Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7748006B2 - 重合体、撥水剤、繊維製品、及び繊維製品の製造方法 - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7748006B2 - 重合体、撥水剤、繊維製品、及び繊維製品の製造方法 - Google Patents

重合体、撥水剤、繊維製品、及び繊維製品の製造方法

Info

Publication number
JP7748006B2
JP7748006B2 JP2024192877A JP2024192877A JP7748006B2 JP 7748006 B2 JP7748006 B2 JP 7748006B2 JP 2024192877 A JP2024192877 A JP 2024192877A JP 2024192877 A JP2024192877 A JP 2024192877A JP 7748006 B2 JP7748006 B2 JP 7748006B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
weight
group
carbon atoms
less
independently
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2024192877A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2025076414A (ja
Inventor
希 堀川
可奈子 福本
悠希 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Publication of JP2025076414A publication Critical patent/JP2025076414A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7748006B2 publication Critical patent/JP7748006B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/10Esters
    • C08F20/26Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F30/00Homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal
    • C08F30/04Homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing a metal
    • C08F30/08Homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing phosphorus, selenium, tellurium or a metal containing a metal containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/14Homopolymers or copolymers of esters of esters containing halogen, nitrogen, sulfur, or oxygen atoms in addition to the carboxy oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L43/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and containing boron, silicon, phosphorus, selenium, tellurium or a metal; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L43/04Homopolymers or copolymers of monomers containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/18Materials not provided for elsewhere for application to surfaces to minimize adherence of ice, mist or water thereto; Thawing or antifreeze materials for application to surfaces
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/10Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing oxygen
    • D06M13/184Carboxylic acids; Anhydrides, halides or salts thereof
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/244Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing sulfur or phosphorus
    • D06M13/248Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing sulfur or phosphorus with compounds containing sulfur
    • D06M13/268Sulfones
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/244Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing sulfur or phosphorus
    • D06M13/282Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing sulfur or phosphorus with compounds containing phosphorus
    • D06M13/288Phosphonic or phosphonous acids or derivatives thereof
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/21Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/263Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of unsaturated carboxylic acids; Salts or esters thereof
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/21Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/356Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of other unsaturated compounds containing nitrogen, sulfur, silicon or phosphorus atoms
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/643Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing silicon in the main chain

