JP7817613B2 - 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
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Description
[項1] 下記式(1-1)または式(1-2)で表される単量体(1)から誘導された繰り返し単位を含有し、タック度が800gf以下である重合体。
Ra-X-CY3-αZα (1-1)
Ra-X-NY2-βZβ (1-2)
[各式中:
Raは、重合性の有機基であり、
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、水素原子または炭素数1~10の炭化水素基であり、
αは、1~3の整数であり、
βは、1または2の整数であり、
Zは、それぞれ独立して、-Z1-SiZ2 3-mZ3 mであり、
Z1は、単結合または2価の基であり
Z2は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
mは、1~3の整数であり、
Z3は、それぞれ独立して-(O-SiZ31 2)p-(CH2)q-Z32-SiZ33 3であり、
Z31は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ311 3であり、
Z311は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ3111 3であり、
Z3111は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
Z32は、OまたはCH2であり、
Z33は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ331 3であり、
Z331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。]
[項2]タック度が600gf以下である、項1に記載の重合体。
[項3]タック度が300gf以下である、項1または2に記載の重合体。
[項4]Xは、X1及びX2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、
X1は、直接結合、-O-、-C(=O)-、-C(=NR’)-、-S-、-S(=O)2-、-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、
X2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1~3のいずれか一項に記載の重合体。
[項5]Xは、直接結合、または置換基を有してもよい炭素数1~22の炭化水素基である、項1~4のいずれか一項に記載の重合体。
[項6]Z1は、Z11及びZ12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、
Z11は、直接結合、-O-、-C(=O)-、-C(=NR’’)-、-S-、-S(=O)2-、-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る、
Z12は、直接結合、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1~5のいずれか一項に記載の重合体。
[項7]Z1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1~6のいずれか一項に記載の重合体。
[項8]Raは、エチレン性重合性基を含む有機基である、項1~7のいずれか一項に記載の系重合体。
[項9]Raは、アクリロイル基またはメタアクリロイル基である、項1~8のいずれか一項に記載の重合体。
[項10]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1~9のいずれか一項に記載に記載の重合体。
[項11]前記疎水性単量体(2)が下記式:
CH2=C(-Rb)-C(=O)-Rc-(Rd)k (2)
[式中、
Rbは水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
Rcは直接結合、2~4価の炭素数1の炭化水素基、-C6H4-、-O-、-S-、 -C(=O)-、-S(=O)2-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、
Rd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10に記載の重合体。
[項12]前記疎水性単量体(2)から誘導される繰り返し単位の量が、重合体に対して20重量%以上である、項10または11に記載の重合体。
[項13]前記単量体単位(1)から誘導される繰り返し単位の量が、重合体に対して0.5重量%以上である、項10~13のいずれか一項に記載の重合体。
[項14]非フッ素系である、項1~13のいずれか一項に記載の重合体。
[項15]Raは、CH2=CHC(=O)-O-又はCH2=CCH3C(=O)-O-であり、
Xは、直接結合、または炭素数1~5のアルキレン基であり、
Yは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~3のアルキル鎖である、項1に記載の重合体。
[項16]αは、1であり、
βは、1であり、
Zは、それぞれ独立して、-Z1-SiZ2 3-mZ3 mであり、
Z1は、単結合又は-(CH2)s-であり、
sは、1~3の整数であり、
Z2は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
mは、1~3の整数であり、
Z3は、それぞれ独立して-(O-SiZ31 2)p-(CH2)q-Z32-SiZ33 3であり、
pは、それぞれ独立して、0又は1であり、
qは、それぞれ独立して、0又は1であり、
Z31は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
Z32は、-O-又は-CH2-であり、
Z33は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基または-OSiZ331 3であり、
Z331は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
タック度が300gf以下である、項1に記載の重合体。
[項17]Raは、CH2=CHC(=O)-O-又はCH2=CCH3C(=O)-O-であり、
Xは、直接結合、または炭素数1~5のアルキレン基であり、
Yは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~3のアルキル鎖であり、
αは、1であり、
βは、1であり、
Zは、それぞれ独立して、-Z1-SiZ2 3-mZ3 mであり、
Z1は、単結合又は-(CH2)s-であり、
sは、1~3の整数であり、
Z2は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
mは、1~3の整数であり、
Z3は、それぞれ独立して-(O-SiZ31 2)p-(CH2)q-Z32-SiZ33 3であり、
pは、それぞれ独立して、0又は1であり、
qは、それぞれ独立して、0又は1であり、
Z31は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
Z32は、-O-又は-CH2-であり、
Z33は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基または-OSiZ331 3であり、
Z331は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
