WO2020246301A1 - フルオロポリエーテル基含有ポリマー及びその製造方法 - Google Patents

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fluoropolyether group
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隆介 酒匂
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信越化学工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a fluoropolyether group-containing polymer (a compound having a monovalent or divalent fluorooxyalkylene group-containing polymer residue in the molecule), and more specifically, a coating film having excellent water and oil repellency and abrasion resistance.
  • the present invention relates to a fluoropolyether group-containing polymer forming the above, and a method for producing the polymer.
  • a fluoropolyether group-containing compound has water- and oil-repellent properties, chemical resistance, lubricity, mold release property, antifouling property, etc. because its surface free energy is very small. Utilizing its properties, it is industrially widely used as water and oil repellent antifouling agents for paper and fibers, lubricants for magnetic recording media, oil repellents for precision equipment, mold release agents, cosmetics, protective films, etc. ing. However, its properties mean that it is non-adhesive and non-adhesive to other base materials at the same time, and although it can be applied to the surface of the base material, it is difficult to adhere the coating film. ..
  • a silane coupling agent is well known as a substance that binds an organic compound to the surface of a base material such as glass or cloth, and is widely used as a coating agent on the surface of various base materials.
  • the silane coupling agent has an organic functional group and a reactive silyl group (generally a hydrolyzable silyl group such as an alkoxysilyl group) in one molecule.
  • the hydrolyzable silyl group causes a self-condensation reaction due to moisture in the air or the like to form a film.
  • the film becomes a durable and strong film by chemically and physically bonding the hydrolyzable silyl group to the surface of glass, metal, or the like.
  • Patent Document 1 Patent No. 6451279.
  • Patent Document 1 as an intermediate of the fluoropolyether group-containing polymer, for example, the following 3rd grade alcohol is used.
  • the intermediate is a polymer having both a reactive olefin moiety and a hydroxyl group, but since the hydroxyl group is tertiary, the reactivity is poor and the hydroxyl group cannot be effectively used.
  • the present inventor has made an organometallic reagent having ⁇ hydrogen in a fluoropolyether group-containing polymer having a carbonyl group at the end, specifically, an aliphatic unsaturated double at the end.
  • Rf is a monovalent or divalent fluoropolyether group-containing polymer residue
  • X is an independently divalent organic group
  • is 1 or 2.
  • the present invention provides the following fluoropolyether group-containing polymer (a compound having a monovalent or divalent fluorooxyalkylene group-containing polymer residue in the molecule) and a method for producing the same.
  • the following general formula (1) (In the formula, Rf is a monovalent or divalent fluoropolyether group-containing polymer residue, X is an independently divalent organic group, and ⁇ is 1 or 2.) Fluoropolyether group-containing polymer represented by.
  • Rf is a monovalent or divalent fluoropolyether group-containing polymer residue
  • X is an independently divalent organic group
  • is 1 or 2.
  • Fluoropolyether group-containing polymer represented by [2] The fluoropolyether group-containing polymer according to [1], wherein ⁇ of the formula (1) is 1, and Rf is a group represented by the following general formula (2).
  • A is a fluorine atom, a hydrogen atom, or a monovalent fluorine-containing group having 3 -CF groups at the end and -CF 2 H groups at the end or -CH 2 F groups at the end, and Rf H is 1. It is a fluorooxyalkylene group containing more than one hydrogen atom, d is an integer of 1 to 3 independently for each unit, and p, q, r, s, t, u, and v are 0 to 200, respectively.
  • X is an alkylene group having 2 to 12 carbon atoms or an alkylene group containing an arylene group having 8 to 16 carbon atoms. Group-containing polymer.
  • the fluoropolyether group-containing polymer of the present invention is represented by the following general formula (1), and preferably has a number average molecular weight of 1,000 to 50,000 in terms of polystyrene. It is a containing polymer.
  • Rf is a monovalent or divalent fluoropolyether group-containing polymer residue
  • X is an independently divalent organic group
  • is 1 or 2.
  • the fluoropolyether group-containing polymer of the present invention has a monovalent fluoropolyether group or a divalent fluoropolyether group-containing polymer residue (that is, a monovalent or divalent fluoropolyether group-containing polymer residue).
  • a monovalent fluoropolyether group or a divalent fluoropolyether group-containing polymer residue that is, a monovalent or divalent fluoropolyether group-containing polymer residue.
  • Rf is a monovalent or divalent fluoropolyether group-containing polymer residue
  • is 1 (that is, Rf 1 is a monovalent fluorooxyalkylene group-containing polymer residue).
  • A is a fluorine atom, a hydrogen atom, or a monovalent fluorine-containing group having 3 -CF groups at the end and -CF 2 H groups at the end or -CH 2 F groups at the end, and Rf H is 1. It is a fluorooxyalkylene group containing more than one hydrogen atom, d is an integer of 1 to 3 independently for each unit, and p, q, r, s, t, u, and v are 0 to 200, respectively.
  • each of these units may be linear or branched, and parentheses with p, q, r, s, t, u, v.
  • Each repeating unit shown in may be randomly combined.
  • A is a fluorine atom, a hydrogen atom, or a monovalent fluorine-containing group having 3 -CF groups at the end and -CF 2 H groups at the end or -CH 2 F groups at the end, which is preferable.