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Description

本開示は、重合体、撥水剤、繊維製品、及び繊維製品の製造方法に関する。
基剤(特に繊維製品)に撥水性を付与するための撥水剤として、非フッ素系の撥水剤の開発が進められている。
国際公開第2023/033719号
特許文献1では、(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体由来の構成単位を含む含シリコーン共重合体を溶媒に溶解させた組成物を、繊維製品等の被処理物に処理することで耐チョークマーク性が向上するものの、撥水性、および撥油性が十分でない。
本開示は、基材に優れた撥水性及び撥油性を付与できる重合体を提供することを目的とする。
本開示は以下の態様を含む:
[項1]撥水剤用の重合体であって、下記式:
CR=C(-R)-X-SiY3-n
[式中:
、R、及びRは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~5の炭化水素基であり、
Xは、単結合または2価の基であり、
Yは、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
nは、1または2の整数であり、
Zは、それぞれ独立して、
-(O-SiZ -(CH-Z-Si(-OSiZ であり、
は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ11 であり、
11は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ111 であり、
111は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
は、OまたはCHであり、
は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ31 であり、
31は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ41 であり、
41は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
pは、0~196の整数であり、
qは、0~10の整数である。]
で表される単量体(1)から誘導された繰り返し単位を含む重合体。
[項2]Xは、X及びXからなる群から選択される一以上から構成される2価の基であり、
は、直接結合、-O-、-C(=O)-、-C(=NR’)-、-S-、-S(=O)-、-NR’-、及び-C(OR’)R’-(式中、R’は、各出現において独立して、水素原子または炭素数1~10の炭化水素基である。)からなる群から選択される一以上から構成される基であり、
は、直接結合、または置換基を有してもよい炭素数1~22の炭化水素基である、項1に記載の重合体。
[項3]Xは、-X-X-である、項1または2に記載の重合体。
[項4]nが1である、項1~3のいずれか一項に記載の重合体。
[項5]Zが、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基である、項4に記載の重合体。
[項6]nが2である、項1~5のいずれか一項に記載の重合体。
[項7]pが0である、項6に記載の重合体。
[項8]炭素数2~40の炭化水素基を有する疎水性単量体(2)から誘導された繰り返し単位をさらに含む、項1~7のいずれか一項に記載の重合体。
[項9]前記疎水性単量体(2)における前記炭化水素基が10以上の直鎖状アルキル基である、項8に記載の重合体。
[項10]前記疎水性単量体(2)が下記式:
CH=C(-R)-C(=O)-R-(R (2)
[式中、
は水素原子、一価の有機基又はハロゲン原子であり、
は直接結合、2~4価の炭素数1の炭化水素基、-C-、-O-、-S-、 -C(=O)-、-S(=O)-及び-NRC1-(RC1は、水素原子又は炭素数1~4の炭化水素基)から選ばれる少なくとも一以上で構成される2~4価の基であり、
kは1~3であり、
は炭素数2~40の炭化水素基である。]
で表される単量体である、項8または項9に記載の重合体。
[項11]前記疎水性単量体(2)の含有量が、重合体に対して20重量%以上である、項8~10のいずれか一項に記載の重合体。
[項12]前記単量体単位(1)の含有量が、重合体に対して0.5重量%以上である、項11に記載の重合体。
[項13]重合体における、前記単量体単位(1)/前記単量体単位(2)で表される前記単量体単位(1)の重量比が、0.005~0.40である、項11に記載の重合体。
[項14]前記単量体単位(1)の含有量が、重合体に対して5重量%以上である、項13に記載の重合体。
[項15]非フッ素系である、項1~14のいずれか一項に記載の重合体。
[項16]
およびRは、それぞれ独立して水素原子であり、
は、それぞれ独立して炭素数1~3のアルキル基であり、
Xは、-C(=O)-O-(CH-又は-C(=O)-NR’-(CH-(式中、R’は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1~10の炭化水素基である。)であり、
rは、それぞれ独立して1~22の整数である、項1に記載の重合体。
[項17]
Yは、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
nは、2であり、
pは、0であり、
qは、0であり、
は、-O-であり、
は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基または-OSiZ31 であり、
31は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基または-OSiZ41 であり、
41は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基である、項1に記載の重合体。
[項18]
およびRは、それぞれ独立して水素原子であり、
は、それぞれ独立して炭素数1~3のアルキル基であり、
Xは、-C(=O)-O-(CH-又は-C(=O)-NR’-(CH-(式中、R’は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1~10の炭化水素基である。)であり、
rは、それぞれ独立して1~22の整数であり、
Yは、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
nは、2であり、
pは、0であり、
qは、0であり、
は、-O-であり、
は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基または-OSiZ31 であり、
31は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基または-OSiZ41 であり、
41は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基である、項1に記載の重合体。
[項19]項1~18のいずれか一項に記載の重合体、及び乳化剤を含む組成物。
[項20]水を含む、項19に記載の組成物。
[項21]項1~18のいずれか一項に記載の重合体を含む、若しくは項19又は20に記載の組成物である、撥水剤。
[項22]単量体(1)及びウレタン、パラフィンワックス、シリカ、およびシリコーンからなる群から選択される少なくとも1種を含む媒体中、単量体(1)を反応させて重合体を得る工程を含む、項21に記載の撥水剤の製造方法。
[項23]繊維基材に項1~18のいずれか一項に記載の重合体が付着した撥水性繊維製品。
[項24]前記繊維基材に-SO(式中、Mは一価のカチオンを示す)で示される1価の基、
-COOM(式中、Mは一価のカチオンを示す)で示される1価の基、及び
-O-P(O)(OX)(OX)(式中、X及びXはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1~22のアルキル基を示す)で示される1価の基からなる群より選ばれる一以上の官能基を有する化合物が付着している、項23に記載の撥水性繊維製品。
[項25]項21に記載の撥水剤で繊維基材に適用することを含む、撥水性繊維製品の製造方法。
[項26]前記撥水剤を前記繊維基材に適用する前に、前記繊維基材に
-SO(式中、Mは一価のカチオンを示す)で示される1価の基、
-COOM(式中、Mは一価のカチオンを示す)で示される1価の基、及び
-O-P(O)(OX)(OX)(式中、X及びXはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1~22のアルキル基を示す)で示される1価の基からなる群より選ばれる一以上の官能基を付与する工程を含む、項25に記載の撥水性繊維製品の製造方法。
本開示における重合体は、基材に優れた撥水性及び撥油性を付与できる。
<用語の定義>
本明細書において用いられる場合、「n価の基」とは、n個の結合手を有する基、すなわちn個の結合を形成する基を意味する。また、「n価の有機基」とは、炭素を含有するn価の基を意味し、「有機基」とは、炭素を含有する基を意味する。かかる有機基としては、特に限定されないが、炭化水素基又はその誘導体であり得る。炭化水素基の誘導体とは、炭化水素基の末端又は分子鎖において、1つ又はそれ以上のN、O、S、Si、アミド、スルホニル、シロキサン、カルボニル、カルボニルオキシ、ハロゲン等を有している基を意味する。
本明細書において用いられる場合、「炭化水素基」とは、炭素及び水素を含む基であって、炭化水素から水素原子を脱離させた基を意味する。かかる炭化水素基としては、特に限定されるものではないが、C1-20炭化水素基、例えば、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基等であってよい。上記「脂肪族炭化水素基」は、直鎖状、分枝鎖状又は環状のいずれであってもよく、飽和又は不飽和のいずれであってもよい。また、炭化水素基は、1つ又はそれ以上の環構造を含んでいてもよい。炭化水素基は、1つ又はそれ以上の置換基により置換されていてもよい。
本明細書において、「各出現において独立して」、「互いにそれぞれ独立して」、「それぞれ独立して」又はこれと同様の表現が明示的に記載されているか否かに関わらず、例外である旨の記載がある場合を除き、化学構造中に複数出現し得る用語(記号)が定義される場合、出現毎に独立して当該定義が適用される。
本明細書において説明される化学構造は、当業者によって化学的に不可能または極めて不安定であると認識される化学構造を包含しないように理解されるべきである。
<重合体>
本開示の重合体は、撥水剤用の重合体であって、下記式:
CR=C(-R)-C(=O)-O-(CHα-SiY3-n
[式中:
、R、及びRは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~5の炭化水素基であり、
Xは、単結合または2価の基であり、
Yは、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
nは、1または2の整数であり、
Zは、それぞれ独立して、
-(O-SiZ -(CH-Z-Si(-OSiZ であり、
は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ11 であり、
11は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ111 であり、
111は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
は、OまたはCHであり、
は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ31 であり、
31は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ41 であり、
41は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
pは、0~196の整数であり、
qは、0~10の整数である。]
で表される単量体(1)から誘導された繰り返し単位を含む。
本開示の重合体は、上記特徴を有することにより、基材(例えば、繊維基材、紙基材)に撥液性(撥水性、撥油性、耐油性、及び/又は耐水性)を付与し得る。本開示の重合体は、撥水剤、撥油剤、耐油剤、及び耐水剤からなる群から選択される少なくとも一として機能し得る。本開示における撥剤は、基材に耐油性(撥油性)及び/又は耐水性(撥水性)を良好に付与でき、例えば耐油性と耐水性の両方を良好に付与し得る。
本開示の重合体は、上記特徴を有することにより、基材(例えば、繊維基材、紙基材)に優れた撥水性、撥油性を付与し得る。
本開示の重合体は、非フッ素系であってよい。具体的には、本開示の重合体は、炭素数8以上のパーフルオロアルキル基、炭素数6以上のパーフルオロアルキル基、パーフルオロアルキル基、フルオロアルキル基、又はフッ素原子を有しなくてもよい。
(1)単量体
本開示の重合体は、単量体(1)から誘導された繰り返し単位を含む。単量体(1)は、下記式で表される。
CR=C(-R)-X-SiY3-n
[R
は、水素原子または炭素数1~5の炭化水素基である。炭素数1~5の炭化水素基は、炭素数1~3の炭化水素基であってよく、メチル基であってよい。Rは、水素原子であってよい。
[R
は、水素原子または炭素数1~5の炭化水素基である。炭素数1~5の炭化水素基は、炭素数1~3の炭化水素基であってよく、メチル基であってよい。Rは、水素原子であってよい。
[R
は、水素原子または炭素数1~5の炭化水素基である。炭素数1~5の炭化水素基は、炭素数1~3の炭化水素基であってよく、好ましくは炭素数1~3のアルキル基、より好ましくはメチル基であってよい。Rは、水素原子であってよい。
[X]
Xは、単結合または2価の基である。Xは、好ましくは2価の基である。
Xは、X及びXからなる群から選択される一以上から構成される2価の基であり、
は、直接結合、-O-、-C(=O)-、-C(=NR’)-、-S-、-S(=O)-、-NR’-、及び-C(OR’)R’-(式中、R’は、各出現において独立して、水素原子または炭素数1~10(例えば炭素数1~5、1~3、又は1)の炭化水素基である。)からなる群から選択される一以上から構成される基であり、
は、直接結合、または置換基を有してもよい2価の炭素数1~22の炭化水素基であってよい。
Xの分子量は10以上、50以上、100以上、200以上、300以上、500以上、又は750以上であってよい。Xの分子量は3000以下、2500以下、2000以下、1500以下、1000以下、750以下、500以下、300以下、200以下、100以下、又は50以下であってよい。
〔X
は、非炭化水素のリンカーである。
は、直接結合若しくは二価の基である。Xは、直接結合のみでないことが好ましい。
の分子量は2000以下、1500以下、1000以下、750以下、又は500以下であってよい。Xの分子量は10以上、50以上、100以上、200以上、300以上、又は500以上であってよい。
は、-O-、-C(=O)-、-S(=O)-、-NR’-、及び-C(OR’)R’-(式中、R’は、各出現において独立して、水素原子又は炭素数1~30(例えば炭素数1~20、1~10、又は1~4)からなる群から選択される一以上から構成される。Xの例としては、
直接結合、
-O-、
-O-C(=O)-、
-O-C(=O)-O-、
-O-C(=O)-NR’-、
-NR’-、
-NR’-C(=O)-、
-NR’-C(=O)-O-、
-NR’-C(=O)-NR’-、
-C(=O)-、
-C(=O)-O-、
-C(=O)-NR’-、
-SO-、
-SONR’-、
-C(OR’)R’-、
-C(OR’)(-)
(式中、R’は、各出現において独立して、水素原子又は炭素数1~30(例えば炭素数1~20、1~10、又は1~4)の炭化水素基である。)
が挙げられる。
〔X
は、直接結合、または置換基を有してもよい2価の炭化水素基である。
の炭素数は、1以上、2以上、3以上、4以上、5以上、7以上、9以上、11以上、または13以上であってよい。Xの炭素数は、22以下、20以下、18以下、16以下、14以下、又は12以下、10以下、8以下、6以下、5以下、4以下、又は3以下であってよい。
2価の炭化水素基は、2価の脂肪族炭化水素基又は2価の炭化水素芳香環であってよい。脂肪族炭化水素基は、環状、分岐鎖、又は直鎖の炭化水素基であってよい。2価の脂肪族炭化水素基は、飽和又は不飽和(例えば飽和)の脂肪族炭化水素基であってよい。脂肪族炭化水素基の炭素数は1以上、2以上、3以上、4以上、5以上、7以上、9以上、11以上、または13以上であってよく、また、22以下、20以下、18以下、16以下、14以下、又は12以下、10以下、8以下、6以下、5以下、4以下、又は3以下であってよい。
における炭化水素基は、置換基を有していてもよい。置換基の例としては、-OR’、-N(R’)、-COOR’、及びハロゲン原子等(式中、R’は、各出現において独立して、水素原子又は炭素数1~30、1~20、1~10、又は1~4の炭化水素基である)が挙げられる。置換基は活性水素を有してもよいし、有していなくてもよい。置換基の数は、6個以下、5個以下、4個以下、3個以下、2個以下、1個以下、又は0であってよい。
の具体例としては、-(CH-が挙げられる。qは、1~22の整数である。qは、1以上、2以上、3以上、4以上、5以上、7以上、9以上、11以上、または13以上であってよい。qは、22以下、20以下、18以下、16以下、14以下、又は12以下、10以下、8以下、6以下、5以下、4以下、又は3以下であってよい。
2価の炭化水素芳香環の具体例としては、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラセン(ナフタセン)、ペンタセン、ピレン、及びコロネン等の炭化水素芳香環から2~4個の水素を取り除いた基が挙げられる。炭化水素芳香環の環構成原子数は3~20、4~16、又は5~12であり、好ましくは5~12である。炭化水素芳香環の価数は2以上、3以上、又は4であってよく、4以下、3以下、又は2であってよい。
2価の炭化水素芳香環は、置換基を有してもよい。置換基の例としては、-R’、-OR’、-N(R’)、-COOR’、及びハロゲン原子等(式中、R’は、各出現において独立して、水素原子又は炭素数1~30、1~20、1~10、又は1~4の炭化水素基である)が挙げられる。置換基は活性水素を有してもよいし、有していなくてもよい。置換基の数は、6個以下、5個以下、4個以下、3個以下、2個以下、1個以下、又は0であってよい。置換基を有する炭化水素芳香環において、炭素原子及びヘテロ原子の量に対する炭素原子の量が70mol%以上、80mol%以上、90mol%以上、95mol%以上、又は99mol%以上であってよく、好ましくは75mol%以上であり、95mol%以下、90mol%以下、85mol%以下、又は80mol%以下であってよい。
〔Xの例〕
Xの例としては、-X-、-X-X-、-X-X-X-、-X-X-X-X-、-X-、-X-X-、-X-X-X-、-X-X-X-X-、等が挙げられる。Xの好ましい例としては、-X-X-、-X-が挙げられる。
Xの例としては、
-O-(CH-、
-O-C(=O)-(CH-、
-O-C(=O)-O-(CH-、
-O-C(=O)-NR’-(CH-、
-NR’-(CH-、
-NR’-C(=O)-(CH-、
-NR’-C(=O)-O-(CH-、
-NR’-C(=O)-NR’-(CH-、
-C(=O)-(CH-、
-C(=O)-O-(CH-、
-C(=O)-NR’-(CH-、
-SO-(CH-、
-SONR’-(CH-、
-C(OR’)R’-(CH-、
-C(OR’)(-(CH-)
(式中、R’は、各出現において独立して、水素原子又は炭素数1~30(例えば炭素数1~20、1~10、又は1~4)の炭化水素基である。)
が挙げられる。
rは、1~22の整数である。rは、1以上、2以上、3以上、4以上、5以上、7以上、9以上、11以上、または13以上であってよい。qは、22以下、20以下、18以下、16以下、14以下、又は12以下、10以下、8以下、6以下、5以下、4以下、又は3以下であってよい。
Xの例としては、-C(=O)-O-(CH-又は-C(=O)-NR’-(CH-(式中、R’は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1~10の炭化水素基である。)であり、
rは、それぞれ独立して1~22、1~10、又は1~4の整数である。
Xは、直接結合、または置換基を有してもよい炭素数1~22の炭化水素基であってよい。好ましくは、Xは、置換基を有してもよい炭素数1~22の炭化水素基であってよい。Xの炭化水素基の炭素数は、1以上、2以上、3以上、4以上、5以上、7以上、9以上、11以上、または13以上であってよい。Xの炭化水素基の炭素数は、22以下、20以下、18以下、16以下、14以下、又は12以下、10以下、8以下、6以下、5以下、4以下、又は3以下であってよい。
Xの具体例としては、-(CH-が挙げられる。qは、1~22の整数である。qは、1以上、2以上、3以上、4以上、5以上、7以上、9以上、11以上、または13以上であってよい。qは、22以下、20以下、18以下、16以下、14以下、又は12以下、10以下、8以下、6以下、5以下、4以下、又は3以下であってよい。
[Y]
Yは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~10の炭化水素基である。Yは、分岐状又は直鎖状(好ましくは長鎖の直鎖状)の炭化水素基であることが好ましい。炭化水素基は、脂肪族炭化水素基、特に飽和の脂肪族炭化水素基、特別にアルキル基であることが好ましい。-CH基は-CH-に比べ表面自由エネルギーが低く撥液性を示しやすい。このため分岐が多く、-CH基が多い構造が好ましい。また、一方で一定の長さの長鎖アルキル基はその結晶性由来の高い撥液性を示す。よって、分岐状の炭化水素基(例えば、分岐状のアルキル基)、特にt-ブチル基やイソプロピル基、多分岐構造の基、あるいは長鎖の炭化水素基(もしくは長鎖の直鎖状炭化水素基)、例えばアルキル基であってよい。
Yの炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、1以上、2以上、3以上、4以上、又は6以上であってよい。Yの炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、10以下、8以下、6以下、5以下、4以下、又は3以下であってよい。
例えば、Yは、-(CH-CHであってよい。nは0~9であってよく、0以上、1以上、2以上、3以上、4以上、又は6以上であってよく、9以下、8以下、6以下、5以下、4以下、又は3以下であってよい。
Yは、炭素数1~3のアルキル基であってよく、好ましくはメチル基であってよい。
[n]
nは、Z基の数を意味する。nは、1または2の整数である。
[Z]
Zは、それぞれ独立して、
-(O-SiZ -(CH-Z-Si(-OSiZ である。Zは、シロキサン結合を有する基である。
〔Z
は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ11 である。
の炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、1以上、2以上、3以上、4以上、又は6以上、であってよい。Zの炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、10以下、8以下、6以下、5以下、4以下、又は3以下であってよい。Zは、メチル基であってよい。
上記OSiZ における2つのZのうち少なくとも1つのZは-OSiZ11 であってよい。上記OSiZ における2つのZは、-OSiZ11または炭素数1~10の炭化水素基の一方であってよい。
(Z11
11は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ111 である。
11の炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、1以上、2以上、3以上、4以上、又は6以上、であってよい。Z11の炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、10以下、8以下、6以下、5以下、4以下、又は3以下であってよい。Z11は、メチル基であってよい。
上記OSiZ11 における3つのZ11のうち少なくとも2つのZ11は-OSiZ111であってよい。上記OSiZ11 における3つのZ11のうち全てのZ11は-OSiZ111または炭素数1~10の炭化水素基の一方であってよく、1つのZ11は-OSiZ111であってよい。
(Z111
111は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基である。Z111の炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、1以上、2以上、3以上、4以上、又は6以上、であってよい。Z111の炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、10以下、8以下、6以下、5以下、4以下、又は3以下であってよい。Z111は、メチル基であってよい。
〔Z
は、-O-または-CH-である。
〔Z
は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ31 である。
の炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、1以上、2以上、3以上、4以上、又は6以上であってよい。Zの炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、10以下、8以下、6以下、5以下、4以下、又は3以下であってよい。Zは、炭素数1~3のアルキル基であってよい。Zは、メチル基であってよい。
上記-OSiZ における3つのZのうち少なくとも2つのZは-OSiZ31であってよい。上記OSiZ における3つのZのうち全てのZは-OSiZ31または炭素数1~10の炭化水素基の一方であってよく、1つのZは-OSiZ31であってよい。
(Z31
31は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基である。Z31の炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、1以上、2以上、3以上、4以上、又は6以上、であってよい。Z31の炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、10以下、8以下、6以下、5以下、4以下、又は3以下であってよい。Z31は、炭素数1~3のアルキル基であってよい。Z31は、メチル基であってよい。
〔Z
は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ41 である。
の炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、1以上、2以上、3以上、4以上、又は6以上、であってよい。Zの炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、10以下、8以下、6以下、5以下、4以下、又は3以下であってよい。Zは、炭素数1~3のアルキル基であってよい。Zは、メチル基であってよい。
(Z41
41は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基である。Z41の炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、1以上、2以上、3以上、4以上、又は6以上、であってよい。Z41の炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、10以下、8以下、6以下、5以下、4以下、又は3以下であってよい。Z41は、炭素数1~3のアルキル基であってよい。Z41は、メチル基であってよい。
〔p〕
pは、0~196の整数である。pは、0以上、10以上、20以上、30以上、40以上、50以上、60以上、70以上、80以上、90以上、又は100以上であってよい。pは、196以下、190以下、180以下、170以下、160以下、150以下、140以下、130以下、120以下、110以下、又は100以下、であってよい。
式中におけるpの合計値は、196を越えなくてよい。
一態様では、pは、0である。
〔q〕
qは、0~10の整数である。qは、0以上、1以上、2以上、3以上、4以上、又は5以上であってよく、10以下、9以下、8以下、7以下、6以下、又は5以下であってよい。
一態様では、qは、0である。
一態様では、qは、0である。
本開示の単量体(1)の末端部位は、Si原子にトリアルキルシロキシ基(-OSiRSi )が結合したトリアルキルシロキシ基含有構造を含み得る(RSiは、下記で詳述する炭素数1~10の炭化水素基である。)。
上記における末端部位のSi原子とは、トリアルキルシロキシ基(-OSiRSi )を構成するSi原子ではなく、トリアルキルシロキシ基(-OSiRSi )に隣接し結合するSi原子を意味する。なお、当該Si原子にはアルキル基(RSi)が結合していてもよい。
本開示の単量体(1)の末端部位のSi原子に結合するトリアルキルシロキシ基(-OSiRSi )の数は、1~3の整数である。
なお、本開示の単量体(1)の末端部位とは、上記式中におけるZ側の末端部位を意味し、Z中に位置する部位である。
具体的には、本開示の単量体(1)の末端部位は、下記式:
-Si(-OSiRSi Si 3-X
[式中:
Siは、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
xは、1~3の整数である。]
で表される構造を含んでもよい。
Siは、炭素数1~10の炭化水素基である。RSiの炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、1以上、2以上、3以上、4以上、又は6以上、であってよい。RSiの炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、10以下、8以下、6以下、5以下、4以下、又は3以下であってよい。RSiは、炭素数1~3のアルキル基であってよい。RSiは、メチル基であってよい。
xは、1~3の整数である。xは、1以上、2以上であってよく、3以下、2以下、又は1以下であってよい。
単量体(1)の末端部位におけるSi原子に結合するトリアルキルシロキシ基(-OSiRSi )としては、上記で説明した-OSiZ31 及び-OSiZ41 が挙げられる。
[(1)単量体の例]
単量体(1)は、下記式:
CH=CCH-C(=O)-Ra6-X-Z
[式中:
a6は、-O-又は-NH-であり、
Xは、-(CH-であり、
qは、1~10の整数であり、
Zは、SiZ 3-m であり、
は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基であり、
mは、1又は2の整数であり、
は、それぞれ独立して、-O-SiZ33 であり、
33は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基または-OSiZ331 であり、
331は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基である。]
で表される単量体であってよい。
a6は、-O-又は-NH-であり、好ましくは-O-である。
Xは、-(CH-である。
qは、1~10の整数である。qは、1以上、2以上、3以上、4以上、又は5以上であってよく、また、10以下、9以下、8以下、6以下、5以下であってよい。
Zは、SiZ 3-m である。
mは、1又は2の整数である。
は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基であり、好ましくは炭素数1~3のアルキル基であり、より好ましくはメチル基である。
は、それぞれ独立して、-O-SiZ33 である。
33は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基または-OSiZ331 である。Z33の炭素数1~10の炭化水素の炭素数は、好ましくは炭素数1~3のアルキル基であり、より好ましくはメチル基である。
331は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基であり、好ましくは炭素数1~3のアルキル基であり、より好ましくはメチル基である。
[(1)単量体の例]
重合体の例としては、下記式で表される化合物が挙げられるがこれらに限定されない。下記式中、TMSは、-Si(CHを意味する。
本開示の単量体(1)は、例えば、特開2019-89715に記載の内容に準拠して製造することができる。本開示の単量体(1)は、市販品のものを用いてもよい。
(2)疎水性単量体
本開示の重合体は、炭素数2~40の炭化水素基を有する疎水性単量体(2)から誘導された繰り返し単位をさらに含んでよい。
単量体(2)が有する炭化水素基は芳香族炭化水素基又は脂肪族炭化水素基であってよく、脂肪族炭化水素基、特に飽和の脂肪族炭化水素基(アルキル基)であることが好ましい。炭化水素基は、分岐鎖状又は直鎖状であり、より好ましくは直鎖状である。炭化水素基は、飽和又は不飽和であってよい。炭化水素基は、飽和の脂肪族炭化水素基(アルキル基)であることが好ましい。炭化水素基の炭素数は、6以上、8以上、10以上、12以上、14以上、16以上、18以上、20以上、又は22以上であってよく、好ましくは10以上、12以上、14以上、又は16以上である。炭化水素基の炭素数は40以下、35以下、30以下、25以下、20以下、15以下、又は10以下であってよく、好ましくは30以下、25以下、又は20以下である。
単量体(2)は、アミド基、ウレア基又はウレタン基を含有してもよい。炭化水素系単量体は、アミド基、ウレア基又はウレタン基を有する炭化水素系単量体とアミド基、ウレア基又はウレタン基を有しない炭化水素系単量体との組合せであってもよい。単量体(2)が係る基を含むことにより、本開示の効果が良好に奏され得る。
疎水性単量体(2)が下記式:
CH=C(-R)-C(=O)-R-(R (2)
[式中、
は水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
は直接結合、2~4価の炭素数1の炭化水素基、-C-、-O-、-S-、 -C(=O)-、-S(=O)-及び-NRC1-(RC1は、水素原子または炭素数1~4の炭化水素基)から選ばれる少なくとも一以上で構成される2~4価の基であり、
kは1~3であり、
は炭素数2~40の炭化水素基である。]
で表される単量体である。
[R
は水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子である。
は、水素原子、メチル基、ハロゲン原子、置換又は非置換のベンジル基、置換又は非置換のフェニル基であってよい。Rの例は、水素原子、メチル基、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、シアノ基である。Rは、水素原子、メチル基、塩素原子であることが好ましい。Rはメチル基であることがより好ましい。Rがメチル基であることにより、より高い撥液性が得られる。Rは、特に反応性の観点から、水素原子であってよい。
[R
は直接結合、2~4価の炭素数1の炭化水素基、-C-、-O-、-S-、 -C(=O)-、-S(=O)-及び-NRC1-(RC1は、水素原子または炭素数1~4の炭化水素基)から選ばれる少なくとも一以上で構成される2~4価の基であり、
kは1~3である。
は、2価の基であることが好ましい。2~4価の炭素数1の炭化水素基の例は、-CH-、枝分かれ構造を有する-CH=及び枝分かれ構造を有する-C≡である。
は、-R-、-R-R-、-R-C(=O)-、-C(=O)-R-、-R-C(=O)-R-、-R-R-、-R-R-R-、-R-R-R-C(=O)-、-R-R-C(=O)-R-、-R-R-R-C(=O)-R-、又は-R-R-R-R
[式中、Rはそれぞれ独立して、直接結合、-O-、-NRC11-(RC11は、水素原子又は炭素数1~4の炭化水素基)又は-S(=O)-であり、
は-(CH-(mは1~5の整数である)、炭素数1~5の不飽和結合を有する直鎖状の炭化水素基、炭素数1~5の枝分かれ構造を有する炭化水素基、又は-(CH-C-(CH-(lはそれぞれ独立して0~5の整数であり、-C-はフェニレン基である)である。]
であってよい。Rは2価の炭化水素基のみでないことが好ましい。
の具体例は、-O-、-NH-、-O-C(=O)-、-NH-C(=O)-、-O-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)-O-、-NH-C(=O)-NH-、-O-C-、-NH-C-、-O-(CHm-O-、-NH-(CHm-NH-、-O-(CHm-NH-、-NH-(CHm-O-、-O-(CHm-O-C(=O)-、-O-(CHm-C(=O)-O-、-NH-(CHm-O-C(=O)-、-NH-(CHm-C(=O)-O-、-O-(CHm-O-C(=O)-NH-、-O-(CHm-NH-C(=O)-O-、-O-(CHm-C(=O)-NH-、-O-(CHm-NH-C(=O)-、-O-(CHm-NH-C(=O)-NH-、-O-(CHm-O-C-、-O-(CHm-NH-S(=O)-、-O-(CHm-S(=O)-NH-、-NH-(CHm-NH-S(=O)-、-NH-(CHm-S(=O)-NH--NH-(CHm-O-C(=O)-NH-、-NH-(CHm-NH-C(=O)-O-、-NH-(CHm-C(=O)-NH-、-NH-(CHm-NH-C(=O)-、-NH-(CHm-NH-C(=O)-NH-、-NH-(CHm-O-C-、又は-NH-(CHm-NH-C-である[式中、mは1~5の整数、特に2又は4である。]。
は、-O-、-NH-、-O-(CHm-O-C(=O)-、-O-(CHm-NH-C(=O)-、-O-(CHm-O-C(=O)-NH-、-O-(CHm-NH-C(=O)-O-、-O-(CHm-NH-C(=O)-NH-、-O-(CHm-NH-S(=O)-又は-O-(CHm-S(=O)-NH-、-NH-(CHm-O-C(=O)-、-NH-(CHm-NH-C(=O)-、-NH-(CHm-O-C(=O)-NH-、-NH-(CHm-NH-C(=O)-O-、-NH-(CHm-NH-C(=O)-NH-
[式中、mは1~5の整数、特に2又は4である。]
であることが好ましい。Rは、-O-、-O-(CHm-O-C(=O)-NH-、-O-(CHm-NH-C(=O)-O-、又は-O-(CHm-NH-C(=O)-、-O-(CHm-NH-S(=O)-又は-O-(CHm-S(=O)-NH-、特に-O-(CHm-NH-C(=O)-であることがより好ましい。
[R
は炭素数2~40の炭化水素基である。
は、分岐状又は直鎖状(好ましくは長鎖の直鎖状)の炭化水素基であることが好ましい。炭化水素基は、脂肪族炭化水素基、特に飽和の脂肪族炭化水素基、特別にアルキル基であることが好ましい。-CH基は-CH-に比べ表面自由エネルギーが低く撥液性を示しやすい。このため分岐が多く、-CH基が多い構造が好ましい。また、一方で一定の長さの長鎖アルキル基はその結晶性由来の高い撥液性を示す。よって、分岐状の炭化水素基(例えば、分岐状のアルキル基)、特にt-ブチル基やイソプロピル基、多分岐構造の基、あるいは長鎖の炭化水素基(もしくは長鎖の直鎖状炭化水素基)、例えばアルキル基であってよい。Rの炭素数は、2以上、3以上、4以上、6以上、8以上、10以上、11以上、12以上、14以上、16以上、又は18以上であってよく、好ましくは10以上である。Rの炭素数は40以下、30以下、25以下、20以下、15以下、又は12以下であってよい。
[k]
kは1、2又は3である。Rが4価の炭素数1の炭化水素基を有する場合等において、k=3である。Rが3価の炭素数1の炭化水素基を有する場合等において、k=2である。Rが3価及び4価の炭素数1の炭化水素基を有しない場合(例えば、Rが2価の炭素数1の炭化水素基(-CH-)を(例えば1~6個)有する場合)に、k=1である。
単量体(2)の例は、
(a1)式:
CH2=C(-Xa1)-C(=O)-Ya1-Ra1
[式中、Ra1は、炭素数6~40の炭化水素基であり、
a1は、水素原子、一価の有機基又はハロゲン原子であり、
a1は、-O-又は-NH-である。]
で表される単量体、及び
(a2)式:
CH2=C(-Xa2)-C(=O)-Ya21-Z(-Ya22-Ra2)
[式中、Ra2は、それぞれ独立して、炭素数6~40の炭化水素基であり、
a2は、水素原子、一価の有機基又はハロゲン原子であり、
a21は、-O-又は-NH-であり、
a22は、それぞれ独立して、直接結合、あるいは-O-、-C(=O)-、-S(=O)-、-NH-又は-CH-から選ばれる少なくとも1つ以上で構成される基であり、
Zは、直接結合、あるいは2価又は3価の炭素数1~5の炭化水素基であり、
nは、1又は2である。]
で表される単量体である。
(a1)単量体
単量体(a1)は、式:
CH2=C(-Xa1)-C(=O)-Ya1-Ra1
[式中、Ra1は、炭素数6~40の炭化水素基であり、
a1は、水素原子、一価の有機基又はハロゲン原子であり、
a1は、-O-又は-NH-である。]
で表される化合物である。
単量体(a1)は、Ya1が-O-である長鎖アクリレートエステル単量体、又はYa1が-NH-である長鎖アクリルアミド単量体である。
a1は、脂肪族炭化水素基、特に飽和の脂肪族炭化水素基、特別にアルキル基であることが好ましい。Ra1において、炭化水素基の炭素数は、12~30、例えば16~26、特に18~22であることが好ましい。
a1は、水素原子、メチル基、フッ素原子を除くハロゲン、置換又は非置換のベンジル基、置換又は非置換のフェニル基であってよい。水素原子、メチル基又は塩素原子であることが好ましい。
長鎖アクリレートエステル単量体の好ましい具体例は、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イコシル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、ステアリルαクロロアクリレート、イコシルαクロロアクリレート、ベヘニルαクロロアクリレートである。
長鎖アクリルアミド単量体の好ましい具体例は、ステアリル(メタ)アクリルアミド、イコシル(メタ)アクリルアミド、ベヘニル(メタ)アクリルアミドである。
(a2)単量体
単量体(a2)は、単量体(a1)とは異なる単量体である。単量体(a2)は、-O-、-C(=O)-、-S(=O)-、-NH-又は-CH-から選ばれる少なくとも1つ以上で構成される基を有する(メタ)アクリレート又は(メタ)アクリルアミドである。
単量体(a2)は、式:
CH2=C(-Xa2)-C(=O)-Ya21-Z(-Ya22-Ra2)
[式中、Ra2は、それぞれ独立して、炭素数6~40の炭化水素基であり、
a2は、水素原子、一価の有機基又はハロゲン原子であり、
a21は、-O-又は-NH-であり、
a22は、それぞれ独立して、直接結合、あるいは-O-、-C(=O)-、-S(=O)-、-NH-又は-CH-から選ばれる少なくとも1つ以上で構成される基であり、
Zは、直接結合、あるいは2価又は3価の炭素数1~5の炭化水素基であり、
nは、1又は2である。]
で表される化合物であってよい。Ya22及び/又はZは直接結合ではなくてよい。Ya22及びZは同時に直接結合でなくてもよい。
a2は、脂肪族炭化水素基、特に飽和の脂肪族炭化水素基、特別にアルキル基であることが好ましい。Ra2において、炭化水素基の炭素数は、12~30、例えば16~26又は15~26、特に18~22又は17~22であることが好ましい。
a2は、水素原子、メチル基、フッ素原子を除くハロゲン、置換又は非置換のベンジル基、置換又は非置換のフェニル基であってよい。水素原子、メチル基又は塩素原子であることが好ましい。
a22は、-Y’-、-Y’-Y’-、-Y’-C(=O)-、-C(=O)-Y’-、-Y’-C(=O)-Y’-、-Y’-R’-、-Y’-R’-Y’-、-Y’-R’-Y’-C(=O)-、-Y’-R’-C(=O)-Y’-、-Y’-R’-Y’-C(=O)-Y’-、又は-Y’-R’-Y’-R’-
[式中、Y’はそれぞれ独立して、直接結合、-O-、-NH-又は-S(=O)-であり、
R’は-(CH-(mは1~5の整数である)、炭素数1~5の不飽和結合を有する直鎖状の炭化水素基、炭素数1~5の枝分かれ構造を有する炭化水素基、又は-(CH-C-(CH-(lはそれぞれ独立して0~5の整数であり-C-はフェニレン基である)である。]
であってよい。
a22の具体例は、直接結合、-O-、-NH-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)-、-NH-S(=O)-、-S(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)-O-、-NH-C(=O)-NH-、-O-C-、-NH-C-、-O-(CHm-O-、-NH-(CHm-NH-、-O-(CHm-NH-、-NH-(CHm-O-、-O-(CHm-O-C(=O)-、-O-(CHm-C(=O)-O-、-NH-(CHm-O-C(=O)-、-NH-(CHm-C(=O)-O-、-O-(CHm-O-C(=O)-NH-、-O-(CHm-NH-C(=O)-O-、-O-(CHm-C(=O)-NH-、-O-(CHm-NH-C(=O)-、-O-(CHm-NH-C(=O)-NH-、-O-(CHm-O-C-、-NH-(CHm-O-C(=O)-NH-、-NH-(CHm-NH-C(=O)-O-、-NH-(CHm-C(=O)-NH-、-NH-(CHm-NH-C(=O)-、-NH-(CHm-NH-C(=O)-NH-、-NH-(CHm-O-C-、-NH-(CHm-NH-C
[式中、mは1~5の整数である。]
である。
a22は、-O-、-NH-、-O-C(=O)-、-C(=O)-O-、-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)-、-NH-S(=O)-、-S(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)-O-、-NH-C(=O)-NH-、-O-C-であることが好ましい。Ya22は、-NH-C(=O)-、-C(=O)-NH-、-O-C(=O)-NH-、-NH-C(=O)-O-又は-NH-C(=O)-NH-であることがさらに好ましい。Ya22は直接結合でなくてもよい。
Zは、直接結合、あるいは2価又は3価の炭素数1~5の炭化水素基であり、直鎖構造を有しても、枝分かれ構造を有していてもよい。Zの炭素数は、2~4、特に2であることが好ましい。Zの具体例は、直接結合、-CH-、-CHCH-、-CHCHCH-、-CHCHCHCH-、-CHCHCHCHCH-、枝分かれ構造を有する-CHCH=、枝分かれ構造を有する-CH(CH-)CH-、枝分かれ構造を有する-CHCHCH=、枝分かれ構造を有する-CHCHCHCHCH=、枝分かれ構造を有する-CHCH(CH-)CH-、枝分かれ構造を有する-CHCHCHCH=である。Zは直接結合でなくてもよい。
単量体(a2)は、CH2=C(-Xa2)-C(=O)-O-(CHm-NH-C(=O)-Ra2、CH=C(-Xa2)-C(=O)-O-(CH-O-C(=O)-NH-Ra2、CH=C(-Xa2)-C(=O)-O-(CH-NH-C(=O)-O-Ra2、CH=C(-Xa2)-C(=O)-O-(CH-NH-C(=O)-NH-Ra2であることが好ましい[ここで、R及びXa2は上記と同意義である。]。
単量体(a2)は、CH2=C(-Xa2)-C(=O)-O-(CHm-NH-C(=O)-Ra2であることが特に好ましい。
単量体(a2)は、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート又はヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミドと長鎖アルキルイソシアネートを反応させることによって製造できる。長鎖アルキルイソシアネートとしては例えば、ラウリルイソシアネート、ミリスチルイソシアネート、セチルイソシアネート、ステアリルイソシアネート、オレイルイソシアネート、ベヘニルイソシアネートなどがある。
あるいは、単量体(a2)は、側鎖にイソシアネート基を有する(メタ)アクリレート、例えば、2-メタクリロイルオキシエチルメタクリレートと長鎖アルキルアミン又は長鎖アルキルアルコールを反応させることでも製造できる。長鎖アルキルアミンとしては例えば、ラウリルアミン、ミリスチルアミン、セチルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ベヘニルアミンなどがある。長鎖アルキルアルコールとしては例えば、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコール、ベヘニルアルコールなどがある。
単量体(2)の好ましい例は、次のとおりである。
ステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、ステアリルαクロロアクリレート、ベヘニルαクロロアクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)クリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、イコシル(メタ)アクリレート、イコシルαクロロアクリレート、ステアリン酸アミドエチル(メタ)アクリレート、2-ステアラミドエチルアクリレート、CH=CHC(=O)OCNHSO1837
ステアリル(メタ)アクリルアミド、ベヘニル(メタ)アクリルアミド;








