JPH11189622A - 含フッ素エポキシ共重合体、該共重合体を含む硬化性組成物 - Google Patents

含フッ素エポキシ共重合体、該共重合体を含む硬化性組成物

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JPH11189622A
JPH11189622A JP33328497A JP33328497A JPH11189622A JP H11189622 A JPH11189622 A JP H11189622A JP 33328497 A JP33328497 A JP 33328497A JP 33328497 A JP33328497 A JP 33328497A JP H11189622 A JPH11189622 A JP H11189622A
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JP
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group
epoxy
polymerized unit
copolymer
formula
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JP33328497A
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Kazuya Oharu
一也 大春
Yuichi Omori
勇一 大森
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Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高撥水性硬化被膜を形成しうる共重合体の提
供。 【解決手段】Rf (CH2n (OCH2m (OC
O)x CR=CH2 (Rfは炭素数1〜20のポリフル
オロアルキル基、RはHまたはCH3 、nは0〜3の整
数、m、xは0または1)の重合単位を30〜99重量
%、重合性不飽和基とカチオン重合開始剤で硬化しうる
エポキシ含有基とを併有する化合物の重合単位を1〜7
0重量%含み、分子量が330〜10万。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な含フッ素エ
ポキシ共重合体、および該共重合体を含む硬化性組成物
に関する。本発明の含フッ素エポキシ共重合体は、種々
のエポキシ樹脂の原料として有用であり、含フッ素エポ
キシ共重合体を硬化させた硬化物は、表面に優れた撥水
性を有することから種々の機能性材料として有用であ
る。
【0002】
【従来の技術】フルオロアルキル基とエポキシ基とを併
有する化合物としては、(1)一般式Rf1CH2 −E
(Rf1はポリフルオロアルキル基、Eはエポキシ含有
基、を示す。)、(2)2,2−ビス(p−ヒドロキシ
フェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ
プロパン(商品名:ビスフェノールAF)とエピクロロ
ヒドリンとの反応物、などが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、(1)のRf1
CH2 −Eなる化合物中のエポキシ基の反応性はきわめ
て低く、これを硬化させてRf1基が導入されたエポキシ
硬化物とすることは、困難であった。(2)のビスフェ
ノールAFとエピクロロヒドリンとを反応させて得られ
た化合物を硬化させた硬化物では、撥水性が発現しない
欠点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、従来の材料に
おける欠点を克服する新規な材料を提供するものであ
り、下記重合単位(A)と下記重合単位(B)とを含む
共重合体であり、共重合体中の重合単位(A)の割合が
30〜99重量%、重合単位(B)の割合が1〜70重
量%であり、共重合体の分子量が330〜100000
であることを特徴とする含フッ素エポキシ共重合体、お
よび、該含フッ素エポキシ共重合体および硬化剤を含む
硬化性組成物、を提供する。
【0005】重合単位(A):下式aで表されるポリフ
