JP6196970B2 - (パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマー - Google Patents

(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマー Download PDF

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Description

本出願は、2011年6月24日に出願された欧州特許第11171363.2号明細書の優先権を主張し、その内容全体があらゆる目的で本明細書に援用される。
本発明は、(パー)フルオロポリエーテル(PFPE)ブロックコポリマーに関し、特に、2,2,3,3−テトラフルオロオキセタン(2,2,3,3−tetrafluorooxethane)と(パー)フルオロポリエーテルとの開環反応によって得ることができるセグメントを含有する(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマーに関する。
欧州特許出願公開第0148482 A号明細書(ダイキン工業株式会社)は、種々の用途、たとえば潤滑剤に好適であると記載されているハロゲン含有PFPEに関する。この文献には、特に、式[5ページ、18〜26行の式(XII)]:
A(CHCFCFO)[CF(CF)CFO]CF(CF)COF
(式中:
pは2〜200の整数であり、qは0〜50の整数であり、
Aは、F、Br、Iであるか、あるいは式:
CFO−
の基、または式:
’O−(CF(CF)CFO)p+1
(式中、RおよびR’は、1〜10個の炭素原子を含有するパーフルオロアルキル基を表すことができ、pは0〜50の整数である[4ページ、19〜22行の式(VIII)および(IX)])であってよい)
で表されるハロゲン含有PFPEが開示されている。
米国特許第4904417号明細書(ダイキン工業株式会社)には、COF末端基を有する誘導体を得るための、式A−(CFCF−A’(式中、mは1〜6の整数であり、AおよびA’は、任意選択的にCOFである)の化合物と、2,2,3,3−テトラフルオロオキセタン(2,2,3,3−tetrafluorooxethane)と、重合開始剤としてのフッ化物陰イオンの存在下での反応が開示されている。
米国特許第6136331号明細書(ダイキン工業株式会社)ダイキンに付与された米国特許第6,136,331号明細書には、式XO−[CF(CFO](CFCFO)−Y−COOR(式中、h+oは1〜100の範囲であり、Xは、H、F、Cl、Br、または少なくとも部分フッ素化されたアルキル基であってよく、Yは部分または完全フッ素化アルキル基であり、RはC〜C22脂肪族基である)の化合物を含む化粧品組成物が開示されている。これらの化合物は、特に、フッ化アシル末端基を有するヘキサフルオロプロピレンオキシドオリゴマーと、2,2,3,3−テトラフルオロオキセタン(2,2,3,3−tetrafluorooxethane)とを触媒の存在下で反応させ、それによって得られた化合物に対して次に、COF末端基のアルコール化合物による誘導体化、またはフッ素化による反応を行って製造することができる。触媒は、特にKF、CsFであってよい。調製例5には、たとえば、HFPO二量体[CO−CF(CF)FCOF]と2,2,3,3−テトラフルオロオキセタン(2,2,3,3−tetrafluorooxethane)およびCsFとの反応、および引き続くメタノールとの反応によって、式:C3FOC(CF)FCFO−(CHCFCFO)−CHCF−COOCH(式中、n〜10)の化合物を得ることが開示されている。
特開2003−231719号公報(ダイキン工業株式会社)には、特定のビニルエーテル化合物から誘導される繰り返し単位を含むあるフルオロエラストマーが開示されており;前記繰り返し単位を製造するためのこの出願の例示的実施形態において使用される合成方法の中では、フッ化アシル化合物、より正確にはI−CHCF−COFおよびCl−CHCF−COFを得るために2,2,3,3−テトラフルオロオキセタン(2,2,3,3−tetrafluorooxethane)の反応が使用されている。
米国特許出願公開第2006281946号明細書(ダイキン工業株式会社)には、式Rf−COFのフッ化アシル誘導体と2,2,3,3−テトラフルオロオキセタン(2,2,3,3−tetrafluorooxethane)(式中、Rfは、1〜20個の炭素原子を含有し、任意選択的に主鎖中に1〜5個の酸素原子を含有する直鎖または分岐のフルオロアルキル基である)との開環重合反応による、式:Rf−(OCHCFCFn1OCXCF(Rfn2−COOM(式中、Rfは、1〜20個の炭素原子を含有し、任意選択的に主鎖中に1〜5個の酸素原子を含有する直鎖または分岐のフルオロアルキル基である)の化合物の合成が記載されている。
同様に、特開2009−173644号公報(DAIKININD LTD)には、式Rf−COF(式中、Rfは、1〜5個の酸素原子を任意選択的に含有するフルオロアルキル基である)のフッ化アシル誘導体に対する2,2,3,3−テトラフルオロオキセタン(2,2,3,3−tetrafluorooxethane)の開環重合による式:Rf−(OCHCFCFn1OCXCF(Rfn2−COOMの化合物の製造方法が開示されている。
上記文献はいずれも、改善された耐摩耗性を有する、あるいは改善された疎水性または疎油性(oilophobic)を有する油として使用するために前駆体としての特定の分子量条件を満たす(パー)フルオロポリエーテルのフッ化アシルを使用したブロックコポリマーの調製の開示や示唆は行われていない。
現在では、400g/molを超える分子量を有する(パー)フルオロポリエーテルセグメントを含む特定のブロックコポリマーによって、改善された耐摩耗性、あるいは改善された疎水性または疎油性(oilophobic)が得られることが分かった。
したがって、本発明は、(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマーであって:
A)式(CHXCFCFO)−(式中、Xは水素またはフッ素である)の1つ以上の単位を含むフルオロポリオキシアルキレンセグメント(鎖R);
B)(パー)フルオロポリオキシアルキレンセグメント(鎖R)、すなわち、少なくとも1つのカテナリーエーテル結合および少なくとも1つのフルオロカーボン部分を有する繰り返し単位を含むセグメントであって、鎖Rとは異なり、400g/molを超える分子量を有する、セグメント、
を含む(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマーに関する。
本明細書の説明の目的のためには、「(過)フッ素化セグメント」という表現は、そのセグメントが完全フッ素化または部分フッ素化されていてよいことを意味する。同様に、後述の「パーフルオロ(オキシ)アルキル基」という表現は、カテナリーエーテル結合を含有するパーフルオロアルキル基を意味することを意図している。
(パー)フルオロポリオキシアルキレンセグメント(鎖R)は、好ましくは、一般式−(CF−CFZ−O−(式中、kは0〜3の整数であり、Zは、フッ素原子、およびC〜Cパーフルオロ(オキシ)アルキル基の間から選択される)で表される繰り返し単位を含む鎖である。
より好ましくは、鎖Rは式:
−(CFCFO)(CFYO)(CFCFYO)(CFO)(CF(CFCFO)−、
を満たし、繰り返し単位は、(パー)フルオロポリオキシアルキレン鎖に沿って統計的に分布しており、式中:
− YはC〜Cパーフルオロ(オキシ)アルキル基であり;
− zは1または2であり;
− p、q、r、s、tは≧0の整数であり、前述の分子量条件を満たすように選択される。
さらにより好ましくは、鎖Rは式:
−(CFCFO)p’(CFO)q’
を満たし、式中:
− p’およびq’は≧0の整数であり、を満たす前述の分子量条件を満たすように選択され;さらにより好ましくは、p/qまたはp’/q’の比が2である。
第1の態様において、本発明のブロックコポリマーは、好ましくは、以下の式(IA):
−R−Ra’
(IA)
を満たし、式中、鎖Rは、前述の定義の通りであり、鎖Rは、さらに後述する定義の基(II)〜(VI)のいずれか1つから選択され、Ra’は、Rと同じであるか、あるいは水素原子および/または塩素原子を任意選択的に含有する(C〜C)(パー)フルオロアルキル基である。以下では、前述の式(IA)を満たすブロックコポリマーは、式(IA)のブロックコポリマー、またはブロックコポリマー(IA)、または式(IA)の化合物、または化合物(IA)のいずれかで記載される。
基(II)は式:
(CHCFCFO)CHCFC(O)F
(II)
を満たし、式中、nは1以上の整数であり、好ましくは1〜100の間、より好ましくは5〜15の間である。
基(III)は式:
(CHCFCFO)CHCFC(O)R
(III)
を満たし、式中:
nは前述の定義の通りであり、
Rは、水素、ヒドロキシ基、またはW−R基である。基W−Rにおいて、Wは結合であるか、または−O−、−OC(O)−、−NHC(O)−、−NH−、−NR’−から選択され、R’は直鎖または分岐のC〜Cアルキル基であり、Rは:直鎖または分岐で飽和または不飽和の(C〜C36)炭化水素鎖;(C〜C14)シクロアルキル基または(C〜C14)シクロアルキル(C〜C10)アルキル基であって、シクロアルキル部分が、1つ以上の(C〜C)直鎖または分岐のアルキル鎖で置換されていてもよい基;(C〜C14)アリール基または(C〜C10)アルキル(C〜C14)アリール基、ならびに式−R−CR=CHの基から選択され、Rは、水素、あるいは(C〜C34)直鎖または分岐で飽和または不飽和の炭化水素鎖であり、Rは:
(j)−NH−R−O−CO−;
(jj)−NH−R−NHCOO−R−OCO−;
(jjj)−R−O−CO−
から選択され;
は、(C〜C10)脂肪族基、(C〜C14)脂環式基、(C〜C14)芳香族、または(C〜C10)アルキル(C〜C14アリール)基から選択される二価の基である。
基(IV)は式:
(CHCFCFO)CHCFCHOR’
(IV)
を満たし、式中、nは前述の定義の通りであり、R’は、水素または(CHRCHRO)−R基であり、
およびRは、どちらも水素であるか、または一方が水素で他方がメチルであり;
mは0または1以上の整数であり;
は:
− 水素(但し、mが0の場合、Rは水素ではない);
− 直鎖または分岐で飽和または不飽和の(C〜C36)炭化水素鎖;(C〜C14)脂環式基または(C〜C10)アルキル(C〜C14)シクロアルキル基;(C〜C14)芳香族基または(C〜C10)アルキル(C〜C14)芳香族基;
− P(O)R基(式中、RおよびRは、互いに独立して、ヒドロキシおよび−O基から選択され、Xは、Li、Na、K、(NHR’)、(NHR’R’’)、および(NHR’R’’R’’’)からから選択され、Rは、H、あるいは1つ以上の−OH基を任意選択的に含有する線状または分岐の(C〜C22)アルキル基であり、R’、R’’、およびR’’’は、互いに同じまたは異なるものであって、線状または分岐の(C〜C22)アルキル基であって、1つ以上の−OH基を任意選択的に含有するか、または任意選択的に互いに結合してN−複素環式基を形成する);
− COR基(式中、Rは、直鎖または分岐で飽和または不飽和の(C〜C36)炭化水素鎖、好ましくは−CR=CH鎖であって、Rは、水素、あるいは直鎖または分岐で飽和または不飽和の(C〜C34)炭化水素鎖であるか、あるいはRは、(C〜C14)脂環式基または(C〜C10)アルキル(C〜C14)シクロアルキル基;(C〜C14)芳香族基または(C〜C10)アルキル(C〜C14)芳香族基である);
− CONHR基(式中、RはRと同じであるか、またはCOR基であり、Rは前述の定義の通りである);
CO−R−CR=CH基(式中、Rは、水素、あるいは直鎖または分岐で飽和または不飽和の(C〜C34)炭化水素鎖であり、Rは:
(j)−NH−R−O−CO−;
(jj)−NH−R−NHCOO−R−OCO−;
(jjj)−R−O−CO−
からなる群から選択され;
は、(C〜C10)脂肪族基、(C〜C14)脂環式基、(C〜C14)芳香族基、または(C〜C10)脂肪族(C〜C14)芳香族基から選択される二価の基である)
から選択される。
基(V)は式:
(CHYCFCFO)CHYCF
(V)
を満たし、nは前述の定義の通りであり、Yはフッ素または水素である。
基(VI)は式:
(CHCFCFO)CHCF
(VI)
を満たし、nは前述の定義の通りである。
第2の態様において、本発明のブロックコポリマーは、好ましくは式(IB):