  • Rf H is a fluorooxyalkylene group containing one or more hydrogen atoms, for example, CF 2 O unit, C 2 F 4 O unit, C 3 F 6 O unit, In one or more combinations of each perfluorooxyalkylene repeating unit such as C 4 F 8 O unit, C 5 F 10 O unit, C 6 F 12 O unit, one of the fluorine atoms in each repeating unit. Examples thereof include those in which one or two are replaced with hydrogen atoms.
  • d is an integer of 1 to 3 independently for each unit, and is preferably 1.
  • p, q, r, s, t, u, and v are integers of 0 to 200, respectively, preferably p is an integer of 5 to 100, q is an integer of 5 to 100, and r is an integer of 0 to 100.
  • s is an integer of 0 to 100
  • t is an integer of 0 to 100
  • u an integer of 0 to 100
  • v is an integer of 0 to 100
  • p + q + r + s + t + u + v 3 to 200, preferably 10 to 105, more preferably.
  • each unit may be linear or branched.
  • each repeating unit shown in parentheses with p, q, r, s, t, u, and v may be randomly combined.
  • the monovalent fluoropolyether group represented by the formula (2) include the following.
  • the sum of r', s', and v'is 3 to 200, and each repeating unit shown in parentheses with p', q', r', and s' may be randomly combined.
  • (C 2 F 4 OC 4 F 8 O) indicates a structure in which (C 2 F 4 O) units and (C 4 F 8 O) units are alternately repeated.)
  • divalent fluoropolyether group represented by the formula (3) include the following.
  • p', q', r', and s' are integers of 1 to 200, respectively, and the sum of p', q', r', and s', respectively, is 3 to 200.
  • r 1 , r. 2 is an integer from 1 to 198, and the sum of r 1 + r 2 is from 2 to 199.
  • each repeating unit shown in parentheses with p', q', r', s' is random. May be combined.
  • Examples of such X include the following groups.
  • the number average molecular weight of the fluoropolyether group-containing polymer represented by the above formula (1) is preferably 1,000 to 50,000, more preferably 1,500 to 10,000, still more preferably 2,500. It is in the range of ⁇ 8,000. If the number average molecular weight is less than 1,000, the water and oil repellency and antifouling properties that are the characteristics of the perfluoroalkylene ether structure may not be sufficiently exhibited, and if it exceeds 50,000, the concentration of the terminal functional group becomes small. Too much, the reactivity and adhesion with the base material may decrease.
  • the number average molecular weight referred to in the present invention refers to a number average molecular weight using polystyrene as a standard substance measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
  • fluoropolyether group-containing polymer represented by the above formula (1) examples include those shown below.
  • p', q', r', v', w', r 1 , r 2 are the same as above, and the total of each p', q', v'is 3 to 200. The sum of r 1 + r 2 is 2 to 199. Further, each repeating unit shown in parentheses with p'and q'may be randomly combined.
  • C 2 F 4 OC 4) F 8 O indicates a structure in which (C 2 F 4 O) units and (C 4 F 8 O) units are alternately repeated.
  • Y is a desorbable monovalent group, for example, hydrogen atom, halogen atom, hydroxyl group, alkoxy group, amino group, alkylamino group, thiol group, alkylthio group, acyl group and the like. Can be mentioned.
  • Examples of such Y include the following groups.
  • fluoropolyether group-containing polymer represented by the above formula (4) include those shown below.
  • p', q', r', v', w', r 1 , r 2 are the same as above, and the total of each p', q', v'is 3 to 200. The sum of r 1 + r 2 is 2 to 199. Further, each repeating unit shown in parentheses with p'and q'may be randomly combined.
  • C 2 F 4 OC 4) F 8 O indicates a structure in which (C 2 F 4 O) units and (C 4 F 8 O) units are alternately repeated.
  • organometallic reagent having ⁇ -hydrogen specifically, a hydrogen having an aliphatic unsaturated double bond (olefin moiety) at the terminal and ⁇ -hydrogen (that is, hydrogen bonded to the carbon atom at the ⁇ -position of the metal atom).
  • organometallic reagent having ⁇ -hydrogen for example, the following can be used.
  • the amount of the organometallic reagent having ⁇ -hydrogen used is 2 to 1 equivalent with respect to 1 equivalent of the reactive end group (desorbable monovalent group) of the fluoropolyether group-containing polymer represented by the above formula (4). It is preferable to use 5 equivalents, more preferably 2.5 to 3.5 equivalents, and even more preferably about 3 equivalents.
  • a reagent other than the above reagent may be added to the method for producing the fluoropolyether group-containing polymer represented by the above formula (1) as long as the object of the present invention is not impaired.
  • a solvent can be used in the method for producing the fluoropolyether group-containing polymer represented by the above formula (1).
  • the solvent used at this time is not particularly limited, but it is preferable to use a fluorine-based solvent because the reaction compound is a fluorine compound.
  • Fluorine-based solvents include 1,3-bistrifluoromethylbenzene, trifluoromethylbenzene, perfluorosolvents sold by AGC (Asahiclean AC2000, Asahiclean AC6000), and HFE-based solvents sold by 3M.
  • Solvents (NOVEC 7100: C 4 F 9 OCH 3 , NOVEC 7200: C 4 F 9 OC 2 H 5 , NOVEC 7300: C 2 F 5- CF (OCH 3 ) -CF (CF 3 ) 2, etc.), also sold by 3M Examples thereof include perfluorosolvents (PF5080, PF5070, PF5060, etc.).
  • the fluorine-based solvent may be used alone or in combination. Further, as the solvent, an organic solvent can be used in addition to the above-mentioned fluorine-based solvent.
  • ether solvents such as tetrahydrofuran (THF), monoethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, and dioxane can be used.