ルオロアルキル基含有オレフィンの重合した単位。ただ
し、式a中のRf は炭素数1〜20のポリフルオロアル
キル基、Rは水素原子またはメチル基、nは0〜3の整
数、mは0または1、xは0または1、を示す。 重合単位(B):ラジカル重合性不飽和基とカチオン重
合開始剤で硬化しうるエポキシ含有基とを併有する重合
性化合物の重合した単位。
【0006】
【化2】 Rf (CH2n (OCH2m (OCO)x CR=CH2 ・・・式a
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の含フッ素エポキシ共重合
体は、重合単位(A)と重合単位(B)とを含む共重合
体である。重合単位(A)は、ポリフルオロアルキル基
含有オレフィン(式a)の重合した単位である。ポリフ
ルオロアルキル基含有オレフィン(式a)中のRf は、
炭素数1〜20のポリフルオロアルキル基を示す。
【0008】ポリフルオロアルキル基(以下、Rf 基と
記す。)は、アルキル基の水素原子の2個以上がフッ素
原子に置換された基をいう。また、Rf 基中には塩素原
子等が含まれていてもよい。Rf 基中のフッ素原子数
は、[(Rf 基中のフッ素原子数)/(Rf 基に対応す
る同一炭素原子数のアルキル基中の水素原子数)]×1
00%で表現した場合に60%以上が好ましく、特に8
0%以上が好ましい。さらに、Rf 基は、アルキル基の
水素原子の実質的に全てがフッ素原子に置換された基で
あるペルフルオロアルキル基が好ましい。
【0009】Rf 基の炭素数は4〜16が好ましく、特
に6〜12が好ましい。Rf 基は直鎖構造または分岐構
造が好ましく、特に直鎖構造が好ましい。分岐構造であ
る場合には、分岐部分がRf 基の末端部分に存在しかつ
短鎖であるのが好ましい。Rf 基の末端部分の構造とし
ては、CF3 −、(CF32 CF−、CF2 H−、C
FH2 −等が挙げられる。
【0010】Rf 基がペルフルオロアルキル基である場
合も、炭素数は4〜16が好ましく、特に6〜12が好
ましい。また、ペルフルオロアルキル基は直鎖構造また
は分岐構造が好ましく、特に直鎖構造が好ましい。
【0011】本発明の含フッ素エポキシ共重合体は、重
合単位(A)を1種のみ含んでいてもよく2種以上含ん
でいてもよい。2種以上を含む場合には、炭素数の異な
るRf 基を有するRf 基含有オレフィン(式a)の重合
した単位を2種以上含むのが好ましい。
【0012】Rf 基の例は、Rf 基含有オレフィン(式
a)の具体例中に例示される。また、Rf 基含有オレフ
ィン(式a)におけるRは水素原子またはメチル基、n
は0〜3の整数、mは0または1、xは0または1であ
る。Rは水素原子が好ましく、mは0が好ましい。Rf
基含有オレフィン(式a)の具体例としては、下記化合
物が挙げられる。
【0013】
【化3】CF3 (CF23 CH2 CH=CH2 、 CF3 (CF23 CH=CH2 、 CF3 (CF25 CH2 CH=CH2 、 CF3 (CF25 CH=CH2 、 CF3 (CF27 CH2 CH=CH2 、 CF3 (CF27 CH=CH2 、 CF3 (CF29 CH2 CH=CH2 、 CF3 (CF29 CH=CH2 、 (CF32 CF(CF22 CH2 CH=CH2 、 (CF32 CF(CF22 CH=CH2 、 (CF32 CF(CF24 CH2 CH=CH2 、 (CF32 CF(CF24 CH=CH2 、 (CF32 CF(CF26 CH2 CH=CH2 、 (CF32 CF(CF26 CH=CH2 、 CF3 (CF25 CH2 CH2 OCH2 CH=CH
2 、 CF3 (CF25 CH2 CH2 CH2 OCH2 CH=
CH2 、 CF3 (CF27 CH2 CH2 OCH2 CH=CH
2 、 CF3 (CF27 CH2 CH2 CH2 OCH2 CH=
CH2 、 CF3 (CF29 CH2 CH2 OCH2 CH=CH
2 、 CF3 (CF29 CH2 CH2 CH2 OCH2 CH=
CH2
【0014】
【化4】H(CF26 CH2 OCH2 CH=CH2 、 H(CF28 CH2 OCH2 CH=CH2 、 (CF32 CF(CF22 CH2 CH2 OCOCH
=CH2 、 (CF32 CF(CF22 CH2 CH2 OCOC
