WO2012020806A1 - 撥水撥油剤組成物および物品 - Google Patents

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fluoropolymer
mass
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高生 廣野
勇一 大森
島田 三奈子
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旭硝子株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a water / oil repellent composition and an article whose surface is treated with the water / oil repellent composition.
  • a monomer having a polyfluoroalkyl group having 8 or more carbon atoms hereinafter, the polyfluoroalkyl group is referred to as an Rf group.
  • a method for treating an article using a water / oil repellent composition comprising an emulsion in which a copolymer having a structural unit based on the above is dispersed in a medium.
  • Water / oil repellent comprising: a constitutional unit based on the following monomer (a), a copolymer comprising a constitutional unit based on the following monomer (b) and a constitutional unit based on the following monomer (c), and a medium Composition (refer patent document 1).
  • Monomer (a) A monomer having an R F group having 6 or less carbon atoms.
  • Monomer (b) (meth) acrylate having an alkyl group having 20 to 30 carbon atoms.
  • an article having a surface treated with the water / oil repellent composition is likely to have a decreased water repellency due to friction with the surface (for example, in the case of a textile product, rubbing between fabrics).
  • a method for imparting durability to an article whose surface has been treated with a water / oil repellent composition a method in which a compound containing a large number of hydroxyl groups such as sorbitol is added to the water / oil repellent composition, and a crosslinking agent is used in combination.
  • a method in which a compound containing a large number of hydroxyl groups such as sorbitol is added to the water / oil repellent composition, and a crosslinking agent is used in combination.
  • inorganic fine particles such as colloidal silica
  • the present invention can provide an article having a high water-repellent friction durability and an improved texture as compared with an article whose surface is treated with a conventional water / oil repellent composition, and has a low environmental impact.
  • a water / oil repellent composition and an article having a surface treated with the water / oil repellent composition.
  • the water / oil repellent composition of the present invention comprises a fluoropolymer (A) having a structural unit based on the following monomer (a) and a structural unit based on the following monomer (b), and the following monomer ( and a fluorine-containing polymer (B) having a structural unit based on c) (excluding the fluorine-containing polymer (A)) and an aqueous medium (C).
  • Z is a polyfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a group represented by the following formula (2), Y is a divalent organic group or a single bond, and n is 1 or 2 It is.
  • X is any of the groups represented by the following formulas (3-1) to (3-5) when n is 1, and when n is 2, the formulas (4-1) to ( 4-4).
  • i is an integer of 1 to 6
  • j is an integer of 0 to 10
  • X 1 and X 2 are each a fluorine atom or a trifluoromethyl group.
  • R is a hydrogen atom, a methyl group, or a halogen atom
  • is a phenylene group.
  • R is a hydrogen atom, methyl group or halogen atom, and m is an integer of 0-4.
  • the proportion of the structural unit based on the monomer (a) in the fluoropolymer (A) is that of the structural unit (100% by mass) based on all monomers constituting the fluoropolymer (A).
  • the content is preferably 5 to 60% by mass
  • the proportion of the structural unit based on the monomer (b) in the fluoropolymer (A) is all the constituents of the fluoropolymer (A).
  • the structural units (100% by mass) based on the monomer it is preferably 40 to 95% by mass.
  • the number average molecular weight of the fluoropolymer (B) is preferably 1 million to 30 million.
  • the amount of the fluoropolymer (B) is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluoropolymer (A).
  • the average particle size of the fluoropolymer (B) is preferably 10 to 1000 nm.
  • the article of the present invention is characterized in that the surface is treated with the water / oil repellent composition of the present invention.
  • the water / oil repellent composition of the present invention it is possible to obtain an article having a high water-repellent friction durability and an improved texture as compared with an article whose surface is treated with a conventional water / oil repellent composition. Can do.
  • the water / oil repellent composition of the present invention has a low environmental load.
  • the article of the present invention has a high water-repellent friction durability, improved texture, and low environmental impact compared to an article whose surface is treated with a conventional water / oil repellent composition.
  • a compound represented by the formula (1) is referred to as a compound (1).
  • group represented by Formula (2) is described as group (2).
  • Groups represented by other formulas are also described in the same manner.
  • (meth) acrylate in this specification means an acrylate or a methacrylate.
  • the monomer in this specification means the compound which has a polymerizable unsaturated group.
  • the R f group is a group in which some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms
  • the R F group is a group in which all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms. It is a group.
  • the water / oil repellent composition of the present invention contains a fluorine-containing polymer (A), a fluorine-containing polymer (B), and an aqueous medium (C) as essential components, and if necessary, a surfactant. , Including additives.
  • the fluorinated polymer (A) is a copolymer having a structural unit based on the monomer (a) and a structural unit based on the monomer (b).
  • the fluorine-containing polymer (A) preferably further has a structural unit based on the monomer (d) and / or a structural unit based on the monomer (e). If necessary, the monomer (c) And a structural unit based on the monomer (f).
  • Monomer (a) is compound (1).
  • Equation (1) the boundary between Z and Y is determined so that the number of carbon atoms in Z is minimized. (ZY) n X (1).
  • Z is an R f group having 1 to 6 carbon atoms (provided that the R f group may contain an etheric oxygen atom) or a group (2).
  • i is an integer of 1 to 6
  • j is an integer of 0 to 10
  • X 1 and X 2 are each independently a fluorine atom or a trifluoromethyl group.
  • the R f group is preferably an R F group.
  • the R f group may be linear or branched, and is preferably linear. Examples of Z include the following groups.
  • k is an integer of 1 to 6
  • h is an integer of 0 to 10.
  • Y is a divalent organic group or a single bond.
  • an alkylene group is preferable.
  • the alkylene group may be linear or branched.
  • the divalent organic group includes —O—, —NH—, —CO—, —S—, —SO 2 —, —CD 1 ⁇ CD 2 — (wherein D 1 and D 2 are each independently hydrogen It may be an atom or a methyl group.
  • Examples of 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 —, -S-CH 2 CH 2- , —CH 2 CH 2 —S—CH 2 CH 2 —, —CH 2 CH 2 —SO 2 —CH 2 CH 2 —, —W—OC (O) NH—A—NHC (O) O— (C p H 2p ) — and the like.
  • p is an integer of 2 to 30.
  • A is an unbranched contrasting alkylene group, arylene group or aralkylene group, and —C 6 H 12 —, — ⁇ —CH 2 — ⁇ —, — ⁇ — (where ⁇ is a phenylene group).
  • W is any of the following groups. —SO 2 N (R 1 ) —C d H 2d —, -CONHC d H 2d -, —CH (R F1 ) —C e H 2e —, -C q H 2q- .
  • R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms
  • d is an integer of 2 to 8
  • R F1 is a perfluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms
  • e is , 0 to 6 and q is an integer of 1 to 20.
  • R F1 is preferably a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably a perfluoroalkyl group having 4 or 6 carbon atoms.
  • n is 1 or 2.
  • X is any one of groups (3-1) to (3-5) when n is 1, and any one of groups (4-1) to (4-4) when n is 2. It is.
  • R is a hydrogen atom, a methyl group, or a halogen atom, and ⁇ is a phenylene group.
  • R is a hydrogen atom, methyl group or halogen atom, and m is an integer of 0-4.
  • (meth) acrylates having 4 to 6 carbon atoms and R F groups are preferred.
  • Z is an R F group having 4-6 carbon atoms
  • Y is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms
  • n is 1
  • X is a group (3-3) Compounds are preferred.
  • the monomer (b) is a (meth) acrylate having no R f group and having an alkyl group having 18 to 30 carbon atoms. If the carbon number of the alkyl group is 18 or more, water repellency (hereinafter referred to as dynamic water repellency) against water falling from a high place (hereinafter referred to as dynamic water repellency), after drying without forcible heating after washing Water repellency (hereinafter referred to as water repellency after air drying) is improved. If the alkyl group has 30 or less carbon atoms, the melting point is relatively low and handling is easy.
  • the monomer (b) is preferably a (meth) acrylate having an alkyl group having 18 to 30 carbon atoms, more preferably behenyl (meth) acrylate or stearyl (meth) acrylate, and particularly preferably behenyl (meth) acrylate. .
  • the monomer (c) is a fluoroolefin.
  • the fluoroolefin include tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, chlorotrifluoroethylene, and vinylidene fluoride. Tetrafluoroethylene and vinylidene fluoride are preferable.
  • the monomer (d) is a monomer having no functional group capable of crosslinking without having an R f group. By having the structural unit based on the monomer (d), the friction durability of the film containing the fluoropolymer (A) is further improved.
  • the functional group capable of crosslinking is preferably a functional group having at least one bond among a covalent bond, an ionic bond and a hydrogen bond, or a functional group capable of forming a crosslinked structure by the interaction of the bonds. Further, it may be a compound having an active organic group or an element such as hydrogen or halogen in the molecule.
  • the functional group include hydroxyl group, isocyanate group, blocked isocyanate group, alkoxysilyl group, amino group, alkoxymethylamide group, silanol group, ammonium group, amide group, epoxy group, oxazoline group, carboxyl group, alkenyl group, sulfone.
  • An acid group and the like are preferable, and a hydroxyl group, a blocked isocyanate group, an amino group, and an epoxy group are particularly preferable.
  • (meth) acrylates, acrylamides, vinyl ethers, or vinyl esters are preferable.
  • the monomer (d) the following compounds may be mentioned.
  • t-butyl (meth) acrylamide sulfonic acid (meth) acrylamide, N-methyl (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, N-butoxymethyl (meth) acrylamide, diacetone (meth) acrylamide, glycidyl (meth) Acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, polyoxyalkylene glycol mono (meth) acrylate, (Meth) acrylic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl succinic acid, 2- (meth) acryloyloxyhexahydrophthalic acid, 2- (meth) acryloyloxyethyl acid phosphate, ants (Meth) acrylate, 2-vinyl-2-oxazoline, 2-vinyl-4
  • Caprolactone ester Placcel FA, FM series, manufactured by Daicel Chemical Industries
  • the monomer (e) is a halogenated olefin (excluding the monomer (c)). By having a structural unit based on the monomer (e), the strength of the film containing the fluoropolymer (A) is improved, and the adhesion between the film containing the fluoropolymer (A) and the substrate is improved. Will improve.
  • the monomer (e) is particularly preferably vinyl chloride or vinylidene chloride in consideration of the interaction with the substrate.
