(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0017】
本発明の界面活性剤は上記の通り次の一般式(I)で表される化合物を含有する。
【化3】
【0018】
一般式(I)におけるDは、次の化学式D−1又は化学式D−2で表される重合性の不飽和基を表し、R
2は水素原子又はメチル基を表す。
【化4】
【0019】
従って、Dは、具体的には、1−プロペニル基又は2−メチル−1−プロペニル基又は(メタ)アリル基を表す。Dは、これら1−プロペニル基、2−メチル−1−プロペニル基、(メタ)アリル基がいずれか単独で存在していてもよく、混合物として存在していてもよいが、1−プロペニル基であることが好ましい。
【0020】
また、上記Dの置換基数を表すm1は1以上の数であり、好ましくは1〜2の数であり、より好ましくは1である。このDの置換基数m1とR
1の置換基数m2との数の合計は1〜5であり、Dの置換位置はオルト位(2位又は6位)であることが好ましい。
【0021】
一般式(I)におけるR
1は炭素数1〜18のアルキル基、又はアルケニル基、又はアラルキル基であって、炭素数1〜18のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘシサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基等が挙げられる。また、分岐アルキル基としては、例えば、イソプロピル基、イソブチル基、2級ブチル基、ターシャリーブチル基、イソペンチル基、2級ペンチル基、ネオペンチル基、ターシャリーペンチル基、2級へキシル基、2級ヘプチル基、イソヘプチル基、2−エチルヘキシル基、2級オクチル基、イソノニル基、2級ノニル基、イソデシル基、2級デシル基、2級ウンデシル基、2級ドデシル基等が挙げられる。また、アルケニル基としては、例えば、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、へプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基等が挙げられる。また、アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、メチルベンジル基、フェネチル基、メチルフェネチル基、フェニルベンジル基、ナフチルメチル基等が挙げられる。
【0022】
上記R
1の置換基数を表すm2は0〜4の数であることが好ましく、より好ましくは0である。
【0023】
一般式(I)において、Rfは1以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭化水素基、又は1以上の水素原子がフッ素原子で置換されたアシル基であって、1以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭化水素としては、例えば、フルオロアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアリール基、フルオロシクロアルキル基、フルオロシクロアルケニル基が挙げられる。
【0024】
フルオロアルキル基としては、例えば、パーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロイソプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロへキシル基、パーフルオロヘプチル基、パーフルオロオクチル基、パーフルオロ2−エチルヘキシル基、パーフルオロノニル基、パーフルオロデシル基、パーフルオロウンデシル基、パーフルオロドデシル基等のパーフルオロアルキル基の他、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロプロピル基、ヘプタフルオロブチル基、ノナフルオロブチル基、ウンデカフルオロへキシル基、トリデカフルオロヘプチル基、ペンタデカフルオロオクチル基、ヘプタデタフルオロノニル基、ノナデカフルオロデシル基、ジフルオロエチル基、テトラフルオロプロピル基、ヘキサフルオロブチル基、オクタフルオロペンチル基、デカフルオロヘキシル基、ドデカフルオロヘプチル基、テトラデカフルオロオクチル基、ヘキサデカフルオロノニル基、オクタデカフルオロデシル基、モノフルオロエチル基、トリフルオロプロピル基、ペンタフルオロブチル基、ヘプタフルオロペンチル基、ノナフルオロヘキシル基、ウンデカフルオロヘプチル基、トリデカフルオロオクチル基、ペンタデカフルオロノニル基、ヘプタデカフルオロデシル基、モノフルオロプロピル基、トリフルオロブチル基、ペンタフルオロペンチル基、ヘプタフルオロヘキシル基、ノナフルオロヘプチル基、ウンデカフルオロオクチル基、トリデカフルオロノニル基、ペンタデカフルオロデシル基、モノフルオロヘキシル基、トリフルオロヘプチル基、ペンタフルオロオクチル基、ヘプタフルオロノニル基、ノナフルオロデシル基等のフルオロアルキル基が挙げられる。
