JP2009500474A - 低重合フルオロアクリレートから誘導されるポリウレタン類 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、米国特許仮出願第60/694,847号及び同第60/694,855号(両方ともに2005年6月29日出願)に対する優先権を主張する。
本発明は、フルオロアクリレートオリゴマーから誘導されるポリウレタン、及び基材に撥水性及び撥油性を付与するのに有用なイソシアネート類に関する。他の態様において、本発明は更に、上記のポリウレタンの製造方法、及び上記のポリウレタンを基材に、そこに撥水性及び撥油性を付与するために、付与する方法に関する。
(a)少なくとも1種の官能化連鎖移動剤の存在下で、フルオロケミカルスペーサーモノマー類のオリゴマー化生成物を、単独で又はフッ素化されていてもフッ素非含有でもよい他の重合性モノマー類と組み合わせて含む、フルオロケミカルスペーサーオリゴマーと、
(b)2価、3価若しくは4価イソシアネート又はこれらの組み合わせと、
(c)任意選択的に、少なくとも1種のイソシアネート反応性基又は封鎖基と、
(d)任意選択的に、少なくとも1種の多官能鎖延長剤と、
を反応させることにより調製させることができる。
本発明のフルオロケミカルポリウレタン化合物は、
(a)少なくとも1種の官能化連鎖移動剤の存在下で、フルオロケミカルスペーサーモノマー類のオリゴマー化生成物を、単独で又はフッ素化されていてもフッ素非含有でもよい他の重合性モノマー類と組み合わせて含む、フルオロケミカルスペーサーオリゴマーと、
(b)2価、3価若しくは4価イソシアネート又はこれらの組み合わせと、
(c)任意選択的に、少なくとも1種の封鎖基又はイソシアネート反応性基と、
(d)任意選択的に、少なくとも1種の多官能鎖延長剤と、
を反応させることにより調製されることができる。
−Mf mMh lは、フルオロケミカルスペーサーモノマー、Mf、から誘導されるm単位と、フッ素化されていてもフッ素非含有でもよい1種または2種以上の他の重合性モノマー、Mh、から誘導される1単位と、を含むフルオロケミカルスペーサーオリゴマーであり、ここで、当該フルオロケミカルスペーサーモノマー類及び当該重合性モノマー類は、同一であっても異なっていてもよく、
−mは、2〜40の数値であり(2及び40を含む)、
−lは、0〜20の数値であり(0及び20を含む)、
−Tは、水素原子を、連鎖移動剤から除去することによって得られた有機連結基であり、そして当該残基Tは、同一であっても異なっていてもよく、
−Zは、水素原子をイソシアネート反応性基又は封鎖基から除去することによって得られた残基であり、そして当該残基Zは、同一であっても異なっていてもよく、
−A及びA’は、独立して、2つ、3つ、又は4つの−NCO基を対応するイソシアネートから除去することによって得られた2価、3価又は4価の残基であり、そして当該残基A及び当該残基A’は、同一であっても異なっていてもよく、
−Bは、2つのX−H基を、2官能性活性水素化合物・HX−B−XHから除去することによって得られた2価の有機残基であり、式中、Xは、独立して、O、NH、又はSであり、そして当該残基Bは、同一であっても異なっていてもよく、
−aは、1〜3の数値であり(1及び3を含む)、そしてbは、0〜2の数値であり(0及び2を含む)、ただしa+bが、1〜3の値を有し、
−cは、0〜30の数値であり(0及び30を含む)、
−d及びeは、0〜2の数値であり(0及び2を含む)、ただしd+eは、2以下である。
−Mf mMh lは、フルオロケミカルスペーサーモノマー(Mf)から誘導されるm単位と、フッ素化されていてもフッ素非含有でもよい1種または2種以上の他の重合性モノマー(Mh)から誘導される1単位と、を含むフルオロケミカルスペーサーオリゴマーであり、ここで、当該フルオロケミカルスペーサーモノマー類及び当該重合性モノマー類は、同一であっても異なっていてもよく、
−mは、2〜40の数値であり(2及び40を含む)、
−lは、0〜20の数値であり(0及び20を含む)、
−Tは、水素原子を、連鎖移動剤から除去することによって得られた有機連結基であり、そして当該残基Tは、同一であっても異なっていてもよく、
−Zは、水素原子をイソシアネート反応性基又は封鎖基から除去することによって得られた残基であり、そして当該残基Zは、同一であっても異なっていてもよく、
−Aは、2つ、3つ、若しくは4つの−NCO基を対応するイソシアネートから除去することによって得られた2価、3価又は4価の残基であり、
−aは、1〜4の数値であり(1及び4を含む)、そしてbは、0〜3の数値であり(0及び3を含む)、ただしa+bが、2〜4の値を有する。
