WO2009148029A1 - 共重合体、その製造方法および撥油剤組成物ならびにその処理物品 - Google Patents

共重合体、その製造方法および撥油剤組成物ならびにその処理物品 Download PDF

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WO2009148029A1
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星野 泰輝
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旭硝子株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a copolymer, a production method thereof, an oil repellent composition containing the copolymer, and an article treated with the oil repellent composition.
  • a polyfluoroalkyl group (a group having a structure in which at least two of the hydrogen atoms of the alkyl group and at most all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms in the molecule).
  • a polymer containing a polymerization unit of a polymerizable monomer containing a polyfluoroalkyl group is referred to as an “R f group” or a copolymer of this and another monomer is added to an organic solvent solution or An article is treated with an aqueous dispersion.
  • a water / oil repellent composition comprising a copolymer containing a polymer unit based on a monomer not present (see Patent Document 1) or an R having a low crystallite melting point and a glass transition point above a certain temperature. Copolymers comprising a polymer unit based on a monomer having an f group (preferably an R F group having 6 or less carbon atoms) and a polymer unit based on a monomer having a functional group capable of crosslinking without having an R f group.
  • a water / oil repellent composition (see Patent Document 2) containing a polymer as an active ingredient is known.
  • any of these water / oil repellent compositions (1) imparts water / oil repellency to the article even when treated at a low temperature, (2) enables water / oil repellent processing with a soft texture, (3) This is for the purpose of being able to perform water- and oil-repellent processing with excellent durability, and although water repellency and durability thereof are excellent, there is a problem that oil repellency is not sufficient.
  • a low surface tension liquid such as a hydrocarbon-based low surface tension liquid or gasoline. None that exhibits sufficient oil repellency is known.
  • the present invention can be excellent in oil repellency on behalf of the copolymer having a high number 8 or more R F group carbon environmental load, sufficiently impart oil repellency to oil low surface tension on the surface of the article It is an object of the present invention to provide a copolymer having a low environmental load. It is another object of the present invention to provide a method for producing the copolymer, an oil repellent composition containing the copolymer as an active ingredient, and an article excellent in oil repellency against low surface tension oil. .
  • the present invention provides a copolymer comprising the following polymerized unit (a), polymerized unit (b), polymerized unit (c1) and polymerized unit (c2).
  • Z is a polyfluoroalkyl group having 4 to 6 carbon atoms, or a group represented by the following formula (2);
  • Y is a divalent organic group or a single bond; Is any of the groups represented by the following formulas (3-1) to (3-5).
  • R is a hydrogen atom, a methyl group or a halogen atom, and ⁇ is a phenylene group.
  • Polymerized unit (b) a polymerized unit based on a linear or branched alkyl (meth) acrylate having 6 to 18 carbon atoms in the alkyl moiety, (However, in the polymerization unit (a), X in the general formula (1) is a group represented by any one of (3-1) to (3-4), and R is a group having a methyl group or a halogen atom.
  • the polymer unit (b) is a polymer unit based on an alkyl acrylate, and in the polymer unit (a), X in the general formula (1) is represented by any one of (3-1) to (3-4).
  • the polymerized unit (b) is a polymerized unit based on an alkyl methacrylate.
  • the present invention also provides the following monomer (A), monomer in the medium in the presence of a polymerization initiator, preferably in a medium containing water in the presence of a surfactant and a polymerization initiator.
  • (B) a method for producing a copolymer for polymerizing a monomer mixture containing a monomer (C1) and a monomer (C2), wherein the single monomer is added to all monomers (100 mol%).
  • the monomer (A) is 40 to 85 mol%
  • the monomer (B) is 10 to 55 mol%
  • the total of the monomer (A) and the monomer (B) is 70 mol% or more
  • the manufacturing method of the copolymer contained in the ratio is provided.
  • Monomer (A) a monomer represented by the following general formula (1), ZYX (1).
  • Z is a polyfluoroalkyl group having 4 to 6 carbon atoms or a group represented by the following formula (2)
  • Y is a divalent organic group or a single bond
  • X is Any of groups represented by the following formulas (3-1) to (3-5): C i F 2i + 1 O (CFX 1 CF 2 O) j CFX 2 ⁇ (2).
  • R is a hydrogen atom, a methyl group or a halogen atom, and ⁇ is a phenylene group.
  • Monomer (B) linear or branched alkyl (meth) acrylate having 6 to 18 carbon atoms in the alkyl moiety
  • X in the general formula (1) is a group represented by any one of (3-1) to (3-4), and R is a methyl group or a halogen atom
  • the monomer (B) is an alkyl acrylate
  • X in the general formula (1) is a group represented by any one of (3-1) to (3-4)
  • R is a hydrogen atom or a group represented by (3-5)
  • the monomer (B) is an alkyl methacrylate.
  • Monomer (C1) a monomer having no R f group and having a hydroxyl group
  • Monomer (C2) A monomer having a functional group capable of reacting with a hydroxyl group in the monomer (C1) to form a crosslinked structure.
  • the present invention provides an oil repellent composition comprising the copolymer and a medium, and an article treated with the oil repellent composition.
  • the copolymer of the present invention can impart sufficient oil repellency to an oil of low surface tension to the surface of an article with durability, and has a low environmental load.
  • the oil repellent composition of the present invention containing the copolymer of the present invention is used, sufficient oil repellency with respect to low surface tension oil is imparted to the surface of the article with durability due to the properties of the copolymer of the present invention. can do.
  • the article of the present invention treated with such an oil repellent composition of the present invention does not contain a substance having a high environmental load and is excellent in oil repellency against low surface tension oil.
  • (meth) acrylate in this specification means acrylate or methacrylate.
  • (meth) acrylamide means acrylamide or methacrylamide.
  • the monomer in this specification means the compound which has a polymerizable unsaturated group.
  • the copolymer of the present invention comprises a polymer unit (a) based on the following monomer (A), a polymer unit (b) based on the monomer (B), and a polymer unit based on the monomer (C1) ( c1) and a polymerized unit (c2) based on the monomer (C2) as essential constituent units.
  • Monomer (A) is an R f group having 4 to 6 carbon atoms or a group (Z) represented by formula (2) and a group (X) represented by formulas (3-1) to (3-5)
  • (X ) Is a monomer represented by the general formula (1) bonded by a divalent organic group or a single bond (Y).
  • R f group is preferably one ratio of the number of substituted fluorine atoms to the total number of hydrogen atoms before fluorine atom-substituted alkyl group is 60% or more, more preferably 80% or more of the R f group.
  • a more preferable R f group is an R F group having the ratio of 100%.
  • the R f group may be linear or branched, but is preferably a linear R f group in the copolymer of the present invention.
  • Preferred Z in the copolymer of the present invention and specific examples thereof include R F group below.
  • Y is a divalent organic group or a single bond, and Y is preferably a group containing an alkylene group.
  • the alkylene group may be linear or branched.
  • Y represents —O—, —NH—, —CO—, —S—, —SO 2 —, —CD 1 ⁇ CD 2 — (wherein D 1 and D 2 are each independently a hydrogen atom or methyl Group) and the like.
  • Y is preferably an alkylene group.
  • Y include the following groups. —CH 2 —, —CH 2 CH 2 — -(CH 2 ) 3- , -CH 2 CH 2 CH (CH 3 )-, —CH ⁇ CH—CH 2 — —CH 2 CH 2 OCONHCH 2 CH 2 —, —SO 2 N (CH 3 ) CH 2 CH 2 —, —S—CH 2 CH 2 — —CH 2 CH 2 —S—CH 2 CH 2 — —CH 2 CH 2 —SO 2 —CH 2 CH 2 — and the like.
  • X is a group represented by the above formulas (3-1) to (3-5).
  • X is a group represented by the formula (3-3).
  • a ⁇ -haloacrylate group and more preferably a (meth) acrylate group in which R is a hydrogen atom or a methyl group in Formula (3-3).
  • R is a hydrogen atom or a methyl group in Formula (3-3).
  • the monomer (A) one of these may be used alone, or two or more may be used as a mixture.
  • the following monomer (A1) and monomer (A2) are preferable from the viewpoints of availability of the monomer and oil repellency of the copolymer.
  • Monomer (A2): C 6 F 13 C 2 H 4 OCOC (CH 3) CH 2
  • the monomer (B) is a linear or branched alkyl (meth) acrylate having 6 to 18 carbon atoms in the alkyl portion.
  • X in the general formula (1) is a group represented by any one of (3-1) to (3-4), and R is a group that is a methyl group or a halogen atom.
  • the monomer (B) is an alkyl acrylate
  • the monomer (A) In the general formula (1), X is a group represented by any one of (3-1) to (3-4), and R is a hydrogen atom, or a group represented by (3-5) (Hereinafter, for convenience, a group of the monomer (A) meeting this condition is referred to as “Group II”), the polymerized unit (B) is alkyl methacrylate.
  • the monomer (A) may be used as a mixture of various monomers belonging to the monomer (A), but the monomer (A) is a monomer selected from group I In the case of a mixture of monomers selected from Group II, the monomer (B) is determined based on a group having a large total molar ratio of monomers for each group.
  • the monomer (A) is a mixture of a monomer selected from Group I and a monomer selected from Group II, and when the molar ratio of the monomer selected from Group II is large, the monomer ( B) is an alkyl methacrylate, and when the molar ratio of the monomer selected from group I in the monomer (A) is large, the monomer (B) is an alkyl acrylate.
  • the monomer (B) one of these may be used alone, or two or more may be used as a mixture.
  • Preferred examples of the monomer (B) include the following compounds. Hexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, myristyl (meth) acrylate, cetyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate.
  • the alkyl moiety is preferably a straight chain having 6 to 10 carbon atoms or Examples include branched alkyl methacrylates, and more preferable examples include hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, and 2,4,6-trimethylheptyl methacrylate.
  • the monomer (A) is a monomer selected from the group I such as methacrylate or ⁇ -haloacrylate to which a halogen is bonded instead of a methyl group
  • the monomer (B) Preferred are linear or branched alkyl acrylates having 8 to 18 alkyl groups, more preferred are linear or branched alkyl acrylates having 10 to 18 alkyl groups, and even more preferred are decyl.
  • Examples thereof include acrylate, lauryl acrylate, myristyl acrylate, cetyl acrylate, stearyl acrylate, 16-methylheptadecyl acrylate, 2-pentylheptyl acrylate, 2-hexyloctyl acrylate, 2-heptylnonyl acrylate, and 2-octyldecyl acrylate.
  • a monomer (C1) is a monomer which does not have Rf group but has a hydroxyl group.
  • the hydroxyl group of the monomer (C1) reacts with the functional group capable of reacting with the hydroxyl group of the monomer (C2) described later to form a crosslinked structure, thereby introducing a crosslinked structure into the copolymer. It is possible.
  • the copolymer of the present invention in which the crosslinked structure is introduced in this way has sufficient oil repellency with respect to oil having particularly low surface tension and is excellent in durability.
  • the number of hydroxyl groups contained in the monomer (C1) can be one or more, but is preferably 2 or less.
  • a monomer (C1) Preferably, (meth) acrylates, (meth) acrylamides, vinyl ethers, styrenes, etc. are mentioned. In the copolymer of the present invention, as the monomer (C1), one of these may be used alone, or two or more thereof may be used as a mixture.
  • (Meth) acrylates include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, 1,4-cyclohexane Dimethanol monoacrylate, polyoxyalkylene glycol mono (meth) acrylate, polycaprolactone ester of hydroxyethyl (meth) acrylate (for example, "Placcel FA", "Placcel FM” series, Daicel Chemical Industries, trade name) etc. Can be mentioned.
  • Examples of (meth) acrylamides include N-methylol (meth) acrylamide, N-hydroxyethyl (meth) acrylamide, N-hydroxybutyl acrylamide and the like.
  • vinyl ethers examples include 2-hydroxyethyl vinyl ether, 4-hydroxybutyl vinyl ether, diethylene glycol monovinyl ether, cyclohexane dimethanol monovinyl ether, and the like.
  • styrenes examples include 4-hydroxystyrene, 4-hydroxy- ⁇ -methylstyrene, 3-methoxy-4-hydroxystyrene, and the like.
  • monomers (C1) among these include (meth) acrylates from the viewpoint of copolymerization.
  • (meth) acrylates 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, or 3-chloro-2-hydroxypropyl Methacrylate is more preferable as the monomer (C1) used in the present invention.
  • the monomer (C2) is a monomer having a functional group that can react with a hydroxyl group in the monomer (C1) to form a crosslinked structure.
  • the number of functional groups contained in the monomer (C2) can be one or more, but is preferably 2 or less.
  • the functional group capable of reacting with the hydroxyl group of the monomer (C1) to form a crosslinked structure is preferably an isocyanate group, a carboxyl group, or —CO—O which may be blocked.
  • examples include —CO— (acid anhydride), —CO—W (acid halide: W represents a halogen group (chloro, bromo, iodo)), a halogen group, and the like.
  • W represents a halogen group (chloro, bromo, iodo)
  • a halogen group and the like.
  • the monomer (C2) one of these may be used alone, or two or more may be used as a mixture.
  • the functional group of the monomer (C2) reacts with the hydroxyl group of the monomer (C1), and the isocyanate group which may be blocked forms a urethane bond, a carboxyl group, —CO—O—CO—.
  • —CO—W acid halide: W is a halogen group
  • W is a halogen group
  • the monomer (C2) include the following compounds.
  • Examples of the monomer having an isocyanate group or a blocked isocyanate group include 2-isocyanatoethyl (meth) acrylate, 3-isocyanatopropyl (meth) acrylate, 4-isocyanatobutyl (meth) acrylate, 2-isocyanate.
  • Monomers having a carboxyl group include (meth) acrylic acid, 2-chloroacrylic acid, 2-bromoacrylic acid, 2- (trifluoromethyl) acrylic acid, 6-acrylamidohexanoic acid, succinic acid mono (2- Acryloyloxyethyl) and the like.
  • Monomers having —CO—O—CO— include maleic anhydride, citraconic anhydride, itaconic anhydride, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride, exo-3 , 6-epoxy-1,2,3,6-tetrahydrophthalic anhydride, cis-4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride, 4-vinylbenzoic acid and the like.
  • Examples of the monomer having —CO—W include (meth) acrylic acid chloride.
  • Examples of the monomer having a halogen group include ethyl 2- (chloromethyl) acrylate, ethyl 2- (bromomethyl) acrylate, 2-chloroethyl vinyl ether, vinyl chloroacetate, vinyl bromoacetate, 4-chloromethylstyrene, and the like.
  • the functional group that can react with the hydroxyl group of the monomer (C1) to form a crosslinked structure, which the monomer (C2) has, is blocked from the viewpoint of reactivity and bond stability after the reaction.
  • the polymerizable unsaturated group of the monomer (C2) is preferably a (meth) acrylate group from the viewpoint of copolymerization.
  • the preferred content ratio of the polymerized units (a) and polymerized units (b) contained as essential constituent units in the copolymer of the present invention is as follows for the polymerized units (a) with respect to the total polymerized units (100 mol%).
  • the amount is preferably from 40 to 85 mol%
  • the polymerization unit (b) is preferably from 10 to 55 mol%.
  • the total content ratio of the polymerized units (a) and the polymerized units (b) is preferably 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, particularly preferably based on all polymerized units (100 mol%). Is 90 mol% or more.
  • the copolymer of the present invention in which the content ratio of the polymerized unit (a) and the polymerized unit (b) is within the above range has excellent oil repellency against low surface tension oil.
  • the polymer unit (a) is such that X in the general formula (1) is a group represented by any one of (3-1) to (3-4), and R is a hydrogen atom. Or a polymer unit based on a monomer that is a group represented by (3-5), and when the polymer unit (b) is a polymer unit based on methacrylate, all polymer units (100 mol%).
  • the preferred content of the polymerized unit (a) with respect to) is 45 to 85 mol%, more preferably 45 to 70 mol%.
  • the preferred content ratio of the polymerized units (b) to the total polymerized units (100 mol%) is 10 to 50 mol%, more preferably 25 to 50 mol%.
  • the copolymer of the present invention has excellent oil repellency not only for polar liquids and hydrocarbon liquids with relatively high surface tension, but also for hydrocarbon low surface tension liquids.
  • the polymerization unit (a) is such that X in the general formula (1) is a group represented by any one of (3-1) to (3-4), and R is methyl
  • the polymer unit (a) relative to the total polymer units (100 mol%)
  • the preferred content of is 40 to 70 mol%, more preferably 45 to 60 mol%.