【0025】
フルオロアルケニル基としては、例えば、パーフルオロプロペニル基、パーフルオロイソプロペニル基、パーフルオロブテニル基、パーフルオロイソブテニル基、パーフルオロペンテニル基、パーフルオロイソペンテニル基、パーフルオロヘキセニル基、パーフルオロヘプテニル基、パーフルオロオクテニル基、パーフルオロノネニル基、パーフルオロデセニル基、パーフルオロウンデセニル基、パーフルオロドデセニル基、パーフルオロテトラデセニル基、パーフルオロオレイル基、トリフルオロブテニル基、ペンタフルオロペンテニル基、ヘプタフルオロヘキセニル基、ノナフルオロヘプテニル基、ウンデカフルオロオクテニル基、トリデカフルオロノネニル基、ペンタデカフルオロデセニル基、ヘプタデカフルオロウンデセニル基、ノナデカフルオロドデセニル基等が挙げられる。
【0026】
フルオロアリール基としては、例えば、パーフルオロフェニル基、パーフルオロトルイル基、パーフルオロキシリル基、パーフルオロクメニル基、パーフルオロメシチル基、パーフルオロベンジル基、パーフルオロフェネチル基、パーフルオロスチリル基、パーフルオロシンナミル基、パーフルオロエチルフェニル基、パーフルオロ−p−クミルフェニル基、モノフルオロフェニル基、ジフルオロフェニル基、トリフルオロフェニル基、テトラフルオロフェニル基、モノフルオロトルイル基、パーフルオロエチルフェニル基等が挙げられる。
【0027】
フルオロシクロアルキル基としては、例えば、パーフルオロシクロペンチル基、パーフルオロシクロヘキシル基、パーフルオロシクロヘプチル基、パーフルオロメチルシクロペンチル基、パーフルオロメチルシクロヘキシル基、パーフルオロメチルシクロヘプチル基等が挙げられる。
【0028】
フルオロシクロアルケニル基としては、例えば、パーフルオロシクロペンテニル基、パーフルオロシクロヘキセニル基、パーフルオロシクロヘプテニル基、パーフルオロメチルシクロペンテニル基、パーフルオロメチルシクロヘキセニル基、パーフルオロメチルシクロヘプテニル基等が挙げられる。
【0029】
1以上の水素原子がフッ素原子で置換されたアシル基としては、例えば、パーフルオロアセチル基、パーフルオロプロピオニル基、パーフルオロブチリル基、パーフルオロイソブチリル基、パーフルオロバレリル基、パーフルオロイソバレリル基、パーフルオロピバリル基、パーフルオロドデカノイル基、パーフルオロテトラデカノイル基、パーフルオロヘキサデカノイル基、パーフルオロオクタデカノイル基、パーフルオロアクリロイル基、パーフルオロプロピオロイル基、パーフルオロメタクロイル基、パーフルオロクロトノイル基、パーフルオロオレイロイル基、パーフルオロベンゾイル基、パーフルオロフタロイル基、パーフルオロスクシニル基、モノフルオロアセチル基、ジフルオロアセチル基、テトラフルオロプロピオニル基、ヘキサフルオロブチリル基、オクタフルオロバレリル基、ドコサフルオロドデカノイル基等が挙げられる。
【0030】
また、一般式(I)における(AO)n鎖部分は、炭素数2〜4のアルキレンオキサイドとして、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン(1,4−ブチレンオキサイド)の1種又は2種以上を選択して、付加重合させることにより得ることができる。付加させるアルキレンオキサイド等の重合形態は限定されず、1種類のアルキレンオキサイドの単独重合体、2種類以上のアルキレンオキサイドのランダム共重合体、ブロック共重合体、或いはそれらランダム付加体とブロック共重合の組み合わせであってもよい。
【0031】
上記アルキレンオキサイドとしてはオキシエチレン基が特に好ましい。2種類以上のアルキレンオキサイドを選択する場合には、その1種類はエチレンオキシドを選択することが好ましく、(AO)n鎖部分は、好ましくはオキシエチレン基を50〜100モル%、より好ましくは70〜100モル%含有する(ポリ)オキシアルキレン鎖である。
【0032】
重合度nはアルキレンオキシドの平均付加モル数を表し、0〜1,000の範囲の数である。平均付加モル数の好ましい範囲は界面活性剤の用途等によって異なるが、通常は、下限は0.1以上であり、1以上が好ましく、3以上がより好ましく、5以上がさらに好ましく、10以上が特に好ましい。また、上限は100以下が好ましく、50以下がより好ましく、30以下がさらに好ましい。より詳細には、一般式(I)におけるXが水素原子の場合には、重合度nは10以上50以下の範囲の数であることが好ましい。また、Xがイオン性親水性基の場合には、重合度nは好ましくは0以上50以下の範囲の数であり、より好ましくは3以上30以下の範囲の数である。
【0033】
一般式(I)で表わされる本発明の界面活性剤において、(AO)n鎖中のオキシエチレン基の含有量及び重合度nは、界面活性剤の親水性又は疎水性の程度を可変とするが、本発明の目的とするポリマーディスパージョンの特性、ポリマーフィルムの特性に応じて、又は使用するモノマーや用途に応じて(AO)nの鎖部分の組成を適切に設計することが好ましい。
