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JP6944244B2 - Fluorine-containing polymerizable compounds, fluorine-containing polymers, and surface treatment agents - Google Patents
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Fluorine-containing polymerizable compounds, fluorine-containing polymers, and surface treatment agents Download PDF

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Description

本発明は、含フッ素重合性化合物、含フッ素重合体、および表面処理剤に関する。 The present invention relates to fluorinated polymerizable compounds, fluorinated polymers, and surface treatment agents.

物品の油汚れを防止する方法として、物品表面を、撥油性を有する表面被覆材で被覆する方法が知られている。撥油性を有する表面被覆材としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素を含む炭化水素の重合体であるフッ素樹脂が広く用いられている。しかしながら、フッ素樹脂は撥水性が高いため、物品表面に付着した油汚れを水洗浄により洗い流すことが困難であるという課題があった。このため、油汚れを防止するための撥油性と、付着した油汚れを水洗浄するための親水性とを有する表面被覆材が望まれている。 As a method for preventing oil stains on an article, a method of coating the surface of the article with an oil-repellent surface coating material is known. As the surface coating material having oil repellency, a fluororesin which is a polymer of a hydrocarbon containing fluorine such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polychlorotrifluoroethylene is widely used. However, since fluororesin has high water repellency, there is a problem that it is difficult to wash away oil stains adhering to the surface of an article by washing with water. Therefore, a surface coating material having oil repellency for preventing oil stains and hydrophilicity for washing the adhered oil stains with water is desired.

特許文献1には、親水性、撥油性および滑水性を有する樹脂組成物として、炭素数1から18のペルフルオロアルキル(メタ)アクリル酸エステルと親水基含有モノマーを構成成分に含む共重合体を樹脂に配合した樹脂組成物が開示されている。 Patent Document 1 describes, as a resin composition having hydrophilicity, oil repellency and water-sliding property, a copolymer containing a perfluoroalkyl (meth) acrylic acid ester having 1 to 18 carbon atoms and a hydrophilic group-containing monomer as constituent components. The resin composition blended in is disclosed.

特開2008−297482号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-297482

前記特許文献1に開示されている共重合体は、親水基含有モノマーを構成成分として含むので親水性は向上するが、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)に代表されるフッ素樹脂と比較すると、撥油性が低くなり易い傾向があった。 Since the copolymer disclosed in Patent Document 1 contains a hydrophilic group-containing monomer as a constituent component, hydrophilicity is improved, but it is oil-repellent as compared with a fluororesin typified by polytetrafluoroethylene (PTFE). Tended to be low.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、優れた親水性と撥油性を有する新規な材料および表面処理剤を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a novel material and a surface treatment agent having excellent hydrophilicity and oil repellency.

本発明の発明者は、一分子中に、エチレン性不飽和結合を含む重合性基、ペルフルオロアルキル基、及びカチオン性基とアニオン性基とが結合したベタイン型の官能基を有する含フッ素重合性化合物、そしてこの含フッ素重合性化合物から誘導された構成単位を有する含フッ素重合体は、優れた親水性と撥油性を有することを見出し、本発明を完成させた。 The inventor of the present invention has a fluoropolymerizable group having a polymerizable group containing an ethylenically unsaturated bond, a perfluoroalkyl group, and a betaine-type functional group in which a cationic group and an anionic group are bonded in one molecule. The present invention has been completed by finding that the compound and the fluorine-containing polymer having a structural unit derived from this fluorine-containing polymerizable compound have excellent hydrophilicity and oil repellency.

すなわち、本発明は、以下の構成を有する。
[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。
That is, the present invention has the following configuration.
[1] A fluorine-containing polymerizable compound represented by the following general formula (1).

Figure 0006944244
Figure 0006944244

上記の一般式(1)中、Rは、水素原子または炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、Rfは、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のペルフルオロアルキル基を表し、Xは、酸素原子を1つ以上有する2価の連結基を表し、Lは、炭素数1〜10の置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、酸素原子、カルボニル基、置換基を有していてもよいイミノ基もしくはこれらの組合せからなる2価の連結基を表し、Mは、窒素原子を1つ以上有するカチオン性基を表し、Qはアニオン性基を表す。 In the above general formula (1), R represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and Rf is a linear or branched perfluoro having 1 to 6 carbon atoms. Represents an alkyl group, X represents a divalent linking group having one or more oxygen atoms, L represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and an oxygen atom. , A carbonyl group, an imino group which may have a substituent, or a divalent linking group consisting of a combination thereof, M represents a cationic group having one or more nitrogen atoms, and Q represents an anionic group. Represents.

[2]前記Xが、下記の一般式(2)で表される連結基であることを特徴とする前項1に記載の含フッ素重合性化合物。 [2] The fluorine-containing polymerizable compound according to item 1 above, wherein X is a linking group represented by the following general formula (2).

Figure 0006944244
Figure 0006944244

上記の一般式(2)中、*は、前記一般式(1)のC=OのCと結合する結合手を表し、*は、前記一般式(1)のCHのCと結合する結合手を表し、mは、0〜4の整数を表し、nは、0または1の整数を表す。 In the above general formula (2), * 1 represents a bond that binds to C of C = O of the general formula (1), and * 2 binds to C of CH of the general formula (1). A bond is represented, m represents an integer of 0 to 4, and n represents an integer of 0 or 1.

[3]前記Mが、下記の一般式(3)、(4)、(5)及び(6)のいずれか1つで表されるカチオン性基であることを特徴とする前項1に記載の含フッ素重合性化合物。 [3] The above item 1, wherein the M is a cationic group represented by any one of the following general formulas (3), (4), (5) and (6). Fluorine-containing polymerizable compound.

Figure 0006944244
Figure 0006944244

上記の一般式(3)、(4)、(5)及び(6)中、Rは、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、*は、前記一般式(1)のCH のCと結合する結合手を表し、*は、前記一般式(1)のQと結合する結合手を表す。 In the above general formulas (3), (4), (5) and (6), R 1 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and * 3 is the general formula. The bonder that binds to C of CH 2 of (1) is represented, and * 4 represents the bonder that binds to Q of the general formula (1).

[4]前記Qが、下記の一般式(7)で表されるアニオン性基であることを特徴とする前項1に記載の含フッ素重合性化合物。 [4] The fluorine-containing polymerizable compound according to item 1 above, wherein the Q is an anionic group represented by the following general formula (7).

Figure 0006944244
Figure 0006944244

上記の一般式(7)中、Yは、炭素数1〜10の置換基を有していてもよい2価の炭化水素基を表し、Zは、−CO 、−SO 、又は−PO −Rであって、Rは、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、*は、前記一般式(1)のMと結合する結合手を表す。 In the above general formula (7), Y represents a divalent hydrocarbon group which may have a substituent group having 1 to 10 carbon atoms, Z is, -CO 2 -, -SO 3 -, or −PO 3 − − R 2 , where R 2 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and * 5 is a bond that binds to M in the general formula (1). Represents.

]前項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。 [ 5 ] The first constitutional unit having a first constitutional unit derived from the fluoropolymerizable compound according to any one of the above items 1 to 4 and a constitutional unit other than the first constitutional unit. The structural unit other than the unit is one of a polymerizable group containing an ethylenically unsaturated bond , an anionic hydrophilic group, a cationic hydrophilic group, an amphoteric hydrophilic group, and a nonionic hydrophilic group. of I binary copolymer der a structural unit derived from a polymerizable compound having a hydrophilic group, the contact angle with water is 40 degrees or less, the contact angle with hexadecane 30 ° or more fluoropolymer, characterized in der Rukoto.

]前項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。
[ 6 ] A surface treatment agent containing the fluorine-containing polymer according to item 5 above and a liquid medium.

本発明によれば、優れた親水性と撥油性を有する新規な材料および表面処理剤を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a novel material and a surface treatment agent having excellent hydrophilicity and oil repellency.

以下、本発明を適用した一実施形態である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を詳細に説明する。 Hereinafter, a fluorinated polymerizable compound, a fluorinated polymer, and a surface treatment agent, which are embodiments to which the present invention is applied, will be described in detail.

<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。
<Fluorine-containing polymerizable compound>
The fluorine-containing polymerizable compound of this embodiment is represented by the following general formula (1).

Figure 0006944244
Figure 0006944244

上記の一般式(1)で示される本実施形態の含フッ素重合性化合物は、HC=C(−R)−C(=O)−で表されるエチレン性不飽和結合を含む重合性基を有する。 The fluorine-containing polymerizable compound of the present embodiment represented by the above general formula (1) is polymerizable including an ethylenically unsaturated bond represented by H 2 C = C (−R) −C (= O) −. Has a group.

上記の一般式(1)において、Rは、水素原子または炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。Rは、水素原子またはメチル基であることが好ましい。 In the above general formula (1), R represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R is preferably a hydrogen atom or a methyl group.

