥油劑組成物以自來水輯成為固形分濃度 22 1325882 質量% ’以均質機於30Orpnix 1 〇分鐘攪拌後,產生之將清 以黑色棉布過濾。無浮渣者較佳。 〇:完全無浮渣 △:少許浮渣 X :浮潰多 化學安定性 撥水撥油劑組成物以自來水稀釋成為固形分濃度〇 6 質量% ’對其添加分散染料0.006重量%,充分攪拌混合後 籲觀察凝集物之產生。無凝集物較佳。 〇:完全無凝集物產生 .△:稍微有凝集物產生 X :多量凝集物產生 實施例1 置入 C4F9CH2CH2〇COC(CH3)=CH2(以下簡稱為 9fma) 43.5g、丙烯酸硬脂酯(以下簡稱為StA)9 2g、^羥甲基丙 烯醯胺(以下簡稱為N_MAM)12g、曱基丙烯酸3_氯_2 —羥基 丙醋(以下簡稱為CHPMA)0.6g、非離子性界面活性劑二土 EBD-12(HLB值12)(聚氧伸乙基•聚氧伸丙基烧基_,日本 油脂公司IUUg、LT-221(HLB值⑺(聚氧伸乙基山梨糖 醇酐單月桂酸醋,日本油脂公司製)3.Gg、硬脂基三甲基錢 氯化物(STMAC)1.4g、離子交換水86g、月桂硫醇Q咖、 乙酸〇.吻。加溫至6(rc,以均質機預備分散後,以超音 波乳化機乳化15分鐘。乳化後之平均粒子㈣175_。 該乳化液移至300ml四口燒瓶(配有攪拌機、冷卻管、 316988 23 1325882 •溫度計、氮氣導入管)中,以氮氣置換後,添加聚合起始劑 :偶氮雙甲脒基丙烷·二鹽酸鹽〇.3g,開始聚合。於6〇ΐ攪 -拌4小時後,於氣相層析(GC)確認單體消失,製得固形分 40%之聚合物水性分散體。將其以離子交換水稀釋,^刀 形分30%之撥水撥油劑組成物。聚合後之平均粒子徑马固 163nm。聚合物之組成大致與置入之單體組成一致。 評價撥水撥油劑組成物之特性。結果示於 實施例2至7、比較例1 、、 ° 籲⑨了單體的種類與量依表3所示加以改變之外 實施例i相同的方法,製得固形分3〇%之撥水撥以與 物。評價所製得組成物之各特性。結果示於表3。、、且成 比較例2 除了添加料交換水7Gg、作為輔助溶劑 醇 =與實施例1相同的方法,製得固形分辦: 組成物。評價所製得組成 。之^ 表3。 τ 1 ,、·°果示於 24 1325882
表3 單體 比重 實施例 比較例 1 2 3 4 5 6 7 1 2 9FMA 1.40 43. 5 30. 5 43. 5 13FMA 1. 51 43. 5 13. 0 含 9FA 1.44 26. 2 氟 a〇 早 13FA 1. 56 6. 5 體 9FCA 1. 54 38. 1 30. 5 30. 5 13FCA 1. 63 7. 6 7. 6 FA 1. 65 32. 7 StA 9. 2 9. 2 20. 0 14. 6 14. 6 20. 0 9. 2 共 StMA 9.2 聚 單 TCDA 14. 6 體 N-MAM 1.2 1.2 1.2 1.2 1. 2 1.2 1.2 1.2 1.2 CHPMA 0. 6 0. 6 0. 6 0. 6 0. 6 0. 6 0. 6 0. 6 0. 6 撥水性 Ny 5 5 5 5 5 5 5 5 5 PET/C 4 5 4 4 5 5 4 5 4 撥油性 Ny 2 4 3 2 4 4 4 3 2 PET/C 4 6 5 3 5 5 3 3 4 乳化後粒子徑 175 187 183 172 160 163 193 222 223 聚合後粒子徑 163 192 179 172 161 174 90 444 53 沈降安定性 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 X 〇 機械安定性 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 Δ Δ 化學安定性 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 