  • the preferred content ratio of the polymerized units (b) to the total polymerized units (100 mol%) is 25 to 55 mol%, more preferably 35 to 50 mol%.
  • the copolymer of the present invention has excellent oil repellency not only for polar liquids and hydrocarbon liquids with relatively high surface tension, but also for hydrocarbon low surface tension liquids.
  • the content ratio of the polymerization unit (c1) and the polymerization unit (c2) contained as essential constituent units in addition to the polymerization unit (a) and the polymerization unit (b) in the copolymer of the present invention is as follows. From the viewpoint of oil repellency and durability, the polymerization unit (c1) is preferably from 0.1 to 10 mol%, more preferably from 0.5 to 8 mol%, based on the total polymerization units (100 mol%), 1 to 6 mol% is particularly preferred. Similarly, the polymerization unit (c2) is preferably from 0.1 to 5 mol%, more preferably from 0.5 to 4 mol%, particularly preferably from 1 to 4 mol%. The content ratio of the polymerized units based on each monomer in the copolymer of the present invention to the total polymerized units (100 mol%) is calculated based on the amount of monomer charged at the time of producing the copolymer. It is.
  • the copolymer of the present invention in addition to the polymer unit (a), the polymer unit (b), the polymer unit (c1), and the polymer unit (c2), which are essential structural units, the following polymer units may be used as necessary.
  • the polymerization unit (d) based on one or more of the monomers (D) described in 1) may be contained.
  • a monomer (A), a monomer (B), a monomer (C1), and a monomer (which form an essential constituent unit of the copolymer of the present invention) It is not limited as long as it is copolymerizable with C2). Further, when the polymer unit (d) based on the monomer (D) is introduced into the copolymer of the present invention with the content ratio adjusted appropriately, the effect of the copolymer of the present invention is substantially improved. There is no particular limitation as long as it is a monomer that can preferably impart other characteristics without impairing (low load on the environment and excellent oil repellency with respect to a low surface tension liquid). As the monomer (D), two or more kinds of monomers (D) may be used.
  • the polymer unit (d) which is an arbitrary structural unit, can be contained in the copolymer in a content ratio that does not impair the properties of the copolymer, although it depends on the structure.
  • Specific examples of the content ratio of such polymerized units (d) include a content ratio of up to 30 mol% with respect to all the polymerized units (100 mol%).
  • the content ratio of the polymerized unit (d) to the total polymerized units (100 mol%) is preferably 10 mol% or less, more preferably 5 mol% or less.
  • the content ratio is appropriately adjusted depending on the type of the polymerization unit (d).
  • the polymer unit (d) has the property of reducing the oil repellency of the copolymer with respect to low surface tension oil, the amount needs to be small even if it is present in the copolymer.
  • specific examples of the monomer (D) and the content ratio thereof are as follows.
  • the monomer (D) for example, a linear or branched alkyl (meth) acrylate not belonging to the monomer (B), a (meth) acrylate having a cyclic alkyl group or an aromatic ring in the side chain, and a side chain
  • examples include (meth) acrylates having silicone, (meth) acrylates having urethane bonds, (meth) acrylates having a polyoxyalkylene chain whose terminal is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, vinyl carboxylates, and styrenes. It is done.
  • the content ratio of the polymerized unit (d) in the copolymer to the total polymerized units (100 mol%) can be up to 30 mol%.
  • the content is preferably 20 mol% or less, more preferably 10 mol% or less.
  • the monomer (D) may contain a functional group such as an amino group, an epoxy group, or an alkoxysilyl group.
  • a functional group such as an amino group, an epoxy group, or an alkoxysilyl group.
  • the adhesion of the copolymer to the substrate is improved.
  • monomer (D) include (meth) acrylamides such as (meth) acrylamide and diacetone (meth) acrylamide, epoxy group-containing (meth) acrylates such as glycidyl (meth) acrylate, and (meth) acryloyl.
  • Examples include alkoxysilyl group-containing (meth) acrylates such as oxypropyltriethoxysilane.
  • the content ratio of the polymerized units (d) in the copolymer to the total polymerized units (100 mol%) can be up to 10 mol%.
  • the content ratio is preferably 5 mol% or less, more preferably 3 mol% or less.
  • the monomer (D) may be vinyl halide.
  • these monomers are present in the copolymer, the adhesion of the copolymer to the substrate is improved, and the film strength can be improved.
  • examples of such a monomer include vinyl chloride and vinylidene chloride.
  • the content ratio of the polymerized unit (d) in the copolymer to the total polymerized units (100 mol%) can be up to 30 mol%.
  • the content is preferably 20 mol% or less, more preferably 10 mol% or less.
  • the mass average molecular weight (Mw) is preferably 100,000 to 500,000, more preferably 100,000 to 350,000.
  • Mw mass average molecular weight
  • the mass average molecular weight is less than 100,000, the oil repellency for low surface tension oil may be lowered, and when it exceeds 500,000, the solubility in a solvent may be lowered.
  • the mass average molecular weight (Mw) of a copolymer as used in this specification is a molecular weight of polystyrene conversion measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • GPC gel permeation chromatography
  • the copolymer of the present invention can be produced by polymerizing the above monomers.
  • a polymerization method such as an ion polymerization method or a radical polymerization method can be used.
  • the radical polymerization method is preferred in that it can be polymerized under mild conditions using a radical initiator as the polymerization initiator.
  • radical polymerization can be performed using a polymerization method such as suspension polymerization, solution polymerization, bulk polymerization, emulsion polymerization or the like.
  • the production method of the present invention in which polymerization is performed in a medium in the presence of a polymerization initiator, and a solvent is used as the medium.
  • Solution polymerization and emulsion polymerization using a medium containing a surfactant and water are more preferably used.
  • the production method of the present invention comprises all monomers (in the presence of a polymerization initiator in a medium, preferably in a medium containing water in the presence of a surfactant and a polymerization initiator). 100 mol%) to 40 to 85 mol% monomer (A) and 10 to 55 mol% (B) monomer (B), which are essential monomers for the production of the copolymer of the present invention.
  • the total of the monomer (A) and the monomer (B) is 70 mol% or more), the monomer (C1) and the monomer (C2), and the monomer (D) added as necessary
  • the monomer mixture containing is polymerized.
  • the preferred content ratio of each monomer with respect to the monomer mixture is preferred for each polymer unit relative to all the polymer units in the copolymer of the present invention. It is the same as the content ratio.
  • the concentration of the monomer mixture in the medium is preferably 5 to 50% by volume, more preferably 20 to 40% by volume, based on the volume ratio of the monomer mixture to the medium. is there.
  • the content (mass%) of water in the medium is 50-100. % By mass is preferable, and 70 to 90% by mass is more preferable.
  • radical polymerization initiator general-purpose initiators such as an azo polymerization initiator, a peroxide polymerization initiator, and a redox initiator are used depending on the polymerization temperature.
  • an azo compound is particularly preferable, and when polymerization is performed in an aqueous medium, a salt of the azo compound is more preferable.
  • the addition amount of the polymerization initiator is preferably 0.05 to 5 parts by mass and more preferably 0.1 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture.
  • a molecular weight modifier may be used.
  • aromatic compounds, mercapto alcohols or mercaptans are preferable, and alkyl mercaptans are particularly preferable.
  • alkyl mercaptans are particularly preferable.
  • Specific examples of such a molecular weight regulator include mercaptoethanol, n-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, stearyl mercaptan and the like.
  • the addition amount of the molecular weight regulator is preferably 0.01 to 5 parts by mass, more preferably 0.1 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture.
  • the polymerization temperature is preferably 20 to 150 ° C.
  • the polymerization time depends on other polymerization conditions such as polymerization temperature, the copolymer of the present invention can be obtained by polymerization for about 2 to 24 hours.
  • the copolymer of the present invention in the above preferred molecular weight range, that is, in the range of 100,000 to 500,000 in terms of mass average molecular weight (Mw), the monomer concentration, polymerization initiator amount, polymerization temperature, molecular weight What is necessary is just to adjust conditions, such as the amount of regulators, within the said preferable range.
  • the monomer weight is high (low)
  • the polymerization initiator amount is small (large)
  • the polymerization temperature is low (high)
  • the molecular weight regulator amount is small (large).
  • the molecular weight is large (small).
  • the copolymer of the present invention can be obtained in the state of a solution, dispersion or emulsion containing the copolymer.
  • the copolymer of the present invention can be used as it is, for example, as a raw material for an oil repellent composition, but can also be used after being separated and purified from a solution, dispersion, emulsion, or the like.
  • As a method of separation and purification it is possible to use usual methods such as solvent distillation and reprecipitation.
  • the polymerization solvent used in the present invention is not particularly limited as long as it dissolves all monomers used in the polymerization reaction and can dissolve or disperse the produced copolymer.
  • the monomer mixture concentration is preferably 5 to 50% by volume in terms of the volume ratio of the monomer mixture to the polymerization solvent, from the viewpoint of productivity, stability of the resulting solution and dispersion. More preferably, the amount can be 20 to 40% by volume.
  • 1 type of these solvents may be used independently and 2 or more types may be used as a mixed solvent.
  • the copolymer of the present invention obtained by solution polymerization can be used as a raw material for the product in a form dissolved or dispersed in a solvent, and can also be used after separation and purification by a usual method.
  • Polymerization solvent examples of the polymerization solvent used for the polymerization reaction include halogen compounds, hydrocarbons, ketones, esters and ethers. Examples of the halogen compound include halogenated hydrocarbons and halogenated ethers. Examples of the halogenated hydrocarbon include hydrochlorofluorocarbon and hydrofluorocarbon.
  • hydrochlorofluorocarbon CH 3 CCl 2 F, CHCl 2 CF 2 CF 3, CHClFCF 2 CClF 2 , and the like.
  • hydrofluorocarbon examples include CF 3 CHFCHFCF 2 CF 3 , CF 3 (CF 2 ) 4 CHF 2 , CF 3 CF 2 CF 2 CH 2 CH 2 CH 3 , CF 3 (CF 2 ) 5 CH 2 CH 3 , 1,1 2,2,3,3,4-heptafluorocyclopentane and the like.
  • halogenated ether include hydrofluoroether.
  • hydrofluoroethers examples include separated hydrofluoroethers and non-separable hydrofluoroethers.
  • the separated hydrofluoroether is a compound in which an R F group or a perfluoroalkylene group and an alkyl group or an alkylene group are bonded via an etheric oxygen atom.
  • the non-separable hydrofluoroether is a hydrofluoroether containing a partially fluorinated alkyl group or alkylene group.
  • CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 OCH 3 As the separation type hydrofluoroether, CF 3 CF 2 CF 2 OCH 3 , (CF 3 ) 2 CFCF 2 OCH 3 , CF 3 CF 2 CF 2 OCH 2 CH 3 , (CF 3 ) 2 CFCF 2 OCH 2 CH 3 , CF 3 CF 2 CF (OCH 3 ) CF (CF 3 ) 2 , CF 3 CF 2 CF (OCH 2 CH 3 ) CF (CF 3 ) 2 , C 3 H 7 OCF (CF 3 ) CF 2 OCH 3 etc. are mentioned.
  • non-separable hydrofluoroethers include CHF 2 CF 2 OCH 2 CF 3 and CF 3 CF 2 CH 2 OCF 2 CHF 2 .
  • hydrocarbon examples include aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, and aromatic hydrocarbons.
  • Aliphatic hydrocarbons include pentane, 2-methylbutane, 3-methylpentane, hexane, 2,2-dimethylbutane, 2,3-dimethylbutane, heptane, octane, 2,2,4-trimethylpentane, 2,2 , 3-trimethylhexane, decane, undecane, dodecane, 2,2,4,6,6-pentamethylheptane, tridecane, tetradecane, hexadecane and the like.
  • Examples of the alicyclic hydrocarbon include cyclopentane, methylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, and ethylcyclohexane.
  • Examples of aromatic hydrocarbons include benzene, toluene, xylene and the like.
  • Examples of the ketone include acetone, methyl ethyl ketone, 2-pentanone, 3-pentanone, 2-hexanone, and methyl isobutyl ketone.
  • ester examples include methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, methyl lactate, ethyl lactate, and pentyl lactate.
  • ether examples include diisopropyl ether, dioxane, tetrahydrofuran and the like.
  • Emmulsion polymerization In order to produce the copolymer of the present invention by emulsion polymerization, the above-described proportions of each monomer and optional components such as a polymerization initiator, a surfactant, and a molecular weight adjusting agent as necessary are added to an aqueous medium. It is preferable to mix and emulsify with a medium containing water and polymerize under normal polymerization conditions (for example, under a nitrogen atmosphere at 20 to 150 ° C. under shaking conditions for 2 to 24 hours).
  • a mixture comprising each monomer, surfactant, and aqueous medium, which are the raw material components of the copolymer of the present invention, is pre-emulsified. It is preferable.
  • Specific examples of the pre-emulsification method include mixing and dispersing a mixture of each monomer, a surfactant and an aqueous medium with a homomixer or a high-pressure emulsifier while heating as necessary.
  • the particle size of the copolymer to be obtained can be adjusted as necessary according to the pre-emulsification conditions, for example, the number of rotations of the homomixer, the pressure during high-pressure emulsification, as well as the type and amount of the surfactant. Is possible. In general, the amount of surfactant is large (small), the rotation speed of the homomixer is large (small), the pressure during high-pressure emulsification is high (low), and the particle size of the copolymer is small when the dispersion is produced under the conditions. (growing.
  • the aqueous medium used in the present invention may be any medium that can form an emulsified state with the aqueous medium, the monomer that is a raw material component of the copolymer of the present invention, and a surfactant.
  • the monomer mixture concentration is preferably 5 to 50% by volume, more preferably in terms of the volume ratio of the monomer mixture to the aqueous medium, from the viewpoints of productivity and stability of the resulting dispersion. May be 20 to 40% by volume.
  • the aqueous medium used in the present invention is exemplified below, but in the production method of the present invention, one kind of these aqueous mediums may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used. When two or more media are used in combination, it is preferable to use a mixture with water. By using a mixed medium, it is easy to control the solubility and dispersibility of the copolymer, and it is easy to control the permeability, wettability, solvent drying rate and the like of the article during processing.
  • the copolymer of the present invention obtained by emulsion polymerization can be used as a raw material for the product in a form dispersed in a medium, and can also be used after separation and purification by a usual method.
  • aqueous medium examples include water, alcohol, glycol, glycol ether, halogen compound, hydrocarbon, ketone, ester, ether and the like. Of these, one or more media selected from the group consisting of water, alcohol, glycol, glycol ether and glycol ester are preferred from the viewpoints of solubility and ease of handling.
  • Alcohols include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methylpropanol, 1,1-dimethylethanol, 1-pentanol, 2-pentanol, and 3-pentanol.
  • Examples include butanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-ethyl-1-butanol, 1-heptanol, 2-heptanol, and 3-heptanol.
  • glycol or glycol ether ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene As glycol and glycol ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, tripropylene glycol Tripropylene glycol monomethyl ether, polypropylene glycol, hexylene glycol, and the like.
  • halogen compound examples include the same compounds as the solvent for the solution polymerization.
  • surfactant examples include a hydrocarbon-based surfactant and a fluorine-based surfactant, and an anionic surfactant, a nonionic surfactant, a cationic surfactant, and an amphoteric surfactant, respectively.
  • the surfactant from the viewpoint of dispersion stability, a combination of a nonionic surfactant and a cationic surfactant or an amphoteric surfactant, or an anionic surfactant alone is preferable, and a nonionic surfactant is preferable. And a cationic surfactant are preferred.
  • the ratio of the nonionic surfactant to the cationic surfactant is preferably 97/3 to 40/60 (mass ratio).
  • the nonionic surfactant is preferably at least one selected from the group consisting of surfactants S 1 to S 6 . [Surfactant S 1 ]
  • Surfactant S 1 is a polyoxyalkylene monoalkyl ether, a polyoxyalkylene monoalkenyl ether, a polyoxyalkylene mono alkapolyenyl ether or polyoxyalkylene Monopoli fluoroalkyl ether.
  • Surfactant S 1 may be used alone or in combination of two or more thereof.
  • the alkyl group, alkenyl group, alkapolyenyl group or polyfluoroalkyl group (hereinafter, the alkyl group, alkenyl group, alkapolyenyl group and polyfluoroalkyl group are collectively referred to as R s group) has 4 carbon atoms. Groups of ⁇ 26 are preferred.
  • the R s group may be linear or branched.
  • the branched R s group is preferably a secondary alkyl group, a secondary alkenyl group, or a secondary alkapolyenyl group.