上記の一般式(1)において、Rfは、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のペルフルオロアルキル基を表す。 In the above general formula (1), Rf represents a linear or branched perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

上記の一般式(1)において、Xは、酸素原子を1つ以上有する2価の連結基である。2価の連結基は、炭素数1〜10の置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、カルボニル基、置換基を有していてもよいイミノ基、もしくはこれらの組合せ、またはこれらと酸素原子との組合せを有していてもよい。2価の炭化水素基は、飽和炭化水素基であってもよいし、不飽和炭化水素基であってもよい。また、2価の炭化水素基は鎖状炭化水素基であってもよいし、環状炭化水素基であってもよい。2価の炭化水素基の例としては、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基およびこれらの組合せを挙げることができる。炭化水素基およびイミノ基が有してもよい置換基としては、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基を挙げることができる。アルキル基およびアルコキシ基は炭素数が1〜4の範囲にあることが好ましい。 In the above general formula (1), X is a divalent linking group having one or more oxygen atoms. The divalent linking group is a divalent hydrocarbon group which may have a substituent having 1 to 10 carbon atoms, a carbonyl group, an imino group which may have a substituent, or a combination thereof, or a combination thereof. It may have a combination of these with an oxygen atom. The divalent hydrocarbon group may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. Further, the divalent hydrocarbon group may be a chain hydrocarbon group or a cyclic hydrocarbon group. Examples of the divalent hydrocarbon group include an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group and a combination thereof. Examples of the substituent that the hydrocarbon group and the imino group may have include a hydroxy group, an alkyl group, and an alkoxy group. The alkyl group and the alkoxy group preferably have 1 to 4 carbon atoms.

上記の一般式(1)のXの例としては、酸素原子単独(エーテル結合:−O−)、アルキレン基と酸素原子の組合せ、酸素原子とカルボニル基の組合せ(エステル結合:−O−C(=O)−)、カルボニル基とイミノ基の組合せ(アミド結合:−C(=O)−NH−)、カルボニル基とイミノ基と酸素原子の組合せ(ウレタン結合:−C(=O)−NH−O−)を挙げることができる。また、これらの組合せのうちの2種以上を、さらに組合せてもよい。 Examples of X in the above general formula (1) include an oxygen atom alone (ether bond: −O−), a combination of an alkylene group and an oxygen atom, and a combination of an oxygen atom and a carbonyl group (ester bond: −OC (ester bond: −O−). = O)-), combination of carbonyl group and imino group (amide bond: -C (= O) -NH-), combination of carbonyl group, imino group and oxygen atom (urethane bond: -C (= O) -NH -O-) can be mentioned. Further, two or more of these combinations may be further combined.

上記の一般式(1)のXは、下記の一般式(2)で表される2価の連結基であることが好ましい。 It is preferable that X in the above general formula (1) is a divalent linking group represented by the following general formula (2).

Figure 0006944244
Figure 0006944244

上記の一般式(2)において、*は、前記一般式(1)のC=OのCと結合する結合手を表し、*は、前記一般式(1)のCHのCと結合する結合手を表す。
mは、0〜4の整数を表し、nは、0または1の整数を表す。
In the above general formula (2), * 1 represents a bond that binds to C of C = O of the general formula (1), and * 2 binds to C of CH of the general formula (1). Represents a bond.
m represents an integer of 0 to 4, and n represents an integer of 0 or 1.

上記の一般式(1)において、Lは、炭素数1〜10の置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、酸素原子、カルボニル基、置換基を有していてもよいイミノ基もしくはこれらの組合せからなる2価の有機基を表す。炭化水素基、炭化水素基およびイミノ基が有してもよい置換基の例は、前述のXの場合と同じである。Lは、炭素数1〜10の置換基を有していてもよいアルキレン基、または炭素数1〜10の置換基を有していてもよいアルキレン基と酸素原子との組み合わせであることが好ましい。炭素数1〜10の置換基を有していてもよいアルキレン基と酸素原子との組み合わせは、−アルキレン基−酸素原子−アルキレン基−の組合せであることが特に好ましい。 In the above general formula (1), L may have a divalent hydrocarbon group which may have a substituent having 1 to 10 carbon atoms, an oxygen atom, a carbonyl group, and an imino which may have a substituent. Represents a divalent organic group consisting of a group or a combination thereof. Examples of the substituents that the hydrocarbon group, the hydrocarbon group and the imino group may have are the same as in the case of X described above. L is preferably an alkylene group which may have a substituent having 1 to 10 carbon atoms, or a combination of an alkylene group which may have a substituent having 1 to 10 carbon atoms and an oxygen atom. .. The combination of the alkylene group and the oxygen atom, which may have a substituent having 1 to 10 carbon atoms, is particularly preferably a combination of -alkylene group-oxygen atom-alkylene group-.

上記の一般式(1)において、Mは、窒素原子を1つ以上有するカチオン性基を表す。Qはアニオン性基を表す。Mで表されるカチオン性基とQで表されるアニオン性基とが結合して、ベタイン型の官能基が形成されている。 In the above general formula (1), M represents a cationic group having one or more nitrogen atoms. Q represents an anionic group. The cationic group represented by M and the anionic group represented by Q are bonded to form a betaine-type functional group.

上記の一般式(1)のMで表されるカチオン性基は、水に溶解させたときにカチオンとなる基を意味する。カチオン性基の窒素原子がカチオンを形成している。Mは、下記の一般式(3)、(4)、(5)及び(6)のいずれか1つで表されるカチオン性基であることが好ましい。 The cationic group represented by M in the above general formula (1) means a group that becomes a cation when dissolved in water. The nitrogen atom of the cationic group forms a cation. M is preferably a cationic group represented by any one of the following general formulas (3), (4), (5) and (6).

Figure 0006944244
Figure 0006944244

上記の一般式(3)、(4)、(5)及び(6)において、Rは、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。Rは、メチル基であることが好ましい。
は、前記一般式(1)のCHのCと結合する結合手を表し、*は、前記一般式(1)のQと結合する結合手を表す。
In the above general formulas (3), (4), (5) and (6), R 1 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. R 1 is preferably a methyl group.
* 3 represents a bond that binds to C of CH of the general formula (1), and * 4 represents a bond that binds to Q of the general formula (1).

上記の一般式(1)のQで表されるアニオン性基は、水に溶解させたときにアニオンとなる基を意味する。アニオン性基は、−CO 、−SO 、又は−PO −R(Rは、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す)を含むことが好ましい。Qは、下記の一般式(7)で表されるアニオン性基であることが好ましい。 The anionic group represented by Q in the general formula (1) above means a group that becomes an anion when dissolved in water. The anionic group may include −CO 2 , − SO 3 , or −PO 3 − − R 2 (R 2 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms). preferable. Q is preferably an anionic group represented by the following general formula (7).

Figure 0006944244
Figure 0006944244

上記の一般式(7)において、Yは、炭素数1〜10の置換基を有していてもよい2価の炭化水素基を表す。 In the above general formula (7), Y represents a divalent hydrocarbon group which may have a substituent having 1 to 10 carbon atoms.

上記の一般式(7)において、Zは、−CO−、−SO 、又は−PO −Rであって、Rは、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表す。
は、前記一般式(1)のMと結合する結合手を表す。
In the above general formula (7), Z is −CO 2 −, − SO 3 , or −PO 3 − − R 2 , and R 2 is a linear or branched form having 1 to 12 carbon atoms. Represents the alkyl group of.
* 5 represents a bond that binds to M in the general formula (1).

本実施形態の含フッ素重合性化合物の具体例としては、例えば、下記式で表される化合物が挙げられる。 Specific examples of the fluorine-containing polymerizable compound of the present embodiment include compounds represented by the following formulas.

Figure 0006944244
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次に、本実施形態の含フッ素重合性化合物の合成方法について説明する。
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。
Next, a method for synthesizing the fluorine-containing polymerizable compound of the present embodiment will be described.
The fluorine-containing polymerizable compound of the present embodiment can be synthesized, for example, by the following method.

下記の一般式(22)で表されるペルフルオロアルキル基含有エポキシ化合物を用意する。 A perfluoroalkyl group-containing epoxy compound represented by the following general formula (22) is prepared.

Figure 0006944244
Figure 0006944244

上記の一般式(22)において、RfおよびLは、前記の一般式(1)と同じである。 In the above general formula (22), Rf and L are the same as the above general formula (1).

上記のペルフルオロアルキル基含有エポキシ化合物と、少なくとも1個の第2級アミノ基を有するアミン化合物とを反応させて、下記の一般式で表されるペルフルオロアルキル基と第3級アミノ基を含む基とを有するアルコール化合物(A)を得る。アミン化合物の例としては、1−メチルピペラジン、3−(ジメチルアミノ)ピロリジン、ジメチルアミン、1−メチル−4−[1−(4−ピペリジル)−4−ピペリジル]ピペラジンを挙げることができる。 The above-mentioned perfluoroalkyl group-containing epoxy compound is reacted with an amine compound having at least one secondary amino group to obtain a group containing a perfluoroalkyl group and a tertiary amino group represented by the following general formula. The alcohol compound (A) having the above is obtained. Examples of amine compounds include 1-methylpiperazine, 3- (dimethylamino) pyrrolidine, dimethylamine, 1-methyl-4- [1- (4-piperidyl) -4-piperidyl] piperazine.