  • THF tetrahydrofuran
  • monoethylene glycol dimethyl ether diethylene glycol dimethyl ether
  • diethylene glycol dimethyl ether triethylene glycol dimethyl ether
  • tetraethylene glycol dimethyl ether tetraethylene glycol dimethyl ether
  • dioxane dioxane
  • the amount of the solvent used is 10 to 600 parts by mass, preferably 50 to 400 parts by mass, and more preferably 200 to 350 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluoropolyether group-containing polymer represented by the above formula (4). Can be used.
  • a fluoropolyether group-containing polymer represented by (AGC) is mixed with a Grignard reagent as a nucleophile (organic metal reagent having ⁇ hydrogen), for example, Asahiclean AC6000 (manufactured by AGC) as a solvent, and THF is mixed at 0 to 80 ° C. It is aged at 45 to 70 ° C., more preferably about 50 ° C. for 1 to 12 hours, preferably 5 to 7 hours.
  • the fluoropolyether group-containing polymer represented by the above formula (1) of the present invention has two types of structures having different reactivity, that is, an olefin moiety easily converted into a functional group and a highly reactive secondary hydroxyl group. Therefore, various functional groups can be introduced by selecting the reaction conditions.
  • the functional group that can be introduced include a hydrolyzable silyl group (for example, an alkoxysilyl group), an alkyl group, a phenyl group, a vinyl group, an allyl group, an acyl group, a carboxyl group, an ester group, and an amide group.
  • Examples thereof include a hydroxyl group, an amino group, a thiol group, a polyether group, a silyl group, a siloxane group, a thioester group, a phosphoric acid ester group and a phosphoric acid group.
  • the fluoropolyether group-containing polymer of the present invention can be used as, for example, a surface treatment agent, such as a base material or an article, for example, a car navigation system, a mobile phone, a smartphone, a digital camera, a digital video camera, a PDA, or a portable audio system.
  • a surface treatment agent such as a base material or an article
  • a car navigation system a mobile phone, a smartphone, a digital camera, a digital video camera, a PDA, or a portable audio system.
  • Players, car audio, game equipment, eyeglass lenses, camera lenses, lens filters, sunglasses, medical equipment such as gastrocameras, copying machines, PCs, liquid crystal displays, organic EL displays, plasma displays, touch panel displays, protective films, anti-reflection It can be suitably used for surface treatment of optical articles such as films.
  • the number average molecular weight is a polystyrene-equivalent value obtained by gel permeation chromatography (GPC).
  • Example 1 150 ml of 3-butenylmagnesium bromide (0.5 M THF solution: 7.5 ⁇ 10-2 mol) was placed in a reaction vessel, and the mixture was stirred. Then, the following formula (A) (A) A mixed solution of 100 g (2.5 ⁇ 10 ⁇ 2 mol) of the compound represented by ( 2 ), 200 g of Asahiclean AC6000, and 100 g of PF5060 was added dropwise to the reaction vessel, and then heated at 50 ° C. for 6 hours. After completion of heating, the mixture was cooled to room temperature and an aqueous hydrochloric acid solution was added dropwise. The underlying fluorine compound layer was recovered by a liquid separation operation and then washed with acetone.
  • a mixed solution of 100 g (2.5 ⁇ 10 ⁇ 2 mol) of the compound represented by ( 2 ), 200 g of Asahiclean AC6000, and 100 g of PF5060 was added dropwise to the reaction vessel, and then heated at 50 ° C
  • Example 2 10.2 ml of 3-butenyl magnesium bromide (0.5 M THF solution: 5.1 ⁇ 10 -3 mol) was placed in a reaction vessel, and the mixture was stirred. Then, the following formula (C) (C) A mixed solution of 10 g (1.7 ⁇ 10 -3 mol) of the compound represented by (1.7 ⁇ 10 -3 mol), 20 g of Asahiclean AC6000, and 10 g of PF5060 was added dropwise to the reaction vessel, and then heated at 50 ° C. for 6 hours. After completion of heating, the mixture was cooled to room temperature and an aqueous hydrochloric acid solution was added dropwise.
  • C A mixed solution of 10 g (1.7 ⁇ 10 -3 mol) of the compound represented by (1.7 ⁇ 10 -3 mol), 20 g of Asahiclean AC6000, and 10 g of PF5060 was added dropwise to the reaction vessel, and then heated at 50 ° C. for 6 hours. After completion of heating, the mixture was cooled
  • Example 5 14.4 ml of 5-hexenylmagnesium bromide (0.5 M THF solution: 7.2 ⁇ 10 -3 mol) was placed in a reaction vessel, and the mixture was stirred. Then, the following formula (I) (I) A mixed solution of 10 g (2.4 ⁇ 10 -3 mol) of the compound represented by (2), 20 g of Asahiclean AC6000, and 10 g of PF5060 was added dropwise to the reaction vessel, and then heated at 50 ° C. for 6 hours. After completion of heating, the mixture was cooled to room temperature and an aqueous hydrochloric acid solution was added dropwise. The underlying fluorine compound layer was recovered by a liquid separation operation and then washed with acetone.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the above-described embodiment is an example, and any object having substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibiting the same effect and effect is the present invention. Included in the technical scope.