(CH3 )=CH2 、 (CF32 CF(CF24 CH2 CH2 OCOCH
=CH2 、 (CF32 CF(CF24 CH2 CH2 OCOC
(CH3 )=CH2 、 (CF32 CF(CF26 CH2 CH2 OCOCH
=CH2 、 (CF32 CF(CF26 CH2 CH2 OCOC
(CH3 )=CH2 、 CF3 (CF25 CH2 CH2 OCOCH=CH2 、 CF3 (CF25 CH2 CH2 OCOC(CH3 )=
CH2 、 CF3 (CF27 CH2 CH2 OCOCH=CH2 、 CF3 (CF27 CH2 CH2 OCOC(CH3 )=
CH2 、 CF3 (CF29 CH2 CH2 OCOCH=CH2 、 CF3 (CF29 CH2 CH2 OCOC(CH3 )=
CH2 、 H(CF26 CH2 CH2 OCOCH=CH2 、 H(CF28 CH2 CH2 OCOC(CH3 )=CH
2 等。
【0015】重合単位(B)は、ラジカル重合性不飽和
基とカチオン重合開始剤で硬化しうるエポキシ含有基と
を併有する重合性化合物の重合した単位である。ラジカ
ル重合性不飽和基としては、アクリロイル基、メタクリ
ロイル基、ビニル基、またはこれらの基の水素原子の1
個以上がフッ素原子に置換された基が好ましく、特にア
クリロイル基、メタクリロイル基、またはビニル基が好
ましい。また、カチオン重合開始剤で硬化しうるエポキ
シ含有基(以下、「エポキシ含有基」と略記する。)と
しては、エポキシ構造を含有する脂環族炭化水素基、ま
たは、芳香族炭化水素基にエポキシ構造を含有する脂肪
族炭化水素基が結合した基が好ましく、特にエポキシ構
造を含有する脂環族炭化水素基が好ましい。
【0016】エポキシ構造を含有する脂環族炭化水素基
としては、環状構造の脂肪族炭化水素基である脂環族炭
化水素基の一部にエポキシ構造が存在する基をいい、た
とえば、2,3−エポキシシクロヘキシル基または3,
4−エポキシシクロヘキシル基等が好ましい。
【0017】また、芳香族炭化水素基にエポキシ構造を
含有する脂肪族炭化水素基が結合した基、において、芳
香族炭化水素基としては、ベンゼン環を含有する基が好
ましく、特にフェニル基が好ましい。また、エポキシ構
造を含有する脂肪族炭化水素基としては、エポキシ基、
グリシジル基、またはグリシジルオキシ基が好ましく、
特にグリシジルオキシ基が好ましい。さらに、芳香族炭
化水素基にエポキシ構造を含有する脂肪族炭化水素基が
結合した基としては、4−グリシジルオキシフェニル基
が特に好ましい。
【0018】重合性不飽和基とエポキシ含有基とを併有
する重合性化合物は、重合性不飽和基の1個とエポキシ
含有基の1個とが直接または2価連結基を介して結合し
た化合物が好ましく、特に下式bで表される化合物が好
ましい。ただし、式bにおけるQは、単結合または2価
連結基を示し、2価連結基としては、−COO(CH
2k −、−CONH(CH2p −、−(CH2j
−等の基(ただし、kおよびpは、それぞれ0〜6の整
数、jは1〜6の整数を示す。)、−COO−Ph−C
(CH32 −(Phは1,4−フェニレン基)が好ま
しい。さらに下式bで表される化合物は、下式b1 〜式
5 であるのが好ましい。また、Rは水素原子またはメ
チル基、Eはエポキシ含有基、を示す。
【0019】
【化5】 CH2 =CR−Q−E ・・・式b CH2 =CR−E ・・・式b1 CH2 =CR−COO(CH2k −E ・・・式b2 CH2 =CR−CONH(CH2p −E ・・・式b3 CH2 =CR−(CH2j −E ・・・式b4 CH2 =CR−COO−Ph−C(CH32 −E・・・式b5
【0020】式bにおけるEがエポキシ構造を含有する
脂環族炭化水素基である場合のQは−COO(CH2
k −(ただし、kは上記と同じ意味を示し、1が好まし
い。)または単結合が好ましい。式bにおけるEが、芳
香族炭化水素基にエポキシ構造を含有する脂肪族炭化水
素基が結合した基、である場合には、−COO−Ph−
C(CH32 −(Phは上記と同じ意味。)が好まし
い。
【0021】式bで表される重合性化合物の具体例とし
ては、下記化合物が挙げられる。本発明の含フッ素エポ
キシ共重合体は、重合単位(B)を1種のみ含んでいて
