(57)【要約】【課題】パーフルオロポリエーテル油またはパーフルオロカーボン化合物の乳化剤として含フッ素化合物を用いた場合にあっても、そこに得られるパーフルオロ基含有化合物エマルジョンの保存安定性を改善したものを提供する。【解決手段】含フッ素乳化剤の存在下で、パーフルオロポリエーテル油またはパーフルオロカーボン化合物を水溶性有機溶剤およびフッ素系有機溶剤中で、分散乳化したパーフルオロ基含有化合物エマルジョン。このパーフルオロ基含有化合物エマルジョンは、例えば40℃、1ヶ月経過後または6ヶ月経過後の保存安定性にすぐれており、その平均粒子径も殆ど変化しない。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
含フッ素乳化剤の存在下で、パーフルオロポリエーテル油またはパーフルオロカーボン化合物を水溶性有機溶剤およびフッ素系有機溶剤中で、分散乳化したパーフルオロ基含有化合物エマルジョン。
【請求項２】
パーフルオロポリエーテル油が、一般式 Rf′O(C3F6O)p(C2F4O)q(CF2O)rRf′′(ここで、Rf′、Rf′′はC1〜C5のパーフルオロ低級アルキル基であり、C3F6O基、C2F4O基およびCF2O基はランダムに結合しており、p＋q＋r＝2〜200で、p,qまたはrは０であり得る)で表わされる化合物である請求項１記載のパーフルオロ基含有化合物エマルジョン。
【請求項３】
含フッ素乳化剤が、一般式 RfCOOM(ここで、RfはC4〜C10のフルオロ炭化水素基またはC3〜C12の基中に1個以上のエーテル結合を有するフルオロアルコキシアルキル基であり、Mは水素原子、アルカリ金属、アンモニウム塩基または有機アミン塩基である)で表わされるパーフルオロカルボン酸塩または一般式 RfCH2CH2P(O)(OM1)(OM2)(ここで、Rfは上記と同じであり、M1は水素原子、アルカリ金属、アンモニウム塩基または有機アミン塩基であり、M2はアルカリ金属、アンモニウム塩基または有機アミン塩基である)で表わされるホスホン酸塩である請求項１記載のパーフルオロ基含有化合物エマルジョン。
【請求項４】
さらに、ポリビニルピロリドンが安定化剤として用いられた請求項１記載のパーフルオロ基含有化合物エマルジョン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーフルオロ基含有化合物エマルジョンに関する。さらに詳しくは、保存安定性にすぐれたパーフルオロ基含有化合物エマルジョンに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は先に、一般式
RfO(C3F6O)p(C2F4O)q(CF2O)rRf′
Rf、Rf′：C1〜C5のパーフルオロアルキル基
p+q+r：2〜200
または一般式
F(CF2CF2CF2O)nCF2CF3
n：2〜100
で表わされるパーフルオロポリエーテル油またはパーフルオロカーボン化合物100重量部に対し、乳化剤として一般式
CnF2n+1CH2CH2P(O)(OM1)(OM2)
M1：水素原子、アンモニウム塩、有機アミン塩
M2：アンモニウム塩、有機アミン塩
n：1〜6
で表わされるパーフルオロアルキルエチルホスホン酸塩0.01〜30重量部を用いて形成させたエマルジョン(特許文献１)またはこれらを有効成分とする離型剤(特許文献２)を提案している。
【０００３】
ここで用いられたパーフルオロエチルホスホン酸塩は、乳化性能にすぐれたペンタデカフルオロオクタン酸アンモニウムに匹敵する乳化性能を有するものの、水溶液または有機溶剤溶液として調製されているため、例えば40℃、1ヶ月経過後または6ヶ月経過後の保存安定性に欠けていることが判明した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−６３７０８号公報
【特許文献２】特開２０１１−６３７０９号公報
【特許文献３】特開２０００−７２６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、パーフルオロポリエーテル油またはパーフルオロカーボン化合物の乳化剤として含フッ素化合物を用いた場合にあっても、そこに得られるパーフルオロ基含有化合物エマルジョンの保存安定性を改善したものを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる本発明の目的は、含フッ素乳化剤の存在下で、パーフルオロポリエーテル油またはパーフルオロカーボン化合物を水溶性有機溶剤およびフッ素系有機溶剤中で、分散乳化したパーフルオロ基含有化合物エマルジョンによって達成される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るパーフルオロ基含有化合物エマルジョンは、例えば40℃、1ヶ月経過後または6ヶ月経過後の保存安定性にすぐれており、その平均粒子径も殆ど変化しない。