  • the monomer (f) is a monomer excluding the monomer (a), the monomer (b), the monomer (c), the monomer (d), and the monomer (e).
  • Crotonic acid alkyl ester maleic acid alkyl ester, fumaric acid alkyl ester, citraconic acid alkyl ester, mesaconic acid alkyl ester, triallyl cyanurate, allyl acetate, N-vinylcarbazole, maleimide, N-methylmaleimide, silicone in side chain (Meth) acrylate having a urethane bond, (meth) acrylate having a polyoxyalkylene chain having a terminal alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, alkylene di (meth) acrylate, and the like.
  • Monomers (f) include butyl (meth) methacrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, vinyl acetate, isoprene, styrene, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, polyoxyalkylene diene (Meth) acrylate, (meth) acrylate having silicone in the side chain, and (meth) acrylate having a urethane bond are preferred.
  • the proportion of the structural unit based on the monomer (a) is 5-60 mass% of the structural units based on all monomers (100 mass%) from the viewpoint of dynamic water repellency and water repellency after air drying. Preferably, 5 to 40% by mass is more preferable, and 5 to 30% by mass is particularly preferable.
  • the proportion of the structural unit based on the monomer (b) is 40 to 95% by mass of the structural unit based on all monomers (100% by mass) from the viewpoint of dynamic water repellency and water repellency after air drying. Preferably, 45 to 90% by mass is more preferable, and 50 to 85% by mass is particularly preferable.
  • the proportion of the structural unit based on the monomer (d) is preferably 0 to 15% by mass in the structural unit based on all the monomers (100% by mass). 15% by mass is more preferable, and 0.1 to 12% by mass is particularly preferable.
  • the proportion of the structural unit based on the monomer (e) is preferably 0 to 40% by weight of the structural unit based on all the monomers (100% by weight). From the viewpoint of the strength and adhesiveness of the film, 5% More preferably, it is preferably ⁇ 40 mass%, particularly preferably 10 ⁇ 30 mass%.
  • the total proportion of the structural unit based on the monomer (c) and the structural unit based on the monomer (f) is 0 to 20% by mass of the structural unit based on all monomers (100% by mass). 0 to 10% by mass is more preferable.
  • the proportion of structural units based on monomers in the present invention is determined from NMR (nuclear magnetic resonance) analysis and elemental analysis.
  • NMR nuclear magnetic resonance
  • the mass average molecular weight (Mw) of the fluoropolymer (A) is preferably 40000 or more, more preferably 50000 or more, and even more preferably 80000 or more from the viewpoints of dynamic water repellency, water repellency after air drying and the like.
  • the mass average molecular weight (Mw) of the fluorinated polymer (A) is preferably 1000000 or less, particularly preferably 500000 or less, from the viewpoint of film-forming property, storage stability and the like.
  • the number average molecular weight (Mn) of the fluoropolymer (A) is preferably 20000 or more, particularly preferably 30000 or more.
  • the number average molecular weight (Mn) of the fluoropolymer (A) is preferably 500,000 or less, particularly preferably 200,000 or less.
  • the mass average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the fluoropolymer (A) are molecular weights in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC). Specifically, Measure by method.
  • the fluoropolymer (A) is dissolved in tetrahydrofuran (hereinafter referred to as THF) to make a 1% by mass solution, which is passed through a 0.2 ⁇ m filter to obtain an analysis sample.
  • THF tetrahydrofuran
  • Mn number average molecular weight
  • Mw mass average molecular weight
  • the fluoropolymer (A) is produced, for example, by the following method. In the presence of a polymerization initiator and, if necessary, a surfactant, the monomer (a) and the monomer (b) are contained in the medium, and the monomer (c), monomer ( d) A method of obtaining a solution, dispersion or emulsion of the fluoropolymer (A) by polymerizing a monomer mixture containing the monomer (e), the monomer (f) and the like.
  • Examples of the polymerization method include a dispersion polymerization method, an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method, and the like, and emulsion polymerization is preferable. Moreover, batch polymerization may be sufficient and multistage polymerization may be sufficient.
  • a method for producing the fluoropolymer (A), the monomer (a), the monomer (b) and the monomer (c) are prepared in an aqueous medium in the presence of a surfactant and a polymerization initiator.
  • a method of obtaining an emulsion of the fluoropolymer (A) by emulsion polymerization of a monomer mixture containing the monomer (d) and / or the monomer (e) as necessary is preferred.
  • a mixture comprising a monomer, a surfactant and an aqueous medium is mixed and dispersed with a homomixer or a high-pressure emulsifier.
  • the polymerization initiator examples include a thermal polymerization initiator, a photopolymerization initiator, a radiation polymerization initiator, a radical polymerization initiator, an ionic polymerization initiator, and the like, and a water-soluble or oil-soluble radical polymerization initiator is preferable.
  • a general-purpose initiator such as an azo polymerization initiator, a peroxide polymerization initiator, or a redox initiator is 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 polymerization temperature is preferably 20 to 150 ° C.
  • the addition amount of the polymerization initiator is preferably 0.1 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.
  • a molecular weight modifier may be used.
  • aromatic compounds, mercapto alcohols or mercaptans are preferable, and alkyl mercaptans are particularly preferable.
  • the molecular weight modifier include mercaptoethanol, n-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, stearyl mercaptan, ⁇ -methylstyrene dimer (CH 2 ⁇ C (Ph) CH 2 C (CH 3 ) 2 Ph ( Ph is a phenyl group))) and the like.
  • the addition amount of the molecular weight modifier is preferably 0 to 5 parts by mass and more preferably 0 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture.
  • the monomer mixture may be polymerized in the presence of a polyfunctional mercapto compound such as 1,3,5-triazine-2,4,6 (1H, 3H, 5H) -trione.
  • the ratio (mass%) of the charged amount of each monomer in the monomer mixture used in the polymerization is as follows.
  • the proportion of the monomer (a) is preferably 5 to 60% by mass, more preferably 5 to 40% by mass in the monomer mixture (100% by mass) from the viewpoint of dynamic water repellency and water repellency after air drying. 5 to 30% by mass is preferable.
  • the proportion of the monomer (b) is preferably 40 to 95% by mass and more preferably 45 to 90% by mass in the monomer mixture (100% by mass) from the viewpoint of dynamic water repellency and water repellency after air drying. 50 to 85% by mass is preferable.
  • the proportion of the monomer (d) is preferably 0 to 15% by mass in the monomer mixture (100% by mass), more preferably 0.1 to 15% by mass from the viewpoint of friction durability. 1 to 12% by mass is particularly preferred.
  • the proportion of the monomer (e) is preferably 0 to 40% by mass in the monomer mixture (100% by mass), more preferably 5 to 40% by mass from the viewpoint of film strength and adhesiveness. ⁇ 30% by weight is preferred.
  • the total ratio of the monomer (c) and the monomer (f) is preferably 0 to 20% by mass and more preferably 0 to 10% by mass in the monomer mixture (100% by mass).
  • the solid content concentration of the emulsion of the fluoropolymer (A) is preferably 20 to 40% by mass, more preferably 20 to 30% by mass in the emulsion (100% by mass).
  • concentration is a density
  • the solid content concentration of the emulsion is calculated from the mass of the emulsion before heating and the mass after drying for 4 hours in a convection dryer at 120 ° C.
  • the average particle size of the fluoropolymer (A) is preferably 10 to 1000 nm, more preferably 10 to 300 nm, and particularly preferably 10 to 250 nm. If the average particle size is in this range, it is not necessary to use a large amount of a surfactant or the like, the water repellency is good, no discoloration occurs when dyed fabrics are treated, and in an aqueous medium The dispersed particles can exist stably and do not settle.
  • the average particle diameter of the fluoropolymer (A) can be measured with a dynamic light scattering device, an electron microscope or the like.
  • the fluoropolymer (B) is a homopolymer or copolymer having a structural unit based on the monomer (c).
  • the fluorinated polymer (B) may have a structural unit based on another monomer excluding the monomer (c) as necessary.
  • the monomer (c) is a fluoroolefin.
  • the friction durability of the film containing the fluoropolymer (B) and the texture of the article are improved.
  • the fluoroolefin include tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene, chlorotrifluoroethylene, and vinylidene fluoride. Tetrafluoroethylene is particularly preferable from the viewpoint of friction durability and texture.
  • the proportion of the structural unit based on the monomer (c) is 50% of the structural units based on all monomers (100% by mass) in the fluoropolymer (B) from the viewpoint of friction durability and texture. To 100% by mass is preferable, 70 to 100% by mass is more preferable, and 100% by mass is particularly preferable.
  • the proportion of structural units based on other monomers other than the monomer (c) is 0 to 50 of the structural units based on all monomers (100% by mass) in the fluoropolymer (B). % By mass is preferable, 0 to 30% by mass is more preferable, and 0% by mass is particularly preferable.
  • the number average molecular weight (Mn) of the fluoropolymer (B) is preferably 1,000,000 or more, particularly preferably 1,500,000 or more from the viewpoint of friction durability. When the number average molecular weight (Mn) of the fluoropolymer (B) exceeds 30 million, production becomes difficult.
  • the number average molecular weight (Mn) of the fluoropolymer (B) is preferably 30 million or less, particularly preferably 25 million or less.
  • the number average molecular weight of a fluoropolymer (B) is calculated
  • SSG The standard specific gravity (hereinafter referred to as SSG) is an index of the average molecular weight of polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE) obtained by polymerizing tetrafluoroethylene alone, and SSG is 2.14 to 2. When it is less than 22, it can be conceptually classified as high molecular weight PTFE, and when SSG is 2.22 to 2.4, it is conceptually classified as low molecular weight PTFE. When the low molecular weight is used in combination, the friction durability is deteriorated, so that SSG is preferably 2.14 to less than 2.22, particularly preferably 2.15 to 2.21.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the amount of the fluoropolymer (B) (solid content) is preferably 0.1 to 10 parts by mass, preferably 0.1 to 5 masses per 100 parts by mass of the fluoropolymer (A) (solid content). Part is more preferred.
  • the amount of the fluoropolymer (B) is 0.1 parts by mass or more, the friction durability of the film containing the fluoropolymer (B) and the texture of the article are good.
  • the amount of the fluoropolymer (B) is 10 parts by mass or less, the dynamic water repellency and the water repellency after air drying are good.
  • the fluoropolymer (B) is preferably used as an aqueous dispersion dispersed in an aqueous medium obtained by the production method described in International Publication No. 2007/046482.