タック度が300gf以下である、請求項1に記載の重合体。
[項18]項1~17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19]水を含む、項18に記載の組成物。
[項20]項1~17のいずれか一項に記載の重合体を含む、若しくは項18又は19に記載の組成物である、撥水剤。
[項21]繊維基材に項1~14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22]前記繊維基材に-SO3M1(式中、M1は一価のカチオンを示す)で示される1価の基、
-COOM2(式中、M2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)(OX1)(OX2)(式中、X1及びX2はそれぞれ独立に水素原子または炭素数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19に記載の撥水性繊維製品。
[項23]項17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。
[項24]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
-SO3M1(式中、M1は一価のカチオンを示す)で示される1価の基、
-COOM2(式中、M2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)(OX1)(OX2)(式中、X1及びX2はそれぞれ独立に水素原子または炭素数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20に記載の撥水性繊維製品の製造方法。
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。
本開示の重合体は、下記式(1-1)または式(1-2)で表される単量体(1)から誘導された繰り返し単位を含有し、タック度が800gf以下である。
Ra-X-CY3-αZα (1-1)
Ra-X-NY2-βZβ (1-2)
[各式中:
Raは、重合性の有機基であり、
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、水素原子または炭素数1~10の炭化水素基であり、
αは、1~3の整数であり、
βは、1または2の整数であり、
Zは、それぞれ独立して、-Z1-SiZ2 3-mZ3 mであり、
Z1は、単結合または2価の基であり
Z2は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
mは、1~3の整数であり、
Z3は、それぞれ独立して-(O-SiZ31 2)p-(CH2)q-Z32-SiZ33 3であり、
Z31は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ311 3であり、
Z311は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ3111 3であり、
Z3111は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
Z32は、OまたはCH2であり、
Z33は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ331 3であり、
Z331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。]
本開示の重合体は、上記特徴を有することにより、タック度が低くなり得る。本開示の重合体を含む組成物及び撥水剤もタック度が低く成り得る。従って、設備が汚染されることを低減し得る。
タック度は、粘着力の強さを示す指標である。タック度の値が大きいほど粘着力が強くなる。タック度の値が小さいほど粘着力が小さくなる。設備汚染を低減する観点から、タック度は小さい方が好ましい。
撥水剤組成物(例えば重合体を含む溶液、または分散液)を50~60℃で2時間乾燥させたもの、または撥水剤組成物(例えば重合体を含む溶液、または分散液)をアルコールで抽出したものを、直径80mmの金属サンプル台にセットして40℃で3分間加熱し、その後直径50mmのプローブを用いて評価した。タック度は、3回測定した平均値、または、測定値にブレが生じる場合は5回測定して上限と下限を切り捨て、残りを平均した数値とした。
機械名および試験条件は、以下の条件で行ってよい。
機械名:RHESCA タッキング試験機TAC-II型
試験条件:
Constant Load
(1)Immersion Speed 120mm/min.
(2)Test Speed 600mm/min.
(3)Preload 500gf
(4)Press Time 10sec
(5)Distance 5mm
なお、測定結果の数値が大きいほど、粘着性が大きいことを意味する。
重合体の重量平均分子量は、100000以上、120000以上、130000以上、140000以上、150000、又は200000以上であってよい。重合体の重量平均分子量は、1000000以下、750000以下、500000以下、400000以下、又は300000以下であってよい。
[数平均分子量]
重合体の数平均分子量は、30000以上、40000以上、50000、又は60000以上であってよい。重合体の数平均分子量は、100000以下、75000以下、50000以下、40000以下、又は30000以下であってよい。
本開示の重合体の平均分子量(重量平均分子量Mwおよび/または数平均分子量Mn))は以下の測定方法で得ることができる。
平均分子量:
共重合体の平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により求めたものである(ポリスチレン換算)。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーとしては、HLC-8420GPC EcoSEC Elite-WS(東ソー製)を使用した。カラムとしては、TSKgel SuperMultiporeHZ-Mを2本接続したものを使用した。検出器としては、RI検出器を使用した。標準物質としては、標準ポリスチレン(SRM706a NIST)を使用した。
分析サンプルは、共重合体をテトラヒドロフランに溶解させ、0.1重量%の溶液とし、0.5μmのフィルタに通したものとした。平均分子量を測定する際は、カラムを40℃で保持し、溶離液としては、テトラヒドロフランを用い、流速を0.35mL/分とし、分析サンプル10μLを注入した。
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(1-1)または式(1-2)で表される。以下で説明する内容は、式(1-1)および式(1-2)それぞれ独立して適用される。
Ra-X-CY3-αZα (1-1)
Ra-X-NY2-βZβ (1-2)
Raは、重合性の有機基である。
CRa1Ra2=C(-Ra3)-Ra4-
[式中:
Ra1、Ra2、及びRa3は、それぞれ独立して、水素原子、一価の有機基又はハロゲン原子であり、
Ra4は、単結合または2価の基である。]
で表される基であってよい。
Ra41は、直接結合、-O-、-C(=O)-、-C(=NR’)-、-S-、-S(=O)2-、-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、
Ra42は、直接結合、または炭素数1~22の炭化水素基である。
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’-、
-SO2-、
-SO2NR’-、
-C(OR’)R’-、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(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。