[上記式中、nは6~40の数であり、mは1~5の数である。]
上記の化学式の化合物は、α位が水素原子であるアクリル化合物であるが、具体例は、α位がメチル基であるメタクル化合物及びα位が塩素原子であるαクロロアクリル化合物であってよい。
単量体(2)のうち、単量体(a2)の量は、10重量%以上、20重量%以上、30重量%以上、40重量%以上、50重量%以上、60重量%以上、70重量%以上、又は80重量%以上であってよく、好ましくは30重量%以上である。
本開示の重合体は、以下の単量体(3)~(8)から選択される1種以上の単量体から誘導された繰り返し単位をさらに含んでよい。
(3)親水性基含有単量体
本開示の重合体は、親水性基含有単量体(3)を含んでもよい。単量体(3)は、単量体(1)以外の単量体であって、親水性基を有する単量体である。親水性基は、オキシアルキレン基(アルキレン基の炭素数は2~6である。)、特に、オキシエチレン基であることが好ましい。特に、単量体(3)は、オキシアルキレン(メタ)アクリレート、例えば、ポリアルキレン(又はモノアルキレン)グリコールモノ(メタ)アクリレート及び/又はポリアルキレン(又はモノアルキレン)グリコールジ(メタ)アクリレート、ポリアルキレン(又はモノアルキレン)グリコールモノ(メタ)アクリルアミドであることが好ましい。
単量体(3)は、
式:
CH=CXC(=O)-Y-(RO)-A
[式中、
は、水素原子又はメチル基であり、
は、-O-又は-NH-であり、
は、それぞれ独立して炭素数2~6のアルキレン基であり、
は、水素原子、炭素数1~22の不飽和又は飽和の炭化水素基、又はCH=CXC(=O)-あり、
nは、1~90の整数である。]
で表されるオキシアルキレン(メタ)アクリレートであることが好ましい。
単量体(3)の例は、式:
CH=CXC(=O)-O-(RO)-Abi (b1)
及び
CH=CXC(=O)-O-(RO)-C(=O)CX=CH (b2)、
CH=CXC(=O)-NH-(RO)-Abi (b3)
[式中、
は、それぞれ独立して水素原子又はメチル基であり、
biは、それぞれ独立して水素原子又は炭素数1~22の不飽和又は飽和の炭化水素基であり、
は、それぞれ独立して炭素数2~6のアルキレン基であり、
nは、1~90の整数
である。]
で表されるものであることが好ましい。
nは、例えば1~50、特に1~30、特別に1~15あるいは2~15であってよい。あるいは、nは、例えば1であってよい。
は、直鎖又は分岐のアルキレン基であってよく、例えば、式-(CH-又は-(CHx1-(CH(CH))x2-[式中、x1及びx2は0~6、例えば2~5であり、x1及びx2の合計は1~6である。-(CHx1-と-(CH(CH))x2-の順序は、記載の式に限定されず、ランダムであってもよい。]で表される基であってよい。
-(RO)n-において、Rは2種類以上(例えば、2~4種類、特に2種類)であってよく、-(RO)n-は、例えば、-(RO)n1-と-(RO)n2-[式中、RとRは、相互に異なって、炭素数2~6のアルキレン基であり、n1及びn2は、1以上の数であり、n1とn2の合計は2~90である。]の組み合わせであってよい。
式(b1)、(b2)及び(b3)中のRは特にエチレン基、プロピレン基又はブチレン基、特にブチレン基であることが好ましい。式(b1)、(b2)及び(b3)中のRは2種類以上のアルキレン基の組み合わせであっても良い。その場合、少なくともRのひとつはエチレン基、プロピレン基又はブチレン基であることが好ましい。Rの組合せとしては、エチレン基/プロピレン基の組合せ、エチレン基/ブチレン基の組合せ、プロピレン基/ブチレン基の組合せが挙げられる。単量体(3)は2種類以上の混合物であっても良い。その場合は少なくとも単量体(3)のひとつは式(b1)、(b2)又は(b3)中のRがエチレン基、プロピレン基又はブチレン基であることが好ましい。また、式(b2)で表されるポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートを使用する場合、単独で単量体(3)として使用することは好ましくなく、単量体(b1)と併用することが好ましい。その場合も、式(b2)で表される化合物は使用される単量体(3)の中で30重量%未満にとどめることが好ましい。
単量体(3)の具体例は、例えば以下のものを例示できるが、これらに限定されるものではない。
CH2=CHCOO-CH2CH2O-H
CH2=CHCOO-CH2CH2CH2O-H
CH2=CHCOO-CH2CH(CH3)O-H
CH2=CHCOO-CH(CH3)CH2O-H
CH2=CHCOO-CH2CH2CH2CH2O-H
CH2=CHCOO-CH2CH2CH(CH3)O-H
CH2=CHCOO-CH2CH(CH3)CH2O-H
CH2=CHCOO-CH(CH3)CH2CH2O-H
CH2=CHCOO-CH2CH(CH2CH3)O-H
CH2=CHCOO-CH2C(CH3)2O-H
CH2=CHCOO-CH(CH2CH3)CH2O-H
CH2=CHCOO-C(CH3)2CH2O-H
CH2=CHCOO-CH(CH3)CH(CH3)O-H
CH2=CHCOO-C(CH3)(CH2CH3)O-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)2-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)4-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)5-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)6-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)5-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)9-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)23-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)90-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH(CH3)O)9-H
CH2=CHCOO-(CH2CH(CH3)O)9-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH(CH3)O)12-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)2-H
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)3-CH3
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)8-(CH2CH(CH3)O)6-CH2CH(C2H5)C4H9
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)23-OOC(CH3)C=CH2
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)20-(CH2CH(CH3)O)5-CH2-CH=CH2
CH2=CHCOO-(CH2CH2O)9-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH(CH3)O-H
CH2=C(CH3)COO-CH(CH3)CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2CH(CH3)O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH(CH3)CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH(CH3)CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2CH(CH2CH3)O-H
CH2=C(CH3)COO-CH2C(CH3)2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH(CH2CH3)CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-C(CH3)2CH2O-H
CH2=C(CH3)COO-CH(CH3)CH(CH3)O-H
CH2=C(CH3)COO-C(CH3)(CH2CH3)O-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)2-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)4-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)5-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)6-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)9-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)5-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)9-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)23-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)90-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH(CH3)O)9-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH(CH3)O)9-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH(CH3)O)12-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)2-H
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)3-CH3
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)8-(CH2CH(CH3)O)6-CH2CH(C2H5)C4H9
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)23-OOC(CH3)C=CH2
CH2=C(CH3)COO-(CH2CH2O)20-(CH2CH(CH3)O)5-CH2-CH=CH2
CH2=CH-C(=O)-NH-CH2CH2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH2CH2CH2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH2CH(CH3)O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH(CH3)CH2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH2CH2CH2CH2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH2CH2CH(CH3)O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH2CH(CH3)CH2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH(CH3)CH2CH2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH2CH(CH2CH3)O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH2C(CH3)2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH(CH2CH3)CH2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-C(CH3)2CH2O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-CH(CH3)CH(CH3)O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-C(CH3)(CH2CH3)O-H
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)2-H
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)4-H
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)5-H
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)6-H
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)9-H
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)5-CH3
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)9-CH3
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)23-CH3
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)90-CH3
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH(CH3)O)9-H
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH(CH3)O)9-CH3
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH(CH3)O)12-CH3
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)2-H
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)3-CH3
CH2=CH-C(=O)-NH-(CH2CH2O)8-(CH2CH(CH3)O)6-CH2CH(C2H5)C4H9
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH2CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH2CH(CH3)O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH(CH3)CH2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH2CH2CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH2CH2CH(CH3)O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH2CH(CH3)CH2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH(CH3)CH2CH2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH2CH(CH2CH3)O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH2C(CH3)2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH(CH2CH3)CH2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-C(CH3)2CH2O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-CH(CH3)CH(CH3)O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-C(CH3)(CH2CH3)O-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)2-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)4-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)5-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)6-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)9-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)5-CH3
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)9-CH3
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)23-CH3
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)90-CH3
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH(CH3)O)9-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH(CH3)O)9-CH3
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH(CH3)O)12-CH3
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)2-H
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)5-(CH2CH(CH3)O)3-CH3
CH2=C(CH3)-C(=O)-NH-(CH2CH2O)8-(CH2CH(CH3)O)6-CH2CH(C2H5)C4H9
単量体(3)としては、Xが水素原子である、アクリレート又はアクリルアミドであることが好ましい。単量体(3)は、特に、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、又はヒドロキシエチルアクリルアミドであることが好ましい。
(4)イオン供与基含有単量体
本開示の重合体は、イオン供与基含有単量体(4)を含んでもよい。単量体(4)は、オレフィン性炭素―炭素二重結合及びイオン供与基を含有する単量体(特に、アクリル単量体)であることが好ましい。イオン供与基は、アニオン供与基及び/又はカチオン供与基である。
アニオン供与基を有する単量体としては、カルボキシル基、スルホン酸基又はリン酸基を有する単量体が挙げられる。アニオン供与基を有する単量体の具体例は、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、ビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、リン酸(メタ)アクリレート、ビニルベンゼンスルホン酸、アクリルアミドターシャリーブチルスルホン酸など、又はそれらの塩である。
アニオン供与基の塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はアンモニウム塩、例えばメチルアンモニウム塩、エタノールアンモニウム塩、トリエタノールアンモニウム塩などが挙げられる。
カチオン供与基を有する単量体において、カチオン供与基の例は、アミノ基、好ましくは、三級アミノ基及び四級アミノ基である。三級アミノ基において、窒素原子に結合する2つの基は、同じか又は異なって、炭素数1~5の脂肪族基(特にアルキル基)、炭素数6~20の芳香族基(アリール基)又は炭素数7~25の芳香脂肪族基(特にアラルキル基、例えばベンジル基(C-CH-))であることが好ましい。四級アミノ基において、窒素原子に結合する3つの基は、同じか又は異なって、炭素数1~5の脂肪族基(特にアルキル基)、炭素数6~20の芳香族基(アリール基)又は炭素数7以上25以下の芳香脂肪族基(特にアラルキル基、例えばベンジル基(C-CH-))であることが好ましい。三級アミノ基及び四級アミノ基において、窒素原子に結合する残りの1つの基が、炭素―炭素二重結合を有していてよい。カチオン供与基は塩の形でもよい。
塩であるカチオン供与基は、酸(有機酸又は無機酸)との塩である。有機酸、例えば炭素数1~20のカルボン酸(特に、酢酸、プロピオン酸、酪酸、ステアリン酸などのモノカルボン酸)が好ましい。ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート及びジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート及びそれらの塩が好ましい。
カチオン供与基を有する単量体の具体例は、次のとおりである。
CH2=CHCOO-CH2CH2-N(CH3)2 及びその塩(例えば酢酸塩)
CH2=CHCOO-CH2CH2-N(CH2CH3)2 及びその塩(例えば酢酸塩)
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N(CH3)2 及びその塩(例えば酢酸塩)
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N(CH2CH3)2 及びその塩(例えば酢酸塩)
CH2=CHC(O)N(H)-CH2CH2CH2-N(CH3)2 及びその塩(例えば酢酸塩)
CH2=CHCOO-CH2CH2-N(-CH3)(-CH2-C6H5) 及びその塩(例えば酢酸塩)
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N(-CH2CH3)(-CH2-C6H5)及びその塩(例えば酢酸塩)
CH2=CHCOO-CH2CH2-N+(CH3)3Cl-
CH2=CHCOO-CH2CH2-N+(-CH3)2(-CH2-C6H5)Cl-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N+(CH3)3Cl-
CH2=CHCOO-CH2CH(OH)CH2-N+(CH3)3Cl-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH(OH)CH2-N+(CH3)3Cl-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH(OH)CH2-N+(-CH2CH3)2(-CH2-C6H5)Cl-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N+(CH3)3Br-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N+(CH3)3I-
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N+(CH3)3O-SO3CH3
CH2=C(CH3)COO-CH2CH2-N+(CH3)(-CH2-C6H5)2Br-
イオン供与基含有単量体(4)としては、メタアクリル酸、アクリル酸、又はジメチルアミノエチルメタクリレートが好ましく、メタアクリル酸、又はジメチルアミノエチルメタクリレートであることがより好ましい。
(5)ハロゲン化オレフィン単量体
本開示の重合体は、ハロゲン化オレフィン単量体(5)から誘導された繰り返し単位を有してよい。ハロゲン化オレフィン単量体(5)は、フッ素原子を有しなくてもよい。ハロゲン化オレフィン単量体(5)は、1~10の塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子で置換されている炭素数2~20のオレフィンであることが好ましい。ハロゲン化オレフィン単量体(5)は、炭素数2~20の塩素化オレフィン、特に1~5の塩素原子を有する炭素数2~5のオレフィンであることが好ましい。ハロゲン化オレフィン単量体(5)の好ましい具体例は、ハロゲン化ビニル、例えば塩化ビニル、臭化ビニル、ヨウ化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、例えば塩化ビニリデン、臭化ビニリデン、ヨウ化ビニリデンである。撥水性(特に撥水性の耐久性)が高くなるので、塩化ビニル又は塩化ビニリデンが好ましい。ハロゲン化オレフィン単量体(5)から誘導された繰り返し単位が存在することにより、本開示の重合体が与える洗濯耐久性が高くなる。
(6)架橋性単量体
本開示の重合体は、架橋性単量体(6)を有してもよい。架橋性単量体は、少なくとも2つの反応性基及び/又はエチレン性不飽和二重結合(好ましくは、(メタ)アクリレート基)を有し、架橋性単量体(6)は、フッ素原子を含まない単量体であってよい。フッ素原子を含有しない化合物であってよい。架橋性単量体(6)は、少なくとも2つのエチレン性不飽和二重結合(好ましくは、(メタ)アクリレート基)を有する化合物、あるいは少なくとも1つのエチレン性不飽和二重結合及び少なくとも1つの反応性基を有する化合物であってよい。反応性基の例は、ヒドロキシル基、エポキシ基、クロロメチル基、ブロックイソシアネート基、アミノ基、カルボキシル基、などである。
架橋性単量体は、反応性基を有するモノ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリレート又はジ(メタ)アクリルアミドであってよい。
架橋性単量体の1つの例は、反応性基を有するビニル単量体である。
架橋性単量体としては、例えば、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、モノクロロ酢酸ビニル、メタクリル酸ビニル、グリシジル(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートなどが例示されるが、これらに限定されるものでない。
(7)環状炭化水素基含有単量体
本記事の重合体は環状炭化水素基含有単量体(7)から誘導された繰り返し単位を有してもよい。環状炭化水素基含有単量体(7)は、環状炭化水素基を有する単量体であり、一のエチレン性不飽和二重結合と、環状炭化水素基とを有する単量体であってよい。
環状炭化水素基含有単量体(7)は、エチレン性不飽和二重結合として(メタ)アクリル基を有することが好ましく、例えば、エチレン性不飽和二重結合として(メタ)アクリレート基又は(メタ)アクリルアミド基を有してもよい。
環状炭化水素基は、脂環族又は芳香族であってよく、脂環族であることが好ましい。環状炭化水素基は、飽和又は不飽和であってよく、飽和であることが好ましい。環状炭化水素基は、単環基、多環基、橋かけ環基であってよく、橋架け環基が好ましい。環状炭化水素基は鎖状基(例えば、直鎖状又は分岐鎖状の炭化水素基)を有していてよい。
環状炭化水素基の炭素数は4以上、6以上、又は8以上であってよく、30以下、26以下、22以下、18以下、又は14以下であってよい。
環状炭化水素基の具体例としては、シクロヘキシル基、t-ブチルシクロヘキシル基、アダマンチル基、2-メチル-2-アダマンチル基、2-エチル-2-アダマンチル基、ボルニル基、イソボルニル基、ノルボルニル基、ジシクロペンタニル基、ジシクロペンテニル基、ベンジル基、フェニル基、ナフチル基、2-t-ブチルフェニル基、これらの基から1以上の水素原子を除いた残基(例えば、シクロへキシレン基、アダマンチレン基、フェニレン基、ナフチレン基等)及びこれらの置換体である基等が挙げられる。
環状炭化水素基含有単量体の具体例としては、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、t-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、トリシクロペンタニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、2-メチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-エチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、これらのアクリレートをアクリルアミドに置換した化合物等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、又は二以上を併用して用いてもよい。
(8)他の単量体
その他の単量体はこれらの例に限定されず、アクリロニトリル、オルガノシロキサン含有(メタ)アクリレート、短鎖アルキル(メタ)アクリレート、酢酸ビニル、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、ビニルアルキルエーテル等が含まれる。その他の単量体(8)は単独で用いてもよいし、又は二以上を併用して用いてもよい。
<重合体の組成>
重合体の繰り返し単位を構成する単量体(1)~(8)の組み合わせは、(1)を含んでいれば特に限定されないが、例えば、次のとおりである(括弧は省略)。
(1)
(1)+(2)
(1)+(2)+(3)
(1)+(3)
(1)+(4)
(1)+(2)+(3)+(4)
(1)+(2)+(3)+(4)+(5)
(1)+(2)+(3)+(4)+(5)+(6)
(1)+(2)+(3)+(4)+(5)+(6)+(7)
さらに上記組み合わせに他の単量体(8)を併用してもよい。繊維製品用の場合、単量体(1)及び単量体(2)を併用することが好ましい。
[(1)単量体の量]
単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量は、重合体に対して、0.1質量%以上、0.5質量%以上、1重量%以上、5重量%以上、10重量%以上、20重量%以上、30重量%以上、40重量%以上、50重量%以上、60重量%以上、70重量%以上、80重量%以上、又は90重量%以上であってよい。
単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量は、重合体に対して、95重量%以下、85重量%以下、75重量%以下、65重量%以下、55重量%以下、50重量%以下、45重量%以下、35重量%以下、33重量%以下、30重量%以下、27重量%以下、25重量%以下、20重量%以下、17重量%以下、15重量%以下、10重量%以下、又は5重量%以下であってよい。
単量体(1)から誘導された繰り返し単位の量は、重合体に対して、100重量%であってよい。つまり、本開示の重合体は、単量体(1)の重合体であってよい。
[(2)疎水性単量体の量]
単量体(2)から誘導される繰り返し単位の量は、重合体に対して、1重量%以上、5重量%以上、10重量%以上、20重量%以上、30重量%以上、40重量%以上、50重量%以上、60重量%以上、70重量%以上、80重量%以上、又は90重量%以上であってよい。
単量体(2)から誘導される繰り返し単位の量は、重合体に対して、95重量%以下、85重量%以下、75重量%以下、65重量%以下、55重量%以下、45重量%以下、35重量%以下、25重量%以下、15重量%以下、又は5重量%以下であってよい。
単量体(2)から誘導される繰り返し単位の量は、単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量100重量部に対して、0.01重量部以上、0.1重量部以上、1重量部以上、3重量部以上、5重量部以上、10重量部以上、15重量部以上、20重量部以上、50重量部以上、75重量部以上、100重量部以上、300重量部以上、500重量部以上、1000重量部以上であってよい。
単量体(2)から誘導される繰り返し単位の量は、単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量100重量部に対して、に対して、3000重量部以下、2000重量部以下、1000重量部以下、750重量部以下、500重量部以下、300重量部以下、200重量部以下、100重量部以下、50重量部以下、30重量部以下、10重量部以下、又は1重量部以下であってよい。
重合体における、単量体単位(1)/単量体単位(2)で表される単量体単位(1)の重量比は、0.001以上、0.005以上、0.010以上、0.020以上、0.040以上、0.080以上、0.1以上、0.2以上、0.4以上、0.8以上、1以上、1.5以上、2.0以上、2.5以上、3.0以上、5.0以上、または10以上であってよい。
重合体における、単量体単位(1)/単量体単位(2)で表される単量体単位(1)の重量比は、30以下、20以下、10以下、5.0以下、3.0以下、2.5以下、2.0以下、1.5以下、1以下、0.8以下、0.4以下、0.2以下、0.1以下、または0.080以下であってよい。
一態様では、単量体(2)から誘導される繰り返し単位の量は、単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量よりも少なくてもよい。
[(3)親水性基含有単量体の量]
単量体(3)から誘導される繰り返し単位の量は、重合体に対して、1重量%以上、5重量%以上、10重量%以上、20重量%以上、30重量%以上、40重量%以上、50重量%以上、60重量%以上、70重量%以上、80重量%以上、又は90重量%以上であってよい。
単量体(3)から誘導される繰り返し単位の量は、重合体に対して、95重量%以下、85重量%以下、75重量%以下、65重量%以下、55重量%以下、45重量%以下、35重量%以下、25重量%以下、15重量%以下、又は5重量%以下であってよい。
単量体(3)から誘導される繰り返し単位の量は、単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量100重量部に対して、0.01重量部以上、0.1重量部以上、1重量部以上、3重量部以上、5重量部以上、10重量部以上、15重量部以上、20重量部以上、50重量部以上、75重量部以上、100重量部以上、300重量部以上、500重量部以上、1000重量部以上であってよい。
単量体(3)から誘導される繰り返し単位の量は、単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量100重量部に対して、に対して、3000重量部以下、2000重量部以下、1000重量部以下、750重量部以下、500重量部以下、300重量部以下、200重量部以下、100重量部以下、50重量部以下、30重量部以下、10重量部以下、又は1重量部以下であってよい。
[(4)イオン供与基含有単量体の量]
単量体(4)から誘導される繰り返し単位の量は、重合体に対して、1重量%以上、5重量%以上、10重量%以上、20重量%以上、30重量%以上、40重量%以上、50重量%以上、60重量%以上、70重量%以上、80重量%以上、又は90重量%以上であってよい。
単量体(4)から誘導される繰り返し単位の量は、重合体に対して、95重量%以下、85重量%以下、75重量%以下、65重量%以下、55重量%以下、45重量%以下、35重量%以下、25重量%以下、15重量%以下、又は5重量%以下であってよい。
単量体(4)から誘導される繰り返し単位の量は、単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量100重量部に対して、0.01重量部以上、0.1重量部以上、1重量部以上、3重量部以上、5重量部以上、10重量部以上、15重量部以上、20重量部以上、50重量部以上、75重量部以上、100重量部以上、300重量部以上、500重量部以上、1000重量部以上であってよい。
単量体(4)から誘導される繰り返し単位の量は、単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量100重量部に対して、に対して、3000重量部以下、2000重量部以下、1000重量部以下、750重量部以下、500重量部以下、300重量部以下、200重量部以下、100重量部以下、50重量部以下、30重量部以下、10重量部以下、又は1重量部以下であってよい。
[(5)ハロゲン化オレフィン単量体の量]
単量体(5)から誘導される繰り返し単位の量は、重合体に対して、1重量%以上、5重量%以上、10重量%以上、20重量%以上、30重量%以上、40重量%以上、50重量%以上、60重量%以上、70重量%以上、80重量%以上、又は90重量%以上であってよい。
単量体(5)から誘導される繰り返し単位の量は、重合体に対して、95重量%以下、85重量%以下、75重量%以下、65重量%以下、55重量%以下、45重量%以下、35重量%以下、25重量%以下、15重量%以下、又は5重量%以下であってよい。
単量体(5)から誘導される繰り返し単位の量は、単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量100重量部に対して、0.01重量部以上、0.1重量部以上、1重量部以上、3重量部以上、5重量部以上、10重量部以上、15重量部以上、20重量部以上、50重量部以上、75重量部以上、100重量部以上、300重量部以上、500重量部以上、1000重量部以上であってよい。
単量体(5)から誘導される繰り返し単位の量は、単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量100重量部に対して、に対して、3000重量部以下、2000重量部以下、1000重量部以下、750重量部以下、500重量部以下、300重量部以下、200重量部以下、100重量部以下、50重量部以下、30重量部以下、10重量部以下、又は1重量部以下であってよい。
[(6)架橋性単量体の量]
単量体(6)から誘導される繰り返し単位の量は、重合体に対して、1重量%以上、5重量%以上、10重量%以上、20重量%以上、30重量%以上、40重量%以上、50重量%以上、60重量%以上、70重量%以上、80重量%以上、又は90重量%以上であってよい。
単量体(6)から誘導される繰り返し単位の量は、重合体に対して、95重量%以下、85重量%以下、75重量%以下、65重量%以下、55重量%以下、45重量%以下、35重量%以下、25重量%以下、15重量%以下、又は5重量%以下であってよい。
単量体(6)から誘導される繰り返し単位の量は、単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量100重量部に対して、0.01重量部以上、0.1重量部以上、1重量部以上、3重量部以上、5重量部以上、10重量部以上、15重量部以上、20重量部以上、50重量部以上、75重量部以上、100重量部以上、300重量部以上、500重量部以上、1000重量部以上であってよい。
単量体(6)から誘導される繰り返し単位の量は、単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量100重量部に対して、に対して、3000重量部以下、2000重量部以下、1000重量部以下、750重量部以下、500重量部以下、300重量部以下、200重量部以下、100重量部以下、50重量部以下、30重量部以下、10重量部以下、又は1重量部以下であってよい。
[(7)環状炭化水素基含有単量体の量]
単量体(7)から誘導される繰り返し単位の量は、重合体に対して、1重量%以上、5重量%以上、10重量%以上、20重量%以上、30重量%以上、40重量%以上、50重量%以上、60重量%以上、70重量%以上、80重量%以上、又は90重量%以上であってよい。
単量体(7)から誘導される繰り返し単位の量は、重合体に対して、95重量%以下、85重量%以下、75重量%以下、65重量%以下、55重量%以下、45重量%以下、35重量%以下、25重量%以下、15重量%以下、又は5重量%以下であってよい。
単量体(7)から誘導される繰り返し単位の量は、単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量100重量部に対して、0.01重量部以上、0.1重量部以上、1重量部以上、3重量部以上、5重量部以上、10重量部以上、15重量部以上、20重量部以上、50重量部以上、75重量部以上、100重量部以上、300重量部以上、500重量部以上、1000重量部以上であってよい。
単量体(7)から誘導される繰り返し単位の量は、単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量100重量部に対して、に対して、3000重量部以下、2000重量部以下、1000重量部以下、750重量部以下、500重量部以下、300重量部以下、200重量部以下、100重量部以下、50重量部以下、30重量部以下、10重量部以下、又は1重量部以下であってよい。
[(8)他の単量体の量]
単量体(8)から誘導される繰り返し単位の量は、重合体に対して、1重量%以上、5重量%以上、10重量%以上、20重量%以上、30重量%以上、40重量%以上、50重量%以上、60重量%以上、70重量%以上、80重量%以上、又は90重量%以上であってよい。
単量体(8)から誘導される繰り返し単位の量は、重合体に対して、95重量%以下、85重量%以下、75重量%以下、65重量%以下、55重量%以下、45重量%以下、35重量%以下、25重量%以下、15重量%以下、又は5重量%以下であってよい。
単量体(8)から誘導される繰り返し単位の量は、単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量100重量部に対して、0.01重量部以上、0.1重量部以上、1重量部以上、3重量部以上、5重量部以上、10重量部以上、15重量部以上、20重量部以上、50重量部以上、75重量部以上、100重量部以上、300重量部以上、500重量部以上、1000重量部以上であってよい。
単量体(8)から誘導される繰り返し単位の量は、単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量100重量部に対して、に対して、3000重量部以下、2000重量部以下、1000重量部以下、750重量部以下、500重量部以下、300重量部以下、200重量部以下、100重量部以下、50重量部以下、30重量部以下、10重量部以下、又は1重量部以下であってよい。
<重合体の製造方法>
本開示に重合体は通常の重合方法の何れでも製造でき、また重合反応の条件も任意に選択できる。このような重合方法として、溶液重合、懸濁重合、乳化重合が挙げられる。
溶液重合では、重合開始剤の存在下で、単量体を有機溶媒に溶解させ、窒素置換後、30~120℃の範囲で30分間~48時間、例えば3~24時間、加熱撹拌する方法が採用される。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、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などが挙げられる。重合開始剤は単量体100重量部に対して、0.01~20重量部、例えば0.01~10重量部の範囲で用いられる。
有機溶媒は、単量体に不活性でこれらを溶解するものであり、例えば、エステル(例えば、炭素数2~30のエステル、具体的には、酢酸エチル、酢酸ブチル)、ケトン(例えば、炭素数2~30のケトン、具体的には、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトン)、アルコール(例えば、炭素数1~30のアルコール、具体的には、イソプロピルアルコール)であってよい。有機溶媒の具体例としては、アセトン、クロロホルム、HCHC225、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、ジイソブチルケトン、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。有機溶媒は単量体の合計100重量部に対して、10~2000重量部、例えば、50~1000重量部の範囲で用いられる。
乳化重合では、重合開始剤及び乳化剤の存在下で、単量体を水中に乳化させ、窒素置換後、50~80℃の範囲で30分間~48時間、例えば3~24時間、撹拌して重合させる方法が採用される。重合開始剤は、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、アゾビスイソブチルアミジン-二塩酸塩、アゾビスイソブチロニトリル、過酸化ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの水溶性のものやアゾビスイソブチロニトリル、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などの油溶性のものが用いられる。重合開始剤は単量体100重量部に対して、0.01~10重量部の範囲で用いられる。
放置安定性の優れた重合体水分散液を得るためには、高圧ホモジナイザーや超音波ホモジナイザーのような強力な破砕エネルギーを付与できる乳化装置を用いて、単量体を水中に微粒子化して重合することが望ましい。また、乳化剤としてはアニオン性、カチオン性あるいはノニオン性の各種乳化剤を用いることができ、単量体100重量部に対して、0.5~20重量部の範囲で用いられる。アニオン性及び/またはノニオン性及び/またはカチオン性の乳化剤を使用することが好ましい。単量体が完全に相溶しない場合は、これら単量体に充分に相溶させるような相溶化剤、例えば、水溶性有機溶媒や低分子量の単量体を添加することが好ましい。相溶化剤の添加により、乳化性及び共重合性を向上させることが可能である。
水溶性有機溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、エタノールなどが挙げられ、水100重量部に対して、1~50重量部、例えば10~40重量部の範囲で用いてよい。また、低分子量の単量体としては、メチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレートなどが挙げられ、単量体の総量100重量部に対して、1~50重量部、例えば10~40重量部の範囲で用いてよい。
重合においては、連鎖移動剤を使用してもよい。連鎖移動剤の使用量に応じて、重合体の分子量を変化させることができる。連鎖移動剤の例は、ラウリルメルカプタン、チオグリコール、チオグリセロールなどのメルカプタン基含有化合物(特に、(例えば炭素数1~30の)アルキルメルカプタン)、次亜リン酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウムなどの無機塩などである。連鎖移動剤の使用量は、単量体の総量100重量部に対して、0.01~10重量部、例えば0.1~5重量部の範囲で用いてよい。
重合体を乳化重合法または溶液重合法により製造することが好ましい。重合体を重合により製造した後に、水(または水性媒体)を添加して、重合体を水に分散させることが好ましい。水(または水性媒体)は、重合体を重合により製造した後に、添加してもよい。例えば、単量体を有機溶媒の存在下で重合して、重合体を製造した後に、重合体混合物に水を添加して、有機溶媒を留去して、重合体を水に分散させてよい。有機溶媒は留去しなくてもよい。界面活性剤は、重合前または重合後に添加してよく、あるいは添加しなくてもよい。界面活性剤を添加しない場合にも、良好な水性分散液が得られる。
<組成物>
本開示の組成物は、本開示の重合体を含む。本開示の組成物は、本開示の重合体と追加の成分(例えば、乳化剤、液状媒体、ワックス等)と組み合わせて得ることができる。本開示の組成物は、本開示の追加の成分(例えば、界面活性剤、液状媒体、ワックス等)の存在下で単量体(1)、または単量体(1)及び疎水性単量体(2)を重合して得ることができる。
組成物は、本開示の重合体、乳化剤、および水を含むことにより、エマルジョン組成物とすることができる。
[界面活性剤]
本開示の組成物は、追加の成分として界面活性剤を含んでもよい。組成物において、界面活性剤は、ノニオン性界面活性剤を含んでよい。さらに、界面活性剤は、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、及び両性界面活性剤から選択された一種以上の界面活性剤を含んでもよい。ノニオン性界面活性剤とカチオン性界面活性剤の組み合わせを用いることが好ましい。
(ノニオン性界面活性剤)
ノニオン性界面活性剤の例としては、エーテル、エステル、エステルエーテル、アルカノールアミド、多価アルコール及びアミンオキシドが挙げられる。
エーテルの例は、オキシアルキレン基(好ましくは、ポリオキシエチレン基)を有する化合物である。
エステルの例は、アルコールと脂肪酸のエステルである。アルコールの例は、1~6価(特に2~5価)の炭素数1~50(特に炭素数10~30)のアルコール(例えば、脂肪族アルコール)である。脂肪酸の例は、炭素数2~50、特に炭素数5~30の飽和又は不飽和の脂肪酸である。
エステルエーテルの例は、アルコールと脂肪酸のエステルに、アルキレンオキシド(特にエチレンオキシド)を付加した化合物である。アルコールの例は、1~6価(特に2~5価)の炭素数1~50(特に炭素数3~30)のアルコール(例えば、脂肪族アルコール)である。脂肪酸の例は、炭素数2~50、特に炭素数5~30の飽和又は不飽和の脂肪酸である。
アルカノールアミドの例は、脂肪酸とアルカノールアミンから形成されている。アルカノールアミドは、モノアルカノールアミド又はジアルカノールアミノであってよい。脂肪酸の例は、炭素数2~50、特に炭素数5~30の飽和又は不飽和の脂肪酸である。アルカノールアミンは、1~3のアミノ基及び1~5ヒドロキシル基を有する炭素数2~50、特に5~30のアルカノールであってよい。
多価アルコールは、2~5価の炭素数10~30のアルコールであってよい。
アミンオキシドは、アミン(二級アミン又は好ましくは三級アミン)の酸化物(例えば炭素数5~50)であってよい。
ノニオン性界面活性剤は、オキシアルキレン基(好ましくはポリオキシエチレン基)を有するノニオン性界面活性剤であることが好ましい。オキシアルキレン基におけるアルキレン基の炭素数は、2~10であることが好ましい。ノニオン性界面活性剤の分子におけるオキシアルキレン基の数は、一般に、2~100であることが好ましい。
ノニオン性界面活性剤は、エーテル、エステル、エステルエーテル、アルカノールアミド、多価アルコール及びアミンオキシドからなる群から選択されており、オキシアルキレン基を有するノニオン性界面活性剤であることが好ましい。
ノニオン性界面活性剤は、直鎖状及び/又は分岐状の脂肪族(飽和及び/又は不飽和)基のアルキレンオキシド付加物、直鎖状及び/又は分岐状脂肪酸(飽和及び/又は不飽和)のポリアルキレングリコールエステル、ポリオキシエチレン(POE)/ポリオキシプロピレン(POP)共重合体(ランダム共重合体又はブロック共重合体)、アセチレングリコールのアルキレンオキシド付加物等であってよい。これらの中で、アルキレンオキシド付加部分及びポリアルキレングリコール部分の構造がポリオキシエチレン(POE)又はポリオキシプロピレン(POP)又はPOE/POP共重合体(ランダム共重合体であってもブロック共重合体であってよい)であるものが好ましい。
また、ノニオン性界面活性剤は、環境上の問題(生分解性、環境ホルモン等)から芳香族基を含まない構造が好ましい。
ノニオン性界面活性剤は、式:
1O-(CHCHO)p-(R2O)q-R3
[式中、R1は炭素数1~22のアルキル基又は炭素数2~22のアルケニル基又はアシル基であり、
2のそれぞれは、独立的に同一又は異なって、炭素数3以上(例えば、3~10)のアルキレン基であり、
3は水素原子、炭素数1~22のアルキル基又は炭素数2~22のアルケニル基であり、
pは2以上の数であり、
qは0又は1以上の数である。]
で示される化合物であってよい。
1は、炭素数8~20、特に10~18であることが好ましい。R1の好ましい具体例としては、ラウリル基、トリデシル基、オレイル基が挙げられる。
2の例は、プロピレン基、ブチレン基である。
ノニオン性界面活性剤において、pは3以上の数(例えば、5~200)であってよい。qは、2以上の数(例えば5~200)であってよい。すなわち、-(R2O)q-がポリオキシアルキレン鎖を形成してもよい。
ノニオン性界面活性剤は、中央に親水性のポリオキシエチレン鎖と疎水性のオキシアルキレン鎖(特に、ポリオキシアルキレン鎖)を含有したポリオキシエチレンアルキレンアルキルエーテルであってよい。疎水性のオキシアルキレン鎖としては、オキシプロピレン鎖、オキシブチレン鎖、スチレン鎖等が挙げられるが、中でも、オキシプロピレン鎖が好ましい。
ノニオン性界面活性剤の具体例には、エチレンオキシドとヘキシルフェノール、イソオクタチルフェノール、ヘキサデカノール、オレイン酸、アルカン(C12-C16)チオール、ソルビタンモノ脂肪酸(C-C19)又はアルキル(C12-C18)アミン等との縮合生成物が包含される。
ポリオキシエチレンブロックの割合がノニオン性界面活性剤(コポリマー)の分子量に対して5~80重量%、例えば30~75重量%、特に40~70重量%であることができる。
ノニオン性界面活性剤の平均分子量は、一般に300~5,000、例えば、500~3,000である。
ノニオン界面活性剤は、HLB(親水性疎水性バランス)が15未満(特に5以下)である化合物とHLBが15以上である化合物の混合物であってよい。HLBが15未満である化合物の例は、ソルビタン脂肪酸エステルである。HLBが15以上である化合物の例はポリオキシエチレンアルキルエーテルである。HLB15未満の化合物とHLB15以上の化合物の重量比は、90:10~20:80、例えば85:15~55:45であってよい。
ノニオン性界面活性剤は、一種単独であってよく、あるいは二種以上の混合物であってもよい。
(カチオン性界面活性剤)
カチオン性界面活性剤は、アミド基を有しない化合物であることが好ましい。
カチオン性界面活性剤は、アミン塩、4級アンモニウム塩、オキシエチレン付加型アンモニウム塩であってよい。カチオン性界面活性剤の具体例としては、特に限定されないが、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリン等のアミン塩型界面活性剤、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウム等の4級アンモニウム塩型界面活性剤等が挙げられる。
カチオン性界面活性剤の好ましい例は、
R21-N+(-R22)(-R23)(-R24) X-
[式中、R21、R22、R23及びR24は炭素数1~40の炭化水素基、
Xはアニオン性基である。]
の化合物である。
R21、R22、R23及び-R24の具体例は、アルキル基(例えば、メチル基、ブチル基、ステアリル基、パルミチル基)である。Xの具体例は、ハロゲン(例えば、塩素)、酸(例えば、塩酸、酢酸)である。
カチオン性界面活性剤は、モノアルキルトリメチルアンモニウム塩(アルキルの炭素数4~40)であることが特に好ましい。
カチオン性界面活性剤は、アンモニウム塩であることが好ましい。カチオン性界面活性剤は、式:
R1 p - N+R2 qX
[式中、R1はC12以上(例えばC12~C50)の直鎖状及び/又は分岐状の脂肪族(飽和及び/又は不飽和)基、
R2はH又はC1~4のアルキル基、ベンジル基、ポリオキシエチレン基(オキシエチレン基の数例えば1(特に2、特別には3)~50)
(CH3、C2H5が特に好ましい)、
Xはハロゲン原子(例えば、)、C1~C4の脂肪酸塩基、
pは1又は2、qは2又は3で、p+q=4である。]
で示されるアンモニウム塩であってよい。Rの炭素数は、12~50、例えば12~30であってよい。
カチオン性界面活性剤の具体例には、ドデシルトリメチルアンモニウムアセテート、トリメチルテトラデシルアンモニウムクロライド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、トリメチルオクタデシルアンモニウムクロライド、(ドデシルメチルベンジル)トリメチルアンモニウムクロライド、ベンジルドデシルジメチルアンモニウムクロライド、メチルドデシルジ(ヒドロポリオキシエチレン)アンモニウムクロライド、ベンジルドデシルジ(ヒドロポリオキシエチレン)アンモニウムクロライド、N-[2-(ジエチルアミノ)エチル]オレアミド塩酸塩が包含される。
(アニオン性界面活性剤)
アニオン性界面活性剤の例としては、アルキルエーテル硫酸塩、アルキル硫酸塩、アルケニルエーテル硫酸塩、アルケニル硫酸塩、オレフィンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、飽和又は不飽和脂肪酸塩、アルキル又はアルケニルエーテルカルボン酸塩、α-スルホン脂肪酸塩、N-アシルアミノ酸型界面活性剤、リン酸モノ又はジエステル型界面活性剤、及びスルホコハク酸エステルが挙げられる。
(両性界面活性剤)
両性界面活性剤の例としては、アラニン類、イミダゾリニウムベタイン類、アミドベタイン類、酢酸ベタイン等が挙げられ、具体的には、ラウリルベタイン、ステアリルベタイン、ラウリルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン等が挙げられる。
界面活性剤はノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、及び両性界面活性剤のそれぞれが一種又は2以上の組み合わせであってよい。
(界面活性剤の量)
界面活性剤の量は、重合体100重量部に対して、0.1重量部以上、1重量部以上、3重量部以上、5重量部以上、10重量部以上、15重量部以上、又は20重量部以上であってよい。界面活性剤の量は、重合体100重量部に対して、50重量部以下、40重量部以下、30重量部以下、20重量部以下、10重量部以下、5重量部以下であってよい。
本開示で例示した界面活性剤は、乳化剤としても使用できる。つまり、本開示で例示したノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、および両性界面活性剤は、ノニオン性乳化剤、カチオン性乳化剤、アニオン性乳化剤、および両性乳化剤として使用できる。
[液状媒体]
本開示の組成物は、追加の成分として液状媒体を含んでもよい。液状媒体は水、有機溶媒、又は水と有機溶媒との混合物である。好ましくは水と有機溶媒との混合物である。
有機溶媒の例は、エステル(例えば、炭素数2~40のエステル、具体的には、酢酸エチル、酢酸ブチル)、ケトン(例えば、炭素数2~40のケトン、具体的には、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトン)、アルコール(例えば、炭素数1~40のアルコール、具体的には、イソプロピルアルコール)、芳香族系溶剤(例えば、トルエン及びキシレン)、石油系溶剤(例えば、炭素数5~10のアルカン、具体的には、ナフサ、灯油)である。有機溶媒は水溶性有機溶媒であることが好ましい。水溶性有機溶媒は少なくとも一のヒドロキシ基を有している化合物(例えば、アルコール、グリコール系溶媒等の多価アルコール、多価アルコールのエーテル体(例えばモノエーテル体)等)を含んでいてもよい。これらは単独で用いてもよいし、又は二以上を併用してもよい。
(液状媒体の量)
液状媒体の量は、組成物に対して、40重量%以上、50重量%以上、60重量%以上、70重量%以上、80重量%以上、90重量%以上、95重量%以上、又は97重量%以上であってよい。液状媒体の量は、組成物に対して、99.9重量%以下、99重量%以下、95重量%以下、90重量%以下、80重量%以下、70重量%以下、60重量%以下、又は50重量%以下であってよい。
有機溶媒の量は、組成物に対して、0.5重量%以上、1重量%以上、2重量%以上、3重量%以上、5重量%以上、7.5重量%以上、10重量%以上、12.5重量%以上、15重量%以上、又は20重量%以上であってよい。有機溶媒の量は、組成物に対して、75重量%以下、50重量%以下、40重量%以下、30重量%以下、25重量%以下、20重量%以下、15重量%以下、10重量%以下、又は5重量%以下であってよい。
有機溶媒の量は、液状媒体に対して、1重量%以上、3重量%以上、5重量%以上、10重量%以上、20重量%以上、30重量%以上、又は40重量%以上であってよい。有機溶媒の量は、液状媒体に対して、55重量%以下、45重量%以下、35重量%以下、25重量%以下、15重量%以下、12.5重量%以下、7.5重量%以下、又は5.0重量%以下であってよい。
有機溶媒の量は、重合体100重量部に対して、1重量部以上、3重量部以上、5重量部以上、10重量部以上、20重量部以上、30重量部以上、40重量部以上、又は50重量部以上であってよい。有機溶媒の量は、重合体100重量部に対して、200重量部以下、175重量部以下、150重量部以下、125重量部以下、100重量部以下、80重量部以下、60重量部以下、40重量部以下、20重量部以下、又は10重量部以下であってよい。
有機溶媒の量は、水100重量部に対して、0.5重量部以上、1重量部以上、1.5重量部以上、3重量部以上、5重量部以上、10重量部以上、15重量部以上、20重量部以上、30重量部以上、又は40重量部以上であってよい。有機溶媒の量は、水100重量部に対して、100重量部以下、75重量部以下、50重量部以下、25重量部以下、10重量部以下、又は5重量部以下であってよい。
[シリコーン]
本開示における組成物は、単量体(1)及び疎水性単量体(2)とは別に、シリコーンを含んでもよい。
シリコーンは、式:
(R53)3Si-O-[-Si(R51)2-O-]a-[-Si(R51)-O-]-Si(R53)3 (S1)
[式中、R51のそれぞれは、独立に、水素原子、炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基又は炭素数1~40のアルコキシ基を表し、
53のそれぞれは、独立に、水素原子、炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数1~40のアルコキシ基又は炭素数1~40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5~200である。]
で示される重合体であってよい。
51及びR53において、炭素数1~40のアルキル基及び炭素数6~40のアリール基は、非置換であってよく、あるいは置換されていてもよい。
51及びR53の具体例は、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;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、シアノ基等で置換された基等が挙げられる。R51及びR53は、メチル基又はエチル基であることが好ましい。
51及びR53において、炭素数1~40のアルコキシ基は、直鎖状であっても分岐状であってもよい。炭素数1~40のアルコキシ基の例は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基である。
シリコーンは、長鎖炭化水素基を少なくとも1つ有してよい。例えば、式(S1)におけるR51の少なくとも1つ、R53の少なくとも1つ、又はR51及びR53のそれぞれの少なくとも1つが長鎖炭化水素基であってよく、R51の少なくとも1つ(例えば1つ)が長鎖炭化水素基であってよい。ここで、長鎖炭化水素基は、6以上、10以上、15以上、又は20以上、好ましくは10以上又は23以上の飽和の炭化水素基であってよい。ここで、炭化水素基は、直鎖又は分岐であってよく、アルキル基であることが好ましい。炭化水素基の具体例は、ヘキシル基(炭素数6)、オクチル基(炭素数8)、ラウリル基(炭素数12)、ミリスチル基(炭素数14)、ステアリル基(炭素数18)、ベヘニル基(炭素数22)、トリコシル基(炭素数23)、リグノセリル基(テトラコシル基、炭素数24)、セロチル基(ヘキサコシル基、炭素数26)、モンチル基(オクタコシル基、炭素数28)、メリシル基(トリアコンタン基、炭素数30)、ドトリアコンタン基(炭素数32)である。
工業的に製造し易く、入手が容易であるという点で、長鎖炭化水素基であるR51及びR53以外のR51及びR53は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。
aは0以上の整数である。工業的に製造しやすく、入手が容易であるという点で、aは、40以下、30以下、20以下であってよく、30以下であることが好ましい。
aとbの合計は5~200である。工業的に製造しやすく、入手が容易であり、取り扱いが容易であるという点で、aとbの合計は、10~100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は、0~150、例えば1~100であってよい。bの下限は、1又は2又は3であってよく、bの上限は、150、10又は5であってよい。