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Abstract

カルボニル基を末端に有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーにβ水素を有する有機金属試薬、具体的には、末端に脂肪族不飽和二重結合(オレフィン部位)を有し、かつβ水素を有する有機金属試薬を作用させることで、下記一般式(1)(式中、Rfは1価又は2価のフルオロポリエーテル基含有ポリマー残基であり、Xは独立に2価の有機基であり、αは1又は2である。) で表され、好適にはポリスチレン換算での数平均分子量が1,000~50,000である、官能基変換容易な末端オレフィン部位と反応性の高い2級水酸基を併せ持つフルオロポリエーテル基含有ポリマーを製造できる。

Description

フルオロポリエーテル基含有ポリマー及びその製造方法
 本発明は、フルオロポリエーテル基含有ポリマー(1価又は2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基を分子内に有する化合物)に関し、詳細には、撥水撥油性、耐摩耗性に優れた被膜を形成するフルオロポリエーテル基含有ポリマー、及び該ポリマーの製造方法に関する。
 近年、携帯電話のディスプレイをはじめ、画面のタッチパネル化が加速している。しかし、タッチパネルは画面がむき出しの状態であり、指や頬などが直接接触する機会が多く、皮脂等の汚れが付き易いことが問題となっている。そこで、外観や視認性をよくするためにディスプレイの表面に指紋を付きにくくする技術や、汚れを落とし易くする技術の要求が年々高まってきており、これらの要求に応えることのできる材料の開発が望まれている。特にタッチパネルディスプレイの表面は指紋汚れが付着し易いため、撥水撥油層を設けることが望まれている。しかし、従来の撥水撥油層は撥水撥油性が高く、汚れ拭取り性に優れるが、使用中に防汚性能が劣化してしまうという問題点があった。
 一般に、フルオロポリエーテル基含有化合物は、その表面自由エネルギーが非常に小さいために、撥水撥油性、耐薬品性、潤滑性、離型性、防汚性などを有する。その性質を利用して、工業的には紙・繊維などの撥水撥油防汚剤、磁気記録媒体の滑剤、精密機器の防油剤、離型剤、化粧料、保護膜など、幅広く利用されている。しかし、その性質は同時に他の基材に対する非粘着性、非密着性であることを意味しており、基材表面に塗布することはできても、その被膜を密着させることは困難であった。
 一方、ガラスや布などの基材表面と有機化合物とを結合させるものとして、シランカップリング剤が良く知られており、各種基材表面のコーティング剤として幅広く利用されている。シランカップリング剤は、1分子中に有機官能基と反応性シリル基(一般にはアルコキシシリル基等の加水分解性シリル基)を有する。加水分解性シリル基が、空気中の水分などによって自己縮合反応を起こして被膜を形成する。該被膜は、加水分解性シリル基がガラスや金属などの表面と化学的・物理的に結合することにより耐久性を有する強固な被膜となる。
 そこで、フルオロポリエーテル基含有化合物に加水分解性シリル基を導入したフルオロポリエーテル基含有ポリマーを用いることによって、基材表面に密着し易く、かつ基材表面に、撥水撥油性、耐薬品性、潤滑性、離型性、防汚性等を有する被膜を形成しうる組成物が開示されている(特許文献1:特許第6451279号公報)
 特許文献1において、フルオロポリエーテル基含有ポリマーの中間体として、例えば下記
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
の3級アルコールを用いている。該中間体は反応性オレフィン部位と水酸基を併せ持つポリマーであるが、水酸基が3級であるため、反応性に乏しく、水酸基を有効利用できていなかった。
特許第6451279号公報
 本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、種々の官能基への変換が容易な末端オレフィン部位(-CH=CH2)と反応性の高い2級水酸基(2級炭素原子に結合した水酸基)とを併せ持つフルオロポリエーテル基含有ポリマー及びその製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者は、上記目的を解決すべく鋭意検討した結果、カルボニル基を末端に有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーにβ水素を有する有機金属試薬、具体的には、末端に脂肪族不飽和二重結合(末端オレフィン部位又は外部オレフィン部位)を有し、かつβ水素を有する有機金属試薬を作用させることで、下記一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(式中、Rfは1価又は2価のフルオロポリエーテル基含有ポリマー残基であり、Xは独立に2価の有機基であり、αは1又は2である。)
で表され、好適にはポリスチレン換算での数平均分子量が1,000~50,000である、官能基変換容易なオレフィン部位と反応性の高い2級水酸基を併せ持つフルオロポリエーテル基含有ポリマーを製造できることを見出し、本発明をなすに至った。
 従って、本発明は、下記フルオロポリエーテル基含有ポリマー(1価又は2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基を分子内に有する化合物)及びその製造方法を提供する。
〔1〕
 下記一般式(1)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(式中、Rfは1価又は2価のフルオロポリエーテル基含有ポリマー残基であり、Xは独立に2価の有機基であり、αは1又は2である。)
で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマー。
〔2〕
 前記式(1)のαが1であり、Rfが下記一般式(2)で表される基である〔1〕記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマー。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(式中、Aはフッ素原子、水素原子、又は末端が-CF3基、末端が-CF2H基もしくは末端が-CH2F基である1価のフッ素含有基であり、RfHは1個以上の水素原子を含むフルオロオキシアルキレン基であり、dは単位毎にそれぞれ独立して1~3の整数であり、p、q、r、s、t、u、vはそれぞれ0~200の整数で、p+q+r+s+t+u+v=3~200であり、これら各単位は直鎖状であっても分岐状であってもよい。また、p、q、r、s、t、u、vが付された括弧内に示される各繰り返し単位はランダムに結合されていてよい。)
〔3〕
 前記式(1)のαが2であり、Rfが下記一般式(3)で表される基である〔1〕記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマー。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(式中、RfHは1個以上の水素原子を含むフルオロオキシアルキレン基であり、dは単位毎にそれぞれ独立して1~3の整数であり、p、q、r、s、t、u、vはそれぞれ0~200の整数で、p+q+r+s+t+u+v=3~200であり、これら各単位は直鎖状であっても分岐状であってもよい。また、p、q、r、s、t、u、vが付された括弧内に示される各繰り返し単位はランダムに結合されていてよい。)