【０００８】
パーフルオロポリエーテル油は、相溶性が悪く、水系分散は困難であったが、本発明では水溶性有機溶剤とフッ素系有機溶剤とを併用することにより、水系分散を可能としている。
【０００９】
パーフルオロポリエーテル油とのエマルジョンは、その良好な乳化安定性を保持したまま、表面処理剤、離型剤、化粧品等の用途に好適に用いられる。また、パーフルオロカーボン化合物は、大量に酸素を溶解して運搬できることから、パーフルオロカーボン化合物のエマルジョンは、酸素運搬媒体や臓器保存液としての有効な利用が図られる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
パーフルオロポリエーテル油またはパーフルオロカーボン化合物の乳化剤としては、一般式
RfCOOM
Rf：C4〜C10のフルオロ炭化水素基
C3〜C12の基中に1個以上のエーテル結合を有するフルオロアルコキシアル
キル基
M：水素原子、アルカリ金属、アンモニウム塩基、有機アミン塩基
で表わされるパーフルオロカルボン酸塩、例えばパーフルオロオクタン酸アンモニウム、パーフルオロノナン酸アンモニウム、パーフルオロヘプタン酸アンモニウム、2,3,3,3-テトラフルオロ-2-〔1,1,2,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-(1,1,2,2,3,3,3-ヘプタフルオロプロポキシ)プロポキシ〕プロパン酸アンモニウム等
RfCH2CH2P(O)(OM1)(OM2)
Rf：上記と同じ
M1：水素原子、アルカリ金属、アンモニウム塩基、有機アミン塩基
M2：アルカリ金属、アンモニウム塩基、有機アミン塩基
で表わされるホスホン酸塩、例えば有機アミン塩基はモノエチルアミン、モノイソプロピルアミン、ジエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジシクロヘキシルアミン、トリエチルアミン、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、トリス(2-ヒドロキシエチル)アミン、ピリジン、モルホリンまたはこれらから導かれるアミン塩基
RfCH2CH2OPO(OM1)(OM2)
で表わされるリン酸塩
Rf、M1、M2：上記と同じ
が挙げられる。
【００１１】
乳化剤は、水または水溶性有機溶剤である水性媒体に溶解させた水性溶液または有機溶剤に溶解させた有機溶剤溶液として用いられる。有機溶剤としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン等の非プロトン性極性溶剤が用いられる。
【００１２】
例えばパーフルオロアルキルエチルホスホン酸塩の乳化能力は、例えば2-(パーフルオロヘキシル)エチルホスホン酸アンモニウム水溶液の場合、その臨界ミセル濃度〔CMC〕は乳化剤濃度が0.8重量％付近にみられ、乳化剤濃度が2.0重量％程度迄一定の低い表面張力が示される。
【００１３】
乳化剤の水性溶液または有機溶剤溶液は、パーフルオロポリエーテル油100重量部当り、その有効成分量が約0.01〜100重量部、好ましくは約0.1〜60重量部の割合でパーフルオロポリエーテル油に添加され、乳化処理されて、パーフルオロポリエーテル油エマルジョンを形成させる。乳化剤をこれ以上の割合で用いると、パーフルオロポリエーテル油自体の特性が十分に発揮されないようになる。乳化処理は、ホモジナイザ等を用い、約500〜10,000rpmの回転数で予備乳化を行った後、さらに高圧ホモジナイザを用い、圧力約100〜800kgf/cm2(約10〜80MPa)で乳化処理されて行われる。
【００１４】
エマルジョン化されるパーフルオロポリエーテル油としては、一般式
Rf′O(C3F6O)p(C2F4O)q(CF2O)rRf′′                    〔I〕
で表わされるものが使用される。ここで、Rf′、Rf′′はパーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基等の炭素数1〜5のパーフルオロ低級アルキル基であり、C3F6O基、C2F4O基およびCF2O基はランダムに結合しており、p＋q＋r＝2〜200で、p,qまたはrは0であり得る。このような一般式で表わされるパーフルオロポリエーテル油の具体例としては、以下のようなものがある。
【００１５】
RfO〔CF(CF3)CF2O〕mRf′                                   〔Ia〕
ここで、mは2〜200で、これはヘキサフルオロプロペンの光酸化重合で生成した先駆体を完全にふっ素化することにより、あるいはふっ化セシウム触媒の存在下にヘキサフルオロプロペンオキシドをアニオン重合させ、得られた末端−CF(CF3)COF基を有する酸フロリド化合物をふっ素ガス処理することにより得られる。
【００１６】