CH2=CHC(=O)-O-
CH2=CCH3C(=O)-O-
CH2=CHC(=O)-NR’-
CH2=CCH3C(=O)-NR’-
CH2=CHC(=O)-SR’-
CH2=CCH3C(=O)-SR’-、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(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。
CH2=CH-、CH2=CCH3-、
CH2=CHC(=O)-O-、CH2=CCH3C(=O)-O-、
CH2=CHC(=O)-NH-、又はCH2=CCH3C(=O)-NH-
が挙げられる。
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。
X1は、直接結合、-O-、-C(=O)-、-C(=NR’)-、-S-、-S(=O)2-、-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、
X2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。
X1は、非炭化水素のリンカーである。
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’-、
-SO2-、
-SO2NR’-、
-C(OR’)R’-、
-C(OR’)(-)2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(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。
X2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。
Xの例としては、-X1-、-X1-X2-、-X1-X2-X1-、-X1-X2-X1-X2-、-X2-、-X2-X1-、-X2-X1-X2-、-X2-X1-X2-X1-、等が挙げられる。Xの好ましい例としては、-X1-X2-、-X2-が挙げられる。
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。-CH3基は-CH2-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、-CH3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。
αは、式(1-1)においてZ基の数を意味する。αは、1~3の整数である。αは、1、2又は3である。
βは、式(1-2)においてZ基の数を意味する。βは、1または2の整数である。
Zは、それぞれ独立して、-Z1-SiZ2 3-mZ3 mである。Zは、シロキサン結合を有する基である。
-Z1-SiZ2 3-mZ3 mにおいて、Z1は、単結合または2価の基である。Z1は、好ましくは2価の基である。
Z11は、直接結合、-O-、-C(=O)-、-C(=NR’’)-、-S-、-S(=O)2-、-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ってよい。
Z11は、非炭化水素のリンカーである。
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’-、
-SO2-、
-SO2NR’-、
-C(OR’)R’-、
-C(OR’)(-)2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(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。
Z12は、直接結合、または置換基を有してもよい炭化水素基である。
Z1の例としては、-Z11-、-Z11-Z12-、-Z11-Z12-Z11-、-Z11-Z12-Z11-Z12-、-Z12-、-Z12-Z11-、-Z12-Z11-Z12-、-Z12-Z11-Z12-Z11-、等が挙げられる。Z1の好ましい例としては、-Z11-Z12-、-Z12-が挙げられる。
-Z1-SiZ2 3-mZ3 mにおいて、Z2は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基である。Z2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。
mは、それぞれ独立して1~3の整数である。mは、1、2又は3である。一態様では、mは、2又は3である。一態様では、mは、1又は2である。
-Z1-SiZ2 3-mZ3 mにおいて、Z3は、それぞれ独立して、
-(O-SiZ31 2)p-(CH2)q-Z32-SiZ33 3である。
-(O-SiZ31 2)p-(CH2)q-Z32-SiZ33 3において、
Z31は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ311 3である。
Z311は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ3111 3である。
Z3111は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基である。Z3111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。Z3111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。Z3111は、メチル基であってよい。
-(O-SiZ31 2)p-(CH2)q-Z32-SiZ33 3において、
Z32は、-O-(酸素原子)または-CH2-である。
-(O-SiZ31 2)p-(CH2)q-Z32-SiZ33 3において、
Z33は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ331 3である。一態様では、Z33は、炭素数1~3のアルキル基または-OSiZ331 3でであってよい。
Z331は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基である。
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。
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。
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。
-Si(-OSiRSi 3)XRSi 3-X
[式中:
RSi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。
[式中:
Xは、単結合または2価の有機基であり、
R1及びR2は、それぞれ独立して、トリアルキルシロキシ基(-OSiRSi 3)、炭素数1~10のアルキル基、アルコキシ基、アリール基、又はアラルキル基であり、
L1は、i=1とした場合の下記式で示されるシリルアルキル基
(式中、
Xは、単結合または2価の有機基であり、
R1及びR2は、それぞれ独立して、トリアルキルシロキシ基(-OSiRSi 3)、炭素数1~10のアルキル基、アルコキシ基、アリール基、又はアラルキル基であり、
iは、上記シリルアルキル基の総階層数を示す1~10の整数であり、1~5が好ましく、1~3がより好ましく、1又は2が更により好ましく、
Li+1は、水素原子、炭素原子数1~10のアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アラルキル基及び上記シリルアルキル基からなる群から選択される基であり、但し、
i=c(cは上記シリルアルキル基の階層を示す1~10の整数であり、1~5が好ましく、1~3がより好ましく、1又は2が更により好ましい)の場合は、