〔4〕
 前記式(1)において、Xが、炭素数2~12のアルキレン基、又は炭素数8~16のアリーレン基を含むアルキレン基である〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマー。
〔5〕
 ポリスチレン換算での数平均分子量が1,000~50,000である〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマー。
〔6〕
 下記一般式(4)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
(式中、Rfは1価又は2価のフルオロポリエーテル基含有ポリマー残基であり、Yは脱離可能な1価の基である。αは1又は2である。)
で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーとβ水素を有する有機金属試薬とを反応させることを特徴とする〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマーの製造方法。
〔7〕
 β水素を有する有機金属試薬が、グリニャール試薬である〔6〕記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマーの製造方法。
〔8〕
 グリニャール試薬が、下記式から選ばれる化合物である〔7〕記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマーの製造方法。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 本発明のフルオロポリエーテル基含有ポリマーは、種々の官能基への変換が容易であり、なおかつ、末端オレフィン部位(-CH=CH2)と反応性の高い2級水酸基(2級炭素原子に結合した水酸基)という、反応性の異なる2種類の部位を分子中にそれぞれ有することで、様々な末端基変性が可能である。また、好ましくは、末端オレフィン部位と該2級水酸基に結合した2級炭素原子との連結基をアリーレン基(特には、フェニレン基)を含んでもよいアルキレン基とすることで耐薬品性、耐候性など各種耐久性のより優れたフルオロポリエーテル基含有ポリマーを得ることができる。
 本発明のフルオロポリエーテル基含有ポリマーは、下記一般式(1)で表されるものであり、好適にはポリスチレン換算での数平均分子量が1,000~50,000である、フルオロポリエーテル基含有ポリマーである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
(式中、Rfは1価又は2価のフルオロポリエーテル基含有ポリマー残基であり、Xは独立に2価の有機基であり、αは1又は2である。)
 本発明のフルオロポリエーテル基含有ポリマーは、1価のフルオロポリエーテル基又は2価のフルオロポリエーテル基含有ポリマー残基(即ち、1価又は2価のフルオロポリエーテル基含有ポリマー残基)に、官能基変換容易な末端オレフィン部位(-CH=CH2)と反応性の高い2級水酸基(2級炭素原子に結合した水酸基)とが連結していることで、様々な末端基に変性できることを特徴としている。
 上記式(1)において、Rfは1価又は2価のフルオロポリエーテル基含有ポリマー残基であり、αが1の場合(即ち、Rf1が1価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の場合)は下記一般式(2)で表される1価のフルオロポリエーテル基であることが好ましく、αが2の場合(即ち、Rf1が2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の場合)は下記一般式(3)で表される2価のフルオロポリエーテル基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
(式中、Aはフッ素原子、水素原子、又は末端が-CF3基、末端が-CF2H基もしくは末端が-CH2F基である1価のフッ素含有基であり、RfHは1個以上の水素原子を含むフルオロオキシアルキレン基であり、dは単位毎にそれぞれ独立して1~3の整数であり、p、q、r、s、t、u、vはそれぞれ0~200の整数で、p+q+r+s+t+u+v=3~200であり、これら各単位は直鎖状であっても分岐状であってもよい。また、p、q、r、s、t、u、vが付された括弧内に示される各繰り返し単位はランダムに結合されていてよい。)
 上記式(2)において、Aはフッ素原子、水素原子、又は末端が-CF3基、末端が-CF2H基もしくは末端が-CH2F基である1価のフッ素含有基であり、好ましくはフッ素原子、-CF3基、-CF2CF3基、-CF2CF2CF3基である。
 上記式(2)、(3)において、RfHは1個以上の水素原子を含むフルオロオキシアルキレン基であり、例えば、CF2O単位、C24O単位、C36O単位、C48O単位、C510O単位、C612O単位等の各パーフルオロオキシアルキレン繰り返し単位の1種又は2種以上の組合せにおいて、個々の繰り返し単位中のフッ素原子の1個又は2個が水素原子で置換されたもの等が例示できる。
 上記式(2)、(3)において、dは単位毎にそれぞれ独立して1~3の整数であり、好ましくは1である。
 また、p、q、r、s、t、u、vはそれぞれ0~200の整数、好ましくは、pは5~100の整数、qは5~100の整数、rは0~100の整数、sは0~100の整数、tは0~100の整数、uは0~100の整数、vは0~100の整数であり、p+q+r+s+t+u+v=3~200、好ましくは10~105であり、より好ましくはp+qは10~105、特に15~65の整数であり、r=s=t=u=v=0である。p+q+r+s+t+u+vが上記上限値より小さければ密着性や硬化性が良好であり、上記下限値より大きければフルオロポリエーテル基の特徴を十分に発揮することができるので好ましい。
 上記式(2)、(3)において、各単位は直鎖状であっても分岐状であってもよい。また、p、q、r、s、t、u、vが付された括弧内に示される各繰り返し単位はランダムに結合されていてよい。
 式(2)で表される1価のフルオロポリエーテル基として、具体的には、以下のものを例示することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
(式中、p’、q’、r’、s’はそれぞれ1~200の整数、v’は1~100の整数、w’は1~99の整数で、それぞれのp’、q’、r’、s’、v’の合計は3~200である。また、p’、q’、r’、s’が付された括弧内に示される各繰り返し単位はランダムに結合されていてよい。なお、(C24OC48O)は、(C24O)単位と(C48O)単位とが交互に繰り返されている構造を示すものである。)
 式(3)で表される2価のフルオロポリエーテル基として、具体的には、以下のものを例示することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(式中、p’、q’、r’、s’はそれぞれ1~200の整数で、それぞれのp’、q’、r’、s’の合計は3~200である。r1、r2は1~198の整数で、r1+r2の合計は2~199である。また、p’、q’、r’、s’が付された括弧内に示される各繰り返し単位はランダムに結合されていてよい。)