式中、Mf mMh l及びTは、上記のように定義されて、式(IV)のイソシアネートを少なくとも1つ有する。(IV)
A(NCO)x (IV)
式中、Aは、上記のように定義されて、そしてxは、2〜4の数値であり(2及び4を含む)、そして式(I)の化合物の場合、任意選択的に、式(V)の少なくとも1つの2官能性活性水素化合物であり、
HX−B−XH (V)
式中、X及びBは、上記のように定義されて、任意選択的に、式(IV)の少なくとも1つの化合物であり、
Z−H (VI)
式中、Zは、上記のように定義される。
本発明のフルオロケミカルポリウレタン化合物は、2段階反応にて調製可能である。第1段階で、官能化フルオロケミカルスペーサーオリゴマーが、調製され、更に第2段階で反応し、ポリウレタンを形成する。
本発明の幾つかの実施形態にて使用されるフルオロケミカルスペーサーモノマー類は、その全体を参考として本明細書に組み込まれている米国特許出願公開第2005/0143541号に記載されている通りであり、そして(a)フルオロケミカルアルコール、(b)非分岐鎖対称性ジイソシアネート、及び(c)ヒドロキシル末端アルキル(メタ)アクリレート類の反応生成物を含むことができる。
式中、nは1〜20、好ましくは1〜6、最も好ましくは4〜6であり、X’は、
Rは、H又は1〜4つの炭素原子を持つアルキル基であり、mは、2〜8であり、Rfは、CnF2n+1であり、yは、0〜6であり、qは、1〜20であり、
A’’は、非分岐対称性アルキレン基、アリーレン基、又はアラルキレン基であり、pは、2〜30であり、そしてR’は、H、CH3、又はFである。
本発明のフルオロケミカルスペーサーモノマーにおいて有用なフルオロケミカルアルコール類は、次の式で表わすことができる。
式中、nは1〜20、好ましくは1〜6、最も好ましくは4〜6であり、X’は、
Rは、水素又は1〜4つの炭素原子を持つアルキル基であり、mは、2〜8であり、Rfは、CnF2n+1であり、yは、0〜6でありそして
qは、1〜8である。
好ましくは、X’は
対称性ジイソシアネート類は、ホーレーズ大化学辞典(Hawley’s Condensed Chemical Dictionary)1067(1997年)にて定義されているように、3つの対称性の要素を充足するジイソシアネート類である。第1に、それらは対称の中心を有し、その周囲に構成原子が規則正しい配列で位置されている。上記の中心が、分子内に1つのみ存在し、それは原子であっても、またそうでなくてもよい。第2に、それらは対称の面を有し、それは分子を鏡像部分に分割する。第3に、それらは対称の軸を有し、それは対称の中心を通過する線で表すことができる。分子が回転する場合、完全に360度一回を越えて回転すると、空間内で同じ位置を有することになる。
本発明のフルオロケミカルスペーサーモノマー類において有用な、ヒドロキシ末端アルキル(メタ)クリレート及び2−フルオロアクリレートモノマー類は、2〜約30個の炭素原子(好ましくは、2〜約12個の炭素原子)をそれらのアルキレン部分に有することができる。
前記官能性スペーサーオリゴマーに用いるための他の重合性部分、Mh、としては、フルオロケミカルモノマー類を挙げてもよく、これは以下の式(VII)で表すことができる。
Rは、メチル又はエチルである。
CF3(CF2)4CH2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)6(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)5(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
C4F9(CH2)2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)6(CH2)2OCOCH=CH2
CF3(CF2)6CH2OCOC(CH3)=CH2
CF3(CF2)6CH2OCOCH=CH2
前記フルオロケミカルスペーサーオリゴマーの調製において有用なヒドロキシ−、アミノ及び/又はメルカプト官能化連鎖移動剤(T−H)としては、2−メルカプトエタノール、3−メルカプト−2−ブタノール、3−メルカプト−2−プロパノール、3−メルカプト−1−プロパノール、3−メルカプト−1,2−プロパンジオール、2,3−ジメルカプトプロパノール、2−メルカプト−エチルアミン及び2−メルカプトエチルスルフィドから選択されるものが挙げられる。単一化合物又は異なった連鎖移動剤の混合物を使用してもよい。前記フルオロケミカルオリゴマーの調製に好ましくは使用される前記連鎖移動剤は、当該オリゴマーとの反応後に、1つのイソシアネート反応性基のみが得られたフルオロケミカルオリゴマー上に残存するように、2つの官能基のみを含有する。前記好ましい連鎖移動剤は、2−メルカプトエタノールである。