Li+1は水素原子、炭素原子数1~10のアルキル基、アルコキシ基、アリール基又はアラルキル基であり、
i<cの場合は上記シリルアルキル基であり、
aiは、0~3の整数であり、好ましくは0~2であり、より好ましくは0~1であり、更により好ましくは0である)である}で示される分岐シロキシ構造を有してもよい。
ビニレン基、アリレン基、ブテニレン基、ヘキセニレン基、オクテニレン基等の炭素原子数2~30のアルケニレン基;
フェニレン基、ジフェニレン基等の炭素原子数6~30のアリーレン基;
ジメチレンフェニレン基等の炭素原子数7~30のアルキレンアリーレン基;及び、
これらの基の炭素原子に結合した水素原子が少なくとも部分的にフッ素等のハロゲン原子、又は、カルビノール基、エポキシ基、グリシジル基、アシル基、カルボキシル基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基、アミド基、オキシアルキレン基等を含む有機基で置換された基が挙げられる。
(式中、
R3は、炭素原子数1~30の、置換又は非置換の、及び、直鎖状又は分岐状の上記二価炭化水素基であり、既述したとおり、置換基を有していてもよく、
R3’は、下記式
で表される基から選択される基である)
から選択される基であってもよい。ケイ素原子結合水素原子及びアルケニル基の反応により導入可能な一般式-R3-又は-R3-R3’-で示される2価の有機基が好ましい。同様に、ケイ素原子結合水素原子及び不飽和カルボン酸官能基の反応により導入可能な一般式-R3-COO-R3-又は-R3-COO-R3’-で示される2価の有機基も好適である。
シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素原子数3~10の環状のアルキル基;
メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基等の炭素原子数1~10の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルコキシ基、
フェニル基、トリル基、キシリル基等の炭素原子数6~10のアリール基;
ベンジル基等の炭素原子数7~10のアラルキル基;及び、
これらの基の炭素原子に結合した水素原子が少なくとも部分的にフッ素等のハロゲン原子、又は、カルビノール基、エポキシ基、グリシジル基、アシル基、カルボキシル基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基、アミド基、オキシアルキレン基等を含む有機基で置換された基が挙げられる。アルキル基、アルコキシ基、アリール又はアラルキル基は、非置換の炭素原子数1~10のアルキル基、アルコキシ基、アリール基又はアラルキル基であることが好ましく、非置換の炭素原子数1~6のアルキル基又はアリール基であることがより好ましく、メチル基、エチル基、又は、フェニル基が特に好ましい。
(式中、X及びR2は上記と同じである)
(式中、X及びR2は上記と同じである)
(式中、
Raは、重合性の有機基であり、上記の通りであり
X、R1、R2、L1及びaiは上記と同じである)
で表される。
CH2=C(-Rb)-C(=O)-O-Rc-
(式中、Rbは水素原子若しくはメチル基であり、Rcは炭素原子数1~10のアルキレン基である。)、若しくは、
CH2=C(-Rb)-C(=O)-NH-Rc-
(式中、Rb及びRcは上記と同じである。)で示されるアクリル基若しくはメタクリル基含有有機基、一般式:
(式中、R6は水素原子若しくはメチル基であり、R7は炭素原子数1~10のアルキル基であり、R8は炭素原子数1~10のアルキレン基であり、bは0~4の整数であり、cは0又は1である。)で示されるアルケニルアリール基含有有機基、及び、炭素原子数2~10のアルケニル基からなる群から選択される基を有するものが好ましい。
Ra-Si-(OSiR2 2H)3
(式中、Ra及びR2は上記と同じである)
で示されるケイ素原子結合水素原子含有ケイ素化合物と、アルケニル基含有有機ケイ素化合物とをヒドロシリル化反応させることにより製造することができる。上式で示されるケイ素化合物としては、例えば、3-メタクリロキシプロピルトリス(ジメチルシロキシ)シラン,3-アクリロキシプロピルトリス(ジメチルシロキシ)シラン,4-ビニルフェニルトリス(ジメチルシロキシ)シランが用いられる。アルケニル基含有有機ケイ素化合物としては、例えば、ビニルトリス(トリメチルシロキシ)シラン,ビニルトリス(ジメチルフェニルシロキシ)シラン,5-ヘキセニルトリス(トリメチルシロキシ)シランが用いられる。尚、このヒドロシリル化反応は、塩化白金酸や白金ビニルシロキサン錯体等の遷移金属触媒の存在下に行うのが好ましい。
単量体(1)は、下記式:
CH2=C(-Ra5)-C(=O)-Ra6-X-CY3-αZα又は
CH2=C(-Ra5)-C(=O)-Ra6-X-NY2-βZβ
[式中:
Ra5は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基であり、
Ra6は、それぞれ独立して、-O-又は-NH-であり、
Xは、それぞれ独立して、-(CH2)q-であり、
qは、それぞれ独立して、1~10の整数であり、
Yは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1~3のアルキル基であり、
Zは、-Z1-SiZ2 3-mZ3 mであり、
Z1は、単結合又は-(CH2)s-であり、
sは、1~3の整数であり、
Z2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、1~3の整数であり、
Z3は、それぞれ独立して、
-(O-SiZ31 2)p-(CH2)q-Z32-SiZ33 3であり、
pは、それぞれ独立して、0又は1であり、
qは、それぞれ独立して、0又は1であり、
Z31は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
Z32は、-O-又は-CH2-であり、
Z33は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基または-OSiZ331 3であり、
Z331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。
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。
Yは、それぞれ独立して、水素原子または炭素数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。
mは、1~3の整数であり、1、2、又は3である。
sは、1~3の整数である。
Z2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。
Z32は、-O-又は-CH2-である。
Z33は、それぞれ独立して、炭素数1~10のアルキル基または-OSiZ331 3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。
単量体(1)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(CH3)3を意味する。
Q-X-CY3-α(-Z1-SiZ2 3-mRSi m)α (1-1a)
Q-X-NY2-β(-Z1-SiZ2 3-mRSi m)β (1-2a)
[式中、
Qは、それぞれ独立して、F、Cl、Br、又はIであり、
RSiは、-OR1Siであり、
R1Siは、炭素数1~10の炭化水素基であり、
上記以外の各記号は上記と同意義である。]
で表される前駆体化合物を用意する。
なお、上記式の内、-Si-RSi mとなる基は、加水分解性シリル基に相当する。
Q-X-CY3-α(-Z1-SiZ2 3-mZ3 m)α (1-1b)