【0034】
次に一般式(I)におけるXは、水素原子、又は−(CH
2)
a−SO
3M、−(CH
2)
b−COOM、−PO
3M
2、−P(Z)O
2M、−CO−CH
2−CH(SO
3M)−COOM(式中、a、bは、それぞれ0〜4の数を表し、Zは上記一般式(I)からXを除いた残基を表す。)で表されるアニオン性親水基等である。上記のアニオン性親水基を表す式(I)中、Mは水素原子、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属原子、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属原子、又はアンモニウム、アルカノールアミン残基を表す。アンモニウムとしては、例えば、アンモニアのアンモニウム、又はモノメチルアミン、ジプロピルアミン等のアルキルアミンのアンモニウム等が挙げられ、アルカノールアミン残基としては、例えば、モノエタノールアミン残基、ジエタノールアミン残基、トリエタノールアミン残基等が挙げられる。これらのアニオン性親水基の中でも、−SO
3M、−PO
3M
2又はP(Z)O
2Mで表わされる基が好ましい。なお、上記−PO
3M
2は、上記一般式(I)からXを除いた残基Zとのモノエステル体を表し、−P(Z)O
2Mは、上記一般式(I)からXを除いた残基Zとのジエステル体を表す。これらは、上記の如く、それぞれ単独組成で本発明に用いることもでき、混合物として本発明に用いることもできる。
【0035】
以下、本発明の反応性界面活性剤の製造方法の一連の工程について詳述する。
【0036】
上記一般式(I)において、Dで表わされる重合性の不飽和基は、上記の如く、1−プロペニル基又は2−メチル−1−プロペニル基又は(メタ)アリル基であるが、これらのうち、(メタ)アリル基は、(アルキル)フェノールの(メタ)アリル化反応により、導入される。一方、1−プロペニル基又は2−メチル−1−プロペニル基を有するものは、(アルキル)フェノールの(メタ)アリル化反応の後、アルカリの存在下で1−プロペニル基又は2−メチル−1−プロペニル基へ転位させることにより導入することができる。フェノールへの1−プロペニル基導入について、次の方法を例示するが、本発明はこの合成法に限定されるものではない。すなわち、ハロゲン化アリルとフェノールを、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの塩基性物質とともに反応させ、更に100℃程度に加熱することにより、アリルフェノールを得る。この段階にて、ハロゲン化アリル及び塩基性物質の量を調整することにより、フェノールに対しアリル基の1置換体や2置換体等を得ることができる。以下に一般式を示して本反応をより詳細に説明する。以下の反応式(i)、(ii)に従って、アリルフェノールが得られる。
【化5】
【0037】
加えて、このとき、フェノール、ハロゲン化アリルの仕込み比率や触媒の量、反応温度等の反応条件によっては、下記反応式(iii)、(iv)の反応が進み、ジアリル体等が副生する。
【化6】
【0038】
このように、上記反応式(i)〜(iv)により、目的の(モノ)アリル体に加えてジアリル体等を含む反応組成物を得ることできる。これら反応組成物を水酸化アルカリの存在下で加熱することにより、アリル基が1−プロペニル基に転位して、主たる目的物のプロペニルフェノールが得られるが、反応条件によっては未転位のアリルフェノールを一定量含む組成物を得ることができる。
【0039】
以後、上記反応式(ii)で得られるアリルフェノールを例にとって、次工程以降を説明する。得られたアリルフェノールの末端の水酸基をグリシジルエーテル化する方法は、特に限定されず、公知の方法が利用できる。例えば、酸触媒存在下でエピクロルヒドリンを反応させてクロルヒドリン化合物とした後に、アルカリで閉環させてアリルフェニルグリシジルエーテルを得ることができる。次いで、触媒存在下で含フッ素アルコールに、上記中間体1モルを付加反応させる。更に公知の方法で所定量のアルキレンオキシドを付加することにより、目的物の一つである、本発明の一般式(I)におけるDが1−プロペニル基であり、m1が1、m2が0、Xが水素原子である非イオン性の界面活性剤が得られる。
【0040】
一般式(I)のXがイオン性親水基の場合は、上記の方法で得られた化合物にさらにイオン性親水基の導入反応を行う。イオン性親水基を表わす式中、−(CH
2)
a−SO
3Mにおけるaが0で表わされるアニオン性親水基を導入するための反応条件は特に限定されず、例えば、スルファミン酸、硫酸、無水硫酸、発煙硫酸、クロロスルホン酸等を反応させることにより製造することができる。また、−(CH
2)
a−SO
3Mにおいて、aが1〜4の数で表わされるアニオン性親水基を導入するための反応条件も特に限定されるものではなく、例えば、プロパンサルトン、ブタンサルトン等を反応させることにより製造できる。