  • part or all of the hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms.
  • R s group examples include octyl group, dodecyl group, tetradecyl group, hexadecyl group, stearyl group (octadecyl group), behenyl group (docosyl group), oleyl group (9-octadecenyl group), heptadecylfluorooctyl group, Examples thereof include a tridecylfluorohexyl group, 1H, 1H, 2H, 2H-tridecylfluorooctyl group, 1H, 1H, 2H, 2H-nonafluorohexyl group and the like.
  • the polyoxyalkylene (hereinafter referred to as POA) chain includes a chain in which two or more polyoxyethylene (hereinafter referred to as POE) chains and / or polyoxypropylene (hereinafter referred to as POP) chains are connected.
  • POA chain may be a chain composed of one kind of POA chain or a chain composed of two or more kinds of POA chains. When composed of two or more POA chains, each POA chain is preferably linked in a block form.
  • R 10 O [CH 2 CH (CH 3 ) O] p — (CH 2 CH 2 O) r H (S 11 ).
  • R 10 is an alkyl group having 8 or more carbon atoms or an alkenyl group having 8 or more carbon atoms, r is an integer of 5 to 50, and p is an integer of 0 to 20.
  • a part of hydrogen atoms may be substituted with fluorine atoms.
  • r is 5 or more, it becomes soluble in water and is uniformly dissolved in an aqueous medium, so that the penetration of the oil repellent composition into articles is good. When r is 50 or less, hydrophilicity is suppressed and water repellency is improved. If p is 20 or less, it becomes soluble in water and is uniformly dissolved in an aqueous medium, so that the oil repellent composition has good penetrability into the article. When r and p are 2 or more, the POE chain and the POP chain are linked in a block shape.
  • R 10 is preferably linear or branched.
  • r is preferably an integer of 10 to 30.
  • p is preferably an integer of 0 to 10.
  • Examples of the compound (S 11 ) include the following compounds. However, the POE chain and the POP chain are linked in a block shape. C 18 H 37 O [CH 2 CH (CH 3 ) O] 2 — (CH 2 CH 2 O) 30 H, C 18 H 35 O— (CH 2 CH 2 O) 30 H, C 16 H 33 O [CH 2 CH (CH 3 ) O] 5 — (CH 2 CH 2 O) 20 H, C 12 H 25 O [CH 2 CH (CH 3 ) O] 2 — (CH 2 CH 2 O) 15 H, (C 8 H 17 ) (C 6 H 13 ) CHO— (CH 2 CH 2 O) 15 H, C 10 H 21 O [CH 2 CH (CH 3 ) O] 2 — (CH 2 CH 2 O) 15 H, C 6 F 13 CH 2 CH 2 O— (CH 2 CH 2 O) 15 H, C 6 F 13 CH 2 CH 2 O [CH 2 CH (CH 3) O] 2 - (CH 2 CH 2 O) 15 H, C 4 F 9 CH 2 CH 2 O [
  • Surfactant S 2 one or more carbons in the molecule - is a nonionic surfactant made of a compound having a carbon triple bond and at least one hydroxy group.
  • Surfactant S 2 one of the carbons in the molecule - carbon triple bond, and one or nonionic surfactant made of a compound having two hydroxyl groups are preferred.
  • Surfactant S 2 may have a POA chain in the molecule.
  • the POA chain include a POE chain, a POP chain, a chain in which a POE chain and a POP chain are connected at random, or a chain in which a POE chain and a POP chain are connected in a block form.
  • compounds (S 21 ) to (S 24 ) are preferable.
  • a 1 to A 3 are each an alkylene group.
  • u and v are each an integer of 0 or more, and (u + v) is an integer of 1 or more.
  • w is an integer of 1 or more. When u, v, and w are each 2 or more, A 1 to A 3 may be the same or different.
  • the POA chain is preferably a POE chain, a POP chain, or a chain containing a POE chain and a POP chain.
  • the number of repeating units of the POA chain is preferably 1-50.
  • R 11 to R 16 are each a hydrogen atom or an alkyl group.
  • the alkyl group an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable.
  • Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and an isobutyl group.
  • the compound (S 22 ) the compound (S 25 ) is preferable.
  • x and y are each an integer of 0 to 100.
  • Compound (S 25) may be used alone or in combination of two or more thereof.
  • Surfactant S 3 is, POE chain and, linked and a POA chain having 3 or more carbon atoms oxyalkylene is continuous in succession two or more, and both ends are made of compounds which are hydroxyl nonionic surfactant It is.
  • the POA chain is preferably polyoxytetramethylene (hereinafter referred to as POT) and / or POP chain.
  • POT polyoxytetramethylene
  • POP polyoxytetramethylene
  • compound (S 31) or compound (S 32) is preferred.
  • g1 is an integer of 0 to 200.
  • t is an integer of 2 to 100.
  • g2 is an integer of 0 to 200.
  • g1 is 0, g2 is an integer of 2 or more.
  • g1 is an integer of 2 or more.
  • —C 3 H 6 O— may be —CH (CH 3 ) CH 2 O—, may be —CH 2 CH (CH 3 ) O—, and —CH (CH 3 ) CH 2 O—.
  • a mixture of — and —CH 2 CH (CH 3 ) O— may be used.
  • the POA chain is block-shaped.
  • Surfactant S 4 is a nonionic surfactant having an amine oxide moiety in the molecule.
  • compound (S 41) is preferred.
  • R 17 to R 19 are each a monovalent hydrocarbon group.
  • a surfactant having amine oxide (N ⁇ O) is treated as a nonionic surfactant.
  • a compound ( S41 ) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • the compound (S 41 ) is preferably the compound (S 42 ) from the viewpoint of dispersion stability of the copolymer.
  • R 20 is an alkyl group having 6 to 22 carbon atoms, an alkenyl group having 6 to 22 carbon atoms, a phenyl group to which an alkyl group having 6 to 22 carbon atoms is bonded, or an alkenyl group having 6 to 22 carbon atoms.
  • R 20 is preferably an alkyl group having 8 to 22 carbon atoms, an alkenyl group having 8 to 22 carbon atoms, or a polyfluoroalkyl group having 4 to 9 carbon atoms.
  • Surfactant S 5 is a nonionic surfactant made of a condensate or polyoxyethylene mono (substituted phenyl) ether of a polyoxyethylene mono (substituted phenyl) ether.
  • the substituted phenyl group is preferably a phenyl group substituted with a monovalent hydrocarbon group, and more preferably a phenyl group substituted with an alkyl group, an alkenyl group or a styryl group.
  • the surfactant S 5 a condensate of a polyoxyethylene mono (alkylphenyl) ether, a condensate of a polyoxyethylene mono (alkenyl phenyl) ether, polyoxyethylene mono (alkylphenyl) ether, polyoxyethylene mono (alkenyl Phenyl) ether or polyoxyethylene mono [(alkyl) (styryl) phenyl] ether is preferred.
  • Polyoxyethylene mono (substituted phenyl) ether condensate or polyoxyethylene mono (substituted phenyl) ether includes formaldehyde condensate of polyoxyethylene mono (nonylphenyl) ether, polyoxyethylene mono (nonylphenyl) ether, poly Oxyethylene mono (octylphenyl) ether, polyoxyethylenemono (oleylphenyl) ether, polyoxyethylenemono [(nonyl) (styryl) phenyl] ether, polyoxyethylenemono [(oleyl) (styryl) phenyl] ether, etc. Can be mentioned.
  • Surfactant S 6 is a nonionic surfactant made of a fatty acid ester of a polyol.
  • the polyol represents glycerin, sorbitan, sorbit, polyglycerin, polyethylene glycol, polyoxyethylene glyceryl ether, polyoxyethylene sorbitan ether, or polyoxyethylene sorbit ether.
  • surfactant S 6 1 of the stearic acid and polyethylene glycol: 1 molar ratio, an ester, an ether of sorbit and polyethylene glycol and oleic acid l: 4 (molar ratio) ester, polyoxyethylene glycol 1: 1 (molar ratio) ester of ether of sorbitan and stearic acid, 1: 1 (molar ratio) ester of ether of polyethylene glycol and sorbitan and oleic acid, 1: 1 (molar ratio) of dodecanoic acid and sorbitan Ratio) ester, 1: 1 or 2: 1 (molar ratio) ester of oleic acid and decaglycerin, and 1: 1 or 2: 1 (molar ratio) ester of stearic acid and decaglycerin.
  • Surfactant S 7 is a cationic surfactant of a substituted ammonium salt form.
  • an ammonium salt in which one or more hydrogen atoms bonded to the nitrogen atom are substituted with an alkyl group, an alkenyl group, or a POA chain having a hydroxyl group at the end is preferable, and the compound (S 71 ) is more preferable. preferable. [(R 21 ) 4 N + ] ⁇ D ⁇ (S 71 ).
  • R 21 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 22 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 9 carbon atoms, or a POA chain having a terminal hydroxyl group.
  • the four R 21 may be the same or different, but the four R 21 are not hydrogen atoms at the same time.
  • R 21 is preferably a long-chain alkyl group having 6 to 22 carbon atoms, a long-chain alkenyl group having 6 to 22 carbon atoms, or a fluoroalkyl group having 1 to 9 carbon atoms.
  • R 21 is an alkyl group other than a long-chain alkyl group
  • R 21 is preferably a methyl group or an ethyl group.
  • R 21 is a POA chain having a hydroxyl group at the end, the POA chain is preferably a POE chain.
  • D ⁇ is a counter ion.
  • D ⁇ is preferably a chlorine ion, an ethyl sulfate ion, or an acetate ion.
  • Examples of the compound (S 71 ) include monostearyl trimethylammonium chloride, monostearyldimethylmonoethylammonium ethyl sulfate, mono (stearyl) monomethyldi (polyethylene glycol) ammonium chloride, monofluorohexyltrimethylammonium chloride, di (tallow alkyl) dimethylammonium. Examples include chloride and dimethyl monococonut amine acetate.
  • Surfactant S 8 When the surfactant contains an amphoteric surfactant, the amphoteric surfactant, the surfactant S 8 are preferred.
  • Surfactant S 8 is alanine compounds, imidazolinium betaines, amide betaines or betaine acetate.
  • the hydrophobic group is preferably a long-chain alkyl group having 6 to 22 carbon atoms, a long-chain alkenyl group having 6 to 22 carbon atoms, or a fluoroalkyl group having 1 to 9 carbon atoms.
  • dodecyl betaine As the surfactant S 8, dodecyl betaine, stearyl betaine, dodecyl carboxymethyl hydroxyethyl imidazolinium betaine, dodecyl dimethylamino betaine, such as fatty acid amidopropyl dimethylamino acetic acid betaine.
  • Surfactant S 9 As surfactants, it may be used a surfactant S 9.
  • Surfactant S 9 is the hydrophilic monomer and a hydrocarbon based hydrophobic monomer and / or fluorine-based hydrophobic monomer, block copolymer, random copolymer, or a hydrophilic copolymer It is a polymer surfactant comprising a hydrophobic modified product.
  • the surfactant S 9 a block or random copolymer derived from polyethylene glycol (meth) acrylate with a long chain alkyl acrylate, a block or random copolymer derived from polyethylene glycol (meth) acrylate and fluoro (meth) acrylate, acetate Block or random copolymer of vinyl and long chain alkyl vinyl ether, block or random copolymer of vinyl acetate and long chain alkyl vinyl ester, polymer of styrene and maleic anhydride, condensation of polyvinyl alcohol and stearic acid Products, condensation products of polyvinyl alcohol and stearyl mercaptan, condensation products of polyallylamine and stearic acid, condensation products of polyethyleneimine and stearyl alcohol, methyl cellulose, hydroxypropyl methylcellulose And hydroxyethyl methylcellulose.
  • surfactant S 9 Kuraray Co. MP polymer (Product No.: MP-103, MP-203 ), Elf Atochem of SMA resin, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., METOLOSE, Nippon Shokubai Co. of EPOMIN RP, Seimi Chemical The company's Surflon (product numbers: S-381, S-393) and the like.
  • Surfactant S 91 a polymer surfactant comprising a block copolymer or a random copolymer (modified polyfluoroalkyl thereof) of a lipophilic monomer and a fluorine monomer.
  • the surfactant S 91 include a copolymer of alkyl acrylate and fluoro (meth) acrylate, a copolymer of alkyl vinyl ether and fluoroalkyl vinyl ether, and the like.
  • Surflon product number: S-383, SC-100 series manufactured by Seimi Chemical Co., Ltd. may be mentioned.
  • the combination of the surfactants the combination of the surfactant S 1 and the surfactant S 7 or the interface from the viewpoint of the excellent water and oil repellency of the oil repellent composition and the stability of the obtained emulsion.
  • a combination of the active agent S 1 and surfactant S 2 and the surfactant S 7 or the combination of the surfactant S 1 and surfactant S 3 and the surfactant S 7 or surfactants S 1 and interface a combination of the active agent S 2 and the surfactant S 3 and the surfactant S 7 is preferably a surfactant S 7 is compound the combination of a (S 71) is more preferable.
  • the copolymer of the present invention described above does not contain a component having a high environmental load, and exhibits high oil repellency due to the presence of the polymerized unit (a) and polymerized unit (b). ) And the cross-linked structure of the polymerized unit (c2) exhibit high oil repellency, especially for low surface tension oil.
  • the oil repellent composition of the present invention contains the copolymer of the present invention and a medium as essential components, and optionally contains a surfactant or an additive.
  • the form of the oil repellent composition of the present invention is preferably a form in which the copolymer of the present invention is dissolved in a medium or dispersed as particles.
  • the amount of the copolymer of the present invention contained in the oil repellent composition of the present invention is preferably 0.05 to 10% by mass with respect to the total amount of the composition, although it depends on the target article, 0.1 to More preferably, it is 5 mass%. If the copolymer content is less than 0.05% by mass, the water / oil repellency may not be sufficiently exhibited, and if it exceeds 10% by mass, the water / oil repellency tends not to be improved beyond a certain level. .
  • the copolymer solution or dispersion of the present invention obtained by the above production method can be used as it is as a raw material for the oil repellent composition, but in that case, in the solution or dispersion in advance by a conventional method It is possible to adjust the copolymer concentration in the composition by preparing an oil repellent composition after measuring the copolymer concentration.
  • the average particle size of the copolymer is preferably 10 to 1000 nm, more preferably 10 to 300 nm, and particularly preferably 10 to 250 nm.
  • the particle diameter can be adjusted by the method described in the method for producing a copolymer of the present invention or the method for producing an oil repellent composition. If the average particle diameter is within this range, it is not necessary to use a large amount of a surfactant, a dispersant, etc., water and oil repellency is good, and no color fading occurs when dyed fabrics are treated.
  • the dispersed particles can exist stably in the medium and do not settle.
  • the average particle size of the copolymer can be measured by a dynamic light scattering device, an electron microscope or the like.
  • the medium contained in the oil repellent composition of the present invention holds the copolymer of the present invention in a dissolved or dispersed state, and the content is basically from the total amount of the oil repellent composition to the amount of copolymer. And the amount excluding the amount of optional components.
  • the medium to be used those similar to those exemplified in the copolymer production method (solution polymerization, emulsion polymerization) of the present invention can be used.
  • the oil repellent composition of the present invention contains a surfactant as an optional component. However, when the oil repellent composition of the present invention is in a form in which the copolymer is dispersed as particles in a medium, the surfactant is an essential component for stabilizing the dispersion system.
  • the content of the surfactant in the oil repellent composition is preferably 1 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture.
  • the surfactant to be used it is possible to use the same surfactants as exemplified in the method for producing a copolymer of the present invention (emulsion polymerization).
  • the oil repellent composition of the present invention may contain various additives as necessary.
  • Additives include penetrants, antifoaming agents, water absorbing agents, antistatic agents, antistatic polymers, antifungal agents, texture modifiers, film-forming aids, water-soluble polymers (polyacrylamide, polyvinyl alcohol, etc.).
  • thermosetting agent melamine resin, urethane resin, triazine ring-containing compound, isocyanate compound, etc.
  • epoxy curing agent isophthalic acid dihydrazide, adipic acid dihydrazide, sebacic acid dihydrazide, dodecanedioic acid dihydrazide, 1,6-hexa Methylene bis (N, N-dimethylsemicarbazide), 1,1,1 ', 1,'-tetramethyl-4,4 '-(methylene-di-para-phenylene) disemicarbazide, spiroglycol, etc.
  • thermosetting Examples include catalysts, cross-linking catalysts, synthetic resins, fiber stabilizers, and inorganic fine particles.