Q-X-NY2-β(-Z1-SiZ2 3-mZ3 m)β (1-2b)
[式中、
Qは、それぞれ独立して、F、Cl、Br、又はIであり、
Q以外の各記号は上記と同意義である。]
で表される化合物を得ることができる。
Ra-X-CY3-αZα (1-1)
Ra-X-NY2-βZβ (1-2)
で表される単量体(1)を得ることができる。
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。
CH2=C(-Rb)-C(=O)-Rc-(Rd)k (2)
[式中、
Rbは水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
Rcは直接結合、2~4価の炭素数1の炭化水素基、-C6H4-、-O-、-S-、 -C(=O)-、-S(=O)2-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、
Rd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。
Rbは水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子である。
Rcは直接結合、2~4価の炭素数1の炭化水素基、-C6H4-、-O-、-S-、 -C(=O)-、-S(=O)2-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。
[式中、RY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)2-であり、
RXは-(CH2)m-(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-(CH2)l-C6H4-(CH2)l-(lはそれぞれ独立して0~5の整数であり、-C6H4-はフェニレン基である)である。]
であってよい。Rcは2価の炭化水素基のみでないことが好ましい。
[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。Rcは、-O-、-O-(CH2)m-O-C(=O)-NH-、-O-(CH2)m-NH-C(=O)-O-、又は-O-(CH2)m-NH-C(=O)-、-O-(CH2)m-NH-S(=O)2-又は-O-(CH2)m-S(=O)2-NH-、特に-O-(CH2)m-NH-C(=O)-であることがより好ましい。
Rdは炭素数2~40の炭化水素基である。
kは1、2又は3である。Rc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。Rc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。Rc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、Rcが2価の炭素数1の炭化水素基(-CH2-)を(例えば1~6個)有する場合)に、k=1である。
(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、
Xa1は、水素原子、一価の有機基又はハロゲン原子であり、
Ya1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)n
[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、
Xa2は、水素原子、一価の有機基又はハロゲン原子であり、
Ya21は、-O-又は-NH-であり、
Ya22は、それぞれ独立して、直接結合、あるいは-O-、-C(=O)-、-S(=O)2-、-NH-又は-CH2-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。
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、
Xa1は、水素原子、一価の有機基又はハロゲン原子であり、
Ya1は、-O-又は-NH-である。]
で表される化合物である。
Ra1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。
Xa1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。
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)2-、-NH-又は-CH2-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)n
[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、
Xa2は、水素原子、一価の有機基又はハロゲン原子であり、
Ya21は、-O-又は-NH-であり、
Ya22は、それぞれ独立して、直接結合、あるいは-O-、-C(=O)-、-S(=O)2-、-NH-又は-CH2-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。
[式中、Y’はそれぞれ独立して、直接結合、-O-、-NH-又は-S(=O)2-であり、
R’は-(CH2)m-(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-(CH2)l-C6H4-(CH2)l-(lはそれぞれ独立して0~5の整数であり-C6H4-はフェニレン基である)である。]
であってよい。
[式中、mは1~5の整数である。]
である。
単量体(a2)は、CH2=C(-Xa2)-C(=O)-O-(CH2)m-NH-C(=O)-Ra2であることが特に好ましい。
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。
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、CH2=CHC(=O)OC2H4NHSO2C18H37;
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。
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。
式:
CH2=CXbC(=O)-Yb-(RbO)n-Ab
[式中、
Xbは、水素原子又はメチル基であり、
Ybは、-O-又は-NH-であり、
Rbは、それぞれ独立して炭素数2~6のアルキレン基であり、
Ab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CH2=CXbC(=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。
CH2=CXbC(=O)-O-(RbO)n-Abi (b1)
及び
CH2=CXbC(=O)-O-(RbO)n-C(=O)CXb=CH2 (b2)、
CH2=CXbC(=O)-NH-(RbO)n-Abi (b3)
[式中、
Xbは、それぞれ独立して水素原子又はメチル基であり、
Abi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、
Rb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。
Rbは、直鎖又は分岐のアルキレン基であってよく、例えば、式-(CH2)x-又は-(CH2)x1-(CH(CH3))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。-(CH2)x1-と-(CH(CH3))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。