反応の第2段階では、前記フルオロケミカルスペーサーオリゴマーは、イソシアネートと、任意選択的に鎖延長剤と、任意選択的に封鎖剤又は他のイソシアネート反応剤と反応する。式Iのフルオロケミカルポリウレタンの調製に用いるのに好適なイソシアネート類・A(NCO)x(Xは、2、3、又は4)としては、芳香族ジイソシアネート類、例えば4,4’−メチレン−ジフェニレンジイソシアネート(MDI)及び2,4−トルエンジイソシアネート(2,4−TDI)、脂環式ジイソシアネート類、例えば3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチル−シクロヘキシルイソシアネート(IPDI)、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート及び4,4’−シクロヘキシルメタンジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート類、例えばメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、及び1,2−エチレンジイソシアネート、脂肪族トリイソシアネート、例えば1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、芳香族トリイソシアネート類、例えば4,4’,4’’−トリフェニルメタントリイソシアネート、ポリイソシアネート類、例えばポリメチレン−ポリフェニル−イソシアネート(PAPI)、イソシアヌレート類、例えばヘキサメチレンジイソシアネートの3量体及びIPDIの3量体及びこれらの混合物が挙げられる。
従来の封鎖基及び/又はイソシアネート反応剤としては、アルコール類、例えばメタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、t−ブチルアルコール、n−アミルアルコール、t−アミルアルコール、2−エチルヘキサノール、グリシドール、(イソ)ステアリルアルコールなど、アリールアルコール類(例えば、フェノール類、クレゾール類、ニトロフェノール類、o−及びp−クロロフェノール、ナフトール類、4−ヒドロキシビフェニルなど)、フルオロケミカルアルコール類、例えば
本発明のフルオロケミカルポリウレタン化合物の形成に好適な2官能性鎖延長剤HX−B−XHとしては、2官能性アルコール類、チオール類及びアミン類が挙げられる。単一化合物又は異なった鎖延長剤の混合物を使用してもよい。実施例としては、ジオール類、例えば1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,10−デカンジオール、4,4’−イソプロピリデンジフェノール(ビスフェノールA)など、ポリエステルジオール類、例えばポリカプロラクトンジオール、脂肪酸2量体ジオール類及びポリ(オキシ)アルキレンジオール類(2〜4つの炭素原子を有するオキシアルキレン基を持つ)例えば、−OCH2CH2−、−O(CH2)4−、−OCH2CH2CH2−、−OCH(CH3)CH2−及び−OCH(CH3)CH(CH3)−(好ましくは、前記ポリ(オキシアルキレン)中の当該オキシアルキレン単位が、ポリプロピレングリコール中と同様に同一であり、又は混合物として存在する)が挙げられる。好ましい実施形態では、基Bはシロキサン基、例えばジメチルシロキサン基を含み、それはフルオロケミカルポリウレタンで処理された基材へ柔らかい手を付与する。更に、化合物の撥油性及び撥水性を高めるために、前記基Bは部分的にフッ素化されてもよい。
本発明に従って基材に付与される処理組成物の量は、十分に高い又は望ましい撥水性及び撥油性を前記基材表面に付与するように選択され、当該量は通常、前記基材の重量を基準にして、約0.01重量%〜約5重量%、好ましくは約0.05重量%〜約2重量%のフルオロケミカル処理剤が前記処理された基材上に存在するようなものである。所望の撥液性を付与するのに十分な量は、実験的に決定することが可能であり、必要又は希望に応じて増加させることが可能である。基材を処理するために、当該基材を分散体中に浸漬し、飽和するまで攪拌することができる。次に、前記飽和基材は、過剰な分散体を除去するためにパッダー/ローラーを通過させ、オーブン内で比較的低温(例えば、70℃)にて前記分散媒(例えば、水、エチレングリコール、又はこれらの混合物)を除去するのに十分な時間にわたり乾燥させ、そして硬化済処理基材を提供するのに十分な温度で及び時間にわたり硬化させることができる。本硬化工程は、使用する特定の系又は付与方法に応じて、約170℃〜約190度の間の温度で実施することができる。一般的に、約70℃の温度、約20秒〜3分、好ましくは1〜2分の時間が好適である。前記硬化済処理基材は、所望のように、例えば衣類内に組み込まれるか又は適合されるように、使用されることができる。