Figure 0006944244
Figure 0006944244

上記アルコール化合物(A)の一般式において、RfおよびLは、前記の一般式(1)と同じであり、Mは、第3級アミノ基を含む基を表す。 In the general formula of the alcohol compound (A), Rf and L are the same as those in the general formula (1), and M 1 represents a group containing a tertiary amino group.

次いで、上記のアルコール化合物(A)と四級塩化剤とを反応させて、アルコール化合物(A)の第3級アミノ基を四級塩化させることによって、下記の一般式で表されるペルフルオロアルキル基(Rf)と、カチオン性基(M)およびアニオン性基(Q)が結合したベタイン型の官能基とを有するアルコール化合物(B)を得る。四級塩化剤の例としては、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、クロロ酢酸ナトリムを挙げることができる。 Next, the above alcohol compound (A) is reacted with a quaternary chloride agent to quaternarily chloride the tertiary amino group of the alcohol compound (A), whereby a perfluoroalkyl group represented by the following general formula is formed. An alcohol compound (B) having (Rf) and a betaine-type functional group to which a cationic group (M) and an anionic group (Q) are bonded is obtained. Examples of the quaternary chloride agent include 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, and sodium chloroacetate.

Figure 0006944244
Figure 0006944244

上記アルコール化合物(B)の一般式において、Rf、L、MおよびQは、前記の一般式(1)と同じである。 In the general formula of the alcohol compound (B), Rf, L, M and Q are the same as the general formula (1).

そして、最後に、上記のアルコール化合物(B)と、エチレン性不飽和結合を含む重合性基を有し、アルコール化合物(B)のヒドロキシ基と反応する重合性化合物とを反応させることによって、目的とする前記一般式(1)で表される含フッ素重合性化合物を得ることができる。重合性化合物の重合性基の例としては、アクリロイル基を挙げることができる。アクリロイル基は、炭素数1〜4のアルキル基で置換されていてもよい。重合性化合物の例としては、イソシアネート、カルボン酸およびカルボン酸ハロゲン化物を挙げることができる。 Finally, the object is achieved by reacting the above alcohol compound (B) with a polymerizable compound having a polymerizable group containing an ethylenically unsaturated bond and reacting with the hydroxy group of the alcohol compound (B). The fluorine-containing polymerizable compound represented by the general formula (1) can be obtained. Examples of the polymerizable group of the polymerizable compound include an acryloyl group. The acryloyl group may be substituted with an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Examples of polymerizable compounds include isocyanates, carboxylic acids and carboxylic acid halides.

本実施形態の含フッ素重合性化合物は、以上のとおり、一分子中に、エチレン性不飽和結合を含む重合性基と、ペルフルオロアルキル基と、カチオン性基とアニオン性基とが結合したベタイン型の官能基とを有する。本実施形態の含フッ素重合性化合物は、ペルフルオロアルキル基が撥油性基として作用し、ベタイン型の官能基が親水性基として作用することによって、優れた親水性と撥油性を発揮するので、親水撥油剤として利用することができる。また、本実施形態の含フッ素重合性化合物は、後述の含フッ素重合体の材料として用いることができる。 As described above, the fluorine-containing polymerizable compound of the present embodiment is a betaine type in which a polymerizable group containing an ethylenically unsaturated bond, a perfluoroalkyl group, and a cationic group and an anionic group are bonded in one molecule. It has a functional group of. The fluorine-containing polymerizable compound of the present embodiment exhibits excellent hydrophilicity and oil repellency by the perfluoroalkyl group acting as an oil-repellent group and the betaine-type functional group acting as a hydrophilic group. It can be used as an oil repellent. In addition, the fluorine-containing polymerizable compound of the present embodiment can be used as a material for the fluorine-containing polymer described later.

<含フッ素重合体>
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。
<Fluorine-containing polymer>
The fluorinated polymer of the present embodiment has a first structural unit derived from the above-mentioned fluorinated polymerizable compound. That is, it has a structural unit in which the ethylenically unsaturated bond of the fluorine-containing polymerizable compound represented by the above general formula (1) is cleaved.

本実施形態の含フッ素重合体は、上記第1構成単位以外の構成単位を有していてもよい。すなわち、含フッ素重合体は、前述の一般式(1)で表される含フッ素重合性化合物と共重合可能な重合性化合物から誘導された構成単位(第2構成単位)を有する共重合体であってもよい。共重合体は、ブロック共重合体であってもよいし、ランダム共重合体あるいは交互共重合であってもよい。 The fluorine-containing polymer of the present embodiment may have a structural unit other than the above-mentioned first structural unit. That is, the fluorine-containing polymer is a copolymer having a structural unit (second structural unit) derived from a polymerizable compound copolymerizable with the fluorine-containing polymerizable compound represented by the above general formula (1). There may be. The copolymer may be a block copolymer, a random copolymer, or an alternating copolymer.

第2構成単位は、前述の一般式(1)で表される含フッ素重合性化合物以外の含フッ素重合性化合物から誘導された構成単位であってもよいし、フッ素原子を含まない非含フッ素重合性化合物から誘導された構成単位であってもよい。 The second structural unit may be a structural unit derived from a fluorine-containing polymerizable compound other than the fluorine-containing polymerizable compound represented by the above-mentioned general formula (1), or may be a non-fluorine-containing non-fluorine-containing compound containing no fluorine atom. It may be a structural unit derived from a polymerizable compound.

前述の一般式(1)で表される含フッ素重合性化合物以外の含フッ素重合性化合物としては、エチレン性不飽和結合を含む重合性基とペルフルオロアルキル基とを有する重合性化合物を挙げることができる。エチレン性不飽和結合を含む重合性基の例としては、(メタ)アクリロイル基および(メタ)アクリロイルオキシ基を挙げることができる。ペルフルオロアルキル基は、直鎖状であってもよいし、分岐状であってもよい。ペルフルオロアルキル基は、炭素数は1〜6の範囲にあることが好ましい。エチレン性不飽和結合を含む重合性基とペルフルオロアルキル基は、直結していてもよいし、連結基を介して結合していてもよい。連結基の例としては、炭素数1〜10のアルキレン基、酸素原子、カルボニル基、置換基を有していてもよいイミノ基、及びこれらの組合せを挙げることができる。 Examples of the fluoropolymerizable compound other than the fluoropolymerizable compound represented by the above general formula (1) include a polymerizable compound having a polymerizable group containing an ethylenically unsaturated bond and a perfluoroalkyl group. can. Examples of polymerizable groups containing ethylenically unsaturated bonds include (meth) acryloyl groups and (meth) acryloyloxy groups. The perfluoroalkyl group may be linear or branched. The perfluoroalkyl group preferably has 1 to 6 carbon atoms. The polymerizable group containing an ethylenically unsaturated bond and the perfluoroalkyl group may be directly linked or may be bonded via a linking group. Examples of the linking group include an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an oxygen atom, a carbonyl group, an imino group which may have a substituent, and a combination thereof.

フッ素原子を含まない非含フッ素重合性化合物は、エチレン性不飽和結合を含む重合性基と親水性基とを有する重合性化合物を挙げることができる。エチレン性不飽和結合を含む重合性基の例としては、(メタ)アクリロイル基および(メタ)アクリロイルオキシ基を挙げることができる。親水性基としては、アニオン型の親水性基、カチオン型の親水性、両性型の親水性基、非イオン型の親水基を用いることができる。 Examples of the non-fluorine-containing polymerizable compound containing no fluorine atom include a polymerizable compound having a polymerizable group containing an ethylenically unsaturated bond and a hydrophilic group. Examples of polymerizable groups containing ethylenically unsaturated bonds include (meth) acryloyl groups and (meth) acryloyloxy groups. As the hydrophilic group, an anionic type hydrophilic group, a cationic type hydrophilic group, an amphoteric type hydrophilic group, and a non-ionic type hydrophilic group can be used.