  • the oil repellent composition of the present invention is, if necessary, a copolymer other than the copolymer of the present invention that exhibits water repellency and / or oil repellency (for example, a constitution based on the monomer (A)).
  • the water repellent compound having no fluorine atom include paraffinic compounds, aliphatic amide compounds, alkylethyleneurea compounds, silicon compounds, and the like.
  • the oil repellent composition of the present invention has a content concentration of perfluorooctanoic acid (PFOA), perfluorooctane sulfonic acid (PFOS), its precursor, and analogs, which are concerned about the impact on the environment.
  • PFOA perfluorooctanoic acid
  • PFOS perfluorooctane sulfonic acid
  • the content when the content is 20% by mass) can be made below the detection limit as an analytical value of LC-MS / MS by the method described in Japanese Patent Application No. 2007-333564.
  • the oil repellent composition of the present invention is produced by the following method (i), (ii), (iii) or (iv).
  • the monomer (A), the monomer (B), the monomer (C1) and the monomer (C2) are contained in the medium, and if necessary, a single amount A method in which a monomer mixture containing the body (D) is polymerized to obtain a copolymer solution or dispersion, and then other media and additives are added as necessary.
  • the monomer (A), the monomer (B), the monomer (C1) and the monomer (C2) are contained in the medium, and if necessary, a single amount
  • the copolymer is separated, and a medium, a surfactant, and optionally an additive are added to the copolymer. How to add.
  • the monomer (A), the monomer (B), the monomer (C1) and the monomer (C2) are contained in the medium.
  • the monomer mixture containing the monomer (D) is polymerized accordingly to obtain a copolymer solution, dispersion or emulsion, and then, if necessary, other media, other surfactants, additives. How to add.
  • the monomer (A), the monomer (B), the monomer (C1) and the monomer (C2) are contained in the medium.
  • the monomer mixture containing the monomer (D) is polymerized accordingly to obtain a solution, dispersion or emulsion of the copolymer, and then the copolymer is separated, and a medium, a surfactant, A method of adding additives as necessary.
  • the polymerization of the monomer mixture may be performed in the same manner as the polymerization in the above-described copolymer production method.
  • the concentration of the copolymer is adjusted to 20 to 40% by mass in the solution (100% by mass) according to the preferred production method of the copolymer. Is done.
  • the copolymer is dispersed as particles, the solid content concentration of the dispersion or emulsion is 20 to 40 mass in the dispersion or emulsion (100 mass%) according to the preferred production method of the copolymer. % Adjusted.
  • concentration is a density
  • the content of the copolymer in the dispersion or emulsion is adjusted to 18 to 40% by mass according to the preferred method for producing the copolymer. If the copolymer content is less than 18% by mass, the productivity may be deteriorated, and if it exceeds 40% by mass, the stability may be deteriorated.
  • the solid content concentration in the dispersion is calculated from the mass of the dispersion before heating and the mass after drying for 4 hours in a convection dryer at 120 ° C.
  • the copolymer concentration can be calculated from the solid content concentration, the charged amount of each raw material component, the residual monomer amount, and the like.
  • the copolymer concentration is preferably 0.05 as the oil repellent composition. What is necessary is just to adjust by adding a dilution component etc. suitably so that it may become to 10 mass%, More preferably, it is 0.1 to 5 mass%.
  • the oil repellent composition form of the present invention is a dispersion, a copolymer or a solution containing the copolymer, a dispersion, etc.
  • a surfactant and optional components are weighed, and together with an appropriate amount of solvent, a homomixer, high-pressure emulsification
  • An ordinary method such as uniform stirring with a machine or the like to obtain a dispersion is used.
  • conditions such as the type and amount of the surfactant, the number of rotations of the homomixer, and the pressure during high-pressure emulsification may be adjusted.
  • the amount of surfactant is large (small)
  • the rotation speed of the homomixer is large (small)
  • the pressure during high-pressure emulsification is high (low)
  • the particle size of the copolymer is small when the dispersion is produced under the conditions. (growing.
  • the oil repellent composition of the present invention described above does not contain a component having a high environmental load, and exhibits high oil repellency due to the presence of the polymerization unit (a) and the polymerization unit (b). High oil repellency is expressed especially with respect to oil having a low surface tension by the crosslinked structure of c1) and polymerized unit (c2).
  • the article of the present invention is an article treated with the oil repellent composition of the present invention.
  • Articles treated with the oil repellent composition of the present invention include fibers (natural fibers, synthetic fibers, blended fibers, etc.), various fiber products, nonwoven fabrics, resins, paper, leather, metals, stones, concrete, gypsum, glass Etc.
  • Examples of the treatment method include a method in which an article is coated or impregnated with an oil repellent composition by a known coating method and then dried.
  • oil repellent composition of the present invention When an article is treated with the oil repellent composition of the present invention, high-grade oil repellency with low environmental impact, particularly sufficient oil repellency for low surface tension oil, is imparted to the article with durability. Can do. Moreover, it has excellent surface adhesion and can impart oil repellency even at low temperature curing.
  • the article of the present invention described above does not contain a substance with a high environmental load, and is excellent in oil repellency, particularly oil repellency with respect to low surface tension oil.
  • Example 1 to 20 Copolymers of Examples 1 to 20 were prepared by the following method (solution polymerization) using C 6 F 13 C 2 H 4 OCOCH ⁇ CH 2 (monomer (A1)) as the monomer (A). did.
  • a 30 mL glass polymerization ampule is charged with monomers (A) to (D) in the amounts shown in Table 1 Example column and 2,2′-azobis in the amounts shown in Table 1 Example column as a polymerization initiator. (2,4-dimethylvaleronitrile) was added, and 24 g of dichloropentafluoropropane (trade name AK-225, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) was added as a solvent.
  • Comparative Examples 1 to 16 Comparative example which does not contain any of the essential constituents of the copolymer of the present invention using C 6 F 13 C 2 H 4 OCOCH ⁇ CH 2 (monomer (A1)) as the monomer (A)
  • Copolymers 1 to 16 were prepared by the following method (solution polymerization).
  • Example 1 except that the monomers and polymerization initiators (2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile)) shown in Table 1 Comparative Example column were used in the amounts shown in Table 1 Comparative Example column.
  • a polymerization reaction was carried out in the same manner as in -20 to obtain a copolymer reaction solution. From the gas chromatography (GC) of the reaction crude liquid after completion of the reaction, substantially no unreacted polymerizable monomer was detected, and all polymerizable monomers were reacted.
  • GC gas chromatography
  • the mol% of each monomer component in Table 1 indicates the mole fraction (%) in the total monomer (100 mol%), and the mol% of the polymerization initiator is the polymerization initiator relative to the total mol of all monomers.
  • the molar ratio (%) is shown.
  • the symbol of the compound in Table 1 shows the following meanings.
  • HMA n-hexyl methacrylate
  • 2EHMA 2-ethylhexyl methacrylate
  • iDMA 2,4,6-trimethylheptyl methacrylate monomer
  • C1 HEA: 2-hydroxyethyl acrylate
  • 4HBA 4-hydroxybutyl acrylate
  • CHDMMA 1,4-cyclohexanedimethanol monoacrylate
  • HEMA 2-hydroxyethyl methacrylate monomer (C2)
  • DPBI 3,5-dimethylpyrazole adduct of 2-isocyanatoethyl methacrylate.
  • Example 21 As the monomer (A), C 6 F 13 C 2 H 4 OCOC (CH 3 ) ⁇ CH 2 (monomer (A2)) was used to produce the copolymers of Examples 21 to 45 by the following method (solution Polymerization).
  • Example 1 except that the monomers and polymerization initiators (2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile)) shown in Table 2 Example column were used in the amounts shown in Table 2 Example column.
  • a polymerization reaction was carried out in the same manner as in -20 to obtain a copolymer reaction solution. From the gas chromatography (GC) of the reaction crude liquid after completion of the reaction, substantially no unreacted polymerizable monomer was detected, and all polymerizable monomers were reacted.
  • GC gas chromatography
  • the mol% of each monomer component in Table 2 indicates the mole fraction (%) in the total monomer (100 mol%), and the mol% of the polymerization initiator is the polymerization initiator relative to the total mol of all monomers.
  • the molar ratio (%) is shown.
  • the symbol of the compound in Table 2 shows the following meaning. For the same abbreviations used in Table 1 among the abbreviations of the compounds in Table 2, see the explanation of the abbreviations in Table 1 above (the same compounds are the same regardless of the monomer classification).
  • BMA n-butyl methacrylate
  • LMA lauryl methacrylate
  • CMA cetyl methacrylate
  • BeA behenyl acrylate
  • a cleaned glass plate was used as a base material, and the treatment liquid obtained above was applied thereon by spin coating for 10 seconds under the condition of 1000 rpm. Thereafter, a film was formed by heat treatment at 120 ° C. for 60 minutes to obtain a test plate.
  • a test plate on which a film is formed is prepared, and the contact angles of water, n-hexadecane and n-octane on the film are measured using each test plate obtained.
  • the contact angle was measured using CA-X manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. As a result, the result evaluated according to the following criteria was displayed together with the actual measurement value of the contact angle.
  • the water repellency was evaluated in three stages based on a water contact angle of 100 degrees.
  • Contact angle 110 ° or more
  • Excellent water repellency ⁇ Contact angle 100 ° or more and less than 110 °
  • Water repellency ⁇ Contact angle less than 100 °
  • Oil repellency with insufficient water repellency, especially surface The oil repellency of oil having a relatively high tension was evaluated in three stages based on the contact angle of n-hexadecane of 65 degrees.
  • n-hexadecane oil repellency ⁇ (Contact angle 65 ° or more and less than 70 °): n-hexadecane oil repellency ⁇ (Contact angle less than 65 °): n-hexadecane oil repellency Insufficient oil repellency, particularly oil repellency with low surface tension, was evaluated in three stages based on a contact angle of n-octane of 60 degrees.
  • n-octane oil repellency ⁇ (Contact angle 65 degrees or more): Excellent n-octane oil repellency ⁇ (Contact angle 60 degrees or more and less than 65 degrees): n-octane oil repellency ⁇ (Contact angle less than 60 degrees): n-octane oil repellency Inadequate
  • the treatment liquid (oil repellent composition) containing the copolymer of the present invention is a treatment liquid containing a copolymer of a comparative example that does not contain any of the components of the copolymer of the present invention ( It can be seen that a film having higher oil repellency can be produced with respect to oil having a low surface tension as compared with the oil repellent composition). Moreover, if the processing liquid (oil repellent composition) containing the copolymer of the present invention is used, sufficient water repellency can be imparted to the article and the environmental load is low.
  • Example 46 to 66 Using the monomer (A1) or monomer (A2) as the monomer (A), the copolymers of Examples 46 to 66 were produced by the following method (emulsion polymerization). A 300 mL glass beaker is charged with monomers (A) to (D) having the charging amounts shown in Table 5, surfactants having the charging amounts shown in Table 6, ion-exchanged water, organic solvents, and molecular weight regulators. After heating at ° C for 30 minutes, the mixture was mixed using a homomixer (manufactured by Nippon Seiki Seisakusho, Biomixer) to obtain a mixed solution.
  • a homomixer manufactured by Nippon Seiki Seisakusho, Biomixer
  • the obtained liquid mixture was processed at 40 MPa using a high-pressure emulsifier (manufactured by APV Lanier Co., Ltd., Minilab) while maintaining the temperature at 50 ° C. to obtain an emulsion.
  • 70 g of the obtained emulsion was put into a 100 mL glass ampoule and cooled to 30 ° C. or lower.
  • the gas phase was replaced with nitrogen, a polymerization initiator having a charge amount shown in Table 6 was added, and a polymerization reaction was performed at 60 ° C. for 12 hours while shaking to obtain an emulsion having a solid content concentration shown in Table 6.
  • unreacted polymerizable monomer was not substantially detected, and all polymerizable monomers were reacted.
  • the average molecular weight (Mw) was measured by the following GPC measurement method B.
  • the measurement conditions are as follows. Apparatus: manufactured by Tosoh Corporation, HLC-8220GPC, Column: manufactured by Polymer laboratories, MIXED-C and 100A connected in series, Measurement temperature: 37 ° C.
  • Injection volume 50 ⁇ L
  • Outflow rate 1 mL / min
  • Standard sample Polymer laboratories
  • Eluent Mixed solvent of fluorine-based solvent (Asahi Glass Co., Ltd., AK-225)
  • THF 6/4 (volume ratio).
  • the copolymers of Comparative Examples 38 to 43 that do not contain any of the essential components of the copolymer of the present invention are used. It was prepared by the following method (emulsion polymerization).
  • the monomers shown in Table 5 Comparative Example column, the surfactants shown in Table 6 Comparative Example column, ion-exchanged water, organic solvents, molecular weight regulators, and polymerization initiators are shown in the Comparative Example column of Tables 5 and 6.
  • a polymerization reaction was carried out in the same manner as in Examples 46 to 66 except that it was used in an amount, and emulsions having a solid content concentration shown in Table 6 were obtained.
  • each monomer component in Table 5 indicates the mole fraction (%) in the total monomer (100 mol%).
  • the symbol of the compound in Table 5 and Table 6 shows the following meaning.
  • BT-15 Polyoxyethylene secondary alkyl ether (manufactured by Nikko Chemicals, NIKKOL BT-15, adduct of about 15 mol of ethylene oxide).
  • AQ-2HT Dialkylammonium chloride (manufactured by Lion Corporation, ARCARD 2HT).
  • E-430 Polyoxyethylene oleyl ether (manufactured by Kao Corporation, Emulgen E430, adduct of about 26 mol of ethylene oxide).
  • AQ-18 Stearyltrimethylammonium chloride (manufactured by Lion Corporation, ARCARD 18-63).
  • P-204 ethylene oxide propylene oxide polymer (manufactured by NOF Corporation, Pronon 204, ethylene oxide ratio is 40% by mass).
  • SYF465 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol ethylene oxide adduct (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd., Surfynol 465, ethylene oxide approximately 10 mol adduct).
  • ⁇ Evaluation 1> For each of the emulsions obtained in Examples 46 to 66 and Comparative Examples 38 to 43, a test cloth A was prepared by the following method to evaluate water repellency, oil repellency and gasoline repellency. The results are shown in Table 9.
  • Test cloth The obtained emulsion was diluted with ion-exchanged water so that the solid content concentration was 2.4% by mass, and further trimethylol melamine resin (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name “Smitex Resin M-3”) and An organic amine salt catalyst (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name “Smitex Accelerator ACX”), which is a thermosetting catalyst, was added so as to be 0.3% by mass to obtain Test Solution A. Cotton twill or meta-aramid cloth was immersed in these test solutions A, and squeezed so that the wet pick-up would be 90% by mass and 70% by mass, respectively. This was dried at 110 ° C. for 90 seconds and then dried at 170 ° C. for 60 seconds to obtain test cloth A.
  • the article is treated with an oil repellent composition containing the copolymer of the present invention, particularly an oil repellent composition containing a copolymer having a weight average molecular weight within a preferred range, the copolymer of the present invention
  • oil repellent composition containing a copolymer of a comparative example that does not contain any of the constituent components of the coalescence
  • oil repellent gasoline resistance is comparable with oil repellent composition AG-3700 containing, as an active ingredient, a copolymer comprising polymerized units of higher carbon number environmental impact has 8 or more R F group.
  • the oil repellent composition containing the copolymer of the present invention it is possible to impart water repellency to the article simultaneously with the oil repellency, and further, the durability of the water and oil repellency is sufficient, It can be said that the load on the environment is low.
  • copolymer of the present invention oil repellent composition containing the same, instead of the copolymer having a high number 8 or more R F group carbon environmental impact, higher than the low surface tension oils such as gasoline repellent It can be used in fields requiring oiliness, for example, textile products such as automobile-related products, fire clothes, riot police clothes, and chemical protective clothing.
  • textile products such as automobile-related products, fire clothes, riot police clothes, and chemical protective clothing.