本発明の組成物の基材への固定を向上させるためには、ある種の添加剤、ポリマー類、熱凝縮性生成物、及び基材との相互作用を促進することができる触媒を分散体中に含むことがしばしば好都合である。これらには、ホルムアルデヒド及びグリオキサール樹脂との尿素若しくはメラミンの縮合体又は前縮合体がある。個々の好適な添加剤及びその量は、当業者により選択されることができる。
ABS:吸収
BuMA:ブチルメタクリレート(アルドリッチより)
C4MH:MeFBSE−MDI−HEA付加化合物
デスモデュール(DESMODUR)N3300:HMDI3量体(トリイソシアヌレート)
2EH:2−エチルヘキサノール
エトクァッド(商標)C−12:ドデシルトリメチルアンモニウムクロライド(H2O中75%)(アクゾ・ノベルより)
FC:フルオロケミカル
HC:炭化水素
HFPOオリゴマーアルコール(3Mより)
2ME:2−メルカプトエタノール
ラウリルMA:ラウリルメタクリレート(アルドリッチより)
LPO:ラウリルペルオキシド
MeFBSE(M)A:N−メチルペルフルオロ−ブチルスルホンアミドエチル(メタ)クリレート
MEKO:メチルエチルケトオキシム、2−ブタノンオキシム
MIBK:メチルイソブチルケトン、4−メチル−2−ペンタノン
MPD:3−メルカプト−1,2−プロパンジオール、9−オクタデセン−1,18−ジオール(コグニスより)
OD(M)A:オクタデシル又はステアリル(メタ)クリレート
OR:撥油性試験
PA:ポリアミド
PAPI:ボラネート(VORANATE)M220:多環芳香族ポリイソシアネート
PAPI27:ボラネートM220に類似しているが、MWDとは異なるPAPI27高分子MDI
PAμ:ポリアミドマイクロファイバー
PES:ポリエステル
PESμ:ポリエステルマイクロファイバー
PES/Co:ポリエステル/綿
SOF:繊維上固形分(solid on fiber)
SPOL:スペーサーオリゴマー
SPOLジオール:スペーサーオリゴマージオール
SR:噴霧評点試験
テルギトール(TERGITOL)(商標)15S30:C12〜C16アルキルポリオキシエチレン(30EO)界面活性剤(ローム&ハースより)
テルギトール(TERGITOL)(商標)TMN−6:トリメチルノナンポリオキシエチレン(6EO)界面活性剤(ローム&ハースより)
V−59:アゾ−反応開始剤(ワコーより)
ボラネート(VORANATE)(商標)M220:多環芳香族ポリイソシアネート(PAPI)(ダウケミカルより)
VCI2:ビニリデンクロライド
WR:IPA/水・静的撥液性試験
試験方法
噴霧評点(SR)
処理された基材の噴霧評点は、処理された基材上に衝突する水への処理された基材の動的撥液性を示す値である。撥液性は、繊維化学染色協会(the American Association of Textile Chemists and Colorists)(AATCC)の2001技術マニュアルで公表された試験方法22−1996により測定され、試験した基材の「噴霧評点」という言葉で表現された。噴霧評点は、15cmの高さから基材上に250mLの水を噴霧することにより得た。濡れ模様は、0〜100の尺度を用いて目視で評点され、0が完全濡れを意味し、100が全く濡れなしを意味する。
基材の撥油性は、繊維化学染色協会(the American Association of Textile Chemists and Colorists)(AATCC)標準試験法No.118‐1983により測定され、その試験は、異なる表面張力の油による浸透への処理された基材の抵抗に基づいていた。ヌジョール(NUJOL)(商標)鉱油(試験油のうちで最小の浸透性)にのみ耐性のある処理された基材は、1の評点を与えられ、これに対して、ヘプタン(試験液体で最も浸透性が高い)に耐性を示す処理された基材は、8の評点を与えられた。他の中間値は、下表に示すように、他の純粋油又は油の混合物を使用して決定された。
処理された基材に対する雨滴の浸透性を、ブンデスマン試験法(DIN53888)を使用して測定した。本試験では、処理された基材は模擬降雨にさらされたのに対し、前記基材裏側は擦られた状態であった。上部の露出された表面の外観は、1分、5分及び10分後に目視検査され、1(表面が完全に濡れている)〜5(表面上に水が残っていない)の間の点を与えられた。前記濡れ模様の観測結果に加えて、吸水率(%絶対値)が測定された。十分に処理された試料は、低い吸収結果を与えた。