  • an aqueous dispersion of PTFE AD915 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Teflon (registered trademark) PTFE 31-JR, 34-JR (Mitsui / DuPont Fluoro Chemical Co., Ltd.), Polyflon D-1E, D-210C (Daikin Industries, Ltd.) ), Teflon (registered trademark) PTFE TE3859, TE3893, TE3864, TE3875, TE3876, TE3885, and TE3908 (manufactured by DuPont) can also be used.
  • the solid concentration of the aqueous dispersion of the fluoropolymer (B) is preferably 15 to 70% by mass in the aqueous dispersion (100% by mass).
  • concentration is a density
  • About 10 g of the dispersion liquid sample is put in an aluminum dish of known mass, and the mass after drying for 1 hour at 120 ° C. and the mass after decomposition of the surfactant after heating for 35 minutes at 380 ° C. are obtained, and the PTFE concentration and the PTFE mass are determined. Calculate the surfactant concentration.
  • the average particle size of the fluoropolymer (B) is preferably 100 to 500 nm, more preferably 180 to 450 nm, and particularly preferably 200 to 350 nm. If the average particle diameter is within this range, it is not necessary to use a large amount of a surfactant or the like, and the dispersed particles can exist stably in an aqueous medium and do not settle.
  • the average particle diameter of the fluoropolymer (B) can be measured with a dynamic light scattering device, an electron microscope or the like.
  • aqueous medium (C) examples include water or water containing a water-soluble organic solvent.
  • water-soluble organic solvent examples include tert-butanol, propylene glycol, dipropylene glycol, dipropylene glycol monomethyl ether, and tripropylene glycol. Dipropylene glycol and dipropylene glycol monomethyl ether are preferable.
  • the aqueous medium (C) contains a water-soluble organic solvent
  • the content of the water-soluble organic solvent is preferably 1 to 80 parts by mass and more preferably 10 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of water.
  • 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 total amount of the surfactant is preferably 1 to 10 parts by mass and more preferably 1 to 7 parts by mass with respect to the total (100 parts by mass) of the fluoropolymer (A) and the fluoropolymer (B). .
  • Additives include penetrants, antifoaming agents, water absorbing agents, antistatic agents, antistatic polymers, antifungal agents, texture modifiers, membrane 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-hexamethylenebis ( N, N-dimethylsemicarbazide), 1,1,1 ′, 1′-tetramethyl-4,4 ′-(methylene-di-para-phenylene) disemicarbazide, spiroglycol, etc.), thermosetting catalyst, crosslinking catalyst, Examples include synthetic resins, fiber stabilizers, and inorganic fine particles.
  • the water / oil repellent composition of the present invention may be a copolymer capable of expressing water repellency and / or oil repellency (for example, a commercially available water repellent, Commercially available oil repellent, commercially available water and oil repellent, commercially available SR (Soil-Release) agent, etc.), water repellent compounds having no fluorine atom, and the like may be included.
  • a commercially available water repellent for example, a commercially available water repellent, Commercially available oil repellent, commercially available water and oil repellent, commercially available SR (Soil-Release) agent, etc.
  • water repellent compounds having no fluorine atom include paraffinic compounds, aliphatic amide compounds, alkylethyleneurea compounds, silicone compounds, and the like.
  • the water / oil repellent composition of the present invention is produced, for example, by mixing an emulsion of the fluoropolymer (A) and an aqueous dispersion of the fluoropolymer (B) and adding an additive as necessary. it can.
  • the fluorine-containing polymer (A) and the fluorine-containing polymer (B) are preferably dispersed as particles in an aqueous medium.
  • the solid content concentration of the water / oil repellent composition of the present invention is preferably 0.2 to 5% by mass, preferably 0.2 to 3% by mass in the water / oil repellent composition (100% by mass) when the article is processed. % Is more preferable.
  • the solid content concentration of the water / oil repellent composition is calculated from the mass of the water / oil repellent composition before heating and the mass after drying in a convection dryer at 120 ° C. for 4 hours.
  • the water / oil repellent composition of the present invention contains the fluoropolymer (A) having a structural unit based on the monomer (a) and a structural unit based on the monomer (b). Sufficient water repellency can be imparted to the surface.
  • the water / oil repellent composition of the present invention includes a fluoropolymer (B) having a structural unit based on the monomer (c), and therefore has high water repellency and high friction durability and texture. An article having improved can be obtained.
  • PFOA perfluorooctanoic acid
  • PFOS perfluorooctane sulfonic acid
  • the content is below the detection limit as an analytical value of LC-MS / MS (liquid chromatography / mass spectrometry) by the method described in International Publication No. 2009/081822. Can be.
  • the article of the present invention has a surface treated with the water / oil repellent composition of the present invention.
  • articles to be treated include fibers (natural fibers, synthetic fibers, blended fibers, etc.), various fiber products, nonwoven fabrics, resins, paper, leather, metals, stones, concrete, gypsum, glass and the like.
  • a coating solution containing a water / oil repellent composition is applied to an article by a known coating method and then dried, or the article is immersed in a coating liquid containing a water / oil repellent composition And then drying.
  • waterproofing include processing for providing a waterproof film.
  • the waterproof membrane include a porous membrane obtained from a urethane resin or an acrylic resin, a nonporous membrane obtained from a urethane resin or an acrylic resin, a polytetrafluoroethylene membrane, or a moisture-permeable waterproof membrane combining these.
  • the article When the article is treated with the water / oil repellent composition of the present invention, high quality water / oil repellency can be imparted to the article. Moreover, it is excellent in adhesiveness to the substrate surface, and can impart water and oil repellency even at low temperature curing. In addition, there is little deterioration in performance due to friction or washing, and the performance at the initial stage of processing can be stably maintained. In addition, when processed on paper, excellent size and water / oil repellency can be imparted to the paper even under low temperature drying conditions. When treated on a resin, glass or metal surface, it is possible to form a water / oil repellent film having good adhesion to the article and excellent film forming properties.
  • the recovered fluoropolymer (A) was dissolved in THF to give a 1% by mass solution, passed through a 0.2 ⁇ m filter, and used as an analysis sample. The sample was measured for number average molecular weight (Mn) and mass average molecular weight (Mw). The measurement conditions are as follows.
  • Apparatus manufactured by Tosoh Corporation, HLC-8220GPC, Column: TSKgel Multiporer HXL-M connected in series Measurement temperature: 23 ° C. Injection volume: 0.2 mL, Outflow rate: 1 mL / min, Standard sample: Polymer laboratories, EasiCal PM-2, Eluent: THF.
  • test fabric was rubbed a predetermined number of times using a Martindale type friction tester (manufactured by James H Heal & Co. Ltd), and then the water repellency was evaluated.
  • the bending resistance was evaluated by the following procedure with reference to JIS L 1096.8.19B method (slide method) and D method (heart loop method). The smaller the value, the more flexible it is.
  • a strip-shaped test cloth of 10 cm (warp direction) ⁇ 2 cm was prepared.
  • the test piece was placed on the wire so that the wire came in the middle of the warp direction of the test cloth.
  • the length of the test cloth from end to end in the warp direction was measured.
  • a strip-shaped test cloth of 10 cm (weft direction) ⁇ 2 cm was prepared.
  • the test piece was placed on the wire so that the wire came in the middle of the weft direction of the test cloth.
  • VCM Vinyl chloride
  • nDoSH n-dodecyl mercaptan
  • VA061A 10% by mass aqueous solution of 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] acetate.
  • (Fluoropolymer (B)) AD915 PTFE aqueous dispersion (Asahi Glass Co., Ltd., Fullon PTFE AD915, solid content concentration: 62% by mass, average particle size: 270 nm, Mn: 1,500,000)
  • AD911 PTFE aqueous dispersion (Asahi Glass Co., Ltd., Fullon PTFE AD911, solid content concentration: 64% by mass, average particle size: 270 nm, Mn: 1.5 million)
  • AD939E PTFE aqueous dispersion (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., Fullon PTFE AD939E, solid content concentration: 63 mass%, average particle size: 250 nm, Mn: 10 million).
  • PS-S Colloidal silica (manufactured by Nissan Chemical Industries, Snowtex PS-S, solid content concentration: 20% by mass, average particle size: 106 nm)
  • PS-MO colloidal silica (manufactured by Nissan Chemical Industries, Snowtex PS-MO, solid content concentration: 19% by mass, average particle size: 106 nm)
  • MP2040 Colloidal silica (manufactured by Nissan Chemical Industries, Snowtex MP2040, solid content concentration: 40% by mass, average particle size: 190 nm).
  • the obtained mixed solution was treated at 40 MPa using a high-pressure emulsifier (manufactured by APV Lanier Co., Ltd., Minilab) while maintaining the temperature at 60 ° C. to obtain an emulsion.
  • the obtained emulsion was put into a stainless steel reactor and cooled to 40 ° C. or lower. Next, 11.0 g of VA061A was added, and the gas phase was replaced with nitrogen. Then, 46.3 g of VCM was introduced, and the polymerization reaction was performed at 60 ° C. for 15 hours with stirring to obtain a fluoropolymer (A-1). An emulsion was obtained.
  • Table 2 shows the proportion of structural units, solid content concentration and molecular weight based on each monomer.
  • the obtained mixed solution was treated at 40 MPa using a high-pressure emulsifier (manufactured by APV Lanier Co., Ltd., Minilab) while maintaining the temperature at 60 ° C. to obtain an emulsion.
  • the obtained emulsion was put into a stainless steel reactor and cooled to 40 ° C. or lower.
  • 7.2 g of VA061A was added and the gas phase was replaced with nitrogen.
  • 54.0 g of VCM was introduced, and the polymerization reaction was carried out at 60 ° C. for 15 hours with stirring to obtain a fluoropolymer (A-2).
  • An emulsion was obtained.
  • Table 2 shows the proportion of structural units, solid content concentration and molecular weight based on each monomer. “-” In Table 2 indicates that no monomer was used or the value was not measured.
  • Example 1 ⁇ Preparation of test cloth for water / oil repellency evaluation> After the emulsion of the fluoropolymer (A-1) is diluted with tap water from Yokohama City and the solid content concentration is adjusted to 1.0% by mass, a melamine resin crosslinking agent thermosetting agent (DIC, Becamine M3) And an acid-catalyzed thermosetting catalyst (DIC, manufactured by Becamine ACX) were added so that each concentration was 0.3% by mass, and a blocked isocyanate-based crosslinking agent thermosetting agent (manufactured by Meisei Chemical Co., Ltd., Meikanate MF) was added to a concentration of 1.0% by mass to obtain a water / oil repellent composition.