もよく2種以上含んでいてよい。
【0022】
【化6】
【0023】含フッ素エポキシ共重合体中の重合単位
(A)の割合は、共重合体中に30〜99重量%であ
り、50〜99重量%が好ましい。また、重合単位
(B)の割合は共重合体中に1〜70重量%であり、1
〜50重量%が好ましい。
【0024】本発明の含フッ素エポキシ共重合体中には
重合単位(A)および重合単位(B)以外の重合単位
[以下、重合単位(C)と記す。]が含まれていてもよ
い。重合単位(C)としては、ラジカル重合しうる重合
性単量体であって、つぎに説明するカチオン重合反応を
阻害しない重合性単量体の重合した単位であれば特に限
定されない。本発明の含フッ素エポキシ共重合体中に重
合単位(C)を存在させる場合には、含フッ素エポキシ
共重合体中に0超〜69重量%とするのが好ましく、特
に0超〜49重量%とするのが好ましく、とりわけ0超
〜30重量%とするのが好ましい。
【0025】本発明の含フッ素エポキシ共重合体中の重
合単位(A)、重合単位(B)、および必要に応じて含
まれる重合単位(C)、の連なり方は、ブロック状また
はランダム状であるのが好ましく、特にブロック状であ
るのが好ましい。本発明の含フッ素エポキシ共重合体の
分子量は330〜100000であり、特に500〜5
0000であるのが好ましい。
【0026】本発明の含フッ素エポキシ共重合体は、上
記のRf 基含有オレフィン(式a)と重合性不飽和基と
エポキシ含有基とを併有する重合性化合物を、通常の共
重合反応により共重合させる方法で製造するのが好まし
く、特にラジカル重合法で製造するのが好ましい。
【0027】すなわち、共重合反応は、ラジカル重合開
始剤またはラジカル重合開始源の存在下で実施するのが
好ましい。ラジカル重合開始剤としては、後述するカチ
オン重合を阻害しない開始剤が好ましいため、カチオン
重合を阻害するアミノ基等の基を有する化合物は好まし
くない。
【0028】ラジカル重合開始剤としては、アゾ系化合
物、過酸化物系化合物、レドックス系化合物等が挙げら
れ、エポキシ含有基の硬化反応を阻害しない過酸化物系
化合物が好ましく、特にジ−t−ブチルペルオキシド、
ジベンゾイルペルオキシド、t−ブチルペルオキシピバ
レート等が好ましい。また、ラジカル重合開始源として
は、放射線等が挙げられる。
【0029】共重合反応に用いる反応容器は、特に限定
されない。また、共重合反応においては、重合溶媒を用
いてもよい。重合溶媒としては、ラジカル重合を阻害し
ないものが好ましく、特にメチルエチルケトン、メチル
イソブチルケトン(MIBK)、トルエン、イソプロパ
ノール、ジクロロペンタフルオロプロパン(HCFC−
225)等が好ましい。また、メルカプタンのような分
子量調整剤を併用してもよい。共重合反応の反応温度
は、ラジカル重合開始剤またはラジカル重合開始源によ
り適宜変更され、通常は30〜200℃が好ましく、特
に50〜150℃が好ましい。
【0030】本発明の含フッ素エポキシ共重合体は、カ
チオン重合開始剤で硬化しうる基であるエポキシ含有基
を有することから、種々のエポキシ樹脂の材料として有
用である。本発明は、含フッ素エポキシ共重合体および
硬化剤とを含む硬化性組成物もまた提供する。
【0031】硬化剤としては、カチオン重合開始剤が好
ましい。カチオン重合開始剤としては、芳香族オニウム
塩、または芳香族オニウム塩と還元剤の併用系が好まし
い。芳香族オニウム塩としては、ビス(p−t−ブチル
フェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート等
の芳香族化合物のヨードニウム塩、芳香族化合物のスル
ホニウム塩、旭電化工業社製商品名SP−170、同S
P−150、チバガイギー社商品名イルガキュアー26
1等が挙げられる。これらのカチオン重合開始剤は紫外
線照射によりカチオン重合を開始させうる。
【0032】また、芳香族オニウム塩と還元剤の併用系
としては、旭電化工業社製商品名CP66、同CP7
7、または芳香族化合物のヨードニウム塩と銅化合物と
の併用系が挙げられ、該併用系においては加熱によりカ
チオン重合を開始させうる。
【0033】硬化剤の量は、含フッ素エポキシ共重合体
に対して、0.01〜10重量%が好ましく、特に0.