アニオン型の親水性基の例としては、「−CO」又は「−SO」で表される基(但し、Mは、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Mg、Al、R:R、R、R及びR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。
カチオン型の親水性の例としては、「−N・Cl」、「−N・Br」、「−N・I」、「−N・CHSO 」、「−N・NO 」、「(−NCO 2−」又は「(−NSO 2−」で表される基(但し、R、R及びR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「−N1011(CHCO 」、スルホベタイン型の「−N1011(CHSO 」又はアミンオキシド型の「−N1011」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、「−(CH−CH−O)−R12」で表されるポリオキシエチレン基、「−(CH−CH((CH)−O)−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。
Examples of anionic hydrophilic groups are groups represented by "-CO 2 M 1 " or "-SO 3 M 1 " (where M 1 is an alkali metal, alkaline earth metal, Mg, Al, R 3 R 4 R 5 R 6 N + : R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are independently hydrogen atoms or linear or branched alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms). be able to.
Examples of hydrophilic cationic, "- N + R 7 R 8 R 9 · Cl - ," "- N + R 7 R 8 R 9 · Br - ," "- N + R 7 R 8 R 9・ I ”,“ −N + R 7 R 8 R 9 · CH 3 SO 3 ”,“ −N + R 7 R 8 R 9 · NO 3 ”,“ (−N + R 7 R 8 R 9 ) 2 CO 3 2- "or" (-N + R 7 R 8 R 9 ) 2 SO 4 2- "(where R 7 , R 8 and R 9 are independent hydrogen atoms, respectively. Alternatively, it is a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms).
Examples of the hydrophilic group of the amphoteric type, carboxy betaine type "-N + R 10 R 11 (CH 2) a CO 2 - ", sulfobetaine type "-N + R 10 R 11 (CH 2) a SO 3 - "or amine oxide type" -N + R 10 R 11 O - group represented by "(where, a is an integer of 1-5, R 10 and R 11 are each independently a hydrogen atom Alternatively, it is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms).
Examples of nonionic hydrophilic groups include polyoxyethylene groups represented by "-(CH 2- CH 2- O) b- R 12 " and "-(CH 2- CH ((CH 3 ) -O) -O". ) polyoxypropylene group represented by c -R 12 '(wherein, a linear or branched alkyl group of R 12 a hydrogen atom or a c 1 to 20, b is an integer of 2 to 20, c Is an integer of 2 to 20).

エチレン性不飽和結合を含む重合性基と親水性基は、直結していてもよいし、連結基を介して結合していてもよい。連結基の例としては、炭素数1〜10のアルキレン基、酸素原子、カルボニル基、置換基を有していてもよいイミノ基、及びこれらの組合せを挙げることができる。エチレン性不飽和結合を含む重合性基と親水性基とを有する重合性化合物の具体例としては、(メタ)アクリル酸ナトリウム、(メタ)アクリル酸カリウム、(メタ)アクリル酸3−スルホプロピルカリウム、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートのメチルクロライド四級アンモニウム塩、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートのメチルアイオダイド四級アンモニウム塩、[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、[3−(メタクリロイルアミノ)プロピル]ジメチル−(3−スルホブチル)アンモニウムヒドロキシド、N−メタクリロイルオキシエチル−N,N−ジメチルアンモニウム−α−N−カルボキシベタイン、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 The polymerizable group containing an ethylenically unsaturated bond and the hydrophilic group may be directly linked or may be bonded via a linking group. Examples of the linking group include an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an oxygen atom, a carbonyl group, an imino group which may have a substituent, and a combination thereof. Specific examples of the polymerizable compound having a polymerizable group containing an ethylenically unsaturated bond and a hydrophilic group include sodium (meth) acrylate, potassium (meth) acrylate, and potassium 3-sulfopropyl (meth) acrylate. , Methyl chloride quaternary ammonium salt of dimethylaminoethyl (meth) acrylate, Methyliodide quaternary ammonium salt of dimethylaminoethyl (meth) acrylate, [2- (methacryloyloxy) ethyl] dimethyl- (3-sulfopropyl) ammonium Hydroxide, [3- (methacryloylamino) propyl] dimethyl- (3-sulfobutyl) ammonium hydroxide, N-methacryloyloxyethyl-N, N-dimethylammonium-α-N-carboxybetaine, polyethylene glycol (meth) acrylate, Examples thereof include, but are not limited to, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate.

また、非含フッ素重合性化合物として、含フッ素共重合体を適用する物品に対する密着性を向上させる基を有する重合性化合物、有機溶媒に対する溶解性を向上させる基を有する重合性化合物を用いることができる。物品に対する密着性や溶媒に対する溶解性を向上させる基としては、例えば、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、グリシジル基、シリル基およびイソシアナート基を挙げることができる。重合性化合物の例としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、(メタ)アクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル、(メタ)アクリル酸3−(トリエトキシシリル)プロピル、2−イソシアネートエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Further, as the non-fluorine-containing polymerizable compound, a polymerizable compound having a group for improving adhesion to an article to which a fluorine-containing copolymer is applied, and a polymerizable compound having a group for improving solubility in an organic solvent can be used. can. Examples of the group that improves the adhesion to the article and the solubility in the solvent include a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, a glycidyl group, a silyl group and an isocyanato group. Examples of polymerizable compounds are 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl vinyl ether, diethylaminoethyl (meth). Acrylate, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, maleic anhydride, citraconic anhydride, glycidyl (meth) acrylate, allylglycidyl ether, 3- (trimethoxysilyl) propyl (meth) acrylic acid, ( Examples thereof include 3- (triethoxysilyl) propyl acrylate, 2-isocyanate ethyl (meth) acrylate and the like.

本実施形態の含フッ素重合体は、多官能(メタ)アクリレートおよび/または多官能ウレタン(メタ)アクリレートから誘導された構成単位を有していてもよい。多官能(メタ)アクリレートおよび/または多官能ウレタン(メタ)アクリレートから誘導された構成単位は、他の構成単位を2次元的にまたは3次元的に架橋させる作用を有する。このため、多官能(メタ)アクリレートおよび/または多官能ウレタン(メタ)アクリレートから誘導された構成単位を有する親水撥油性共重合体は、基材への密着性、溶剤への耐溶出性、親水撥油性や防汚性の持続性も硬さ、感触などの種々の性質を必要に応じて改善することができる。 The fluorinated polymer of the present embodiment may have a structural unit derived from a polyfunctional (meth) acrylate and / or a polyfunctional urethane (meth) acrylate. The building blocks derived from the polyfunctional (meth) acrylate and / or the polyfunctional urethane (meth) acrylate have the effect of cross-linking the other building blocks two-dimensionally or three-dimensionally. Therefore, a hydrophilic oil-repellent copolymer having a structural unit derived from a polyfunctional (meth) acrylate and / or a polyfunctional urethane (meth) acrylate has adhesion to a substrate, elution resistance to a solvent, and hydrophilicity. The durability of oil repellency and antifouling property can also be improved as needed by various properties such as hardness and feel.

多官能(メタ)アクリレートは、一分子中に、2個以上、好ましくは2〜4個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する有機化合物である。多官能(メタ)アクリレートの例としては、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、ポリエチレングリコールジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールA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、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、1,10−デカンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、グリセリンジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレートが挙げられる。 The polyfunctional (meth) acrylate is an organic compound having two or more, preferably 2 to 4 (meth) acryloyloxy groups in one molecule. Examples of polyfunctional (meth) acrylates include 2-hydroxy-3-acryloyloxypropyl methacrylate, polyethylene glycol diacrylate, ethoxylated bisphenol A diacrylate, 9,9-bis [4- (2-acryloyloxyethoxy)]. Phenyl] Fluorene, Tricyclodecanedimethanol Diacrylate, 1,10-Decandiol Diacrylate, 1,6-Hexanediol Diacrylate, Dipropylene Glycol Diacrylate, Pentaerythritol Triacrylate, Trimethylol Propanetriacrylate, Pentaerythritol Tetra Acrylate, N, N'-methylenebisacrylamide, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, glycerin dimethacrylate, polypropylene glycol dimethacrylate, trimethyl propantrimethacrylate, Examples thereof include ethoxylated isocyanuric acid triacrylate.

多官能ウレタン(メタ)アクリレートは、一分子中に、2個以上、好ましくは2〜4個の(メタ)アクリロイルオキシ基と1個以上のウレタン結合(−O−CO−NH−)とを有する有機化合物である。多官能ウレタン(メタ)アクリレートの例としては、フェニルグリシジルエーテルアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレートトルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー等が挙げられる。これらの多官能(メタ)アクリレートおよび多官能ウレタン(メタ)アクリレートは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組合せて使用してもよい。これらの多官能(メタ)アクリレートおよび多官能ウレタン(メタ)アクリレートは、市販品として新中村化学工業(株)や共栄社化学(株)等から入手可能である。 The polyfunctional urethane (meth) acrylate has two or more, preferably 2 to 4 (meth) acryloyloxy groups and one or more urethane bonds (-O-CO-NH-) in one molecule. It is an organic compound. Examples of polyfunctional urethane (meth) acrylates include phenylglycidyl ether acrylate hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer, pentaerythritol triacrylate hexamethylene diisocyanate urethane prepolymer, pentaerythritol triacrylate toluene diisocyanate urethane prepolymer, and dipentaerythritol pentaacrylate hexa. Examples thereof include methylene diisocyanate urethane prepolymer. These polyfunctional (meth) acrylates and polyfunctional urethane (meth) acrylates may be used alone or in combination of two or more. These polyfunctional (meth) acrylates and polyfunctional urethane (meth) acrylates are commercially available from Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., Kyoeisha Chemical Co., Ltd., and the like.