 上記式(1)において、Xは、末端オレフィン部位(-CH=CH2)と2級水酸基に結合した2級炭素原子との連結基であって、独立に2価の有機基、好ましくは炭素数2~20の2価炭化水素基であり、より好ましくは炭素数2~12、更に好ましくは2~6のアルキレン基、又は炭素数8~16のアリーレン基(好ましくはフェニレン基、特にはパラフェニレン基)を含むアルキレン基(即ち、炭素数8~16のアルキレン・アリーレン基)であり、更に好ましくはエチレン基、プロピレン基(トリメチレン基)である。
 このようなXとしては、例えば、下記の基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 上記式(1)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの数平均分子量は、好ましくは1,000~50,000であり、より好ましくは1,500~10,000、更に好ましくは2,500~8,000の範囲である。数平均分子量が1,000未満ではパーフルオロアルキレンエーテル構造の特徴である撥水撥油性、防汚性などを十分に発揮できない場合があり、50,000を超えると末端官能基の濃度が小さくなりすぎて、基材との反応性や密着性が低下する場合がある。なお、本発明中で言及する数平均分子量とは、下記条件で測定したゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によるポリスチレンを標準物質とした数平均分子量を指す。
[測定条件]
展開溶媒:ハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)-225
流量:1mL/min.
検出器:蒸発光散乱検出器
カラム:東ソー社製 TSKgel Multipore HXL-M
7.8mmφ×30cm 2本使用
カラム温度:35℃
試料注入量:20μL(濃度0.3質量%のHCFC-225溶液)
 上記式(1)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーとして、具体的には、下記に示すものが例示できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
(式中、p’、q’、r’、v’、w’、r1、r2は上記と同じであり、それぞれのp’、q’、v’の合計は3~200であり、r1+r2の合計は2~199である。また、p’、q’が付された括弧内に示される各繰り返し単位はランダムに結合されていてよい。なお、(C24OC48O)は、(C24O)単位と(C48O)単位とが交互に繰り返されている構造を示すものである。)
 上記式(1)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの製造方法としては、下記一般式(4)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
(式中、Rf、αは上記と同じであり、Yは脱離可能な1価の基である。)
で表されるカルボニル基を末端に有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーとβ水素を有する有機金属試薬とを反応させる方法が好ましい。
 上記式(4)において、Yは脱離可能な1価の基であり、例えば、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アルコキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、チオール基、アルキルチオ基、アシル基などが挙げられる。
 このようなYとしては、例えば下記の基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 上記式(4)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーとして、具体的には、下記に示すものが例示できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
(式中、p’、q’、r’、v’、w’、r1、r2は上記と同じであり、それぞれのp’、q’、v’の合計は3~200であり、r1+r2の合計は2~199である。また、p’、q’が付された括弧内に示される各繰り返し単位はランダムに結合されていてよい。なお、(C24OC48O)は、(C24O)単位と(C48O)単位とが交互に繰り返されている構造を示すものである。)
 β水素を有する有機金属試薬として、具体的には、末端に脂肪族不飽和二重結合(オレフィン部位)を有し、かつ、β水素(即ち、金属原子のβ位の炭素原子に結合した水素原子)を有する有機金属試薬であり、例えば、有機リチウム試薬、グリニャール試薬、有機亜鉛試薬、有機ホウ素試薬、有機スズ試薬などが挙げられ、特に扱い易さの点から、グリニャール試薬、有機亜鉛試薬を用いることが好ましく、末端に脂肪族不飽和二重結合を有し、かつβ水素を有するグリニャール試薬を用いることがより好ましい。
 β水素を有する有機金属試薬としては、例えば、以下のものが使用できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 β水素を有する有機金属試薬の使用量は、上記式(4)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの反応性末端基(脱離可能な1価の基)1当量に対して、2~5当量、より好ましくは2.5~3.5当量、更に好ましくは約3当量用いることが好ましい。
 上記式(1)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの製造方法には、本発明の目的を損なわない範囲で、上記試薬以外の試薬が添加されていてもよい。
 また、上記式(1)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの製造方法には、溶剤を用いることができる。このとき用いる溶剤は、特に限定されないが、反応化合物がフッ素化合物である点からフッ素系溶剤を用いることが好ましい。フッ素系溶剤としては、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン、AGC社から販売されているパーフルオロ系溶剤(アサヒクリンAC2000、アサヒクリンAC6000)、3M社から販売されているHFE系溶剤(NOVEC7100:C49OCH3、NOVEC7200:C49OC25、NOVEC7300:C25-CF(OCH3)-CF(CF32など)、同じく3M社から販売されているパーフルオロ系溶剤(PF5080、PF5070、PF5060など)などが挙げられる。フッ素系溶剤は単独で使用しても混合して使用してもよい。
 また、溶剤としては、上記フッ素系溶剤以外に有機溶剤を用いることができる。有機溶剤として、テトラヒドロフラン(THF)、モノエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル系溶剤を用いることができる。有機溶剤は単独で使用してもフッ素系溶剤と混合して使用してもよい。
 溶剤の使用量は、上記式(4)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマー100質量部に対して、10~600質量部、好ましくは50~400質量部、更に好ましくは200~350質量部用いることができる。