を満たし、式中:
− Rは前述の定義の通りであり;
− Rは、式(CHCFCFO)CHCFCHO(CHRCHRO)の基であり、RおよびRは前述の定義の通りであり、mは0または1以上の整数であり;
− Ra’は、Rと同じであるか、または(C〜C)(パー)フルオロアルキル基であり;
− Zは式−Oの極性基(式中、Mは、水素、一価の金属、好ましくはLi、Na、Kから選択されるアルカリ金属、NRから選択されるアンモニウム基から選択され、R、R、R、およびRのそれぞれは、独立して、水素原子、またはフッ素化されていてもよい(C〜C22)炭化水素基である)、または式−OM’2+の極性基(ここで、M’は二価の金属であり、好ましくはCaおよびMgから選択されるアルカリ土類金属である)であり;
− xは3または4であり、但し、:
xが3である場合、pは1〜6の整数であり、qは0または1〜5の整数であり、p+qは6であり;
xが4である場合、pは1〜8の整数であり、qは0または1〜7の整数であり、p+qは8であり、
但し、Ra’がC〜C(パー)フルオロアルキル基である場合、pは1である。
第3の態様においては、本発明のブロックコポリマーは、好ましくはジオールまたはジアミンから誘導されるブロックをさらに含み;より好ましくは、本発明は、鎖RおよびRa’の一方または両方が、ウレタン部分またはエステル部分を介して式HO−Rdiol−OHのジオール化合物に結合している前述の定義の式(IA)の(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマーを含む。本発明のこの第3の態様によるコポリマーは、以下の本明細書において、化合物(IC)とも記載される。
式HO−Rdiol−OHの化合物において、Rdiolは、C〜C14炭化水素基であり、1つ以上の脂環式基または芳香族基および/またはさらなる官能基を任意選択的に含有する。式HO−Rdiol−OHのジオールの例は、欧州特許出願公開第2151239A号明細書(SOLVAY SOLEXIS)に開示されている。
本発明の好ましい一態様によると、Rdiol中のさらなる官能基は、イオン化可能なアニオン性基および/またはカチオン性基であり、すなわち、適切なpH条件下でアニオン性基またはカチオン性基を形成する基である。
本発明の目的のためには、好適なイオン化可能なアニオン性基は、たとえば、式−COOHのカルボン酸基、式−SOHのスルホン酸基、式−POのリン酸基であり、一方、好適なイオン化可能なカチオン性基は、アミン基であって、式−N(R)−(式中、Rは、H、および1〜6個の炭素原子を有する炭化水素基から選択される)によりRdiol主鎖中に含まれるか、または式−N(RN1)(RN2)(式中、RN1およびRN2は、互いに同じまたは異なるものであって、独立して、水素、および1〜6個の炭素原子を含有する炭化水素基から選択される)で表され側基中に含まれるかのいずれかであってよいアミン基である。
イオン化可能な基を含有するRdiolの第1の好ましい例は、カルボン酸を含有する鎖(R’HC):

であり、式中、Tは、線状または分岐のC〜C12炭化水素鎖、C〜C12脂環式基、またはC〜C12芳香族基から選択される三価の炭化水素基である。より好ましくは、(R’HC)鎖は、以下のいずれか1つから選択される:
さらにより好ましくは、鎖(R’HC)は式:

を満たす。
イオン化可能な基を含有するRdiolの第2の好ましい例は、アミンを含有する鎖(R’’HC):

であり、式中、RN1およびRN2は、前述の定義と同じ意味を有し、Qは、線状または分岐のC〜C12炭化水素鎖、C〜C12脂環式基、またはC〜C12芳香族基から選択される三価の炭化水素基である。鎖(R’’HC)は、好ましくは、式:

を満たし、式中、RN1およびRN2は、前述の定義と同じ意味を有し;より好ましくは、RN1およびRN2は独立して、線状または分岐のC〜Cアルキル基から選択され;m、m’、およびm’’は0または1〜4の整数であり、但し、mおよびm’’の少なくとも1つは0ではなく、Rは、H、あるいは線状または分岐のC〜Cアルキル基である。好ましいアミンを含有する鎖(R’’HC)は、式−CH(CH−N(C)−CH−および−CH(CH−N(CH)−CH−の鎖である。
イオン化可能な基を含有するRdiolの第3の好ましい例は、アミンを含有する鎖(R’’’HC):

であり、式中、RN1は、前述の定義と同じ意味を有し;好ましくは、RN1は、C〜Cアルキル基から選択され、KおよびK’は1〜6個の炭素原子を有する二価の炭化水素基である。
ブロックコポリマー(IC)の好ましい一群は、HO−Rdiol−OHから誘導されるブロックが、式:

(式中、Eは、線状または分岐の二価の炭化水素基であり、好ましくは、1つ以上のC〜C12脂環式基またはC〜C12芳香族基を任意選択的に含むC〜C12炭化水素基である)を満たすウレタン部分を介して、鎖R、あるいは鎖RおよびRa’に結合しているブロックコポリマーである。好ましくは、基Eは、以下のいずれか1つから選択され:

式中:
− nは1〜12の整数であり、好ましくは6であり;
− Jは、単結合、メチレン基(−CH−)、酸素原子(−O−)、−C(CH−基、−C(CF−基、−SO−基、−C(O)−基から選択される二価の結合基であり、好ましくはJはメチレン基であり;
− R、R、R、およびRのそれぞれは、出現ごとに同じまたは異なるものであって、独立して、ハロゲン原子(たとえばCl、Br、F)、C〜C炭化水素基(たとえばメチル、エチル)、置換基であって特に−OR、−NRH’H’’、−C(O)−RH’’’などの置換基であり、R、RH’、H’’、およびRH’’’は、互いに同じまたは異なるものであって、出現ごとに独立して、水素原子またはC〜C炭化水素基であり;
− n、n、およびnは独立して、0〜4の間の整数であり;
− nは0〜10の間の整数である。
さらにより好ましくは、基Eは式:

を満たす。
HO−Rdiol−OHから誘導されるブロックが、ウレタン部分を介して鎖Rあるいは鎖RおよびRa’に結合しているブロックコポリマー(IC)は、RおよびRa’の一方または両方が前述の定義の基(IV)であり、R’が水素である前述の定義の式(IA)の化合物を、ジイソシアネートONC−E−CNO(Eは前述の定義の通りである)と反応させ、続いて、式HO−Rdiol−OH(式中、Rdiolは前述の定義と同じ意味を有する)の少なくとも1つ1つのジオールと反応させることによって調製することができる。本発明のこの実施形態によるコポリマーの特に最も好ましい基は、式(IC’):

を満たし、式中、R、n、E、およびRdiolは、前述の定義の通りであり、mは1を超える整数であり;特に好ましい一実施形態によると、Eは式:

を満たし、Rdiolは式:

の鎖(R’HC)、または式:

の鎖(R’’HC)である。
式(IA)〜(IC)の好ましい化合物は、鎖Rが、式−(CFCFO)p’(CFO)q’−を満たし、p’およびq’が≧0の整数であり、これらが前述の分子量条件を満たすように選択される化合物である。より好ましくは、p’/q’の比が2である。
a’がRと同じである化合物、またはCHXCFCFO−単位の数が異なることのみ鎖Ra’が鎖Rとは異なる化合物も、式(IA)〜(IC)の好ましい化合物である。
nが1〜100の範囲、好ましくは1〜50の範囲、さらにより好ましくは5〜15の範囲である化合物も、式(IA)〜(IC)の好ましい化合物である。
式(IA)の化合物の第1の特に好ましい群は、鎖RまたはRa’の一方または両方がアクリレート官能基を含有する化合物である。この群の化合物においては:
− 鎖Rが、式−(CFCFO)p’(CFO)q’−を満たし、p’およびq’が≧0の整数であり、これらが前述の分子量条件を満たすように選択され;
− Rが、前述の定義の基(IV)から選択され、nが5〜15の範囲であり、R’が(CHRCHRO)−R基であり、Rが、前述の定義のCO−R−CR=CH基の通りであり、Rが式(j)の基であり;
− Ra’がRと同じである、
化合物が特に好ましい。
式(IA)のブロックコポリマーの第2の特に好ましい群は:
− 鎖Rが、式−(CFCFO)p’(CFO)q’−を満たし、p’およびq’が≧0の整数であり、これらが前述の分子量条件を満たすように選択され;
− Rが、前述の定義の基(V)であり、nが5〜15の範囲であり;
− Ra’がRと同じである、
化合物である。
式(IA)のブロックコポリマーの第3の特に好ましい群は:
− 鎖Rが、式−(CFCFO)p’(CFO)q’−を満たし、p’およびq’が≧0の整数であり、これらが前述の分子量条件を満たすように選択され;
− 鎖Rが、前述の定義の式(VI)の基であり、nが5〜15の範囲であり;
− Ra’がRと同じである、
化合物である。
およびRa’の一方または両方が基(II)である式(IA)の化合物は、2,2,3,3−テトラフルオロオキセタン(2,2,3,3−tetrafluorooxethane)の有機または無機フッ化物の存在下での開環反応によって調製できる。本発明の目的のためには「開環反応」という表現は、2,2,3,3−テトラフルオロオキセタン(2,2,3,3−tetrafluorooxethane)のオリゴマー化または重合が起こる反応を意味する。通常、この反応は、前述の定義のR鎖を含む(パー)フルオロポリエーテルのフッ化アシルを2,2,3,3−テトラフルオロオキセタン(2,2,3,3−tetrafluorooxethane)と有機または無機フッ化物の存在下で反応させることによって行われる。有機フッ化物の例は、フッ化アルキルアンモニウム、たとえばフッ化テトラブチルアンモニウムであり、一方、無機フッ化物の例は、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、フッ化マグネシウム、およびフッ化セシウムであり;好ましい一実施形態によると、金属フッ化物はフッ化セシウムである。反応は、通常、非プロトン性溶媒、たとえばアセトニトリル、またはグリコールジアルキルエーテルの中で行われ、グリコールジアルキルエーテルの中では、ジグリムおよびテトラグリムが好ましい。反応は好ましくは約−30℃〜約+30℃の範囲、より好ましくは約−5℃〜約+10℃の範囲、さらにより好ましくは約0℃の温度で行われる。この反応生成物、すなわちRおよびRa’の一方または両方が基(II)、すなわち1または2個のフッ化アシル末端を有する基である化合物は、さらに好ましい本発明の中性または官能化ブロックコポリマーの調製、特にRおよびRa’の一方または両方が基(III)〜(VI)のいずれか1つである式(IA)の化合物の調製の中間体として有用である。
特に、RおよびRa’の一方または両方が基(III)であり、Rがヒドロキシ基である式(IA)の化合物の調製の場合、RおよびRa’の一方または両方が基(II)である式(I)のブロックコポリマーの加水分解が行われ、一方、RおよびRa’の一方または両方が基(III)であり、RがW−R基(式中、WはOであり、Rは、前述の定義の通りである)である式(IA)の化合物の調製の場合、式(II)の化合物をアルコールROH(式中、Rは前述の定義の通りである)と反応させる。
およびRa’の一方または両方が基(III)であり、Rが水素である式(IA)の化合物は、アルデヒド類を調製するための従来方法により調製することができ、たとえば、RおよびRa’の一方または両方が基(III)であり、RがW−R基であり、WがOであり、Rが水素、またはアルキル基、典型的にはC〜Cアルキル基である式(IA)の化合物の接触還元、または水素化物を用いた還元によって調製することができる。
およびRa’の一方または両方が基(III)であり、RがW−R基であり、Wが結合であり、Rが前述の定義の通りである式(IA)の化合物は、ケトン類を調製するための従来方法により調製することができ、たとえば、RおよびRa’の一方または両方が基(III)であり、RがW−R基であり、WがOであり、Rがアルキル基、典型的にはC〜Cアルキル基である式(IA)の化合物を、化合物RHのカルボアニオンと反応させることによって調製することができる。
およびRa’の一方または両方が基(III)であり、RがW−R基であり、WがNHであり、Rが前述の定義の通りである式(IA)の化合物は、アミド類を調製するための従来方法により調製することができ、RおよびRa’の一方または両方が基(II)である式(IA)の化合物を、アミンR−NHまたはアミンR’NH(式中のRおよびR1’は前述の定義の通りである)と反応させることによって調製することができる。
およびRa’の一方または両方が基(III)であり、RがW−R基であり、Wが−OC(O)−であり、Rが前述の定義の通りである式(IA)の化合物は、RおよびRa’の一方または両方が基(III)であり、RがOHである式(IA)の化合物から、無水物類を調製するための従来方法により調製することができ、たとえば、式RCOOHの酸と脱水剤の存在下で反応させることによって調製することができる。
およびRa’の一方または両方が基(III)であり、RがW−R基であり、Wが−NHC(O)−であり、Rが前述の定義の通りである式(IA)の化合物は、RおよびRa’の一方または両方が基(II)である、または基(III)であり、RがOHである式(IA)の化合物、またはそれらの反応性誘導体、好ましくは塩化物誘導体から、ジカルボキシイミド類を調製するための従来方法により調製することができ、たとえば有機第1級アミドRCONHと反応させることによって調製することができる。
およびRa’の一方または両方が基(III)であり、RがW−R基であり、Wが前述の定義の通りであり、RがR−R=CHであり、Rが前述の定義の基(j)〜(jj)のいずれか1つから選択される式(IA)の化合物は、一方または両方 RおよびRa’が基(II)である、または基(III)であり、Rがヒドロキシ基である式(IA)の化合物、またはそれらの反応性誘導体、好ましくは塩化物誘導体を、R−R=CH部分の好適な前駆体と反応させ、続いて、RおよびRa’の一方または両方が基(IV)である類似の化合物の調製に関して後述するものと類似の反応スキームによって合成することもできる。
およびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が水素である式(IA)の化合物は、RおよびRa’の一方または両方が基(III)であり、Rが、ヒドロキシ基またはW−R基であり、Wが酸素であり、Rがアルキル基、典型的にはC〜C直鎖または分岐のアルキル基、好ましくはエチル基である式(I)のブロックポリマーの還元によって調製することができ;好ましくは、この還元は、金属水素化物、典型的にはLiAlHまたはNaBHを用いて、適切な溶媒中、たとえばアルコール、好ましくはメタノールまたはエタノール、エーテルまたはグリコール、好ましくはジエチルエーテルまたはジグリムの中で行われる。代替法の1つとして、還元は、水素圧下で均一または不均一の金属担持触媒の存在下で行うことができ;好ましい触媒は、周期表のVIII族の金属、好ましくはPt、Rh、Ruを主成分とするものであり、より好ましくは炭素担持ルテニウムである。この還元方法は、Solvay Solexisに付与された米国特許第7,132,574号明細書に開示されている。
およびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が水素である式(IA)の化合物は、次に、RおよびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が(CHRCHRO)−R基である式(IA)の化合物の前駆体として使用することができる。mが0である化合物を調製する場合は、RおよびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が水素である式(IA)の化合物に対して、水素以外の式Rの基を挿入できる反応が直接行われ、一方、R’が(CHRCHRO)−R基であり、mが1を超えるブロックコポリマーを調製する場合は、RおよびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が水素である式(IA)のブロックコポリマーを、最初に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、エチレンカーボネート、またはプロピレンカーボネートと、無機または有機塩基触媒、たとえばアルカリまたはアルカリ土類水酸化物、あるいは第3級アミンの存在下で反応させて、RおよびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が(CHRCHRO)−Rであり、Rが水素である式(IA)のブロックコポリマーを得る。次に、ブロックコポリマーに対して、R基を導入できる反応を行う。水素以外のR基を導入できる反応の例は、以下により詳細に説明する。
およびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が(CHRCHRO)−Rであり、Rが、前述の定義の炭化水素鎖、脂環式基、アルキル脂環式基、芳香族基、またはアルキル芳香族基である式(IA)の化合物の合成は、RおよびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が(CHRCHRO)基であり、Rが水素である式(IA)の化合物中のヒドロキシ基を、ノナフレート基、トリフレート基、またはトシレート基などの脱離基に変換し、R基を含有する反応性化合物、典型的にはアルコラートと反応させることで行うことができる。代替法の1つとして、ヒドロキシ基をアルコキシ基に変換し、ヒドロキシ基をナフレート、トリフレート、またはトシレートなどの脱離基に変換したアルコールROHと反応と反応させることができる。
およびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が(CHRCHRO)−R基であり、RがP(O)R基であり、RおよびRが前述の定義の通りである式(IA)の化合物は、たとえば、RおよびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が水素または(CHRCHRO)−R基(ここでmは1以上であり、Rは水素である)である式(I)のブロックコポリマーを、HCl受容体としての塩基の存在下で三塩化ホスホリル(POCl)と、あるいは五酸化リン(P)またはピロリン酸またはポリリン酸と反応させ、任意選択的に得られた化合物を塩化することによって、調製することができる。
およびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が(CHRCHRO)−R基であり、Rが前述の定義のCOR基である式(IA)の化合物は、RおよびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が水素または(CHRCHRO)−R基(ここでmは1以上であり、Rは水素である)である式(I)の化合物を、カルボン酸RCOHまたはその反応性誘導体と反応させることによって調製することができ;本明細書の説明の目的のためには、カルボン酸の「反応性誘導体」という表現は、塩化物、臭化物、ヨウ化物、およびエステルを含むことを意味する。
およびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が(CHRCHRO)−R基であり、RがCONHR基であり、RがRと同じである式(IA)の化合物は、RおよびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が水素または(CHRCHRO)−R基(ここでmは1以上であり、Rは水素である)である式(IA)の化合物を、イソシアネートR−N=C=Oと反応させることによって調製することができる。RおよびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が(CHRCHRO)−R基であり、RがCONHR基であり、RがCOR基である式(IA)の化合物は、RおよびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が水素または(CHRCHRO)−R基(ここでmは1以上であり、Rは水素である)である式(IA)の化合物を、ジクロロカーボネートと反応させ、得られた化合物を式RCONHのアミドと反応させることによって調製することができる。
およびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が(CHRCHRO)−R基であり、RがCO−R−CR=CH基であり、Rが−NH−R−O−CO−aである式(IA)の化合物は、RおよびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が水素または(CHRCHRO)−R基(ここでmは1以上であり、Rは水素である)である化合物(IA)を、ジクロロカーボネートと反応させ、続いて式NH−R−O−CO−CR=CHのアミンまたはアミノアルコールNH−R−OHのいずれかと反応させ、続いて式CH=CRCOHのカルボン酸またはその反応性誘導体と反応させることによって調製することができる。
およびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が(CHRCHRO)−R基であり、RがCO−R−CR=CH基であり、RがNH−R−NHCOO−R−OCO−であり、Rが前述の定義の通りである式(IA)の化合物は、RおよびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が水素または(CHRCHRO)−R基(ここでmは1以上であり、Rは水素である)である化合物(IA)を、ジクロロカーボネートと反応させ、続いてジアミンNH−R−NHと反応させて、RおよびRa’の一方または両方が式(CFCFCFO)CHCFCHOCONHRNHを満たす中間体を得ることで調製することができる。この中間体を、ジクロロカーボネートおよびジオールHO−R−OHとさらに反応させることで、RおよびRa’の一方または両方が式(CFCFCFO)CHCFCHOCONHRNHCOOR−OHを満たすさらなる中間体を得ることができ、これを式CH=CRHCOHのカルボン酸またはその反応性誘導体と反応させることで、前述の化合物(IA)が得られる。
およびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が(CHRCHRO)−R基であり、RがCO−R−CR=CH基であり、RがR−O−CO−である式(IA)の化合物を、RおよびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が水素または(CHRCHRO)−R基(ここでmは1以上であり、Rは水素である)である式(IA)の化合物を、式CH=CR−R−COHの酸またはその反応性誘導体と反応させることによって調製することができ;代替法の1つとしては、RおよびRa’の一方または両方が基(IV)であり、R’が水素または(CHRCHRO)−R基(ここでmは1以上であり、Rは水素である)である式(IA)の化合物を、ヒドロキシ酸PO−R−COOH(式中、Pはヒドロキシ保護基である)、またはその反応性誘導体と反応させて、RおよびRa’の一方または両方が式(CFCFCFO)CHCFCHO(CHRHRO)COR−OPを満たす中間体を得ることができ、保護基を除去した後に、これをカルボン酸CH=CHR−COOHまたはその誘導体と反応させると、所望の前述の化合物(IA)が得られる。