【0041】
イオン性親水基を表わす式中、−(CH
2)
b−COOMで表わされるアニオン性親水基を導入するための反応条件も特に限定されず、例えば、ヒドロキシル基を酸化するか、もしくは、モノハロゲン化酢酸を反応させてカルボキシル化を行うか、又は、アクリロニトリル、アクリル酸エステルを反応させ、アルカリでケン化を行うことにより製造できる。
【0042】
イオン性親水基を表わす式中、−PO
3M
2及び/又はP(Z)O
2M(式中、Zは上記一般式(I)からXを除いた残基を表す。)で表わされるアニオン性親水基を導入するための反応条件も特に限定されず、例えば、五酸化二リン、ポリリン酸、オルトリン酸、オキシ塩化リン等を反応させることにより製造できる。リン酸エステル基をアニオン性親水基とする場合、製造方法によってはモノエステル型の化合物とジエステル型の化合物が混合体として得られるが、これらは分離してもよいし、そのまま混合物として使用してもよい。また、水の存在下で反応させ、モノエステル化合物の含有割合を高めて使用することもできる。
【0043】
イオン性親水基を表わす式中、−CO−CH
2−CH(SO
3M)−COOMで表されるアニオン性基を導入するための反応条件も特に限定されず、例えば無水マレイン酸を反応させてモノエステル化を行い、無水亜硫酸ナトリウムを反応させてスルホン化を行うことにより製造することができる。また、アニオン性親水化を行った場合は、その後に水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリや、アンモニア、アルキルアミン又はモノエタノールアミン、ジエタノールアミン等のアルカノールアミン等で中和を行ってもよい。
【0044】
[重合性モノマー]
本発明の界面活性剤を用いた重合反応に適用されるモノマーは特に限定されず、種々のものに適用可能である。例えばアクリレート系エマルション、スチレン系エマルション、酢酸ビニル系エマルション、SBR(スチレン/ブタジエン)エマルション、ABS(アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン)エマルション、BR(ブタジエン)エマルション、IR(イソプレン)エマルション、NBR(アクリロニトリル/ブタジエン)エマルション等の製造に使用でき、2種以上のモノマーを乳化重合することもできる。
【0045】
アクリレート系エマルションを構成するモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル)同士、(メタ)アクリル酸(エステル)/スチレン、(メタ)アクリル酸エステル)/酢酸ビニル、(メタ)アクリル酸エステル)/アクリロニトリル、(メタ)アクリル酸(エステル)/ブタジエン、(メタ)アクリル酸(エステル)/塩化ビニリデン、(メタ)アクリル酸(エステル)/アリルアミン、(メタ)アクリル酸(エステル)/ビニルビリジン、(メタ)アクリル酸(エステル)/(メタ)アクリル酸アルキロールアミド、(メタ)アクリル酸(エステル)/N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸(エステル)/N,N−ジエチルアミノエチルビニルエーテル等が挙げられる。
【0046】
スチレン系エマルションのモノマーとしては、スチレン単独の他、例えば、スチレン/アクリロニトリル、スチレン/ブタジエン、スチレン/フマルニトノル、スチレン/マレインニトリル、スチレン/シアノアクリル酸エステル、スチレン/酢酸フェニルビニル、スチレン/クロロメチルスチレン、スチレン/ジクロロスチレン、スチレン/ビニルカルバゾール、スチレン/N,N−ジフェニルアクリルアミド、スチレン/メチルスチレン、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン、スチレン/アクリロニトリル/メチルスチレン、スチレン/アクリロニトリル/ビニルカルバゾール、スチレン/マレイン酸等が挙げられる。
【0047】
酢酸ビニル系エマルションのモノマーとしては、酢酸ビニル単独の他、例えば、酢酸ビニル/スチレン、酢酸ビニル/塩化ビニル、酢酸ビニル/アクリロニトリル、酢酸ビニル/マレイン酸(エステル)、酢酸ビニル/フマル酸(エステル)、酢酸ビニル/エチレン、酢酸ビニル/プロピレン、酢酸ビニル/イソブチレン、酢酸ビニル/塩化ビニリデン、酢酸ビニル/シクロペンタジエン、酢酸ビニル/クロトン酸、酢酸ビニル/アクロレイン、酢酸ビニル/アルキルビニルエーテル等が挙げられる。
【0048】
ハロゲン化オレフィン系の重合に供されるモノマーとしては、例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン、塩化ビニル/マレイン酸(エステル)、塩化ビニル/フマル酸(エステル)、塩化ビニル/酢酸ビニル、塩化ビニル/塩化ビニリデン、塩化ビニリデン/酢酸ビニル、塩化ビニリデン/安息香酸ビニル等が挙げられる。