1〜5重量%が好ましい。また、硬化性組成物中には、
他のエポキシ基含有化合物を存在させてもよい。該他の
エポキシ基含有化合物としては、公知のエポキシ樹脂等
が挙げられる。他のエポキシ基含有化合物を含ませる場
合には、硬化性組成物中に0超〜80重量%とするのが
好ましい。
【0034】本発明の硬化性組成物の硬化反応は、紫外
線照射または加熱により開始されうる。本発明の硬化性
組成物を硬化させてなる硬化物においては、表面に撥水
性が付与される。また、含フッ素エポキシ共重合体は、
同一分子内に複数個のRf 基とエポキシ含有基とを有す
るため、これを硬化させるとRf 基が強固に硬化物に導
入される。これにより、硬化物表面に耐久性に優れた撥
水性が付与されうる。したがって、得られた硬化樹脂
は、撥水性が要求される種々の用途に応用できる。
【0035】
【実施例】[例1]200mlの温度計と還流冷却管を
備えた3つ口フラスコに3,4−エポキシシクロヘキシ
ルエチレン(ダイセル化学工業社製セロキサイド200
0)12.5g(0.039モル)、CF3 (CF2
7 CH2 CH=CH2 12.5g(0.060モル)、
MIBK27.5g、ジベンゾイルペルオキシド3.2
3g(純度75%)を仕込み、120℃で15時間撹拌
し反応させた。その後さらにジベンゾイルペルオキシド
3.23g(純度75%)を仕込み、120℃で20時
間撹拌し反応させ、共重合体を得た。
【0036】反応混合物の一部を取り、固形分を測定し
たところ38.2重量%であった。反応混合物のガスク
ロマトグラム(GC)を測定した結果、セロキサイド2
000およびCF3 (CF27 CH2 CH=CH2
ピークは消失していた。
【0037】さらに固形分をテトラヒドロフラン(TH
F)に溶解し、ゲルパーミエーションクロマトグラム
(GPC)を測定(スチレン換算値)したところ、Mw
=2.6×103 、Mw /Mn =1.28であった。
【0038】固形分を重クロロホルムに溶解し、19FN
MR、 1HNMRを測定したところ、フルオロアルキル
基に相当するシグナルとセロキサイド2000に相当す
るシグナルが検出され、二重結合に由来するシグナルは
消失していた。
【0039】[例2]例1で得た反応混合物100重量
部(固形分濃度は38.2重量%)に対し、脂環式エポ
キシ樹脂EHPE−3150(ダイセル化学工業社製)
20重量部、ビス(p−t−ブチルフェニル)ヨードニ
ウムヘキサフルオロホスフェート0.2重量部を加えガ
ラス板上にスピンコートし、20μmの薄膜を形成させ
た後、150℃で1時間カチオン重合させ、硬化被膜を
得た。硬化被膜の水に対する接触角を測定したところ、
98度であった。
【0040】[例3]200mlの温度計と還流冷却管
を備えた3つ口フラスコに(3,4−エポキシシクロヘ
キシルメチル)メタクリレート(ダイセル化学工業社製
サイクロマーM−100)15g、CF3 (CF2n
CH2 CH2 OCOCH=CH2 15g(nは7、9、
11、13の混合物)、MIBK35g、HCFC−2
25の35g、t−ブチルペルオキシピバレート1.0
8g(純度50%)、ドデシルメルカプタン0.09g
を仕込み、65℃で15時間撹拌し反応させ、共重合体
を得た。
【0041】反応混合物の一部を取り、固形分を測定し
たところ29.7重量%であった。また、反応混合物の
GCを測定した結果、サイクロマーM−100およびC
3(CF2n CH2 CH2 OCOCH=CH2 のピ
ークは消失していた。
【0042】さらに固形分をTHFに溶解し、GPCを