およびRa’の一方または両方が前述の定義の基(V)である式(IA)の化合物は、RおよびRa’の一方または両方が前述の定義の基(III)であり、Rがヒドロキシ基である式(I)の化合物をフッ素化することによって調製することができる。この反応は、通常は、(パー)フルオロアルキル化合物およびハイドロフルオロエーテル類、たとえばパーフルオロブチルテトラヒドロフラン(perfluorobutyl tetrahydrofurane)、パーフルオロプロピルテトラヒドロピラン、Vertrel(糖力商標)XFの2,3−ジヒドロデカフルオロペンタン、またはHFE(登録商標)7100のメトキシ−ノナフルオロブタンから選択されるフッ素化溶媒中、好ましくは−40〜+30℃の範囲、より好ましくは−30〜+10℃の範囲、さらにより好ましくは−30〜0℃の範囲の温度で、任意選択的に1:1〜1:0.01のモル比でヘリウム中に希釈したフッ素をバブリングすることによって行われる。
およびRa’の一方または両方が前述の定義の基(VI)である式(IA)の化合物は、RおよびRa’の一方または両方が前述の定義の基(III)であり、Rがヒドロキシ基である式(I)の化合物を水素化することによって調製することができる。この反応は、通常は、エーテル類およびグリコール類、好ましくはグリムから選択される溶媒中、好ましくは150℃〜250℃の範囲、より好ましくは180℃〜220℃の範囲の温度で、NHOH、KOH、NaOH、およびCsOHなどの過剰の有機または無機塩基の存在下で行われる。
式(IIB)のブロックコポリマーは、RおよびRa’の一方または両方が前述の定義の基(II)であり、R’が水素または(CHRCHRO)−R基(ここで、RおよびRは前述の定義の通りであり、mは1または1を超える整数であり、Rは水素である)のいずれかである式(IA)の化合物を、ヘキサフルオロトリホスファゼンまたはオクタクロロテトラホスファゼンと反応させることによって調製することができる。通常、上記化合物(IA)は、20〜150℃の範囲、好ましくは40〜100℃の範囲の沸点を有するフッ素化溶媒またはヒドロフッ素化溶媒、たとえばパーフルオロブチルテトラヒドロフラン(perfluorobutyl tetrahydrofurane)またはパーフルオロプロピルテトラヒドロピランに溶解され;通常、アルカリ性溶液の形態でヘキサフルオロトリホスファゼンまたはオクタクロロテトラホスファゼンが反応混合物に加えられる。この反応は、通常、室温から100℃の範囲、好ましくは40〜80℃の範囲、より好ましくは60〜80℃の範囲の温度で行われる。qが1〜5または1〜7の範囲の整数である化合物(IIB)を調製する場合は、反応生成物を適切な化合物で塩化する。
本発明のブロックコポリマー、特に、R ad Ra’の一方または両方がアクリレート部分、特にメタクリレート部分を含有する式(IA)の化合物は、低表面エネルギー、高耐薬品性を特徴とし、これらは材料およびコーティングに自己洗浄性および撥油性を付与することができ;したがって本発明のさらなる目的は、本発明のブロックコポリマーの耐水剤および耐油剤としての使用である。
添加剤またはビヒクルと混合された本発明の1つ以上のブロックコポリマーを含有する耐水性および耐油性組成物は、本発明のさらに別の目的である。
本発明のブロックコポリマーおよびそれらを含有する組成物は、ガラスまたはセルロース基材などの種々の基材、特に包装用途に使用される基材に塗布することができる。
およびRa’の一方または両方がアクリレート官能基を有する式(IA)のブロックコポリマーは、可撓性型を用いて(ナノ)パターンを複製するナノリソグラフィープロセスに好都合に使用することができ;この目的にためには、化合物(IA)をパターンが形成されたテンプレート表面に塗布して、光開始剤の存在下でUV線を照射する。光開始剤およびそれらの量の非排他的な一覧が、たとえば欧州特許出願公開第2221664 A号明細書(SOLVAY S.A.)に報告されている。
本発明のブロックコポリマー、特に、RおよびRa’の一方または両方が前述の定義の基(V)または(VI)である式(IA)の化合物は、改善された潤滑特性が得られる。さらに、本発明のブロックコポリマーは、(過)フッ素化油に通常加える必要がある耐摩耗性添加剤なしに使用できるという点で好都合である。
鎖Rが式−(CFCFO)p’(CFO)q’−を満たし、p’およびq’が≧0の整数であり、それらが前述の分子量条件を満たすように選択され;
が、前述の定義の式(V)または(VI)の基であり、nが5〜15の範囲であり;
a’がRと同じである、
式(IA)の化合物が特に好都合である。
したがって、本発明のさらなる目的は、本発明のブロックコポリマーの潤滑剤としての使用である。
本発明の1種類以上のブロックコポリマーを含有する潤滑剤組成物は、本発明のさらに別の目的である。
本発明のブロックコポリマーは、特にアクリレート部分を含有する場合、コマクロマーとして、他のポリマーの合成、またはフッ素化コーティングの調製に好都合に使用することもできる。さらに、本発明のブロックコポリマーは、表面改質剤または表面処理剤の製造に使用することができる。
以下の実施例は、本発明をより詳細に説明するものであるが、本発明の範囲を限定するものではない。
参照により本明細書に援用されるいずれかの特許、特許出願、および刊行物が、用語が不明瞭となりうる程度で本出願と矛盾する場合、本明細書の記載が優先されるものとする。
調製例
原材料
2,2,3,3−テトラフルオロキセタン(2,2,3,3−Tetrafluoroxethane)は、周知の方法によりエチレンおよびホルムアルデヒドから調製した。(パー)フルオロポリエーテルのアシル前駆体は、米国特許第3847978号明細書(MONTEDISON SPA)、米国特許第4755330号明細書(AUSIMONT SPA )、米国特許第4755330号明細書(AUSIMONT SPA)、米国特許第6919479号明細書(SOLVAY SOLEXIS SPA )に開示される手順により合成した。他の化学物質および溶媒は市販されており;任意選択的に、溶媒は使用前に蒸留した。
以下の実施例において、Rf’は、−OCFCFO(CFCFO)(CFO)CFCFO(p/q=2)を意味する。
実施例1 R[(CHCFCFO)7.2CHCFCOOH]の合成
窒素下に維持され、マグネチックスターラー、温度計、冷却器、および滴下漏斗が取り付けられた100mlの3口フラスコに、エチレングリコール(ethylenglicol)ジメチルエーテル(16ml)、CsF(0.63g;4.2meq)、フッ化ジアシルF(O)CCFO(CFCFO)(CFO)CFC(O)F(16g;Mw=1477;Ew=770 p/q=2)、23gの2,2,3,3−テトラフルオロオキセタン(2,2,3,3−tetrafluorooxethane)(Mw=130)を投入し、30℃で撹拌した。
3時間後、粗混合物の19FNMR分析から、加えたモノマーの典型的な信号(−80ppmおよび−120ppm)がないことを監視することによって、その反応の完了を確認した。
反応混合物に水を加え、表題化合物を分離させるために、撹拌下で1時間維持した。
得られた混合物を、次に分液漏斗に注ぎ、下相を分離し、蒸留して、35gの表題化合物Rf’[(CHCFCFO)7.2CHCFCOOH]を残留物として得た。
実施例2 Rf’[(CHCFCFO)CHCFCOOH]の合成
窒素下に維持され、マグネチックスターラー、温度計、冷却器、および滴下漏斗が取り付けられた100mlの3口フラスコに、エチレングリコール(ethylenglicol)ジメチルエーテル(6ml)、CsF(2.65g;17.7meq)、フッ化ジアシルF(O)CCFO(CFCFO)(CFO)CFCOF(20g;Mw=432;Ew=229p/q=2)、56.8gの2,2,3,3−テトラフルオロオキセタン(2,2,3,3−tetrafluorooxethane)(Mw=130)を投入し、30℃で撹拌した。
3時間後、粗混合物の19FNMR分析から、加えたモノマーの非常に典型的な信号(−80ppmおよび−120ppm)がないことを監視することによって、その反応の完了を確認した。
反応混合物に水を加え、表題化合物を分離させるために、撹拌下で1時間維持した。
得られた混合物を、次に分液漏斗に注ぎ、下相を分離し、下相を蒸留して、56gの表題化合物Rf’[(CHCFCFO)CHCFCOOH]を残留物として得た。
実施例3 Rf’[(CHXCFCFO)7.2CHXCFの合成
ステンレス鋼製反応器に、Galden A(登録商標)パーフルオロポリエーテル中の実施例1の化合物の5%(w/w)溶液300gを投入し、−25℃に冷却した。激しく撹拌を維持しながら、次にヘリウムで希釈したF流(モル比He:F=5:1)を溶液にバブリングした。
溶液サンプルを採取し、溶媒を蒸発させ、その残留物を分析し、19NMR分析の−115ppmにおけるCHCFCOOHの末端直前の信号の消失、新しく形成されたCF末端基に帰属される−75ppmにおける新しい信号の出現を監視することによって、反応を確認した。カルボン酸の変換率が99%を超えたときに反応が完了したと見なした。
次に、反応混合物にヘリウムをバブリングし、室温まで温め、蒸留して、12.5gのRf’[(CHXCFCFO)7.2CHXCF(H/X=4.1)を残留物として回収した。
実施例4 Rf’[(CHCFCFO)7.2CHCFH]の合成
窒素下に維持され、マグネチックスターラー、温度計、冷却器、および滴下漏斗が取り付けられた100mlの3口フラスコに、15mlのジエチレングリコール(diethylenglicol)、15gの実施例1の化合物、および3gのKOH(50%水溶液)を投入した。得られた混合物を180℃まで加熱し、撹拌子ながら8時間維持した。
粗混合物の19FNMR分析によって、−114ppmにおけるCHCFCOOHの末端直前の信号の消失、および新しく形成されたCFH末端基に帰属される−130ppmにおける新しい信号の形成を監視することにより、反応の変換率を確認した。カルボン酸変換率が>99%となったときに反応が完了したと見なした。
次に、反応混合物を室温にして、15gのHCl(10%水溶液)を加え、撹拌を1時間維持した。得られた混合物を次に分液漏斗に注ぎ、下相を蒸留して、13.2gの表題生成物Rf’[(CHCFCFO)7.2CHCFH]を蒸留残留物として得た。
実施例5 Rf’[(CHXCFCFO)CHXCFの合成
ステンレス鋼製反応器に、Galden A(登録商標)パーフルオロポリエーテル中の実施例2の化合物の5%(w/w)溶液300gを投入し、−25℃に冷却した。激しく撹拌を維持しながら、次にヘリウムで希釈したF流(モル比He:F=5:1)を溶液にバブリングした。
溶液のアリコートを採取し、溶媒を蒸発させ、その残留物を分析し、19NMR分析の−114ppmにおけるCHCFCOOHの末端直前の信号の消失、新しく形成されたCF末端基に帰属される−75ppmにおける新しい信号の形成を監視することによって、変換率を確認した。カルボン酸の変換率が99%を超えたときに反応が完了したと見なした。
次に、反応混合物にヘリウムをバブリングし、室温まで温め、蒸留して、12.0gの表題生成物Rf’[(CHXCFCFO)CHXCF(H/X=4.0)を残留物として回収した。
実施例6 Rf’[(CHCFCFO)CHCFCOOH]の合成
窒素下に維持され、マグネチックスターラー、温度計、冷却器、および滴下漏斗が取り付けられた100mlの3口フラスコに、16mlのエチレングリコール(ethylenglicol)ジメチルエーテル、1.3gのCsF(Mw=152)、16gのフッ化ジアシルF(O)CCFO(CFCFO)(CFO)CFCOF(Mw=704;Ew=382 p/q=2.2)、33gの2,2,3,3−テトラフルオロオキセタン(2,2,3,3−tetrafluorooxethane)(Mw=130)を投入し、30℃で撹拌した。
3時間後、粗混合物の19FNMR分析によって2,2,3,3−テトラフルオロオキセタン(2,2,3,3−tetrafluorooxethane)の反応の完了を確認した(−80ppmおよび−120ppmにおける典型的な信号が存在しない。
反応混合物に15gの水を加え、表題化合物を反応混合物から分離させるために、1時間撹拌した。
得られた混合物を、次に分液漏斗に注ぎ、下相を分離し、蒸留して、47gの表題生成物を蒸留残留物として得た。
実施例7 Rf’[(CHCFCFO)CHCFCOOEt]の合成
窒素下に維持され、マグネチックスターラー、温度計、冷却器、および滴下漏斗が取り付けられた100mlの3口フラスコに、16mlのエチレングリコール(ethylenglicol)ジメチルエーテル、1.3gのCsF(Mw=152)、16gのフッ化ジアシルF(O)CCFO(CFCFO)(CFO)CFCOF(Mw=704;Ew=382 p/q=2.2)、33gの2,2,3,3−テトラフルオロオキセタン(2,2,3,3−tetrafluorooxethane)(Mw=130)を投入し、30℃で撹拌した。
反応混合物に20gの無水エタノールを加え、1時間撹拌した。
得られた溶液を、次に、水の入った分液漏斗に注ぎ、下相を分離し、蒸留して、48gの表題生成物を蒸留残留物として回収した。
実施例8 Rf’[(CHCFCFO)CHCFCHOH]の合成
窒素下に維持され、マグネチックスターラー、温度計、冷却器、および滴下漏斗が取り付けられた100mlの3口フラスコに、40mlの無水エタノールおよび1.1gのNaBH(Mw=40)を投入し、得られた溶液を次に5℃に冷却し、温度を10未満に維持しながら、30gの実施例7の化合物Rf’[(CHCFCFO)CHCFCOOEt](Ew=1188)をゆっくりと加えた。
19NMR分析によって、−114ppmにおけるCHCFCOOEtの末端直前の信号の消失、および新しく形成されたCHCFCHOHの末端直前に帰属される−117ppmにおける信号の形成を監視することで、反応の変換率を確認した。
カルボン酸エステルの変換率が98%を超えたときに反応が完了したと見なした。
次に反応混合物を室温まで温め、30gのHCl水溶液(10%)を加え、撹拌下で1時間維持した。得られた混合物を次に分液漏斗に注ぎ、下相を分離し、蒸留して、27.2gの表題生成物Rf’[(CHCFCFO)CHCFCHOH]を蒸留残留物として回収した。
実施例9 Rf’[(CHCFCFO)CHCFCHOC(O)NHCHCHOC(O)C(CH)=CHの合成
窒素下に維持され、マグネチックスターラー、温度計、冷却器、および滴下漏斗が取り付けられた100mlの3口フラスコに、50mlの無水MEK、MEK中のSnジブチルジラウレートの溶液(20%w/v)30μl、および15gの実施例8の化合物Rf’[(CHCFCFO)CHCFCHOH](Ew=1144)を投入した。こうして得られた溶液を、次に50℃まで加熱し、2.1gのエチルイソシアネートメタクリレート(Ew=155)を加え、溶液を撹拌下で2時間維持した。
FTIR分析によって、2250cm−1における典型的なイソシアネートバンドの消失を監視することで、反応を追跡した。さらに実施例8の化合物の変換は、19NMR分析によって、CHCFCHOHの末端直前の−117ppmの消失、および新しく形成されたCHCFCHOC(O)NHCHCHOC(O)C(CH)=CHの末端直前に帰属される−115ppmにおける新しい信号の形成を監視することによって、検出した。
アルコール基の変換率が98%を超えた時に反応が完了したと見なし、溶媒を蒸留によって除去した後、16.5gの表題化合物のRf’[(CHCFCFO)CHCFCHOC(O)NHCHCHOC(O)C(CH)=CHを残留物として回収した。
実施例10

