(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-08
(45)【発行日】2024-11-18
(54)【発明の名称】表面処理剤、撥水性繊維製品及び撥水性繊維製品の製造方法
(51)【国際特許分類】
C09K 3/18 20060101AFI20241111BHJP
D06M 15/285 20060101ALI20241111BHJP
D06M 15/263 20060101ALI20241111BHJP
【FI】
C09K3/18 101
D06M15/285
D06M15/263
(21)【出願番号】P 2020143759
(22)【出願日】2020-08-27
【審査請求日】2023-07-12
(73)【特許権者】
【識別番号】000226161
【氏名又は名称】日華化学株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000206901
【氏名又は名称】大塚化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128381
【氏名又は名称】清水 義憲
(74)【代理人】
【識別番号】100162352
【氏名又は名称】酒巻 順一郎
(72)【発明者】
【氏名】斉藤 雄介
(72)【発明者】
【氏名】小川 晃司
(72)【発明者】
【氏名】廣野 秀明
【審査官】中野 孝一
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2020/067448(WO,A1)
【文献】国際公開第2019/131597(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09K3/18
D06M15/00-15/715
C08K3/00-13/08
C08L1/00-101/16
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステアリルアクリレート及びテトラデシルアクリレートからなる群より選択される少なくとも一種に由来する構造単位を有するAブロックと、
N-イソプロピルアクリルアミド、ブトキシメチルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド及びジアセトンアクリルアミドからなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性化合物に由来する構造単位を有するBブロックと、を含有するブロック共重合体を含み、
前記ブロック共重合体の分子量分布指数(PDI)が2.0以下であり、
前記ブロック共重合体における前記Aブロックと前記Bブロックとの質量比(Aブロック/Bブロック)が
85/15以上96/4以下である、
非フッ素系表面処理剤。
【請求項2】
前記Aブロックがステアリルアクリレートに由来する構造単位を有し、
前記分子量分布指数(PDI)が1.49以下である、請求項1に記載の表面処理剤。
【請求項3】
ステアリルアクリレートに由来する構造単位を有するAブロック、及び、4-ヒドロキシブチルアクリレートに由来する構造単位を有するBブロック、のみからなるブロック共重合体を含み、
前記ブロック共重合体の分子量分布指数(PDI)が2.0以下であり、
前記ブロック共重合体における前記Aブロックと前記Bブロックとの質量比(Aブロック/Bブロック)が70/30以上99.9/0.1以下である、非フッ素系表面処理剤。
【請求項4】
前記ブロック共重合体における前記Aブロック及び前記Bブロックの含有率の合計が、70~100質量%である、請求項1
~3のいずれか一項に記載の表面処理剤。
【請求項5】
撥水性又は防汚性を付与するために用いられる、請求項1
~4のいずれか一項に記載の表面処理剤。
【請求項6】
繊維基材を、請求項1~
5のいずれか一項に記載の表面処理剤が含まれる処理液に接触させる工程、を備える、撥水性繊維製品の製造方法。
【請求項7】
繊維基材と、該繊維基材に付着した非フッ素系ポリマーと、を備え、
前記非フッ素系ポリマーが、
ステアリルアクリレート及びテトラデシルアクリレートからなる群より選択される少なくとも一種に由来する構造単位を有するAブロックと、
N-イソプロピルアクリルアミド、ブトキシメチルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド及びジアセトンアクリルアミドからなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性化合物に由来する構造単位を有するBブロックと、を含有するブロック共重合体を含み、
前記ブロック共重合体の分子量分布指数(PDI)が2.0以下であり、
前記ブロック共重合体における前記Aブロックと前記Bブロックとの質量比(Aブロック/Bブロック)が
85/15以上96/4以下である、撥水性繊維製品。
【請求項8】
前記Aブロックがステアリルアクリレートに由来する構造単位を有し、
前記分子量分布指数(PDI)が1.49以下である、請求項7に記載の撥水性繊維製品。
【請求項9】
繊維基材と、該繊維基材に付着した非フッ素系ポリマーと、を備え、
前記非フッ素系ポリマーが、ステアリルアクリレートに由来する構造単位を有するAブロック、及び、4-ヒドロキシブチルアクリレートに由来する構造単位を有するBブロック、のみからなるブロック共重合体を含み、
前記ブロック共重合体の分子量分布指数(PDI)が2.0以下であり、
前記ブロック共重合体における前記Aブロックと前記Bブロックとの質量比(Aブロック/Bブロック)が70/30以上99.9/0.1以下である、撥水性繊維製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表面処理剤、撥水性繊維製品及び撥水性繊維製品の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、基材表面の撥水加工や防汚加工などに用いられる表面処理剤として、長鎖フルオロアルキル基を有する化合物が含まれるフッ素系表面処理剤が知られている。基材が繊維基材の場合には、繊維基材をフッ素系表面処理剤で処理することにより優れた撥水性が付与された撥水性繊維製品が得られる。
【0003】
近年、使用される長鎖フルオロアルキル化合物の環境負荷の懸念が明らかとなってきたため、全くフッ素系化合物を含まずにフッ素系に匹敵する高性能な撥水性能或いは防汚性能を発現する非フッ素系表面処理剤が国際的に求められるようになってきた。
【0004】
非フッ素系表面処理剤としては、パラフィン系撥水剤、シリコーン系撥水剤、アクリル樹脂系撥水剤などが知られており、性能の向上を図るための改良も行われている。例えば、下記特許文献1には、アミノ変性シリコーンと多官能イソシアネートとを併用した柔軟撥水剤が提案されている。また、下記特許文献2には、(メタ)アクリレートモノマーの共重合成分としてヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基及びイソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する(メタ)アクリレートモノマーを重合して得られるアクリル樹脂を含む撥水剤が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開2004-59609号公報
【文献】特開2006-328624号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
撥水性能又は防汚性能を更に高めた非フッ素系表面処理剤の要望は依然としてある。
【0007】
本発明は、基材に十分な撥水性又は防汚性を付与することができる表面処理剤、並びに、それを用いた撥水剤組成物、撥水性繊維製品及び撥水性繊維製品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の一側面は、下記一般式(A-1)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体に由来する構造単位を有するAブロックと、下記一般式(B-1)及び下記一般式(B-2)からなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性化合物に由来する構造単位を有するBブロックと、を含有するブロック共重合体を含み、ブロック共重合体の分子量分布指数(PDI)が2.0以下であり、ブロック共重合体におけるAブロックとBブロックとの質量比(Aブロック/Bブロック)が70/30以上99.9/0.1以下である、表面処理剤に関する。
【0009】
【化1】
[式(A-1)中、R
1は水素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子又はメチル基を表し、R
2は置換基を有していてもよい炭素数が12~24の炭化水素基を表す。]
【0010】
【化2】
[式(B-1)中、R
3は水素又はメチル基を表し、R
4は置換基を有していてもよい炭素数が1~18の炭化水素基を表す。]
【0011】
【化3】
[式(B-2)中、R
5は水素又はメチル基を表し、R
6は置換基としてヒドロキシル基を有する炭化水素基又は下記一般式(B-3)で表される基を表す。
-(AO)
n-H (B-3)
{式(B-3)中、AOはオキシエチレン基、オキシプロピレン基又はオキシブチレン基を表し、nはAOの平均付加モル数の合計であって、2~100の数の表す}]
【0012】
上記表面処理剤によれば、基材に十分な撥水性又は防汚性を付与することができる。
【0013】
上記表面処理剤において、ブロック共重合体におけるAブロック及びBブロックの含有率の合計が、70~100質量%であってもよい。
【0014】
上記表面処理剤は、撥水性又は防汚性を付与するために用いることができる。換言すれば、上記表面処理剤は、撥水剤又は防汚剤であってもよい。
【0015】
本発明の別の側面は、繊維基材を上記の表面処理剤が含まれる処理液に接触させる工程を備える撥水性繊維製品の製造方法に関する。
【0016】
上記製造方法によれば、十分な撥水性又は防汚性を有する撥水性繊維製品を得ることができる。
【0017】
本発明の別の側面は、繊維基材と、該繊維基材に付着した非フッ素系ポリマーと、を備え、非フッ素系ポリマーが、下記一般式(A-1)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体に由来する構造単位を有するAブロックと、下記一般式(B-1)及び下記一般式(B-2)からなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性化合物に由来する構造単位を有するBブロックと、を含有するブロック共重合体を含み、ブロック共重合体の分子量分布指数(PDI)が2.0以下であり、ブロック共重合体におけるAブロックとBブロックとの質量比(Aブロック/Bブロック)が70/30以上99.9/0.1以下である、撥水性繊維製品に関する。
【0018】
【化4】
[式(A-1)中、R
1は水素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子又はメチル基を表し、R
2は炭素数が12~24の炭化水素基を表す。]
【0019】
【化5】
[式(B-1)中、R
3は水素又はメチル基を表し、R
4は置換基を有していてもよい炭素数が1~18の炭化水素基を表す。]
【0020】
【化6】
[式(B-2)中、R
5は水素又はメチル基を表し、R
6は置換基としてヒドロキシル基を有する炭化水素基又は下記一般式(B-3)で表される基を表す。
-(AO)
n-H (B-3)
{式(B-3)中、AOはオキシエチレン基、オキシプロピレン基又はオキシブチレン基を表し、nはAOの平均付加モル数の合計であって、2~100の数の表す}]
【0021】
上記撥水性繊維製品は十分な撥水性又は防汚性を有するものになり得る。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、基材に十分な撥水性又は防汚性を付与することができる表面処理剤、並びに、十分な撥水性又は防汚性を有する撥水性繊維製品及び撥水性繊維製品の製造方法を提供することができる。
【0023】
ところで、非フッ素系表面処理剤の撥水性又は防汚性を向上させる目的で、塩化ビニル等のフッ素を含まないハロゲン化オレフィンをモノマー成分として含む重合体が用いられる場合もあるが、本発明に係る表面処理剤によれば、上記のブロック共重合体がハロゲン化オレフィンを含まない場合であっても、基材に十分な撥水性又は防汚性を付与することができる。
【発明を実施するための形態】
【0024】
<表面処理剤>
本実施形態の表面処理剤は、下記一般式(A-1)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体(A-1)(以下、「(A-1)成分」ともいう。)に由来する構成単位と、下記一般式(B-1)(以下、「(B-1)成分」ともいう。)及び下記一般式(B-2)(以下、「(B-2)成分」ともいう。)からなる群より選ばれる少なくとも1種の重合性化合物に由来する構造単位を有するBブロックとを含有するブロック共重合体を含む。
【0025】
【化7】
[式(A-1)中、R
1は水素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子又はメチル基を表し、R
2は置換基を有していてもよい炭素数が12~24の炭化水素基を表す。]
【0026】
【化8】
[式(B-1)中、R
3は水素又はメチル基を表し、R
4は置換基を有していてもよい炭素数が1~18の炭化水素基を表す。]
【0027】
【化9】
[式(B-2)中、R
5は水素又はメチル基を表し、R
6は置換基としてヒドロキシル基を有する炭化水素基又は下記一般式(B-3)で表される基を表す。
-(AO)
n-H (B-3)
{式(B-3)中、AOはオキシエチレン基、オキシプロピレン基又はオキシブチレン基を表し、nはAOの平均付加モル数の合計であって、2~100の数の表す}]
【0028】
ここで、「(メタ)アクリル酸エステル」とは「アクリル酸エステル」又はそれに対応する「メタクリル酸エステル」を意味し、「(メタ)アクリル酸」、「(メタ)アクリルアミド」等においても同義である。
【0029】
[ブロック共重合体]
まず、ブロック共重合体を構成する(A-1)成分、(B-1)成分及び(B-2)成分について説明する。
【0030】