-(RbO)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、-(RbO)n-は、例えば、-(R1O)n1-と-(R2O)n2-[式中、R1とR2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。
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-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=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)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-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-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-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-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
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。
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-
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。
本開示の重合体は、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。
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。
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)
さらに上記組みあわせに他の単量体(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。
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(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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
R1O-(CH2CH2O)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、
R2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、
R3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。
R2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は、アミド基を有しない化合物であることが好ましい。
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。
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。R1の炭素数は、12~50、例えば12~30であってよい。
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。
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。
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。
(R53)3Si-O-[-Si(R51)2-O-]a-[-Si(R51)2-O-]b-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、
R53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。
R51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。
R51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。
(R53)3Si-O-[-Si(R51)2-O-]a-[-Si(R51)(R52)-O-]b-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、
R52のそれぞれは、独立に、長鎖炭化水素基を表し、
R53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。
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。]
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。
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。
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、R3SiO1/2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、R2SiO2/2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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
・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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
[式(2)中、X2は-SO3M3(式中、M3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、M4は1価のカチオンを表す。]
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。
試験の手順は次の通りである。
〔分子量分布〕
平均分子量:
共重合体の平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)により求めたものである(ポリスチレン換算)。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィーとしては、HLC-8420GPC EcoSEC Elite-WS(東ソー製)を使用した。カラムとしては、TSKgel SuperMultiporeHZ-Mを2本接続したものを使用した。検出器としては、RI検出器を使用した。標準物質としては、標準ポリスチレン(SRM706a NIST)を使用した。
分析サンプルは、共重合体をテトラヒドロフランに溶解させ、0.1重量%の溶液とし、0.5μmのフィルタに通したものとした。平均分子量を測定する際は、カラムを40℃で保持し、溶離液としては、テトラヒドロフランを用い、流速を0.35mL/分とし、分析サンプル10μLを注入した。
重合体を含む溶液を50~60℃で2時間乾燥させたもの、または重合体を含む溶液をアルコールで抽出したものを、直径80mmの金属サンプル台にセットして40℃で3分間加熱し、その後直径50mmのプローブを用いて評価した。タック度は、3回測定した平均値、または、測定値にブレが生じる場合は5回測定して上限と下限を切り捨て、残りを平均した数値とした。
機械名:RHESCA タッキング試験機TAC-II型
試験条件:
Constant Load
(1)Immersion Speed 120mm/min.