Δ 〇 9FMA : C4F9CH2CH2〇COC(CH3) = CH2 13FMA : C6F13CH2CH2〇COC(CH3) = CH2 9FA : C4F9CH2CH2OCOCH-CH2 13FA : C6F丨3CH2CH2〇COCH:CH2 9FCA : C4F9CH2CH2OCOCCI-CH2 13FCA : C6F.3CH2CH2〇COCCl=CH2 FA : CnF2nHCH2CH2〇COCH=CH2 (n = 8/n=10 為重量比 85/15 25 316988 1325882 . 之混合物) ' St A :丙烯酸硬脂酯 • » 'StMA :曱基丙烯酸硬脂酯 TCDA .丙細酸二環癸西旨 N-MAM : N-羥曱基丙烯醯胺 CHPMA :曱基丙烯酸3-氯-2-羥基丙酯 • 實施例8 ' 置入 C4F9CH2CH2〇coc(CH3)=CH2(以下簡稱為 9FMA) • 38. lg、丙烯酸硬脂酯(以下簡稱為StA)14 6g、N_羥曱基 丙烯酿胺(以下簡稱為n-ΜΑΜ)1. 2g '曱基丙烯酸3-氯-2-羥基丙酯(以下簡稱為CHPMA) 0. 6g、非離子性界面活性劑 EBD-12CHLB值12)(聚氧伸乙基•聚氧伸丙基烷基醚,曰本 油脂公司製)0.8g、LT-22UHLB值17)(聚氧伸乙基山梨糖 醇酐單月桂酸酯,日本油脂公司製)3.〇g、硬脂基三甲基銨 氣化物(STMAC)l_4g、離子交換水86g、月桂硫醇〇 〇3g、 籲乙酸0. 12g。加溫至601,以均質機預備分散後,以超音 波乳化機乳化15分鐘。乳化後之平均粒子徑為18〇nm。 該乳化液移至300ml四口燒瓶(配有攪拌機、冷卻管、 溫度計、氮氣導人管),以氮氣置換後,添加聚合起始劑偶 氮雙曱脒基丙烷•二鹽酸鹽〇.3g,開始聚合。於6〇。〇攪拌 4小時後,於氣相層析(GC)確認單體消失,製得固形分1⑽ 之聚合物水性分散體。將其以離子交換水稀釋,成為固形 分30%之撥水撥油劑組成物。聚合後之平均粒子栌為 / 166ηπι°聚合物之組成大致與置入之單體組成一致。’ 316988 26 1325882 評價撥水撥油劑組成物之特性。結果示於表4。 實施例9至i 5、比較例3至6 除了乳化劑的種類與量係依表4所示加以改變之外, 以與實施例1相同的方法,製得固形分30%之撥水撥油劑 組成物。評價所製得組成物之各特性。結果示於表4。
27 3169SS 1325882 表4 乳化劑 HLB值 實施例 比較例 8 9 11 12 13 14 15 3 4 5 6 EBD-12 12 0. 8 EBD-9 9 0. 8 EBD-4 4 0. 8 SF-420 4 0. 8 PP-40R 7 0.8 非 離 子 EAD-8 LP-20R 8 9 0. 8 1.2 性 界 面 LT-221 17 3. 0 3. 0 3. 0 3. 0 ΒΤ-20 16 3. 0 1 ^ 性 劑 SF-485 17 3. 0 BL-9EX 15 3. 0 ΒΟ-50 18 1. 0 Pronon 208 44 0. 8 BO-20 17 3. 0 BS-20 18 3. 8 1.4 界 STMAC 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 離面 子活 性性 CP0EAC SP0EAS 5. 2 1.4 0. 8 劑 STDS 3. 