(A-1)成分は、置換基を有していてもよい炭素数が12~24の炭化水素基を有する。この炭化水素基は、直鎖状であっても分岐状であってもよく、飽和炭化水素基であっても不飽和炭化水素基であってもよく、更には脂環式又は芳香族の環状を有していてもよい。これらの中でも、直鎖状であるものが好ましく、直鎖状のアルキル基であるものがより好ましい。この場合、撥水性がより優れるものとなる。炭化水素基が置換基を有する場合、その置換基としては、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、イソシアネート基、ブロックドイソシアネート基及び(メタ)アクリロイルオキシ基等のうちの1種以上が挙げられる。本実施形態では、上記一般式(A-1)において、R2は無置換の炭化水素基であることが好ましい。
【0031】
上記炭化水素基の炭素数は、ブロック共重合体を繊維製品等に付着させた場合に撥水性と風合いとを良好にできる観点から、14~20であることが好ましい。同様の観点から、R2は、炭素数が16~18の直鎖状のアルキル基であることが好ましい。
【0032】
上記(A-1)成分は、架橋剤と反応可能なアミノ基、カルボキシル基、エポキシ基及びイソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有することができる。この場合、表面処理する基材(例えば、繊維製品)の耐久撥水性を更に向上させることができる。イソシアネート基は、ブロック化剤で保護されたブロックドイソシアネート基を形成していてもよい。また、上記(A-1)成分がアミノ基を有する場合、ブロック共重合体を繊維製品等に付着させた場合に繊維製品の風合を更に向上させることができる。
【0033】
上記(A-1)成分としては、例えば、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸セチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ミリスチル、(メタ)アクリル酸ペンタデシル、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル、(メタ)アクリル酸ノナデシル、(メタ)アクリル酸エイコシル、(メタ)アクリル酸ヘンエイコシル、(メタ)アクリル酸ベヘニル、(メタ)アクリル酸セリル、(メタ)アクリル酸メリシルが挙げられる。中でも、撥水性又は防汚性と、風合いを良好にできる観点から、(メタ)アクリル酸ステアリルを用いることが好ましい。
【0034】
上記(A-1)成分は、1分子内に重合性不飽和基を1つ有する単官能の(メタ)アクリル酸エステル単量体であることが好ましい。
【0035】
上記(A-1)成分は、1種を単独で用いてよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0036】
(B-1)成分は、置換基を有していてもよい炭素数が1~18の炭化水素基を有する。この炭化水素基は、直鎖状であっても分岐状であってもよく、飽和炭化水素基であっても不飽和炭化水素基であってもよく、更には脂環式又は芳香族の環状を有していてもよい。炭化水素基が置換基を有する場合、その置換基としては、ヒドロキシル基、アミノ基、アシル基等のうちの1種以上が挙げられる。
【0037】
上記炭化水素基の炭素数は、表面処理する基材(例えば、繊維製品)の撥水性又は防汚性を向上させる観点から、1~11であることが好ましく、3~7であることがより好ましい。
【0038】
上記(B-1)成分としては、例えば、N-プロピル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド等の脂肪族アルキル(メタ)アクリルアミド;N-フェニル(メタ)アクリルアミド等の芳香族(メタ)アクリルアミド;ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシ(メタ)アクリルアミド等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミド;ジアセトン(メタ)アクリルアミド等のケトン基含有(メタ)アクリルアミド;ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等のアミノ(メタ)アクリルアミド;N-(ブトキシメチル)アクリルアミド等のエーテル基含有(メタ)アクリルアミドが挙げられる。中でも撥水性又は防汚性が良好となる観点から、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミドを用いることが好ましい。
【0039】
上記(B-1)成分は、1種を単独で用いてよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0040】
(B-2)成分は、置換基としてヒドロキシル基を有する炭化水素基又は上記一般式(B-3)で表される基を有する。
【0041】
R6が、置換基としてヒドロキシル基を有する炭化水素基である場合、この炭化水素基は、直鎖状であっても分岐状であってもよく、飽和炭化水素基であっても不飽和炭化水素基であってもよく、更には脂環式又は芳香族の環状を有していてもよい。撥水性又は防汚性と、風合いを良好にできる観点から、炭化水素基は、炭素数1~11の1価の鎖状炭化水素基が好ましい。この鎖状炭化水素基は、直鎖状であっても分岐状であってもよく、飽和炭化水素基であっても不飽和炭化水素基であってもよい。また、鎖状炭化水素基は、ヒドロキシル基の他に置換基を更に有していてもよい。表面処理する基材(例えば、繊維製品)の耐久撥水性を向上できる点で、直鎖状であること、及び/又は、飽和炭化水素基であることが好ましい。
【0042】
R6が、上記一般式(B-3)で表される基である場合、表面処理する基材(例えば、繊維製品)の撥水性又は防汚性を向上させる観点から、nは2~20であることが好ましく、2~10であることがより好ましい。
【0043】
上記(B-2)成分としては、例えば、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6-ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8-ヒドロキシオクチル、1,4-シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリル酸エステルなどの(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル;ポリエチレングリコール(n=2~100)モノ(メタ)アクリル酸エステル、ポリプロピレングリコール(n=2~100)モノ(メタ)アクリル酸エステル、などのグリコールモノ(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。中でも撥水性又は防汚性と、風合いを良好にできる観点から、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチルを用いることが好ましい。
【0044】
上記(B-2)成分は、1種を単独で用いてよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0045】
ブロック共重合体は、上記(A-1)成分、上記(B-1)成分、及び上記(B-2)成分以外の単量体に由来する構造単位を含んでもよい。
【0046】
ブロック共重合体は、例えば、下記(C1)、(C2)、(C3)及び(C4)からなる群より選ばれる少なくとも1種の(メタ)アクリル酸エステル単量体(C)(以下、「(C)成分」ともいう。)に由来する構成単位を含有することができる。
【0047】
(C1)下記一般式(C-1)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体
【化10】
[式(C-1)中、R
11は水素又はメチル基を表し、R
12はアミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、イソシアネート基及び(メタ)アクリロイルオキシ基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する1価の炭化水素基を表す。ただし、分子内における(メタ)アクリロイルオキシ基の数は2以下である。]
【0048】
(C2)下記一般式(C-2)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体
【化11】
[式(C-2)中、R
13は水素又はメチル基を表し、R
14は置換基を有していてもよい炭素数3~11の1価の環状炭化水素基を表す。]
【0049】
(C3)下記一般式(C-3)で表されるメタクリル酸エステル単量体
【化12】
[式(C-3)中、R
15は無置換の炭素数1~8の1価の鎖状炭化水素基を表す。]
【0050】
(C4)下記一般式(C-4)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体
【化13】
[式(C-4)中、R
16は水素又はメチル基を表し、pは2以上の整数を表し、Sは(p+1)価の有機基を表し、Tは重合性不飽和基を有する1価の有機基を表す。]
【0051】
上記(C1)の単量体は、エステル部分にアミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、イソシアネート基及び(メタ)アクリロイルオキシ基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有する1価の炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体である。架橋剤と反応可能な点から、上記1価の炭化水素基は、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基及びイソシアネート基からなる群より選ばれる少なくとも1種の官能基を有することが好ましい。これらの架橋剤と反応可能な基を有する(C1)の単量体を含有するブロック共重合体を、架橋剤とともに繊維製品に処理した場合に、得られる繊維製品の風合を維持したまま、耐久撥水性を向上することができる。イソシアネート基は、ブロック化剤で保護されたブロックドイソシアネート基であってもよい。
【0052】
上記の1価の炭化水素基としては、炭素数1~11の1価の鎖状炭化水素基が好ましい。この鎖状炭化水素基は、直鎖状であっても分岐状であってもよく、飽和炭化水素基であっても不飽和炭化水素基であってもよい。また、鎖状炭化水素基は、上記官能基の他に置換基を更に有していてもよい。
【0053】
具体的な(C1)の単量体としては、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸グリシジル、1,1-ビス(アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート、2-ヒドロキシ-3-アクリロイロキシプロピルメタクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、アルキレンオキシ化ビスフェノールAジアクリレート、ポリアルキレングリコールジアクリレート、9,9-ビス[4-(2-アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン等が挙げられる。これら単量体は、1種を単独で用いてよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0054】
上記(C2)の単量体は、エステル部分に炭素数3~11の1価の環状炭化水素基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体であり、環状炭化水素基としては、イソボルニル基、シクロヘキシル基、ジシクロペンタニル基等が挙げられる。これら環状炭化水素基はアルキル基等の置換基を有していてもよい。ただし、置換基が炭化水素基の場合、置換基及び環状炭化水素基の炭素数の合計が11以下となる炭化水素基が選ばれる。また、これら環状炭化水素基は、エステル結合に直接結合していることが、耐久撥水性向上の観点から好ましい。環状炭化水素基は、脂環式であっても芳香族であってもよく、脂環式の場合、飽和炭化水素基であっても不飽和炭化水素基であってもよい。具体的な単量体としては、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル等が挙げられる。これら単量体は、1種を単独で用いてよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0055】
上記(C3)の単量体は、エステル部分のエステル結合に、無置換の炭素数1~8の1価の鎖状炭化水素基が直接結合したメタクリル酸エステル単量体である。炭素数1~8の鎖状炭化水素基としては、炭素数1~2の直鎖炭化水素基、及び、炭素数3~4の分岐炭化水素基が好ましい。炭素数1~8の鎖状炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基、エチルヘキシル基等が挙げられる。具体的な化合物としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸t-ブチル、エチルヘキシル(メタ)アクリレートが挙げられる。これら単量体は、1種を単独で用いてよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0056】
上記(C4)の単量体は、1分子内に3以上の重合性不飽和基を有する(メタ)アクリル酸エステル単量体である。本実施形態では、上記一般式(C-4)におけるTが(メタ)アクリロイルオキシ基である、1分子内に3以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する多官能の(メタ)アクリル酸エステル単量体が好ましい。式(C-4)において、p個のTは同一であっても異なっていてもよい。具体的な化合物としては、例えば、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート等が挙げられる。これら単量体は、1種を単独で用いてよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0057】
また、ブロック共重合体は、分子内に、ウレタン結合、ウレア結合及びチオウレタン結合からなる群より選択される1種以上の結合を合計で4以上有する重合性不飽和モノマー(U-1)(以下、(U-1)成分」ともいう)に由来する構造単位を含んでもよい。
【0058】
(U-1)成分は、水酸基、アミノ基、イミノ基及びチオール基からなる群より選択される1種以上のイソシアネート反応性基を合計で2以上有する多官能性化合物(U-2)(以下、「(U-2)成分」ともいう)と、ポリイソシアネート化合物(U-3)(以下、「(U-3)成分」ともいう)とを反応させて得られる少なくとも2つのイソシアネート基を有するイソシアネート末端ポリマー(U-4)(以下、「(U-4)成分」ともいう)と、重合性不飽和基及びイソシアネート反応性基を有する化合物(U-5)(以下、「U-5」成分」ともいう)との反応物であってもよい。