a又はbが2以上である場合に、複数で存在するR51及びR52のそれぞれは、同一であってもあるいは異なっていてもよい。
51とR53基(例えば下記式(S2)で表される場合R51とR52基とR53基)の合計の50モル%以上がメチル基であることが好ましい。
a又はbによって括られる繰り返し単位の存在順序は、化学式で表示した存在順序に限定されず、任意である。すなわち、シリコーンは、ランダム重合体であっても、あるいはブロック重合体であってもよい。
例えば、シリコーンは、式:
(R53)3Si-O-[-Si(R51)2-O-]a-[-Si(R51)(R52)-O-]-Si(R53)3 (S2)
[式中、R51のそれぞれは、独立に、水素原子、炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数1~40のアルコキシ基、又は長鎖炭化水素基を表し、
52のそれぞれは、独立に、長鎖炭化水素基を表し、
53のそれぞれは、独立に、水素原子、炭素数1~40のアルキル基、炭素数6~40のアリール基、炭素数1~40のアルコキシ基、又は長鎖炭化水素基を表し、
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5~200である。]
で示される重合体であってよい。
式(S2)において、R51及びR53は、炭素数3~40のアルキル基又は炭素数6~40の不飽和炭化水素基(例えば芳香族環を有する炭化水素基)を有していてもよいが、これら基を有しないことが好ましい。
シリコーンの例は、次のとおりである。
[式中、aは0~150の整数を表し、
bは1~150の整数を表し、
(a+b)は5~200であり、
nは1~36(好ましくはnは長鎖炭化水素基)の整数である。]
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。シリコーンは、例えば、SiH基を有するシリコーンに、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。
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。ハイドロジェンシリコーン(例えばメチルハイドロジェンシリコーン)とはポリジオルガノシロキサンの側鎖の一部が水素に置換され、水素原子がケイ素原子に直結したものである。ハイドロジェンシリコーンの使用にあたっては、反応性を向上させるために触媒を使用しても良い。例えば亜鉛、錫、マンガン、コバルト、鉄及びアミン系の触媒を使用することができる。これらの触媒としては有機酸金属塩が好ましく、有機酸としては脂肪酸が好ましい。取り扱い性に優れる観点からはステアリン酸亜鉛等を使用することができる。触媒はメチルハイドロジェンシリコーンに対し10~40%使用すると効果を発揮しやすくなるので好ましい。アミノ変性、エポキシ変性シリコーン、カルボキシ変性シリコーン及びメチルハイドロジェンシリコーンは二種以上が混合されていても良い。いずれも反応基を有するシリコーンであり、造膜性を有するシリコーンであることが好ましい。造膜性とは、該シリコーンを各々エマルジョン状態で繊維表面に付着させた後、オイル状やゲル状ではなく、固体状の膜を形成することをいう。
α-オレフィンは、シリコーンにおいて、長鎖炭化水素基の由来となる化合物である。α-オレフィンの具体例は、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-ドトリアコンテンである。
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、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。
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。
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。
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。
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。
(反応性シリコーン)
シリコーンは反応性シリコーンを含んでいてよい。反応性シリコーンには、側鎖、片末端、両末端、又は側鎖及び両末端において、反応基を有するポリシロキサンが挙げられるが、耐滑脱性に優れると同時に撥水性に優れる観点から、側鎖及び/又は両末端に反応基を有するポリシロキサンであってもよい。反応性シリコーンとしては、分子内に反応基を有するものであれば、特に限定されないが、たとえば、アミノ変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、カルボキシ変性シリコーン、ハイドロジェン変成シリコーン等が挙げられる。反応性シリコーンは上述の式(S1)又は式(S2)における一以上の置換基が反応基に置換されたものであってよい。
アミノ変性シリコーンとしては、ケイ素原子に直結した有機基に、アミノ基が結合した構造を有するものがあげられる。有機基はアルキレン基、2価の芳香族基いずれであってもよい。アルキレン基としては炭素数2以上のものが好ましい。2価の芳香族基としては炭素数6以上のものが好ましい。アミノ基としては、1級アミノ基、2級アミノ基、3級アミノ基いずれであってもよい。アミノ基が結合した有機基としては以下のものが例示される。2-アミノエチル基、N-メチル-2-アミノエチル基、N,N-ジメチル-2-アミノエチル基、N-エチル-2-アミノエチル基、N,N-ジエチル-2-アミノエチル基、N,N-メチルエチル-2-アミノエチル基、3-アミノプロピル基、N-メチル-3-アミノプロピル基、N,N-ジメチル-3-アミノプロピル基、N-エチル-3-アノプロピル基、N,N-ジエチル-3-アミノプロピル基、N,N-メチルエチル-3-アミノプロピル基。これらの官能基はポリシロキサンの側鎖にあっても、末端にあってもよい。
エポキシ変性シリコーンとしてはケイ素原子に直結した有機基に、エポキシ基が結合した構造を有するものが挙げられる。有機基はアルキレン基、2価の芳香族基いずれであってもよい。このようなかたちとしては前記有機基との間でグリシジルエーテルのかたちで結合するのが通常である。このような官能基としては3-グリシドキシプロピル基、2-グリシドキシエチル基が例示される。これらの官能基はポリシロキサンの側鎖にあっても、末端にあってもよい。
カルボキシ変性シリコーンとしてはケイ素原子に直結した有機基にカルボキシ基が結合した構造を有するものが挙げられる。有機基はアルキレン基、2価の芳香族基いずれであってもよい。アルキレン基としては炭素数2以上のものが好ましい。2価の芳香族基としては炭素数6以上のものが好ましい。このような官能基としては3-カルボキシプロピル基、2-カルボキシエチル基が例示される。これらの官能基はポリシロキサンの側鎖にあっても、末端にあってもよい。
(シリコーンレジン)
シリコーンはシリコーンレジンを含んでいてよい。シリコーンレジンは、RSiO1/2単位(M単位)、RSiO3/2単位(T単位)及びSiO4/2単位(Q単位)から選ばれる少なくとも1種からなるシリコーンレジンであり、Rは直鎖又は分岐の炭素数1~18の一価アルキル基である、またM単位のみ及びQ単位のみからなるシリコーンレジンを除く)。シリコーンレジン(3)は、RSiO2/2単位(D単位)を含まない方が、本願効果を発揮する観点から、好ましい。
シリコーンレジンは、ゾルの状態であると好ましい。Rを例示すると、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ヘキシル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、デシル基、セチル基、ステアリル基等が挙げられるが、シリコーンレジン(3)がゾルの状態である場合における安定性、原料の入手のし易さ及び価格面から、Rはメチル基であることが好ましく、特に全てのRの90%以上がメチル基であることが好ましい。なお、Rは異なる種類の基を併用してもよい。
シリコーンレジンにRSiO2/2単位(D単位)を含むと、組成物の低滑脱性が損なわれ得る。また、Q単位のみからなるシリコーンレジンは組成物としての撥水性能を阻害し得る。
シリコーンレジンの構造は、(i)M単位とQ単位、(ii)M単位とT単位とQ単位、(iii)M単位とT単位、(iv)T単位とQ単位、(v)T単位のみからなるシリコーンレジンが例示され、好ましくは、(i)M単位とQ単位からなるシリコーンレジン及び(v)T単位のみからなるシリコーンレジンであってよい。(i)M単位とQ単位からなるシリコーンレジンのM単位とQ単位のモル比率(M/Q)は、M/Q=0.6~1.3であることが好ましく、M/Q=0.8~1.1であることがより好ましい。なお、これらのシリコーンレジンは2種以上を併用してもよい。
また、シリコーンレジン(3)はケイ素原子に結合した水酸基を含む構成単位を含有することができる。具体的には、(HO)RSiO2/2単位や、(HO)RSiO1/2単位、(HO)SiO3/2単位、(HO)SiO2/2単位、(HO)SiO1/2単位が挙げられ、水酸基の一部がRO基で表されるアルコキシ基であってもよい。
シリコーンレジンを含むゾルは、特許3852921に記載のように、オルガノジシロキサンとテトラアルコキシシラン及びその部分加水分解縮合物を、界面活性剤を含む水中で均一分散及び重合を行う製造方法や、以下に示すシラン化合物を水中で加水分解させる製造方法で得ることができる。
シラン化合物を水中で加水分解させる製造方法について詳述する。製造するための原料として、加水分解性基の種類がクロル或いはアルコキシであり、加水分解性基を1個、3個又は4個含有し、上記条件を満たすアルキル基を有するシラン化合物であれば如何なるものでも使用可能である。具体的には、テトラクロルシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリクロルシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリクロルシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリクロルシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリクロルシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、ブチルトリクロルシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリクロルシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリクロルシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、2-エチルヘキシルトリクロルシラン、2-エチルヘキシルトリメトキシシラン、2-エチルヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリクロルシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、セチルトリクロルシラン、セチルトリメトキシシラン、セチルトリエトキシシラン、ステアリルトリクロルシラン、ステアリルトリメトキシシラン、ステアリルトリエトキシシラン、トリメチルクロルシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリメチルイソプロポキシシラン、ジメチルエチルクロルシラン、ジメチルエチルメトキシシラン、ジメチルエチルエトキシシラン、ジメチルプロピルクロルシラン、ジメチルプロピルメトキシシラン、ジメチルプロピルエトキシシラン、ジメチルイソプロピルクロルシラン、ジメチルイソプロピルメトキシシラン、ジメチルイソプロピルエトキシシラン、ジメチルヘキシルクロルシラン、ジメチルヘキシルメトキシシラン、ジメチルヘキシルエトキシシラン、ジメチルデシルクロルシラン、ジメチルデシルメトキシシラン、ジメチルデシルエトキシシラン、ジメチルセチルクロルシラン、ジメチルセチルメトキシシラン、ジメチルセチルエトキシシラン、ジメチルステアリルクロルシラン、ジメチルステアリルメトキシシラン、ジメチルステアリルエトキシシラン、及びこれらの部分加水分解物等が使用可能なシラン化合物として挙げられるが、使用可能なシラン化合物はこれに限定されるものではない。操作性、副生物の留去のし易さ、及び原料の入手の容易さから、メトキシシラン或いはエトキシシランを使用するのがより好ましい。これらのシラン化合物の1種または2種以上の混合物を使用してもよい。
シラン化合物を水中で加水分解させる方法としては通常知られる一般的な方法を用いることができる。即ち、水中にシラン化合物を滴下しながら加水分解反応を行う方法や、水とシラン化合物を一括で混合してその後に加水分解反応を行う方法である。
加水分解反応を実施するに際し、加水分解触媒を使用してもよい。加水分解触媒としては従来公知の触媒を使用することができ、酸性又はアルカリ性のものを使用するのがよい。酸性触媒の場合はハロゲン化水素、カルボン酸、スルホン酸、酸性或いは弱酸性の無機塩、イオン交換樹脂等の固体酸が好ましい。アルカリ性触媒の場合は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム等のアルカリ金属塩、ナトリウムシラノレート、カリウムシラノレート等のアルカリ金属シラノレート、トリエチルアミン、ジエチルアミン、アニリン等のアミン類、アンモニア水等を用いることができる。触媒量は水溶液のpHが2~7及び7~12になるように添加量を調整することが好ましい。また反応終了後には必要に応じて、酸性又はアルカリ性触媒を中和する中和剤を添加してもよい。
水溶液にはシラン化合物及び加水分解反応生成物を水中に分散させるために界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤には特に制限はないが、例えばアルキル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩等のアニオン系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル等のノニオン系界面活性剤、4級アンモニウム塩、アルキルアミン酢酸塩等のカチオン系界面活性剤、アルキルベタイン、アルキルイミダゾリン等の両性界面活性剤等が使用可能で、これらを単独又は2種以上を併用して使用することができる。また界面活性剤として酸性又はアルカリ性を示すものは、加水分解触媒としても使用することができる。界面活性剤を添加する際の添加量に特に制限はないが、シラン化合物100重量部に対して1~50重量部であることが好ましい。1重量部より少ないと界面活性剤を添加する効果が十分に得られず、50重量部より多いと撥水剤の撥水性が損なわれる可能性がある。
水とシラン化合物の混合物に、必要に応じて加水分解触媒及び界面活性剤を添加し、0~90℃で10分間~24時間加水分解反応を行ってよい。その後に必要に応じて中和反応を行うことでシリコーンレジンを得ることができる。また加水分解反応により副生したアルコール類や中和塩等は減圧留去や濾過等で除去することができる。このシリコーンレジンには種々の添加剤を配合することができる。例えば目的に応じて防腐剤、増粘剤等を配合することができる。
(シリコーンの量)
シリコーンの量は、重合体100重量部に対して、0.1重量部以上、1重量部以上、3重量部以上、5重量部以上、10重量部以上、15重量部以上、又は20重量部以上であってよい。シリコーンの量は、重合体100重量部に対して、50重量部以下、40重量部以下、30重量部以下、20重量部以下、10重量部以下、又は5重量部以下であってよい。
[ワックス]
本開示における組成物は、単量体(1)及び疎水性単量体(2)とは別に、ワックスを含むことが好ましい。ワックスを含むことで、撥水性を良好に備え得る。本開示における組成物はシリコーン及びワックスの両方を含んでもよいし、シリコーン及びワックスのいずれか一方のみを含んでもよい。
ワックスとしては、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、ポリオレフィンワックス(ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等)、酸化ポリオレフィンワックス、動植物蝋、及び鉱物蝋等が挙げられる。パラフィンワックスが好ましい。ワックスを構成する化合物の具体例は、ノルマルアルカン(例えば、トリコサン、テトラコサン、ペンタコサン、ヘキサコサン、ヘプタコサン、オクタコサン、ノナコサン、トリアコンタン、ヘントリアコンタン、ドトリアコンタン、トリトリアコンタン、テトラトリアコンタン、ペンタトリアコンタン、ヘキサトリアコンタン)、ノルマルアルケン(例えば、1-エイコセン、1-ドコセン、1-トリコセン、1-テトラコセン、1-ペンタコセン、1-ヘキサコセン、1-ヘプタコセン、1-オクタコセン、ノナコサン、トリアコンタン、ヘントリアコンタン、ドトリアコンタン、トリトリアコンタン、テトラトリアコンタン、ペンタトリアコンタン、ヘキサトリアコンタン)である。ワックスを構成する化合物の炭素数は、20~60、例えば、25~45であることが好ましい。ワックスの分子量は、200~2000、例えば250~1500、300~1000であってよい。これらは単独で用いてもよいし、又は二以上を併用してもよい。
ワックスの融点は、50℃以上、55℃以上、60℃以上、65℃以上、又は70℃以上であってよく、好ましくは55℃以上、より好ましくは60℃以上である。ワックスの融点は、JIS K 2235-1991に準拠して測定される。
(ワックスの量)
ワックスの量は、重合体100重量部に対して、0.1重量部以上、1重量部以上、3重量部以上、5重量部以上、10重量部以上、15重量部以上、又は20重量部以上であってよい。ワックスの量は、重合体100重量部に対して、50重量部以下、40重量部以下、30重量部以下、20重量部以下、10重量部以下、5重量部以下であってよい。
[有機酸]
本開示の組成物は、追加の成分として有機酸を含んでもよい。有機酸としては、公知のものを用いることができる。有機酸としては、カルボン酸、スルホン酸、スルフィン酸等が好ましく挙げられ、特にカルボン酸が好ましい。該カルボン酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、リンゴ酸、クエン酸等が挙げられ、特にギ酸又は酢酸が好ましい。本開示においては、有機酸は、一種を用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。たとえば、ギ酸と酢酸とを組み合わせて用いてもよい。
(有機酸の量)
有機酸の量は、重合体100重量部に対して、0.1重量部以上、1重量部以上、3重量部以上、5重量部以上、10重量部以上、15重量部以上、又は20重量部以上であってよい。有機酸の量は、重合体100重量部に対して、50重量部以下、40重量部以下、30重量部以下、20重量部以下、10重量部以下、又は5重量部以下であってよい。組成物のpHが、3~10、例えば5~9、特に6~8となるように有機酸の量は調整されてもよい。組成物は酸性(pH7以下、例えば6以下)であってもよい。
[硬化剤]
組成物は、硬化剤(活性水素反応性化合物又は活性水素含有化合物)を含んでよい。重合して重合体を得た後に、組成物に硬化剤を加えてもよい。
組成物における硬化剤(架橋剤)は重合体を良好に硬化させ得る。硬化剤は、重合体の有する活性水素又は活性水素反応性基と反応する活性水素反応性化合物又は活性水素含有化合物であってよい。活性水素反応性化合物の例は、ポリイソシアネート化合物、エポキシ化合物、クロロメチル基含有化合物、カルボキシル基含有化合物及びヒドラジド化合物である。活性水素含有化合物の例は、ヒドロキシル基含有化合物、アミノ基含有化合物及びカルボキシル基含有化合物、ケトン基含有化合物、ヒドラジド化合物及びメラミン化合物である。
硬化剤はポリイソシアネート化合物であってよい。ポリイソシアネート化合物は、1分子中にイソシアネート基を2個以上有する化合物である。ポリイソシアネート化合物は、架橋剤として働く。ポリイソシアネート化合物の例は、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート及びこれらポリイソシアネートの誘導体等を挙げることができる。
脂肪族ポリイソシアネートの例は、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、1,2-プロピレンジイソシアネート、1,2-ブチレンジイソシアネート、2,3-ブチレンジイソシアネート、1,03-ブチレンジイソシアネート、2,4,4-又は2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,6-ジイソシアナトメチルカプロエートの脂肪族ジイソシアネート、及びリジンエステルトリイソシアネート、1,4,8-トリイソシアナトオクタン、1,6,11-トリイソシアナトウンデカン、1,8-ジイソシアナト-4-イソシアナトメチルオクタン、1,3,6-トリイソシアナトヘキサン、2,5,7-トリメチル-1,8-ジイソシアナト-5-イソシアナトメチルオクタン等の脂肪族トリイソシアネート等である。これらは単独で用いてもよいし、又は二以上を併用して用いてもよい。
脂環族ポリイソシアネートの例は、脂環族ジイソシアネート及び脂環族トリイソシアネート等である。脂環族ポリイソシアネートの具体例は、1,3-シクロペンテンジイソシアネート、3-イソシアナトメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(イソホロンジイソシアネート)、1,3,5-トリイソシアナトシクロヘキサンである。これらは単独で用いてもよいし、又は二以上を併用して用いてもよい。
芳香脂肪族ポリイソシアネートの例は、芳香脂肪族ジイソシアネート及び芳香脂肪族トリイソシアネートである。芳香脂肪族ポリイソシアネートの具体例は、1,3-若しくは1,4-キシリレンジイソシアネート又はその混合物、1,3-又は1,4-ビス(1-イソシアナト-1-メチルエチル)ベンゼン(テトラメチルキシリレンジイソシアネート)若しくはその混合物、1,3,5-トリイソシアナトメチルベンゼンである。これらは単独で用いてもよいし、又は二以上を併用して用いてもよい。
芳香族ポリイソシアネートの例は、芳香族ジイソシアネート、芳香族トリイソシアネート、芳香族テトライソシアネートである。芳香族ポリイソシアネートの具体例は、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、2,4’-又は4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート若しくはその混合物、2,4-又は2,6-トリレンジイソシアネート若しくはその混合物、トリフェニルメタン-4,4’,4’’-トリイソシアネート、及び4,4’-ジフェニルメタン-2,2’,5,5’-テトライソシアネート等である。これらは単独で用いてもよいし、又は二以上を併用して用いてもよい。
ポリイソシアネートの誘導体は、例えば、上記したポリイソシアネート化合物のダイマー、トリマー、ビウレット、アロファネート、カルボジイミド、ウレトジオン、ウレトイミン、イソシアヌレート、イミノオキサジアジンジオン等の各種誘導体を挙げることができる。これらは単独で用いてもよいし、又は二以上を併用して用いてもよい。
これらポリイソシアネートは、一種又は二種以上を組合せて使用することができる。
ポリイソシアネート化合物として、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基をブロック剤でブロックした化合物であるブロック化ポリイソシアネート化合物(ブロックイソシアネート)を使用することが好ましい。水溶液中でも比較的安定であり、組成物と同じ水溶液中でも使用可能である等の理由からブロック化ポリイソシアネート化合物を使用することが好ましい。
ブロック剤は、遊離のイソシアネート基を封鎖するものである。ブロック化ポリイソシアネート化合物は、例えば、100℃以上、例えば130℃以上に加熱することにより、イソシアネート基が再生し、ヒドロキシル基と容易に反応することができる。ブロック剤の例は、フェノール系化合物、ラクタム系化合物、脂肪族アルコール系化合物、オキシム系化合物等である。ポリイソシアネート化合物は、単独で又は二種以上を組合せて使用することができる。
エポキシ化合物は、エポキシ基を有する化合物である。エポキシ化合物の例は、ポリオキシアルキレン基を有するエポキシ化合物、例えば、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル及びポリプロピレングリコ-ルジグリシジルエ-テル;並びにソルビトールポリグリシジルエーテル等である。
クロロメチル基含有化合物はクロロメチル基を有する化合物である。クロロメチル基含有化合物の例は、クロロメチルポリスチレン等である。
カルボキシル基含有化合物はカルボキシル基を有する化合物である。カルボキシル基含有化合物の例は、(ポリ)アクリル酸、(ポリ)メタクリル酸等である。
ケトン基含有化合物の具体例としては、(ポリ)ジアセトンアクリルアミド、ジアセトンアルコール等が挙げられる。
ヒドラジド化合物の具体例としては、ヒドラジン、カルボヒドラジド、アジピン酸ヒドラジド等が挙げられる。
メラミン化合物の具体例としては、メラミン樹脂、メチルエーテル化メラミン樹脂等が挙げられる。
(硬化剤の量)
硬化剤の量は、重合体100重量部に対して、0.1重量部以上、1重量部以上、3重量部以上、5重量部以上、10重量部以上、15重量部以上、又は20重量部以上であってよい。硬化剤の量は、重合体100重量部に対して、50重量部以下、40重量部以
[親水性粒子]
本開示における組成物は、追加の成分として親水性粒子を含んでよい。。ここで、親水性とは、粒子が凝集することなく水溶媒に対して容易に分散する性質のことである。例えば、水溶媒に対して粒子粉末を1.0重量%及び任意の分散剤を添加し、ホモミキサーを用いて700rpmで10分攪拌した後、1時間静置した場合に、目視により粒子の沈殿又は凝集が確認できない場合には親水性を有していることとする。また、粒子を水溶媒に分散させた状態で市販されている粒子水分散体についても、含有されている粒子は親水性を有していることとする。
親水性粒子は表面に親水性基を有してよい。親水性基の例としては、カチオン性基、アニオン性基、アミノ基、水酸基等が挙げられる。親水性粒子表面は親水化処理がなされていてもよいが、一般に疎水化処理はなされていない。
親水性粒子は、親水性を有するものであれば特に限定されないが、アルミナ、シリカ、チタニア等の無機粒子(例えば無機酸化物粒子)、ラテックス、アクリル、ナイロン等の有機物粒子が例として挙げられる。これらの内、取り扱い性が容易であること等から、無機粒子が好ましく、特にシリカ及びアルミナからなる群から選択される少なくとも一種が好ましい。これらの市販品として、ケイ素酸化物粒子としては、「スノーテックスST-OYL」、「スノーテックスST-AK-L」及び「スノーテックスST-AK-YL」(以上、日産化学株式会社製)、チタン酸化物粒子としては、「TA300」及び「TA300D」(以上、富士チタン工業株式会社製)、アルミニウム酸化物粒子としては、「TM-5D」(大明化学工業株式会社製)が例示できる。これらは単独で用いてもよいし、又は二以上を併用してもよい。
(平均一次粒径)
親水性粒子の平均一次粒子径は、5nm以上、10nm以上、15nm以上、20nm以上、25nm以上、又は30nm以上であってよい。親水性粒子の平均一次粒子径は、600nm以下、400nm以下、200nm以下、100nm以下、40nm以下、37.5nm以下、35nm以下、32.5nm以下、30nm以下、27.5nm以下、25nm以下、又は22.5nm以下であってよく、好ましくは40nm以下である。上記範囲にあることで、撥水性を良好に備え得る。平均一次粒子径は顕微鏡(走査型電子顕微鏡又は透過型電子顕微鏡)で測定することができる。具体的には、顕微鏡により生地の任意の位置を任意の倍率により上方から観察する。次に、粒子形状が球状の場合には、その直径、非球状の場合には、最長径と最短径の平均値を粒子径(粒径)と見なすこととする。視野内に存在する全ての粒子の粒径を測定し、視野を移動して再度粒径を測定することを繰り返すことで、粒径を10点以上測定し、その平均値を平均一次粒子径とする。
(濁度)
親水性粒子を濃度10g/lで水に分散させてpH7に調製した水分散液の濁度は、0.1ppm以上、1ppm以上、5ppm以上、又は10ppm以上であってよい。親水性粒子を濃度10g/lで水に分散させてpH7に調製した水分散液の濁度は、200ppm以下、100ppm以下、50ppm以下、20ppm以下、10ppm以下、5ppm以下、又は2.5ppm以下であってよく、好ましくは20ppm以下である。上記範囲にあることで、撥水性、耐スリップ性、及び保存安定性を良好に兼ね備え得る。濁度は、日東精工アナリテック社製の積分球式濁度計PT200を用いて、JIS K0101、上水試験法に基づいて標準試料であるカオリン(顔料)の濁度で検量線(0~1000ppm範囲)を作成し、その検量線に基づいて算出することができる。
(ゼータ電位)
親水性粒子を濃度10g/lで水に分散させてpH7に調製した水分散液のゼータ電位は、-20mV以上、-10mV以上、0mV以上、+5mV以上、+10mV以上、又は+20mV以上であってよく、好ましくは0mV以上、又は+10mV以上である。親水性粒子を濃度10g/lで水に分散させてpH7に調製した水分散液のゼータ電位は、+200mV以下、+150mV以下、+100mV以下、+50mV以下、+30mV以下、+100mV以下、+10mV以下、+5mV以下であってよく、好ましくは+100mV以下である。濁度が上記範囲にあることで、撥水性、耐スリップ性、及び保存安定性を良好に兼ね備え得る。ゼータ電位は、例えば、市販のゼータ電位測定装置を用いて測定できる。
(親水性粒子の量)
親水性粒子の量は、重合体と親水性粒子との合計に対して、0.01重量%以上、0.1重量%以上、0.3重量%以上、0.5重量%以上、1重量%以上、2重量%以上、3重量%以上、又は5重量%以上であってよく、好ましくは0.5重量%以上、特に好ましくは2重量%以上である。親水性粒子の量は、重合体と親水性粒子との合計に対して、60重量%以下、50重量%以下、40重量%以下、30重量%以下、20重量%以下、10重量%以下、5重量%以下、3重量%以下、又は2重量%以下であってよく、好ましくは12重量%以下である。親水性粒子の量が上記範囲にあることで、撥水性を良好に備え得る。
上記で挙げたシリコーン、ワックス、親水性粒子、液状媒体、分散剤、界面活性剤、または硬化剤は、重合体を製造した後に加えてもよいし、上記で挙げたシリコーン、ワックス、親水性粒子、液状媒体、分散剤、界面活性剤、または硬化剤の存在化で重合体の単量体を重合して重合体を製造してもよい。
[他の成分]
組成物は、上記成分以外の他の成分を含んでよい。重合体を製造した後に、他の成分を加えてもよい。他の成分の例としては、撥水及び/又は撥油剤、スリップ防止剤、帯電防止剤、防腐剤、紫外線吸収剤、抗菌剤、消臭剤、香料等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、又は二以上を併用して用いてもよい。前記の成分以外に、その他成分として、風合い調整剤、柔軟剤、抗菌剤、難燃剤、塗料定着剤、防シワ剤、乾燥速度調整剤、架橋剤、造膜助剤、相溶化剤、凍結防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、pH調整剤、防虫剤、消泡剤、縮み防止剤、洗濯じわ防止剤、形状保持剤、ドレープ性保持剤、アイロン性向上剤、増白剤、白化剤、布地柔軟化クレイ、ポリビニルピロリドン等の移染防止剤、高分子分散剤、汚れ剥離剤、スカム分散剤、4,4-ビス(2-スルホスチリル)ビフェニルジナトリウム(チバスペシャルティケミカルズ製チノパールCBS-X)等の蛍光増白剤、染料固定剤、1,4-ビス(3-アミノプロピル)ピペラジン等の退色防止剤、染み抜き剤、繊維表面改質剤としてセルラーゼ、アミラーゼ、プロテアーゼ、リパーゼ、ケラチナーゼ等の酵素、抑泡剤、水分吸放出性等絹の風合い・機能を付与できるものとしてシルクプロテインパウダー、それらの表面改質物、乳化分散液があり、具体的にはK-50、K-30、K-10、A-705、S-702、L-710、FPシリーズ(出光石油化学)、加水分解シルク液(上毛)、シルクゲンGソルブルS(一丸ファルコス)、アルキレンテレフタレート及び/又はアルキレンイソフタレート単位とポリオキシアルキレン単位からなる非イオン性高分子化合物、例えば互応化学工業製FR627、クラリアントジャパン製SRC-1等の汚染防止剤等を配合することができる。これらは単独で使用してもよく、また二以上を併用して使用してもよい。
(帯電防止剤)
帯電防止剤の例としては、第4級アンモニウム塩、ピリジニウム塩、第1、第2、第3アミノ基等のカチオン性官能基を有すカチオン型帯電防止剤;スルホン酸塩や硫酸エステル塩、ホスホン酸塩、リン酸エステル塩等のアニオン性官能基を有するアニオン型帯電防止剤;アルキルベタイン及びその誘導体、イミダゾリン及びその誘導体、アラニン及びその誘導体等の両性型帯電防止剤、アミノアルコール及びその誘導体、グリセリン及びその誘導体、ポリエチレングリコール及びその誘導体等のノニオン型帯電防止剤等が挙げられる。これらのカチオン型、アニオン型、両性イオン型のイオン導電性基を有する単量体を重合若しくは共重合して得られたイオン導電性重合体であってもよい。これらは単独で使用してもよく、また二以上を併用してもよい。
(防腐剤)
防腐剤は、主に、防腐力、殺菌力を強化し、長期保存中の防腐性を保つために用いられ得る。防腐剤としては、例えば、イソチアゾロン系有機硫黄化合物、ベンズイソチアゾロン系有機硫黄化合物、安息香酸類、2-ブロモ-2-ニトロ-1,3-プロパンジオール等が挙げられる。防腐剤の量は、組成物の総重量に対し、0.0001~1重量%であることが好ましい。防腐剤の量が前記範囲の下限値以上であると、防腐剤の添加効果が充分に得られ、上限値以下であると、組成物の保存安定性が良好である。
(紫外線吸収剤)
紫外線吸収剤は、紫外線を防御する効果のある薬剤であり、紫外線を吸収し、赤外線や可視光線等に変換して放出する成分である。紫外線吸収剤としては、例えば、アミノ安息香酸誘導体、サリチル酸誘導体、ケイ皮酸誘導体、ベンゾフェノン誘導体、アゾール系化合物、4-t-ブチル-4'-メトキシベンゾイルメタン等が挙げられる。
(抗菌剤)
抗菌剤は、繊維上での菌の増殖を抑え、さらには微生物の分解物由来の嫌なにおいの発生を抑える効果を有する成分である。抗菌剤としては、例えば、四級アンモニウム塩等のカチオン性殺菌剤、ビス-(2-ピリジルチオ-1-オキシド)亜鉛、ポリヘキサメチレンビグアニジン塩酸塩、8-オキシキノリン、ポリリジン等が挙げられる。
(消臭剤)
消臭剤としては、クラスターデキストリン、メチル-β-シクロデキストリン、2-ヒドロキシプロピル-β-シクロデキストリン、モノアセチル-β-シクロデキストリン、アシルアミドプロピルジメチルアミンオキシド、アミノカルボン酸系金属錯体(国際公開第2012/090580号記載のメチルグリシンジ酢酸3ナトリウムの亜鉛錯体)等が挙げられる。
(香料)
香料としては特に限定されないが、使用できる香料原料のリストは、様々な文献、例えば「Perfume and Flavor Chemicals 」,Vol.Iand II,Steffen Arctander,Allured Pub.Co.(1994)及び「合成香料 化学と商品知識」、印藤元一著、化学工業日報社(1996)及び「Perfume and Flavor Materials of Natural Origin 」,Steffen Arctander,Allured Pub.Co.(1994)及び「香りの百科」、日本香料協会編、朝倉書店(1989)及び「Perfumery Material Performance V.3.3」,Boelens Aroma Chemical Information Service(1996)及び「Flower oils and Floral Compounds In Perfumery」,Danute Lajaujis Anonis,Allured Pub.Co.(1993)等で見られ、それぞれを引用することにより本明細書の開示の一部とされる。
(他の成分の量)
他の成分の量は、重合体100重量部に対して、0.1重量部以上、1重量部以上、3重量部以上、5重量部以上、10重量部以上、15重量部以上、又は20重量部以上であってよい。他の成分の量は、重合体100重量部に対して、50重量部以下、40重量部以下、30重量部以下、20重量部以下、10重量部以下、5重量部以下であってよい。
(重合体の量)
重合体の量は、組成物中、0.01重量%以上、0.5重量%以上、1重量%以上、3重量%以上、5重量%以上、10重量%以上、20重量%以上、30重量%以上であってよい。重合体の量は、組成物中、60重量%以下、50重量%以下、40重量%以下、30重量%以下、20重量%以下、10重量%以下、5重量%以下、又は3重量%以下であってよい。
<組成物の用途>
本開示における組成物の用途の例としては、外的処理剤(表面処理剤)又は内的処理剤、撥剤(撥水剤、撥油剤又は撥水撥油剤等、特に撥水剤)、防汚剤、汚れ脱離剤、剥離剤、離型剤(外部離型剤又は内部離型剤)等のために用いることができる。または、本開示における組成物は、外的処理剤(表面処理剤)又は内的処理剤、撥剤(撥水剤、撥油剤又は撥水撥油剤等、特に撥水剤)、防汚剤、汚れ脱離剤、剥離剤、離型剤(外部離型剤又は内部離型剤)として用いることができる。
<組成物の製造方法>
組成物の製造方法は、単量体(1)及び上記で挙げた追加の成分(例えば、乳化剤、液状媒体、ワックス等)を含む媒体(例えば液状媒体)中、単量体(1)を反応(重合)させて重合体を得る工程を含んでもよい。
あるいは、組成物の製造方法は、重合体の溶液又は分散液に追加の成分(例えば、乳化剤、液状媒体、ワックス等)を添加する工程、若しくは、重合体の溶液又は分散液と追加の成分(例えば、乳化剤、液状媒体、ワックス等)の溶液または分散液とを混合する工程を含んでもよい。
組成物が高い撥水性を発現させるために、組成物を超音波に付す(超音波処理)ことが好ましい。被処理物への適用の直前に、超音波処理を行うことが好ましい。例えば、超音波処理してから1分~1時間経過後に組成物を被処理物に適用する。超音波処理は、組成物に超音波を付すことによって行える。超音波発生器としては特に制限はないが、出力としては500W以上、例えば500~2000Wが、効率よく混合可能な点で好ましい。超音波処理の処理時間は、0.5分~60分であってよい。例えば、500Wの超音波発生器にて10分間処理することで均一な組成物となる。
重合方法の例として、溶液重合、懸濁重合、乳化重合、縮合重合が挙げられる。
溶液重合では、重合開始剤の存在下で、単量体を有機溶剤に溶解させ、窒素置換後、30~120℃の範囲で1~10時間、加熱撹拌する方法が採用される。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、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等が挙げられる。重合開始剤は単量体100重量部に対して、0.01~20重量部、例えば0.01~10重量部の範囲で用いられる。
有機溶剤は、単量体に不活性でこれらを溶解するものであり、例えば、エステル(例えば、炭素数2~40のエステル、具体的には、酢酸エチル、酢酸ブチル)、ケトン(例えば、炭素数2~40のケトン、具体的には、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトン、メチルイソブチルケトン)、アルコール(例えば、炭素数1~40のアルコール、具体的には、エタノール、ブタノール、イソプロピルアルコール)であってよい。有機溶剤の具体例としては、アセトン、クロロホルム、HCHC225、イソプロピルアルコール、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、ジイソブチルケトン、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等が挙げられる。有機溶剤は単量体の合計100重量部に対して、10~3000重量部、例えば、50~2000重量部の範囲で用いられる。
乳化重合では、重合開始剤及び乳化剤の存在下で、単量体を水中に乳化させ、窒素置換後、50~80℃の範囲で1~20時間、撹拌して重合させる方法が採用される。重合開始剤は、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、アゾビスイソブチルアミジン-二塩酸塩、過酸化ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の水溶性のものやアゾビスイソブチロニトリル、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等の油溶性のものが用いられる。重合開始剤は単量体100重量部に対して、0.01~10重量部の範囲で用いられる。
放置安定性の優れた重合体水分散液を得るためには、高圧ホモジナイザーや超音波ホモジナイザーのような強力な破砕エネルギーを付与できる乳化装置を用いて、単量体を水中に微粒子化して重合することが望ましい。また、乳化剤としてはアニオン性、カチオン性あるいはノニオン性の各種乳化剤を用いることができ、単量体100重量部に対して、0.5~20重量部の範囲で用いられる。アニオン性及び/又はノニオン性及び/又はカチオン性の乳化剤を使用することが好ましい。単量体が完全に相溶しない場合は、これら単量体に充分に相溶させるような相溶化剤、例えば、水溶性有機溶剤や低分子量の単量体を添加することが好ましい。相溶化剤の添加により、乳化性及び共重合性を向上させることが可能である。
水溶性有機溶剤としては、上述した有機溶媒を用いてもよい。例えば、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、エタノール等が挙げられ、水100重量部に対して、1~50重量部、例えば10~40重量部の範囲で用いてよい。また、低分子量の単量体としては、メチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、2,2,2-トリフルオロエチルメタクリレート等が挙げられ、単量体の総量100重量部に対して、1~50重量部、例えば10~40重量部の範囲で用いてよい。
重合においては、連鎖移動剤を使用してもよい。連鎖移動剤の使用量に応じて、重合体の分子量を変化させることができる。連鎖移動剤の例は、ラウリルメルカプタン、チオグリコール、チオグリセロール等のメルカプタン基含有化合物(特に、(例えば炭素数1~40の)アルキルメルカプタン)、次亜リン酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム等の無機塩等である。連鎖移動剤の使用量は、単量体の総量100重量部に対して、0.01~10重量部、例えば0.1~5重量部の範囲で用いてよい。
組成物は、溶液、エマルション(特に、水性分散液)、又はエアゾールの形態であってよい。
<撥水剤>
本開示の撥水剤は、本開示の重合体を含む。本開示の撥水剤は、本開示の組成物であってよい。つまり、本開示の組成物を、そのまま撥水剤として用いることができる。本開示の撥水剤は、本開示の重合体の他に、本開示の組成物を調製するために用いられる種々の材料、条件を適用して調製してもよい。
本開示における撥水剤は炭素数8以上のフルオロアルキル基を有する化合物、炭素数8以上のパーフルオロアルキル基を有する化合物、炭素数4以上のフルオロアルキル基を有する化合物、炭素数4以上のパーフルオロアルキル基を有する化合物、パーフルオロアルキル基を有する化合物、フルオロアルキル基を有する化合物、及びフッ素原子を有する化合物からなる群から選択されるいずれかを有しなくてもよい。本開示における撥水剤は、これらのフッ素化合物を含まなくても、基材に撥液性を付与し得る。
<撥水剤の用途>
本開示における撥水剤の用途の例としては、外的処理剤(表面処理剤)又は内的処理剤、撥剤(撥水剤、撥油剤又は撥水撥油剤等、特に撥水剤)、防汚剤、汚れ脱離剤、剥離剤、離型剤(外部離型剤又は内部離型剤)等が挙げられる。
<撥水剤の製造方法>
本開示の撥水剤の製造方法については、本開示の組成物の製造方法を援用する。
<処理製品の製造方法>
本開示における処理製品の製造方法は、本開示の撥水剤を基材に適用する工程を含む。
[処理製品]
本開示の撥水剤で処理され基材としては、繊維基材、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、ガス拡散電極及びガス拡散支持体)、ガラス、紙、木、皮革、毛皮、石綿、レンガ、セメント、金属及び酸化物、窯業製品、プラスチック、塗面、及びプラスター等を挙げることができる。繊維製品としては種々の例を挙げることができる。例えば、綿、麻、羊毛、絹等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、ポリプロピレン等の合成繊維、レーヨン、アセテート等の半合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アスベスト繊維等の無機繊維、あるいはこれらの混合繊維が挙げられる。撥水剤で処理される基材の一例として、織編物の例について詳述する。
(織編物)
・編織物の製造方法
織編物は、上記の繊維からなる長繊維、短繊維の糸を製織編して生機を得た後、これを後加工及び撥水加工することにより得ることができる。製織編は、公知の織機、編機を用いて行えばよく、製織編に先立つ準備工程も公知の設備を使用すればよい。
製織編された織編物は、織編物の繊維素材に適応した公知の精錬・染色の方法、設備を使用して後加工をすることができる。
後加工した後は、織編物を撥水加工してよい。撥水加工では、まず、撥水剤を含む水溶液(本開示における撥水剤または組成物であってよい)を調製する。次に、パディング法、スプレー法、キスロールコータ法、スリットコータ法等に基づき、上記後加工後の織編物に上記水溶液を付与し、乾燥後に乾熱処理すればよい。上記水溶液には、必要に応じて架橋剤、柔軟剤、帯電防止剤等を併せて含ませてもよい。撥水加工後は、撥水性能のさらなる向上のため、織編物をカレンダー加工してもよい。
織編物は、撥水性を要望される衣料用途、特にアウトドアやスキー、スノーボード、ゴルフなどのスポーツウェア用途そしてユニフォームウェア用途などに好適に用いられる。
・積層生地
本開示の織編物の片面に透湿防水層を設けた積層生地として提供してもよい。透湿防水層は織編物へ直接積層されてなるものであってもよいし、接着剤層を介して織編物に積層されてなるものであってもよい。なお、本開示の積層生地を衣料用途等に用いる場合は、織編物側が雨水等を弾く側に配置される。
・透湿防水層
透湿防水層とは、織編物の一方面を被覆している層であって、防水性及び透湿性を有する樹脂あるいは、構造の膜によって形成された層である。
透湿防水層は、織編物へ直接樹脂(透湿防水層を構成する樹脂)を塗布することによって形成されてもよいし、後述の接着剤層を介して織編物片面に積層されていてもよい。
透湿防水層を構成する樹脂としては、特に限定されるものではないが、
無孔のものと多孔を形成する樹脂が用いられる。無孔のものは、透湿性を有するために親水性の成分を有するポリウレタン樹脂、ポリエステルエラストマー樹脂が用いられる。また、多孔のものは、湿式多孔膜を形成するポリウレタン樹脂やエレクトロスピニングで多孔化するポリウレタン樹脂のほか、PTFEの多孔膜やPEやPPの多孔膜も用いられる。
ポリウレタン樹脂としては、ポリイソシアネート成分とポリオール成分とを反応させて得られる従来公知のものを採用しうる。
微多孔構造を有する透湿防水膜は、無機微粉末を含有させたポリウレタン樹脂のDMF溶液を湿式凝固法により得ることができる。 無機微粉末としては、例えば二酸化珪素、二酸化アルミニウム、又は二酸化チタン等からなる微粉末が挙げられる。また、無機微粉末の平均一次粒子径としては、7~40nm程度が好ましい。無機微粉末の量は透湿防水層全量に対して3~50重量%であることが好ましく、5~50重量%であることが好ましい。
透湿防水層の厚みは、5μm以上であることが好ましく、10~30μmであることがより好ましい。厚みが上記範囲であると防水性及び透湿性のバランスに優れるものとなり、更に風合いといった面で利点がある。
・接着剤層
積層生地は、接着剤層を含むことが好ましい。つまり、織編物と透湿防水層とは接着剤層を介して積層されることが好ましい。また、接着剤層はドット、格子状などの不連続な層であることが透湿性の面で好ましい。
接着剤層を構成する接着剤の種類としては、特に制限されないが、透湿防水層との相溶性に優れるものであることが好ましい。例えば、透湿防水層を構成する樹脂として、ポリウレタン樹脂を主成分とするものを選定した場合は、ポリウレタン系接着剤からなる接着剤層を採用することが好ましい。ポリウレタン系接着剤は、エーテル系、エステル系、ポリカ系等のいずれの構造のものを使用してもよい。
接着剤層は織編物の一方の面の全面に形成されてもよいし、透湿性又は風合い等の観点からパターン状に形成されていてもよい。パターン状の形態としては、特に限定されないが、点状、線状、格子状、市松模様、亀甲模様等が挙げられ、何れも全体に均一に配置されていることが好ましい。
接着剤層の厚みとしては、10~100μm程度が好ましく、20~80μmがより好ましい。
・裏地用繊維布帛
本開示の積層生地では、透湿防水層上(透湿防水層において、本開示の織編物が積層されている面とは反対側の面)に裏地用繊維布帛が積層されていてもよい。裏地用繊維布帛により透湿防水層を保護することができ、防水性(耐水圧)及び強度に一層優れたものとすることができる。
裏地用繊維布帛としては、各種の織物、編物等が挙げられる。中でも、編物は、織物に比べて表面に構成糸条が突出し易く平坦な表面状態とならず、アンカー効果がより発揮されて透湿防水層と剥離し難い点から、好適である。とまた、トリコット編地は製編時に長い生機を得ることができ繋ぎ目が少なく、透湿防水層上に均一に積層することができる点でも好ましい。
裏地用繊維布帛を構成する繊維の素材については特に限定されず、適宜に選択できるが、ナイロン繊維であることが好ましい。なぜなら、一般にナイロン繊維においては酸性染料が用いられるために、分散染料が用いられるポリエステル繊維等において問題となる、透湿防水層への分散染料の移行昇華が起こり難いためである。裏地用繊維布帛の構成繊維の形態(長繊維、短繊維又は紡績糸)、又は繊度については特に限定されず、本開示の効果を損なわない範囲で適宜に選定できる。
・積層生地の特性
積層生地は、優れた防水性を有している。本開示の積層生地が有する防水性の好適な例として、JIS L 1092:2009 A法(低水圧法)に規定される耐水試験に従って測定される水位が、例えば、10000mm以上、好ましくは15000mm以上、更に好ましくは16000mm以上、特に好ましくは20000mm以上が挙げられる。
積層生地は、優れた透湿性を有している。本開示の積層生地が有する透湿性の好適な例として、JIS L 1099:2021 B-1法(酢酸カリウム法)に従って測定される透湿度が、例えば、10000g/m2・24h以上、好ましくは15000g/m2・24h以上、更に好ましく、20000g/m2・24h以上が挙げられる。当該透湿度の上限値については、特に制限されないが、例えば40000g/m2・24h又は35000g/m2・24h・mmが挙げられる。また、JIS L 1099:2021 A-1法(塩化カルシウム法)に従って測定される透湿度が、例えば、4000g/m2・24h以上、好ましくは8000g/m2・24h以上、更に好ましく、10000g/m2・24h以上が挙げられる。当該透湿度の上限値については、測定方法の限界として、13000~15000g/m2・24h程度となる。
積層生地は、本開示の積層生地において、織編物と透湿防水層との剥離強力として、JIS K 6404-2の手法に従って測定される剥離強力が、例えば、2.55N/2.54cm以上であれば衣料用途においては好ましく、使用用途においては5N/2.54cm以上であることが好ましいこともある。
・積層生地の製造方法
積層生地の製造方法については、特に制限されないが、例えば、以下に示す第一の製造方法及び第二の製造方法が挙げられる。
第一の製造方法:織編物の表面に、前記透湿防水層を構成する樹脂を塗布することで、前記透湿防水層を形成する工程を含む。
第二の製造方法:織編物又は透湿防水層上に接着剤層を形成する工程と、接着剤層を介して織編物と透湿防水層とを貼り合わせる工程、とを含む。
第一の製造方法において、織編物の表面に透湿防水層を構成する樹脂を塗布する手法としては、例えば、コーティング法が挙げられる。コーティング法において、ナイフコーター又はコンマコーターを使用することができる。また、優れた透湿性を備えさせるという観点から、湿式法により透湿防水層を得ることが好ましい。
第二の製造方法において、織編物又は透湿防水層上に接着剤層を形成する手法として、例えば、ラミネート法が挙げられる。ラミネート法において、接着剤層の形成には樹脂溶液を用いる方法、又はホットメルトによる方法を採用することができる。まず、透湿防水層形成用樹脂組成物(例えば、樹脂と有機溶剤とを含む樹脂組成物)を、離型材(離型紙、離型布又は離型フィルム等)の表面にクリアランスを設け、厚みを調節しながら透湿防水層を形成し、乾燥・熱処理することで完全に反応させフィルムを得る。離型材は、貼合わせた後又は熟成した後に、適宜に取り除くことができる。また、ホットメルトによる方法で貼り合せる場合は、離型材を剥離しフィルム単体で貼り合わせることもできる。
また、透湿防水膜は、無溶剤でTダイ法、インフレーションなどの押出法により製膜された膜やエレクトロスピニング法により製膜された多孔膜、PTFEやPE、PPなどの多孔膜などを貼り合わせることができる。
そして、織編物又は透湿防水層の上に、接着剤層を形成する。例えば、樹脂溶液を用いた方法であれば、二液硬化型であって粘度を500~5000mPa・sの範囲に調製したポリウレタン樹脂溶液を全面、又はパターン状に塗布してもよい。その後乾燥して接着剤層を形成し、接着剤層を介して織編物と透湿防水層とを貼り合わせ、両者を圧着若しくは熱圧着することで、第二の製造方法を実行することができる。
一方、ホットメルトの場合には、空気中の水分と反応する湿気硬化型樹脂を用いることが好適であり、実用上は80~150℃程度の温度域で溶融するものがより好ましい。この場合、まず、樹脂の融点及び溶融時の粘性等を考慮しながらホットメルト樹脂を溶融させる。その後、織編物又は透湿防水層の上に溶融した樹脂を塗布し常温で冷却しながら熟成させて接着剤層を形成する。その後、接着剤層を介して織編物と透湿防水層とを貼り合わせ、圧着することで、第二の製造方法を実行することができる。または、風合いを重視する場合は、パターン状に透湿防水膜に塗布し織編物と貼り合わせることもできる。
その後、公知の適宜な手法を用いて、透湿防水層上に裏地用繊維布帛を積層することができる。
・積層生地の用途
積層生地は、撥水性及び透湿防水性に優れ、過酷な環境下でも透湿防水層が剥離しないため、屋外にて使用されるユニフォーム衣料、スポーツ衣料、アウトドア製品等の分野において、好適に用いられる。
[処理方法]
本開示の撥水剤は、処理剤(特に表面処理剤)として、従来既知の方法により基材(特に繊維基材)に適用することができる。本開示における撥水剤を、必要により有機溶媒又は水に分散して希釈して、浸漬塗布、スプレー塗布、泡塗布等のような既知の方法により、基材の表面に付着させ、乾燥する方法であってよい。乾燥後、撥水剤における固形成分が付着した繊維製品が得られる。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。さらに、本開示の撥水剤と、撥水及び/又は撥油剤、スリップ防止剤、帯電防止剤、風合い調整剤、柔軟剤、抗菌剤、難燃剤、塗料定着剤、防シワ剤、乾燥速度調整剤、架橋剤、造膜助剤、相溶化剤、凍結防止剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、pH調整剤、防虫剤、消泡剤等の各種添加剤とを併用することも可能である。各種添加剤の例としては、上述の組成物における「他の成分」で説明したものと同様であってよい。基材と接触させる処理剤における重合体の濃度は、用途によって適宜変更されてよいが、0.01~10重量%、例えば0.05~5重量%であってよい。
[繊維製品]
基材である繊維基材としては種々の例を挙げることができるが、例えば布製品や紙製品が挙げられる。基材である繊維製品は、繊維基材とも称す。
布製品の例としては、綿、麻、羊毛、絹等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、ポリプロピレン等の合成繊維、レーヨン、アセテート等の半合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アスベスト繊維等の無機繊維、あるいはこれらの混合繊維が挙げられる。布製品には、織物、編物及び不織布、衣料品形態の布及びカーペットが含まれるが、布とする前の状態の繊維、糸、中間繊維製品(例えば、スライバー又は粗糸等)に対して、処理がなされてもよい。
紙製品の例としては、クラフトパルプあるいはサルファイトパルプ等の晒あるいは未晒化学パルプ、砕木パルプ、機械パルプあるいはサーモメカニカルパルプ等の晒あるいは未晒高収率パルプ、新聞古紙、雑誌古紙、段ボール古紙あるいは脱墨古紙等の古紙パルプ等からなる紙、紙でできた容器、紙でできた成形体等が挙げられる。紙製品の具体例としては、食品用包装用紙、石膏ボード原紙、コート原紙、中質紙、一般ライナー及び中芯、中性純白ロール紙、中性ライナー、防錆ライナー及び金属合紙、クラフト紙、中性印刷筆記用紙、中性コート原紙、中性PPC用紙、中性感熱用紙、中性感圧原紙、中性インクジェット用紙及び中性情報用紙、モールド紙(モールド容器)等である。
撥水剤は、繊維基材(例えば、布)を液体で処理するために知られている方法のいずれかによって繊維基材に適用することができる。繊維基材を撥水剤に浸してよく、あるいは、繊維基材に溶液を付着又は噴霧してよい。処理された繊維基材は、撥水性を発現させるために、好ましくは、加熱により乾燥及びキュアリングが行われる。加熱温度は例えば80℃~250℃、100℃~170℃又は100℃~120℃であってよい。加熱温度は、好ましくは100℃~170℃であってよい。本開示において低温加熱(例えば、100℃~140℃)であっても良好な性能が得られる。本開示において加熱時間は5秒~60分であってよく、例えば30秒~3分であってよい。
あるいは、撥水剤はクリーニング法によって繊維基材に適用してよく、例えば、洗濯適用又はドライクリーニング法等において繊維基材に適用してよい。
処理される繊維基材は、布であってよく、これには、織物(織布)、編物(編布)及び不織布、衣料品形態の布及びカーペット等が含まれるが、繊維又は糸又は中間繊維製品(例えば、スライバー又は粗糸等)であってもよい。本開示の撥水剤は、繊維製品(例えば合成繊維)を撥水性にすることにおいて特に効果的である。
繊維基材を構成する繊維は、天然繊維、合成繊維、半合成繊維、再生繊維又は無機繊維であってよい。繊維は、一種単独で用いても、二種以上を併用してもよい。
天然繊維の例としては、綿、亜麻、パルプ等のセルロース系繊維、キチン、キトサン、羊毛、絹である。ウッドパルプの具体例は、グランドウッドパルプ(GP),プレッシャーライズドグランドウッドパルプ(PGW),サーモメカニカルパルプ(TMP)等の機械パルプ、針葉樹高歩留り未晒クラフトパルプ(HNKP;N材),針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP;N材、NB材),広葉樹未晒クラフトパルプ(LUKP;L材),広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP、L材)等の化学パルプ、デインキングパルプ(DIP),ウェイストパルプ(WP)等の古紙パルプやセミケミカルパルプ(CP)等である。
合成繊維の例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、共重合ポリエステル等のポリエステル;線状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン46等のポリアミド;ポリアクリロニトリル等のアクリル繊維;ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリ塩化ビニルである。
半合成繊維の例は、アセテート、トリアセテートである。再生繊維の例は、レーヨン、キュプラ、ポリノジックレーヨン、リヨセル、テンセルである。無機繊維の例は、ガラス繊維、炭素繊維である。
あるいは、繊維基材は皮革であってよい。製造重合体を、皮革を疎水性及び疎油性にするために、皮革加工の様々な段階で、例えば、皮革の湿潤加工の期間中に、又は、皮革の仕上げの期間中に、水溶液又は水性乳化物から皮革に適用してよい。
あるいは、繊維基材は紙であってもよい。製造重合体を、予め形成した紙に適用してよく、又は、製紙の様々な段階で、例えば、紙の乾燥期間中に適用してもよい。
「処理」とは、撥水剤を、浸漬、噴霧、塗布等により基材に適用することを意味する。処理により、撥水剤の有効成分である重合体が基材の内部に浸透する及び/又は基材の表面に付着する。換言すると、処理により、本開示の撥水剤における重合体が付着している基材(例えば、繊維製品)が得られる。かかる基材は、撥水性を有する繊維製品、つまり撥水性繊維製品である。
[繊維基材の前処理]
繊維基材は、本開示の撥水剤で処理する前に前処理されていてもよい。繊維基材の前処理を行うことで、撥水剤で処理後の繊維基材に優れた堅牢性を付与し得る。
繊維基材の前処理の例は、反応性第四級アンモニウム塩との反応等によるカチオン化処理、スルホン化、カルボキシル化、リン酸化等のアニオン化処理、アニオン化処理後のアセチル化処理、ベンゾイル化処理、カルボキシメチル化処理、グラフト化処理、タンニン酸処理、高分子コーティング処理等が挙げられる。
繊維基材を前処理する方法としては、限定されないが、従来既知の方法により繊維基材を前処理することができる。前処理液を必要により有機溶媒又は水に分散して希釈して、浸漬塗布、スプレー塗布、泡塗布等のような既知の方法により、繊維基材の表面に付着させ、乾燥する方法であってよい。求める処理の程度に応じて前処理液のpH及び温度等が調整されてよい。繊維基材を前処理する方法の一例として、繊維基材を炭化水素系撥水剤で前処理する方法について詳述する。
繊維基材の前処理方法は、繊維に-SO(式中、Mは一価のカチオンを示す)で示される1価の基、-COOM(式中、Mは一価のカチオンを示す)で示される1価の基、及び-O-P(O)(OX)(OX)(式中、X及びXはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1~22のアルキル基を示す)で示される1価の基からなる群より選ばれる少なくとも一種の官能基(以下、「特定官能基」という場合もある)を付与する工程を備えてもよい。
としては、H、K、Na又は置換基を有していてもよいアンモニウムイオンが挙げられる。Mとしては、H、K、Na又は置換基を有していてもよいアンモニウムイオンが挙げられる。X又はXがアルキル基である場合、炭素数1~22のアルキル基であることが好ましく、炭素数4~12のアルキル基であることがより好ましい。
上記特定官能基を含む繊維(以下、「官能基含有繊維」という場合もある)は、例えば、以下の方法により用意することができる。
(i)繊維材料に、上記特定官能基を有する化合物を付着させる。なお、化合物の付着は、上記特定官能基が十分な量で残される範囲で化合物の一部と繊維の一部とが化学的に結合している状態であってもよい。
(ii)繊維を構成する材料に上記特定官能基が直接導入されている繊維を用意する。
(i)の場合、例えば、繊維材料を、上記特定官能基を有する化合物の一種以上が含まれる前処理液で処理する官能基導入工程により、官能基含有繊維を得ることができる。
繊維材料の素材としては、特に制限はなく、綿、麻、絹、羊毛等の天然繊維、レーヨン、アセテート等の半合成繊維、ポリアミド(ナイロン等)、ポリエステル、ポリウレタン、ポリプロピレン等の合成繊維及びこれらの複合繊維、混紡繊維等が挙げられる。繊維材料の形態は繊維(トウ、スライバー等)、糸、編物(交編を含む)、織物(交織を含む)、不織布、紙等のいずれの形態であってもよい。
本実施形態においては、得られる繊維製品の撥水性が良好になる観点から、ポリアミド及びポリエステルを素材として含む繊維材料を用いることが好ましく、特に、ナイロン6、ナイロン6,6等のナイロン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリトリメチルテレフタレート、ポリ乳酸等のポリエステル、及びこれらが含まれる混合繊維を用いることが好ましい。
上記-SOを有する化合物としては、フェノール系高分子を用いることができる。このようなフェノール系高分子としては、例えば、下記一般式で表される化合物を少なくとも一種含むものが挙げられる。