(2)Test Speed 600mm/min.
(3)Preload 500gf
(4)Press Time 10sec
(5)Distance 5mm
なお、測定結果の数値が大きいほど、粘着性が大きいことを意味する。
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。点数が大きいほど撥水性が良好なことを示し、状態によっては中間値(95、85、75、65、55)をつけた。
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。
試験用処理布にオレイン酸/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。
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。
◎○: 軌跡がほぼ見えない
○: 軌跡が殆ど見えない
〇△: 軌跡が薄く見える
△:軌跡が見える
△×: 軌跡がやや濃く見える
下記で示すJNC社製 サイラプレーンTM-0701TをSi系単量体(A)とした。
[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、窒素ラインを装備し、フラスコを氷浴に漬けた。続いてフラスコ中に、シロキサン化合物として1,1,1,3,3-ペンタメチルジシロキサン14.74g、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン0.04g、トルエン30mLを投入して溶液を攪拌した。フラスコ中を窒素雰囲気化にした後、シラン化合物として(3-クロロプロピル)ジエトキシ(メチル)シラン5.1mL、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、氷浴を外して室温で6時間攪拌を継続した。Si-OEt変換を1H-NMRにて確認した後、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し、透明液体の中間体1を得た。中間体1を1H-NMR、GCによって評価した。
(Si系単量体(B)の合成)
四口フラスコに温度計、滴下ロート、窒素ラインを装備し、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0.01g、ヨウ化カリウム0.36g、アクリル酸ナトリウム0.98g、ジメチルホルムアミド40mL、および中間体1を5gを投入して混合物得た。フラスコ中を窒素雰囲気化にした後、フラスコを120℃ に加熱し、混合物を5時間撹拌した。その後、フラスコを50℃ に冷却し、分液ロートを用いて混合物を水で洗浄し、黄色液体を得た。これを硫酸ナトリウムで乾燥させ、得られた混合物を濾過し、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によって評価した。
WO2020/142474に準拠して、下記で示すSi系単量体(C)を得た。
特開2019-89715に準拠して、下記で示すSi系単量体(D)を得た。
[単量体の調製]
(中間体2の合成)
(中間体1の合成)と同様の手順を行い、シラン化合物として(3-クロロプロピル)トリメトキシシランを使用した。
(Si系単量体(E)の合成)
(Si系単量体(B)の合成)と同様の手順を行い、中間体2を使用し、Si系単量体(E)を透明な液体として得た。
[単量体の調製]
(中間体3の合成)
(中間体1の合成)と同様の手順を行い、シロキサン化合物として1,1,1,3,5,5,5-ヘプタメチルトリシロキサンを、シラン化合物として(3-クロロプロピル)トリメトキシシランを使用した。
(Si系単量体(F)の合成)
(Si系単量体(B)の合成)と同様の手順を行い、中間体3を使用しSi系単量体(F)を透明な液体として得た。
WO2020/142388に準拠して下記で示すSi系単量体(G)を得た。
WO2020/142441 に準拠して下記で示すSi系単量体(H)を得た。
(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。
表1-1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。
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-アクリル重合体含有水分散液(詳しくは、シリコーン-アクリル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。
表1-1及び表1-2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。
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ー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。
表1-2に従って、配合処方を変更した以外は、製造例12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。
表1-2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)
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0.9%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。
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0.9%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。
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0.9%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。
Claims (20)
- 下記式(1-1)または式(1-2)で表される単量体(1)から誘導された繰り返し単位を含有し、タック度が800gf以下であり、及び重量平均分子量が300000以下である重合体を含む繊維用撥水剤。
Ra-X-CY3-αZα (1-1)
Ra-X-NY2-βZβ (1-2)
[各式中:
Raは、アクリロイル基またはメタアクリロイル基であり、
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、水素原子または炭素数1~10の炭化水素基であり、
αは、1~3の整数であり、
βは、1または2の整数であり、
Zは、それぞれ独立して、-Z1-SiZ2 3-mZ3 mであり、
Z1は、単結合または2価の基であり、
Z2は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
mは、1~3の整数であり、
Z3は、それぞれ独立して-(O-SiZ31 2)p-(CH2)q-Z32-SiZ33 3であり、
Z31は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ311 3であり、
Z311は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ3111 3であり、
Z3111は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基であり、