【0059】
(U-2)成分としては、(i)ポリオール化合物、(ii)ポリアミン化合物、(iii)ポリチオール化合物を用いることができる。
【0060】
(i)ポリオール化合物
ポリオール化合物としては、2個以上の水酸基を有するものであれば特に制限されず、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール等の他、エーテル結合とエステル結合とを有するポリエーテルエステルポリオール、シリコーンポリオールも使用することができる。
【0061】
ポリエステルポリオールとしては、例えば、ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンイソフタレートアジペートジオール、ポリエチレンサクシネートジオール、ポリブチレンサクシネートジオール、ポリエチレンセバケートジオール、ポリブチレンセバケートジオール、ポリ-ε-カプロラクトンジオール、ポリ(3-メチル-1,5-ペンチレン)アジペートジオール、1,6-ヘキサンジオールとダイマー酸の重縮合物、1,6-ヘキサンジオールとアジピン酸とダイマー酸の共重縮合物、ノナンジオールとダイマー酸の重縮合物、エチレングリコールとアジピン酸とダイマー酸の共重縮合物等が挙げられる。
【0062】
ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、ポリテトラメチレンカーボネートジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリ-1,4-シクロヘキサンジメチレンカーボネートジオール、1,6-ヘキサンジオールポリカーボネートポリオール等が挙げられる。
【0063】
ポリエーテルポリオールとしては、例えば、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、トリメチレンオキサイド及びテトラメチレンオキサイド等の炭素数2~4のアルキレンオキサイドの単独付加重合物又は共付加重合物であるジオール;グリセリン、トリメチロールプロパン等の多価アルコールに前記炭素数2~4のアルキレンオキサイドをランダム又はブロック付加させたポリオールが挙げられる。
【0064】
シリコーンポリオールとしては、ジメチルポリシロキサンの末端及び/又は側鎖に、ヒドロキシ基及び/又はヒドロキシ基を有する有機基を2個以上導入したものが挙げられ、例えば、カルビノール変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、シラノール末端シリコーンオイルが挙げられる。
【0065】
ポリオール化合物の重量平均分子量としては、500~5,000であることが好ましく、1,000~3,000であることがより好ましい。また、ブロック共重合体によって繊維基材等の基材に十分な密着性を付与できるという観点から、ポリオール化合物としては、ポリエステルポリオールを用いることが好ましい。また、得られる撥水性製品に十分な撥水性又は防汚性を付与できるという観点から、ポリオール化合物としては、ポリエステルポリオール又はポリカーボネートポリオールを用いることが好ましい。また、得られる撥水性繊維製品の風合いがより向上する傾向にあるという観点から、シリコーンポリオールを用いることが好ましい。
【0066】
ポリオール化合物は、カルボキシ基を更に有していてもよい。このような化合物としては、例えば、2,2-ジメチロールプロピオン酸、2,2-ジメチロールブタン酸等のカルボキシ基と2個以上の活性水素とを有する化合物が挙げられる。さらに、このような化合物としては、カルボキシ基を有するジオールと、芳香族ジカルボン酸及び/又は脂肪族ジカルボン酸等とを反応させて得られるペンダント型カルボキシ基を有するポリエステルポリオールを用いることもできる。
【0067】
ポリオール化合物は1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0068】
(ii)ポリアミン化合物
ポリアミン化合物としては、アミノ基及び/又はイミノ基を合計で2以上有するポリアミン化合物が挙げられる。このような化合物としては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジアミノシクロヘキシルメタン、ピペラジン、ヒドラジン、2-メチルピペラジン、イソホロンジアミン、ノルボルナンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、トリレンジアミン、キシリレンジアミン等のジアミン;ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、イミノビスプロピルアミン、トリス(2-アミノエチル)アミン等のポリアミン;ジ第一級アミン及びモノカルボン酸から誘導されるアミドアミン;ジ第一級アミンのモノケチミン等の水溶性アミン誘導体;蓚酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、琥珀酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、イタコン酸ジヒドラジド、1,1’-エチレンヒドラジン、1,1’-トリメチレンヒドラジン、1,1’-(1,4-ブチレン)ジヒドラジン等のヒドラジン誘導体が挙げられる。
【0069】
ポリアミン化合物は、スルホ基及び/又はスルホネート基を更に有していてもよい。このような化合物としては、例えば、例えば、2-(2-アミノエチルアミノ)-エタンスルホン酸ナトリウム、2-(3-アミノプロピルアミノ)-エタンスルホン酸ナトリウム、2,4-ジアミノベンゼンスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。
【0070】
ポリアミン化合物は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0071】
(iii)ポリチオール化合物
ポリチオール化合物としては、エタンジチオール、ヘキサンジチオール、プロパントリチオール、シクロヘキサンジチオール、ビス(2-メルカプトエチル)エーテル等の脂肪族ポリチオール化合物;2,3-ジメルカプトコハク酸(2-メルカプトエチルエステル)等のエステル結合を含む脂肪族ポリチオール化合物;ジメルカプトベンゼン、ジメルカプトビフェニル等の芳香族ポリチオール化合物等が挙げられる。
【0072】
ポリチオール化合物は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0073】
撥水性又は防汚性の観点から、(U-2)成分は、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールが好ましい。
【0074】
(U-2)成分は、水酸基、アミノ基及びイミノ基からなる群より選択される1種以上のイソシアネート反応性基を合計で2つ有する2官能化合物(U-2-1)を、(U-2)成分全量を基準として、80質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことがより好ましく、100質量%含むことがさらにより好ましい。
【0075】
[(U-3)成分]
(U-3)成分としては、イソシアネート基を2以上有する化合物であればよく、公知のポリイソシアネート化合物が使用可能である。例えば、アルキレン(好ましくは炭素数1~12)ジイソシアネート、アリールジイソシアネート及びシクロアルキルジイソシアネートなどのジイソシアネート化合物や、これらのジイソシアネート化合物の二量体もしくは三量体などの変性ポリイソシアネート化合物が挙げられる。
【0076】
ジイソシアネート化合物としては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート;イソホロンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン等の脂環式ポリイソシアネートが挙げられる。これらの中でも、得られる非フッ素系ポリマーが無黄変性のものとなるという観点から、脂肪族ポリイソシアネート及び脂環式ポリイソシアネートが好ましく、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート及び1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが特に好ましい。
【0077】
トリイソシアネート化合物としては、例えば、トリフェニルメタントリイソシアネート、ジメチルトリフェニルメタンテトライソシアネート、トリス(イソシアナートフェニル)-チオフォスファートが挙げられる。
【0078】
ポリイソシアネート化合物から誘導される変性ポリイソシアネート化合物も使用することができ、このような化合物としては、2個以上のイソシアネート基を有するものであれば特に制限はなく、例えば、ビウレット構造、イソシアヌレート構造、ウレタン構造、ウレトジオン構造、アロファネート構造、三量体構造などを有するポリイソシアネート、トリメチロールプロパンの脂肪族イソシアネートのアダクト体などを挙げることができる。また、ポリメリックMDI(MDI=ジフェニルメタンジイソシアネート)もポリイソシアネート化合物として使用することができる。
【0079】
ポリイソシアネート化合物は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0080】
(U-3)成分は、ジイソシアネート化合物(U-3-1)を、(U-3)成分全量を基準として、80質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことがより好ましく、100質量%含むことがさらにより好ましい。
【0081】
(U-2)成分と(U-3)成分とを反応させて得られるイソシアネート末端ポリマー(U-4)は、撥水性又は防汚性の観点から、(U-2)成分が有する上記イソシアネート反応性基の数と、(U-3)成分が有するイソシアネート基の数との割合が、モル比で40:100~95:100となる反応条件で得られたものであることが好ましく、55:100~80:100となる反応条件で得られたものであることがより好ましい。
【0082】
(U-2)成分と(U-3)成分とを反応させる方法は特に制限されず、例えば、従来公知の一段式のいわゆるワンショット法、多段式のイソシアネート重付加反応法を採用することができる。また、このような反応の反応温度は40~150℃であることが好ましい。さらに、このような反応を行う際に、必要に応じて、ビスマスカルボキシレート、ハロゲン化ビスマス、ジブチル錫ジラウレート、スタナスオクトエート、ジブチル錫-2-エチルヘキサノエート、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、N-メチルモルホリン等の反応触媒を添加することができる。また、このような反応は無溶媒で行うこともでき、反応中又は反応終了後に、イソシアネート基と反応しない有機溶剤を添加することもできる。このような有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドンを使用することができる。
【0083】
(U-5)成分としては、例えば、1個の重合性不飽和基と1個のイソシアネート反応性基とを有する化合物(U-5-1)を用いることができる。イソシアネート反応性基としては、水酸基、アミノ基、イミノ基、チオール基が挙げられる。
【0084】
(U-5)成分は、上記化合物(U-5-1)を、(U-5)成分全量を基準として、80質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことがより好ましく、100質量%含むことがさらにより好ましい。
【0085】
化合物(U-5-1)としては、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸6-ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸8-ヒドロキシオクチルなどの(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル;ポリエチレングリコール(n=2~100)モノ(メタ)アクリル酸エステル、ポリプロピレングリコール(n=2~100)モノ(メタ)アクリル酸エステル、1,4-シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリル酸エステルなどのグリコールモノ(メタ)アクリル酸エステル;カプロラクトン変性(メタ)アクリル酸エステル;ヒドロキシメチルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミドなどのヒドロキシアルキルアクリルアミド;(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸メチルグリシジル、4-ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシルメチル、および(メタ)アクリル酸6-メチル-3,4-エポキシシクロヘキシルメチルなどのエポキシ基含有(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリル酸アミノメチル、(メタ)アクリル酸アミノエチル、(メタ)アクリル酸アミノプロピル、および(メタ)アクリル酸アミノブチル等の(メタ)アクリル酸アミノエステル;(メタ)アクリル酸モノメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸モノエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸モノメチルアミノプロピル、および(メタ)アクリル酸モノエチルアミノプロピル等の(メタ)アクリル酸モノアルキルアミノエステルが挙げられる。これらの中でも、撥水性又は防汚性の観点から、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル、(メタ)アクリル酸アミノエステル、(メタ)アクリル酸モノアルキルアミノエステルが好ましい。
【0086】
また、(U-1)成分は、(U-4)成分と、(U-5)成分と、イソシアネート反応性基を有し、重合性不飽和基を有さない化合物(U-6)(以下、「(U-6)成分」ともいう)との反応物であってもよい。
【0087】