基材の撥水性(WR)は、一連の水・イソプロピルアルコール試験液を用いて測定されて、処理された基材の「WR」評点という言葉で表現された。WR評点は、15秒暴露後に基材表面に浸透しないか、又は基材表面を濡らせなかった最も浸透性のある試験液に対応した。100%水(0%イソプロピルアルコール)、最も浸透性が小さい試験液、により浸透された、又はそれに対してのみ耐性のあった基材は、0の評点を与えられたのに対し、100%イソプロピルアルコール(0%水)、最も浸透性の試験液、に対して耐性のある基材は、10の評点を与えた。他の中間の評点は、前記試験液中のプロピルアルコールの百分率を10で割ることにより計算された。例えば70%/30%のイソプロピルアルコール/水の組み合わせに対して、80%/20%ブレンドに対してではないが、耐性のある処理された基材は、7の評点を与えられることになった。
以下の実施例において5HL IR(5家庭洗濯−アイロンがけ)と呼ばれる処理された基材の試料を調製するために、以下に説明される手順を用いた。
試験液、エマルション、又は懸濁液(通常約3%の固形分で)が、ナイロン66フィルム(デュポンより入手可能)に、当該フィルムのディップコーティングストリップにより付与された。コーティングに先だって、当該フィルムは、メチルアルコールで洗浄された。小型バインダークリップを使用して、ナイロンフィルムの一端を保持し、前記ストリップを処理溶液に浸漬し、次に当該溶液からゆっくりとそして滑らかにに引き上げた。前記コーティングされたストリップは、保護された場所にて最低30分間風乾されて、次に10分間150℃にて硬化された。
本発明の生成物及び参照生成物の水分散液は、PES、PA、PES−CO、及びCO試験布地上に、パッド付与により0.3%SOFで付与されて、次に160℃で1.5硬化される。
最初の性能結果は、24時間のコンディショニング後に得られる。性能耐久性は、最初に40℃にて処理された布地を標準的洗剤を使用して5回洗濯し、次に120℃にてアイロンがけした後に測定される。
接触角測定結果を下表に示す。
SPOL4=[4C4MH/ODA/BuMA/HSCH2CH2OH]
基材:ポリ(アミド)0.6%SOF硬化:2分、177℃(350°F)
4C4MH-2ODA-HSCH2CH2OH
250mLの重合ボトルが、57.8gのL−18972(C4MH;80meq)、12.96gのODA(オサカ社より;40meq)、1.56gの2−メルカプトエタノール(20meq)、108.5gのMIBK及び0.217gのV−59で充填された。前記混合物を、ウオータージェット真空を使用して繰り返し脱気し、続いて窒素雰囲気で当該真空を破壊した。前記重合ボトルを密閉し、20.9rad/s(200rpm)にて、全てのモノマー類が溶解するまで振盪させた。次に、75℃にて予熱した洗濯試験機(Launder-o-meter)内で前記重合を3時間行った。別の0.217gのV−59が添加され、脱気及び密封後に、反応が更に3時間、75℃にて行われた。次に、0.434gのLPOが添加され、脱気及び密封後に、反応が、一晩、75℃にて継続された。濁った40%溶液が得られて、97%のC4MHモノマーが転化された。MIBKをビュッヒ社製ロータリーエバポレーターにて、水ジェット真空を使用して取り除いた。更に、固形分を強制空気オーブン内にて75℃で一晩乾燥させた。
4C4MH-2ODA-HSCH2CHOHCH2OH
250mLの重合ボトルが、28.9gのL−18972(C4MH;40meq)、6.48gのODA(オサカ社より;20meq)、1.08gの3−メルカプト−1,2−プロパンジオール(10meq)、54.7gのMIBK及び0.109gのV−59で充填された。前記混合物を、ウオータージェットによる真空を使用して繰り返し脱気し、続いて窒素雰囲気にて当該真空を破壊した。前記重合ボトルを密閉し、20.9rad/s(200rpm)にて、全てのモノマー類が溶解するまで振盪させた。次に、75℃にて予熱した洗濯試験機(Launder-o-meter)内で前記重合を3時間行った。別の0.109gのV−59を添加し、脱気及び密封後に、更に3時間、75℃にて反応させた。次に、0.219gのLPOを添加し、脱気及び密封後に、一晩、75℃にて反応を継続させた。濁った40%溶液を得た。MIBKをビュッヒ社製ロータリーエバポレーターにて、水ジェット真空を使用して取り除いた。更に、固形分を強制空気オーブン内にて75℃で一晩乾燥させた。
2.68C4MH-1.32ODA-HSCH2CH2OH