RfO〔CF(CF3)CF2O〕m(CF2O)nRf′                            〔Ib〕
ここで、CF(CF3)CF2O基およびCF2O基はランダムに結合しており、m＋n＝3〜200、m：n＝(10：90)〜(90：10)であり、これはヘキサフルオロプロペンの光酸化重合で生成した先駆体を完全にふっ素化することにより得られる。
【００１７】
RfO(CF2CF2O)m(CF2O)nRf′                                  〔Ic〕
ここで、m＋n＝3〜200であり、m：n＝(10：90)〜(90：10)であり、これはテトラフルオロエチレンの光酸化重合で生成した先駆体を完全にふっ素化することにより得られる。
【００１８】
前記一般式で表わされる以外のパーフルオロポリエーテル油も用いることができ、例えば次のようなパーフルオロポリエーテル油が用いられる。
F(CF2CF2CF2O)nCF2CF3                                      〔II〕
ここでn＝2〜100であり、これはふっ化セシウム触媒の存在下に2,2,3,3−テトラフルオロオキセタンをアニオン重合させ、得られた含ふっ素ポリエーテル(CH2CF2CF2O)nを160〜300℃の紫外線照射下でふっ素ガス処理することにより得られる。
【００１９】
具体例として挙げた以上のパーフルオロポリエーテル油は、単独もしくは混合して用いることができるが、コストパーフォーマンスの点からは、上記〔Ia〕または〔Ib〕、特に〔Ia〕のパーフルオロポリエーテル油が好んで用いられる。パーフルオロポリエーテル〔Ia〕としては、mが2〜100の整数で、数平均分子量Mnが約300〜50000、好ましくは約500〜20000のものが用いられる。
【００２０】
これらのパーフルオロポリエーテル油は、どのような値の動粘度のものでも使用できるが、潤滑剤としては5〜2000mm2／秒(40℃)、高温条件下での使用を考慮すると、好ましくは100〜1500mm2／秒(40℃)のものが用いられる。すなわち、約5mm2／秒以下のものは蒸発量が多く、耐熱用グリースの規格であるJIS転がり軸受用グリース3種で規定されている蒸発量1.5%以下という条件を満たさなくなる。また、2000mm2／秒以上の動粘度のものは、流動点(JIS K-2283)が10℃以上となり、通常の方法では低温起動時に軸受が回転せず、それを使用可能とするには加熱する必要がある。
【００２１】
また、大量に酸素を溶解して運搬できるパーフルオロカーボン化合物は、パーフルオロアルキルエチルホスホン酸塩を含有するエマルジョンとして、酸素運搬媒体や摘出臓器保存液(特許文献３参照)としての有効な利用が図られる。
【００２２】
パーフルオロカーボン化合物としては、例えばパーフルオロシクロヘキサン、パーフルオロデカリン等のパーフルオロシクロアルカン、パーフルオロトリメチルシクロヘキサン、パーフルオロイソプロピルシクロヘキサン、パーフルオロメチルデカリン等のパーフルオロアルキルシクロアルカン等が挙げられる。それのエマルジョンの形成は、パーフルオロポリエーテル油の場合と同様に行われる。
【００２３】
パーフルオロポリエーテル油またはパーフルオロカーボン化合物は、かかる乳化剤の存在下で、安定剤としてのポリビニルピロリドン、水溶性有機溶剤およびフッ素系有機溶剤を用いて乳化し、エマルジョンを形成させる。
【００２４】
ポリビニルピロリドン(PVP)は、エマルジョンの安定化のために用いることが好ましく、それの約0.01〜10重量％水溶液として、パーフルオロポリエーテル油またはパーフルオロカーボン化合物 100重量部当り約0.1〜20重量部、好ましくは約0.1〜10重量部(PVPとして)用いられる。その分子量は、約1〜200万程度である。
【００２５】
水溶性有機溶剤は、乳化剤が水溶液として用いられるので、それとの相溶性のために、パーフルオロポリエーテル油またはパーフルオロカーボン化合物 100重量部当り約2〜300重量％、好ましくは約5〜150重量％の割合で用いられる。
【００２６】
水溶性有機溶剤としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールまたはそのモノメチルエーテル、トリプロピレングリコール、ヘキシレングリコール等のグリコール類などが用いられる。
【００２７】