0 β水性 Ny 5 5 5 5 5 5 4 5 5 5 1 PET/C 4 4 4 4 4 4 3 2 2 3 2 撥油性 Ny 2 2 2 2 2 2 2 1 1 2 0 PET/C 4 4 4 4 4 4 2 2 2 1 0 乳化後粒子徑 180 169 169 163 167 178 226 157 184 215 189 聚合後粒子徑 166 139 138 134 188 209 238 252 254 262 231 沈降安定性 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 X Δ Δ 〇 機械安定性 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 X X X 〇 化學安定性 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 X 〇 Δ 〇 28 316988 1325882 .EBD-12、EBD-9、EBD-4:聚氧伸乙基聚氧伸丙基烧基謎(日 ' 本油脂公司製) EAD-8 .聚氧伸乙基烷基醚(曰本油脂公司製) BL-9EX .聚氧伸乙基月桂基醚(曰光化學公司製) SF-420、SF-485 :乙烯二醇(acetylene glyc〇1)(聚氧伸乙 基)加成物(sulfinol 42〇、485,air_pr〇ducts 公司製) PP-40R .山梨糖醇酐單棕櫚酸酯(日本油脂公司製) LP 2OR .山梨糖醇酐單月桂酸g旨(日本油脂公司製) _ LT-221:聚氧伸乙基山梨糖醇針單月桂酸醋(日本油脂 製) BT 20.聚氧伸乙基二級烧基_(曰光化學公司製) BS-20 .聚氧伸乙基硬脂基醚(曰光化學公司製) 20、β〇-50 :聚氧伸乙基油基醚(曰光化學公司製)
Pronon 208 :聚氧伸乙基•聚氧伸丙基嵌段共聚合物(曰本 油脂公司製) 鲁STMAC :硬脂基三曱基銨氣化物 CP〇EAC :椰子油烷基雙(聚氧伸乙基)f基銨氣化物 SP0EAS :聚氧伸乙基烧基醚硫酸鈉 STDS .四癸婦石黃酸鈉 實施例16 含氯化乙烯之聚合物: 1 入 C4F9CH2CH2〇COC(CH3)=CH2(以下簡稱為 9FMA) 87. 2g、丙烯酸硬脂酯(以下簡稱為StA)11.3g、N-羥曱基 丙烯醯胺(以下簡稱為N_MAM)28g、曱基丙烯酸3_氣_2二
31698S 29 1325882 .羥基丙酯(以下簡稱為CHPMA)0. 7g、非離子性界面活性劑 .PP_40R(HLB值7)(山梨糖醇酐單棕櫚酸酯,日本油八 -製)2.1g、BO-50(HLB值18)(聚氧伸乙基油基醚,曰光^匕學 公司製)2. lg、PBC-44CHLB值13)(聚氧伸乙基聚氧伸丙基 十六烷基醚、日光化學公司製)6.4g、陽離子性界面活性劑 二硬脂基二甲基銨氣化物2. 3g、離子交換水272 3g、月桂 硫醇0.5g、乙酸0.7g。加溫至6(rc ’以均質機預備分散 後,以超音波乳化機乳化1 5分鐘。乳化後之平均粒子徑為 鲁 182nm 。 该乳化液移至1 000ml高壓釜(Autoclave)(配有攪拌 機、冷郃官、溫度計、氮氣導入管)中,以氮氣置換後,置 入氣化乙烯33. 0g。添加聚合起始劑偶氮雙甲脉基丙烧· 二鹽酸鹽1· 0g,加熱至6(TC,開始聚合。於6〇°c攪拌4 λ!、時後,排出未反應之氯化乙烯單體。氣化乙烯單體之反 應率為80%。於GC確認其他單體消失’製得固形分3找之 籲水性分散體。將其以離子交換水稀釋,成為固形分3〇%之 撥水撥油劑組成物。聚合後之平均粒子徑為173nm。 評價製得之組成物之各特性。撥水撥油性、安定性皆 優異。 至此所敘述之内容簡言之,即於撥水撥油劑組成物 中,撥水撥油性能之表現基本為於含有多氟烷基(或多氟烯 基)之聚合性單體中,使用短鍊Rf基而提升沉降安定性(以 水性分散體所製得之組成物之樹脂分散體粒子之貯藏時之 沉降少)’限定共聚合物之物性(Tg'Tm)而防止撥水撥油性
31698S 30 1325882 減低,以及,組合使用特定界面活性劑而不含對作業上、 、· ' 環境上不利之溶劑,且達成優異安定性(機械安定性、化學 # '· 安定性、長期保存性)。
31 316988
Claims (1)