  • DIC melamine resin crosslinking agent thermosetting agent
  • DIC melamine ACX
  • the wet pick-up was squeezed to 90%. This was heated at 110 ° C. for 90 seconds and 170 ° C. for 60 seconds, and adjusted overnight in a room at 25 ° C. and 60% humidity to obtain a test cloth. The texture of the test cloth was evaluated. The results are shown in Table 4.
  • Example 2 ⁇ Preparation of test cloth for water / oil repellency evaluation>
  • the emulsion of the fluoropolymer (A-1) is diluted with tap water in Yokohama City and the solid content concentration is adjusted to 1.0 mass%, and then the solid content of the fluoropolymer (A1) is adjusted to 100 mass parts.
  • AD915 was added so that the solid content of PTFE was 2 parts by mass.
  • a melamine resin cross-linking agent (DIC, Becamine M3) and an acid catalyst (DIC, Becamine ACX) were added so that each concentration was 0.3% by mass, and further, blocked isocyanate-based cross-linking was performed.
  • Example 3 ⁇ Preparation of test cloth for water / oil repellency evaluation> A water / oil repellent composition was obtained in the same manner as in Example 2 except that AD915 was changed to AD911. A test cloth for water / oil repellency evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that the water / oil repellent composition was changed.
  • Example 4 ⁇ Preparation of test cloth for water / oil repellency evaluation> A water / oil repellent composition was obtained in the same manner as in Example 2 except that AD915 was changed to AD939E. A test cloth for water / oil repellency evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that the water / oil repellent composition was changed.
  • Example 5 ⁇ Preparation of test cloth for water / oil repellency evaluation> A water / oil repellent composition was obtained in the same manner as in Example 2 except that AD915 was changed to PS-S. A test cloth for water / oil repellency evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that the water / oil repellent composition was changed.
  • Example 6 ⁇ Preparation of test cloth for water / oil repellency evaluation> A water / oil repellent composition was obtained in the same manner as in Example 2 except that AD915 was changed to PS-MO. A test cloth for water / oil repellency evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that the water / oil repellent composition was changed.
  • Example 7 ⁇ Preparation of test cloth for water / oil repellency evaluation> A water / oil repellent composition was obtained in the same manner as in Example 2 except that AD915 was changed to MP2040. A test cloth for water / oil repellency evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that the water / oil repellent composition was changed.
  • Example 8 ⁇ Preparation of test cloth for water / oil repellency evaluation> Except that AD915 was changed to sorbitol and the addition amount was changed so that the solid content of sorbitol was 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the fluoropolymer (A-1). Thus, a water / oil repellent composition was obtained.
  • a test cloth for water / oil repellency evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that the water / oil repellent composition was changed.
  • test cloth for texture evaluation Except that AD915 was changed to sorbitol and the addition amount was changed so that the solid content of sorbitol was 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the fluoropolymer (A-1). Thus, a water / oil repellent composition was obtained.
  • a test cloth for texture evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that the water / oil repellent composition was changed.
  • Example 9 ⁇ Preparation of test cloth for water / oil repellency evaluation> A water / oil repellent composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fluoropolymer (A-1) was changed to the fluoropolymer (A-2). A test cloth for water / oil repellency evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that the water / oil repellent composition was changed.
  • Example 10 ⁇ Preparation of test cloth for water / oil repellency evaluation> A water / oil repellent composition was obtained in the same manner as in Example 2 except that the fluoropolymer (A-1) was changed to the fluoropolymer (A-2). A test cloth for water / oil repellency evaluation was prepared in the same manner as in Example 1 except that the water / oil repellent composition was changed.
  • the water / oil repellent composition of the present invention can be imparted with water / oil repellency by mixing with polypropylene, nylon, etc. to form and fiberize, and can be applied to textile products (clothing articles (sportswear, coats, blousons, Work clothes, uniforms, etc.), bags, industrial materials, etc.), non-woven fabrics, leather products, stones, concrete building materials, etc.
  • textile products clothing articles (sportswear, coats, blousons, Work clothes, uniforms, etc.), bags, industrial materials, etc.), non-woven fabrics, leather products, stones, concrete building materials, etc.

Abstract

 従来の撥水撥油剤組成物によって表面が処理された物品に比べ、撥水性の摩擦耐久性が高く、かつ風合いが改善された物品を得ることができ、しかも環境負荷が低い撥水撥油剤組成物および該撥水撥油剤組成物によって表面が処理された物品を提供する。 下記単量体(a)に基づく構成単位および下記単量体(b)に基づく構成単位を有する含フッ素重合体(A)と、下記単量体(c)に基づく構成単位を有する含フッ素重合体(B)(ただし、含フッ素重合体(A)を除く。)と、水性媒体(C)とを含む撥水撥油剤組成物。 単量体(a):(Z-Y)Xで表される化合物。 Zは炭素数が1~6のポリフルオロアルキル基等、Yは2価の有機基等、nは1または2、Xは重合性不飽和基である。 単量体(b):ポリフルオロアルキル基を有さず、炭素数が18~30のアルキル基を有する(メタ)アクリレート。 単量体(c):フルオロオレフィン。

Description

撥水撥油剤組成物および物品
 本発明は、撥水撥油剤組成物、および該撥水撥油剤組成物によって表面が処理された物品に関する。
 物品(繊維製品等)の表面に撥水撥油性を付与する方法としては、炭素数が8以上のポリフルオロアルキル基(以下、ポリ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共重合体を、媒体に分散させたエマルションからなる撥水撥油剤組成物を用いて物品を処理する方法が知られている。
 しかし、最近、EPA(米国環境保護庁)によって、炭素数が8以上のパーフルオロアルキル基(以下、パーフルオロアルキル基をR基と記す。)を有する化合物は、環境、生体中で分解し、分解生成物が蓄積するおそれがある点、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できるだけ減らした撥水撥油剤組成物用の共重合体が要求されている。
 このような共重合体を含む撥水撥油剤組成物としては、たとえば、下記の撥水撥油剤組成物が提案されている。
 下記単量体(a)に基づく構成単位、下記単量体(b)に基づく構成単位および下記単量体(c)に基づく構成単位を有する共重合体と、媒体とを含む撥水撥油剤組成物(特許文献1参照)。
 単量体(a):炭素数が6以下のR基を有する単量体。