【0049】
また、本発明の界面活性剤はフッ素原子を含有することからフッ化オレフィンやフルオロ(メタ)アクリレートの重合反応にも使用することができる。
【0050】
フッ化オレフィンとしては、例えば、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、クロロフルオロエチレン、クロロジフルオロエチレン、ジクロロフルオロエチレン、ジクロロジフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、トリフルオロプロピレン、ペンタフルオロプロピレン、ヘキサフルオロプロピレン等が挙げられる。
【0051】
フルオロアクリレートとしては、例えば、CH
2=CFCOOCH
2CF
2CF
2H(4FFA)、CH
2=CFCOOCH
2CF
2CF
3(5FFA)、CH
2=CFCOOCH
2(CF
2)
3CF
2H(8FFA)、CH
2=CFCOOCH
2(CF
2)
5CF
2H(12FFA)等が挙げられる。フルオロメタクリレートとしては、例えば、CH
2=C(CH
3)COOCH
2CF
3(3FMA)、CH
2=C(CH
3)COOCH
2CF
2CF
2H(4FMA)、CH
2=C(CH
3)COOCH
2CF
2CF
3(5FMA)、CH
2=C(CH
3)COOCH
2(CF
2)
2CF
3(7FMA)、CH
2=C(CH
3)COOCH
2(CF
2)
3CF
2H(8FMA)等のフルオロメタクリレートが挙げられる。
【0052】
[重合条件]
本発明の界面活性剤を使用して乳化重合反応を行う場合、使用される重合開始剤は特に限定されず、例えば、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキシド等を使用できる。重合促進剤としては、亜硫酸水素ナトリウム、硫酸第1鉄アンモニウム等が使用できる。また、連鎖移動剤として、α−メチルスチレンダイマー、n−ブチルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタンなどのメルカプタン類、四塩化炭素、四臭化炭素などのハロゲン化炭化水素などを用いてもよい。
【0053】
通常、本発明の界面活性剤の使用量は全モノマーに対して0.1〜20質量%が好ましく、より好ましくは、0.2〜10.0質量%が適当である。
【0054】
本発明の界面活性剤は、それ単独でも乳化重合は良好に完結しうるが、本発明の効果を保持できる範囲内において、さらにアニオン性界面活性剤又はカチオン性界面活性剤又は/及び他の非イオン性界面活性剤を併用してもよく、これにより乳化重合時の重合安定性が向上し、また後工程における処理特性を向上させることができる。
【0055】
かかるアニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤及び非イオン性界面活性剤としては特に限定されないが、例えば、アニオン性界面活性剤としては、脂肪酸セッケン、ロジン酸セッケン、アルキルスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシアルキレンアルキル硫酸塩、ポリオキシアルキレンアリール硫酸塩などが挙げられ、カチオン性界面活性剤としてはステアリルトリメチルアンモニウム、セチルトリメチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウムなどが挙げられ、非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、アルキルポリグルコシド、ポリグリセリンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステルなどが挙げられる。
【0056】
これらの併用する界面活性剤の使用量としては、本発明の界面活性剤100部に対して、0.5〜95質量部含まれることが好ましく、より好ましくは5〜60質量部である。さらに好ましくは10〜30質量部である。
【0057】
さらに、含フッ素モノマーのように水への溶解性が著しく低いモノマーを使用する場合は、放置安定性の優れた共重合体水分散液を得るために高圧ホモジナイザーや超音波ホモジナイザーのような強力な破砕エネルギーを付与できる乳化装置を用いて、単量体を水中に微粒子化して重合することが望ましい。
【0058】
なお、本発明の界面活性剤を使用して懸濁重合を行う場合は、本発明の界面活性剤を使用する以外は公知の方法に従って行うことができる。
【0059】
[その他の成分]
重合時の重合安定性を向上させる目的で公知の保護コロイド剤を併用することができる。併用できる保護コロイド剤としては、完全けん化ポリビニルアルコール、部分けん化ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリル酸、アラビアゴムなどがある。
【0060】
