JP6944244B2 - 含フッ素重合性化合物、含フッ素重合体、および表面処理剤 - Google Patents
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Description
[1]下記の一般式(1)で表されることを特徴とする含フッ素重合性化合物。
本実施形態の含フッ素重合性化合物は、下記の一般式(1)で表される。
mは、0〜4の整数を表し、nは、0または1の整数を表す。
*3は、前記一般式(1)のCHのCと結合する結合手を表し、*4は、前記一般式(1)のQと結合する結合手を表す。
*5は、前記一般式(1)のMと結合する結合手を表す。
本実施形態の含フッ素重合性化合物は、例えば、下記の方法により合成することができる。
本実施形態の含フッ素重合体は、前述の含フッ素重合性化合物から誘導された第1構成単位を有する。すなわち、前述の一般式(1)で表される含フッ素重合性化合物のエチレン性不飽和結合が開裂した構造単位を有する。
カチオン型の親水性の例としては、「−N+R7R8R9・Cl−」、「−N+R7R8R9・Br−」、「−N+R7R8R9・I−」、「−N+R7R8R9・CH3SO3 −」、「−N+R7R8R9・NO3 −」、「(−N+R7R8R9)2CO3 2−」又は「(−N+R7R8R9)2SO4 2−」で表される基(但し、R7、R8及びR9は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1〜20の直鎖もしくは分岐状のアルキル基である)を挙げることができる。
両性型の親水基の例としては、カルボキシベタイン型の「−N+R10R11(CH2)aCO2 −」、スルホベタイン型の「−N+R10R11(CH2)aSO3 −」又はアミンオキシド型の「−N+R10R11O−」で表される基(但し、aは1〜5の整数であり、R10及びR11は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1〜10のアルキル基である)を挙げることができる。
非イオン型の親水基の例としては、「−(CH2−CH2−O)b−R12」で表されるポリオキシエチレン基、「−(CH2−CH((CH3)−O)c−R12」で表されるポリオキシプロピレン基(但し、R12水素原子または炭素数1〜20の直鎖もしくは分岐状のアルキル基であり、bは2〜20の整数であり、cは2〜20の整数である)を挙げることができる。
本実施形態の含フッ素重合体は、例えば、重合開始剤(触媒)の存在下、前述の一般式(1)で表される含フッ素重合性化合物と、必要に応じてその他の重合性化合物とを重合させることによって合成することができる。重合方法としては、懸濁重合法、乳化重合法、溶液重合法などの任意の方法を用いることができる。
本実施形態の表面処理剤で処理される被処理物としては、繊維又は繊維製品、石材、フィルター(例えば、静電フィルター)、防塵マスク、燃料電池の部品(例えば、ガス拡散電極およびガス拡散支持体)、木、皮革、毛皮、石綿、金属および酸化物、窯業製品(例えば、ガラス、レンガ、セメント)、プラスチック、塗料またはプラスターが塗布された塗面などを挙げることができる。
本実施形態の表面処理剤を、被処理物に塗布して塗布膜を形成し、次いで塗布膜を乾燥することによって、含フッ素重合体を含む被膜を形成することができる。表面処理剤の塗布方法としては、特に制限はなく、浸漬塗布、スプレー塗布、泡塗布などの既知の方法を用いることができる。により、被処理物の表面に付着させ、乾燥する方法が採られる。また、必要ならば、適当な架橋剤と共に適用し、キュアリングを行ってもよい。
(1)含フッ素重合性化合物の合成
300mLフラスコに、1−メチルピペラジン35.8gを投入し、80℃に加熱した後、3−(2−ペルフルオロヘキシルエトキシ)−1,2−エポキシプロパン(三菱マテリアル電子化成社製、製品名:MF−120)100.0gを3回に分けて投入した。MF120の投入後、100℃に加熱して1.5時間攪拌した後、室温まで放冷した。放冷後、反応液にクロロホルムと水を投入し、反応液をクロロホルムに抽出した後、クロロホルム層を分液した。分液したクロロホルム層を食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥し、得られた溶液を濃縮することで下記の式(A−1)で表されるアルコール化合物(A−1)を得た(111.5g、収率90%)。得られたアルコール化合物(A−1)の純度をガスクロマトグラフィーで測定したところ、96.7%であった。
19F NMR(CDCl3):δ −80.9(CF3、3F)、−113.4(CF2、2F)、−121.9(CF2、2F)、−122.9(CF2、2F)、−123.7(CF2、2F)、−126.1(CF2、2F)
19F NMR(CD3OD):δ −82.4(CF3、3F)、−114.4(CF2、2F)、−122.9(CF2、2F)、−123.9(CF2、2F)、−124.7(CF2、2F)、−127.3(CF2、2F)
19F NMR(CD3OD):δ −82.4(CF3、3F)、−114.3(CF2、2F)、−122.9(CF2、2F)、−123.9(CF2、2F)、−124.6(CF2、2F)、−127.3(CF2、2F)
200mlフラスコに、上記(1)で得られた含フッ素重合性化合物(M−1)を0.5g、[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル−(3−スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシド(アルドリッチ社製)2.5g、アゾビスイソブチロニトリル(和光純薬株式会社製)0.03g及びトリフルオロエタノール(TCI株式会社製)16.7gを投入し、80℃に加熱して20時間反応させた後、室温まで放冷した。放冷後、得られた反応液をメタノールに投入して、固体を析出させた。析出した固体を濾過、減圧乾燥させることにより、含フッ素重合体を得た。