磁性攪拌器、加熱マントル、温度計、冷却管及び窒素導入口を備えた250mLの三つ口反応フラスコに、79.28gのC4MH(11meq)、17.53gのODA(オサカ社より、54meq)、及び75gの酢酸エチルを充填した。前記フラスコをウオータージェットによる真空を使用して3回脱気させ、毎回窒素雰囲気にて真空を破壊した。次に、3.20g(41meq)の2−メルカプトエタノールを添加した。前記混合物を75℃まで加熱し、次に0.4グラムのVAZO67を添加した。一晩放置した。追加で0.2gのVAZO67を添加し、次に更に8時間75℃にて反応させた。前記生成物を冷却し、次に結晶皿に移し、空気中で一晩乾燥させた。前記生成物を固体として単離し、乳鉢及び乳棒ですりつぶして粉末にした。
(4C4MH-2ODA-HSCH2CH2OH)/1.2ボラネートM220/2.6MEKO
乾燥FC−1アルコール(278.3g;77meq)及び548gのMEKを、機械的撹拌機、加熱マントル、温度計、ディーンスターク(Dean Stark)社製冷却管を備えた2リットルの三つ口フラスコ内に充填した。50gのMIBK/H2O共沸混合物をディーンスターク(Dean Stark)社製冷却管によって留去した。前記ディーンスターク(Dean Stark)を通常の還流凝縮器で置き換えた後、前記混合物を65℃まで冷却し、37.38gのボラネート(Voranate)M−220(277meq)を添加した。前記反応混合物を2時間75℃にて加熱し、65℃まで冷却し、16.06gのMEKO(185meq)を注射器で添加した。30分75℃で反応させた後、1.61gの追加のMEKO(18.5meq)を添加した。前記反応を50℃にて一晩続けた。ほぼ透明の薄い茶色溶液が生じた。FTIR分析によると完全な転化が示された。
前記FC−3反応混合物は、次のようにして乳化した。820gのFC−3ウレタン溶液(328gの固形分)を65℃まで加熱し、エトクァッド(商標)C−12(2%の固形分)、テルギトール(TERGITOL)(商標)15S30(3%の固形分)及びテルギトール(TERGITOL)(商標)TMN−6(5.4%の固形分)の熱溶液(MEKで飽和させた1358gの水に溶解)に攪拌下で徐々に添加した。前記混合物は、2段階研究室用マントン−ゴーリン(Manton-Gaulin)ホモジナイザーにより、250/2MPa(20バール)にて乳化した(2回)。前記溶媒を、ビュッヒ社製ロータリーエバポレーターにて、ウオータージェットによる真空を使用して取り除いた。安定した、乳白色の分散体を得た(20.1%の固形分)。
(4C4MH-2ODA-HSCH2CH2OH)/デスモデュール(DESMODUR)N3300/2MEKO
乾燥FC−1アルコール(6.0g;1.67meq)及び10.7gのMIBKを、反応容器内で65℃まで加熱した。0.84gのデスモデュール(DESMODUR)N3300(5meq)を添加後、前記反応を2時間75℃にて行った。前記混合物を65℃まで冷却し、0.29gのMEKO(3.3meq)を注射器にて添加した。前記反応を一晩70℃にて継続させて、濁った溶液を生じさせた。FTIR分析によると完全な転化が示された。
(2.68C4MH-1.32ODA-HSCH2CH2OH)/1.0PAPI27/2MEKO
乾燥SPOL2(40.46g;16.5meq)、6.65gのPAPI27(49.6meq)、0.15mLの10%ジブチルスズジラウレート溶液(酢酸エチル中)及び200gの酢酸エチルを、磁性攪拌器、加熱マントル、冷却管、温度計及び窒素導入口を備えた250mLの三つ口フラスコ内に充填した。前記反応混合物を、3時間74℃にて加熱した。次に、2.88gのMEKO(33meq)を添加した。反応は、一晩継続させた。前記溶液は、反応温度においては透明であった。
前記反応混合物は、次のようにして乳化した。125gの2−69ウレタン溶液(25gの固形分)を、依然として熱い(〜65℃)、500mL三角フラスコ内に置かれた上記バッチから、攪拌しながらそしてホットプレート上で加熱して取り除いた。界面活性剤溶液の混合物を徐々に熱い撹拌反応混合物へ添加した。界面活性剤溶液は、125gの脱イオン水内にて、エトクァッド(商標)C−12(2%の固形分)、テルギトール(TERGITOL)(商標)15S30(3%の固形分)及びテルギトール(TERGITOL)(商標)TMN−6(5.4%の固形分)から成る。前記混合物は、コール・パーマー(Cole Parmer)社製研究室用超音波破砕機を使用して5分間粉砕した。前記酢酸エチルは、ウオータージェット真空付きのロータリーエバポレーターを使用して取り除いた。不透明な分散体(118グラム)が、19.3%の固形分にて得られた。
(4C4MH-2ODA-HSCH2CH2OH)/デスモデュール(DESMODUR)N3300/2 2EH