の合成
窒素下に維持され、機械的撹拌装置、温度計、および冷却器が取り付けられた250mlの4口フラスコに、30gの実施例8の化合物R[(CHCFCFO)CHCFCHOH]2、Ew=1143)、4gのMEK、6gのイソホロンジイソシアネート(IPDI、Ew=111)、およびMEK中のSnジブチルジラウレートの溶液(20%w/v)15μlを投入し、得られた溶液を次に65℃まで加熱し、撹拌下で維持した。
19NMR分析によって、−117ppmにおけるCHCFCHOHの末端直前の信号の消失、および新しく形成されたCHCFCHOC(O)NHRIPDI基(ここで、RIPDIはRIPDI部分を表す)に帰属される−115ppmにおける新しい信号の出現を監視することによって、反応を確認した。
3時間後、実施例8の化合物の変換率が98%を超え、反応が完了したと見なした。
次に、反応混合物に、1.83gのジメチロールプロピオン酸(DMPA)および1.1gトリエチルアミン(TEA、Ew=101)を含有する14gのMEK溶液を加え、FTIR分析が2250cm−1におけるRIPDI部分の−NCO信号の完全な消失を示すまで、撹拌下で維持した。
実施例11

の合成
窒素下に維持され、機械的撹拌装置、温度計、および冷却器が取り付けられた250mlの4口フラスコに、25gの式8の化合物R[(CHCFCFO)CHCFCHOH]、Ew=1143)、3gのMEK、5gのIPDI(Ew=111)、およびMEK中のSnジブチルジラウレートの溶液(20%w/v)15μlを投入し、得られた溶液を65℃まで加熱し、撹拌下で維持した。
19NMR分析によって、−117ppmにおけるCHCFCHOHの末端直前の信号の消失、および新しいCHCFCHOC(O)NHRIPDI基(ここで、RIPDIはRIPDI部分を表す)に帰属される−115ppmにおける新しい信号の形成を監視することによって、反応の変換率を確認した。
3時間後、実施例8の化合物の変換率が98%を超え、反応が完了したと見なした。
次に反応混合物に、1.7gのジエチルアミノプロパンジオール(DEAPD;EwOH=73.5を含有する13gのMEK溶液を加え、FTIR分析が2250cm−1におけるRIPDI部分の−NCO信号の完全な消失を示すまで、撹拌下で維持した。
応用試験
試験1−潤滑特性の評価
Tribometer SRV装置を用いて、ASTM 6425に準拠して、耐摩耗性を測定した。試験温度は50℃であり、50Hzにおいて、300Nの負荷において1mmのストロークで2時間行った。摩耗値は、Motic Digital Microscope DM−143で目視検査することによって試験終了時に測定した。
結果を以下の表1に示しており、実施例3および5で得た生成物を、方法ASTM D445によって測定した場合に同様の粘度を有する以下の市販の過フッ素化油と比較している。
Demnum(登録商標)S65 PFPE(Daikin)
Demnum(登録商標)S20 PFPE(Daikin)
Fomblin(登録商標)Z03 PFPE(Solvay Solexis)
表1から、本発明の実施例3および5の生成物は、類似の粘度を有する市販の過フッ素化製品よりも大幅に摩耗が少ないことが分かる。耐摩耗性添加剤Fomblin(登録商標)DA607 PFPEをFomblin(登録商標)Z03 PFPEに加えることで、摩耗が1.15から0.87まで減少するが、後者の値は実施例5の生成物を単独で使用して得られた値.(0.64)よりも大きいことも分かる。
試験2−熱安定性の評価
実施例3の生成物を、類似のMW(それぞれ3700 Mwおよび4000 MW)を有するFomblin(登録商標)03 PFPEと比較した。ASTME−1131に準拠して行ったTGA分析では、蒸発による重量減(非ポリマー材料に典型的なTGA温度エクスカーションが生じた場合には常に生じる)および分解による重量減(すなわち、より揮発性の副生成物への***)の2つの重なり合い現象を示している。
表に示すデータは、実施例3の生成物の揮発性/分解が、基準の市販製品よりも少ないことを裏付けている。
試験3−表面特性の評価
13mmHランプを取り付けたUV light Fusion system model VPS 1600を使用して、開始剤としての5%(w/w)の2,2−ジメトキシ−2−フェニアセトフェノン(2,2−dimethoxy−2−phenyacetophenone)の存在下で実施例9の化合物をラジカル光重合させることで得られる30μmのフィルムで、Q−panel(登録商標)試験パネルをコーティングした。
UV硬化させたフィルムの表面特性を、コーティングしたQ−panel(登録商標)の水およびn−ヘキサデカンに対する静的接触角の測定で評価し、結果を以下の表3に示している。
試験4
13mmHランプを取り付けたUV light Fusion system model VPS 1600を使用して、光開始剤としての5%(w/w)の2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノンの存在下で、実施例9の化合物とトリプロピレン(trypropylene)グリコールジアクリレート(TPGDA)との75/25(w/w)配合物をラジカル光重合させることで得られる30μmのフィルムで、Q−panel(登録商標)試験パネルをコーティングした。
UV硬化させたフィルムの表面特性を、コーティングしたQ−panel(登録商標)試験パネルの水およびn−ヘキサデカンに対する静的接触角の測定で評価し、結果を以下の表3に示している。