Abstract

 物品の表面に低表面張力の油に対する撥油性を充分に付与することが可能でありかつ環境に与える負荷が低い共重合体を提供する。さらに、この共重合体の製造方法、および共重合体を有効成分とする撥油剤組成物、ならびに環境負荷の高い物質を含有しない低表面張力の油に対する撥油性に優れた物品を提供する。  下記重合単位(a)、重合単位(b)、重合単位(c1)および重合単位(c2)を含む共重合体およびこれを含有する撥油剤組成物、物品。 (a)はRを有する(メタ)アクリレート等の単量体に基づく重合単位、(b)は炭素数6~18のアルキル(メタ)アクリレートに基づく重合単位、(c1):水酸基を有する単量体に基づく重合単位、(c2):(c1)における水酸基と反応して架橋構造を形成し得る官能基を有する単量体に基づく重合単位。

Description

共重合体、その製造方法および撥油剤組成物ならびにその処理物品
 本発明は、共重合体、その製造方法、該共重合体を含む撥油剤組成物および該撥油剤組成物を用いて処理された物品に関する。
 表面に撥水性および撥油性を同時に付与する技術として、分子内にポリフルオロアルキル基(アルキル基の水素原子の少なくとも2個、最大で全ての水素原子がフッ素原子に置換された構造を有する基。以下、ポリフルオロアルキル基を「R基」と記す。)を含有する重合性単量体の重合単位を含む重合体またはこれと他の単量体との共重合体を、有機溶媒溶液または水性分散液としたものを用いて物品を処理することが行われている。
 この撥水撥油性の発現は、コーティング膜におけるR基の表面配向により、表面に臨界表面張力の低い「低表面エネルギーの表面」が形成されることに起因する。撥水性および撥油性を両立させるためには、表面におけるR基の配向が重要であり、R基の表面配向を実現するためには、重合体中に炭素数8以上のパーフルオロアルキル基(アルキル基の水素原子のすべてがフッ素原子に置換された構造を有する基。以下、パーフルオロアルキル基を「R基」と記す。)を有する単量体に基づく構成単位を有することが必要であるとされてきた。
 しかし、最近、EPA(米国環境保護庁)によって、炭素数が8以上のR基を有する化合物は、環境、または生体中で分解し、分解生成物が蓄積する点、すなわち環境負荷が高い点が指摘されている。そのため、炭素数が6以下のR基を有する単量体に基づく構成単位を有し、炭素数が8以上のR基を有する単量体に基づく構成単位を含まない撥水撥油剤組成物用の共重合体が要求されている。
 該撥水撥油剤組成物として、微結晶融点が低いR基(好ましくは、炭素数が6以下のR基)を有する単量体に基づく重合単位と微結晶融点が高いR基を有さない単量体に基づく重合単位を含む共重合体を有効成分とする撥水撥油剤組成物(特許文献1参照)や、微結晶融点が低く、一定温度以上のガラス転移点を有するR基(好ましくは、炭素数が6以下のR基)を有する単量体に基づく重合単位とR基を有さず架橋しうる官能基を有する単量体に基づく重合単位を含む共重合体を有効成分とする撥水撥油剤組成物(特許文献2参照。)が知られている。
 しかし、これら撥水撥油剤組成物はいずれも、(1)低温で処理を行っても物品に撥水撥油性を付与する、(2)風合いが柔らかい撥水撥油加工ができる、(3)耐久性に優れた撥水撥油加工ができる、といった目的のためのものであり、撥水性やその耐久性は優れるものの、撥油性が十分ではないという課題がある。
 また、炭素数が6以下のR基を有する単量体に基づく構成単位を有する共重合体において、炭化水素系の低表面張力の液体やガソリンのような、表面張力の低い油に対して十分な撥油性を発現するものは、知られていない。
WO02/083809国際公開パンフレット WO04/035708国際公開パンフレット
 本発明は、撥油性に優れるが環境負荷の高い炭素数8以上のR基を有する共重合体にかわって、物品の表面に低表面張力の油に対する撥油性を充分に付与することが可能でありかつ環境に与える負荷が低い共重合体を提供することを課題とする。本発明は、さらに、前記共重合体の製造方法、および前記共重合体を有効成分とする撥油剤組成物、ならびに低表面張力の油に対する撥油性に優れた物品を提供することを課題とする。
 本発明は、下記重合単位(a)、重合単位(b)、重合単位(c1)および重合単位(c2)を含む共重合体を提供する。
重合単位(a):下記一般式(1)で表わされる単量体に基づく重合単位、
 Z-Y-X ・・・(1)。
(式(1)中、Zは、炭素数が4~6のポリフルオロアルキル基、または下式(2)で表される基であり、Yは、2価有機基または単結合であり、Xは、下式(3-1)~(3-5)で表される基のいずれかである。
 C2i+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。)
 -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。))
 重合単位(b):アルキル部分の炭素数が6~18の直鎖または分岐のアルキル(メタ)アクリレートに基づく重合単位、
(ただし、重合単位(a)において一般式(1)中Xが、(3-1)~(3-4)のいずれかで表わされる基であり、Rがメチル基またはハロゲン原子である基の場合は、重合単位(b)はアルキルアクリレートに基づく重合単位であって、重合単位(a)において一般式(1)中Xが(3-1)~(3-4)のいずれかで表わされる基でありRが水素原子である基、または(3-5)で表わされる基である場合は、重合単位(b)はアルキルメタクリレートに基づく重合単位である。)
重合単位(c1):R基を有さず、水酸基を有する単量体に基づく重合単位、
重合単位(c2):重合単位(c1)における水酸基と反応して架橋構造を形成し得る官能基を有する単量体に基づく重合単位。
 また、本発明は、重合開始剤の存在下、媒体中にて、好ましくは界面活性剤および重合開始剤の存在下、水を含む媒体中にて、下記単量体(A)、単量体(B)、単量体(C1)および単量体(C2)を含む単量体混合物を重合する共重合体の製造方法であって、全単量体(100モル%)に対し、前記単量体(A)が40~85モル%、前記単量体(B)が10~55モル%、前記単量体(A)と前記単量体(B)との合計が70モル%以上、の割合で含まれる共重合体の製造方法を提供する。
単量体(A):下記一般式(1)で表わされる単量体、
 Z-Y-X ・・・(1)。
(式(1)中、Zは、炭素数が4~6のポリフルオロアルキル基または下式(2)で表される基であり、Yは、2価有機基または単結合であり、Xは、下式(3-1)~(3-5)で表される基のいずれかである。
 C2i+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。)
 -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。)
単量体(B):アルキル部分の炭素数が6~18の直鎖または分岐のアルキル(メタ)アクリレート、
(ただし、単量体(A)において一般式(1)中Xが、(3-1)~(3-4)のいずれかで表わされる基であり、Rがメチル基またはハロゲン原子である基の場合は、単量体(B)はアルキルアクリレートであって、単量体(A)において一般式(1)中Xが(3-1)~(3-4)のいずれかで表わされる基でありRが水素原子である基、または(3-5)で表わされる基である場合は、単量体(B)はアルキルメタクリレートである。)
単量体(C1):R基を有さず、水酸基を有する単量体、
単量体(C2):単量体(C1)における水酸基と反応して架橋構造を形成し得る官能基を有する単量体。
 さらに、本発明は前記共重合体と媒体とを含む撥油剤組成物、およびこの撥油剤組成物を用いて処理された物品を提供する。
 本発明の共重合体は、物品の表面に低表面張力の油に対する充分な撥油性を耐久性をもって付与することができ、かつ環境負荷が低い。また、本発明の共重合体の製造方法によれば、物品の表面に低表面張力の油に対する充分な撥油性を耐久性をもって付与でき、かつ環境負荷が低い共重合体を製造することが可能である。
 さらに、本発明の共重合体を含む本発明の撥油剤組成物を用いれば、本発明の共重合体の特性により、物品の表面に低表面張力の油に対する充分な撥油性を耐久性をもって付与することができる。この様な本発明の撥油剤組成物で処理された本発明の物品は、環境負荷の高い物質を含まずかつ低表面張力の油に対する撥油性に優れる。
 以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。ここで、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。同様に(メタ)アクリルアミドは、アクリルアミドまたはメタクリルアミドを意味する。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。
<本発明の共重合体>
 本発明の共重合体は、下記単量体(A)に基づく重合単位(a)と、単量体(B)に基づく重合単位(b)と、単量体(C1)に基づく重合単位(c1)と、単量体(C2)に基づく重合単位(c2)とを必須構成単位として有する。
(単量体(A))
 単量体(A)は、炭素数が4~6のR基または式(2)で表わされる基(Z)と式(3-1)~(3-5)で表される基(X)が、2価有機基または単結合(Y)で結合された、一般式(1)で表される単量体である。
 Z-Y-X ・・・(1)。
 C2i+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。)
 -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。)
 前記R基としては、アルキル基のフッ素原子置換前の全水素原子数に対する置換フッ素原子数の割合が60%以上であるものが好ましく、80%以上のR基がより好ましい。本発明の共重合体において、さらに好ましいR基は、前記割合が100%であるR基である。R基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよいが、本発明の共重合体においては直鎖状のR基が好ましい。
 本発明の共重合体において好ましいZとして、具体的には下記のR基が挙げられる。
F(CF-、
F(CF-、
F(CF-、
(CFCF(CF-。
 単量体(A)を示す前記一般式(1)においてYは、2価有機基または単結合であるが、Yとして好ましくは、アルキレン基を含む基があげられる。前記アルキレン基は、直鎖状であってもよく、分岐状であってもよい。また、Yは、-O-、-NH-、-CO-、-S-、-SO-、-CD=CD-(ただし、D、Dは、それぞれ独立に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、アルキレン基が好ましい。
 Yとして具体的には、下記の基が挙げられる。
-CH-、
-CHCH
-(CH-、
-CHCHCH(CH)-、
-CH=CH-CH
-CHCHOCONHCHCH-、
-SON(CH)CHCH-、
-S-CHCH
-CHCH-S-CHCH
-CHCH-SO-CHCH-等。
 単量体(A)を示す前記一般式(1)においてXは、前記式(3-1)~(3-5)で表される基であるが、本発明においてXが式(3-3)で示される(メタ)アクリレート基、またはα-ハロアクリレート基であることが好ましく、さらに式(3-3)でRが水素原子またはメチル基である(メタ)アクリレート基であることがより好ましい。
 本発明の共重合体において、単量体(A)としては、これらの1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合物として用いてもよい。
 単量体(A)としては、単量体の入手性、共重合体の撥油性等の点から、下記単量体(A1)、単量体(A2)が好ましい。
単量体(A1):C13OCOCH=CH
単量体(A2):C13OCOC(CH)=CH
(単量体(B))
 単量体(B)は、アルキル部分の炭素数が6~18の直鎖または分岐のアルキル(メタ)アクリレートである。
 ただし、単量体(A)において一般式(1)中Xが、(3-1)~(3-4)のいずれかで表わされる基であり、Rがメチル基またはハロゲン原子である基の場合(以下、便宜的に単量体(A)の、この条件に適合する群を「グループI」という。)は、単量体(B)はアルキルアクリレートであって、単量体(A)において一般式(1)中Xが(3-1)~(3-4)のいずれかで表わされる基であり、Rが水素原子である基の場合、または(3-5)で表わされる基である場合(以下、便宜的に単量体(A)の、この条件に適合する群を「グループII」という。)は、重合単位(B)はアルキルメタクリレートである。
 単量体(A)と単量体(B)とがこのような組合せになっている場合のみ、高い撥油性を発現できる。その理由は明らかではないが、主鎖の運動性が比較的高いアクリレート等と、主鎖にメチル基が結合し、比較的主鎖の運動性が低いメタクリレート等の組合せであることが、関係していると考えられる。メチル基の代わりにハロゲンが結合しているα-ハロアクリレートもメタクリレート同様の効果が得られる。
 なお、上記のように単量体(A)は単量体(A)に属する各種単量体の混合物として用いることもあるが、単量体(A)がグループIから選ばれる単量体とグループIIから選ばれる単量体の混合物である場合は、グループ毎の単量体の合計モル比が多いグループを基準として単量体(B)を決定する。すなわち単量体(A)がグループIから選ばれる単量体とグループIIから選ばれる単量体の混合物であり、グループIIから選ばれる単量体のモル比が多い場合には単量体(B)はアルキルメタクリレートとし、単量体(A)中のグループIから選ばれる単量体のモル比が多い場合には単量体(B)はアルキルアクリレートとする。
 本発明の共重合体において、単量体(B)としては、これらの1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合物として用いてもよい。
 単量体(B)として、好ましくは下記の化合物が挙げられる。
 ヘキシル(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)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ミリスチル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート。
 2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、6-メチルヘプチル(メタ)アクリレート、2,4,6-トリメチルヘプチル(メタ)アクリレート、16-メチルヘプタデシル(メタ)アクリレート、2-ペンチルヘプチル(メタ)アクリレート、2-ヘキシルオクチル(メタ)アクリレート、2-ヘプチルノニル(メタ)アクリレート、2-オクチルデシル(メタ)アクリレート。
 また、単量体(B)として、単量体(A)がアクリレート等の前記グループIIから選ばれる単量体である場合には、好ましくはアルキル部分の炭素数が6~10の直鎖または分岐のアルキルメタクリレートがあげられ、より好ましくはヘキシルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、2,4,6-トリメチルヘプチルメタクリレート等があげられる。
 単量体(A)がメタクリレート、またはメチル基の代わりにハロゲンが結合しているα-ハロアクリレート等の前記グループIから選ばれる単量体である場合には、単量体(B)として、好ましくはアルキル基炭素数が8~18の直鎖または分岐のアルキルアクリレートがあげられ、より好ましくはアルキル基炭素数が10~18の直鎖または分岐のアルキルアクリレートがあげられ、さらに好ましくは、デシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ミリスチルアクリレート、セチルアクリレート、ステアリルアクリレート、16-メチルヘプタデシルアクリレート、2-ペンチルヘプチルアクリレート、2-ヘキシルオクチルアクリレート、2-ヘプチルノニルアクリレート、2-オクチルデシルアクリレート等があげられる。
(単量体(C1))
 単量体(C1)は、R基を有さず、水酸基を有する単量体である。単量体(C1)の水酸基は、後述する単量体(C2)の水酸基と反応して架橋構造を形成し得る官能基と、反応することで、共重合体に架橋構造を導入することを可能にしている。この様にして架橋構造が導入された本発明の共重合体は、特に表面張力の低い油に対する撥油性を十分に有する共に、耐久性にも優れるものである。
 単量体(C1)が有する水酸基の数は、1個または複数個とすることが可能であるが、好ましくは2個以下である。
 また、単量体(C1)として、好ましくは、(メタ)アクリレート類、(メタ)アクリルアミド類、ビニルエーテル類、スチレン類等が挙げられる。本発明の共重合体において、単量体(C1)としては、これらの1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合物として用いてもよい。
 前記単量体(C1)として具体的には、下記の化合物が挙げられる。
 (メタ)アクリレート類としては、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、1,4-シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート、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、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(例えば、「プラクセルFA」、「プラクセルFM」シリーズ、ダイセル化学工業社製、商品名)等が挙げられる。
 (メタ)アクリルアミド類としては、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N-ヒドロキシブチルアクリルアミド等が挙げられる。
 ビニルエーテル類としては、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル等が挙げられる。
 スチレン類としては、4-ヒドロキシスチレン、4-ヒドロキシ-α-メチルスチレン、3-メトキシ-4-ヒドロキシスチレン等が挙げられる。
 本発明においては、これらのなかでもより好ましい単量体(C1)として、共重合性の観点から、(メタ)アクリレート類を挙げることができる。
 また、上記例示した(メタ)アクリレート類のなかでも、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、または3-クロロ-2-ヒドロキシプロピルメタクリレートが、本発明に用いる単量体(C1)としてより好ましい。
(単量体(C2))
 単量体(C2)は単量体(C1)における水酸基と反応して架橋構造を形成し得る官能基を有する単量体である。
 単量体(C2)が有する官能基の数は、1個または複数個とすることが可能であるが、好ましくは2個以下である。
 単量体(C2)における、単量体(C1)の水酸基と反応して架橋構造を形成し得る官能基として、好ましくは、ブロック化されていてもよいイソシアネート基、カルボキシル基、-CO-O-CO-(酸無水物)、-CO-W(酸ハロゲン化物:Wはハロゲン基(クロロ、ブロモ、ヨード)を示す)、ハロゲン基等が挙げられる。本発明の共重合体において、単量体(C2)としては、これらの1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合物として用いてもよい。
 単量体(C2)の有する該官能基は、単量体(C1)の水酸基と反応して、ブロック化されていてもよいイソシアネート基はウレタン結合を、カルボキシル基、-CO-O-CO-(酸無水物)、-CO-W(酸ハロゲン化物:Wはハロゲン基)はエステル結合を、ハロゲン基はエーテル結合を形成し、これら結合が本発明の共重合体の架橋構造を構成している。