多官能(メタ)アクリレートおよび/または多官能ウレタン(メタ)アクリレートから誘導された構成単位の含有量は、0.1モル%以上10モル%以下の範囲にあることが好ましく、0.1モル%以上5モル%以下の範囲にあることがより好ましい。この構成単位の含有量が少なくなりすぎると上記の作用効果を得ることができないおそれがある。一方、この構成単位の含有量が多くなりすぎると、他の構成単位の含有量が相対的に少なくなり、親水性および撥油性などの特性が低下するおそれがある。 The content of the structural unit derived from the polyfunctional (meth) acrylate and / or the polyfunctional urethane (meth) acrylate is preferably in the range of 0.1 mol% or more and 10 mol% or less, preferably 0.1 mol%. It is more preferably in the range of 5 mol% or more. If the content of this structural unit is too small, the above-mentioned effects may not be obtained. On the other hand, if the content of this structural unit is too large, the content of other structural units may be relatively small, and properties such as hydrophilicity and oil repellency may be deteriorated.

次に、本実施形態の含フッ素重合体の合成方法について説明する。
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。
Next, a method for synthesizing the fluorine-containing polymer of the present embodiment will be described.
The fluorine-containing polymer of the present embodiment is, for example, a fluorine-containing polymerizable compound represented by the above-mentioned general formula (1) in the presence of a polymerization initiator (catalyst), and, if necessary, other polymerizable compounds. Can be synthesized by polymerizing. As the polymerization method, any method such as a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, and a solution polymerization method can be used.

重合開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(プロパン−2−カルボアミジン)・二塩酸、ベンゾイルパーオキシド、ジ−t−ブチルパーオキシド、ラウリルパーオキシド、クメンヒドロパーオキシド、t−ブチルパーオキシピバレート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、t−ブチルパーベンゾエート、1−ヒドロキシシクロヘキシルヒドロ過酸化物、3−カルボキシプロピオニル過酸化物、過酸化アセチル、過酸化ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムを挙げられる。これらの重合開始剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を任意の割合で配合して使用してもよい。 Examples of the polymerization initiator include azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (propane-2-carboamidine) / dihydrochloride, benzoyl peroxide, di-t-butyl peroxide, lauryl peroxide, and cumene. Hydroperoxide, t-butylperoxypivalate, diisopropylperoxydicarbonate, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, t-butylperbenzoate, 1-hydroxycyclohexylhydroperoxide, 3-carboxypropionyl peroxide, peroxide Examples thereof include acetyl oxide, sodium peroxide, potassium persulfate, and ammonium persulfate. One of these polymerization initiators may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used in an arbitrary ratio.

重合に際して有機溶媒を用いる場合、有機溶媒としては、重合性化合物に対して不活性でこれらを溶解するものであれば、特に限定されるものではない。このような有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、トリフルオロエタノール等のアルコール類、アセトン、クロロホルム、HCHC−225、イソプロピルアルコール、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、石油エーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、1,1,2,2−テトラクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、テトラクロロジフルオロエタン、トリクロロトリフルオロエタンなどが挙げられる。有機溶媒は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を任意の割合で配合して使用してもよい。有機溶剤は、単量体の合計100質量部に対して、50〜2000質量部の範囲で用いることが好ましく、50〜1000質量部の範囲で用いることがより好ましい。 When an organic solvent is used for the polymerization, the organic solvent is not particularly limited as long as it is inert to the polymerizable compound and dissolves them. Examples of such an organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol and trifluoroethanol, acetone, chloroform, HCHC-225, isopropyl alcohol, pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane, benzene and toluene. Xylene, petroleum ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethyl acetate, butyl acetate, 1,1,2,2-tetrachloroethane, 1,1,1-trichloroethane, trichlorethylene, perchloroethylene, Examples thereof include tetrachlorodifluoroethane and trichlorotrifluoroethane. One type of organic solvent may be used alone, or two or more types may be mixed and used in an arbitrary ratio. The organic solvent is preferably used in the range of 50 to 2000 parts by mass, and more preferably in the range of 50 to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the monomer.

有機溶媒に、任意成分として連鎖移動剤を添加してもよい。連鎖移動剤の例としては、メルカプトエタノール、メルカプト酢酸、ステアリルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン等のチオール系、亜リン酸、次亜リン酸およびその塩(次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム等)等のリン系、イソプロピルアルコール等の2級アルコール等が挙げられる。 A chain transfer agent may be added to the organic solvent as an optional component. Examples of chain transfer agents include thiol-based agents such as mercaptoethanol, mercaptoacetic acid, stearyl mercaptan, and t-dodecyl mercaptan, phosphite, hypophosphoric acid and salts thereof (sodium hypophosphate, potassium hypophosphite, etc.). ) Etc., and secondary alcohols such as isopropyl alcohol can be mentioned.

本実施形態の含フッ素重合体は、前述の一般式(1)で表される含フッ素重合性化合物から誘導された第1構成単位、すなわち、側鎖にペルフルオロアルキル基である撥油性基であると、ベタイン構造の親水性基とを有する。このため、本実施形態の含フッ素重合体は、優れた撥油性と親水性とを有する。 The fluorine-containing polymer of the present embodiment is a first structural unit derived from the fluorine-containing polymerizable compound represented by the above-mentioned general formula (1), that is, an oil-repellent group having a perfluoroalkyl group in the side chain. And a hydrophilic group having a betaine structure. Therefore, the fluorine-containing polymer of the present embodiment has excellent oil repellency and hydrophilicity.

<表面処理剤> <Surface treatment agent>

本実施形態の表面処理剤は、上述の含フッ素重合体と、液体媒体とを含む。液体媒体としては、有機溶媒、水、およびこれらの混合物を挙げることができる。有機溶媒の例としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、トリフルオロエタノールなどのアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒、α,α,α−トリフルオロトルエン、1,3−ビストリフルオロメチルベンゼン、1,4−ビストリフルオロメチルベンゼン、ペルフルオロオクタン、ペルフルオロヘキサンなどのフッ素系溶媒を挙げることができる。表面処理剤は、溶液、エマルション、またはエアゾールの形態であることが好ましい。表面処理剤の含窒素共重合体の濃度は、一般に、0.01〜50重量%の範囲である。 The surface treatment agent of the present embodiment includes the above-mentioned fluorine-containing polymer and a liquid medium. Examples of the liquid medium include organic solvents, water, and mixtures thereof. Examples of organic solvents include alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol and trifluoroethanol, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, α, α and α-tri. Fluorosolvents such as fluorotoluene, 1,3-bistrifluoromethylbenzene, 1,4-bistrifluoromethylbenzene, perfluorooctane, and perfluorohexane can be mentioned. The surface treatment agent is preferably in the form of a solution, emulsion, or aerosol. The concentration of the nitrogen-containing copolymer of the surface treatment agent is generally in the range of 0.01 to 50% by weight.

次に、本実施形態の表面処理剤の使用方法、すなわち、被処理物(基材)への表面処理方法について説明する。 Next, a method of using the surface treatment agent of the present embodiment, that is, a method of surface treatment on the object to be treated (base material) will be described.

(被処理物)
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。
(Processed object)
The objects to be treated with the surface treatment agent of the present embodiment include fibers or textile products, asbestos, filters (for example, electrostatic filters), dustproof masks, fuel cell parts (for example, gas diffusion electrodes and gas diffusion supports). Body), wood, leather, fur, asbestos, metals and oxides, ceramic products (eg, glass, brick, cement), plastics, paints or plastered coated surfaces.

繊維としては、種々の例を挙げることができる。具体的には、例えば、綿、麻、羊毛、絹などの動植物性天然繊維、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンなどの合成繊維、レーヨン、アセテートなどの半合成繊維、ガラス繊維および炭素繊維などの無機繊維、あるいはこれらの混合繊維が挙げられる。繊維製品は、織物、編物および不織布のいずれの形態であってもよく、具体的な製品としては、紙、カーペット、ろ布、衣類などが挙げられる。 Various examples can be given as the fiber. Specifically, for example, animal and vegetable natural fibers such as cotton, hemp, wool and silk, synthetic fibers such as polyamide, polyester, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride and polypropylene, and semi-synthetic fibers such as rayon and acetate. Inorganic fibers such as glass fibers and carbon fibers, or mixed fibers thereof can be mentioned. The textile product may be in any form of woven fabric, knitted fabric or non-woven fabric, and specific products include paper, carpet, filter cloth, clothing and the like.

(表面処理方法)
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。
(Surface treatment method)
The surface treatment agent of the present embodiment is applied to an object to be treated to form a coating film, and then the coating film is dried to form a film containing a fluorine-containing polymer. The method for applying the surface treatment agent is not particularly limited, and known methods such as immersion coating, spray coating, and foam coating can be used. A method of adhering to the surface of the object to be treated and drying it is adopted. If necessary, it may be applied together with a suitable cross-linking agent for curing.