Z32は、OまたはCH2であり、
Z33は、それぞれ独立して、炭素数1~10の炭化水素基または-OSiZ331 3であり、
Z331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。] - タック度が600gf以下である、請求項1に記載の繊維用撥水剤。
- タック度が300gf以下である、請求項1に記載の繊維用撥水剤。
- Xは、X1及びX2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、
X1は、直接結合、-O-、-C(=O)-、-C(=NR’)-、-S-、-S(=O)2-、-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、
X2は、直接結合、又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に記載の繊維用撥水剤。 - Xは、直接結合、または置換基を有してもよい炭素数1~22の炭化水素基である、請求項1に記載の繊維用撥水剤。
- Z1は、Z11及びZ12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、
Z11は、直接結合、-O-、-C(=O)-、-C(=NR’’)-、-S-、-S(=O)2-、-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る、
Z12は、直接結合、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に記載の繊維用撥水剤。 - Z1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に記載の繊維用撥水剤。
- アクリロイル基またはメタアクリロイル基であるRaは、下記式
CH 2 =CHC(=O)-O-
CH 2 =CCH 3 C(=O)-O-
CH 2 =CHC(=O)-NR’-、又は
CH 2 =CCH 3 C(=O)-NR’-
(式中、R’は、各出現において独立して、水素原子又は炭素数1~4の炭化水素基である。)
から選択されるアクリロイル基の誘導体またはメタアクリロイル基の誘導体である、請求項1に記載の繊維用撥水剤。 - 前記重合体は、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む、請求項1に記載の繊維用撥水剤。
- 前記疎水性単量体(2)が下記式:
CH2=C(-Rb)-C(=O)-Rc-(Rd)k (2)
[式中、
Rbは水素原子、一価の有機基またはハロゲン原子であり、
Rcは直接結合、2~4価の炭素数1の炭化水素基、-C6H4-、-O-、-S-、 -C(=O)-、-S(=O)2-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、
Rd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9に記載の繊維用撥水剤。 - 前記疎水性単量体(2)から誘導される繰り返し単位の量が、重合体に対して20重量%以上である、請求項9に記載の繊維用撥水剤。
- 前記単量体(1)から誘導される繰り返し単位の量が、重合体に対して0.5重量%以上である、請求項11に記載の繊維用撥水剤。
- 前記重合体が非フッ素系である、請求項1に記載の繊維用撥水剤。
- Xは、直接結合、または炭素数1~5のアルキレン基であり、
Yは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~3のアルキル鎖である、請求項1に記載の繊維用撥水剤。 - αは、1であり、
βは、1であり、
Zは、それぞれ独立して、-Z1-SiZ2 3-mZ3 mであり、
Z1は、単結合又は-(CH2)s-であり、
sは、1~3の整数であり、
Z2は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
mは、1~3の整数であり、
Z3は、それぞれ独立して-(O-SiZ31 2)p-(CH2)q-Z32-SiZ33 3であり、
pは、それぞれ独立して、0又は1であり、
qは、それぞれ独立して、0又は1であり、
Z31は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
Z32は、-O-又は-CH2-であり、
Z33は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基または-OSiZ331 3であり、
Z331は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
タック度が300gf以下である、請求項1に記載の繊維用撥水剤。 - Xは、直接結合、または炭素数1~5のアルキレン基であり、
Yは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~3のアルキル鎖であり、
αは、1であり、
βは、1であり、
Zは、それぞれ独立して、-Z1-SiZ2 3-mZ3 mであり、
Z1は、単結合又は-(CH2)s-であり、
sは、1~3の整数であり、
Z2は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
mは、1~3の整数であり、
Z3は、それぞれ独立して-(O-SiZ31 2)p-(CH2)q-Z32-SiZ33 3であり、
pは、それぞれ独立して、0又は1であり、
qは、それぞれ独立して、0又は1であり、
Z31は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
Z32は、-O-又は-CH2-であり、
Z33は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基または-OSiZ331 3であり、
Z331は、それぞれ独立して、炭素数1~3のアルキル基であり、
タック度が300gf以下である、請求項1に記載の繊維用撥水剤。 - 繊維基材に請求項1~16のいずれか一項に記載の繊維用撥水剤に含まれる重合体が付着した撥水性繊維製品。
- 前記繊維基材に
-SO3M1(式中、M1は一価のカチオンを示す)で示される1価の基、
-COOM2(式中、M2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)(OX1)(OX2)(式中、X1及びX2はそれぞれ独立に水素原子または炭素数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17に記載の撥水性繊維製品。 - 請求項1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。
- 前記撥水剤を繊維基材に適用する前に、前記繊維基材に
-SO3M1(式中、M1は一価のカチオンを示す)で示される1価の基、
-COOM2(式中、M2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)(OX1)(OX2)(式中、X1及びX2はそれぞれ独立に水素原子または炭素数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19に記載の撥水性繊維製品の製造方法。
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