 単量体(C2)として具体的には、下記の化合物が挙げられる。
 イソシアネート基またはブロック化されたイソシアネート基を有する単量体としては、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-(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)イソシアナート等が挙げられる。
 カルボキシル基を有する単量体としては、(メタ)アクリル酸、2-クロロアクリル酸、2-ブロモアクリル酸、2-(トリフルオロメチル)アクリル酸、6-アクリルアミドヘキサン酸、コハク酸モノ(2-アクリロイルオキシエチル)等が挙げられる。
 -CO-O-CO-(酸無水物)を有する単量体としては、無水マレイン酸、シトラコン酸無水物、イタコン酸無水物、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸無水物、exo-3,6-エポキシ-1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物、cis-4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物、4-ビニル安息香酸等が挙げられる。
 -CO-W(酸ハロゲン化物:Wはハロゲン基)を有する単量体としては、(メタ)アクリル酸クロリド等が挙げられる。
 ハロゲン基を有する単量体としては、2-(クロロメチル)アクリル酸エチル、2-(ブロモメチル)アクリル酸エチル、2-クロロエチルビニルエーテル、クロロ酢酸ビニル、ブロモ酢酸ビニル、4-クロロメチルスチレン等が挙げられる。
 単量体(C2)が有する、単量体(C1)の水酸基と反応して架橋構造を形成し得る官能基としては、反応性と反応後の結合の安定性の観点からブロック化されていてもよいイソシアネート基が好ましく、製造時、貯蔵時の安定性の観点からブロック化されたイソシアネート基であることが好ましい。また、単量体(C2)の重合性不飽和基としては共重合性の観点から(メタ)アクリレート基が好ましい。
 このような観点から上記例示した単量体(C2)のなかでも、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、または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が特に好ましい。
(含有割合)
 本発明の共重合体に必須の構成単位として含まれる重合単位(a)および重合単位(b)の好ましい含有割合は、全重合単位(100モル%)に対して、重合単位(a)については40~85モル%、重合単位(b)については、10~55モル%であるのが好ましい。また、重合単位(a)と重合単位(b)との含有割合の合計は、全重合単位(100モル%)に対して、好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、特に好ましくは90モル%以上である。重合単位(a)および重合単位(b)の含有割合が該範囲内である本発明の共重合体は、低表面張力の油に対して優れた撥油性を有する。
 本発明の共重合体において、重合単位(a)が、上記一般式(1)中のXが、(3-1)~(3-4)のいずれかで表わされる基でありRが水素原子である基、または(3-5)で表わされる基である単量体に基づく重合単位であり、重合単位(b)がメタクリレートに基づく重合単位である場合には、全重合単位(100モル%)に対する重合単位(a)の好ましい含有割合は45~85モル%、より好ましくは45~70モル%である。また、この場合の全重合単位(100モル%)に対する重合単位(b)の好ましい含有割合は10~50モル%、より好ましくは25~50モル%である。該範囲内であると、本発明の共重合体は、極性の液体や比較的表面張力の高い炭化水素系の液体だけでなく、炭化水素系の低表面張力液体に対しても優れた撥油性を有する。
 本発明の共重合体において、重合単位(a)が、上記一般式(1)中のXが、(3-1)~(3-4)のいずれかで表わされる基であり、Rがメチル基またはハロゲン原子である基である単量体に基づく重合単位であり、重合単位(b)がアクリレートに基づく重合単位である場合には、全重合単位(100モル%)に対する重合単位(a)の好ましい含有割合は40~70モル%、より好ましくは45~60モル%である。また、この場合の全重合単位(100モル%)に対する重合単位(b)の好ましい含有割合は25~55モル%、より好ましくは35~50モル%である。該範囲内であると、本発明の共重合体は、極性の液体や比較的表面張力の高い炭化水素系の液体だけでなく、炭化水素系の低表面張力液体に対しても優れた撥油性を有する。
 本発明の共重合体に前記重合単位(a)、重合単位(b)以外に必須の構成単位として含まれる重合単位(c1)および重合単位(c2)の含有割合は、低表面張力液体への撥油性および耐久性の点から、全重合単位(100モル%)に対して、重合単位(c1)については、0.1~10モル%が好ましく、0.5~8モル%がより好ましく、1~6モル%が特に好ましい。同様に、重合単位(c2)については、0.1~5モル%が好ましく、0.5~4モル%がより好ましく、1~4モル%が特に好ましい。
 なお、本発明の共重合体における各単量体に基づく重合単位の全重合単位(100モル%)に対する含有割合は、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ものである。
 本発明の共重合体においては、上述した必須構成単位である重合単位(a)、重合単位(b)、重合単位(c1)、重合単位(c2)以外に、必要に応じて重合単位として以下に説明する単量体(D)の1種または2種以上に基づく重合単位(d)が含まれていてもよい。
(単量体(D))
 単量体(D)としては、本発明の共重合体の必須構成単位を形成する素となる単量体(A)、単量体(B)、単量体(C1)および単量体(C2)と共重合するものであれば限定されない。また、単量体(D)に基づく重合単位(d)が、本発明の共重合体にその含有割合を適当に調整して導入されることにより、実質的に本発明の共重合体の効果(環境に対する負荷が低く低表面張力液体に対する撥油性に優れる)を損なわずに、好ましくは他の特性を付与できるような単量体であれば特に制限されない。単量体(D)として、2種以上の単量体(D)を用いてもよい。
 言い換えれば、任意の構成単位である重合単位(d)は、その構成にもよるが、前記共重合体の特性を損なわない範囲の含有割合で共重合体に含まれることが可能である。このような重合単位(d)の含有割合として具体的には、全重合単位(100モル%)に対して最大で30モル%までの含有割合を挙げることができる。本発明の効果の発現をより考慮すれば、重合単位(d)の全重合単位(100モル%)に対する含有割合は好ましくは10モル%以下、より好ましくは5モル%以下である。ただし、含有割合は重合単位(d)の種類によって適宜調整される。例えば、重合単位(d)が共重合体の低表面張力の油に対する撥油性を低下させる性質を有する場合は、たとえ共重合体中に存在させたとしても、その量は少量である必要がある。
 なお、単量体(D)の具体例とその含有割合については次のとおりである。
 単量体(D)としては、例えば、単量体(B)に属さない直鎖または分岐のアルキル(メタ)アクリレート、側鎖に環状アルキル基または芳香環を有する(メタ)アクリレート、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1~18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、カルボン酸ビニル類、スチレン類などが挙げられる。このような単量体(D)を用いた場合の、共重合体における重合単位(d)の全重合単位(100モル%)に対する含有割合としては、最大で30モル%までを挙げることができ、好ましくは、20モル%以下、より好ましくは10モル%以下の含有割合が挙げられる。
 単量体(D)はアミノ基、エポキシ基、アルコキシシリル基などの官能基を含有していてもよい。これら官能基を有する重合単位(d)が共重合体中に存在すると、共重合体の基材への接着性が向上する。そのような単量体(D)としては、(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミド類、グリシジル(メタ)アクリレートなどのエポキシ基含有(メタ)アクリレート類、(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシランなどのアルコキシシリル基含有(メタ)アクリレートなどが挙げられる。このような単量体(D)を用いた場合の、共重合体における重合単位(d)の全重合単位(100モル%)に対する含有割合としては、最大で10モル%までを挙げることができ、好ましくは、5モル%以下、より好ましくは3モル%以下の含有割合が挙げられる。
 単量体(D)としては、ハロゲン化ビニルでもよい。これらの単量体が共重合体中に存在すると、共重合体の基材への密着性が向上し、皮膜強度を改良できる。このような単量体としては、塩化ビニル、塩化ビニリデンなどが挙げられる。このような単量体(D)を用いた場合の、共重合体における重合単位(d)の全重合単位(100モル%)に対する含有割合としては、最大で30モル%までを挙げることができ、好ましくは、20モル%以下、より好ましくは10モル%以下の含有割合が挙げられる。
 本発明の共重合体において、その質量平均分子量(Mw)は、好ましくは10万~50万であり、より好ましくは10万~35万である。質量平均分子量が10万未満であると低表面張力の油に対する撥油性が低下する場合があり、50万を超えると溶媒への溶解性が低下する場合がある。
 なお、本明細書でいう共重合体の質量平均分子量(Mw)とは、ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)で測定される、ポリスチレン換算の分子量である。
<本発明の共重合体の製造方法>
 本発明の共重合体は、上記各単量体を重合反応させることによって製造できる。
 重合方法は、イオン重合法、ラジカル重合法等の重合方法を用いることができる。特に、重合開始剤としてラジカル開始剤を用いて穏和な条件で重合できる点で、ラジカル重合法が好ましい。ラジカル重合は、具体的には懸濁重合、溶液重合、バルク重合、乳化重合等の重合方法を用いて行うことができる。
 これら重合方法のうちでも、本発明にかかる共重合体の製造においては、重合開始剤の存在下、媒体中にて重合を行う本発明の製造方法をとることが好ましく、前記媒体として溶媒を用いる溶液重合、界面活性剤と水を含む媒体を用いて行う乳化重合がより好ましく用いられる。
 本発明の製造方法は、具体的には、重合開始剤の存在下、媒体中にて、好ましくは界面活性剤および重合開始剤の存在下、水を含む媒体中にて、全単量体(100モル%)に対し、上記本発明の共重合体製造に必須の単量体である単量体(A)40~85モル%、単量体(B)10~55モル%(かつ、単量体(A)と単量体(B)との合計が70モル%以上)、単量体(C1)および単量体(C2)と、必要に応じて加えられる単量体(D)とを含む単量体混合物を重合するものである。
 なお、本発明の製造方法における、単量体混合物(製造に用いる全単量体)に対する各単量体の好ましい含有割合は、上記本発明の共重合体における全重合単位に対する各重合単位の好ましい含有割合と同様である。
 また、本発明の共重合体の製造方法において、媒体中の単量体混合物濃度は、媒体に対する単量体混合物の容量割合で好ましくは5~50容量%、より好ましくは20~40容量%である。
 さらに、界面活性剤および重合開始剤の存在下、水を含む媒体中にて重合する、本発明の共重合体の製造方法において、媒体中の水の含有割合(質量%)は、50~100質量%が好ましく、70~90質量%がより好ましい。
 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。
 重合開始剤の添加量は、単量体混合物の100質量部に対して、0.05~5質量部が好ましく、0.1~3質量部がより好ましい。
 単量体混合物の重合の際には、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。この様な分子量調整剤として、具体的には、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等が挙げられる。
 分子量調節剤の添加量は、単量体混合物の100質量部に対して、0.01~5質量部が好ましく、0.1~3質量部がより好ましい。
 重合温度は20~150℃が好ましい。その他、重合条件は通常(メタ)アクリレート系共重合体を重合するのと同様の条件を適用することが可能である。例えば、重合を窒素雰囲気下で行うことや、振とう等の操作を加えることも可能であり、本発明の製造方法においては好ましい条件である。重合時間は、重合温度等その他の重合条件にもよるが概ね2~24時間重合することで本発明の共重合体を得ることができる。
 また、本発明の共重合体を上記好ましい分子量の範囲、すなわち質量平均分子量(Mw)で10万~50万の範囲で得るためには、単量体濃度、重合開始剤量、重合温度、分子量調節剤量等の条件を上記の好ましい範囲内で調節すればよい。一般に単量体濃度が高い(低い)、重合開始剤量が少ない(多い)、重合温度が低い(高い)、分子量調節剤量が少ない(多い)重合条件下では、分子量は大きく(小さく)なる。
 本発明の製造方法によれば、本発明の共重合体は、これを含む溶液、分散液またはエマルション等の状態で得られる。
 本発明の共重合体はこのままの状態で、例えば撥油剤組成物の原料等として利用することも可能であるが、溶液、分散液、エマルション等から分離精製して用いることも可能である。分離精製の方法としては、通常の溶媒留去、再沈殿等の方法を用いること可能である。
 以下、本発明の製造方法に好ましく用いられる溶液重合、乳化重合について説明する。
(溶液重合)
 溶液重合にて、本発明の共重合体を製造するには、上記説明した割合の各単量体と重合開始剤、必要に応じて分子量調整剤等の任意成分を重合溶媒に溶解させ、通常の重合条件下(例えば、窒素雰囲気下、20~150℃で、2~24時間)で重合させればよい。
 本発明に用いる重合溶媒は、重合反応に用いる全ての単量体を溶解し、かつ生成した共重合体を溶解または分散できるものであればよい。用いる重合溶媒の量については、生産性、得られる溶液、分散液の安定性の観点から、単量体混合物濃度が、重合溶媒に対する単量体混合物の容量割合で好ましくは5~50容量%、より好ましくは20~40容量%となる量とすることができる。また、本発明に用いる重合溶媒について以下に例示するが、本発明の製造方法においてはこれら溶媒のうちの1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合溶媒として用いてもよい。
 溶液重合で得られる本発明の共重合体は、溶媒に溶解または分散したかたちで製品原料として用いることも可能であり、通常の方法で分離精製して用いることも可能である。
(重合溶媒)
 重合反応に用いる重合溶媒としては、ハロゲン化合物、炭化水素、ケトン、エステル、エーテル等が挙げられる。
 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等が挙げられる。
 ハイドロクロロフルオロカーボンとしては、CH3 CCl2 F、CHCl2 CF2 CF3 、CHClFCF2 CClF2等が挙げられる。
 ハイドロフルオロカーボンとしては、CF3 CHFCHFCF2 CF3 、CF3 (CF2 )4 CHF2 、CF3 CF2 CF2 CH2 CH2 CH3 、CF3 (CF2 ) CH2 CH3 、1,1,2,2,3,3,4-ヘプタフルオロシクロペンタン等が挙げられる。
 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。
 分離型ハイドロフルオロエーテルとしては、CF3 CF2 CF2 CF2 OCH3 、(CF3 )2 CFCF2 OCH3 、CF3 CF2 CF2 CF2 OCH2 CH3 、(CF3 )CFCF2 OCH2 CH3 、CF3 CF2 CF(OCH3 )CF(CF3 )2 、CF3 CF2 CF(OCH2 CH3 )CF(CF3 )2 、C3 H7 OCF(CF3 )CF2 OCH3 等が挙げられる。
 非分離型ハイドロフルオロエーテルとしては、CHF2 CF2 OCH2 CF3 、CF3 CF2 CH2 OCF2 CHF2 等が挙げられる。
 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。
(乳化重合)
 乳化重合にて、本発明の共重合体を製造するには、上記説明した割合の各単量体と重合開始剤、界面活性剤、必要に応じて分子量調整剤等の任意成分を、水系媒体、好ましくは水を含む媒体と混合し乳化させ、通常の重合条件下(例えば、窒素雰囲気下、20~150℃で、振とう条件下、2~24時間)で重合させればよい。
 ここで、共重合体の収率が向上する点から、乳化重合の前に、本発明の共重合体の原料成分である各単量体、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。前乳化の方法として具体的には、各単量体、界面活性剤および水系媒体からなる混合物を、必要に応じて加温しながら、ホモミキサーまたは高圧乳化機で混合分散する等が挙げられる。なお、得られる共重合体の粒子径は、界面活性剤の種類および量とともにこの前乳化の条件、例えば、ホモミキサーの回転数、高圧乳化時の圧力等により、必要に応じて調整することが可能である。一般に界面活性剤が多い(少ない)、ホモミキサーの回転数が大きい(小さい)、高圧乳化時の圧力が高い(低い)、条件下で分散液が製造されると共重合体の粒子径は小さく(大きく)なる。
 本発明に用いる水系媒体は、この水系媒体と本発明の共重合体の原料成分である単量体と界面活性剤とで乳化状態を形成できるものであればよい。用いる水系媒体の量については、生産性、得られる分散液の安定性の観点から、単量体混合物濃度が、水系媒体に対する単量体混合物の容量割合で好ましくは5~50容量%、より好ましくは20~40容量%となる量とすることができる。
 本発明に用いる水系媒体について以下に例示するが、本発明の製造方法においてはこれら水系媒体の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。
 また、本発明に用いる界面活性剤について以下に例示するが、本発明の製造方法においてはこれら界面活性剤の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。
 用いる界面活性剤の合計量は、単量体混合物(100質量部)に対して1~15質量部が好ましく、2~12質量部がより好ましい。
 乳化重合で得られる本発明の共重合体は、媒体に分散したかたちで製品原料として用いることも可能であり、通常の方法で分離精製して用いることも可能である。
(水系媒体)
 水系媒体としては、水、アルコール、グリコール、グリコールエーテル、ハロゲン化合物、炭化水素、ケトン、エステル、エーテル等が挙げられる。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る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、または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、グリコールエーテルとしては、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、炭化水素、ケトン、エステル、またはエーテルとしては、前記溶液重合の溶媒と同様の化合物が挙げられる。
(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。