Claims (14)

  1. A)式(CHXCFCFO)−(式中、Xは水素またはフッ素である)の1つ以上の単位を含むフルオロポリオキシアルキレンセグメント(鎖Rと、
    B)式−(CFCFO)p’(CFO)q’−を満たす(パー)フルオロポリオキシアルキレンセグメント(鎖R)、すなわち、少なくとも1つのカテナリーエーテル結合および少なくとも1つのフルオロカーボン部分を有する繰り返し単位を含むセグメントであって、鎖Rとは異なり、p’およびq’が、≧0の整数であり、400g/molを超える分子量を有する、セグメント
    を含む(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマーの製造方法であって
    無機または有機フッ化物の存在下での、前記R鎖を含む(パー)フルオロポリエーテルのフッ化アシルによる2,2,3,3−テトラフルオロオキセタン(2,2,3,3−tetrafluorooxethane)の開環反応を含み、
    前記(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマーが、以下の式(IA):
    −R−Ra’
    (IA)
    を満たし
    中、鎖R

    式:
    (CHCFCFO)CHCFC(O)F
    (II)
    (式中、nは1以上の整数である)
    の基(II);
    式:
    (CHCFCFO)CHCFC(O)R
    (III)
    式中
    nは前述の定義の通りであり、
    Rは、水素、ヒドロキシ基、またはW−R基であり、Wは結合であるか、または−O−、−NH−、−OC(O)−、−NHC(O)−から選択され、R直鎖または分岐で飽和または不飽和の(C〜C36)炭化水素鎖;(C〜C14)シクロアルキル基または(C〜C14)シクロアルキル(C〜C10)アルキル基であって、前記シクロアルキル部分が、1つ以上の(C〜C)直鎖または分岐のアルキル鎖で任意選択的に置換される基;ならびに、(C〜C14)アリール基または(C〜C10)アルキル(C〜C14)アリール基および式−R−CR=CHの基(式中、R は、水素、あるいは(C 〜C 34 )直鎖または分岐で飽和または不飽和の炭化水素鎖であり、R は、
    (j)−NH−R −O−CO−、
    (jj)−NH−R −NHCOO−R −OCO−、
    (jjj)−R −O−CO−
    から選択され、
    は、(C 〜C 10 )脂肪族基、(C 〜C 14 )脂環式基、(C 〜C 14 )芳香族、または(C 〜C 10 )アルキル(C 〜C 14 アリール)基から選択される二価の基である)の基から選択され
    の基(III);
    式:
    (CHCFCFO)CHCFCHOR’
    (IV)
    (式中、nは前述の定義の通りであり、R’は、水素または(CHRCHRO)−R基であり
    およびRは、どちらも水素であるか、または一方が水素で他方がメチルであり
    mは0または1以上の整数であり

    水素(但し、mが0の場合、Rは水素ではない);
    直鎖または分岐で飽和または不飽和の(C〜C36)炭化水素鎖(C〜C14)脂環式基または(C〜C10)アルキル(C〜C14)シクロアルキル基(C〜C14)芳香族基または(C〜C10)アルキル(C〜C14)芳香族基;
    P(O)R基(式中、RおよびRは、互いに独立して、ヒドロキシおよび−O基から選択され、Xは、Li、Na、K、(NHR’)、(NHR’R’’)、および(NHR’R’’R’’’)ら選択され、R’、R’’、およびR’’’は、互いに同じまたは異なるものであって、線状または分岐の(C〜C22)アルキル基であって、1つ以上の−OH基を任意選択的に含有するか、または任意選択的に互いに結合してN−複素環式基を形成する);
    COR基(式中、Rは、直鎖または分岐で飽和または不飽和の(C〜C36)炭化水素鎖、好ましくは−CR=CH鎖であって、Rは、水素、あるいは直鎖または分岐で飽和または不飽和の(C〜C34)炭化水素鎖であるか、あるいはRは、(C〜C14)脂環式基または(C〜C10)アルキル(C〜C14)シクロアルキル基(C〜C14)芳香族基または(C〜C10)アルキル(C〜C14)芳香族基である);
    CONHR基(式中、RはRと同じであるか、またはCOR基であり、Rは前述の定義の通りである);および
    CO−R−CR=CH基(式中、Rは、水素、あるいは直鎖または分岐で飽和または不飽和の(C〜C34)炭化水素鎖であり、R
    (j)−NH−R−O−CO−
    (jj)−NH−R−NHCOO−R−OCO−
    (jjj)−R−O−CO−
    からなる群から選択され
    は、(C〜C10)脂肪族基、(C〜C14)脂環式基、(C〜C14)芳香族基、または(C〜C10)脂肪族(C〜C14)芳香族基から選択される二価の基である)
    から選択される)
    の基(IV);
    式:
    (CHYCFCFO)CHYCF
    (V)
    (式中、nは前述の定義の通りであり、Yはフッ素または水素である)
    の基(V);および

    (CHCFCFO)CHCF
    (VI)
    (式中、nは前述の定義の通りである)
    の基(VI)
    から選択され、
    a’は、Rと同じであるか、あるいは水素原子および/または塩素原子任意選択的に置換される(C〜C)(パー)フルオロアルキル基である、方法。
  2. A)式(CHXCFCFO)−(式中、Xは水素またはフッ素である)の1つ以上の単位を含むフルオロポリオキシアルキレンセグメント(鎖Rと、
    B)式−(CFCFO)p’(CFO)q’−を満たす(パー)フルオロポリオキシアルキレンセグメント(鎖R)、すなわち、少なくとも1つのカテナリーエーテル結合および少なくとも1つのフルオロカーボン部分を有する繰り返し単位を含むセグメントであって、鎖Rとは異なり、p’およびq’が、≧0の整数であり、400g/molを超える鎖R 分子量を有する、セグメント
    を含む、(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマーであって、
    前記(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマーが、以下の式(IA):
    −R−Ra’
    (IA)
    を満たし、式中、鎖R
    式:
    (CHCFCFO)CHCFC(O)F
    (II)
    (式中、nは1以上の整数である)
    の基(II);
    式:
    (CHCFCFO)CHCFC(O)R
    (III)
    式中
    nは前述の定義の通りであり、
    Rは、水素、ヒドロキシ基、またはW−R基であり、Wは結合であるか、または−O−、−NH−、−OC(O)−、−NHC(O)−から選択され、R直鎖または分岐で飽和または不飽和の(C〜C36)炭化水素鎖(C〜C14)シクロアルキル基または(C〜C14)シクロアルキル(C〜C10)アルキル基であって、前記シクロアルキル部分が、1つ以上の(C〜C)直鎖または分岐のアルキル鎖で任意選択的に置換される基;ならびに(C〜C14)アリール基または(C〜C10)アルキル(C〜C14)アリール基および式−R−CR=CHの基(式中、R は、水素、あるいは(C 〜C 34 )直鎖または分岐で飽和または不飽和の炭化水素鎖であり、R は、
    (j)−NH−R −O−CO−、
    (jj)−NH−R −NHCOO−R −OCO−、
    (jjj)−R −O−CO−
    から選択され、
    は、(C 〜C 10 )脂肪族基、(C 〜C 14 )脂環式基、(C 〜C 14 )芳香族、または(C 〜C 10 )アルキル(C 〜C 14 アリール)基から選択される二価の基である)の基から選択され