本発明の界面活性剤の他の使用方法としては、ポリマーディスパージョンの安定性を改善するために、重合終了後のポリマーに添加することができる。
【0061】
さらに、使用するモノマーが完全に相溶しない場合は、これらのモノマーに充分に相溶させるような相溶化剤、例えば、水溶性有機溶剤や低分子量のモノマーを添加することが好ましい。相溶化剤の添加により、乳化性および共重合性を向上させることが可能である。水溶性有機溶剤としては、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、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、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、エタノールなどが挙げられ、水100重量部に対して、1〜50重量部、例えば10〜40重量部の範囲で用いることができる。また、低分子量のモノマーとしては、メチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、2,2,2−トリフルオロエチルメタクリレートなどが挙げられ、モノマーの全量100質量部に対して、1〜50質量部の範囲で用いることができる。
【0062】
[作用]
本発明の界面活性剤は、その分子中の疎水基部分に共重合性の不飽和基を有し、重合性モノマー、殊にスチレン系モノマーとの共重合性に優れ、ポリマー組成に組み込まれやすい。そのため、共重合性の反応性界面活性剤として、ポリマーディスパージョンから得られたポリマーフィルム中に遊離した状態で存在する界面活性剤量が著しく減少し、フィルムの耐水性や撥水性等の諸特性の向上に極めて優れた効果を発揮する。かつポリマーディスパージョンの泡立ち、機械安定性等が著しく改善される。
【実施例】
【0063】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの例により限定されるものではない。なお、文中「部」及び「%」は特に記載がない限り質量基準である。
【0064】
[一般式(I)で表される化合物の製造例](製造例1)
撹拌機、温度計、還流管を備えた反応容器に、フェノール94g(1.0モル)、NaOH40g(1.0モル)およびアセトン210gを仕込み、撹拌しながら内温を40℃に昇温した。次にアリルクロライド76g(1.0モル)を1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに40℃に2時間保ち、反応を行った。反応生成物を濾過し、副生したNaClを除去した後、減圧下にアセトンを除去し、アリルフェニルエーテル134gを得た。
【0065】
このアリルフェニルエーテルをオートクレーブに仕込み、200℃で5時間撹拌保持した。この段階で転位反応が起こり、2−アリルフェノールとした。反応容器に、この2−アリルフェノール134g(1モル)と、触媒として三フッ化ホウ素エーテル錯体1.3gを仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら、100℃まで昇温した後、この温度を維持した状態で、エピクロルヒドリンを2−アリルフェノール1モルに対して1モルとなるように撹拌下に滴下した。その後、60℃で、48%水酸化ナトリウム水溶液100gを滴下し、60℃で2時間熟成した後、水400gを添加し、80℃で30分撹拌後、80℃で1時間静置した。分離した下層(水層)を分離除去し、100℃で減圧して脱水し、2−アリルフェニルグリシジルエーテルを得た。
【0066】
次に、撹拌機、温度計及び窒素導入管を備えた反応容器に2−アリルフェニルグリシジルエーテル190g(1モル)、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノール200g(1モル)及び触媒として水酸化ナトリウム10gを仕込み、反応装置内の雰囲気を窒素で置換後、温度100℃の条件にて5時間撹拌反応を行った後、触媒を除去して中間体Aを得た。次にこの中間体A390g(1モル)をオートクレーブに移し、水酸化カリウムを触媒とし、圧力1.5kg/cm
3、温度130℃の条件にて、エチレンオキサイド440g(10モル)を付加させて、一般式(I)で表される化合物(本発明品1)を得た。この反応時にアリル基は、1−プロペニル基に定量的に変化した。
【化7】
【0067】
(製造例2)
エチレンオキサイドの量を440g(10モル)から2200g(50モル)に増やした他は、製造例1に準じて一般式(I)で表される化合物(本発明品2)を得た。
【化8】
【0068】
(製造例3)
撹拌器、温度計及び窒素導入管を備えた反応容器に、上記製造例1で得られた化合物(本発明品1)830g(1モル)を仕込み、反応装置内の雰囲気を窒素で置換後、温度120℃の条件にてスルファミン酸97g(1モル)を反応させた後、精製して一般式(I)で表される化合物(本発明品3)を得た。
【化9】