フッ素系有機溶剤としては、取扱いの簡便性といった観点から、例えば1,4-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、エチルノナフルオロブチルエーテル、エチルノナフルオロイソブチルエーテル、1,1,2,2-テトラフルオロエチル-2,2,2-トリフルオロエチルエーテル、1,1,1,2,2-ペンタフルオロ-3,3-ジクロロプロパン、1,1,2,2,3-ペンタフルオロ-1,3-ジクロロプロパン、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-デカフルオロペンタン、パーフルオロヘキサン等が、パーフルオロポリエーテル油またはパーフルオロカーボン化合物 100重量部当り約1〜1000重量部、好ましくは約10〜500重量部の割合で用いられる。フッ素系有機溶剤が用いられないと、保存安定性を欠くようになる。実際には、市販品、例えば3M社製品ノベックシリーズやAGC製AE-3000のものをそのまま使用できる。
【００２８】
フッ素系有機溶剤として、ハイドロフルオロカーボン系またはハイドロフルオロエーテル系溶剤を用いることもできる。
【００２９】
ハイドロフルオロカーボン系溶剤としては、具体的には次のような化合物が挙げられる。
2020158600.tif 000002
また、ハイドロフルオロエーテル系溶媒としては、次のようなものが例示される。
2020158600.tif 000003
ハイドロクロロフルオロカーボン系溶剤としては、次のようなものが例示される。
CF3CF2CHCl2/CClF2CF2CHClF
【００３０】
乳化処理は、以上の各成分を用い、ホモジナイザ等を用い、約500〜10,000rpmの回転数で予備乳化を行った後、さらに高圧ホモジナイザを用い、圧力約100〜800kgf／cm2(約10〜80MPa)で乳化処理することによって行われる。
【００３１】
形成されるエマルジョンが各種用途に用いられる場合、その固形分濃度が約0.01〜60重量％、好ましくは約0.05〜30重量％を占める量となるように、水、前記水溶性有機溶剤で希釈した水性溶液または有機溶剤溶液として用いられる。有機溶剤としては、シクロペンタン、シクロヘキサンまたはこれらのメチル、エチル置換体である脂環式炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、1,4-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン等のフッ素化芳香族炭化水素等が用いられる。
【実施例】
【００３２】
次に、実施例について本発明を説明する。
【００３３】
実施例１
攪拌装置および滴下装置を備えた容量1000mlの反応装置内に、40℃の加熱水450gを保温しながら仕込み、2,3,3,3-テトラフルオロ-2-〔1,1,2,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-(1,1,2,2,3,3,3-ヘプタフルオロプロポキシ)プロポキシ〕プロパン酸  〔PO-3-CA〕
CF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOH
30gを加えた後、1.4重量％アンモニア水溶液20gを加え、1時間攪拌を続けて中和反応を行った。これにより、pH8のPO-3-CAアンモニウム塩水溶液(乳化剤水溶液、有効成分濃度6.0重量％)が得られた。
【００３４】
同様の反応装置内に、40℃に加熱された上記乳化剤水溶液418.5g、ヘキシレングリコール〔HG〕60gおよびポリビニルピロリドン10％水溶液〔PVP 10％K90〕1.5gを保温しながら仕込み、1時間攪拌を続けた。
【００３５】
そこに、一般式 C3F7〔CF(CF3)CF2O〕mC2F5 (m：2〜100)で表わされるパーフルオロポリエーテル油(NOKクリューバー製品BARRIERTA J400 FLUID、動粘度(40℃)390mm2／秒)60gとフッ素系有機溶剤(3M社製品ノベック 7300)60gを加えた後(以上合計量600g)、ホモジナイザを用いて、回転数3000rpmで2分間予備乳化を行い、さらに高圧ホモジナイザ(日本精機製)を用いて、圧力600kgf／cm2(58.8MPa)で乳化処理し、パーフルオロポリエーテル油エマルジョンを565g(回収率94％)得た。
【００３６】
得られたパーフルオロポリエーテル油エマルジョンを、室温条件下または40℃で1ヶ月経過後の沈殿発生状態を、下記基準で評価した。
(保存安定性評価)
◎：沈殿がほぼゼロ
○：沈殿が底面に微量析出している
△：沈殿が底面ほぼ一面に薄く析出しているが、底面から液の表面全体がみえる
×：沈殿が底面全体に析出しており、底面からは液の表面全体がみえない
あるいは沈殿が大量に析出しており、分層している
【００３７】
実施例２〜１２
実施例１において、乳化剤水溶液、PVP 10％K90、水溶性有機溶剤、フッ素系有機溶剤およびパーフルオロポリエーテル油の種類、使用量(合計600g)が種々変更された。
IPA：イソプロパノール
ノベック 7200：3M社製品
AK-225： AGC製品
MTF-TFM：セントラル硝子製品
AE-3000：AGC製品
J100：NOKクリューバー製品、動粘度(40℃)95mm2／秒
J800：NOKクリューバー製品、動粘度(40℃)800mm2／秒
【００３８】