    の基(III);
    式:
    (CHCFCFO)CHCFCHOR’
    (IV)
    (式中、nは前述の定義の通りであり、R’は、水素または(CHRCHRO)−R基であり
    およびRは、どちらも水素であるか、または一方が水素で他方がメチルであり
    mは0または1以上の整数であり

    水素(但し、mが0の場合、Rは水素ではない);
    直鎖または分岐で飽和または不飽和の(C〜C36)炭化水素鎖(C〜C14)脂環式基または(C〜C10)アルキル(C〜C14)シクロアルキル基(C〜C14)芳香族基または(C〜C10)アルキル(C〜C14)芳香族基;
    P(O)R基(式中、RおよびRは、互いに独立して、ヒドロキシおよび−O基から選択され、Xは、Li、Na、K、(NHR’)、(NHR’R’’)、および(NHR’R’’R’’’)ら選択され、R’、R’’、およびR’’’は、互いに同じまたは異なるものであって、線状または分岐の(C〜C22)アルキル基であって、1つ以上の−OH基を任意選択的に含有するか、または任意選択的に互いに結合してN−複素環式基を形成する);
    COR基(式中、Rは、直鎖または分岐で飽和または不飽和の(C〜C36)炭化水素鎖、好ましくは−CR=CH鎖であって、Rは、水素、あるいは直鎖または分岐で飽和または不飽和の(C〜C34)炭化水素鎖であるか、あるいはRは、(C〜C14)脂環式基または(C〜C10)アルキル(C〜C14)シクロアルキル基(C〜C14)芳香族基または(C〜C10)アルキル(C〜C14)芳香族基である);
    CONHR基(式中、RはRと同じであるか、またはCOR基であり、Rは前述の定義の通りである);および
    CO−R−CR=CH基(式中、Rは、水素、あるいは直鎖または分岐で飽和または不飽和の(C〜C34)炭化水素鎖であり、R
    (j)−NH−R−O−CO−
    (jj)−NH−R−NHCOO−R−OCO−
    (jjj)−R−O−CO−
    からなる群から選択され
    は、(C〜C10)脂肪族基、(C〜C14)脂環式基、(C〜C14)芳香族基、または(C〜C10)脂肪族(C〜C14)芳香族基から選択される二価の基である)
    から選択される)
    の基(IV);
    式:
    (CHYCFCFO)CHYCF
    (V)
    (式中、nは前述の定義の通りであり、Yはフッ素または水素である)
    の基(V);および
    式:
    (CHCFCFO)CHCF
    (VI)
    (式中、nは前述の定義の通りである)
    の基(VI)
    から選択され、
    a’は、Rと同じであるか、あるいは水素原子および/または塩素原子任意選択的に置換される(C〜C)(パー)フルオロアルキル基である、
    (パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマー。
  3. 以下の式(IA):
    −R−Ra’(IA)
    を満たし、式中
    鎖Rは、請求項2に記載の通りであり
    は、請求項2に記載の基(IV)であり、nは5〜15の範囲であり、R’は(CHRCHRO)−R基であり、RはCO−R−CR=CH基であり、Rは−NH−R−O−CO−基であり、R およびR は請求項2に記載の通りであり
    a’はRと同じである、
    請求項2に記載の(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマー。
  4. 以下の式(IA):
    −R−Ra’(IA)
    を満たし、式中
    鎖Rは、請求項2に記載の通りであり
    は、請求項2に記載の基(V)であり、nは5〜15の範囲であり、
    a’はRと同じである、
    請求項2に記載の(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマー。
  5. 以下の式(IA):
    −R−Ra’(IA)
    を満たし、式中
    鎖Rは、請求項2に記載の通りであり
    鎖Rは、請求項2に記載の基(VI)であり、nは5〜15の範囲であり、
    a’はRと同じである、
    請求項2に記載の(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマー。
  6. 式:

    を満たし、式中
    は、請求項2に記載の通りであり
    は、式(CHCFCFO)CHCFCHO(CHRCHRO)の基であり、RおよびRは前述の定義の通りであり、nは1以上の整数であり、mは0または1以上の整数であり
    a’は、Rと同じであるか、または(C〜C)(パー)フルオロアルキル基であり
    Zは、式−Oの極性基(式中、Mは、水素、一価の金属、好ましくはLi、Na、Kから選択されるアルカリ金属、NRから選択されるアンモニウム基から選択され、R、R、R、およびRのそれぞれは、独立して、水素原子、または任意選択的にフッ素化される(C〜C22)炭化水素基である)、または式−OM’2+の極性基(ここで、M’は二価の金属であり、好ましくはCaおよびMgから選択されるアルカリ土類金属である)であり、ならびに
    xは3または4、但し
    が3である場合、pは1〜6の整数であり、qは0または1〜5の整数であり、p+qは6であり
    xが4である場合、pは1〜8の整数であり、qは0または1〜7の整数であり、p+qは8である、
    請求項2に記載の(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマー。
  7. 鎖RおよびRa’の一方または両方が
    式:
    HO−Rdiol−O
    式中、Rdiolは、C〜C14炭化水素基であり、1つ以上の脂環式基または芳香族基および/またはさらなる官能基を任意選択的に含有する)のジオール化合物と、
    ウレタン部分またはエステル部分を介して結合している、請求項2に記載の(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマー。
  8. diol
    カルボン酸を含有する鎖(R’HC):

    (式中、Tは、2〜12個の炭素原子を含む、線状または分岐のC〜C12炭化水素鎖、C〜C12脂環式基、またはC〜C12芳香族基から選択される三価の炭化水素基である)
    アミンを含有する鎖(R’’HC):

    (式中、RN1およびRN2は、前述の定義と同じ意味を有しより好ましくは、RN1およびRN2は独立して、線状または分岐のC〜Cアルキル基から選択され;m、m’、およびm’’は0または1〜4の整数であり、但し、mおよびm’’の少なくとも1つは0ではなく、Rは、H、あるいは線状または分岐のC〜Cアルキル基である)、ならびに
    アミンを含有する鎖(R’’’HC):

    (式中、RN1は前述の定義と同じ意味を有し好ましくは、RN1はC〜Cアルキル基から選択され、KおよびK’は、1〜6個の炭素原子を有する二価の炭化水素基である)
    から選択される、請求項7に記載の(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマー。
  9. ウレタン部分が式(II):

    を満たし、式中、Eは、1つ以上の脂環式基または芳香族基を任意選択的に含む線状または分岐の二価の炭化水素基である、請求項7または8に記載の(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマー。
  10. 式(IC’):

    を満たし、式中、Rは、請求項2に記載の通りであり、nおよびmは1を超える整数であり、Rdiolは請求項7に記載の通りであり、Eは式:

    の基であり、
    は1〜12の整数であり、好ましくは6であり
    Jは、単結合、メチレン基(−CH−)、酸素原子(−O−)、−C(CH−基、−C(CF−基、−SO−基、−C(O)−基から選択される二価の結合基であり、好ましくはJはメチレン基であり
    、R、R、およびRのそれぞれは、出現ごとに同じまたは異なるものであって、独立して、ハロゲン原子(たとえばCl、Br、F)、C〜C炭化水素基、置換基であって−OR、−NRH’H’’、−C(O)−RH’’’から選択される置換基であり、R、RH’、H’’、およびRH’’’は、互いに同じまたは異なるものであって、出現ごとに独立して、水素原子またはC〜C炭化水素基であり
    および 独立して、0〜4の間の整数であり、ならびに
    は0〜10の間の整数である、請求項7〜9のいずれか一項に記載の(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマー。
  11. 請求項2〜10のいずれか一項に記載の(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマーの潤滑剤としての使用。
  12. 請求項2〜10のいずれか一項に記載の(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマーの耐水および耐油剤としての使用。
  13. 添加剤またはビヒクルと混合された請求項2〜10のいずれか一項に記載の(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマーを含む潤滑剤組成物。
  14. 添加剤またはビヒクルと混合された請求項2〜10のいずれか一項に記載の(パー)フルオロポリエーテルブロックコポリマーを含む、耐水および耐油性組成物。
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