(U-6)成分は、例えば、1個のイソシアネート反応性基を有し、重合性不飽和基を有さない化合物(U-6-1)を用いることができる。イソシアネート反応性基としては、水酸基、アミノ基、イミノ基、チオール基が挙げられる。
【0088】
(U-6)成分は、上記化合物(U-6-1)を、(U-6)成分全量を基準として、80質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことがより好ましく、100質量%含むことがさらにより好ましい。
【0089】
(U-6)成分としては、1価のアルコール類、アルキルアミン類、チオール基含有化合物、反応性シリコーン類、ブロック化剤などが挙げられる。
【0090】
1価のアルコール類としては、炭素数1~30の1価アルコールを用いることができる。撥水性又は防汚性、と風合いの観点から、炭素数は12~22が好ましく、炭素数12~18の直鎖状がより好ましい。
【0091】
アルキルアミン類としては、アルキル基の炭素数の合計が1~60の1級又は2級アミン類を用いることができる。撥水性又は防汚性、と風合いの観点から、炭素数が12~22の1級アミンが好ましく、炭素数12~18の直鎖状の1級アミンがより好ましい。
【0092】
チオール基含有化合物としては、炭素数1~30の1価チオアルコールを用いることができる。撥水性又は防汚性、と風合いの観点から、炭素数は12~22が好ましく、炭素数12~18の直鎖状がより好ましい。
【0093】
反応性シリコーン類としては、側鎖若しくは末端にアルコール、アミノ基、エポキシ基が導入されたものが挙げられ、ヒドロキシル変性シリコーン、アミノ変成シリコーン、エポキシ変性シリコーンを用いることができる。例えば、KF-6000(両末端アルコール)、X-22-170BX(片末端アルコール)、KF-868(側鎖モノアミン)、KF-859(側鎖ジアミン)、KF-8010(両末端ジアミン)、X-22-343(側鎖エポキシ)、X-22-2046(側鎖脂環式エポキシ)、X-22-163(両末端エポキシ)、X-22-169AS(両末端脂環式エポキシ)、X-22-173BX(片末端エポキシ)(以上、信越化学工業(株)製、製品名)などを用いることができる。これらの中でもイソシアネートと反応しうる基を一つ有する化合物が好ましい。
【0094】
ブロック化剤は、加熱によりイソシアネート基から遊離するものであれば特に制限されるものではないが、3,5-ジメチルピラゾール、3-メチルピラゾール、4-ニトロ-3,5-ジメチルピラゾールおよび4-ブロモ-3,5-ジメチルピラゾールなどのピラゾール類;フェノール、チオフェノール、クレゾール、レゾルシノールなどのフェノール類;ジフェニルアミン、キシリジンなどの芳香族第2級アミン類;フタル酸イミド類;カプロラクタム、バレロラクタムなどのラクタム類;アセトキシム、メチルエチルケトンオキシム、シクロヘキサンオキシムなどのオキシム類及び酸性亜硫酸ソーダなどを使用することができる。好ましくは50~250℃でイソシアネート基から遊離するブロック化剤が望ましい。
【0095】
ブロック化剤は、50~250℃でイソシアネート基から遊離するものが好ましい。比較的簡便な条件で外すことができるブロック化剤として、メチルエチルケトンオキシムなどのオキシム類、ジメチルピラゾールなどのピラゾール類が特に好ましく用いられる。
【0096】
(U-6)成分は、撥水性又は防汚性の観点から、1価のアルコール類、ブロック化剤が好ましい。また、(U-6)成分がブロック化剤を含む場合、撥水性又は防汚性の観点から、(U-4)成分のイソシアネート基の中の0.1~5%がブロック化剤で封鎖されることが好ましい。
【0097】
(U-4)成分と(U-5)成分と(U-6)成分との反応は、(U-4)成分と(U-6)成分とを反応させた後、(U-5)成分を更に反応させることが好ましい。
【0098】
(U-1)成分の貯蔵安定性、扱いやすさなどが向上する観点から、(U-4)成分が有する全ての末端イソシアネート基が、(U-5)成分及び/又は(U-6)成分と反応していることが好ましい。
【0099】
(U-4)成分と(U-5)成分と(U-6)成分との反応において、(U-5)成分が有するイソシアネート反応性基の数と、(U-6)成分が有するイソシアネート反応性基の数との割合(モル比率)は、(U-4)成分との反応時の高粘度化抑制の観点と、(A-1)成分と(U-1)成分との重合反応時の高粘度化抑制の観点から、(U-5):(U-6)=95:5~5:95が好ましく、(U-5):(U-6)=80:20~20:80がより好ましく、(U-5):(U-6)=40:60~20:80がさらにより好ましい。
【0100】
(U-4)成分に(U-5)成分と(U-6)成分を反応させる方法は特に制限されず、例えば、従来公知の一段式のいわゆるワンショット法、多段式のイソシアネート重付加反応法を採用することができる。また、このような反応の反応温度は40~150℃であることが好ましい。さらに、このような反応を行う際に、必要に応じて、ビスマスカルボキシレート、ハロゲン化ビスマス、ジブチル錫ジラウレート、スタナスオクトエート、ジブチル錫-2-エチルヘキサノエート、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、N-メチルモルホリン等の反応触媒を添加することができる。反応触媒の含有量は、(U-4)成分、(U-5)成分及び(U-6)成分の合計に対して1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがより好ましい。
【0101】
また、(U-5)成分の重合性不飽和基の反応防止と、製造された(U-1)成分の重合性不飽和基の反応防止のために、上記反応をヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル、フェノチアジンp-t-ブチルカテコール、2,5-ジ-t-ブチルハイドロキノン、モノ-t-ブチルハイドロキノン、p-ベンゾキノン、ナフトキノン、2,5-ジフェニル-p-ベンゾキノン、ジ-t-ブチル-p-クレゾール、2,5-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノールなどの重合禁止剤の存在下で行うことが好ましい。重合禁止剤の含有量は、(U-4)成分、(U-5)成分及び(U-6)成分の合計に対して1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがより好ましい。
【0102】
上記の反応は無溶媒で行うこともでき、反応中又は反応終了後に、イソシアネート基と反応しない有機溶剤を添加することもできる。このような有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドンを使用することができる。
【0103】
(U-1)成分は、分子末端に重合性不飽和基を1個有するウレタン化合物(U-1-1)であることがより好ましい。(U-1)成分は、化合物(U-1-1)を、(U-1)成分全量を基準として、20質量%以上含むことが好ましく、30質量%以上含むことがより好ましく、50質量%であることが最も好ましい。
【0104】
更に、ブロック共重合体は、下記一般式(U-7)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体(以下、「(U-7)成分」ともいう。)、下記一般式(U-8)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体(以下、「(U-8)成分」ともいう。)及び下記一般式(U-9)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体(以下、「(U-9)成分」ともいう。)のうちの少なくとも1種の単量体(以下、「(U-X)成分」ともいう。)に由来する構造単位を含んでもよい。
【0105】
【化14】
[式(U-7)中、R
51は分枝若しくは直鎖状の炭素数16~60の炭化水素基を表し、R
52は水素又はメチル基を表し、L
1は、炭素数2~10のアルキレン基若しくはアリーレン基又はこれらの組み合わせを表す。]
【0106】
【化15】
[式(U-8)中、R
53は分枝若しくは直鎖状の炭素数16~60の炭化水素基を表し、R
54は水素又はメチル基を表し、L
2は、炭素数2~10のアルキレン基若しくはアリーレン基又はこれらの組み合わせを表し、X
1は、酸素原子、硫黄原子、アミノ基又は-N(R
57)(R
57は、炭素数1~20の炭化水素基)を表す。]
【0107】
【化16】
[式(U-9)中、R
55は分枝若しくは直鎖状の炭素数16~60の炭化水素基を表し、R
56は水素又はメチル基を表し、L
3は、炭素数2~10のアルキレン基若しくはアリーレン基又はこれらの組み合わせを表し、Qは2価のイソシアネート残基を表し、X
2は、酸素原子、硫黄原子、アミノ基又は-N(R
57)(R
57は、炭素数1~20の炭化水素基)を表す。]
【0108】
上記一般式(U-7)、(U-8)及び(U-9)において、R51、R53及びR55はそれぞれ、分枝若しくは直鎖状の炭素数16~30の炭化水素基であってもよい。分枝若しくは直鎖状の炭素数16~60の炭化水素基としては、ヘキサデシル基、オクタデシル基、アラキジル基、ベヘニル基、リグノセリル基、セリル基、モンタニル基、ミリシル基、2-ドデシルヘキサデシル基、2-テトラデシルオクタデシル基及び炭素数30~60の長直鎖アルキル基が挙げられる。
【0109】
上記一般式(U-7)、(U-8)及び(U-9)において、L1、L2及びL3は、独立して、炭素数2~10のアルキレン基、アリーレン基又はこれらの組み合わせであってよく、炭素数5~12のアルキレン基、アリーレン基であってもよい。L1、L2及びL3は、分岐鎖状であっても直鎖状であってもよい。炭素数2~10のアルキレン基としては、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-CH2CH2CH2CH2-等が好ましく、炭素数2~10のアリーレン基としては、フェニル、ナフチル等が好ましい。アルキレン基とアリーレン基との組み合わせの例としては、ベンジル、エチルフェニル等が挙げられる。
【0110】
上記一般式(U-8)及び(U-9)において、X1及びX2は、独立して、酸素原子、硫黄原子、アミノ基又は-N(R57)(R57は、炭素数1~20の炭化水素基)であってよい。R57としては、メチル基、エチル基、デシル基、オクタデシル基等のアルキル基が挙げられる。
【0111】
上記一般式(U-9)において、Qは2価のイソシアネート残基である。2価のイソシアネート残基とは、芳香族又は脂肪族ジイソシアネートから2つのイソシアネート官能基を除いた基を意味する。2価のイソシアネート残基の例としては、2,4-トルエニル及び4,4’-メチレンビス(フェニル)が挙げられる。
【0112】
成分(U-7)としては、下記式(U-7-1)に表されるステアリルイソシアネートの2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとの反応生成物、ステアリルイソシアネートの3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートとの反応生成物及びステアリルイソシアネートの4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートとの反応生成物が挙げられる。
【化17】
[式中、R
52は水素又はメチル基を表す。]
【0113】
成分(U-8)としては、下記式(U-8-1)に表されるイソシアナトエチル(メタ)アクリレートのステアリルアルコールとの反応生成物、イソシアナトエチル(メタ)アクリレートのベヘニルアルコールとの反応生成物、イソシアナトエチル(メタ)アクリレートの2-テトラデシルオクタデカノールとの反応生成物及びイソシアナトエチル(メタ)アクリレートのオクタデシルアミンとの反応生成物が挙げられる。
【化18】
[式中、R
54は水素又はメチル基を表す。]
【0114】
成分(U-9)としては、下記式(U-9-1)に表される2,4-トルエンジイソシアネート(TDI)のステアリルアルコール及び2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとの反応生成物、TDIのステアリルアルコール及び3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートとの反応生成物、TDIのステアリルアルコール及び4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートとの反応生成物、TDIのベヘニルアルコール及び2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとの反応生成物等が挙げられる。
【化19】
[式中、R
56は水素又はメチル基である。]
【0115】
(U-7)成分、(U-8)成分及び(U-9)成分を製造する方法は特に制限されず、従来公知の方法を採用することができる。例えば、好適な(メタ)アクリレートモノマー反応物質(例えば、ヒドロキシエチルアクリレート)とイソシアネート反応物質(例えば、ステアリルイソシアネート)とを反応させることで製造することができる。このような反応は、適切な触媒の存在下で行ってもよい。触媒を用いる場合の反応温度は40℃~100℃であることが好ましく、70℃~100℃であることがより好ましく、75℃~95℃であることが更に好ましい。触媒を用いない場合の反応温度は、70℃~100℃が好ましい。また、このような反応は、乾燥条件下で実施することができ、反応時間は1~24時間であることが好ましく、4~15時間であることがより好ましい。
【0116】
(U-7)成分、(U-8)成分及び(U-9)成分の製造に用いられる触媒としては、ビスマスカルボキシレート、ハロゲン化ビスマス、ジブチル錫ジラウレート、スタナスオクトエート、ジブチル錫-2-エチルヘキサノエート、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、N-メチルモルホリン等が挙げられる。
【0117】
ブロック共重合体が、(U-X)成分に由来する構造単位を含む場合、(A-1)成分、(B-1)成分及び(B-2)成分以外の他のエチレン性不飽和モノマーに由来する構造単位を更に含んでいてもよい。他のエチレン性不飽和モノマーとしては、例えば、以下が挙げられる:
a)上記一般式(U-7)、(U-8)及び(U-9)において、R51、R53及びR55が、炭素数1~15の炭化水素基であるモノマー(例えば、R51=-C4H9:ブチルイソシアネートと2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとの反応生成物、R53=-C4H9:ブチルイソシアネートと3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートとの反応生成物、及びR55=-C4H9:ブチルイソシアネートと4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートとの反応生成物を含むモノマー等)、
