JPS6113863B2 - - Google Patents

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JPS6113863B2
JPS6113863B2 JP51119822A JP11982276A JPS6113863B2 JP S6113863 B2 JPS6113863 B2 JP S6113863B2 JP 51119822 A JP51119822 A JP 51119822A JP 11982276 A JP11982276 A JP 11982276A JP S6113863 B2 JPS6113863 B2 JP S6113863B2
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JP
Japan
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group
carbon atoms
formula
divalent alkylene
amphoteric surfactant
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JP51119822A
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English (en)
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JPS5345683A (en
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Takao Hayashi
Yukio Ootoshi
Takashi Seki
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AGC Inc
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Asahi Glass Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03CPHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
    • G03C1/00Photosensitive materials
    • G03C1/005Silver halide emulsions; Preparation thereof; Physical treatment thereof; Incorporation of additives therein
    • G03C1/06Silver halide emulsions; Preparation thereof; Physical treatment thereof; Incorporation of additives therein with non-macromolecular additives
    • G03C1/38Dispersants; Agents facilitating spreading
    • G03C1/385Dispersants; Agents facilitating spreading containing fluorine

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、フルオロアルキル基含有両性界面活
性剤及びその製法に関し、更に詳しく言えば、フ
ルオロアルキル基含有の新規化合物からなる両性
界面活性剤及びその製法に関するものである。 従来、界面活性剤としてはアニオン系、カチオ
ン系、ノニオン系など種々のものが知られてお
り、パーフルオロアルキル基の如きフルオロアル
キル基を有するフツ素化界面活性剤も知られてい
る。フツ素化界面活性剤は、特異な界面活性能を
示すので、揮発性液体の蒸発抑制剤(消火剤)、
写真ゼラチン層のレベリング剤、塗料添加剤、そ
の他の各種用途に好適である。又、アニオン系フ
ツ素化界面活性剤は、フツ素樹脂製造時の乳化剤
としても広く使用されている。而して、両性界面
活性剤は、一般にPH変化の影響を受けにくい、
塩類の影響を受けにくいなどの特徴を有するもの
であるが、従来フツ素化両性界面活性剤の好適な
ものは提案されていない。 本発明者は、前記の観点からフツ素化両性界面
活性剤について種々の研究、検討を重ねた結果、
次のような知見を得るに至つた。即ち、本出願人
が別に特許出願中の方法に従つて得られるフルオ
ロアルキルカルボン酸誘導体を、モノクロル酢
酸、β−プロピオラクトン、アクリル酸などの2
倍モル以上との反応により、カルボキシル化と四
級化を同時に生起せしめると、特定の構造を持つ
ベタイン型両性界面活性剤となる新規化合物が製
造され得ることが見出された。例えば、次の化学
式によつて示される反応、 によつて得られる化合物は、両性界面活性剤とし