 単量体(b):炭素数が20~30のアルキル基を有する(メタ)アクリレート。
 単量体(c):塩化ビニリデン。
 しかし、上記撥水撥油剤組成物によって表面が処理された物品は、表面に対する摩擦(たとえば繊維製品の場合、生地同士の擦れ)等によって撥水性が低下しやすい。
 撥水撥油剤組成物によって表面が処理された物品に耐久性を付与する方法としては、ソルビトール等の水酸基を多数含有する化合物を撥水撥油剤組成物に添加し、架橋剤を併用する方法が知られている。しかし、この方法でも、充分な摩擦耐久性は得られていない。
 また、コロイダルシリカ等の無機微粒子を撥水撥油剤組成物に添加することによって、泥等の乾燥汚れに対して効果を発揮することは知られている。しかし、この場合であっても、充分な摩擦耐久性を得ることは難しい。
国際公開第2008/136435号パンフレット
 本発明は、従来の撥水撥油剤組成物によって表面が処理された物品に比べ、撥水性の摩擦耐久性が高く、かつ風合いが改善された物品を得ることができ、しかも環境負荷が低い撥水撥油剤組成物および該撥水撥油剤組成物によって表面が処理された物品を提供する。
 本発明の撥水撥油剤組成物は、下記単量体(a)に基づく構成単位および下記単量体(b)に基づく構成単位を有する含フッ素重合体(A)と、下記単量体(c)に基づく構成単位を有する含フッ素重合体(B)(ただし、含フッ素重合体(A)を除く。)と、水性媒体(C)とを含むことを特徴とする。
 単量体(a):下式(1)で表される化合物。
 (Z-Y)X ・・・(1)。
 ただし、Zは、炭素数が1~6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、nは、1または2である。Xは、nが1の場合は、下式(3-1)~(3-5)で表される基のいずれかであり、nが2の場合は、下式(4-1)~(4-4)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。
 -CH[-(CHCR=CH]- ・・・(4-1)、
 -CH[-(CHC(O)OCR=CH]- ・・・(4-2)、
 -CH[-(CHOC(O)CR=CH]- ・・・(4-3)、
 -OC(O)CH=CHC(O)O- ・・・(4-4)。
 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、mは0~4の整数である。
 単量体(b):ポリフルオロアルキル基を有さず、炭素数が18~30のアルキル基を有する(メタ)アクリレート。
 単量体(c):フルオロオレフィン。
 前記含フッ素重合体(A)における前記単量体(a)に基づく構成単位の割合は、前記含フッ素重合体(A)を構成する全ての単量体に基づく構成単位(100質量%)のうち、5~60質量%であることが好ましく、前記含フッ素重合体(A)における前記単量体(b)に基づく構成単位の割合は、前記含フッ素重合体(A)を構成する全ての単量体に基づく構成単位(100質量%)のうち、40~95質量%であることが好ましい。
 前記含フッ素重合体(B)の数平均分子量は、100万~3000万であることが好ましい。
 前記含フッ素重合体(B)の量は、前記含フッ素重合体(A)の100質量部に対して、0.1~10質量部であることが好ましい。
 前記含フッ素重合体(B)の平均粒子径は、10~1000nmであることが好ましい。
 本発明の物品は、本発明の撥水撥油剤組成物によって表面が処理されたものであることを特徴とする。
 本発明の撥水撥油剤組成物によれば、従来の撥水撥油剤組成物によって表面が処理された物品に比べ、撥水性の摩擦耐久性が高く、かつ風合いが改善された物品を得ることができる。また、本発明の撥水撥油剤組成物は、環境負荷が低い。
 本発明の物品は、従来の撥水撥油剤組成物によって表面が処理された物品に比べ、撥水性の摩擦耐久性が高く、かつ風合いが改善されており、しかも環境負荷が低い。
 本明細書においては、式(1)で表される化合物を化合物(1)と記す。他の式で表される化合物も同様に記す。また、本明細書においては、式(2)で表される基を基(2)と記す。他の式で表される基も同様に記す。また、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。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。また、本明細書におけるR基は、アルキル基の水素原子の一部またはすべてがフッ素原子に置換された基であり、R基は、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基である。
<撥水撥油剤組成物>
 本発明の撥水撥油剤組成物は、含フッ素重合体(A)と、含フッ素重合体(B)と、水性媒体(C)と、を必須成分として含み、必要に応じて、界面活性剤、添加剤等を含む。
(含フッ素重合体(A))
 含フッ素重合体(A)は、単量体(a)に基づく構成単位および単量体(b)に基づく構成単位を有する共重合体である。
 含フッ素重合体(A)は、単量体(d)に基づく構成単位および/または単量体(e)に基づく構成単位をさらに有することが好ましく、必要に応じて、単量体(c)に基づく構成単位、単量体(f)に基づく構成単位を有していてもよい。
単量体(a):
 単量体(a)は、化合物(1)である。なお、式(1)において、ZとYの境界は、Zの炭素数が最も少なくなるように定める。
 (Z-Y)X ・・・(1)。
 Zは、炭素数が1~6のR基(ただし、該R基はエーテル性の酸素原子を含んでいてもよい。)、または基(2)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、それぞれ独立にフッ素原子またはトリフルオロメチル基である。
 R基としては、R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く、直鎖状が好ましい。 
 Zとしては、下記の基が挙げられる。
 F(CF-、
 F(CF-、
 F(CF-、
 (CFCF(CF-、
 C2k+1O[CF(CF)CFO]-CF(CF)-等。
 ただし、kは、1~6の整数であり、hは0~10の整数である。
 Yは、2価有機基または単結合である。
 2価有機基としては、アルキレン基が好ましい。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。前記の2価有機基は、-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、下記の基が挙げられる。
 -CH-、
 -CHCH
 -(CH-、
 -CHCHCH(CH)-、
 -CH=CH-CH-、
 -S-CHCH-、
 -CHCH-S-CHCH-、
 -CHCH-SO-CHCH-、
 -W-OC(O)NH-A-NHC(O)O-(C2p)-等。
 ただし、pは、2~30の整数である。
 Aは、分岐のない対照的なアルキレン基、アリレン基またはアラルキレン基であり、-C12-、-φ-CH-φ-、-φ-(ただし、φはフェニレン基である。)が好ましい。
 Wは、下記の基のいずれかである。
 -SON(R)-C2d-、
 -CONHC2d-、
 -CH(RF1)-C2e-、
 -C2q-。
 ただし、Rは、水素原子または炭素数1~4のアルキル基であり、dは、2~8の整数であり、RF1は、炭素数1~20のパーフルオロアルキル基であり、eは、0~6の整数であり、qは、1~20の整数である。RF1としては、炭素数1~6のパーフルオロアルキル基が好ましく、炭素数4または6のパーフルオロアルキル基がより好ましい。
 nは、1または2である。
 Xは、nが1の場合は、基(3-1)~(3-5)のいずれかであり、nが2の場合は、基(4-1)~(4-4)のいずれかである。
 -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。
 -CH[-(CHCR=CH]- ・・・(4-1)、
 -CH[-(CHC(O)OCR=CH]- ・・・(4-2)、
 -CH[-(CHOC(O)CR=CH]- ・・・(4-3)、
 -OC(O)CH=CHC(O)O- ・・・(4-4)。
 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、mは0~4の整数である。
 化合物(1)としては、他の単量体との重合性、含フッ素重合体(A)を含む皮膜の柔軟性、物品に対する含フッ素重合体(A)の接着性、水性媒体に対する分散性、乳化重合の容易性等の点から、炭素数が4~6のR基を有する(メタ)アクリレートが好ましい。
 化合物(1)としては、Zが炭素数4~6のR基であり、Yが炭素数1~4のアルキレン基であり、nが1であり、Xが基(3-3)である化合物が好ましい。
単量体(b):
 単量体(b)は、R基を有さず、炭素数が18~30のアルキル基を有する(メタ)アクリレートである。アルキル基の炭素数が18以上であれば、高所から落下してきた水(降雨)に対する撥水性(以下、動的撥水性と記す。)、洗濯後に強制的に加熱せずに乾燥した後の撥水性(以下、風乾後撥水性と記す。)が良好となる。アルキル基の炭素数が30以下であれば、相対的に融点が低く、ハンドリングしやすい。
 単量体(b)としては、炭素数が18~30のアルキル基を有する(メタ)アクリレートが好ましく、ベヘニル(メタ)アクリレートまたはステアリル(メタ)アクリレートがより好ましく、ベヘニル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
単量体(c):
 単量体(c)は、フルオロオレフィンである。
 フルオロオレフィンとしては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン等が挙げられ、テトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデンが好ましい。
単量体(d):
 単量体(d)は、R基を有さず、架橋しうる官能基を有する単量体である。
 単量体(d)に基づく構成単位を有することにより、含フッ素重合体(A)を含む皮膜の摩擦耐久性がさらに向上する。
 架橋しうる官能基としては、共有結合、イオン結合または水素結合のうち少なくとも1つ以上の結合を有する官能基、または、該結合の相互作用により架橋構造を形成できる官能基が好ましい。また、分子内に活性な有機基、水素やハロゲン等の元素を有する化合物であってもよい。
 該官能基としては、水酸基、イソシアネート基、ブロックドイソシアネート基、アルコキシシリル基、アミノ基、アルコキシメチルアミド基、シラノール基、アンモニウム基、アミド基、エポキシ基、オキサゾリン基、カルボキシル基、アルケニル基、スルホン酸基等が好ましく、水酸基、ブロックドイソシアネート基、アミノ基、エポキシ基が特に好ましい。
 単量体(d)としては、(メタ)アクリレート類、アクリルアミド類、ビニルエーテル類、またはビニルエステル類が好ましい。
 単量体(d)としては、下記の化合物が挙げられる。
 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-イソシアナトプロピル(メタ)アクリレートの3,5-ジメチルピラゾール付加体、3-イソシアナトプロピル(メタ)アクリレートの3-メチルピラゾール付加体、3-イソシアナトプロピル(メタ)アクリレートのε-カプロラクタム付加体、4-イソシアナトブチル(メタ)アクリレートの2-ブタノンオキシム付加体、4-イソシアナトブチル(メタ)アクリレートのピラゾール付加体、4-イソシアナトブチル(メタ)アクリレートの3,5-ジメチルピラゾール付加体、4-イソシアナトブチル(メタ)アクリレートの3-メチルピラゾール付加体、4-イソシアナトブチル(メタ)アクリレートのε-カプロラクタム付加体。
 メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、γ-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、トリメトキシビニルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリン、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリルアミドエチルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド。
 t-ブチル(メタ)アクリルアミドスルホン酸、(メタ)アクリルアミド、N-メチル(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレート、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、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、(メタ)アクリル酸、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルコハク酸、2-(メタ)アクリロイルオキシヘキサヒドロフタル酸、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドフォスフェート、アリル(メタ)アクリレート、2-ビニル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-メチル-(2-ビニルオキサゾリン)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。