b)オレフィン系炭化水素(イソプレン、ブタジエン又はクロロプレン等)、ビニルハライド、アリルハライド若しくはビニリデンハライド(ビニリデンクロライド又はビニルクロライド等)、スチレン及びその誘導体、ビニルエステル(酢酸ビニル等)、アリルエステル(酢酸アリル等)、アルキルビニル、又はアルキルアリルエーテル(オクタデシルビニルエーテル等)、ニトリル(アクリロニトリル等)、マレイン酸エステル、イタコン酸エステル(ジ-オクタデシルイタコン酸エステル等)等の他のエチレン性不飽和モノマー、並びに
c)アリルメタクリレート、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、イソシアナトエチルアクリレートの2-ブタノンオキシムとの反応生成物等が挙げられる)。
【0118】
本実施形態の表面処理剤に含まれるブロック共重合体は、例えば、A-Bジブロック共重合体であってよく、A-Bグラフト共重合体であってもよく、A-B-Aトリブロック共重合体であってもよく、B-A-Bトリブロック共重合体であってもよい。
【0119】
ブロック共重合体中のAブロックとBブロックとの質量比(Aブロック/Bブロック)は、70/30以上99.9/0.1以下が好ましく、80/20以上98/2以下がより好ましく、90/10以上96/4以下が更に好ましい。AブロックとBブロックとの質量比が上記範囲内であれば、撥水性又は防汚性がより優れるようになる。
【0120】
ブロック共重合体におけるAブロックの含有率は、十分な撥水性又は防汚性を得る観点から、65~99.9質量%であることが好ましく、80~98質量%であることがより好ましい。
【0121】
ブロック共重合体におけるBブロックの含有率は、十分な撥水性又は防汚性を得る観点から、0.1~30質量%であることが好ましく、2~20質量%であることがより好ましい。
【0122】
ブロック共重合体におけるAブロック及びBブロックの含有率の合計は、70~100質量%であってもよく、80~100質量%であってもよく、90~100質量%であってもよい。
【0123】
ブロック共重合体におけるAブロック及びBブロックのそれぞれの含有率及び合計含有率については、ブロック共重合体を構成する単量体全量を基準として、Aブロックを構成する(A-1)成分の配合率、並びに、Bブロック構成する(B-1)成分及び(B-2)成分の配合率が、上記の範囲を満たすように設定することができる。
【0124】
ブロック共重合体の分子量分布指数(PDI)は、十分な撥水性又は防汚性の観点から2.0以下が好ましく、1.9以下がより好ましく、1.8以下が更に好ましい。ブロック共重合体の分子量分布指数(PDI)は、実施例において説明する方法によって測定することができる。
【0125】
ブロック共重合体の重量平均分子量は、十分な撥水性又は防汚性の観点から、1,000以上が好ましく、10,000以上がより好ましく、30,000以上がさらに好ましく、十分な撥水性又は防汚性の観点から、500,000以下が好ましく、90,000以下がより好ましく、60,000以下がさらに好ましい。ブロック共重合体の重量平均分子量は、実施例において説明する方法によって測定することができる。
【0126】
ところで、非フッ素系表面処理剤の撥水性又は防汚性を向上させる目的で、塩化ビニル等のフッ素を含まないハロゲン化オレフィンをモノマー成分として含む重合体が用いられる場合もある。これに対し、本実施形態の表面処理剤によれば、上記のブロック共重合体がハロゲン化オレフィンを含まない場合であっても、基材に十分な撥水性又は防汚性を付与することができる。すなわち、上記のブロック共重合体がハロゲン化オレフィンに由来する構造単位を含まないものであってもよく、塩化ビニルに由来する構造単位を含まないものであってもよい。
【0127】
[ブロック共重合体の製造方法]
【0128】
上述したブロック共重合体は、Aブロックを構成するモノマー((A-1)成分)及びBブロックを構成するモノマー((B-1)成分及び(B-2)成分)を順次重合反応することによって得ることができる。重合反応の順序は特に限定されず、Aブロックを構成するモノマーを重合してAブロックを先に製造し、AブロックにBブロックを構成するモノマーを重合してもよく、Bブロックを構成するモノマーを重合してBブロックを先に製造し、BブロックにAブロックのモノマーを重合してもよい。
【0129】
モノマーの重合反応によってブロック共重合体を製造する方法としては、リビングアニオン重合法、リビングカチオン重合法、リビングラジカル重合法等のリビング重合法を用いることができる。これらのなかでも、リビングラジカル重合法は、極性官能基と共存できる汎用性と、モノマーや溶媒の純度などに影響されない簡便性とを有しながらも、分子量分布の精密制御、均一な組成のポリマーを製造できるため好ましい。また、リビングラジカル重合法は、停止反応や、連鎖移動が起こりにくく、成長末端が失活することなく成長するため、従来のラジカル重合法に比べて、分子量分布の精密制御、均一な組成のポリマーの製造を容易にすることができる。
【0130】
上記の観点から、本実施形態の表面処理剤に含まれるブロック共重合体は、リビングラジカル重合により重合されたものが好ましい。本実施形態においては、リビングラジカル重合法により上述したブロック共重合体が含まれる重合生成物を製造し、これを表面処理剤に配合することができる。
【0131】
リビングラジカル重合法には、重合成長末端を安定化させる手法の違いにより、遷移金属触媒を用いる方法(ATRP法)、硫黄系の可逆的連鎖移動剤を用いる方法(RAFT法)、有機テルル化合物を連鎖移動剤として用いる方法(TERP法)等の方法がある(例えば、国際公開第2004/14848号、国際公開第2004/14962号、国際公開第2004/072126号、及び国際公開第2004/096870号などを参照)。
【0132】
上記の方法のなかでも、使用できるモノマーの多様性、高分子領域での分子量制御、均一な組成、あるいは着色の観点から、TERP法を用いることが好ましい。
【0133】
具体的には、ビニルモノマー(例えば、上述した(A-1)成分、(B-1)成分、及び(B-2)成分など)を、下記一般式(C)で表される有機テルル化合物と、アゾ系重合開始剤とが含まれる混合物を用いて重合することにより、本実施形態に係るブロック共重合体が含まれる重合生成物を得ることができる。この方法は、上述した(A-1)成分を含むモノマー組成物を、上記混合物を用いて重合するAブロック重合工程、及び、上述した(B-1)成分及び/又は(B-2)成分を含むモノマー組成物を、上記混合物を用いて重合するBブロック重合工程を備えることができ、Aブロック重合工程及びBブロック重合工程の順に行ってもよく、Bブロック重合工程及びAブロック重合工程の順におこなってもよく、これらを繰り返してもよい。
【0134】
【化20】
[一般式(C)中、R
7は、炭素数1~8のアルキル基、アリール基または芳香族ヘテロ環基を表し、R
8及びR
9は、それぞれ、水素原子または炭素数1~8のアルキル基を表し、R
10は、炭素数1~8のアルキル基、アリール基、芳香族へテロ環基、アルコキシ基、アシル基、アミド基、オキシカルボニル基、シアノ基、アリル基またはプロパルギル基を表す。]
【0135】
R7の炭素数1~8のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等の直鎖または分岐鎖アルキル基や、シクロヘキシル基等の環状アルキル基等が挙げられる。R7は、炭素数1~4の直鎖または分岐鎖アルキル基であることが好ましく、メチル基またはエチル基であることがより好ましい。R7のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。芳香族ヘテロ環基としては、ピリジル基、フリル基、チエニル基等を挙げることができる。
【0136】
R8およびR9の炭素数1~8のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等の直鎖または分岐鎖アルキル基や、シクロヘキシル基等の環状アルキル基等が挙げられる。R8およびR9は、それぞれ、炭素数1~4の直鎖または分岐鎖アルキル基であることが好ましく、メチル基またはエチル基であることがより好ましい。
【0137】
R10の炭素数1~8のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等の直鎖または分岐鎖アルキル基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基等が挙げられる。R10は、炭素数1~4の直鎖または分岐鎖アルキル基であることが好ましく、メチル基またはエチル基であることがより好ましい。R10のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられ、好ましくはフェニル基である。これらのアリール基は置換基を有していてもよい。置換基を有しているアリール基の置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、-COR311で示されるカルボニル含有基(R311は炭素数1~8のアルキル基、アリール基、炭素数1~8のアルコキシ基またはアリーロキシ基)、スルホニル基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。また、アリ―ル基はこれらの置換基の1個または2個以上で置換されていてもよい。R10の芳香族ヘテロ環基としては、ピリジル基、フリル基、チエニル基等が挙げられる。R10のアルコキシ基としては、炭素数1~8のアルキル基が酸素原子に結合した基が好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、ペンチロキシ基、ヘキシロキシ基、ヘプチロキシ基、オクチロキシ基等が挙げられる。R10のアシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等が挙げられる。R10のアミド基としては、-COR321R322(R321、R322は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1~8のアルキル基またはアリール基)が挙げられる。R10のオキシカルボニル基としては、-COOR331(R331は水素原子、炭素数1~8のアルキル基またはアリール基)で表される基が好ましく、例えばカルボキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、n-ブトキシカルボニル基、sec-ブトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基、n-ペントキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基等が挙げられる。好ましいオキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基が挙げられる。R10のアリル基としては、-CR341R342-CR343=CR344R345(R341、R342は、それぞれ独立に水素原子または炭素数1~8のアルキル基、R343、R344、R345は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1~8のアルキル基またはアリール基であり、それぞれの置換基が環状構造で繋がっていてもよい)等が挙げられる。R10のプロパルギル基としては、-CR351R352-C≡CR355(R351、R352は、水素原子または炭素数1~8のアルキル基、R353は、水素原子、炭素数1~8のアルキル基、アリール基またはシリル基)等が挙げられる。
【0138】
一般式(C)で表される有機テルル化合物は、国際公開第2004/14848号、国際公開第2004/14962号、国際公開第2004/072126号、および国際公開第2004/096870号に記載された有機テルル化合物の全てを用いることができ、具体的には(メチルテラニルメチル)ベンゼン、(メチルテラニルメチル)ナフタレン、エチル-2-メチル-2-メチルテラニル-プロピオネート、エチル-2-メチル-2-n-ブチルテラニル-プロピオネート、(2-トリメチルシロキシエチル)-2-メチル-2-メチルテラニル-プロオピネート、(2-ヒドロキシエチル)-2-メチル-2-メチルテラニル-プロピオネートまたは(3-トリメチルシリルプロパルギル)-2-メチル-2-メチルテラニル-プロピオネート等が挙げられる。
【0139】
アゾ系重合開始剤は、通常のラジカル重合で使用されるものを特に制限なく使用することができ、例えば、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(AMBN)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(ADVN)、1,1’-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボニトリル)(ACHN)、ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレート(MAIB)、4,4’-アゾビス(4-シアノバレリアン酸)(ACVA)、1,1’-アゾビス(1-アセトキシ-1-フェニルエタン)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)(V-70)、2,2’-アゾビス(N-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)、ジメチル1,1’-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボキシレート)等の油溶性アゾ系重合開始剤;、2,2’-アゾビス(2-メチルアミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、等の水溶性アゾ系重合開始剤が挙げられる。
【0140】
上記アゾ系重合開始剤のなかでも、油溶性アゾ系重合開始剤が好ましく、AIBN、AMBN、ADVN、ACHN、V-70がより好ましい。
【0141】