測定(スチレン換算値)したところ、Mw =1.7×1
4 、Mw /Mn =1.32であった。固形分を重クロ
ロホルムに溶解し、19FNMR、 1HNMRを測定した
ところ、フルオロアルキル基に相当するシグナルとサイ
クロマーM−100に相当するシグナルが検出され、二
重結合に由来するシグナルは消失していた。
【0043】[例4]例3で得た反応混合物の100重
量部(固形分濃度は29.7重量%)に対し、脂環式エ
ポキシ樹脂EHPE−3150(ダイセル化学工業社
製)20重量部、ビス(p−t−ブチルフェニル)ヨー
ドニウムヘキサフルオロホスフェート0.2部を加えガ
ラス板上にスピンコートし、20μmの薄膜を形成させ
た後、150℃で1時間カチオン重合させ、硬化被膜を
得た。硬化被膜の水に対する接触角を測定したところ、
116度であった。
【0044】
【発明の効果】本発明の含フッ素エポキシ共重合体は、
反応性に富んだエポキシ含有基を有するため容易に硬化
しうる。得られた硬化物は、表面に優れた撥水性が付与
されることから、撥水性が要求される種々の用途に応用
できる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記重合単位(A)と下記重合単位(B)
    とを含む共重合体であり、共重合体中の重合単位(A)
    の割合が30〜99重量%、重合単位(B)の割合が1
    〜70重量%であり、共重合体の分子量が330〜10
    0000であることを特徴とする含フッ素エポキシ共重
    合体。 重合単位(A):下式aで表されるポリフルオロアルキ
    ル基含有オレフィンの重合した単位。ただし、式a中の
    f は炭素数1〜20のポリフルオロアルキル基、Rは
    水素原子またはメチル基、nは0〜3の整数、mは0ま
    たは1、xは0または1、を示す。 重合単位(B):ラジカル重合性不飽和基と、カチオン
    重合開始剤で硬化しうるエポキシ含有基とを併有する重
    合性化合物の重合した単位。 【化1】 Rf (CH2n (OCH2m (OCO)x CR=CH2 ・・・式a
  2. 【請求項2】Rf が炭素数4〜16のペルフルオロアル
    キル基である請求項1記載の含フッ素エポキシ共重合
    体。
  3. 【請求項3】重合単位(B)が、下式bで表される重合
    性化合物の重合した単位である請求項1または2記載の
    含フッ素エポキシ共重合体。ただし、式bにおけるQ
    は、単結合または2価連結基、Rは水素原子またはメチ
    ル基、Eはカチオン重合開始剤で硬化しうるエポキシ含
    有基、を示す。 CH2 =CR−Q−E・・・・式b
  4. 【請求項4】カチオン重合開始剤で硬化しうるエポキシ
    含有基が、エポキシ構造を含有する脂環族炭化水素基、
    または、芳香族炭化水素基にエポキシ構造を含有する脂
    肪族炭化水素基が結合した基、である請求項1、2また
    は3記載の含フッ素エポキシ共重合体。
  5. 【請求項5】請求項1、2、3または4記載の含フッ素
    エポキシ共重合体、および、硬化剤を含む硬化性組成
    物。
  6. 【請求項6】硬化剤がカチオン重合開始剤である請求項
    5記載の硬化性組成物。
JP33328497A 1997-07-07 1997-12-03 含フッ素エポキシ共重合体、該共重合体を含む硬化性組成物 Pending JPH11189622A (ja)

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