 トリ(メタ)アリルイソシアヌレート(T(M)AIC、日本化成社製)、トリアリルシアヌレート(TAC、日本化成社製)、フェニルグリシジルエチルアクリレートトリレンジイソシアナート(AT-600、共栄社化学社製)、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)シアナート(テックコートHE-6P、京絹化成社製)。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(プラクセルFA、FMシリーズ ダイセル化学工業社製)。
 モノクロロ酢酸ビニル、2-クロロエチルビニルエーテル、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、3-ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2-ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2-ヒドロキシイソプロピルビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル、4-ヒドロキシシクロヘキシルビニルエーテル、1,6-ヘキサンジオールモノビニルエーテル、1,4-シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、トリエチレングリコールモノビニルエーテル、ジプロピレングリコールモノビニルエーテル、ビニルグリシジルエーテル、2-アミノエチルビニルエーテル、3-アミノプロピルビニルエーテル、2-アミノブチルビニルエーテル、アリルビニルエーテル、1,4-ブタンジオールジビニルエーテル、ノナンジオールジビニルエーテル、sヒクロヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、ペンタエリスルトールテトラビニルエーテル。
 単量体(d)としては、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(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、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(プラクセルFA、FMシリーズ ダイセル化学工業社製)が好ましい。
単量体(e):
 単量体(e)は、ハロゲン化オレフィン(ただし、単量体(c)を除く。)である。
 単量体(e)に基づく構成単位を有することにより、含フッ素重合体(A)を含む皮膜の強度が向上し、また、含フッ素重合体(A)を含む皮膜と基材との接着性が向上する。
 単量体(e)としては、基材との相互作用を考慮した場合、塩化ビニルまたは塩化ビニリデンが特に好ましい。
単量体(f):
 単量体(f)は、単量体(a)、単量体(b)、単量体(c)、単量体(d)および単量体(e)を除く単量体である。
 単量体(f)としては、下記の化合物が挙げられる。
 メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)メタクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシルメタクリレート、3-エトキシプロピルアクリレート、メトキシ-ブチルアクリレート、2-エチルブチルアクリレート、1、3-ジメチルブチルアクリレート、2-メチルペンチルアクリレート、n-プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、2-エチルヘキシルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル。
 酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ブテン、イソプレン、ブタジエン、エチレン、プロピレン、ビニルエチレン、ペンテン、エチル-2-プロピレン、ブチルエチレン、シクロヘキシルプロピルエチレン、デシルエチレン、ドデシルエチレン、ヘキセン、イソヘキシルエチレン、ネオペンチルエチレン、(1,2-ジエトキシカルボニル)エチレン、(1,2-ジプロポキシカルボニル)エチレン、メトキシエチレン、エトキシエチレン、ブトキシエチレン、2-メトキシプロピレン、ペンチルオキシエチレン、シクロペンタノイルオキシエチレン、シクロペンチルアセトキシエチレン、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、ヘキシルスチレン、オクチルスチレン、ノニルスチレン。
 N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、ビニルアルキルエーテル、ハロゲン化アルキルビニルエーテル、ビニルアルキルケトン、アジリジニルエチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシルポリオキシアルキレン(メタ)アクリレート、ポリオキシアルキレンジ(メタ)アクリレート。
 クロトン酸アルキルエステル、マレイン酸アルキルエステル、フマル酸アルキルエステル、シトラコン酸アルキルエステル、メサコン酸アルキルエステル、トリアリルシアヌレート、酢酸アリル、N-ビニルカルバゾール、マレイミド、N-メチルマレイミド、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1~4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、アルキレンジ(メタ)アクリレート等。
 単量体(f)としては、ブチル(メタ)メタクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、酢酸ビニル、イソプレン、スチレン、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、ポリオキシアルキレンジ(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)アクリレートが好ましい。
 単量体に基づく構成単位の組み合わせとしては、動的撥水性および風乾後撥水性の点から、単量体(a):炭素数4~6のR基を有する(メタ)アクリレートに基づく構成単位、単量体(b):ベヘニル(メタ)アクリレートまたはステアリル(メタ)アクリレートに基づく構成単位、単量体(d)に基づく構成単位、および単量体(e):塩化ビニルまたは塩化ビニリデンに基づく構成単位の組み合わせが好ましい。
 単量体(a)に基づく構成単位の割合は、動的撥水性および風乾後撥水性の点から、全ての単量体に基づく構成単位(100質量%)のうち、5~60質量%が好ましく、5~40質量%がより好ましく、5~30質量%が特に好ましい。
 単量体(b)に基づく構成単位の割合は、動的撥水性および風乾後撥水性の点から、全ての単量体に基づく構成単位(100質量%)のうち、40~95質量%が好ましく、45~90質量%がより好ましく、50~85質量%が特に好ましい。
 単量体(d)に基づく構成単位の割合は、全ての単量体に基づく構成単位(100質量%)のうち、0~15質量%が好ましく、摩擦耐久性の点から、0.1~15質量%がより好ましく、0.1~12質量%が特に好ましい。
 単量体(e)に基づく構成単位の割合は、全ての単量体に基づく構成単位(100質量%)のうち、0~40質量%が好ましく、皮膜の強度および接着性の点から、5~40質量%がより好ましく、10~30質量%が特に好ましい。
 単量体(c)に基づく構成単位および単量体(f)に基づく構成単位の合計の割合は、全ての単量体に基づく構成単位(100質量%)のうち、0~20質量%が好ましく、0~10質量%がより好ましい。
 本発明における単量体に基づく構成単位の割合は、NMR(核磁気共鳴)分析および元素分析から求める。なお、NMR分析および元素分析から求められない場合は、撥水撥油剤組成物の製造時の単量体の仕込み量に基づいて算出してもよい。
 含フッ素重合体(A)の質量平均分子量(Mw)は、動的撥水性、風乾後撥水性等の点から、40000以上が好ましく、50000以上がより好ましく、80000以上がさらに好ましい。含フッ素重合体(A)の質量平均分子量(Mw)は、造膜性、保存安定性等の点から、1000000以下が好ましく、500000以下が特に好ましい。
 含フッ素重合体(A)の数平均分子量(Mn)は、20000以上が好ましく、30000以上が特に好ましい。含フッ素重合体(A)の数平均分子量(Mn)は、500000以下が好ましく、200000以下が特に好ましい。
 含フッ素重合体(A)の質量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)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り、具体的には、下記の方法で測定する。
 含フッ素重合体(A)をテトラヒドロフラン(以下、THFと記す。)に溶解させ、1質量%の溶液とし、0.2μmのフィルタに通し、分析サンプルとする。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)を下記条件にて測定する。
 測定温度:23℃、
 注入量:0.2mL(ミリリットル)、
 流出速度:1mL/分、
 溶離液:THF。
(含フッ素重合体(A)の製造方法)
 含フッ素重合体(A)は、たとえば、下記の方法で製造される。
 重合開始剤、必要に応じて界面活性剤の存在下、媒体中にて単量体(a)および単量体(b)を含み、必要に応じて単量体(c)、単量体(d)、単量体(e)、単量体(f)等を含む単量体混合物を重合して含フッ素重合体(A)の溶液、分散液またはエマルションを得る方法。
 重合法としては、分散重合法、乳化重合法、懸濁重合法等が挙げられ、乳化重合が好ましい。また、一括重合であってもよく、多段重合であってもよい。
 含フッ素重合体(A)の製造方法としては、界面活性剤および重合開始剤の存在下、水性媒体中にて単量体(a)、単量体(b)および単量体(c)を含み、必要に応じて単量体(d)および/または単量体(e)を含む単量体混合物を乳化重合して含フッ素重合体(A)のエマルションを得る方法が好ましい。
 含フッ素重合体(A)の収率が向上する点から、乳化重合の前に、単量体、界面活性剤および水性媒体からなる混合物を前乳化することが好ましい。たとえば、単量体、界面活性剤および水性媒体からなる混合物を、ホモミキサーまたは高圧乳化機で混合分散する。
 重合開始剤としては、熱重合開始剤、光重合開始剤、放射線重合開始剤、ラジカル重合開始剤、イオン性重合開始剤等が挙げられ、水溶性または油溶性のラジカル重合開始剤が好ましい。
 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。重合温度は20~150℃が好ましい。
 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、0.1~5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。分子量調整剤としては、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。分子量調整剤としては、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、α-メチルスチレンダイマ(CH=C(Ph)CHC(CHPh(Phはフェニル基である。))等が挙げられる。
 分子量調整剤の添加量は、単量体混合物の100質量部に対して、0~5質量部が好ましく、0~3質量部がより好ましい。
 また、ジエチレングリコールビス(3-メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)、2,4,6-トリメルカプトトリアジン、1,3,5-トリス(3-メルカプトブチルオキシエチル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン等の多官能メルカプト化合物の存在下で、単量体混合物を重合してもよい。
 重合の際に用いられる単量体混合物中の各単量体の仕込み量の割合(質量%)は、以下のとおりである。
 単量体(a)の割合は、動的撥水性および風乾後撥水性の点から、単量体混合物(100質量%)のうち、5~60質量%が好ましく、5~40質量%がより好ましく、5~30質量%が特に好ましい。
 単量体(b)の割合は、動的撥水性および風乾後撥水性の点から、単量体混合物(100質量%)のうち、40~95質量%が好ましく、45~90質量%がより好ましく、50~85質量%が特に好ましい。
 単量体(d)の割合は、単量体混合物(100質量%)のうち、0~15質量%が好ましく、摩擦耐久性の点から、0.1~15質量%がより好ましく、0.1~12質量%が特に好ましい。
 単量体(e)の割合は、単量体混合物(100質量%)のうち、0~40質量%が好ましく、皮膜の強度および接着性の点から、5~40質量%がより好ましく、10~30質量%が好ましい。
 単量体(c)および単量体(f)の合計の割合は、単量体混合物(100質量%)のうち、0~20質量%が好ましく、0~10質量%がより好ましい。
 含フッ素重合体(A)のエマルションの固形分濃度は、エマルション(100質量%)中、20~40質量%が好ましく、20~30質量%がより好ましい。なお、該固形分濃度は、含フッ素重合体(A)の他、界面活性剤も含む濃度である。
 エマルションの固形分濃度は、加熱前のエマルションの質量と、120℃の対流式乾燥機て4時間乾燥した後の質量とから計算される。