上述したAブロック重合工程及びBブロック重合工程は、不活性ガスで置換した容器で、モノマー組成物と一般式(C)の有機テルル化合物とに、モノマーの種類に応じて反応促進、分子量および分子量分布の制御等の目的で、さらにアゾ系重合開始剤を混合する。このとき、不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム等を挙げることができる。好ましくは、アルゴン、窒素が良い。
【0142】
Aブロック重合工程及びBブロック重合工程におけるモノマー及びアゾ系重合開始剤の使用量は、上述したブロック共重体が得られるように適宜調節すればよい。例えば、一般式(C)の有機テルル化合物1molに対しモノマーを5mol~10000molとすることができ、一般式(C)の有機テルル化合物1molに対してアゾ系重合開始剤を0.01mol~10molとすることができる。
【0143】
重合反応は、無溶媒でも行うことができるが、ラジカル重合で一般に使用される非プロトン性溶媒またはプロトン性溶媒を使用し、上記混合物を撹拌して行なってもよい。使用できる非プロトン性溶媒は、例えば、アニソール、ベンゼン、トルエン、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、アセトン、2-ブタノン(メチルエチルケトン)、ジオキサン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、クロロホルム、四塩化炭素、テトラヒドロフラン(THF)、酢酸エチル、酢酸ブチル、3-メトキシ-3-メチル-1-ブチルアセテート、グルタル酸ジメチル、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートまたはトリフルオロメチルベンゼン等が挙げられる。また、プロトン性溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、1-メトキシ-2-プロパノール、ヘキサフルオロイソプロパノールまたはジアセトンアルコール等が挙げられる。
【0144】
重合反応の溶媒としては、有機溶剤が好ましく、必要に応じて有機溶剤と水とを混合してもよい。
【0145】
溶媒の使用量としては、適宜調節すればよく、例えば、モノマー組成物1gに対して、0.01ml以上が好ましく、0.05ml以上がより好ましく、0.1ml以上がさらに好ましく、50ml以下が好ましく、10ml以下がより好ましく、1ml以下がさらに好ましい。
【0146】
反応温度、反応時間は、得られるブロック共重合体の分子量或いは分子量分布により適宜調節すればよいが、通常、0℃~150℃で、1分~100時間撹拌することができる。TERP法によれば、低い重合温度および短い重合時間であっても高い収率と精密な分子量分布を得ることができる。このとき、圧力は、通常、常圧で行われるが、加圧または減圧してもよい。
【0147】
重合反応の終了後、得られた重合生成物から、通常の分離精製手段により、使用溶媒、残存モノマーの除去等を行い、目的とするブロック共重合体を分離することができる。
【0148】
重合反応により得られるブロック共重合体の成長末端は、テルル化合物由来の-TeR7(式中、R7は一般式(C)中のR7と同じである。)の形態であり、重合反応終了後の空気中の操作により失活していくが、テルル原子が残存する場合がある。テルル原子が末端に残存した共重合体は着色したり、熱安定性が劣ったりするため、テルル原子を除去することが好ましい。
【0149】
テルル原子を除去する方法としては、トリブチルスタンナンまたはチオール化合物等を用いるラジカル還元方法;活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、活性白土、モレキュラーシーブスおよび高分子吸着剤等で吸着する方法;イオン交換樹脂等で金属を吸着する方法;過酸化水素水または過酸化ベンゾイル等の過酸化物を添加したり、空気または酸素を系中に吹き込むことで共重合体末端のテルル原子を酸化分解させ、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留テルル化合物を除去する液-液抽出法や固-液抽出法;特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限界ろ過等の溶液状態での精製方法;を用いることができる。これらの方法は、組み合わせて用いることもできる。
【0150】
また、得られるブロック共重合体の性能の観点から、溶媒中で重合することが好ましい。より具体的には、例えば、Aブロック重合工程では溶媒中に(A-1)成分を加え、Bブロック重合工程では溶媒中に(B-1)成分及び/又は(B-2)成分を加え、これらの得られた溶液に、重合開始剤を加えて、重合反応を開始し、各成分を共重合させることができる。
【0151】
重合反応の温度は、0℃以上が好ましく、10℃以上がより好ましく、20℃以上がさらに好ましく、30℃以上がさらにより好ましく、70℃以下が好ましく、60℃以下がより好ましく、55℃以下がさらに好ましい。また、各工程における反応時間は、1時間以上が好ましく、3時間以上がより好ましく、5時間以上がさらに好ましく、100時間以下が好ましく、50時間以下がより好ましく、30時間以下がさらに好ましい。
【0152】
本実施形態においては、上記の反応で得られる重合反応物をそのまま表面処理剤として用いることができる。
【0153】
上記重合生成物は、本実施形態に係るブロック共重合体の含有率が、重合生成物全量を基準として、50質量%以上であってもよく、60質量%以上であることが好ましく、75質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましい。このような重合生成物は、表面処理剤として用いたときに基材に撥水性又は防汚性を付与することが容易となる。
【0154】
上記重合生成物が、A-Bジブロック共重合体を合成することを目的として得られたものである場合、重合生成物中のA-Bジブロック共重合体の含有率が、重合生成物全量を基準として、50質量%以上であってもよく、60質量%以上であることが好ましく、75質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましい。このような重合生成物は、表面処理剤として用いたときに基材に撥水性又は防汚性を付与することが容易となる。
【0155】
上記重合生成物が、A-B-Aトリブロック共重合体またはB-A-Bトリブロック共重合体を合成することを目的として得られたものである場合、重合生成物中のA-B-Aトリブロック共重合体およびA-Bジブロック共重合体の合計含有率が、重合生成物全量を基準として、50質量%以上であってもよく、60質量%以上であることが好ましく、75質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましい。このような重合生成物は、表面処理剤として用いたときに基材に撥水性又は防汚性を付与することが容易となる。
【0156】
本実施形態の表面処理剤は、上述したブロック共重合体又は上記重合生成物と、必要に応じてその他の成分を本発明の効果を損なわない範囲で含むことができる。
【0157】
[その他の成分]
その他の成分としては、ワックス類、シリコーン類、及び架橋剤のうちの1種以上が挙げられる。
【0158】
ワックス類としては、例えば、ポリエチレン、プロピレン等の低分子量ポリオレフィン類、カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、ホホバ油等の植物系ワックス;ミツロウ等の動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物・石油ワックス;ステアリン酸ステアリル、ベヘン酸ベヘニル等の高級脂肪酸と高級アルコールとのエステルワックス類;ステアリン酸ブチル、オレイン酸プロピル、モノステアリン酸グリセリド、ジステアリン酸グリセリド、ペンタエリスリトールテトラベヘネート等の高級脂肪酸と単価又は多価低級アルコールとのエステルワックス類;ジエチレングリコールモノステアレート、ジプロピレングリコールジステアレート、ジステアリン酸ジグリセリド、テトラステアリン酸トリグリセリド等の高級脂肪酸と多価アルコール多量体とからなるエステルワックス類;ソルビタンモノステアレート等のソルビタン高級脂肪酸エステルワックス類などが挙げられる。撥水性の観点から、パラフィンワックスが好ましい。ワックス類は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0159】
本実施形態の表面処理剤におけるワックス類の含有量は、ブロック共重合体の質量P(固形分)とワックス類の質量Wとの比率が、P:W=95:5~20:80であることが好ましく、90:10~30:70であることがより好ましい。
【0160】
シリコーン類としては、例えば、長鎖アルキル変性シリコーン、長鎖アルキル・アラルキル変性シリコーン、高級脂肪酸アミド変性シリコーンなどの、イソシアネート基と反応し得る官能基を有していない変性シリコーンを挙げることができる。
【0161】
変性シリコーンとしては、下記一般式(1)で表されるオルガノ変性シリコーンを用いることができる。
【0162】
【化21】
[式(1)中、R
20、R
21及びR
22はそれぞれ独立に、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~20のアリール基又は置換基を有していてもよい炭素数1~4のアルコキシ基を表し、R
23は、芳香族環を有する炭素数8~40の炭化水素基、又は炭素数3~40の飽和の炭化水素基を表し、R
30、R
31、R
32、R
33、R
34及びR
35はそれぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数1~4のアルコキシ基、芳香族環を有する炭素数6~40の炭化水素基、又は炭素数3~40の飽和の炭化水素基を表し、aは0以上の整数を表し、bは1以上の整数を表し、(a+b)は10~200であり、aが2以上の場合、複数存在するR
20及びR
21はそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、bが2以上の場合、複数存在するR
22及びR
23はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。]
【0163】
本実施形態のオルガノ変性シリコーンにおいて、上記の炭素数1~20のアルキル基は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。炭素数1~20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、ドデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、又はこれらの基に結合する水素原子の一部又は全部がハロゲン原子、アミノ基又はシアノ基等で置換された基が挙げられる。
【0164】
上記の炭素数6~20のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基、又はこれらの基に結合する水素原子の一部又は全部がハロゲン原子、アミノ基又はシアノ基等で置換された基が挙げられる。
【0165】
上記の炭素数1~4のアルコキシル基は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。炭素数1~4のアルコキシル基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられる。これらの基は、水素原子の一部又は全部がハロゲン原子、アミノ基又はシアノ基等で置換されていてもよい。工業的に製造し易く、入手が容易であるという点で、R20、R21及びR22はそれぞれ独立に、水素原子又はメチル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。
【0166】
上記の芳香族環を有する炭素数8~40の炭化水素基としては、例えば、炭素数8~40のアラルキル基、下記一般式(2)又は(3)で表される基等が挙げられる。
【0167】
【化22】
[式(2)中、R
40は、炭素数2~6のアルキレン基を表し、R
41は、単結合又は炭素数1~4のアルキレン基を表し、cは0~3の整数を表す。cが2又は3の場合、複数存在するR
41は同一であっても異なっていてもよい。]
【0168】
上記のアルキレン基は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。
【0169】
【化23】
[式(3)中、R
42は、炭素数2~6のアルキレン基を表し、R
43は、単結合又は炭素数1~4のアルキレン基を表し、dは0~3の整数を表す。dが2又は3の場合、複数存在するR
43は同一であっても異なっていてもよい。]
【0170】
上記のアルキレン基は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。
【0171】
上記の炭素数8~40のアラルキル基としては、例えば、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基、ナフチルエチル基等が挙げられる。中でも、工業的に製造しやすく、入手が容易であるという点で、フェニルエチル基及びフェニルプロピル基が好ましい。
【0172】
上記一般式(2)で表される基において、工業的に製造しやすく、入手が容易であるという点で、R40は炭素数2~4のアルキレン基が好ましく、cは、0又は1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
【0173】
上記一般式(3)で表される基において、工業的に製造しやすく、入手が容易であるという点で、R42は炭素数2~4のアルキレン基が好ましく、dは、0又は1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
【0174】
上記の芳香族環を有する炭素数8~40の炭化水素基としては、工業的に製造しやすく、入手が容易であるという点で、上記炭素数8~40のアラルキル基、及び上記一般式(2)で表される基が好ましく、得られる繊維製品の撥水性又は防汚性を向上できる点で、上記炭素数8~40のアラルキル基がより好ましい。
【0175】
上記の炭素数3~40の飽和の炭化水素基は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。炭素数3~40の飽和の炭化水素基としては、例えば、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、ミリスチル基、セチル基、ステアリル基、トリコシル基、リグノセリル基(テトラコシル基)、セロチル基(ヘキサコシル基)、モンチル基(オクタコシル基)、メリシル基(トリアコンタン基)及びドトリアコンタン基等が挙げられる。炭素数3~40の飽和の炭化水素基としては、得られる繊維製品の撥水性又は防汚性を向上できる点で、炭素数8~20のアルキル基が好ましく、炭素数12~18のアルキル基がより好ましい。