[式(2)中、Xは-SO(式中、Mは1価のカチオンを示す)又は下記一般式で表される基を表し、nは20~3000の整数である。]

[式中、Mは1価のカチオンを表す。]
上記Mとしては、H、K、Na又は置換基を有していてもよいアンモニウムイオンが挙げられる。
上記Mとしては、H、K、Na又は置換基を有していてもよいアンモニウムイオンが挙げられる。
上記一般式で表される化合物は、例えば、フェノールスルホン酸のホルマリン縮合物、スルホン化ビスフェノールSのホルマリン縮合物であってもよい。
上記-COOMを有する化合物としては、ポリカルボン酸系ポリマーが挙げられる。
ポリカルボン酸系ポリマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等をモノマーとして用いて従来公知のラジカル重合法で合成したポリマー、又は、市販されているものを使用することができる。
ポリカルボン酸系ポリマーの製造方法としては、例えば、上記モノマー及び/又はその塩の水溶液にラジカル重合開始剤を添加して、30~150℃で2~5時間加熱反応させる方法が挙げられる。このとき、上記モノマー及び/又はその塩の水溶液に、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類やアセトン等の水性溶剤を添加してもよい。ラジカル重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、過硫酸塩と重亜硫酸ナトリウム等の組み合わせによるレドックス系重合開始剤、過酸化水素、水溶性アゾ系重合開始剤等が挙げられる。これらのラジカル重合開始剤は単独で使用してもよく、又は二以上を併用してもよい。さらに、ラジカル重合の際には、重合度を調整する目的で連鎖移動剤(例えば、チオグリコール酸オクチル)を添加してもよい。
ラジカル重合には、上記モノマーのほかに共重合可能なモノマーを使用することができる。共重合可能なモノマーとしては、エチレン、塩化ビニル、酢酸ビニル等のビニル系モノマー、アクリルアミド、アクリレート類、メタクリレート類等が挙げられる。アクリレート類及びメタクリレート類は、ヒドロキシル基等の置換基を有していてもよい炭素数1~3の炭化水素基を有するものが好ましい。このようなアクリレート類又はメタクリレート類としては、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート等が挙げられる。これらの共重合可能なモノマーは、単独で使用してもよく、又は二以上を併用してもよい。
ポリカルボン酸系ポリマー中のカルボキシル基はフリーであっても、アルカリ金属やアミン系化合物等によって中和されていてもよい。アルカリ金属としては、ナトリウム、カリウム、リチウム等が挙げられ、アミン系化合物としてはアンモニア、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等が挙げられる。
ポリカルボン酸系ポリマーの重量平均分子量は、得られる繊維製品の撥水性が良好となる観点から、1000~20000が好ましく、3000~15000がより好ましい。
ポリカルボン酸系ポリマーは、「ネオクリスタル770」(日華化学株式会社製、商品名)、「セロポールPC-300」(三洋化成工業株式会社製、商品名)等の市販品を用いることができる。
上記-O-P(O)(OX)(OX)を有する化合物としては、例えば、下記一般式で表されるリン酸エステル化合物が挙げられる。