【0069】
(製造例4)
2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノールの代わりに3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロ−1−オクタノールを用いた他は、製造例1に準じて一般式(I)で表される化合物(本発明品4)を得た。
【化10】
【0070】
(製造例5)
2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノールの代わりに2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9−ヘキサデカフルオロ−1−ノナノールを用い、アリルクロライドの量を152gに増やし、エチレンオキサイドの量を440g(10モル)から880g(20モル)に増やした他は、製造例1に準じて一般式(I)で表される化合物(本発明品5)を得た。
【化11】
【0071】
(製造例6)
フェノールの代わりにスチレン化フェノールを用い、2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9−ヘキサデカフルオロ−1−ノナノールの代わりに1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−トリデカフルオロヘキサン−1−オールを用いた他は、製造例5に準じて一般式(I)で表される化合物(本発明品6)を得た。
【化12】
【0072】
(製造例7)
2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノールの代わりに2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7−トリデカフルオロヘプタン酸を用いた他は、製造例1に準じて一般式(I)で表される化合物(本発明品7)を得た。
【化13】
【0073】
なお、上記各構造式中、EOはオキシエチレン基を示す。
【0074】
また、以下の使用例における比較品は以下の通りである。
【化14】
【0075】
[界面活性剤の使用例]
<使用例1:ポリテトラフルオロエチレンディスパージョン(PTFE)の調製>
イオン交換水1.5L、パラフィンワックス60g(融点60℃)及び本発明品または比較品の乳化剤1.5gを撹拌機付きステンレススチール製オートクレーブに仕込み、窒素ガスの圧入、脱気を3回行い、系内の酸素を除去した。引き続き内圧が0.78MPaになるまでテトラフルオロエチレン(TFE)を圧入し、1質量%の過硫酸アンモニウム水溶液3.75gを仕込み、内温70℃にて反応を開始した。重合の進行に伴って重合系内の圧力が低下するので、連続的にTFEを追加して、内圧を0.78MPaに保ち、反応を継続した。重合開始から12時間後にTFEをパージして重合を停止した。得られたポリマーディスパージョンについて、以下の評価試験を行った。その結果を表1に示す。
【0076】
[固形分]
ポリマーディスパージョン2gをアルミ製カップに精秤し、105℃で2時間乾燥後の残渣重量から固形分重量を求め、その固形分重量をディスパージョン精秤量に対する重量%で示した。
【0077】
[平均粒子径]
ポリマーディスパージョンの一部を取り、動的光散乱式粒度分布測定装置(日機装株式会社製、製品名MICROTRAC UPA9340)にて粒子径を測定した。
【0078】
[粘度]
B型粘度計により25℃で測定を行った。
【0079】
[機械的安定性]
ポリマーディスパージョンの50gを秤取し、マーロン型試験機にて荷重10kg、回転数1,000rpmで5分間処理し、生成した凝集物を80メッシュの金網でろ過し、残渣を水洗後、105℃で2時間乾燥し、その重量をディスパージョンの固形分に対する重量%で示した。なお、本測定において凝集物量が小さいほど、高せん断条件下におけるポリマーディスパージョンの安定性が高いことを意味する。
【0080】
[保存安定性]
ポリマーディスパージョンを100mlのメスシリンダー(液深さ約140mm)に入れ、室温で一ヶ月間静置後、生成した上澄みの厚み(mm)を目視で計測した。この評価では、上澄みの厚さが小さいほど保存安定性に優れていることを意味する。
【0081】
【表1】
【0082】
<使用例2:フッ素系ポリマーディスパージョンの調製>