【0176】
本実施形態のオルガノ変性シリコーンにおいて、R30、R31、R32、R33、R34及びR35はそれぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数1~4のアルコキシ基、芳香族環を有する炭素数6~40の炭化水素基、又は炭素数3~40の飽和の炭化水素基である。
【0177】
上記の芳香族環を有する炭素数6~40の炭化水素基としては、例えば、炭素数6~40のアラルキル基、上記一般式(2)又は(3)で表される基が挙げられる。上記の炭素数6~40のアラルキル基としては、例えば、フェニル基、フェニルメチル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、フェニルペンチル基、フェニルヘキシル基、ナフチルエチル基等が挙げられる。中でも、工業的に製造しやすく、入手が容易であるという点で、フェニルエチル基及びフェニルプロピル基が好ましい。
【0178】
工業的に製造しやすく、入手が容易であるという点で、R30、R31、R32、R33、R34及びR35はそれぞれ独立に、水素原子、メチル基、エチル基又は炭素数1~4のアルコキシ基であることが好ましく、中でもメチル基であることがより好ましい。
【0179】
本実施形態のオルガノ変性シリコーンにおいて、aは0以上の整数である。工業的に製造しやすく、入手が容易であり、得られる繊維製品の樹脂コーティングに対する剥離強度がより優れるという点で、aは、40以下であることが好ましく、30以下であることがより好ましい。
【0180】
本実施形態のオルガノ変性シリコーンにおいて、(a+b)は10~200である。工業的に製造しやすく、入手が容易であるという点で、(a+b)は、20~100であることが好ましく、40~60であることがより好ましい。(a+b)が上記範囲内であると、シリコーン自体の製造や取り扱いが容易になる傾向にある。
【0181】
本実施形態のオルガノ変性シリコーンは、従来公知の方法により合成することができる。本実施形態のオルガノ変性シリコーンは、例えば、SiH基を有するシリコーンに、ビニル基を有する芳香族化合物及び/又はα-オレフィンをヒドロシリル化反応させることにより得ることができる。
【0182】
上記のSiH基を有するシリコーンとしては、例えば、重合度が10~200であるメチルハイドロジェンシリコーン、又は、ジメチルシロキサンとメチルハイドロジェンシロキサンとの共重合体等が挙げられる。これらの中でも、工業的に製造しやすく、入手が容易であるという点で、メチルハイドロジェンシリコーンが好ましい。
【0183】
上記のビニル基を有する芳香族化合物は、上記一般式(1)中のR23において、芳香族環を有する炭素数8~40の炭化水素基の由来となる化合物である。ビニル基を有する芳香族化合物としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルナフタレン、アリルフェニルエーテル、アリルナフチルエーテル、アリル-p-クミルフェニルエーテル、アリル-o-フェニルフェニルエーテル、アリル-トリ(フェニルエチル)-フェニルエーテル、アリル-トリ(2-フェニルプロピル)フェニルエーテル等が挙げられる。
【0184】
上記のα-オレフィンは、上記一般式(1)中のR23において、炭素数3~40の飽和の炭化水素基の由来となる化合物である。α-オレフィンとしては、例えばプロペン、1-ブテン、1-ペンテン、1-へキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセン、1-ウンデセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-トリコセン、1-テトラコセン、1-ヘキサコセン、1-オクタコセン、1-トリアコンテン、1-ドトリアコンテン等炭素数3~40のα-オレフィンが挙げられる。
【0185】
上記のヒドロシリル化反応は、必要に応じて触媒の存在下、上記SiH基を有するシリコーンに、上記ビニル基を有する芳香族化合物及び上記α-オレフィンを段階的に或いは一度に反応させることにより行ってもよい。
【0186】
ヒドロシリル化反応に用いられるSiH基を有するシリコーン、ビニル基を有する芳香族化合物及びα-オレフィンの使用量はそれぞれ、SiH基を有するシリコーンのSiH基当量、又は数平均分子量等に応じて適宜選択され得る。
【0187】
ヒドロシリル化反応に用いられる触媒としては、例えば、白金、パラジウム等の化合物が挙げられ、中でも白金化合物が好ましい。白金化合物としては、例えば、塩化白金(IV)等が挙げられる。
【0188】
ヒドロシリル化反応の反応条件は、特に制限はなく、適宜調整することができる。反応温度は、例えば10~200℃、好ましくは50~150℃である。反応時間は、例えば、反応温度が50~150℃のとき、3~12時間とすることができる。
【0189】
また、ヒドロシリル化反応は、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。不活性ガスとしては、例えば、窒素、アルゴン等が挙げられる。無溶媒下でも反応は進行するが、溶媒を使用してもよい。溶媒としては、例えば、ジオキサン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、酢酸ブチル等が挙げられる。
【0190】
変性シリコーンは市販品を用いることができる。例えば、長鎖アルキル変性シリコーンとしては、KF-412、KF-413、KF-414、KF-415、KF-4003、KF-4701、KF-4917、KF-7235B、X-22-7322(以上、信越化学工業社製)、BELSILCDM3526VP、BELSILCM7026VP、BELSILSDM5055VP(以上、旭化成ワッカーシリコーン社製、製品名)などを挙げることができる。長鎖アルキル・アラルキル変性シリコーンとしては、X-22-1877(信越化学工業社製、製品名)などを挙げることができる。高級脂肪酸アミド変性シリコーンとしてはKF-3935(信越化学工業社製、製品名)などを挙げることができる。
【0191】
本実施形態の表面処理剤におけるシリコーン類の含有量は、ブロック共重合体の質量P(固形分)とシリコーン類の質量Sとの比率が、P:S=95:5~20:80であることが好ましく、90:10~30:70であることがより好ましい。
【0192】
架橋剤としては、メラミン樹脂、グリオキザール樹脂、イソシアネート基又はブロックドイソシアネート基を1個以上有する化合物が挙げられる。架橋剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0193】
本実施形態の表面処理剤によれば、基材を処理することにより、基材に十分な撥水性又は防汚性を付与することができる。換言すれば、本実施形態の表面処理剤は、撥水剤又は防汚剤として用いることができる。
【0194】
本実施形態の表面処理剤(例えば、撥水剤)で処理が可能な基材としては、繊維、皮革、ガラス、金属、樹脂、石材などを挙げることができる。
【0195】
<撥水性繊維製品及び撥水性繊維製品の製造方法>
本実施形態の撥水性繊維製品は、繊維基材と、繊維基材に付着した非フッ素系ポリマーとを有する。非フッ素系ポリマーは上述したブロック共重合体を含む。本実施形態の撥水性繊維製品は、以下の製造方法によって得ることができる。
【0196】
本実施形態の撥水性繊維製品の製造方法は、繊維基材を、上述した本実施形態の表面処理剤が含まれる処理液に接触する工程(すなわち、繊維基材を上述した本実施形態の表面処理剤が含まれる処理液で処理する工程)を備える。
【0197】
処理液は、上述した本実施形態の表面処理剤を用いて調製することができ、表面処理剤と溶剤とを混合して調製される。溶剤としては、樹脂の溶解性の観点から、トルエン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、イソプロピルアルコール、酢酸ブチル、3-メトキシ-3-メチル-1-ブチルアセテートなどが好ましい。
【0198】
繊維基材の素材としては特に制限はなく、綿、麻、絹、羊毛などの天然繊維、レーヨン、アセテートなどの半合成繊維、ナイロン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリプロピレンなどの合成繊維及びこれらの複合繊維、混紡繊維などが挙げられる。繊維基材の形態は繊維、糸、布、不織布、紙などのいずれの形態であってもよい。また、繊維基材は繊維製品であってもよい。
【0199】
繊維基材を上記処理液で処理する方法としては、例えば、浸漬、噴霧、塗布等の加工方法が挙げられる。また、表面処理剤が溶剤や水を含有する場合は、繊維基材に付着させた後に溶剤や水を除去するために乾燥させることが好ましい。
【0200】
ブロック共重合体の繊維基材への付着量は、要求される撥水性又は防汚性の度合いに応じて適宜調整可能であるが、繊維基材100gに対して、ブロック共重合体の付着量が0.01~10gとなるように調整することが好ましく、0.05~5gとなるように調整することがより好ましい。ブロック共重合体の付着量が上記範囲内であると、ブロック共重合体の付着量が上記範囲外にある場合と比較して、得られる撥水性繊維製品が十分な撥水性又は防汚性を発揮しやすく、且つ、風合が粗硬になりにくくなる。
【0201】
また、本実施形態の表面処理剤が含まれる処理液を繊維製品に接触させた後は、適宜熱処理することが好ましい。温度条件は特に制限はないが、本実施形態の表面処理剤を用いると、100~130℃の温和な条件により繊維基材に十分良好な撥水性又は防汚性を発現させることができる。温度条件は130℃以上(好ましくは200℃まで)の高温処理であってもよいが、かかる場合は、フッ素系撥水剤を用いた従来の場合よりも処理時間を短縮することが可能である。したがって、本実施形態の撥水性繊維製品の製造方法によれば、熱による繊維基材の変質が抑えられ、撥水処理時の繊維基材の風合が柔軟となり、しかも温和な熱処理条件、すなわち低温キュア条件下で繊維基材に十分な撥水性又は防汚性を付与できる。
【0202】
特に、耐久撥水性を向上させたい場合には、本実施形態の表面処理剤が含まれる処理液に繊維基材を接触させる上述の工程と、この工程を経た繊維基材に、メラミン樹脂、グリオキザール樹脂、及びイソシアネート基又はブロックドイソシアネート基を1個以上有する化合物からなる群より選択される1種以上の架橋剤を付着させてこれを加熱する工程とを含む方法によって、繊維基材を撥水加工することが好ましい。更に、耐久撥水性をより向上させたい場合には、処理液が、上述の架橋剤と反応可能な官能基を有する単量体を共重合した非フッ素系重合生成物を含むことが好ましい。
【0203】
メラミン樹脂としては、メラミン骨格を有する化合物を用いることができ、例えば、トリメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミンなどのポリメチロールメラミン;ポリメチロールメラミンのメチロール基の一部又は全部が、炭素数1~6のアルキル基を有するアルコキシメチル基となったアルコキシメチルメラミン;ポリメチロールメラミンのメチロール基の一部又は全部が、炭素数2~6のアシル基を有するアシロキシメチル基となったアシロキシメチルメラミンなどが挙げられる。これらのメラミン樹脂は、単量体、あるいは2量体以上の多量体のいずれであってもよく、あるいはこれらの混合物を用いてもよい。さらに、メラミンの一部に尿素等を共縮合したものも使用できる。このようなメラミン樹脂としては、例えば、DIC株式会社製のベッカミンAPM、ベッカミンM-3、ベッカミンM-3(60)、ベッカミンMA-S、ベッカミンJ-101、及びベッカミンJ-101LF、ユニオン化学工業株式会社製のユニカレジン380K、三木理研工業株式会社製のリケンレジンMMシリーズなどが挙げられる。
【0204】
グリオキザール樹脂としては、従来公知のものを使用することができる。グリオキザール樹脂としては、例えば、1,3-ジメチルグリオキザール尿素系樹脂、ジメチロールジヒドロキシエチレン尿素系樹脂、ジメチロールジヒドロキシプロピレン尿素系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂の官能基は、他の官能基で置換されていてもよい。このようなグリオキザール樹脂としては、例えば、DIC株式会社製のベッカミンN-80、ベッカミンNS-11、ベッカミンLF-K、ベッカミンNS-19、ベッカミンLF-55Pコンク、ベッカミンNS-210L、ベッカミンNS-200、及びベッカミンNF-3、ユニオン化学工業株式会社製のユニレジンGS-20E、三木理研工業株式会社製のリケンレジンRGシリーズ、及びリケンレジンMSシリーズなどが挙げられる。
【0205】
メラミン樹脂及びグリオキザール樹脂には、反応を促進させる観点から触媒を使用することが好ましい。このような触媒としては、通常用いられる触媒であれば特に制限されず、例えば、ホウ弗化アンモニウム、ホウ弗化亜塩等のホウ弗化化合物;塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム等の中性金属塩触媒;燐酸、塩酸、ホウ酸等の無機酸などが挙げられる。これら触媒には、必要に応じて、助触媒として、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、マレイン酸、乳酸等の有機酸などを併用することもできる。このような触媒としては、例えば、DIC株式会社製のキャタリストACX、キャタリスト376、キャタリストO、キャタリストM、キャタリストG(GT)、キャタリストX-110、キャタリストGT-3、及びキャタリストNFC-1、ユニオン化学工業株式会社製のユニカキャタリスト3-P、及びユニカキャタリストMC-109、三木理研工業株式会社製のリケンフィクサーRCシリーズ、リケンフィクサーMXシリーズ、及びリケンフィクサーRZ-5などが挙げられる。
【0206】
イソシアネート基又はブロックドイソシアネート基を1個以上有する化合物としては、ブチルイソシアネート、フェニルイソシアネート、トリルイソシアネート、ナフタレンイソシアネートなどの単官能(モノ)イソシアネート化合物や、多官能イソシアネート化合物を使用することができる。
【0207】
多官能イソシアネート化合物としては、分子内に2つ以上のイソシアネート基を有する化合物であれば特に限定されず、公知のポリイソシアネート化合物を用いることができる。多官能イソシアネート化合物としては、例えば、アルキレンジイソシアネート、アリールジイソシアネート及びシクロアルキルジイソシアネートなどのジイソシアネート化合物、これらのジイソシアネート化合物の二量体又は三量体などの変性ポリイソシアネート化合物等が挙げられる。アルキレンジイソシアネートの炭素数は、1~12であることが好ましい。