ての一般的特徴と共に低濃度でも表面張力を下げ
る効果が大きい、起泡性が大きく安定な泡を形成
可能であるなどの優れた界面活性効果を示すもの
である。 かくして、本発明は、前記知見に基いて完成さ
れたものであり、一般式
【式】 (但し、式中のRfは炭素数4〜18個のポリフルオ
ロアルキル基、Rは水素原子又は低級アルキル
基、Qは炭素数2〜6個の二価のアルキレン基、
Aは炭素数2〜3個の二価のアルキレン基、Bは
炭素数1〜3個の二価のアルキレン基、B′は炭素
数1〜3個の二価のアルキレン基、Mは水素原
子、NH4、又はアルカリ金属を夫々示す)で表わ
される化合物からなる新規なフルオロアルキル基
含有両性界面活性剤を提供するものである。 本発明の新規化合物において、第一に炭素数4
〜18個のポリフルオロアルキル基(Rf基)を有
することが重要である。通常Rf基は、パーフル
オロアルキル基であることが望ましく、炭素数は
6〜12個であることが望ましい。勿論、Rf基は
直鎖状でも分岐状でも良く、部分的に水素原子や
塩素原子などを含むポリフルオロアルキル基でも
良い。かゝるポリフルオロアルキル基特にパーフ
ルオロアルキル基によりフツ素化界面活性剤とし
ての諸特性が発揮され得る。第二に、−A−OH
基の存在が重要であり、かゝる水酸基によつて多
価の塩類との相溶性や良好な起泡力の如き特性が
発揮され得る。Aは炭素数2〜3個の二価のアル
キレン基であり、直鎖状でも分岐状でも良い。通
常は、人手の容易性などからAが−CH2CH2−な
るアルキレン基である実施態様が望ましい。第三
に陽イオン性の窒素原子に陰イオン性の−B′−
COO基が結合していることが重要であり、
かゝる態様によつて両性界面活性剤としての諸特
性が発揮され得る。又、陽イオン性の窒素原子に
は−B−COOM基が結合しており、前記−A−
OH基及び−B′−COO基との共存により、本発
明における両性界面活性剤としての優れた性能、
例えばカルシウムイオンなどの多価カチオンの許
容濃度が高い、有機溶剤の蒸発を抑制する効果が
大きいなどが有利に発揮され得るものである。B
及びB′は、炭素数1〜3個の二価のアルキレン基
であり、直鎖状でも分岐状でも良いが、通常は炭
素数1〜2個の直鎖状アルキレン基、即ち−CH2
−又は−CH2CH2−が好適な実施態様である。
又、BとB′は異なつたアルキレン基でも良いが、
通常は製造上の利点などからBとB′とが同じ場合
が望ましい。 而して、本発明の新規化合物において、Qは炭
素数2〜6個、好ましくは2〜4個の二価のアル
キレン基であり、分岐状又は直鎖状が採用され得
る。通常はQとして炭素数2〜4個の直鎖状のア
ルキレン基が好ましい実施態様であり、特に−
CH2CH2CH2−が選定される。又、Rは水素原子
又は炭素数1〜3個の低級アルキル基が望まし
く、特に水素原子が選定される。Mは水素原子、
NH4、又はアルカリ金属から選択され、通常はM
が水素原子である実施態様が特に好適な結果を与
え得る。尚、アルカリ金属としては、ナトリウ
ム、カリウム、リチウム、ルビジウムなどが例示
され、好ましくはナトリウム、カリウムである。 本発明の新規両性界面活性剤化合物は、種々の
合成法により製造され得るが、通常は、一般式
【式】で表わされる化合物 を、モノクロル酢酸、β−プロピオラクトン、ア
クリル酸の如きカルボキシル化剤の2倍モル以上
を用いて処理し、カルボキシル化と四級化を同時
に行なうことによつて容易に合成可能である。例
えば、次の具体的反応例などによつて合成され得
る。即ち、 などである。尚、一般式
【式】なる化合物は、本出願 人が別に特許出願中の方法、即ちポリフルオロア
ルキルカルボン酸類とエタノールアミン類との反
応などにより容易に入手され得る。例えば、次の
化学反応式で示される方法によつて合成され得
る。 RfCOOC3H7+NH2(CH23NHCH2CH2OH →RfCONH(CH23NHCH2CH2OH+C3H7OH RfCOCl+NH2(CH23NHCH2CH2OH+
NaOH →RfCONH(CH23NHCH2CH2OH+NaCl 而して、(1)〜(3)の合成法においては、反応をジ
オキサン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、
酢酸エチルなどの不活性溶媒中で実施するのが望
ましく、また(1)又は(3)の方法などでは、イソプロ
ピルアルコールなどの低級アルコール溶媒も使用
され得る。前記(1)と(3)の方法では、反応温度50〜
100℃、好ましくは70〜90℃で20〜30時間程度を
要するが、(2)の方法では反応温度0〜70℃、好ま
しくは20〜40℃で3〜6時間程度で実施できる。
かゝる方法によれば、目的化合物の収率をほゞ
100%にすることが可能である。又、カルボキシ
ル化剤は、
【式】の1モル当 り2モル以上を使用するのが望ましいが、1〜2
モル程度の使用量でも目的物の収率は低下するが
採用可能である。カルボキシル化剤の使用量が少