 R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。
 R10O[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、p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。
 p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、撥油剤組成物の物品への浸透性が良好となる。
 rおよびp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。
 R10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。
 p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、CCHCHO[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-C(R11)(R12)-C≡C-C(R13)(R14)-OH ・・・(S21)、
HO-(AO)-C(R11)(R12)-C≡C-C(R13)(R14)-(OA-OH ・・・(S22)、
HO-C(R15)(R16)-C≡C-H ・・・(S23)、
HO-(AO)-C(R15)(R16)-C≡C-H ・・・(S24)。
 A~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。
 R11~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 JPOXMLDOC01-appb-C000001
 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)CHO-であってもよく、-CHCH(CH)O-であってもよく、-CH(CH)CHO-と-CHCH(CH)O-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)。
 R17~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)。
 R20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。さらに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、または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]・D ・・・(S71)。
 R21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。
 R21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。
 R21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。
 R21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。
 Dは、対イオンである。
 D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、撥油剤組成物の撥水撥油性に優れる点、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。
 以上説明した本発明の共重合体にあっては、環境負荷の高い構成成分を含まず、重合単位(a)および重合単位(b)の存在によって、高い撥油性を発現し、重合単位(c1)および重合単位(c2)の架橋構造によって特に低表面張力の油に対して高い撥油性を発現する。
<本発明の撥油剤組成物>
 本発明の撥油剤組成物は、本発明の共重合体と媒体とを必須成分として含み、必要に応じて、界面活性剤、または添加剤を含む。本発明の撥油剤組成物の形態としては、上記本発明の共重合体が媒体中に溶解している、または粒子として分散している形態であることが好ましい。
 本発明の撥油剤組成物が含有する本発明の共重合体の量は、対象物品にもよるが、組成物全量に対して0.05~10質量%であることが好ましく、0.1~5質量%であることがより好ましい。共重合体の含有量が0.05質量%未満であると撥水撥油性が十分に発現しない場合があり、また10質量%を超えても撥水撥油性は一定以上に向上しない傾向がある。
 上記製造方法で得られた本発明の共重合体溶液または分散液をそのまま撥油剤組成物の原料として用いることが可能であるが、その場合には、予め通常の方法で該溶液、分散液中の共重合体濃度を測定した上で撥油剤組成物を調製することにより、組成物中の共重合体濃度を調整することが可能である。
 本発明の撥油剤組成物において、共重合体が粒子として分散している場合、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、10~250nmが特に好ましい。粒子径の調整は、上記本発明の共重合体の製造方法、あるいは、撥油剤組成物の製造方法において記載した方法で行うことが可能である。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。
 本発明の撥油剤組成物が含有する媒体は本発明の共重合体を溶解、または分散状態で保持するものであって、含有量は、基本的には撥油剤組成物全量から共重合体量と任意成分の量を除いた量である。用いる媒体については、上記本発明の共重合体の製造方法(溶液重合、乳化重合)で例示したものと同様のものを用いることが可能である。
 本発明の撥油剤組成物は、任意成分として界面活性剤を含む。ただし、本発明の撥油剤組成物が共重合体を媒体中に粒子として分散している形態である場合は、界面活性剤は分散系を安定させる必須成分である。この場合、撥油剤組成物における界面活性剤の含有量は、単量体混合物の100質量部に対して、1~15質量部が好ましい。
 また、用いる界面活性剤については、上記本発明の共重合体の製造方法(乳化重合)で例示したものと同様のものを用いることが可能である。
 本発明の撥油剤組成物は、必要に応じて各種の添加剤を含有していてもよい。
 添加剤としては、浸透剤、消泡剤、吸水剤、帯電防止剤、制電性重合体、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、トリアジン環含有化合物、イソシアネート系化合物等。)、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、無機微粒子等が挙げられる。
 また、本発明の撥油剤組成物は、必要に応じて、本発明の共重合体以外の、撥水性および/または撥油性を発現できる共重合体(たとえば、単量体(A)に基づく構成単位を多く含む共重合体、市販の撥水剤、市販の撥油剤、市販の撥水撥油剤、市販のSR(ソイルリリース)剤等。)、フッ素原子を有さない撥水性化合物等を含んでいてもよい。フッ素原子を有さない撥水性化合物としては、パラフィン系化合物、脂肪族アマイド系化合物、アルキルエチレン尿素化合物、シリコン系化合物等が挙げられる。
 また、本発明の撥油剤組成物は、環境への影響が懸念されている、パーフルオロオクタン酸(PFOA)やパーフルオロオクタンスルホン酸(PFOS)およびその前駆体、類縁体の含有量分濃度を20質量%とした場合の含有量)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。
 本発明の撥油剤組成物は、下記(i)、(ii)、(iii)または(iv)の方法で製造される。
 (i)重合開始剤の存在下、媒体中にて単量体(A)、単量体(B)、単量体(C1)および単量体(C2)を含み、必要に応じて単量体(D)を含む単量体混合物を重合して共重合体の溶液または分散液を得た後、必要に応じて、他の媒体、添加剤を加える方法。
 (ii)重合開始剤の存在下、媒体中にて単量体(A)、単量体(B)、単量体(C1)および単量体(C2)を含み、必要に応じて単量体(D)を含む単量体混合物を重合して共重合体の溶液または分散液を得た後、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。
 (iii)界面活性剤、重合開始剤の存在下、媒体中にて単量体(A)、単量体(B)、単量体(C1)および単量体(C2)を含み、必要に応じて単量体(D)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。
 (iv)界面活性剤、重合開始剤の存在下、媒体中にて単量体(A)、単量体(B)、単量体(C1)および単量体(C2)を含み、必要に応じて単量体(D)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。
 単量体混合物の重合は、上述の共重合体の製造方法における重合と同様に行えばよい。
 共重合体が媒体中に溶解している場合、共重合体の濃度は、上記共重合体の好ましい製造方法によれば、溶液(100質量%)中に20~40質量%となるように調整される。
 また、共重合体が粒子として分散している場合、分散液、エマルションの固形分濃度は上記共重合体の好ましい製造方法によれば、分散液、エマルション(100質量%)中、20~40質量%となるように調整される。なお、該固形分濃度は、共重合体の他、界面活性剤(乳化剤)も含む濃度である。分散液、エマルションにおける共重合体の含有割合は、上記共重合体の好ましい製造方法によれば、18~40質量%に調整される。共重合体の含有量が18質量%未満では生産性が悪くなる場合があり、また40質量%を超えると安定性が悪くなる場合がある。
 ここで、分散液中の固形分濃度は、加熱前の分散液の質量と、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。また、共重合体濃度は固形分濃度と各原料成分の仕込み量、単量体残存量等から算出可能である。
 上述の本発明の共重合体の製造方法により得られた共重合体溶液・分散液を本発明の撥油剤組成物として用いるには、共重合体濃度を撥油剤組成物として好ましい濃度0.05~10質量%、より好ましくは0.1~5質量%となるように、適宜希釈成分等を加え、調整すればよい。
 本発明の撥油剤組成物形態が分散液の場合、共重合体または共重合体を含む溶液、分散液等、界面活性剤および任意成分を秤量し、適当量の溶媒とともに、ホモミキサー、高圧乳化機等で均一に攪拌して分散液とする等の通常の方法が用いられる。
 なお、共重合体を上述した好ましい範囲の粒子径で分散させるためには、界面活性剤の種類および量、ホモミキサーの回転数、高圧乳化時の圧力等の条件を調節すればよい。一般に界面活性剤が多い(少ない)、ホモミキサーの回転数が大きい(小さい)、高圧乳化時の圧力が高い(低い)、条件下で分散液が製造されると共重合体の粒子径は小さく(大きく)なる。
 以上説明した本発明の撥油剤組成物にあっては、環境負荷の高い構成成分を含まず、重合単位(a)および重合単位(b)の存在によって、高い撥油性を発現し、重合単位(c1)および重合単位(c2)の架橋構造によって特に低表面張力の油に対して高い撥油性を発現する。
<本発明の物品>
 本発明の物品は、本発明の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。
 本発明の撥油剤組成物を用いて物品を処理すると、環境負荷の低い高品位な撥油性、特に低表面張力の油に対して充分な撥油性を、物品に耐久性を持って付与することができる。また、表面の接着性に優れ、低温でのキュアリングでも撥油性を付与できる。
 以上説明した本発明の物品は、環境負荷の高い物質を含まずかつ撥油性、特に低表面張力の油に対する撥油性に優れる。
 本発明を実施例、比較例、参考例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。なお、表において単量体名の後の符号(A)~(C2)は、前記した単量体(A)~(C2)の範疇の単量体であることを表し、それら以外の単量体は符号(D)と表す。
[実施例1~20]
 単量体(A)として、C13OCOCH=CH(単量体(A1))を用いて実施例1~20の共重合体を以下の方法(溶液重合)で作製した。
 30mLのガラス製重合用アンプルに、表1実施例欄に示す仕込み量の単量体(A)~(D)および重合開始剤として表1実施例欄に示す仕込み量の2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)を入れ、溶媒としてジクロロペンタフルオロプロパン(旭硝子社製、商品名AK-225。)の24gを入れた。アンプル内部のガスを窒素ガスで置換した後、密閉し、50℃の湯浴中で16時間保持し、共重合体を含む反応溶液を得た。
 反応終了後の反応粗液のガスクロマトグラフィー(GC)からは未反応の重合性モノマーは実質的に検出されず、全ての重合性モノマーが反応していた。
[比較例1~16]
 単量体(A)として、C13OCOCH=CH(単量体(A1))を用いて、本発明の共重合体の必須構成成分のいずれかを含まない比較例1~16の共重合体を以下の方法(溶液重合)で作製した。
 表1比較例欄に示す単量体、重合開始剤(2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル))を、表1比較例欄に示す仕込み量で用いた以外は実施例1~20と同様にして重合反応を行い共重合体反応溶液を得た。反応終了後の反応粗液のガスクロマトグラフィー(GC)からは未反応の重合性モノマーは実質的に検出されず、全ての重合性モノマーが反応していた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1における各単量体成分のモル%は全単量体(100モル%)中のモル分率(%)を示し、重合開始剤のモル%は全単量体の総モルに対する重合開始剤のモル比(%)を示す。
 また、表1における化合物の略号は以下の意味を示す。
単量体(B)
HMA:n-ヘキシルメタクリレート
2EHMA:2-エチルヘキシルメタクリレート
iDMA:2,4,6-トリメチルヘプチルメタクリレート
単量体(C1)
HEA:2-ヒドロキシエチルアクリレート
4HBA:4-ヒドロキシブチルアクリレート
CHDMMA:1,4-シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート
HEMA:2-ヒドロキシエチルメタクリレート
単量体(C2)
35DPBI: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。
単量体(D)
MA:メチルアクリレート
MMA:メチルメタクリレート
BA:n-ブチルアクリレート
THFA:テトラヒドロフルフリルアクリレート
THFMA:テトラヒドロフルフリルメタクリレート
CHA:シクロヘキシルアクリレート
CHMA:シクロヘキシルメタアクリレート
IBorA:イソボルニルアクリレート
IBorMA:イソボルニルメタクリレート
HA:n-ヘキシルアクリレート
2EHA:2-エチルヘキシルアクリレート
LA:ラウリルアクリレート
[実施例21~45]
 単量体(A)として、C13OCOC(CH)=CH(単量体(A2))を用いて実施例21~45の共重合体を以下の方法(溶液重合)で作製した。
 表2実施例欄に示す単量体、重合開始剤(2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル))を、表2実施例欄に示す仕込み量で用いた以外は実施例1~20と同様にして重合反応を行い共重合体反応溶液を得た。反応終了後の反応粗液のガスクロマトグラフィー(GC)からは未反応の重合性モノマーは実質的に検出されず、全ての重合性モノマーが反応していた。
[比較例17~37]
 単量体(A)として、C13OCOC(CH)=CH(単量体(A2))を用いて、本発明の共重合体の必須構成成分のいずれかを含まない比較例17~37の共重合体を以下の方法(溶液重合)で作製した。
 表2比較例欄に示す単量体、重合開始剤(2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル))を、表2比較例欄に示す仕込み量で用いた以外は実施例1~20と同様にして重合反応を行い共重合体反応溶液を得た。反応終了後の反応粗液のガスクロマトグラフィー(GC)からは未反応の重合性モノマーは実質的に検出されず、全ての重合性モノマーが反応していた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表2における各単量体成分のモル%は全単量体(100モル%)中のモル分率(%)を示し、重合開始剤のモル%は全単量体の総モルに対する重合開始剤のモル比(%)を示す。
 また、表2における化合物の略号は以下の意味を示す。なお、表2における化合物の略号のうち、表1で用いられた略号と同一のものについては上記表1の略号説明を参照のこと(単量体の分類に関係なく同一の化合物には同一の略号を使用。)。
単量体(B)
iOA:6-メチルヘプチルアクリレート
DeA:デシルアクリレート
MyA:ミリスチルアクリレート
CA:セチルアクリレート
StA:ステアリルアクリレート
iStA:16-メチルヘプタデシルアクリレート
2PHA:2-ペンチルヘプチルアクリレート
2ODA:2-オクチルデシルアクリレート
単量体(D)
BMA:n-ブチルメタクリレート
LMA:ラウリルメタクリレート
CMA:セチルメタクリレート
BeA:ベヘニルアクリレート
<評価>
 上記実施例1~45、比較例1~37で得られた共重合体反応溶液を、それぞれ上記AK-225で希釈して共重合体の濃度が1.0質量%の処理液を作製した。次いで、以下に示す方法に従って前記各処理液を用いて、ガラス板上に皮膜を形成させ、該皮膜の撥水撥油性評価を行った。評価結果を、表1に組成を記載した実施例、比較例については表3に、表2に組成を記載した実施例、比較例については表4にそれぞれ示す。
[評価方法]
 洗浄済みのガラス板を基材として用い、その上に上記で得られた処理液をスピンコート法にて、1000rpmの条件で10秒間塗布した。この後、120℃にて60分間加熱処理して皮膜を形成し、試験板を得た。上記処理液すべてについて、これを用いて皮膜形成させた試験板を作製し、得られた各試験板を用いて、該皮膜上の水、n-ヘキサデカンおよびn-オクタンの接触角を測定することにより、上記実施例、比較例で作製した共重合体を含む処理液から得られる皮膜の撥水撥油性を評価した。なお、接触角の測定は、協和界面科学社製CA-Xを用いて行った。結果として、接触角の実測値とともに、以下の基準に従って評価した結果を表示した。
撥水性は、水の接触角100度を基準として3段階で評価した。
 ◎(接触角110度以上):撥水性に優れる
 ○(接触角100度以上110度未満):撥水性を有する
 ×(接触角100度未満):撥水性が不十分である
撥油性、特に表面張力の比較的高い油に対する撥油性は、n-ヘキサデカンの接触角65度を基準として3段階で評価した。
 ◎(接触角70度以上):n-ヘキサデカン撥油性に優れる
 ○(接触角65度以上70度未満):n-ヘキサデカン撥油性を有する
 ×(接触角65度未満):n-ヘキサデカン撥油性が不十分である
撥油性、特に表面張力の低い油に対する撥油性は、n-オクタンの接触角60度を基準として3段階で評価した。
 ◎(接触角65度以上):n-オクタン撥油性に優れる
 ○(接触角60度以上65度未満):n-オクタン撥油性を有する
 ×(接触角60度未満):n-オクタン撥油性が不十分である