[式中、X又はXは上記と同義であり、Xは炭素数1~22のアルキル基を示す。]
上記リン酸エステル化合物としては、アルキルエステル部分が、炭素数1~22のアルキル基であるリン酸モノエステル、ジエステル及びトリエステル、並びにこれらの混合物を用いることができる。
得られる繊維製品の撥水性が良好となる観点から、ラウリルリン酸エステル、デシルリン酸エステルを用いることが好ましい。
リン酸エステル化合物は、例えば、「フォスファノールML-200」(東邦化学工業株式会社製、商品名)等の市販品を用いることができる。
上記特定官能基を有する化合物の一種以上が含まれる前処理液は、例えば、上述した化合物の水溶液とすることができる。また、前処理液には、酸、アルカリ、界面活性剤、キレート剤等を含有させてもよい。
繊維材料を上記前処理液で処理する方法としては、例えば、パディング処理、浸漬処理、スプレー処理、コーティング処理が挙げられる。パディング処理としては、例えば、繊維染色加工辞典(昭和38年、日刊工業新聞社発行)の396~397頁や色染化学III(1975年、実教出版株式会社発行)の256~260頁に記載のパディング装置を用いた方法が挙げられる。コーティング処理としては、例えば、染色仕上機器総覧(昭和56年、繊維社発行)の473~477頁に記載のコーティング機を用いる方法が挙げられる。浸漬処理としては、例えば、染色仕上機器総覧(昭和56年、繊維社発行)の196~247頁に記載のバッチ式染色機を用いる方法が挙げられ、液流染色機、気流染色機、ドラム染色機、ウインス染色機、ワッシャー染色機、チーズ染色機等を用いることができる。スプレー処理としては、例えば、圧搾空気で処理液を霧状にして吹き付けるエアースプレーや、液圧霧化方式のエアースプレーを用いた方法が挙げられる。このときの処理液の濃度や付与後の熱処理等の処理条件は、その目的や性能等の諸条件を考慮して、適宜調整することができる。また、前処理液が水を含有する場合は、繊維材料に付着させた後に水を除去するために乾燥させることが好ましい。乾燥方法としては、特に制限はなく、乾熱法、湿熱法のいずれであってもよい。乾燥温度も特に制限されないが、例えば、室温~200℃で10秒~数日間乾燥させればよい。必要に応じて、乾燥後に100~180℃の温度で10秒~5分間程度加熱処理してもよい。
なお、繊維材料が染色されるものである場合、前処理液による処理は、染色前でも、染色と同浴で行ってもよいが、還元ソーピングを行う場合は、その過程で吸着した上記特定官能基を有する化合物(例えば、フェノール系高分子化合物等)が、脱落してしまうおそれがあるので、染色後の還元ソーピング後に行うことが好ましい。
浸漬処理における処理温度は、60~130℃とすることができる。処理時間は、5~60分とすることができる。
前処理液による官能基導入工程は、上記特定官能基を有する化合物の付着量が、繊維材料100重量部に対し、1.0~7.0重量部になる量で処理することが好ましい。この範囲内であると、耐久撥水性及び風合いを高水準で両立させることができる。
前処理液は、pHを3~5に調整することが好ましい。pH調整は、酢酸、リンゴ酸等のpH調整剤を用いることができる。
前処理液には、上記特定官能基を有する化合物を塩析効果により有効に繊維材料に吸着させるために塩を併用することもできる。使用できる塩としては、例えば、塩化ナトリウ
ム、炭酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウムが挙げられる。
前処理液による官能基導入工程では、過剰に処理された上記特定官能基を有する化合物を除去することが好ましい。除去方法としては、水洗による方法が挙げられる。十分な除去を行うことにより、後段の撥水加工において撥水性の発現が阻害されることを抑制することができ、加えて、得られる繊維製品の風合が良好となる。また、得られる官能基含有繊維は、炭化水素系撥水剤に接触させる前に、十分乾燥させておくことが好ましい。
(ii)繊維を構成する材料に上記特定官能基が直接導入されている繊維としては、例えば、カチオン可染ポリエステル(CD-PET)が挙げられる。
官能基含有繊維は、得られる繊維製品の撥水性が良好となる観点から、表面のゼータ電位が-100~-0.1mVであることが好ましく、-50~-1mVであることがより好ましい。繊維の表面のゼータ電位は、例えば、ゼータ電位・粒径測定システムELSZ-1000ZS(大塚電子株式会社製)にて測定することができる。
パルプ基材の処理方法としては、抄造前のパルプ(例えば、パルプスラリー)に撥剤を添加する内添処理方法、又は抄造後のパルプ(例えば、パルプ製品)に撥剤を適用する外添処理方法を用いることができる。内添処理方法の例としては、混合、浸漬等が挙げられ、パルプスラリーに撥剤を添加して攪拌混合する工程を含んでよい。外添処理方法の例としては、噴霧、塗布等が挙げられ、具体的にはポンド式ツーロールサイズプレス、ゲートロール型、及び、ロッドメタリングサイズプレス等が挙げられる。処理は外添処理であっても、内添処理であってもよい。例えば、パルプ基材が紙であるときには、紙に塗工してよく、あるいは、紙に溶液を付着又は噴霧してよく、あるいは、抄造前のパルプスラリーと混合して処理してもよい。
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
以下に、本開示の実施例について具体的に説明するが、実施例が本開示を限定するものではない。
<試験方法>
試験の手順は次の通りである。
〔撥水性〕
JIS-L-1092(AATCC-22)のスプレー法に準じて試験用処理布の撥水性を評価した。
以下に示す基準で撥水性を評価した。なお、点数が大きいほど、撥水性が良好であることを意味する。
100 表面に湿潤や水滴の付着が観測されなかった。
90 表面に湿潤しないが、小さな水滴の付着が観測された。
80 表面に小さな個々の水滴上の湿潤が観測された。
70 表面の半分に湿潤を示し、小さな個々の湿潤が布を浸透する状態が観測された。
50 表面全体に湿潤が観測された。
0 表面および裏面が全体に湿潤が観測された。
〔軽撥油性〕
ポリエステル、ナイロン布を、実施例及び比較例の分散液に浸漬処理した後、170℃で60秒間熱処理したものを用いて評価した。加工布表面にオレイン酸/PEGを1:9でブレンドした油を使用し、下記4段階で撥油性能を評価した。状態によっては中間値(B+、B-、C+、C-)をつけた。
A:液滴が透明(濡れていない)で丸みがある。
B:液滴の縁や底が若干黒ずんでいる、かつ丸みを帯びている。
C:生地に一部液滴の染み込みが見られる。
D:液滴が完全に染み込んでいる。
〔耐チョークマーク性〕
各試験用布を平らな場所に置き、試験布の表面を爪で軽く掻き、チョーク様に残る爪で掻いた軌跡を目視判定評価した。結果を表に示す。
◎:軌跡が全くない
〇:軌跡が薄く見える
〇△: 軌跡が薄く見える
△:軌跡が見える
×:軌跡が濃く見える
Si系単量体(A)
特開2019-89715に準拠して下記で示すSi系単量体(A)を得た。
Si系単量体(B)
[単量体の調製]
(中間体1の合成)
四口フラスコに温度計、滴下ロート、N2ラインを装備し、フラスコを氷浴に漬けた。続いてフラスコ中に1,1,1,3,3-ペンタメチルジシロキサン 14.74g (50.5mmol)、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン 0.04g、トルエン 30ml、攪拌子を投入して溶液を攪拌した。続いてN2ラインよりN2を3分間パージした。その後、(3-クロロプロピル)ジエトキシ(メチル)シラン 5.1ml(23.7mmol) 、トルエン 10mlを滴下ロートに入れてこの溶液をフラスコ中にゆっくりと添加した。滴下終了後に氷浴を外して室温で6時間程度攪拌を継続した。Si-OEt変換を1-NMRにて確認した後にフラスコ中に中性アルミナを投入し、30分攪拌した。攪拌後のアルミナ混合液を0.45μmのフィルターでろ過して溶液を得た。得られた溶液をロータリーエバポレーターにて溶剤を留去することで透明液体の中間体1を得た。中間体1を1H-NMR、GCによって特性を評価した。