 上記式(1)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの製造方法としては、例えば、下記一般式(4)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
(式中、Rf、α、Yは上記と同じである。)
で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーと、求核剤(β水素を有する有機金属試薬)としてグリニャール試薬、溶剤として例えばアサヒクリンAC6000(AGC社製)、THFを混合し、0~80℃、好ましくは45~70℃、より好ましくは約50℃で、1~12時間、好ましくは5~7時間熟成する。
 続いて、反応を停止し、分液操作により水層とフッ素溶剤層を分離する。得られたフッ素溶剤層を更に有機溶剤で洗浄し、溶剤を留去することで、上記式(1)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーが得られる。
 本発明の上記式(1)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーは、反応性の異なる2種類の構造、即ち官能基変換容易なオレフィン部位と反応性の高い2級水酸基とを有しており、反応条件を選ぶことで様々な官能基を導入することができる。
 ここで、導入することができる官能基としては、加水分解性シリル基(例えばアルコキシシリル基等)、アルキル基、フェニル基、ビニル基、アリル基、アシル基、カルボキシル基、エステル基、アミド基、ヒドロキシル基、アミノ基、チオール基、ポリエーテル基、シリル基、シロキサン基、チオエステル基、リン酸エステル基、リン酸基などが挙げられる。
 本発明のフルオロポリエーテル基含有ポリマーは、例えば、表面処理剤として使用することができ、基材や物品等、例えば、カーナビゲーション、携帯電話、スマートフォン、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、PDA、ポータブルオーディオプレーヤー、カーオーディオ、ゲーム機器、眼鏡レンズ、カメラレンズ、レンズフィルター、サングラス、胃カメラ等の医療用器機、複写機、PC、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ、タッチパネルディスプレイ、保護フイルム、反射防止フイルムなどの光学物品等の表面処理用途に好適に用いることができる。
 以下、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって限定されるものではない。なお、下記例において、数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算値である。
  [実施例1]
 反応容器に、3-ブテニルマグネシウムブロミド150ml(0.5M THF溶液:7.5×10-2mol)を入れ、撹拌した。続いて、下記式(A)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
                  (A)
で表される化合物100g(2.5×10-2mol)、アサヒクリンAC6000 200g、PF5060 100gの混合液を反応容器内に滴下した後、50℃で6時間加熱した。加熱終了後、室温まで冷却し、塩酸水溶液を滴下した。分液操作により、下層であるフッ素化合物層を回収後、アセトンで洗浄した。洗浄後の下層であるフッ素化合物層を再び回収し、減圧下、残存溶剤を留去することで、下記式(B)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
                    (B)
で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマー95g(数平均分子量;約3,900)を得た。
1H-NMR
δ1.4-1.7(C-C 2 CH2CH=CH2)2H
δ1.9-2.2(C-C 2 CH2CH=CH2,-CF2-CH(O)-CH2-)3H
δ3.6-3.8(-CF2-C(OH)-CH2-)1H
δ4.8-4.9(-CH2CH=C 2 )2H
δ5.5-5.6(-CH2=CH2)1H
  [実施例2]
 反応容器に、3-ブテニルマグネシウムブロミド10.2ml(0.5M THF溶液:5.1×10-3mol)を入れ、撹拌した。続いて、下記式(C)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
                  (C)
で表される化合物10g(1.7×10-3mol)、アサヒクリンAC6000 20g、PF5060 10gの混合液を反応容器内に滴下した後、50℃で6時間加熱した。加熱終了後、室温まで冷却し、塩酸水溶液を滴下した。分液操作により、下層であるフッ素化合物層を回収後、アセトンで洗浄した。洗浄後の下層であるフッ素化合物層を再び回収し、減圧下、残存溶剤を留去することで、下記式(D)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
                    (D)
で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマー9g(数平均分子量;約5,700)を得た。
1H-NMR
δ1.4-1.7(C-C 2 CH2CH=CH2)2H
δ1.9-2.2(C-C 2 CH2CH=CH2,-CF2-CH(O)-CH2-)3H
δ3.6-3.8(-CF2-CH(O)-CH2-)1H
δ4.8-4.9(-CH2CH=C 2 )2H
δ5.5-5.6(-CH2=CH2)1H
  [実施例3]
 反応容器に、3-ブテニルマグネシウムブロミド28.8ml(0.5M THF溶液:1.4×10-2mol)を入れ、撹拌した。続いて、下記式(E)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
                      (E)
で表される化合物10g(2.4×10-3mol)、アサヒクリンAC6000 20g、PF5060 10gの混合液を反応容器内に滴下した後、50℃で6時間加熱した。加熱終了後、室温まで冷却し、塩酸水溶液を滴下した。分液操作により、下層であるフッ素化合物層を回収後、アセトンで洗浄した。洗浄後の下層であるフッ素化合物層を再び回収し、減圧下、残存溶剤を留去することで、下記式(F)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
                           (F)
で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマー9.4g(数平均分子量;約4,200)を得た。
1H-NMR
δ1.4-1.7(C-C 2 CH2CH=CH2)4H
δ1.9-2.2(C-C 2 CH2CH=CH2,-CF2-CH(O)-CH2-)6H
δ3.6-3.8(-CF2-C(OH)-CH2-)2H
δ4.8-4.9(-CH2CH=C 2 )4H
δ5.5-5.6(-CH2=CH2)2H
  [実施例4]