本実施形態の表面処理剤は、上述のとおり、本実施形態の含フッ素重合体を含むので、本実施形態の表面処理剤によれば、被処理物の表面に高い親水性と撥油性とを有する被膜を形成することが可能である。被膜は、水の接触角が40度以下であり、ヘキサデカンの接触角が30度以上であることが好ましい。 As described above, the surface treatment agent of the present embodiment contains the fluorine-containing polymer of the present embodiment. Therefore, according to the surface treatment agent of the present embodiment, the surface of the object to be treated has high hydrophilicity and oil repellency. It is possible to form a coating film having. The coating preferably has a water contact angle of 40 degrees or less and a hexadecane contact angle of 30 degrees or more.

なお、含フッ素重合体を含む被膜は、含フッ素重合性化合物と液体媒体とを含む塗布液を用いて製造することができる。具体的には、この塗布液を被処理物に塗布して塗布膜を形成し、次いで、塗布膜中の含フッ素重合性化合物を重合させて被膜を形成することによって、含フッ素重合体を含む被膜を製造してもよい。含フッ素重合性化合物を重合させる方法としては、加熱や紫外線照射などの方法を用いることができる。 The film containing the fluorine-containing polymer can be produced by using a coating liquid containing a fluorine-containing polymerizable compound and a liquid medium. Specifically, this coating liquid is applied to an object to be treated to form a coating film, and then a fluorine-containing polymerizable compound in the coating film is polymerized to form a film, thereby containing a fluorine-containing polymer. A coating may be produced. As a method for polymerizing the fluorine-containing polymerizable compound, a method such as heating or ultraviolet irradiation can be used.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

[実施例1]
(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。
[Example 1]
(1) Synthesis of Fluorine-Containing Polymerizable Compound 35.8 g of 1-methylpiperazine is placed in a 300 mL flask, heated to 80 ° C., and then 3- (2-perfluorohexylethoxy) -1,2-epoxypropane (Mitsubishi). Material Electronic Chemicals Co., Ltd., product name: MF-120) 100.0 g was added in 3 portions. After adding MF120, the mixture was heated to 100 ° C., stirred for 1.5 hours, and then allowed to cool to room temperature. After allowing to cool, chloroform and water were added to the reaction solution, the reaction solution was extracted into chloroform, and then the chloroform layer was separated. The separated chloroform layer was washed with brine, dried over magnesium sulfate, and the obtained solution was concentrated to obtain an alcohol compound (A-1) represented by the following formula (A-1). (111.5 g, yield 90%). The purity of the obtained alcohol compound (A-1) was measured by gas chromatography and found to be 96.7%.

Figure 0006944244
Figure 0006944244

H NMR(CDCl):δ 2.29(s、CH、3H)2.35−2.50(m、9H)、2.53−2.73(m、2H)、3.38−3.48(m、2H)、3.50−3.55(m、1H)、3.75−3.82(m、2H)、3.83−3.91(m、1H)
19F NMR(CDCl):δ −80.9(CF、3F)、−113.4(CF、2F)、−121.9(CF、2F)、−122.9(CF、2F)、−123.7(CF、2F)、−126.1(CF、2F)
1 1 H NMR (CDCl 3 ): δ 2.29 (s, CH 3 , 3H) 2.35-2.50 (m, 9H), 2.53-2.73 (m, 2H) 3.38- 3.48 (m, 2H), 3.50-3.55 (m, 1H), 3.75-3.82 (m, 2H), 3.83-3.91 (m, 1H)
19 F NMR (CDCl 3): δ -80.9 (CF 3, 3F), - 113.4 (CF 2, 2F), - 121.9 (CF 2, 2F), - 122.9 (CF 2, 2F), -123.7 (CF 2 , 2F), -126.1 (CF 2 , 2F)

次に、200mLフラスコに、上記アルコール化合物(A−1)29.3g、1,3−プロパンスルトン6.5g、アセトニトリル100mLを投入し、80℃に加熱して4時間攪拌した。その後、室温まで放冷して、結晶を析出させた。次いで、ジイソプロピルエーテル100mLを投入し、室温で15分攪拌した後、結晶を濾過して回収した。回収した結晶を減圧乾燥させることで、下記の式(B−1)で表されるアルコール化合物(B−1)の結晶(31.6g、収率88%)を得た。 Next, 29.3 g of the alcohol compound (A-1), 6.5 g of 1,3-propane sultone, and 100 mL of acetonitrile were placed in a 200 mL flask, heated to 80 ° C., and stirred for 4 hours. Then, it was allowed to cool to room temperature to precipitate crystals. Then, 100 mL of diisopropyl ether was added, and the mixture was stirred at room temperature for 15 minutes, and then the crystals were collected by filtration. The recovered crystals were dried under reduced pressure to obtain crystals (31.6 g, yield 88%) of the alcohol compound (B-1) represented by the following formula (B-1).

Figure 0006944244
Figure 0006944244

H NMR(CDOD):δ 2.17−2.26(m、2H)2.40−2.65(m、4H)、2.80−3.01(m、6H)、3.12(s、CH、3H)、3.42−3.58(m、6H)、3.58−3.66(m、2H)、3.75−3.83(m、2H)、3.86−3.93(m、1H)
19F NMR(CDOD):δ −82.4(CF、3F)、−114.4(CF、2F)、−122.9(CF、2F)、−123.9(CF、2F)、−124.7(CF、2F)、−127.3(CF、2F)
1 1 H NMR (CD 3 OD): δ 2.17-2.26 (m, 2H) 2.40-2.65 (m, 4H) 2.80-3.01 (m, 6H), 3. 12 (s, CH 3 , 3H), 3.42-3.58 (m, 6H), 3.58-3.66 (m, 2H), 3.75-3.83 (m, 2H), 3 .86-3.93 (m, 1H)
19 F NMR (CD 3 OD) : δ -82.4 (CF 3, 3F), - 114.4 (CF 2, 2F), - 122.9 (CF 2, 2F), - 123.9 (CF 2 , 2F), -124.7 (CF 2 , 2F), -127.3 (CF 2 , 2F)

次に、200mLフラスコにて、上記アルコール化合物(B−1)30.0g、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)10.9g、ジメチルホルムアミド75mL、触媒としてジブチル錫ジラウレート(和光純薬株式会社製)2滴、重合禁止剤としてジブチルヒドロキシトルエン0.3gを投入し、90℃に加熱して1時間攪拌した後、室温まで放冷した。放冷後、反応液をトルエン300mLに投入して、結晶を再沈殿させた。沈殿した結晶を濾過、減圧乾燥させることにより、下記の式(M−1)で表される含フッ素重合性化合物(M−1)を得た(34.7g、収率93%)。 Next, in a 200 mL flask, 30.0 g of the alcohol compound (B-1), 10.9 g of 2-isocyanatoethyl methacrylate (Showa Denko KK, Karens MOI), 75 mL of dimethylformamide, and dibutyltin dilaurate (dibutyltin dilaurate) as a catalyst. Two drops (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 0.3 g of dibutylhydroxytoluene as a polymerization inhibitor were added, heated to 90 ° C., stirred for 1 hour, and then allowed to cool to room temperature. After allowing to cool, the reaction solution was added to 300 mL of toluene to reprecipitate the crystals. The precipitated crystals were filtered and dried under reduced pressure to obtain a fluorine-containing polymerizable compound (M-1) represented by the following formula (M-1) (34.7 g, yield 93%).

Figure 0006944244
Figure 0006944244

H NMR(CDOD):δ 1.94(s、CH、3H)、2.16−2.28(m、2H)、2.65−2.72(m、2H)、2.73−3.05(m、6H)、3.12(s、CH、3H)、3.32−3.52(m、6H)、3.52−3.69(m、4H)、3.70−3.86(m、2H)、4.12−4.32(m、2H)、4.95−5.10(m、1H)、5.61−5.66(m、1H)、6.10−6.15(m、1H)、7.12−7.20(m、1H)
19F NMR(CDOD):δ −82.4(CF、3F)、−114.3(CF、2F)、−122.9(CF、2F)、−123.9(CF、2F)、−124.6(CF、2F)、−127.3(CF、2F)
1 1 H NMR (CD 3 OD): δ 1.94 (s, CH 3 , 3H), 2.16-2.28 (m, 2H), 2.65-2.72 (m, 2H), 2. 73-3.05 (m, 6H), 3.12 (s, CH 3 , 3H), 3.32-3.52 (m, 6H), 3.52-3.69 (m, 4H), 3 .70-3.86 (m, 2H), 4.12-4.32 (m, 2H), 4.95-5.10 (m, 1H), 5.61-5.66 (m, 1H) , 6.10-6.15 (m, 1H), 7.12-7.20 (m, 1H)
19 F NMR (CD 3 OD) : δ -82.4 (CF 3, 3F), - 114.3 (CF 2, 2F), - 122.9 (CF 2, 2F), - 123.9 (CF 2 , 2F), -124.6 (CF 2 , 2F), -127.3 (CF 2 , 2F)

(2)含フッ素重合体の合成
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。
(2) Synthesis of Fluorine-Containing Polymer In a 200 ml flask, 0.5 g of the fluorinated polymerizable compound (M-1) obtained in (1) above, [2- (methacryloyloxy) ethyl] dimethyl- (3-). Add 2.5 g of sulfopropyl) ammonium hydroxide (manufactured by Aldrich), 0.03 g of azobisisobutyronitrile (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 16.7 g of trifluoroethanol (manufactured by TCI Co., Ltd.), and add 80. After heating to ° C. and reacting for 20 hours, the mixture was allowed to cool to room temperature. After allowing to cool, the obtained reaction solution was put into methanol to precipitate a solid. The precipitated solid was filtered and dried under reduced pressure to obtain a fluorine-containing polymer.