撹拌機、還流冷却器、温度計、窒素導入管を備えた反応器にトリデカフルオロオクタン−1−イル−メタクリレート50g、ステアリルアクリレート50g、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル30g、イオン交換水180g、表2に記載の乳化剤をセパラブルフラスコに入れて60℃に加温して15分撹拌した。その後、これを10分間超音波ホモジナイザーで乳化処理した。反応器内を窒素置換した後、ここにラウリルメルカプタン0.2g、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩0.6gをイオン交換水10gに溶かした水溶液を添加し、60℃で5時間反応させて、固形分約30%のフッ素系ポリマーディスパージョンを得た。得られたポリマーディスパージョンを、基材(厚さ3mmの透明な芳香族ポリカーボネート樹脂板)にバーコーターを用いて塗工(ウエット厚さ16μm)して、105℃の熱風循環オーブン中で30分間保持することによりポリマーフィルムを作製した。得られたポリマーディスパージョン及びポリマーフィルムについて、以下の評価試験を行った。その結果を表2に示す。
【0083】
[平均粒子径]
上記ポリマーディスパージョンの一部を取り、動的光散乱式粒度分布測定装置(日機装株式会社製、製品名「MICROTRAC UPA9340」)にて粒子径を測定した。
【0084】
[機械的安定性]
上記ポリマーディスパージョン3.0gを500mlビーカーに採取して、硬度43の調整水297gを添加し、10%酢酸を用いてpHを4に調整した。これをウルトラミキサー(みづほ工業株式会社製)を用いて、液温40℃、2500rpmの条件で5分間撹拌した。予め黒色に染色したろ紙(5A、直径9cm)にて減圧濾過し、そのろ紙を室温で乾燥させた後、ろ紙の表面の凝集物の有無を目視で確認した。凝集物が全くないものを5点、凝集物の発生が著しいものを1点として5段階評価した。
【0085】
[接触角]
ポリマーフィルム表面に純水液滴(2.0μL)を滴下して、接触角計(協和界面科学株式会社製、製品名「DropMaster 500」)を用いて、その接触角を測定した。
【0086】
[汚れ除去性]
温度25℃、湿度60%RHで2時間保持したポリマーフィルムの表面に、油性インク(商品名「マジックインキ」)を付着させた後、クリーニングクロスで拭き取った。続いて、表面状態を確認し、下記の基準で評価した。
◎:油性インクの跡を全く確認できない。
○:油性インクの跡がわずかに確認できる。
×:油性インクの跡が簡単に確認できる。
【0087】
【表2】
【0088】
<使用例3:スチレン/アクリル酸ブチル系ポリマーディスパージョンの調製>
モノマーとしてスチレン123.75g、アクリル酸ブチル123.75g、アクリル酸2.5gを、本発明品または比較品の乳化剤5.0g及びイオン交換水105gをホモミキサーで混合して混合モノマー乳濁液を調製した。これとは別に、撹拌機、還流冷却器、温度計、窒素導入管及び滴下漏斗を備えた反応器に、イオン交換水122g、炭酸水素ナトリウム0.25gを仕込んだ。滴下漏斗に上記事前調製した混合モノマー乳濁液のうち36gを仕込み、反応器に一括添加し、80℃に昇温させた。その後、15分間撹拌を継続した後に、重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.5gをイオン交換水20gに溶解して加えて重合を開始させた。次いで、重合開始剤の添加15分後より3時間かけて、混合モノマー乳濁液の残りの324部を滴下して重合させた。さらに、続けて2時間熟成した後、冷却してアンモニア水でpHを8に調整した。得られたポリマーディスパージョン及びポリマーフィルムについて、以下の評価試験を行った。その詳細結果を表3に示す。
【0089】
[重合安定性]
ポリマーディスパージョンを80メッシュの金網で乳化重合工程中に生成した凝集物をろ過して、ろ過残渣を水洗後、105℃で2時間乾燥し、その重量をディスパージョンの固形分に対する重量%で示した。なお、本測定において凝集物量が小さい程、乳化重合工程における重合安定性が高いことを意味する。
【0090】
[平均粒子径]
ポリマーディスパージョンの一部を取り、動的光散乱式粒度分布測定装置(日機装株式会社製、製品名「MICROTRAC UPA9340」)にて粒子径を測定した。
【0091】
[機械的安定性]
ポリマーディスパージョンの50gを秤取し、マーロン型試験機にて荷重10kg、回転数1,000rpmで5分間処理し、生成した凝集物を80メッシュの金網でろ過し、残渣を水洗後、105℃で2時間乾燥し、その重量をディスパージョンの固形分に対する重量%で示した。なお、本測定において凝集物量が小さいほど、高せん断条件下におけるポリマーディスパージョンの安定性が高いことを意味する。
【0092】
[起泡性]
ポリマーディスパージョンを水で2倍希釈し、100mlネスラー管に30ml入れ、30回倒立させてから静置5分後における泡の量(ml)を測定した。
【0093】
[耐水白化性]
ポリマーディスパージョンを市販のガラス板に膜厚120μm(dry)になるように塗布し、20℃×65%RHの雰囲気下で24時間乾燥させたものを25℃のイオン交換水に浸漬し、16ポイントの印刷文字の上にガラス板を置き、ポリマーフィルムを通して文字を透かして見たときに、その文字が判別できなくなるまでの日数を測定した。その結果を、以下の基準に基づいて評価した。
◎:21日以上
○:11日〜20日
△:1〜10日
×:1日未満
【0094】
【表3】