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 これらの結果から本発明の共重合体を含有する処理液(撥油剤組成物)は、本発明の共重合体の構成成分のいずれかを含まない比較例の共重合体を含有する処理液(撥油剤組成物)に比べ、低表面張力の油に対して高い撥油性を有する皮膜が作製可能なことがわかる。また、本発明の共重合体を含有する処理液(撥油剤組成物)を用いれば、物品に十分な撥水性を付与することが可能であり、環境負荷も低い。
[実施例46~66]
 単量体(A)として、単量体(A1)または単量体(A2)用いて実施例46~66の共重合体を以下の方法(乳化重合)で作製した。
 300mLガラス製ビーカーに、表5に示す仕込み量の単量体(A)~(D)、表6に示す仕込み量の界面活性剤、イオン交換水、有機溶剤、分子量調整剤を入れて、50℃で30分間加温後、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、50℃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70gを100mLガラス製アンプルに入れ、30℃以下に冷却した。気相を窒素置換し、表6に示す仕込み量の重合開始剤を加えて、振とうしながら60℃で12時間重合反応を行い、表6に示す固形分濃度のエマルションを得た。
 また、反応終了後の反応粗液のGCでは未反応の重合性モノマーは実質的に検出されず、全ての重合性モノマーが反応していた。
<共重合体の分子量>
 上記実施例46~66で得られた一部の共重合体について分子量測定を行った。すなわち、エマルションの5gを、2-プロパノール(以下、IPAと記す。)の50gに滴下し、撹拌して固体を析出させた。3000rpmで5分間遠心分離した後、得られた固体をデカントした。再度、IPAの12gを加えてよく撹拌した。3000rpmで5分間遠心分離した後、得られた固体を上澄み液から分離し、35℃で一晩真空乾燥して共重合体を得た。回収した共重合体の分子量をGPCにより測定した。得られた共重合体の質量平均分子量(Mw)を表6に示す。
 なお、上記平均分子量(Mw)の測定は、以下のGPC測定方法Bにより行った。
(GPC測定方法)
 回収した共重合体を、フッ素系溶媒(旭硝子社製、AK-225)/THF=6/4(体積比)の混合溶媒に溶解させ、1質量%の溶液とし、0.2μm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:東ソー社製、HLC-8220GPC、
 カラム:Polymer laboratories社製、MIXED-Cおよび100Aを直列でつなげたもの、
 測定温度:37℃、
 注入量:50μL、
 流出速度:1mL/分、
 標準試料:Polymer laboratories社製、EasiCal PM-2、
 溶離液:フッ素系溶媒(旭硝子社製、AK-225)/THF=6/4(体積比)の混合溶媒。
 単量体(A)として、単量体(A1)または単量体(A2)用いて、本発明の共重合体の必須構成成分のいずれかを含まない比較例38~43の共重合体を以下の方法(乳化重合)で作製した。
 表5比較例欄に示す単量体、表6比較例欄に示す界面活性剤、イオン交換水、有機溶剤、分子量調整剤、重合開始剤を、表5、表6の比較例欄に示す仕込み量で用いた以外は実施例46~66と同様にして重合反応を行い表6に示す固形分濃度のエマルションを得た。また、反応終了後の反応粗液のGCでは未反応の重合性モノマーは実質的に検出されず、全ての重合性モノマーが反応していた。さらに、これらのうち比較例41~43で得られた共重合体については上記実施例同様に分子量測定を行った。得られた共重合体の質量平均分子量(Mw)を表6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 表5における各単量体成分のモル%は全単量体(100モル%)中のモル分率(%)を示す。
 また、表5、表6における化合物の略号は以下の意味を示す。なお、表5における化合物の略号のうち、表1、表2で用いられた略号と同一のものについては上記表1、表2の略号説明を参照のこと(単量体の分類に関係なく同一の化合物には同一の略号を使用。)。
単量体(A):
C6FA:C13OCOCH=CH ・・・単量体(A1)
C6FMA:C13OCOC(CH)=CH ・・・単量体(A2)
単量体(C2):
BOIPBI: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)イソシアナート。
界面活性剤:
BT-15:ポリオキシエチレン2級アルキルエーテル(日光ケミカルズ社製、NIKKOL BT-15、エチレンオキシド約15モル付加物)。
AQ-2HT:ジアルキルアンモニウムクロリド(ライオン社製、アーカード2HT)。
E-430:ポリオキシエチレンオレイルエーテル(花王社製、エマルゲンE430、エチレンオキシド約26モル付加物)。
AQ-18:ステアリルトリメチルアンモニウムクロリド(ライオン社製、アーカード18-63)。
P-204:エチレンオキシドプロピレンオキシド重合物(日本油脂社製、プロノン204、エチレンオキシドの割合は40質量%)。
SYF465:2,4,7,9-テトラメチル-5-デシン-4,7-ジオールエチレンオキシド付加物(日信化学工業社製、 サーフィノール465、エチレンオキシド約10モル付加物)。
有機溶剤:
PG:プロピレングリコール
DPG:ジプロピレングリコール
分子量調整剤:
StSH:ステアリルメルカプタン
DoSH:n-ドデシルメルカプタン
重合開始剤:
Ini-A:(2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジサルフェートジハイドレート(和光純薬社製、VA-046B)の10質量%水溶液)
Ini-B:(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、VA-061)の酢酸塩の10質量%水溶液)
<評価1>
 上記実施例46~66、比較例38~43で得られたエマルションのそれぞれについて、下記の方法にて試験布Aを作製して、撥水性、撥油性および撥ガソリン性を評価した。
結果を表9に示す。
[試験布の作製]
 得られたエマルションを固形分濃度が2.4質量%となるようにイオン交換水にて希釈し、さらにトリメチロールメラミン樹脂(住友化学工業社製、商品名「スミテックスレジンM-3」)および熱硬化触媒である有機アミン塩触媒(住友化学工業社製、商品名「スミテックスアクセレレーターACX」)をそれぞれ0.3質量%となるように添加して、試験液Aとした。これらの試験液Aに綿ツイルまたはメタ系アラミド布を浸漬し、それぞれウェットピックアップが90質量%、70質量%となるように絞った。これを、110℃で90秒間乾燥した後に170℃で60秒間乾燥したものを試験布Aとした。
[撥水性の評価]
 AATCC-TM118-1966を準用して、表7に示すイソプロピルアルコール(IPA)水溶液を、上記で作製した各試験布A上に置き(径約4mm)、3分間湿潤を生じない最高の撥水性等級(表7に示す)で表した。数値が大きい方が撥水性に優れることを示す。なお、撥水性等級に+(-)を記したものは、それぞれの評価がわずかに良い(悪い)ことを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
[撥油性の評価]
 AATCC-TM118-1966の試験法に従い、表8に示す試験溶液を、上記で作製した各試験布A上の2ヶ所にそれぞれ数滴(径約4mm)置き、30秒後の浸漬状態により表8に示す撥油性等級で表した。なお、撥油性等級に+(-)を記したものは、それぞれの評価がわずかに良い(悪い)ことを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
[撥ガソリン性の評価]
 BS EN368:1993 “Gutter Test”-Protective clothing.Protection against liquid chemicalsに従い、測定装置に設置した試験布A上に一定量のガソリンを流した際に、試験布Aに付着、浸透せずに回収されたガソリン量を計測し、回収率を算定することで撥ガソリン性を評価した。ガソリン回収率が高いほど撥ガソリン性に優れるといえる。
 参考例として、撥ガソリン性に優れるが、炭素数が8以上のR基を有する重合単位を含む共重合体を有効成分とする撥油剤組成物AG-3700(旭硝子社製)を用いて、上記撥水性、撥油性、撥ガソリン性の評価を行った。結果を表9の最下欄に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
<評価2>
 上記実施例56、66、比較例41~43で得られた共重合体のエマルションのそれぞれについて、下記の方法にて試験布Bを作製して、撥水性、撥油性、撥ガソリン性の洗濯耐久性を評価した。結果を表10に示す。
[試験布の作製]
 上記で得られた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4.0質量%に調整した後、熱硬化剤であるトリメチロールメラミン樹脂(大日本インキ化学工業社製、ベッカミンM-3)および熱硬化触媒である有機アミン塩触媒(大日本インキ化学工業社製、キャタリストACX)を、それぞれの濃度が0.3質量%となるように添加し、さらに、ブロックドイソシアネート(明成化学工業社製、メーカネートTP-10)を濃度が1.0質量%となるように添加し、撥油剤組成物を得た。
 撥油剤組成物に、綿ツイルを浸漬し、ウェットピックアップが90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Bとした。
[撥水性の評価]
 上記各試験布Bについて、AATCC-TM118-1966を準用して、表7に示すイソプロピルアルコール(IPA)水溶液を、上記で作製した各試験布B上に置き(径約4mm)、3分間湿潤を生じない最高の撥水性等級(表7に示す)で表した。数値が大きい方が撥水性に優れることを示す。なお、撥水性等級に+(-)を記したものは、それぞれの評価がわずかに良い(悪い)ことを示す。結果を表10の初期測定結果欄に示す。
[撥油性の評価]
 上記各試験布Bについて、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8に示す撥油性等級で表した。なお、撥油性等級に+(-)を記したものは、それぞれの評価がわずかに良い(悪い)ことを示す。結果を表10の初期測定結果欄に示す。
[撥ガソリン性の評価]
 上記各試験布Bについて、BS EN368:1993 “Gutter Test”-Protective clothing.Protection against liquid chemicalsに従い、上記評価1と同様の方法でガソリンの回収率を測定し撥ガソリン性の評価を行った。結果を表10の初期測定結果欄に示す。
[洗濯耐久性]
 上記各試験布Bについて、JIS-L0217別表103の水洗い法に従い、洗濯を20回繰り返した後、風乾したものを、ドラムドライヤーを用いて160℃で15秒間熱処理したものの撥水性、撥油性および撥ガソリン性を上記方法で評価した。結果を表10の洗濯耐久性試験結果欄に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 これらの結果から本発明の共重合体を含有する撥油剤組成物、特に質量平均分子量が好ましい範囲にある共重合体を含有する撥油剤組成物用いて物品を処理すれば、本発明の共重合体の構成成分のいずれかを含まない比較例の共重合体を含有する撥油剤組成物に比べ、撥油性、特にガソリン等の低表面張力の油に対して高い撥油性を付与可能なことがわかる。なお、撥ガソリン性においては、環境負荷の高い炭素数が8以上のR基を有する重合単位を含む共重合体を有効成分とする撥油剤組成物AG-3700と同程度である。また、本発明の共重合体を含有する撥油剤組成物を用いれば、撥油性と同時に物品に撥水性を付与することも可能であり、さらに撥水撥油性の耐久性も十分でありながら、環境に与える負荷は低いといえる。
 本発明の共重合体、これを含む撥油剤組成物は、環境負荷の高い炭素数8以上のR基を有する共重合体にかわって、ガソリン等の低表面張力の油に対して高い撥油性が求められる分野、例えば、自動車関連用品、消防服、機動隊服、化学防護服等の繊維製品などに利用可能である。

 なお、2008年6月2日に出願された日本特許出願2008-145056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)

  1.  下記重合単位(a)、重合単位(b)、重合単位(c1)および重合単位(c2)を含む共重合体。
    重合単位(a):下記一般式(1)で表わされる単量体に基づく重合単位、
     Z-Y-X ・・・(1)。
    (式(1)中、Zは、炭素数が4~6のポリフルオロアルキル基または下式(2)で表される基であり、Yは、2価有機基または単結合であり、Xは、下式(3-1)~(3-5)で表される基のいずれかである。
     C2i+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。)
     -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。))
    重合単位(b):アルキル部分の炭素数が6~18の直鎖または分岐のアルキル(メタ)アクリレートに基づく重合単位、
    (ただし、重合単位(a)において一般式(1)中Xが、(3-1)~(3-4)のいずれかで表わされる基であり、Rがメチル基またはハロゲン原子である基の場合は、重合単位(b)はアルキルアクリレートに基づく重合単位であって、重合単位(a)において一般式(1)中Xが(3-1)~(3-4)のいずれかで表わされる基でありRが水素原子である基、または(3-5)で表わされる基である場合は、重合単位(b)はアルキルメタクリレートに基づく重合単位である。)
    重合単位(c1):ポリフルオロアルキル基を有さず、水酸基を有する単量体に基づく重合単位、
    重合単位(c2):重合単位(c1)における水酸基と反応して架橋構造を形成し得る官能基を有する単量体に基づく重合単位。
  2.  重合単位(c2)が、イソシアネート基またはブロック化されたイソシアネート基を有する単量体に基づく重合単位である請求項1に記載の共重合体。
  3.  前記共重合体を構成する全重合単位に対し、重合単位(a)が40~85モル%、重合単位(b)が10~55モル%、重合単位(a)と重合単位(b)との合計が70モル%以上、の割合で含まれる請求項1または2に記載の共重合体。
  4.  前記共重合体を構成する全重合単位に対し、重合単位(c1)が0.1~10モル%、重合単位(c2)が0.1~5モル%、の割合で含まれる請求項1~3のいずれか1項に記載の共重合体。
  5.  前記重合単位(a)が下記重合単位(a1)であり、重合単位(b)が下記重合単位(b1)であり、前記共重合体を構成する全重合単位に対し、重合単位(a1)が45~85モル%、重合単位(b1)が10~50モル%、重合単位(a1)と重合単位(b1)との合計が70モル%以上、の割合で含まれる請求項1~4のいずれか1項に記載の共重合体。
    重合単位(a1):C13OCOCH=CHに基づく重合単位、
    重合単位(b1):アルキル部分の炭素数が6~10の直鎖または分岐のアルキルメタクリレートに基づく重合単位。
  6.  前記重合単位(a)が下記重合単位(a2)であり、重合単位(b)が下記重合単位(b2)であり、前記共重合体を構成する全重合単位に対し、重合単位(a2)が40~70モル%、重合単位(b2)が25~55モル%、重合単位(a2)と重合単位(b2)との合計が70モル%以上、の割合で含まれる請求項1~4のいずれか1項に記載の共重合体。
    重合単位(a2):C13OCOC(CH)=CHに基づく重合単位、
    重合単位(b2):アルキル部分の炭素数が8~18の直鎖または分岐のアルキルアクリレートに基づく重合単位。
  7.  前記共重合体の質量平均分子量が、10万~50万である請求項1~6のいずれか1項に記載の共重合体。
  8.  重合開始剤の存在下、媒体中にて、下記単量体(A)、単量体(B)、単量体(C1)および単量体(C2)を含む単量体混合物を重合する共重合体の製造方法であって、全単量体(100モル%)に対し、前記単量体(A)が40~85モル%、前記単量体(B)が10~55モル%、前記単量体(A)と前記単量体(B)との合計が70モル%以上、の割合で含まれる共重合体の製造方法。
    単量体(A):下記一般式(1)で表わされる単量体、
     Z-Y-X ・・・(1)。
    (式(1)中、Zは、炭素数が4~6のポリフルオロアルキル基または下式(2)で表される基であり、Yは、2価有機基または単結合であり、Xは、下式(3-1)~(3-5)で表される基のいずれかである。
     C2i+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。)
     -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。))
    単量体(B):アルキル部分の炭素数が6~18の直鎖または分岐のアルキル(メタ)アクリレート、
    (ただし、単量体(A)において一般式(1)中Xが、(3-1)~(3-4)のいずれかで表わされる基であり、Rがメチル基またはハロゲン原子である基の場合は、単量体(B)はアルキルアクリレートであって、単量体(A)において一般式(1)中Xが(3-1)~(3-4)のいずれかで表わされる基でありRが水素原子である基、または(3-5)で表わされる基である場合は、単量体(B)はアルキルメタクリレートである。)
    単量体(C1):ポリフルオロアルキル基を有さず、水酸基を有する単量体、
    単量体(C2):単量体(C1)における水酸基と反応して架橋構造を形成し得る官能基を有する単量体。
  9.  界面活性剤および重合開始剤の存在下、水を含む媒体中にて、下記単量体(A)、単量体(B)、単量体(C1)および単量体(C2)を含む単量体混合物を重合する共重合体の製造方法であって、全単量体(100モル%)に対し、前記単量体(A)が40~85モル%、前記単量体(B)が10~55モル%、前記単量体(A)と前記単量体(B)との合計が70モル%以上、の割合で含まれる共重合体の製造方法。
    単量体(A):下記一般式(1)で表わされる単量体、
     Z-Y-X ・・・(1)。
    (式(1)中、Zは、炭素数が4~6のポリフルオロアルキル基または下式(2)で表される基であり、Yは、2価有機基または単結合であり、Xは、下式(3-1)~(3-5)で表される基のいずれかである。
     C2i+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。)
     -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。))
    単量体(B):アルキル部分の炭素数が6~18の直鎖または分岐のアルキル(メタ)アクリレート、
    (ただし、単量体(A)において一般式(1)中Xが、(3-1)~(3-4)のいずれかで表わされる基であり、Rがメチル基またはハロゲン原子である基の場合は、単量体(B)はアルキルアクリレートであって、単量体(A)において一般式(1)中Xが(3-1)~(3-4)のいずれかで表わされる基でありRが水素原子である基、または(3-5)で表わされる基である場合は、単量体(B)はアルキルメタクリレートである。)
    単量体(C1):ポリフルオロアルキル基を有さず、水酸基を有する単量体、
    単量体(C2):単量体(C1)における水酸基と反応して架橋構造を形成し得る官能基を有する単量体。
  10.  請求項1~7のいずれか1項に記載の共重合体と媒体とを含む撥油剤組成物。
  11.  請求項10に記載の撥油剤組成物を用いて処理された物品。
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