1325882 十、申請專利範圍 第94112382號專利申請幸 (99年3月12日 1 1. 一種撥水撥油劑水性組成物,係由含氟共聚合物(a)、 界面活性劑(β)及水系媒體(C)所組成,其中 含氣共聚合物(A )係由: (al):具有碳數1至6之多氟烷基或多氟烯基之聚 合性單體、 (a2)均聚合物(hom〇p〇lymer)之玻璃轉移溫度(丁幻 為55C以上及/或融點(Tm)為30°C以上之可與(al)共 聚合之聚合性單體、及 除聚合性單體(al)及(a2)以外,視需要再加上 (a3)含有極性基或反應性基之聚合性單體所組成 之共聚合物, 且相對於共聚合物而言,聚合性單體(al)之量為 2 0重量%以上; 界面活性劑(B)係以: (bl) : HLB值12以下之非離子性界面活性劑、及 (b2) : HLB值15以上之非離子性界面活性劑 為必須成分之界面活性劑;以及 水系媒體(C): 貫質上僅由水所成之媒體。 2. 如申叫專利範圍第1項之撥水撥油劑水性組成物,其 中’界面活性劑(B)另含有(b3)陽離子性界面活性劑。 3. 如申。月專利範圍第1項之撥水撥油劑水性組成物,其 中’聚合性單體(al)之比重為1. 以下。 316988(修正版) 32 1325882 — ,.·· . , 咚飞土第 9411:== • 4·如申請專利範圍第Γ·£3項-中·住-二.▲之撥水撥油劑水性 :; 組成物,其令’含氟共聚合物(Α)中之(al)的比例為4〇 * 至95重量%、(a2)的比例為5至60重量%、及(a3)的比 : 例為0至15重量%。 -5.如申凊專利範圍第1項之撥水撥油劑水性組成物,其 中,界面活性劑(B)之構成成分(bl)為HLB值10以下之 非離子性界面活性劑。 6. 如申請專利範圍第丨項之撥水撥油劑水性組成物,其 中,非離子性界面活性劑(bl)及(b2)之構造係由直鏈狀 及/或分歧狀之脂肪族(飽和及/或不飽和)基之環氧烷 化物加成物(alky lene oxide adducts)、山梨糖醇酐酯 及其環氧烷化物加成物、直鏈狀及/或分歧狀脂肪酸(飽 .和及/或不飽和)之聚烷二醇酯選出之構造,且不含芳香 力矢基之構造者。 7. 如申請專利範圍第6項之撥水撥油劑水性組成物,其 中,非離子性界面活性劑(bl )及(b2)之環氧烷化物加成 部分及聚燒二醇之構造為聚氧伸乙基(P0E ; p〇ly〇xy ethylene)或聚氧伸丙基(pop; p〇iy〇Xy pr〇pyiene)或 POE/POP共聚合物。 8. 如申請專利範圍第2項之撥水撥油劑水性組成物,其 中,陽離子界面活性劑(b3)之構造為 RVN+R2qX- R 2以上之直鏈狀及/或分歧狀之脂肪族(飽和及/或 不飽和)基、 33 316988(修正版) 1325882 第94112382號專利申請案 (99年3月12曰) .R2:h 或 c,-4烷基、“一一-- . x :鹵素、Cm脂肪酸根 P. 1 或 2、q:2 或 3、且 p+q=4 ' 且為不含環氧乙烷基及芳香族基之銨鹽。 -9.如申凊專利範圍第1項之撥水撥油劑水性組成物,其 中’含氟共聚合物之粒子徑為〇. 25/zm以下。 10. —種撥水撥油劑水性組成物之製造方法,係為申請專利 範圍第1至9項中任一項之撥水撥油劑水性組成物之製 造方法,該製造方法係將聚合性單體(al)、(a2)、(a3)、 界面活性劑(B)及水系媒體(C) 一起置入,經乳化後聚合 而成。 11 ·如申請專利範圍第1 〇項之製造方法,其中,至少一種 之聚合性單體為氣體狀單體時,係將氣體狀單體以外之 成份一起置入使乳化後,於聚合前將氣體狀單體置入。 12. 如申請專利範圍第10或11項之製造方法,其中,該乳 化係使用超音波乳化機或高壓均質機實行之,且 後之粒子徑為0.2/zm以下。 13. —種被處理物之處理方法,係以申請專利範圍第1至9 項中任一項之撥水撥油劑來處理被處理物。 14. 一種被處理物,係藉由申請專利範圍第13項之處理方 法而獲得者。 316988(修正版) 34
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