(Si系単量体(B)の合成)
四口フラスコに温度計、滴下ロート、N2ラインを装備し、フラスコを氷浴に漬けた。続いてフラスコ中にブチル化ヒドロキシトルエン(BHT) 0.01g ヨウ化カリウム(KI) 0.36g、アクリル酸ナトリウム 0.98g、ジメチルホルムアミド(DMF) 40ml、および中間体1を5 g、攪拌子を投入して混合物得てN2ラインよりN2を3分間パージした。そして、フラスコを120℃ に加熱して混合物を5時間撹拌した。その後、フラスコを50 ℃ に冷却し、分液ロートに移した。分液ロート中に混合物を水 20gで4回洗浄し、黄色液体を得た。これを硫酸ナトリウム 5gで乾燥させて得られた混合物を濾過して、Si系単量体(B)を透明な液体として得た。Si系単量体(B)を1H-NMR、GCによって特性を評価した。
[原料の調製]
(シリコーン重合体含有水分散液の製造例)
製造例1
500mlのプラスチック製容器に、有機溶媒として、水溶性グリコール系溶剤15g、液状媒体として、純水100g、Si系単量体(A)100g、界面活性剤として、ソルビタン脂肪酸エステル4g、カチオン性乳化剤4gおよびポリオキシエチレンアルキルエーテル3gを仕込み、80℃に加熱し、ホモミキサーで1分、2000rpmで攪拌した後、超音波で15分間、乳化分散させた。
次いで、この混合物を500mlの四つ口セパラブルフラスコに移し、窒素置換後、連鎖移動剤として、ラウリルメルカプタン0.1gを仕込んだ。さらに、重合開始剤として、アゾ基含有水溶性開始剤0.3gを添加し、60℃で昇温し、4時間反応させてシリコーン重合体(撥水性樹脂)の水分散液を得た。この分散液を、さらに、純水で希釈して不揮発分濃度30%のシリコーン重合体含有水分散液(詳しくは、シリコーン重合体と界面活性剤と液状媒体とを含む水分散液)を調製した。
製造例2
500mlのプラスチック製容器に、有機溶媒として、水溶性グリコール系溶剤15g、液状媒体として、純水100g、Si系単量体(A)75g、長鎖脂肪族炭化水素基含有(メタ)アクリレートとして、ステアリルアクリレート25g、界面活性剤として、ソルビタン脂肪酸エステル4g、カチオン性乳化剤4gおよびポリオキシエチレンアルキルエーテル3gを仕込み、80℃に加熱し、ホモミキサーで1分、2000rpmで攪拌した後、超音波で15分間、乳化分散させた。
次いで、この混合物を500mlの四つ口セパラブルフラスコに移し、窒素置換後、連鎖移動剤として、ラウリルメルカプタン0.1gを仕込んだ。さらに、重合開始剤として、アゾ基含有水溶性開始剤0.3gを添加し、60℃で昇温し、4時間反応させてシリコーン-アクリル重合体(撥水性樹脂)の水分散液を得た。この分散液を、さらに、純水で希釈して不揮発分濃度30%のシリコーン重合体含有水分散液(詳しくは、シリコーン重合体と界面活性剤と液状媒体とを含む水分散液)を調製した。
製造例3、4、9~11
表1に従って、配合処方を変更した以外は、製造例1と同様にして、シリコーン-アクリル重合体と界面活性剤と液体媒体とを含む水分散液を調製した。
製造例5
500mlのプラスチック製容器に、有機溶媒として、水溶性グリコール系溶剤15g、液状媒体として、純水100g、Si系単量体(A)30g、長鎖脂肪族炭化水素基含有(メタ)アクリレートとしてステアリルアクリレート56g、界面活性剤として、ソルビタン脂肪酸エステル4g、カチオン性乳化剤4gおよびポリオキシエチレンアルキルエーテル3gを仕込み、80℃に加熱し、ホモミキサーで1分、2000rpmで攪拌した後、超音波で15分間、乳化分散させた。
次いで、この混合物を500mlのオートクレーブに移し、窒素置換後、連鎖移動剤として、ラウリルメルカプタン0.1g、塩化ビニルを14g仕込んだ。さらに、重合開始剤としてアゾ基含有水溶性開始剤 0.3gを添加し、60℃で昇温し、4時間反応させてシリコーン-アクリル重合体の水性分散液を得た。この分散液を、さらに、純水で希釈して不揮発濃度30%の水分散液を調製した。
製造例6~8
表1に従って、配合処方を変更した以外は、製造例5と同様にして、シリコーン-アクリル重合体と界面活性剤と液体媒体とを含む水分散液を調製した。
比較製造例1~2
表1に従って、配合処方を変更した以外は、製造例1と同様にして、比較水分散液を調製した。
表中の数字は仕込み量(g)
実施例1
製造例1で調製した不揮発分濃度30%の水分散液を水道水で希釈して、不揮発分濃度1.5%の処理液を調製した。この処理液にポリエステル布、ナイロン布、ポリエステル/スパンデックス布を浸せきした後、マングルで絞った。この処理布を170℃で1分間、ピンテンターに通し、乾燥、キュアリングした。このようにして処理された試験布を、上述した撥水性、軽撥油性およびチョークマーク性を評価した。評価結果を表2に示す。
実施例2~11
表2に従って、配合処方を変更した以外は、実施例1と同様にして、不揮発分濃度1.5%の処理液を調製した。この処理液を用いて実施例1と同様に布を処理して撥水性、軽撥油性およびチョークマーク性を評価した。結果を表2に示す。
比較実施例1~2
表2に従って、配合処方を変更した以外は、実施例1と同様にして、不揮発分濃度1.5%の処理液を調製した。この処理液を用いて実施例1と同様に布を処理して撥水性、軽撥油性およびチョークマーク性を評価した。結果を表2に示す。
本開示の重合体は、各種製品(例えば、紙、繊維製品等)に対して撥水性および撥油性を付与するために利用できる。