 反応容器に、3-ブテニルマグネシウムブロミド14.4ml(0.5M THF溶液:7.2×10-3mol)を入れ、撹拌した。続いて、下記式(G)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
                 (G)
で表される化合物10g(2.4×10-3mol)、アサヒクリンAC6000 20g、PF5060 10gの混合液を反応容器内に滴下した後、50℃で6時間加熱した。加熱終了後、室温まで冷却し、塩酸水溶液を滴下した。分液操作により、下層であるフッ素化合物層を回収後、アセトンで洗浄した。洗浄後の下層であるフッ素化合物層を再び回収し、減圧下、残存溶剤を留去することで、下記式(H)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
                   (H)
で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマー8.9g(数平均分子量;約4,100)を得た。
1H-NMR
δ1.4-1.7(C-C 2 CH2CH=CH2)2H
δ1.9-2.2(C-CH2 2 CH=CH2,-CF2-CH(O)-CH2-)3H
δ3.6-3.8(-CF2-C(OH)-CH2-)1H
δ4.8-4.9(-CH2CH=C 2 )2H
δ5.5-5.6(-CH2=CH2)1H
  [実施例5]
 反応容器に、5-ヘキセニルマグネシウムブロミド14.4ml(0.5M THF溶液:7.2×10-3mol)を入れ、撹拌した。続いて、下記式(I)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
                  (I)
で表される化合物10g(2.4×10-3mol)、アサヒクリンAC6000 20g、PF5060 10gの混合液を反応容器内に滴下した後、50℃で6時間加熱した。加熱終了後、室温まで冷却し、塩酸水溶液を滴下した。分液操作により、下層であるフッ素化合物層を回収後、アセトンで洗浄した。洗浄後の下層であるフッ素化合物層を再び回収し、減圧下、残存溶剤を留去することで、下記式(J)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
                       (J)
で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマー8.2g(数平均分子量;約4,200)を得た。
1H-NMR
δ1.3-1.8(C-C 2 2 2 CH2CH=CH2)6H
δ1.9-2.1(C-CH2CH2CH2 2 CH=CH2)2H
δ3.3-3.5(-CF2-CH(O)-CH2-)1H
δ3.6-3.8(-CF2-C(OH)-CH2-)1H
δ4.7-4.9(-CH2CH=C 2 )2H
δ5.5-5.7(-CH2=CH2)1H
 このように、フルオロポリエーテル基含有ポリマーに、官能基変換容易な末端オレフィン部位と反応性の高い2級水酸基をそれぞれ導入することができた。本ポリマーは反応性の異なる2種類の構造を有しており、反応条件を選ぶことで様々な官能基を導入することができる。
 なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に含まれる。

Claims (8)

  1.  下記一般式(1)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、Rfは1価又は2価のフルオロポリエーテル基含有ポリマー残基であり、Xは独立に2価の有機基であり、αは1又は2である。)
    で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマー。
  2.  前記式(1)のαが1であり、Rfが下記一般式(2)で表される基である請求項1記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマー。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、Aはフッ素原子、水素原子、又は末端が-CF3基、末端が-CF2H基もしくは末端が-CH2F基である1価のフッ素含有基であり、RfHは1個以上の水素原子を含むフルオロオキシアルキレン基であり、dは単位毎にそれぞれ独立して1~3の整数であり、p、q、r、s、t、u、vはそれぞれ0~200の整数で、p+q+r+s+t+u+v=3~200であり、これら各単位は直鎖状であっても分岐状であってもよい。また、p、q、r、s、t、u、vが付された括弧内に示される各繰り返し単位はランダムに結合されていてよい。)
  3.  前記式(1)のαが2であり、Rfが下記一般式(3)で表される基である請求項1記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマー。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式中、RfHは1個以上の水素原子を含むフルオロオキシアルキレン基であり、dは単位毎にそれぞれ独立して1~3の整数であり、p、q、r、s、t、u、vはそれぞれ0~200の整数で、p+q+r+s+t+u+v=3~200であり、これら各単位は直鎖状であっても分岐状であってもよい。また、p、q、r、s、t、u、vが付された括弧内に示される各繰り返し単位はランダムに結合されていてよい。)
  4.  前記式(1)において、Xが、炭素数2~12のアルキレン基、又は炭素数8~16のアリーレン基を含むアルキレン基である請求項1~3のいずれか1項に記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマー。
  5.  ポリスチレン換算での数平均分子量が1,000~50,000である請求項1~4のいずれか1項に記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマー。
  6.  下記一般式(4)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式中、Rfは1価又は2価のフルオロポリエーテル基含有ポリマー残基であり、Yは脱離可能な1価の基である。αは1又は2である。)
    で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーとβ水素を有する有機金属試薬とを反応させることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマーの製造方法。
  7.  β水素を有する有機金属試薬が、グリニャール試薬である請求項6記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマーの製造方法。
  8.  グリニャール試薬が、下記式から選ばれる化合物である請求項7記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマーの製造方法。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
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