(3)表面処理剤の製造
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。
(3) Production of Surface Treatment Agent The fluorine-containing polymer obtained by the synthesis of the fluorine-containing polymer (2) above and trifluoroethanol are mixed at a mass ratio of 1:99 to a concentration of 1% by mass. A fluorine-containing polymer solution was prepared and used as a surface treatment agent.

[実施例2]
(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。
[Example 2]
(1) Synthesis of Fluorine-Containing Polymerizable Compound In the same manner as in Example 1 except that 3- (dimethylamino) pyrrolidine was used instead of 1-methylpiperazine, it is represented by the following formula (M-2). A fluorine-containing polymerizable compound was obtained.

Figure 0006944244
Figure 0006944244

H NMR(CDOD):δ 1.93(s、CH、3H)、2.14−2.96(m、13H)、3.04(s、CH、3H)、3.04−3.30(m、4H)、3.32−3.89(m、9H)、4.10−4.26(m、3H)、4.92−5.05(m、1H)、5.60−5.65(m、1H)、6.10−6.15(m、1H)、7.14−7.22(m、1H)
19F NMR(CDOD):δ −82.4(CF、3F)、−114.3(CF、2F)、−122.9(CF、2F)、−123.9(CF、2F)、−124.6(CF、2F)、−127.3(CF、2F)
1 1 H NMR (CD 3 OD): δ 1.93 (s, CH 3 , 3H), 2.14-2.96 (m, 13H), 3.04 (s, CH 3 , 3H), 3.04 -3.30 (m, 4H), 3.32-3.89 (m, 9H), 4.10-4.26 (m, 3H), 4.92-5.05 (m, 1H), 5 .60-5.65 (m, 1H), 6.10-6.15 (m, 1H), 7.14-7.22 (m, 1H)
19 F NMR (CD 3 OD) : δ -82.4 (CF 3, 3F), - 114.3 (CF 2, 2F), - 122.9 (CF 2, 2F), - 123.9 (CF 2 , 2F), -124.6 (CF 2 , 2F), -127.3 (CF 2 , 2F)

(2)含フッ素重合体の合成と表面処理剤の製造
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。
(2) Synthesis of Fluorine-Containing Polymer and Production of Surface Treatment Agent Fluorine-containing polymer in the same manner as in Example 1 except that the fluorinated polymerizable compound (M-2) obtained in (1) above was used. Was synthesized. Then, a surface treatment agent was produced in the same manner as in Example 1 except that this fluorine-containing polymer was used.

[実施例3]
(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。
[Example 3]
(1) Synthesis of Fluorine-Containing Polymerizable Compound The fluorine-containing polymerizable compound represented by the following formula (M-3) is the same as in Example 1 except that dimethylamine is used instead of 1-methylpiperazine. (M-3) was obtained.

Figure 0006944244
Figure 0006944244

H NMR(CDOD):δ 1.93(s、CH、3H)、2.16−2.34(m、2H)、2.42−2.58(m、2H)、2.78−2.91(m、2H)、3.16(s、CH、6H)、3.36−3.49(m、2H)、3.50−3.72(m、5H)、3.72−3.87(m、3H)、4.19−4.31(m、2H)、5.32−5.39(m、1H)、5.60−5.65(m、1H))、5.32−5.39(m、1H)、6.10−6.13(m、1H)
19F NMR(CDOD):δ −82.4(CF、3F)、−114.3(CF、2F)、−122.9(CF、2F)、−123.9(CF、2F)、−124.6(CF、2F)、−127.3(CF、2F)
1 1 H NMR (CD 3 OD): δ 1.93 (s, CH 3 , 3H), 2.16-2.34 (m, 2H), 2.42-2.58 (m, 2H), 2. 78-2.91 (m, 2H), 3.16 (s, CH 3 , 6H), 3.36-3.49 (m, 2H), 3.50-3.72 (m, 5H), 3 .72-3.87 (m, 3H), 4.19-4.31 (m, 2H), 5.32-5.39 (m, 1H), 5.60-5.65 (m, 1H) ), 5.32-5.39 (m, 1H), 6.10-6.13 (m, 1H)
19 F NMR (CD 3 OD) : δ -82.4 (CF 3, 3F), - 114.3 (CF 2, 2F), - 122.9 (CF 2, 2F), - 123.9 (CF 2 , 2F), -124.6 (CF 2 , 2F), -127.3 (CF 2 , 2F)

(2)含フッ素重合体の合成と表面処理剤の製造
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。
(2) Synthesis of Fluorine-Containing Polymer and Production of Surface Treatment Agent Fluorine-containing polymer in the same manner as in Example 1 except that the fluorinated polymerizable compound (M-3) obtained in (1) above was used. Was synthesized. Then, a surface treatment agent was produced in the same manner as in Example 1 except that this fluorine-containing polymer was used.

[実施例4]
(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。
[Example 4]
(1) Synthesis of Fluorine-Containing Polymerizable Compound In the same manner as in Example 1 except that 1-methyl-4- [1- (4-piperidyl) -4-piperidyl] piperazine was used instead of 1-methylpiperazine. , A fluorine-containing polymerizable compound represented by the following formula (M-4) was obtained.

Figure 0006944244
Figure 0006944244

H NMR(CDOD):δ 1.47−1.60(m、4H)、1.80−1.97(m、4H)、1.93(s、CH、3H)、2.00−2.58(m、12H)、2.82−3.08(m、10H)、3.10(s、CH、3H)、3.35−3.85(m、12H)、4.15−4.22(m、2H)、4.95−5.03(m、1H)、5.60−5.65(m、1H)、6.10−6.14(m、1H)
19F NMR(CDOD):δ −82.4(CF、3F)、−114.3(CF、2F)、−122.9(CF、2F)、−123.9(CF、2F)、−124.6(CF、2F)、−127.3(CF、2F)
1 1 H NMR (CD 3 OD): δ 1.47-1.60 (m, 4H), 1.80-1.97 (m, 4H), 1.93 (s, CH 3 , 3H), 2. 00-2.58 (m, 12H), 2.82-3.08 (m, 10H), 3.10 (s, CH 3 , 3H), 3.35-3.85 (m, 12H), 4 .15-4.22 (m, 2H), 4.95-5.03 (m, 1H), 5.60-5.65 (m, 1H), 6.10-6.14 (m, 1H)
19 F NMR (CD 3 OD) : δ -82.4 (CF 3, 3F), - 114.3 (CF 2, 2F), - 122.9 (CF 2, 2F), - 123.9 (CF 2 , 2F), -124.6 (CF 2 , 2F), -127.3 (CF 2 , 2F)

(2)含フッ素重合体の合成と表面処理剤の製造
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。
(2) Synthesis of Fluorine-Containing Polymer and Production of Surface Treatment Agent Fluorine-containing polymer in the same manner as in Example 1 except that the fluorinated polymerizable compound (M-4) obtained in (1) above was used. Was synthesized. Then, a surface treatment agent was produced in the same manner as in Example 1 except that this fluorine-containing polymer was used.

[実施例5]
(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。
[Example 5]
(1) Synthesis of fluorine-containing polymerizable compound Methacryloyloxyethoxyethyl isocyanate (Showa Denko KK, Karens MOI-EG) was used instead of 2-isocyanatoethyl methacrylate (Showa Denko KK, Karens MOI). A fluorine-containing polymerizable compound represented by the following formula (M-5) was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above.