ない場合には、四級化の生起割合が減少し、一般
【式】で表わされる化合物が 副生する。尚、かゝる副生物
【式】も両性界面活性剤として 有用である。本発明のベタイン型の目的化合物を
有利に得るためには、
【式】 の1モルに対して、カルボキシル化剤を1.5モル
以上、好ましくは2モル以上の割合で使用するの
が適当である。 本発明において、カルボキシル化剤としては、
【式】の活性水素原子(− QNH−の水素原子)を−B−COOMに置き換
え、更に−B′−COO基を導入し得るものであ
れば、特に限定されることなく、種々例示可能で
ある。好適なカルボキシル化剤としては、第一に
X−R1−COOM(但し、R1はB又はB′に同じで
あり、Xは塩素原子又は臭素原子)なるハロゲン
置換炭化水素カルボン酸類であり、例えばモノク
ロル酢酸、β−クロルプロピオン酸などがあげら
れる。第二に
【式】(但し、R2はB又は B′に同じ)なるラクトン類であり、例えばβ−プ
ロピオラクトンがあげられる。第三に、R3
COOM(但し、R3は炭素−炭素二重結合を有す
るアルケニル基であり、R3はB又はB′と同様の
炭素数を有する)なる不飽和炭化水素カルボン酸
類であり、例えばアクリル酸、ビニル酢酸、メタ
クリル酸などがあげられる。本発明においては、
モノクロル酢酸、β−プロピオラクトン、アクリ
ル酸などが、カルボキシル化剤として特に好まし
く採用され得るものである。 通常は、カルボキシル化剤として、−B−
COOMが−B−COOH(即ち、Mが水素原子)
となるものを採用し、一般式
【式】なる化合物を得る が、必要に応じて生成物をアンモニア、カ性アル
カリなどにより中和処理することにより、−B−
COOHを−B−COONH4や−B−COOMe(但
し、Meはナトリウム、カリウムなど)に変える
こともできる。 かくして得られるベタイン型化合物は、前記の
通り、一般式
【式】 で表わされるが、典型的な具体例として次の如き
ものをあげることができる。 即ち、 などが例示され得る。かゝるベタイン型構造は、
赤外吸収スペクトル、元素分析、等電点の測定の
如き手段で確認されている。 本発明の新規両性界面活性剤は、後述の実施例
にも示されるように、種々の優れた特性を有して
いる。即ち、両性タイプ及びフツ素化タイプとし
ての一般的特性、例えば耐硬水性、耐PH変化な
どに加えて、次の表面張力を低下する力が大き
い。また、臨界ミセル濃度が小さいので、前記の
如き効果は低濃度でも発揮される。更に、起泡性
が大きく且つ安定な泡を形成可能である。 従つて、発発明の両性界面活性剤は、前記特性
を利用した各種用途に広範囲に採用され得る。例
えば、ガソリン等の可燃性液体の消火剤、ワツク
ス類のレベリング剤、写真乳剤の湿潤剤、繊維加
工時の湿潤剤などとして優れた効果を発揮する。 次に、本発明の実施例について更に具体的に説
明するが、かゝる説明によつて本発明が何ら限定
されないことは勿論である。尚、以下の実施例に
おいて、表面張力及び起泡性の測定は、次のよう
に実施した。即ち、表面張力は所定の濃度に希釈
した界面活性剤水溶液を25℃に保ち、Wilhelmy
の吊板法を用いて測定した。また起泡性は同じく
25℃で0.1%水溶液を用いてRose&Milesの方法
で測定した。 実施例 1 撹拌機、還流冷却器および温度計を装着した
200mlのフラスコに、 C8F17CONH(CH23NHC2H4OH 50g、
ClCH2COOH 20g,NaOH8.5g、及びイソプロ
パノール(溶媒)50gを仕込み、激しく撹拌しな
がら70℃、20時間反応せしめた。その結果、
【式】50gが得 られた。原料C8F17CONH(CH23NHC2H4OHに
対する収率は98%である。この生成物の赤外吸収
スペクトルは1580cm-1に−COOによる吸収
を、3400cm-1に−COOHによる吸収を示してい
る。また、元素分析の結果は、C31.9%,H2.3
%,H4.0%,F46.8%であり、
【式】の計算 値、C31.76%,H2.50%,N4.12%,F47.5%、と
良く一致しており、上記構造の化合物であること
が確認された。 この生成物について、起泡性及び水の表面張力
低下能を測定した結果を下記第1表に示す。 実施例 2 実施例1と同様の反応器に、 C8F17CONH(CH23NHC2H4OH 50g、β−プロ
ピオラクトン13.5g、及びジオキサン(溶媒)50
gを仕込み、40℃で5時間反応せしめたところ、 が収率99%で得られた。得られる生成物について
の起泡性及び表面張力低下能を下記第1表に示
す。 実施例 3 実施例1と同様の反応器に、 C8F17CONHCH2CH2NHC2OH 50g、アクリル酸
16g、及びテトラヒドロフラン(溶媒)50gを仕
込み、75℃で30時間反応せしめたところ、
【式】が収率 97%で得られた。生成物についての起泡性及び表
面張力低下能を下記第1表に示す。 比較例 1
【式】について、起 泡性及び水の表面張力低下能を測定した結果を、
下記第1表に示す。