Claims (23)

  1. 撥水剤用の重合体であって、下記式:
    CR=C(-R)-X-SiY3-n
    [式中:
    、R、及びRは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~5の炭化水素基であり、
    Xは、単結合または2価の基であり、
    Yは、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
    nは、1または2の整数であり、
    Zは、それぞれ独立して、
    -(O-SiZ -(CH-Z-Si(-OSiZ であり、
    は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ11 であり、
    11は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ111 であり、
    111は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
    は、-O-または-CH-であり、
    は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ31 であり、
    31は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
    は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ41 であり、
    41は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
    pは、0~196の整数であり、
    qは、0~10の整数である。]
    で表される単量体(1)から誘導された繰り返し単位を含む重合体を含む撥水剤
  2. Xは、X及びXからなる群から選択される一以上から構成される2価の基であり、
    は、直接結合、-O-、-C(=O)-、-C(=NR’)-、-S-、-S(=O)-、-NR’-、及び-C(OR’)R’-(式中、R’は、各出現において独立して、水素原子または炭素数1~10の炭化水素基である。)からなる群から選択される一以上から構成される基であり、
    は、直接結合、または置換基を有してもよい炭素数1~22の炭化水素基である、請求項1に記載の撥水剤
  3. Xは、-X-X-である、請求項2に記載の撥水剤
  4. nが1である、請求項1に記載の撥水剤
  5. が、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基である、請求項4に記載の撥水剤
  6. nが2である、請求項1に記載の撥水剤
  7. pが0である、請求項6に記載の撥水剤
  8. 炭素数2~40の炭化水素基を有する疎水性単量体(2)から誘導された繰り返し単位をさらに含む、請求項1に記載の撥水剤
  9. 前記疎水性単量体(2)における前記炭化水素基が10以上の直鎖状アルキル基である、請求項8に記載の撥水剤
  10. 前記疎水性単量体(2)が下記式:
    CH=C(-R)-C(=O)-R-(R (2)
    [式中、
    は水素原子、一価の有機基又はハロゲン原子であり、
    は直接結合、2~4価の炭素数1の炭化水素基、-C-、-O-、-S-、 -C(=O)-、-S(=O)-及び-NRC1-(RC1は、水素原子又は炭素数1~4の炭化水素基)から選ばれる少なくとも一以上で構成される2~4価の基であり、
    kは1~3であり、
    は炭素数2~40の炭化水素基である。]
    で表される単量体である、請求項8に記載の撥水剤
  11. 前記疎水性単量体(2)の含有量が、重合体に対して20重量%以上である、請求項8に記載の撥水剤
  12. 前記単量体単位(1)の含有量が、重合体に対して0.5重量%以上である、請求項11に記載の撥水剤
  13. 重合体における、前記単量体単位(1)/前記単量体単位(2)で表される前記単量体単位(1)の重量比が、0.005~0.40である、請求項11に記載の撥水剤
  14. 前記単量体単位(1)の含有量が、重合体に対して5重量%以上である、請求項13に記載の撥水剤
  15. 非フッ素系である、請求項1に記載の撥水剤
  16. およびRは、それぞれ独立して水素原子であり、
    は、それぞれ独立して炭素数1~3のアルキル基であり、
    Xは、-C(=O)-O-(CH-又は-C(=O)-NR’-(CH-(式中、R’は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1~10の炭化水素基である。)であり、
    rは、それぞれ独立して1~22の整数である、請求項1に記載の撥水剤
  17. Yは、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
    nは、2であり、
    pは、0であり、
    qは、0であり、
    は、-O-であり、
    は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基または-OSiZ31 であり、
    31は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
    は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基または-OSiZ41 であり、
    41は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基である、請求項1に記載の撥水剤
  18. およびRは、それぞれ独立して水素原子であり、
    は、それぞれ独立して炭素数1~3のアルキル基であり、
    Xは、-C(=O)-O-(CH-又は-C(=O)-NR’-(CH-(式中、R’は、それぞれ独立して水素原子または炭素数1~10の炭化水素基である。)であり、
    rは、それぞれ独立して1~22の整数であり、
    Yは、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
    nは、2であり、
    pは、0であり、
    qは、0であり、
    は、-O-であり、
    は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基または-OSiZ31 であり、
    31は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
    は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基または-OSiZ41 であり、
    41は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基である、請求項1に記載の撥水剤
  19. 単量体(1)及びウレタン、パラフィンワックス、シリカ、およびシリコーンからなる群から選択される少なくとも1種を含む媒体中、単量体(1)を反応させて重合体を得る工程を含む、請求項に記載の撥水剤の製造方法。
  20. 繊維基材に請求項1~18のいずれか一項に記載の重合体が付着した撥水性繊維製品。
  21. 前記繊維基材に
    -SO(式中、Mは一価のカチオンを示す)で示される1価の基、
    -COOM(式中、Mは一価のカチオンを示す)で示される1価の基、及び
    -O-P(O)(OX)(OX)(式中、X及びXはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1~22のアルキル基を示す)で示される1価の基からなる群より選ばれる一以上の官能基を有する化合物が付着している、請求項20に記載の撥水性繊維製品。
  22. 請求項に記載の撥水剤を繊維基材に適用することを含む、撥水性繊維製品の製造方法。
  23. 前記撥水剤を繊維基材に適用する前に、前記繊維基材に
    -SO(式中、Mは一価のカチオンを示す)で示される1価の基、
    -COOM(式中、Mは一価のカチオンを示す)で示される1価の基、及び
    -O-P(O)(OX)(OX)(式中、X及びXはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1~22のアルキル基を示す)で示される1価の基からなる群より選ばれる一以上の官能基を付与する工程を含む、請求項22に記載の撥水性繊維製品の製造方法。
JP2024192877A 2023-11-01 2024-11-01 重合体、撥水剤、繊維製品、及び繊維製品の製造方法 Active JP7748006B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023188054 2023-11-01
JP2023188054 2023-11-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2025076414A JP2025076414A (ja) 2025-05-15
JP7748006B2 true JP7748006B2 (ja) 2025-10-02

Family

ID=95581964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2024192877A Active JP7748006B2 (ja) 2023-11-01 2024-11-01 重合体、撥水剤、繊維製品、及び繊維製品の製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7748006B2 (ja)
TW (1) TW202532470A (ja)
WO (1) WO2025095113A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2026053995A1 (ja) * 2024-09-04 2026-03-12 ダイキン工業株式会社 撥水剤組成物

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017218713A (ja) 2017-04-21 2017-12-14 明成化学工業株式会社 フッ素を含まないはっ水剤及びはっ水加工方法、はっ水性繊維製品
JP2018514599A (ja) 2015-03-10 2018-06-07 ヘンケル アイピー アンド ホールディング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ポリオルガノシロキサンおよびそれを含む湿気および放射線硬化性接着剤組成物
JP2019089715A (ja) 2017-11-10 2019-06-13 信越化学工業株式会社 化粧料の製造方法
CN110591018A (zh) 2019-01-28 2019-12-20 四川益欣科技有限责任公司 一种v型聚二甲基硅氧烷疏水缔合乳液聚合印花增稠剂、制备方法及应用
CN111363102A (zh) 2020-03-18 2020-07-03 浙江大学 一种乙烯-α烯烃-聚含氟硅氧烷三元接枝共聚物及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH077157B2 (ja) * 1985-05-17 1995-01-30 株式会社クラレ 酸素透過性コンタクトレンズ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018514599A (ja) 2015-03-10 2018-06-07 ヘンケル アイピー アンド ホールディング ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ポリオルガノシロキサンおよびそれを含む湿気および放射線硬化性接着剤組成物
JP2017218713A (ja) 2017-04-21 2017-12-14 明成化学工業株式会社 フッ素を含まないはっ水剤及びはっ水加工方法、はっ水性繊維製品
JP2019089715A (ja) 2017-11-10 2019-06-13 信越化学工業株式会社 化粧料の製造方法
CN110591018A (zh) 2019-01-28 2019-12-20 四川益欣科技有限责任公司 一种v型聚二甲基硅氧烷疏水缔合乳液聚合印花增稠剂、制备方法及应用
CN111363102A (zh) 2020-03-18 2020-07-03 浙江大学 一种乙烯-α烯烃-聚含氟硅氧烷三元接枝共聚物及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2025076414A (ja) 2025-05-15
TW202532470A (zh) 2025-08-16
WO2025095113A1 (ja) 2025-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7824536B2 (ja) 撥水剤組成物
KR20230145424A (ko) 분산액
JP7748006B2 (ja) 重合体、撥水剤、繊維製品、及び繊維製品の製造方法
JP7817613B2 (ja) 重合体、撥水剤、繊維製品、及び繊維製品の製造方法
JP7712587B2 (ja) 重合体、撥水剤、繊維製品、及び繊維製品の製造方法
JP7791477B2 (ja) 撥水剤組成物
WO2024058205A1 (ja) 撥剤
JP7846437B2 (ja) 撥水剤組成物
JP7417141B2 (ja) 含フッ素重合体および含フッ素組成物
JP7684614B2 (ja) 耐油剤
JP7716723B2 (ja) 撥剤
JP2026065668A (ja) 撥水剤組成物
JP2025036366A (ja) 撥水剤組成物

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20241101

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250107

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20250307

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250507

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250819

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250901

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7748006

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150