Figure 0006944244
Figure 0006944244

H NMR(CDOD):δ 1.93(s、CH、3H)、2.16−2.26(m、2H)、2.38−2.53(m、2H)、2.67−2.76(m、2H)、2.78−3.05(m、6H)、3.12(s、CH、3H)、3.28−3.32(m、2H)、3.40−3.69(m、10H)、3.70−3.86(m、4H)、4.27−4.30(m、2H)、4.92−5.08(m、1H)、5.60−5.65(m、1H)、6.10−6.15(m、1H)、6.89−6.95(m、1H)
19F NMR(CDOD):δ −82.4(CF、3F)、−114.3(CF、2F)、−122.9(CF、2F)、−123.9(CF、2F)、−124.7(CF、2F)、−127.3(CF、2F)
1 1 H NMR (CD 3 OD): δ 1.93 (s, CH 3 , 3H), 2.16-2.26 (m, 2H), 2.38-2.53 (m, 2H), 2. 67-2.76 (m, 2H), 2.78-3.05 (m, 6H), 3.12 (s, CH 3 , 3H), 3.28-3.32 (m, 2H), 3 .40-3.69 (m, 10H), 3.70-3.86 (m, 4H), 4.27-4.30 (m, 2H), 4.92-5.08 (m, 1H) 5.60-5.65 (m, 1H), 6.10-6.15 (m, 1H), 6.89-6.95 (m, 1H)
19 F NMR (CD 3 OD) : δ -82.4 (CF 3, 3F), - 114.3 (CF 2, 2F), - 122.9 (CF 2, 2F), - 123.9 (CF 2 , 2F), -124.7 (CF 2 , 2F), -127.3 (CF 2 , 2F)

(2)含フッ素重合体の合成と表面処理剤の製造
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。
(2) Synthesis of Fluorine-Containing Polymer and Production of Surface Treatment Agent Fluorine-containing polymer in the same manner as in Example 1 except that the fluorinated polymerizable compound (M-5) obtained in (1) above was used. Was synthesized. Then, a surface treatment agent was produced in the same manner as in Example 1 except that this fluorine-containing polymer was used.

[比較例1]
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。
[Comparative Example 1]
In the synthesis of the fluorinated polymer of Example 1 (2), the non-fluorinated polymer, that is, [2- (methacryloyloxy) ethyl] was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fluorinated polymerizable compound was not used. A homopolymer of dimethyl- (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide was synthesized. Then, a surface treatment agent was produced in the same manner as in Example 1 except that this non-fluorine-containing polymer was used.

[比較例2]
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。
[Comparative Example 2]
In the synthesis of the fluorine-containing polymer of Example 1 (2), Examples except that a compound represented by the following general formula (M-6) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was used as the fluorine-containing polymerizable compound. A fluorine-containing polymer was synthesized in the same manner as in 1. Then, a surface treatment agent was produced in the same manner as in Example 1 except that this fluorine-containing composite was used.

Figure 0006944244
Figure 0006944244

[評価]
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。
[evaluation]
The contact angle between water and hexadecane and the falling angle of hexadecane were measured for the coating films prepared using the surface treatment agents produced in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2. The results are shown in Table 1.

被膜は、スライドガラスの表面に表面処理剤をスピンコートによって塗布した後、スライドガラスを80℃の温度で15分加熱することにより作製した。
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。
The coating film was prepared by applying a surface treatment agent to the surface of the slide glass by spin coating and then heating the slide glass at a temperature of 80 ° C. for 15 minutes.
The contact angle between water and hexadecane and the falling angle of hexadecane were measured using a CA-A type contact angle meter manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.
The contact angle was measured 1 second after dropping 2 μL each of water and hexadecane on the surface of the coating film. The contact angle was measured at any 5 points on the surface of the coating. Table 1 shows the average of the measured contact angles.
The fall angle of hexadecane was determined by dropping 5 μL of hexadecane onto the surface of the coating, tilting the slide glass, measuring the angle of the slide glass plate when the hexadecane droplets began to fall, and using that angle as the tilt angle. ..

Figure 0006944244
Figure 0006944244

実施例1〜5で得られた表面処理剤を用いて作製した被膜は、水の接触角が40度以下であって親水性に優れ、ヘキサデカンとの接触角が30度以上であって撥油性に優れる。これに対して、比較例1で得られた表面処理剤を用いて作製した被膜は、ヘキサデカンとの接触角が10度以下であって撥油性に劣る。また、比較例2で得られた表面処理剤を用いて作製した被膜は、水との接触角が60度以上であって親水性に劣る。 The coating film prepared using the surface treatment agents obtained in Examples 1 to 5 has a water contact angle of 40 degrees or less and excellent hydrophilicity, and a hexadecane contact angle of 30 degrees or more and is oil repellent. Excellent for. On the other hand, the coating film prepared by using the surface treatment agent obtained in Comparative Example 1 has a contact angle with hexadecane of 10 degrees or less and is inferior in oil repellency. Further, the coating film prepared by using the surface treatment agent obtained in Comparative Example 2 has a contact angle with water of 60 degrees or more and is inferior in hydrophilicity.

以上の結果から、本実施例によれば、優れた親水性と撥油性を有する新規な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を提供することが可能となることが確認された。 From the above results, it was confirmed that according to this example, it is possible to provide a novel fluorine-containing polymerizable compound, fluorine-containing polymer and surface treatment agent having excellent hydrophilicity and oil repellency. ..

Claims (6)

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:
Figure 0006944244
上記の一般式(1)中、Rは、水素原子または炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、Rfは、炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のペルフルオロアルキル基を表し、Xは、酸素原子を1つ以上有する2価の連結基を表し、Lは、炭素数1〜10の置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、酸素原子、カルボニル基、置換基を有していてもよいイミノ基もしくはこれらの組合せからなる2価の連結基を表し、Mは、窒素原子を1つ以上有するカチオン性基を表し、Qはアニオン性基を表す。
Fluorine-containing polymerizable compound represented by the following general formula (1):
Figure 0006944244
In the above general formula (1), R represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and Rf is a linear or branched perfluoro having 1 to 6 carbon atoms. Represents an alkyl group, X represents a divalent linking group having one or more oxygen atoms, L represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and an oxygen atom. , A carbonyl group, an imino group which may have a substituent, or a divalent linking group consisting of a combination thereof, M represents a cationic group having one or more nitrogen atoms, and Q represents an anionic group. Represents.
前記Xが、下記の一般式(2)で表される連結基であることを特徴とする請求項1に記載の含フッ素重合性化合物:
Figure 0006944244
上記の一般式(2)中、*は、前記一般式(1)のC=OのCと結合する結合手を表し、*は、前記一般式(1)のCHのCと結合する結合手を表し、mは、0〜4の整数を表し、nは、0または1の整数を表す。
The fluorine-containing polymerizable compound according to claim 1, wherein X is a linking group represented by the following general formula (2).
Figure 0006944244
In the above general formula (2), * 1 represents a bond that binds to C of C = O of the general formula (1), and * 2 binds to C of CH of the general formula (1). A bond is represented, m represents an integer of 0 to 4, and n represents an integer of 0 or 1.
前記Mが、下記の一般式(3)、(4)、(5)及び(6)のいずれか1つで表されるカチオン性基であることを特徴とする請求項1に記載の含フッ素重合性化合物:
Figure 0006944244
上記の一般式(3)、(4)、(5)及び(6)中、Rは、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、*は、前記一般式(1)のCH のCと結合する結合手を表し、*は、前記一般式(1)のQと結合する結合手を表す。
The fluorine-containing compound according to claim 1, wherein M is a cationic group represented by any one of the following general formulas (3), (4), (5) and (6). Polymerizable compound:
Figure 0006944244
In the above general formulas (3), (4), (5) and (6), R 1 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and * 3 is the general formula. The bonder that binds to C of CH 2 of (1) is represented, and * 4 represents the bonder that binds to Q of the general formula (1).
前記Qが、下記の一般式(7)で表されるアニオン性基であることを特徴とする請求項1に記載の含フッ素重合性化合物:
Figure 0006944244
上記の一般式(7)中、Yは、炭素数1〜10の置換基を有していてもよい2価の炭化水素基を表し、Zは、−CO 、−SO 、又は−PO −Rであって、Rは、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキル基を表し、*は、前記一般式(1)のMと結合する結合手を表す。
The fluorine-containing polymerizable compound according to claim 1, wherein Q is an anionic group represented by the following general formula (7).
Figure 0006944244
In the above general formula (7), Y represents a divalent hydrocarbon group which may have a substituent group having 1 to 10 carbon atoms, Z is, -CO 2 -, -SO 3 -, or −PO 3 − − R 2 , where R 2 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and * 5 is a bond that binds to M in the general formula (1). Represents.
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。 It has a first structural unit derived from the fluoropolymerizable compound according to any one of claims 1 to 4, and further has a structural unit other than the first structural unit, other than the first structural unit. The constituent unit of the above is a polymerizable group containing an ethylenically unsaturated bond , an anionic hydrophilic group, a cationic hydrophilic group, an amphoteric hydrophilic group, or a nonionic hydrophilic group. What binary copolymer der a structural unit derived from a polymerizable compound having a sex group, the contact angle with water is 40 degrees or less, der contact angle with hexadecane is at least 30 degrees A fluorine-containing polymer characterized by the above. 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。 A surface treatment agent comprising the fluorine-containing polymer according to claim 5 and a liquid medium.
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