【表】 実施例4〜6および比較例2 実施例2の方法に準じて構造の異なるベタイン
化合物を合成した。合成した化合物の構造とそれ
らの水溶液の表面張力、起泡性を第2表に示す。
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式【式】(但し、 式中のRfは炭素数4〜18個のポリフルオロアル
    キル基、Rは水素原子又は低級アルキル基、Qは
    炭素数2〜6個の二価のアルキレン基、Aは炭素
    数2〜3個の二価のアルキレン基、Bは炭素数1
    〜3個の二価のアルキレン基、B′は炭素数1〜3
    個の二価のアルキレン基、Mは水素原子、NH4
    又はアルカリ金属を夫々示す)で表わされる化合
    物からなるフルオロアルキル基含有両性界面活性
    剤。 2 Rfが炭素数4〜18個のパーフルオロアルキ
    ル基である特許請求の範囲第1項記載のフルオロ
    アルキル基含有両性界面活性剤。 3 Aが−CH2CH2−である特許請求の範囲第1
    項又は第2項記載のフルオロアルキル基含有両性
    界面活性剤。 4 −B−COOMが−(CH2)nCOOH基(但
    し、nは1〜2の整数を示す)である特許請求の
    範囲第1項、第2項、又は第3項記載のフルオロ
    アルキル基含有両性界面活性剤。 5 【式】が【式】(但 し、mは1〜2の整数を示す)である特許請求の
    範囲第1項、第2項、第3項、又は第4項記載の
    フルオロアルキル基含有両性界面活性剤。 6 −B−COOMが−(CH2)nCOONH4基(但
    し、nは1〜2の整数を示す)である特許請求の
    範囲第1項、第2項、第3項、又は第5項記載の
    フルオロアルキル基含有両性界面活性剤。 7 −B−COOMが−(CH2)nCOOMe基(但
    し、nは1〜2の整数、Meはナトリウム又はカ
    リウムを夫々示す)である特許請求の範囲第1
    項、第2項、第3項、又は第5項記載のフルオロ
    アルキル基含有両性界面活性剤。 8 (但し、lは2〜4の整数を示す)である特許請
    求の範囲第1項、第2項、第3項、第4項、第5
    項、第6項、又は第7項記載のフルオロアルキル
    基含有両性界面活性剤。 9 一般式【式】(但し、式 中Rfは炭素数4〜18個のポリフルオロアルキル
    基、Rは水素原子又は低級アルキル基、Qは炭素
    数2〜6個の二価のアルキレン基、Aは炭素数2
    〜3個の二価のアルキレン基を夫々示す)で表わ
    される化合物をカルボキシル化剤の1.5倍モル以
    上で処理して、一般式 【式】(但し、式中の Rf,R,Q,Aは前記に同じであり、Bは炭素
    数1〜3個の二価のアルキレン基、B′は炭素数1
    〜3個の二価のアルキレン基、Mは水素原子、
    NH4、又はアルカリ金属を夫々示す)で表わされ
    る化合物からなるフルオロアルキル基含有両性界
    面活性剤の製法。 10 カルボキシル化剤による処理の後に、中和
    処理を実施する特許請求の範囲第9項記載の製
    法。 11 カルボキシル化剤の使用量を
    【式】 の1モルに対して2モル以上とする特許請求の範
    囲第9項又は第10項記載の製法。 12 カルボキシル化剤として一般式X−R1
    COOM(但し、R1は前記B又はB′に同じであ
    り、Xは塩素原子又は臭素原子であり、Mは前記
    に同じである)で表わされるハロゲン置換炭化水
    素カルボン酸類を使用する特許請求の範囲第9
    項、第10項、又は第11項記載の製法。 13 カルボキシル化剤としてモノクロル酢酸を
    使用する特許請求の範囲第12項記載の製法。 14 反応処理温度50〜100℃で実施する特許請
    求の範囲第13項記載の製法。 15 カルボキシル化剤として一般式
    【式】 (但し、R2は前記B又はB′と同じである)で表わ
    されるラクトン類を使用する特許請求の範囲第9
    項、第10項、又は第11項記載の製法。 16 カルボキシル化剤としてβ−プロピオラク
    トンを使用する特許請求の範囲第15項記載の製
    法。 17 反応処理温度0〜70℃で実施する特許請求
    の範囲第16項記載の製法。 18 カルボキシル化剤として一般式R3
    COOM(但し、R3は炭素−炭素二重結合を有す
    るアルケニル基であり、R3は前記B又はB′と同
    様の炭素数を有する)で表わされる不飽和炭化水
    素カルボン酸類を使用する特許請求の範囲第9
    項、第10項、又は第11項記載の製法。 19 カルボキシル化剤としてアクリル酸を使用
    する特許請求の範囲第18項記載の製法。 20 反応処理温度50〜100℃で実施する特許請
    求の範囲第19項記載の製法。
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