 含フッ素重合体(A)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。平均粒子径が該範囲であれば、界面活性剤等を多量に用いる必要がなく、撥水性が良好であり、染色された布帛類を処理した場合に色落ちが発生せず、水性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。含フッ素重合体(A)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。
(含フッ素重合体(B))
 含フッ素重合体(B)は、単量体(c)に基づく構成単位を有する単独重合体または共重合体である。
 含フッ素重合体(B)は、必要に応じて単量体(c)を除く他の単量体に基づく構成単位を有していてもよい。
単量体(c):
 単量体(c)は、フルオロオレフィンである。
 単量体(c)に基づく構成単位を有することにより、含フッ素重合体(B)を含む皮膜の摩擦耐久性、物品の風合いが向上する。
 フルオロオレフィンとしては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン等が挙げられ、摩擦耐久性、風合いの点から、テトラフルオロエチレンが特に好ましい。
 単量体(c)に基づく構成単位の割合は、摩擦耐久性、風合いの点から、含フッ素重合体(B)中の全ての単量体に基づく構成単位(100質量%)のうち、50~100質量%が好ましく、70~100質量%がより好ましく、100質量%が特に好ましい。
 単量体(c)を除く他の単量体に基づく構成単位の割合は、含フッ素重合体(B)中の全ての単量体に基づく構成単位(100質量%)のうち、0~50質量%が好ましく、0~30質量%がより好ましく、0質量%が特に好ましい。
 含フッ素重合体(B)の数平均分子量(Mn)は、摩擦耐久性の点から、100万以上が好ましく、150万以上が特に好ましい。含フッ素重合体(B)の数平均分子量(Mn)が3000万を超えると製造が困難となる。含フッ素重合体(B)の数平均分子量(Mn)は、3000万以下が好ましく、2500万以下が特に好ましい。
 なお、含フッ素重合体(B)の数平均分子量は、結晶化熱を用い、諏訪らにより、Journal of Applied Polymer Science、17、3253(1973)に記載された方法により求められる。
 また、標準比重(以下、SSGと記す。)は、テトラフルオロエチレンが単独で重合されたポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEと記す。)の平均分子量の指標となり、SSGが2.14~2.22未満の場合には高分子量のPTFE、SSGが2.22~2.4の場合には低分子量のPTFEと概念的に区分することができる。低分子量であると併用した場合の摩擦耐久性が悪くなるため、SSGは2.14~2.22未満が好ましく、2.15~2.21が特に好ましい。
 含フッ素重合体(B)(固形分)の量は、含フッ素重合体(A)(固形分)の100質量部に対して、0.1~10質量部が好ましく、0.1~5質量部がより好ましい。含フッ素重合体(B)の量が0.1質量部以上であれば、含フッ素重合体(B)を含む皮膜の摩擦耐久性、物品の風合いが良好となる。含フッ素重合体(B)の量が10質量部以下であれば、動的撥水性および風乾後撥水性が良好となる。
 含フッ素重合体(B)は、たとえばPTFEの場合、国際公開第2007/046482号パンフレットに記載された製造方法によって得られた、水性媒体に分散した水性分散液として用いるのが好ましい。PTFEの水性分散液としては、AD915(旭硝子社製)、テフロン(登録商標)PTFE 31-JR、34-JR(三井・デュポンフロロケミカル社製)、ポリフロンD-1E、D-210C(ダイキン工業社製)、Teflon(登録商標)PTFE TE3859、TE3893、TE3864、TE3875、TE3876、TE3885、TE3908(デュポン社製)の市販品を用いることもできる。
 含フッ素重合体(B)の水性分散液の固形分濃度は、水性分散液(100質量%)中、15~70質量%が好ましい。なお、該固形分濃度は、含フッ素重合体(B)の他、界面活性剤も含む濃度である。分散液サンプル約10gを質量既知のアルミ皿に入れ、120℃で1時間乾燥後の質量、および380℃で35分間加熱後の界面活性剤分解後の質量を求め、PTFE濃度、およびPTFE質量に対する界面活性剤濃度を算出する。
 含フッ素重合体(B)の平均粒子径は、100~500nmが好ましく、180~450nmがより好ましく、200~350nmが特に好ましい。平均粒子径が該範囲であれば、界面活性剤等を多量に用いる必要がなく、水性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。含フッ素重合体(B)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。
(水性媒体(C))
 水性媒体(C)としては、水、または水溶性有機溶媒を含む水が挙げられる。
 水溶性有機溶媒としては、tert-ブタノール、プロピレングリコール、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、トリプロピレングリコール等が挙げられ、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が好ましい。
 水性媒体(C)が水溶性有機溶媒を含む場合、水溶性有機溶媒の含有量は、水の100質量部に対して、1~80質量部が好ましく、10~60質量部がより好ましい。
(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。
 界面活性剤の合計量は、含フッ素重合体(A)および含フッ素重合体(B)の合計(100質量部)に対して、1~10質量部が好ましく、1~7質量部がより好ましい。
(添加剤)
 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、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、本発明の撥水撥油剤組成物は、必要に応じて、含フッ素重合体(A)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、市販の撥水剤、市販の撥油剤、市販の撥水撥油剤、市販のSR(Soil Release)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、シリコーン系化合物等が挙げられる。
(撥水撥油剤組成物の製造方法)
 本発明の撥水撥油剤組成物は、たとえば、含フッ素重合体(A)のエマルションと含フッ素重合体(B)の水性分散液とを混合し、必要に応じて添加剤を加えることによって製造できる。
 本発明の撥水撥油剤組成物においては、含フッ素重合体(A)および含フッ素重合体(B)が水性媒体中に粒子として分散していることが好ましい。
 本発明の撥水撥油剤組成物の固形分濃度は、物品の処理時は、撥水撥油剤組成物(100質量%)中、0.2~5質量%が好ましく、0.2~3質量%がより好ましい。撥水撥油剤組成物の固形分濃度は、加熱前の撥水撥油剤組成物の質量と、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。
(作用効果)
 本発明の撥水撥油剤組成物にあっては、単量体(a)に基づく構成単位および単量体(b)に基づく構成単位を有する含フッ素重合体(A)を含むため、物品の表面に充分な撥水性を付与できる。
 また、本発明の撥水撥油剤組成物にあっては、単量体(c)に基づく構成単位を有する含フッ素重合体(B)を含むため、撥水性の摩擦耐久性が高く、かつ風合いが改善された物品を得ることができる。
 また、本発明の撥水撥油剤組成物にあっては、環境への影響が指摘されている、パーフルオロオクタン酸(PFOA)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(固形分濃度20%とした場合の含有量)を国際公開第2009/081822号パンフレットに記載の方法によるLC-MS/MS(液体クロマトグラフィー/質量分析法)の分析値として検出限界以下にすることができる。
<物品>
 本発明の物品は、本発明の撥水撥油剤組成物によって表面が処理されたものである。
 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水撥油剤組成物を含む塗布液を塗布した後、乾燥する方法、または物品を、撥水撥油剤組成物を含む塗布液に浸漬した後、乾燥する方法が挙げられる。
 本発明の撥水撥油剤組成物による処理の後に、さらに、帯電防止加工、柔軟加工、抗菌加工、消臭加工、防水加工等を行ってもよい。
 防水加工としては、防水膜を付与する加工が挙げられる。防水膜としては、ウレタン樹脂やアクリル樹脂から得られる多孔質膜、ウレタン樹脂やアクリル樹脂から得られる無孔質膜、ポリテトラフルオロエチレン膜、またはこれらを組み合わせた透湿防水膜が挙げられる。
 本発明の撥水撥油剤組成物を用いて物品を処理すると、高品位な撥水撥油性を物品に付与できる。また、基材表面への接着性に優れ、低温でのキュアリングでも撥水撥油性を付与できる。また、摩擦や洗濯による性能の低下が少なく、加工初期の性能を安定して維持できる。また、紙へ処理した場合は、低温の乾燥条件でも、優れたサイズ性、撥水撥油性を紙に付与できる。樹脂、ガラスまたは金属表面などに処理した場合には、物品への密着性が良好で造膜性に優れた撥水撥油性皮膜を形成できる。
 以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
 例2~4および10は実施例であり、例1および5~9は比較例である。
<含フッ素重合体(A)の物性>
 下記の回収方法にて回収された含フッ素重合体(A)について、分子量の測定を行った。
(回収方法)
 エマルションの6gを、2-プロパノール(以下、IPAと記す。)の60g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含フッ素重合体(A)を得た。
(分子量)
 回収した含フッ素重合体(A)をTHF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:TSKgel MultiporerHXL-Mを直列でつなげたもの、
 測定温度:23℃、
 注入量:0.2mL、
 流出速度:1mL/分、
 標準試料:Polymer laboratories社製、EasiCal PM-2、
 溶離液:THF。
<含フッ素重合体(B)の物性>
(分子量)
 諏訪(J.Appl.Polym.Sci,17,3253(1973)に記載)の方法に従い、乾燥させたPTFEを示差熱分析し、潜熱量から数平均分子量を求めた。
<撥水撥油性の評価>
(撥油性)
 試験布について、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1に示す等級で表した。等級に+(-)を記したものは、それぞれの性質がわずかに良い(悪い)ことを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
(撥水性)
 試験布について、JIS L 1092-1992のスプレー試験にしたがって撥水性を評価した。撥水性は、1~5の5段階の等級で表した。点数が大きいほど撥水性が良好であることを示す。3等級以上であるものを撥水性が発現しているものとみなす。等級に+(-)を記したものは、当該等級の標準的なものと比べてそれぞれの性質がわずかに良い(悪い)ことを示す。
(洗濯耐久性)
 試験布について、JIS L 0217別表103の水洗い法にしたがって、洗濯を20回繰り返した。洗濯後、室温25℃、湿度60%RHの部屋で一晩風乾させた後、前記撥水性を評価した。
(摩擦耐久性)
 試験布について、マーチンデール型の摩擦試験機(James H Heal&Co.Ltd社製)を用いて所定回数の摩擦を行った後、前記撥水性を評価した。
(動的撥水性)
 試験布について、JIS L 1092(C)法に記載の方法(ブンデスマン試験)にしたがって、降雨量を100mL/分、降雨水温を20℃、降雨時間10分とする条件で降雨させ、撥水性を評価した。撥水性は、1~5の5段階の等級で表した。点数が大きいほど撥水性が良好であることを示す。3等級以上であるものを撥水性が発現しているものとみなす。等級に+(-)を記したものは、それぞれの性質がわずかに良い(悪い)ことを示す。
(洗濯耐久性)
 試験布について、JIS L 0217別表103の水洗い法にしたがって、洗濯を20回繰り返した。洗濯後、室温25℃、湿度50%RHの部屋で一晩風乾させた後、前記動的撥水性を評価した。
<風合いの評価>
(ハンドロメーター法)
 試験布について、JIS L 1096.8.19.5E(ハンドロメーター法)に基づいて布の風合いを評価した。数値が小さいほど柔らかいことを示す。
(剛軟度)
 試験布について、JIS L 1096.8.19B法(スライド法)、D法(ハートループ法)を参考にして、下記の手順にて剛軟性を評価した。数値が小さいほどしなやかであることを示す。
 (1)10cm(経糸方向)×2cmの短冊形の試験布を用意した。
 (2)試験布の経糸方向の真ん中に針金がくるように、試験片を針金の上に置いた。
 (3)試験布の経糸方向の端から端の長さを測定した。
 (4)10cm(緯糸方向)×2cmの短冊形の試験布を用意した。
 (5)試験布の緯糸方向の真ん中に針金がくるように、試験片を針金の上に置いた。
 (6)試験布の緯糸方向の端から端の長さを測定した。
 (7)経糸方向および緯糸方向ともに測定を2回行い、経糸方向および緯糸方向の合計4回の平均値を求めた。
<略号>
(単量体(a))
 C6FMA:C13OC(O)C(CH)=CH
(単量体(b))
 STA:ステアリルアクリレート、
 BeA:ベヘニルアクリレート。
(単量体(d))