【0208】
ジイソシアネート化合物としては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート;イソホロンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン等の脂環式ポリイソシアネートが挙げられる。これらの中でも、得られる非フッ素系重合生成物が無黄変性のものとなるという観点から、脂肪族ポリイソシアネート及び脂環式ポリイソシアネートが好ましく、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート及び1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが特に好ましい。
【0209】
トリイソシアネート化合物としては、例えば、トリフェニルメタントリイソシアネート、ジメチルトリフェニルメタンテトライソシアネート、トリス(イソシアナートフェニル)-チオフォスファートなどが挙げられる。
【0210】
ポリイソシアネート化合物から誘導される変性ポリイソシアネート化合物も使用することができ、このような化合物としては、2つ以上のイソシアネート基を有するものであれば特に制限はなく、例えば、ビウレット構造、イソシアヌレート構造、ウレタン構造、ウレトジオン構造、アロファネート構造、三量体構造などを有するポリイソシアネート、トリメチロールプロパンの脂肪族イソシアネートのアダクト体などを挙げることができる。また、ポリメリックMDI(MDI=ジフェニルメタンジイソシアネート)も多官能イソシアネート化合物として使用することができる。ポリイソシアネート化合物は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0211】
多官能イソシアネート化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0212】
多官能イソシアネート化合物が有するイソシアネート基は、そのままでもよく、ブロック剤によりブロックされたブロックイソシアネート基であってもよい。ブロック剤としては、3,5-ジメチルピラゾール、3-メチルピラゾール、3,5-ジメチル-4-ニトロピラゾール、3,5-ジメチル-4-ブロモピラゾール、ピラゾールなどのピラゾール類;フェノール、メチルフェノール、クロルフェノール、iso-ブチルフェノール、tert-ブチルフェノール、iso-アミルフェノール、オクチルフェノール、ノニルフェノール等のフェノール類;ε-カプロラクタム、δ-バレロラクタム、γ-ブチロラクタム等のラクタム類;マロン酸ジメチルエステル、マロン酸ジエチルエステル、アセチルアセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル等の活性メチレン化合物類;ホルムアルドキシム、アセトアルドキシム、アセトンオキシム、メチルエチルケトンオキシム、シクロヘキサノンオキシム、アセトフェノンオキシム、ベンゾフェノンオキシム等のオキシム類;イミダゾール、2-メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物類;重亜硫酸ソーダなどが挙げられる。これらの中でも、撥水性又は防汚性の観点から、ピラゾール類及びオキシム類が好ましい。
【0213】
多官能イソシアネート化合物としては、ポリイソシアネート構造に親水基を導入して界面活性効果を持たせることにより、ポリイソシアネートに水分散性を付与した水分散性イソシアネートを用いることもできる。また、反応を促進するため、有機錫、有機亜鉛、ビスマス系等の公知の触媒を併用することもできる。
【0214】
架橋剤や触媒は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0215】
架橋剤は、例えば、架橋剤を有機溶剤に溶解するか、水に乳化分散させた処理液に被処理物(繊維基材)を浸漬し、被処理物に付着した処理液を乾燥する方法により、被処理物に付着させることができる。そして、被処理物に付着した架橋剤を加熱することにより、架橋剤と被処理物及びブロック共重合体との反応を進行させることができる。架橋剤の反応を十分に進行させてより効果的に洗濯耐久性を向上させるために、このときの加熱は110~180℃で1~5分間行うのがよい。
【0216】
架橋剤の付着及び加熱の工程は、上述の処理液で処理する工程と同時に行ってもよい。同時に行う場合、例えば、ブロック共重合体及び架橋剤を含有する処理液を被処理物に付着させ、乾燥させた後、更に、被処理物に付着している架橋剤を加熱する。
【0217】
撥水加工工程の簡素化や、熱量の削減、経済性を考慮した場合、ブロック共重合体を付着させる処理工程と架橋剤を付着させる工程とを同時に行うことが好ましい。この場合、例えば、架橋剤が配合された本実施形態の表面処理剤が含まれる処理液に繊維基材を接触させる工程と、この工程を経た繊維基材を加熱する工程とを含む方法であってもよい。
【0218】
また、架橋剤を過度に使用すると風合を損ねるおそれがあるため、上記架橋剤は、被処理物(繊維基材)に対して0.1~50質量%の量で用いることが好ましく、0.1~10質量%の量で用いることが特に好ましい。
【実施例】
【0219】
(実施例1)
反応容器に、ステアリルアクリレート10質量部、溶媒として酢酸ブチル5.4質量部、及びアゾ系重合開始剤として2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)0.03質量部を添加し、アルゴンバブリングしながら無撹拌で静置して脱酸素を行った。脱酸素後、アルゴン通気に変更し、エチル-2-メチル-2-n-ブチルテラニル-プロピオネート(BTEE)0.05質量部を反応容器に添加した。攪拌を開始し、昇温して60℃で24時間重合反応を行った(Aブロック重合工程)。
【0220】
別容器に、N-イソプロピルアクリルアミド(NIPAM)0.9質量部、酢酸ブチル3.5質量部、及びAIBN0.02質量部を添加し、混合した後、アルゴンバブリングしながら無撹拌で静置して脱酸素を行った。脱酸素後、この別容器の内容物を、上記の重合反応後の反応容器に添加して、更に60℃で24時間重合を行った(Bブロック重合工程)。こうして、ポリマー分55質量%の重合生成物溶液を得た。
【0221】
(実施例2~4)
(A-1)成分として表1に示す成分を用いた以外は、実施例1と同様にして重合生成物溶液を得た。重合生成物溶液におけるポリマー分はいずれも55質量%であった。
【0222】
なお、表1~4に示される略称の意味は下記のとおりである。
NIPAM:N-イソプロピルアクリルアミド
BMAAM:ブトキシメチルアクリルアミド
DMAPAA:ジメチルアミノプロピルアクリルアミド
DAAM:ジアセトンアクリルアミド
HMAAM:ヒドロキシメチルアクリルアミド
HDAAM:ヘキサデシルアクリルアミド
4-HBA:4-ヒドロキシブチルアクリレート
HEA:2-ヒドロキシエチルアクリレート
【0223】
DEAAM:ジエチルアクリルアミド
ACMO:アクリロイルモルフォリン
iBtA:イソブチルアクリレート
iBA:イソボロニルアクリレート
iSA:イソステアリルアクリレート
【0224】
AIBN:2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)
BTEE:エチル-2-メチル-2-n-ブチルテラニル-プロピオネート
【0225】
(実施例5~11)
(B-1)成分として表1に示す成分を用いた以外は、実施例1と同様にして重合生成物溶液を得た。重合生成物溶液におけるポリマー分はいずれも55質量%であった。
【0226】
(実施例12~15)
Bブロック重合工程におけるモノマー及び酢酸ブチルの添加量を表2のように変更した以外は、実施例1と同様にして重合生成物溶液を得た。重合生成物溶液におけるポリマー分はいずれも55質量%であった。
【0227】
(実施例16)
Aブロック重合工程におけるAIBNの添加量を0.005質量部、BTEEの添加量を0.009質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして非フッ素系重合生成物溶液を得た。
【0228】
(実施例17)
反応容器に、ステアリルアクリレート5質量部、酢酸ブチル2.7質量部、及びAIBN0.015質量部を添加し、アルゴンバブリングしながら無撹拌で静置して脱酸素を行った。脱酸素後、アルゴン通気に変更し、BTEE0.025質量部を反応容器に添加した。攪拌を開始し、昇温して60℃で24時間重合反応を行った(第1のAブロック重合工程)。
【0229】
別容器に、N-イソプロピルアクリルアミド(NIPAM)0.9質量部、酢酸ブチル3.5質量部、及びAIBN0.02質量部を添加し、混合した後、アルゴンバブリングしながら無撹拌で静置して脱酸素を行った。脱酸素後、この別容器の内容物を、上記の重合反応後の反応容器に添加して、更に60℃で24時間重合を行った(Bブロック重合工程)。
【0230】
更に別容器に、ステアリルアクリレート5質量部、AIBN0.015質量部、及び酢酸ブチル2.7質量部を添加し、混合した後、アルゴンバブリングしながら無撹拌で静置して脱酸素を行った。脱酸素後、この別容器の内容物を、上記の第1のAブロック重合工程及びBブロック重合工程を経た後の反応容器に添加して、更に60℃で24時間重合反応を行った(第2のAブロック重合工程)。こうして、ポリマー分55質量%の重合生成物溶液を得た。
【0231】
(比較例1)
反応容器に、ステアリルアクリレート10質量部、酢酸ブチル8.1質量部、及びAIBN0.03質量部を添加し、アルゴンバブリングしながら無撹拌で静置して脱酸素を行った。脱酸素後、アルゴン通気に変更し、BTEE0.05質量部を反応容器に添加した。攪拌を開始し、昇温して60℃で24時間重合反応を行った。こうして、ポリマー分55質量%の重合生成物溶液を得た。
【0232】
(比較例2)
反応容器に、NIPAM10質量部、酢酸ブチル7.7質量部、及びAIBN0.15質量部を添加し、アルゴンバブリングしながら無撹拌で静置して脱酸素を行った。脱酸素後、アルゴン通気に変更し、BTEE0.30質量部を反応容器に添加した。攪拌を開始し、昇温して60℃で24時間重合反応を行った。こうして、ポリマー分55質量%の重合生成物溶液を得た。
【0233】
(比較例3)
Bブロック重合工程におけるモノマー及び酢酸ブチルの添加量を表3のように変更した以外は、実施例1と同様にして重合生成物溶液を得た。重合生成物溶液におけるポリマー分はいずれも55質量%であった。
【0234】
(比較例4)
(A-1)成分の代わりにデシルアクリレートを用いたこと、及びAIBNの添加量を0.04質量部に変更し、BTEEの添加量を0.08質量部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして重合生成物溶液を得た。重合生成物溶液におけるポリマー分はいずれも55質量%であった。
【0235】
(比較例5~9)
(B-1)成分の代わりに表3に示す成分を用いたこと以外は、実施例1と同様にして重合生成物溶液を得た。重合生成物溶液におけるポリマー分はいずれも55質量%であった。
【0236】
(比較例10)
反応容器に、ステアリルアクリレート10質量部、NIPAM0.9質量部、酢酸ブチル8.9質量部、及びAIBN0.03質量部を添加し、アルゴンバブリングしながら無撹拌で静置して脱酸素を行った。脱酸素後、アルゴン通気に変更し、BTEE0.05質量部を反応容器に添加した。攪拌を開始し、昇温して60℃で24時間重合反応を行った。こうして、ポリマー分55質量%の重合生成物溶液を得た。
【0237】
(比較例11)
比較例1で得た重合生成物溶液と比較例2で得た重合生成物溶液とを、質量比92:8の比率で配合して、新たな重合生成物溶液を得た。
【0238】
(比較例12)
Aブロック重合工程において、BTEEを添加せずに連鎖移動剤のチオカルコールを1.00質量部添加したこと、及び酢酸ブチルの添加量を4.5質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして重合生成物溶液を得た。重合生成物溶液におけるポリマー分はいずれも55質量%であった。
【0239】
<撥水性繊維製品の作製>
実施例1~17、比較例1~12で得た重合生成物溶液2g、テトラヒドロフラン50g、イソプロピルアルコール48gを混合均一とし、処理液を調製した。
【0240】
次いで、得られた処理液に、染色を行ったポリエステル(ポリエチレンテレフタレート)100%布又はナイロン100%布を浸漬処理(ピックアップ率10質量%)した。次いで、浸漬処理を行った布を130℃で1分間乾燥し、更に170℃で30秒間熱処理して、撥水性繊維製品を得た。
【0241】
得られた撥水性基材製品について、 JIS L 1092(2009)のスプレー法と同様の方法でシャワー水温を20℃として撥水性評価を行った。結果は目視にて下記の等級で評価した。なお、特性がわずかに良好な場合は等級に「+」をつけ、特性がわずかに劣る場合は等級に「-」をつけた。評価結果を表1~4に示す。
撥水性:状態
5:表面に付着湿潤のないもの
4:表面にわずかに付着湿潤を示すもの
3:表面に部分的湿潤を示すもの
2:表面に湿潤を示すもの
1:表面全体に湿潤を示すもの
0:表裏両面が完全に湿潤を示すもの
【0242】
<重合生成物の物性>
実施例1~17、比較例1~12で得た重合生成物について、高速液体クロマトグラフ(東ソー製、型式:HLC-8320)を用いて、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により平均分子量及び分子量分布を測定した。
【0243】
なお、カラムはTsk-gel SuperHZ4000(東ソー製、φ4.6mm×150mm)を1本とSuperHZ2000(東ソー製、φ4.6mm×250mm)を1本、移動相に0.1質量%トルエン-THF溶液、検出器に示差屈折計を使用した。
測定条件は、カラム温度を40℃、試料濃度を10mg/mL、試料注入量を2μL、流速を0.20mL/minとした。標準物質としてポリスチレン(分子量:492,500、206,000、49,170、24,600、7,210、3,070、1,200、682、578、474、370、266)を使用して検量線(校正曲線)を作成し、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)を測定した。これらの測定値から分子量分布指数(PDI=Mw/Mn)を算出した。
【0244】
【0245】
【0246】
【0247】