得られた結果は、実施例１と共に、次の表１−１〜１−２に示される。
実施例３のエマルジョンの平均粒子径は100nmであり、また保存安定性は◎であり、安定なエマルジョンが形成されていることが確認された。このエマルジョンを、室温条件下(20〜25℃)および40℃でそれぞれ1ヶ月間静置した後の平均粒子径は、それぞれ105nm、110nmという値が得られ、また保存安定性は○であった。同様に、実施例１０〜１１についても、経時的平均粒子径が測定された。
【００３９】
なお、平均粒子径の測定は、日機装製マイクロドラック粒度分布計UPA 150を用い、動的光散乱法によって行われた。
表１−１
実施例          １     ２     ３     ４     ５     ６  
〔組成；g〕
乳化剤水溶液         418.5  297    357    357    357    390  
PVP 10％K90            1.5    3.0    3.0    3.0    3.0    3.0
HG                    60     60     60     60     60     30  
ノベック 7300         60                                     
ノベック 7200                                     60         
AK-225                      180     60     60            57  
J400                  60     60           120    120    120  
J800                               120                       
〔エマルジョン〕
回収量         (g)   565    563    555    568    565    565  
回収率        (％)    94     94     93     95     94     94  
〔保存安定性〕
初期                  ○     ○     ◎     ○     ○     ○  
室温、1ヶ月経過後     ○     ○     ○     ○     ○     ○  
40℃、1ヶ月経過後     △     ○     ○     ○     ○     ○  
〔平均粒子径、nm〕
初期                               100                       
室温、1ヶ月経過後                  105                       
40℃、1ヶ月経過後                  110                       
表１−２
実施例          ７     ８     ９     10     11     12  
〔組成；g〕
乳化剤水溶液         357    357    357    357    297.5  297.5
PVP 10％K90            3.0    3.0    3.0    3.0    2.5    2.5
IPA                                                      25  
HG                    60     60     60     30     25         
ノベック 7300                       30     60     50     50  
MTF-TFM                      60                              
AE-3000               60            30     30    125    125  
J100                 120                                     
J800                        120    120    120    100    100  
〔エマルジョン〕
回収量         (g)   570    556    550    553    553    550  
回収率        (％)    95     93     92     92     92     92  
〔保存安定性〕
初期                  ○     ○     ○     ◎     ◎     ○  
室温、1ヶ月経過後     ○     ○     ○     ○     ○     ○  