上記(2)含フッ素重合体の合成で得られた含フッ素重合体とトリフルオロエタノールとを、質量比で1:99の割合で混合して、濃度1質量%の含フッ素重合体溶液を調製し、これを表面処理剤とした。
(1)含フッ素重合性化合物の合成
1−メチルピペラジンの代わりに3−(ジメチルアミノ)ピロリジンを用いたこと以外は実施例1と同様にして、下記の式(M−2)で表される含フッ素重合性化合物を得た。
19F NMR(CD3OD):δ −82.4(CF3、3F)、−114.3(CF2、2F)、−122.9(CF2、2F)、−123.9(CF2、2F)、−124.6(CF2、2F)、−127.3(CF2、2F)
上記(1)で得られた含フッ素重合性化合物(M−2)を用いたこと以外は実施例1と同様にして含フッ素重合体を合成した。そして、この含フッ素重合体を用いたこと以外は実施例1と同様にして表面処理剤を製造した。
(1)含フッ素重合性化合物の合成
1−メチルピペラジンの代わりにジメチルアミンを用いたこと以外は実施例1と同様にして、下記の式(M−3)で表される含フッ素重合性化合物(M−3)を得た。
19F NMR(CD3OD):δ −82.4(CF3、3F)、−114.3(CF2、2F)、−122.9(CF2、2F)、−123.9(CF2、2F)、−124.6(CF2、2F)、−127.3(CF2、2F)
上記(1)で得られた含フッ素重合性化合物(M−3)を用いたこと以外は実施例1と同様にして含フッ素重合体を合成した。そして、この含フッ素重合体を用いたこと以外は実施例1と同様にして表面処理剤を製造した。
(1)含フッ素重合性化合物の合成
1−メチルピペラジンの代わりに1−メチル−4−[1−(4−ピペリジル)−4−ピペリジル]ピペラジンを用いたこと以外は実施例1と同様にして、下記の式(M−4)で表される含フッ素重合性化合物を得た。
19F NMR(CD3OD):δ −82.4(CF3、3F)、−114.3(CF2、2F)、−122.9(CF2、2F)、−123.9(CF2、2F)、−124.6(CF2、2F)、−127.3(CF2、2F)
上記(1)で得られた含フッ素重合性化合物(M−4)を用いたこと以外は実施例1と同様にして含フッ素重合体を合成した。そして、この含フッ素重合体を用いたこと以外は実施例1と同様にして表面処理剤を製造した。
(1)含フッ素重合性化合物の合成
2−イソシアナトエチルメタクリレート(昭和電工株式会社製、カレンズMOI)の代わりにメタクリロイルオキシエトキシエチルイソシアネート(昭和電工株式会社製、カレンズMOI−EG)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、下記の式(M−5)で表される含フッ素重合性化合物を得た。
19F NMR(CD3OD):δ −82.4(CF3、3F)、−114.3(CF2、2F)、−122.9(CF2、2F)、−123.9(CF2、2F)、−124.7(CF2、2F)、−127.3(CF2、2F)
上記(1)で得られた含フッ素重合性化合物(M−5)を用いたこと以外は実施例1と同様にして含フッ素重合体を合成した。そして、この含フッ素重合体を用いたこと以外は実施例1と同様にして表面処理剤を製造した。
実施例1(2)の含フッ素重合体の合成において、含フッ素重合性化合物を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして非含フッ素重合体、即ち[2−(メタクリロイルオキシ)エチル]ジメチル−(3−スルホプロピル)アンモニウムヒドロキシドの単独重合体を合成した。そして、この非含フッ素重合体を用いたこと以外は実施例1と同様にして表面処理剤を製造した。
実施例1(2)の含フッ素重合体の合成において、含フッ素重合性化合物として、下記一般式(M−6)で表される化合物(東京化成工業株式会社製)を用いた以外は実施例1と同様にして、含フッ素重合体を合成した。そして、この含フッ素合成体を用いたこと以外は実施例1と同様にして表面処理剤を製造した。
上記実施例1〜5及び比較例1〜2にて製造した表面処理剤を用いて作製した被膜について、水とヘキサデカンの接触角、及びヘキサデカンの転落角を測定した。その結果を表1に示す。
水とヘキサデカンの接触角、及びヘキサデカンの転落角は、協和界面科学社製、CA−A型接触角計を用いて測定した。
接触角は、被膜の表面に水及びヘキサデカンをそれぞれ2μL滴下して、滴下1秒後に測定した。接触角の測定は、被膜の表面の任意の5点で行った。表1には、測定した接触角の平均を記載した。
ヘキサデカンの転落角は、被膜の表面にヘキサデカンを5μL滴下した後、スライドガラスを傾斜させ、ヘキサデカンの液滴が転落し始めた時のスライドガラス板の角度を測定し、その角度を傾斜角度とした。
Claims (6)
- 請求項1乃至4のいずれかの1項に記載の含フッ素重合性化合物から誘導された第1構成単位と、さらに、前記第1構成単位以外の構成単位を有し、前記第1構成単位以外の構成単位が、エチレン性不飽和結合を含む重合性基と、アニオン型の親水性基、カチオン型の親水性基、両性型の親水性基および非イオン型の親水性基のいずれかの親水性基とを有する重合性化合物から誘導された構成単位である2元系共重合体であって、水との接触角が40度以下であり、ヘキサデカンとの接触角が30度以上であることを特徴とする含フッ素重合体。
- 請求項5に記載の含フッ素重合体と、液体媒体とを含むことを特徴とする表面処理剤。
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