乾燥FC−1アルコール(6.0g;1.67meq)及び11.0gのMIBKを、反応容器内で65℃まで加熱した。0.84gのデスモデュール(DESMODUR)(商標)N3300(5meq)を添加後、前記反応を2時間75℃にて行った。前記混合物を65℃まで冷却し、0.43gの2−エチルヘキサノール(3.3meq)を注射器にて添加した。前記反応を一晩70℃にて継続させて、濁った溶液を生じさせた。FTIR分析によると完全な転化が示された。
実施例13〜17のウレタン類は、官能性オリゴマー:PAPI27:MEKOのモル比が1:1:2のFC−5の手順に従って調製したが、ここで、工程1で調製した前記官能性オリゴマー組成物は、以下に示すモル比を有する。
実施例18〜21のウレタン類は、追加の官能性有機基(R’)を前記PAPI27と反応させたこと以外は、FC−5の手順に従って調製したが、ここで、[官能性オリゴマー:PAPI27:MEKO:R’]のモル比は、以下に示す通りであり、いずれの場合にも、前記SPOL4(官能性オリゴマー)は、[4C4MH/ODA/BuMA/HSCH2CH2OH]の組成を有した。
(4C6F13CH2CH2OH−MDI−HEA/2ODA/HSCH2CH2OH)/1.2PAPI27/2.6MEKO
工程1:官能性オリゴマーの合成
4 C6F13CH2CH2O−MDI−HEA/2ODA/HSCH2CH2OH
磁性攪拌器、加熱マントル、温度計、冷却管及び窒素導入口を備えた250mLの三つ口反応フラスコに、16.08g(22meq)のC6F13CH2CH2O−MDI−HEAモノマー、3.58g(11meq)のODA(オサカ社より)、及び37gの酢酸エチルを充填した。前記フラスコを脱気させ、ウオータージェット真空を使用して窒素を3回充填した。次に、0.43g(5.5meq)の2−メルカプトエタノールを添加した。前記混合物を75℃まで加熱し、次に0.06グラムのVAZO67を添加した。4〜6時間後、0.05グラムのVAZO67を追加充填した。反応を一晩進行させた。
反応は、翌日、75gの酢酸エチルの添加によって続けられ、その内の65mLは、ディーン・スターク・トラップを用いた共沸蒸留によって除去された。蒸留後、反応混合物を40℃まで冷却し、PAPI27(2.66g、19.8meq)を添加した。前記反応混合物を75℃に戻し、続いて酢酸エチル中の0.1mLの10%ジブチルスズジラウレート溶液を添加した。反応を3時間行った。MEKO(1.25g、14.3meq)を添加し、反応を更に2時間進行させた。FTIR分析は、イソシアネート基が完全に反応したことを示した。反応混合物のごく一部(〜5mL)が、接触角の調査のために除去された。
反応混合物の残りを、96gの脱イオン水中のエトクァッド(商標)C−12(2%の固形分)、テルギトール(TERGITOL)(商標)15S30(3%の固形分)及びテルギトール(TERGITOL)(商標)TMN−6(5.4%の固形分)の75℃溶液を熱酢酸エチルウレタン溶液にゆっくりと添加することにより、乳化した。前記混合物は、コール・パーマー(Cole Parmer)社製研究室用超音波破砕機を使用して5分間粉砕された。前記酢酸エチルは、ウオータージェット真空付きのロータリーエバポレーターを使用して取り除かれた。乳白色の分散体を19.6%固形分で得た。
CJ−1:ウレタン22にて使用されるオリゴマーは、使用されるモノマー類の比が(C4MH)4(ODA)1(1−ビニルピリリジノン)1-HSCH2CH2OHであり、そして反応開始剤がVAZO−69であること以外は、FC−1と同一の方法により作られた。
合成及び乳化手順は、以下のようなものであった。
合成手順は、ウレタンFC−3と同一であり、ボラネートM220はPAPI27と置き換えられ、FC−1オリゴマーはCJ−1と置き換えられた。
合成手順は、ウレタンFC−3と同一であり、ボラネート(商標)M220はPAPI27と置き換えられ、FC−1オリゴマーはCJ−2と置き換えられた。
合成手順は、ウレタンFC−3と同一であり、ボラネート(商標)M220はPAPI27と置き換えられ、FC−1オリゴマーはCJ−3と置き換えられた。
合成手順は、ウレタンFC−3と同一であり、ボラネート(商標)M220はPAPI27と置き換えられ、FC−1オリゴマーはCJ−4と置き換えられた。