40℃、1ヶ月経過後     △     △     ○     ○     ○     ○  
〔平均粒子径、nm〕
初期                                      131    108         
室温、1ヶ月経過後                         135    110         
40℃、1ヶ月経過後                         140    111         
【００４０】
比較例１〜４
実施例１において、フッ素系有機溶剤が用いられず、他の成分が種々変更された。得られた結果は、次の表２に示される。
PPG400：ポリプロピレングリコール(日油製品ユニオール D-400)
J10：NOKクリューバー製品、動粘度(40℃)約10mm2／秒
表２
比較例          １     ２     ３     ４  
〔組成；g〕
乳化剤水溶液         420    480    480    480  
PVP 10％K90           60                       
IPA                          60                
HG                                  60         
PPG                                        60  
J10                                        60  
J400                 120     60     60         
〔保存安定性〕
初期                  ○     ○     ○     ○  
室温、1ヶ月経過後     △     △     △     △  
40℃、1ヶ月経過後     ×     ×     ×     ×  
【００４１】
実施例１３〜１７、比較例５
実施例３において、含フッ素化合物、25％NH3水溶液、水溶性有機溶剤、フッ素系有機溶剤およびパーフルオロポリエーテル油の種類、使用量が種々変更された。得られた結果は、次の表３に示される。なお、保存安定性は、40℃、6ヶ月経過後についても評価された。
FHP-2-OH：F(CF2)6CH2CH2PO(OH)2
25％NH3水溶液：25重量％アンモニア水溶液
表３
例          実−13 実−14 実−15 実−16 実−17 比−５
〔組成；g〕
FHP-2-OH               3.5    9.9   16.1   17.5   10.5    3.5
25％NH3水溶液          2.3    6.6   10.7   11.7    7.0    2.3
水                   142.9  174.3  216.4  161.6  120.5  204.9
PVP 10％K90            1.8    1.8    1.8    1.8    1.8       
HG                    17.5   17.5   17.5   17.5   17.5       
ノベック 7300         35.1   35.1   35.1   35.1   35.1       
AE-3000               17.6   17.6   17.6   17.6   17.6       
J800                 130     87.8   35.1   87.8  140.4  140.4
(合計)             350.7  350.6  350.3  350.5  350.4  351.1
〔エマルジョン〕
回収量         (g)   299    305    306    322    308    321  
回収率        (％)    85     87     87     92     88     91  
〔保存安定性〕
初期                  ◎     ◎     ○     ◎     ◎     ○  
室温、1ヶ月経過後     ◎     ○     ○     ○     ◎     ○  
40℃、1ヶ月経過後     ○     ○     ○     ○     ○     ×  
40℃、6ヶ月経過後     ○     ○     ○     ○     ○     ×  
〔平均粒子径、nm〕
初期                 198    125     55    132    167         
室温、1ヶ月経過後    203    128     57    130    165         
40℃、1ヶ月経過後    193    136     61    128    163