 NMAM:N-メチロールアクリルアミド、
 HEMA:2-ヒドロキシエチルメタクリレート。
(単量体(e))
 VCM:塩化ビニル。
(界面活性剤)
 PEO-20: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)の10質量%水溶液、
 SFY465:2,4,7,9-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、エチレンオキシド付加モル数10)の10質量%水溶液、
 P204:エチレンオキシドプロピレンオキシド重合物(日油社製、プロノン204、エチレンオキシドの割合は40質量%。)の10質量%水溶液、
 TMAC:ステアリルトリメチルアンモニウムクロリドの10質量%水溶液、
 TMAC-50:ヤシ油トリメチルアンモニウムクロリドの10質量%水溶液。
(分子量調整剤)
 nDoSH:n-ドデシルメルカプタン。
(重合開始剤)
 VA061A:2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]酢酸塩の10質量%水溶液。
(媒体)
 DPG:ジプロピレングリコール、
 DPGMME:ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、
 水:イオン交換水。
(含フッ素重合体(B))
 AD915:PTFE水性分散液(旭硝子社製、フルオンPTFE AD915、固形分濃度:62質量%、平均粒子径:270nm、Mn:150万)、
 AD911:PTFE水性分散液(旭硝子社製、フルオンPTFE AD911、固形分濃度:64質量%、平均粒子径:270nm、Mn:150万)、
 AD939E:PTFE水性分散液(旭硝子社製、フルオンPTFE AD939E、固形分濃度:63質量%、平均粒子径:250nm、Mn:1000万)。
(コロイダルシリカ)
 PS-S:コロイダルシリカ(日産化学工業社製、スノーテックス PS-S、固形分濃度:20質量%、平均粒子径:106nm)、
 PS-MO:コロイダルシリカ(日産化学工業社製、スノーテックス PS-MO、固形分濃度:19質量%、平均粒子径:106nm)、
 MP2040:コロイダルシリカ(日産化学工業社製、スノーテックス MP2040、固形分濃度:40質量%、平均粒子径:190nm)。
〔製造例1〕
 ガラス製ビーカーに、C6FMAの32.6g、BeAの132.2g、NMAMの8.1g、HEMAの1.1g、nDOSHの2.2g、PEO-20の55.1g、P204の11.0g、TMACの22.0g、DPGMMEの132.2gおよび水の296.3gを入れ、60℃で30分間加温した後、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、60℃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。得られた乳化液をステンレス鋼製反応器に入れ、40℃以下となるまで冷却した。次いで、VA061Aの11.0gを加えて、気相を窒素置換した後、VCMの46.3gを導入し、撹拌しながら60℃で15時間重合反応を行い、含フッ素重合体(A-1)のエマルションを得た。各単量体に基づく構成単位の割合、固形分濃度および分子量を表2に示す。
〔製造例2〕
 ガラス製ビーカーに、C6FMAの46.3g、STAの129.8g、BeAの25.7g、NMAMの1.3g、nDOSHの2.6g、PEO-20の51.4g、SFY465の25.7g、P204の25.7g、TMACの25.7g、TMAC-50の12.9g、DPGの77.1gおよび水の264.7gを入れ、60℃で30分間加温した後、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、60℃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。得られた乳化液をステンレス鋼製反応器に入れ、40℃以下となるまで冷却した。次いで、VA061Aの7.2gを加えて、気相を窒素置換した後、VCMの54.0gを導入し、撹拌しながら60℃で15時間重合反応を行い、含フッ素重合体(A-2)のエマルションを得た。各単量体に基づく構成単位の割合、固形分濃度および分子量を表2に示す。表2中の「-」は、単量体を未使用か、数値を測定しなかったことを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
〔例1〕
<撥水撥油性評価用の試験布の作製>
 含フッ素重合体(A-1)のエマルションを横浜市の水道水で希釈し、固形分濃度を1.0質量%に調整した後、メラミン樹脂架橋剤熱硬化剤(DIC社製、ベッカミンM3)および酸触媒熱硬化触媒(DIC社製、ベッカミン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系架橋剤熱硬化剤(明成化学工業社製、メイカネートMF)を、濃度が1.0質量%となるように添加し、撥水撥油剤組成物を得た。
 パディング法によって撥水撥油剤組成物に基布(ナイロンタフタまたはPETトロピカル)を浸漬した後、ウェットピックアップが、ナイロンタフタで60%、PETトロピカルで90%となるように絞った。これを110℃で90秒間、170℃で60秒間加熱し、25℃、湿度60%RHの部屋で一晩調整したものを試験布とした。該試験布について、撥水撥油性を評価した。結果を表3に示す。
<風合い評価用の試験布の作製>
 含フッ素重合体(A-1)のエマルションを横浜市の水道水で希釈し、固形分濃度を2.5質量%に調整した後、メラミン樹脂架橋剤(DIC社製、ベッカミンM3)および酸触媒(DIC社製、ベッカミンACX)を、それぞれの濃度が0.3質量%となるように添加し、撥水撥油剤組成物を得た。
 パディング法によって撥水撥油剤組成物に基布(PETトロピカル)を浸漬した後、ウェットピックアップが90%となるように絞った。これを110℃で90秒間、170℃で60秒間加熱し、25℃、湿度60%の部屋で一晩調整したものを試験布とした。該試験布について、風合いを評価した。結果を表4に示す。
〔例2〕
<撥水撥油性評価用の試験布の作製>
 含フッ素重合体(A-1)のエマルションを横浜市の水道水で希釈し、固形分濃度を1.0質量%に調整した後、含フッ素重合体(A1)の固形分の100質量部に対してPTFEの固形分が2質量部となるように、AD915を添加した。さらに、メラミン樹脂架橋剤(DIC社製、ベッカミンM3)および酸触媒(DIC社製、ベッカミン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系架橋剤(明成化学工業社製、メイカネートMF)を、濃度が1.0質量%となるように添加し、撥水撥油剤組成物を得た。
 撥水撥油剤組成物を変更した以外は、例1と同様にして撥水撥油性評価用の試験布を作製した。該試験布について、撥水撥油性を評価した。結果を表3に示す。
<風合い評価用の試験布の作製>
 含フッ素重合体(A-1)のエマルションを横浜市の水道水で希釈し、固形分濃度を2.5質量%に調整した後、含フッ素重合体(A-1)の固形分の100質量部に対してPTFEの固形分が2質量部となるように、AD915を添加した。さらに、メラミン樹脂架橋剤(DIC社製、ベッカミンM3)および酸触媒(DIC社製、ベッカミンACX)を、それぞれの濃度が0.3質量%となるように添加し、撥水撥油剤組成物を得た。
 撥水撥油剤組成物を変更した以外は、例1と同様にして風合い評価用の試験布を作製した。
 該試験布について、風合いを評価した。結果を表4に示す。
 以下の例3~10においては、作製した各試験布について、撥水撥油性の評価結果は表3に、風合いの評価結果は表4にまとめて示した。
〔例3〕
<撥水撥油性評価用の試験布の作製>
 AD915をAD911に変更した以外は、例2と同様にして撥水撥油剤組成物を得た。
 撥水撥油剤組成物を変更した以外は、例1と同様にして撥水撥油性評価用の試験布を作製した。
〔例4〕
<撥水撥油性評価用の試験布の作製>
 AD915をAD939Eに変更した以外は、例2と同様にして撥水撥油剤組成物を得た。
 撥水撥油剤組成物を変更した以外は、例1と同様にして撥水撥油性評価用の試験布を作製した。
〔例5〕
<撥水撥油性評価用の試験布の作製>
 AD915をPS-Sに変更した以外は、例2と同様にして撥水撥油剤組成物を得た。
 撥水撥油剤組成物を変更した以外は、例1と同様にして撥水撥油性評価用の試験布を作製した。
〔例6〕
<撥水撥油性評価用の試験布の作製>
 AD915をPS-MOに変更した以外は、例2と同様にして撥水撥油剤組成物を得た。
 撥水撥油剤組成物を変更した以外は、例1と同様にして撥水撥油性評価用の試験布を作製した。
〔例7〕
<撥水撥油性評価用の試験布の作製>
 AD915をMP2040に変更した以外は、例2と同様にして撥水撥油剤組成物を得た。
 撥水撥油剤組成物を変更した以外は、例1と同様にして撥水撥油性評価用の試験布を作製した。
〔例8〕
<撥水撥油性評価用の試験布の作製>
 AD915をソルビトールに変更し、含フッ素重合体(A-1)の固形分の100質量部に対してソルビトールの固形分が10質量部となるように添加量を変更した以外は、例2と同様にして撥水撥油剤組成物を得た。
 撥水撥油剤組成物を変更した以外は、例1と同様にして撥水撥油性評価用の試験布を作製した。
<風合い評価用の試験布の作製>
 AD915をソルビトールに変更し、含フッ素重合体(A-1)の固形分の100質量部に対してソルビトールの固形分が10質量部となるように添加量を変更した以外は、例2と同様にして撥水撥油剤組成物を得た。
 撥水撥油剤組成物を変更した以外は、例1と同様にして風合い評価用の試験布を作製した。
〔例9〕
<撥水撥油性評価用の試験布の作製>
 含フッ素重合体(A-1)を含フッ素重合体(A-2)に変更した以外は、例1と同様にして撥水撥油剤組成物を得た。
 撥水撥油剤組成物を変更した以外は、例1と同様にして撥水撥油性評価用の試験布を作製した。
〔例10〕
<撥水撥油性評価用の試験布の作製>
 含フッ素重合体(A-1)を含フッ素重合体(A-2)に変更した以外は、例2と同様にして撥水撥油剤組成物を得た。
 撥水撥油剤組成物を変更した以外は、例1と同様にして撥水撥油性評価用の試験布を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 本発明の撥水撥油剤組成物は、ポリプロピレン、ナイロン等と混合して成形、繊維化することにより撥水撥油性を付与することができ、繊維製品(衣料物品(スポーツウェア、コート、ブルゾン、作業用衣料、ユニフォーム等)、かばん、産業資材等)、不織布、皮革製品、石材、コンクリート系建築材料等の撥水撥油剤として、また、濾過材料用コーティング剤、表面保護剤として有用である。
 なお、2010年8月11日に出願された日本特許出願2010-180245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 (6)

  1.  下記単量体(a)に基づく構成単位および下記単量体(b)に基づく構成単位を有する含フッ素重合体(A)と、
     下記単量体(c)に基づく構成単位を有する含フッ素重合体(B)(ただし、含フッ素重合体(A)を除く。)と、
     水性媒体(C)と
     を含む、撥水撥油剤組成物。
     単量体(a):下式(1)で表される化合物。
     (Z-Y)X ・・・(1)。
     ただし、Zは、炭素数が1~6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、nは、1または2である。Xは、nが1の場合は、下式(3-1)~(3-5)で表される基のいずれかであり、nが2の場合は、下式(4-1)~(4-4)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。
     -CH[-(CHCR=CH]- ・・・(4-1)、
     -CH[-(CHC(O)OCR=CH]- ・・・(4-2)、
     -CH[-(CHOC(O)CR=CH]- ・・・(4-3)、
     -OC(O)CH=CHC(O)O- ・・・(4-4)。
     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、mは0~4の整数である。
     単量体(b):ポリフルオロアルキル基を有さず、炭素数が18~30のアルキル基を有する(メタ)アクリレート。
     単量体(c):フルオロオレフィン。
  2.  前記含フッ素重合体(A)における前記単量体(a)に基づく構成単位の割合が、前記含フッ素重合体(A)を構成する全ての単量体に基づく構成単位(100質量%)のうち、5~60質量%であり、
     前記含フッ素重合体(A)における前記単量体(b)に基づく構成単位の割合が、前記含フッ素重合体(A)を構成する全ての単量体に基づく構成単位(100質量%)のうち、40~95質量%である、請求項1に記載の撥水撥油剤組成物。
  3.  前記含フッ素重合体(B)の数平均分子量が、100万~3000万である、請求項1または2に記載の撥水撥油剤組成物。
  4.  前記含フッ素重合体(B)の量が、前記含フッ素重合体(A)の100質量部に対して、0.1~10質量部である、請求項1~3のいずれかに記載の撥水撥油剤組成物。
  5.  前記含フッ素重合体(B)の平均粒子径が、10~1000nmである、請求項1~4のいずれかに記載の撥水撥油剤組成物。
  6.  請求項1~5のいずれかに記載の撥水撥油剤組成物によって表面が処理された、物品。
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