1リットルボトルに、酢酸エチル(EtOAc)中の246gのC4MH溶液(36.6%の固形分、90gの固形分、分子量723、124.5mmol)、10gのポリエチレングリコールジアクリレート(分子量〜700)(PEGDA−700)、244gの追加のEtOAc及び1.0gのVazo−67を充填した。電磁攪拌棒を加えた。前記溶液を窒素にて2分間泡立てた。密閉したボトルを70℃の油浴内に置き、磁気撹拌させながら24時間重合させた。得られた20%固形分のポリマー溶液は、70℃でゲル化することなく透明な溶液であった。室温まで冷却したときに、ポリマーの結晶化が幾分発生した。結晶化されたポリマーは、単に溶液を加熱するか、又はN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)又はN−メチルピロリドン(NMP)などの極性溶媒を添加することにより再度溶解された。溶液のHPLC分析は、Mn〜11,300、Mw〜121,000、及びMw/Mn=1.02であることを示す。前記ポリマーは、評価のために5%ARQUAD(商標)12/50の存在下で乳化された。
0.24L(8オンス)のボトルに、EtOAc溶液(〜36重量%、9.0g固形分)内の25gのC4MDIHEA(MW=723、62.24mmol)の溶液、1.0gのCN922(サルトマー社(Sartomer)より入手可能な芳香族ポリエステル系ウレタンジアクリレートオリゴマー、〜1%)、24gのEtOAc及び0.15gのVazo−67を充填した。電磁攪拌棒を加え、前記溶液を窒素にて2分間泡立てた。密閉したボトルを70℃の油浴内に置き、磁気撹拌させながら24時間重合させた。20%の固形分を有する得られた溶液は、70℃で透明であり、室温では曇り気味に変化した。
Claims (3)
- (a)少なくとも1種の官能化連鎖移動剤の存在下で、フルオロケミカルスペーサーモノマー類のオリゴマー化生成物を単独で、又は他の重合性モノマー類と組み合わせて含む、フルオロケミカルスペーサーオリゴマーと、
(b)2価、3価又は4価イソシアネート又はこれらの組み合わせと、
(c)任意選択的に、少なくとも1種のイソシアネート反応性基及び/又は封鎖基と
(d)任意選択的に、少なくとも1種の多官能鎖延長剤と、
を反応させることにより調製されるフルオロケミカルポリウレタン化合物。 - 式(I)で表されるフルオロケミカルポリウレタン化合物:
Mf mMh lは、フルオロケミカルスペーサーモノマーから誘導されるm単位と、重合性モノマーから誘導される1単位と、を含むフルオロケミカルスペーサーオリゴマーであり、ここで、当該フルオロケミカルモノマー類及び重合性スペーサーモノマー類は、同一であっても異なっていてもよく、
mは、2〜40の数字であり(2及び40を含む)、
lは、0〜20の数字であり(0及び20を含む)、
Tは、水素原子を、連鎖移動剤から除去することにより得られる有機連結基であり、そして当該残基Tは、同一でも異なっていてもよく、
Zは、水素原子を有機マスキング又は封鎖基から除去することにより得られる残基であり、当該残基Zは、同一であっても異なっていてもよく、
Aは、2つ、3つ、又は4つの−NCO基を、対応するイソシアネートから除去することにより得られる2価、3価又は4価の残基であり、当該残基Aは、同一であっても異なっていてもよく、
Bは、2つのX−H基を、2官能性活性水素化合物・HX−B−XHから除去することにより得られる2価の有機残基であり、式中、Xは、O、NH、又はSであり、当該残基Bは、同一であっても異なっていてもよく、
aは、1〜3の数字であり(1及び3を含む)、bは、0〜2の数値であり(0及び2を含む)、ただしa+bは、1〜3の値を有し(1及び3を含む)、
cは、0〜30の数値であり(0及び30を含む)、
d及びeは、0〜2の数値であり(0及び2を含む)、ただしd+eは、2以下である。 - 式(III)で表されるフルオロケミカルポリウレタン化合物:
−Mf mMh lは、フルオロケミカルスペーサーモノマーMfから誘導されるm単位と、フッ素化されていてもフッ素非含有でもよい1種または2種以上の他の重合性モノマーMhから誘導される1単位と、を含むフルオロケミカルスペーサーオリゴマーであり、ここで、当該フルオロケミカルスペーサーモノマー類及び重合性モノマー類は、同一であっても異なっていてもよく、
mは、2〜40の数字であり(2及び40を含む)、
lは、0〜20の数字であり(0及び20を含む)、
Tは、水素原子を、連鎖移動剤から除去することにより得られる有機連結基であり、当該残基Tは、同一であっても異なっていてもよく、
Zは、水素原子を、イソシアネート反応性基又は封鎖基から除去することにより得られる残基であり、当該残基Zは、同一であっても異なっていてもよく、
Aは、2つ、3つ、又は4つの−NCO基を、対応するイソシアネートから除去することにより得られる2価、3価又は4価の残基であり、
aは、1〜4の数値であり(1及び4を含む)、bは、0〜3の数値であり(0及び3を含む)、ただしa+bは、2〜4の値を有する。
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