[發明專利]含氟聚合物表面活性劑

無效

• 申請號: 200580045615.5
• 申請日: 2005-12-22
• 公開（公告）號: CN101094876A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 邁克爾·S·特拉薩斯;喬治·G·I·莫爾;邁克爾·J·西爾阿科斯基;魯道夫·J·達姆斯
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: C08F220/38
• 分類號: C08F220/38;C08F220/24;C09D7/06;C11D1/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 郇春艷;郭國清

技術領域

本發明涉及源自短鏈全氟烷基磺酰氟的新型含氟表面活性劑，其中該表面活性劑包含兩個彼此臨近的全氟烷基磺酰基。已經發現該表面活性劑在降低有機溶劑和水的表面張力方面，與環境可持續性的單尾C4基含氟表面活性劑相比，具有更高的效率和效能。

背景技術

含氟表面活性劑是公知的，E.Kissa在“Fluorinated?Surfactants”，Surface?Science?Series，第50卷(Marcel?Dekker，New?York?1994)中對其進行了一般性的描述。在美國專利4,167,639、3,906,027、5,342,986和5,502,251中也描述了包含源自C4全氟烷基的那些的含氟表面活性劑。特別地，最近在WO?01/30873中描述了源自九氟丁烷磺酰氟(PBSF)的含氟表面活性劑，指出源自PBSF的表面活性劑與已知最早的源自全氟辛烷磺酰氟(POSF)的表面活性劑的效能幾乎相同。此外，這種表面活性被描述為具有更好的環境友好性。需要提高這種源自PBSF的含氟表面活性劑的效能和效率。

發明內容

本發明的發明人發現每個單體單元中含有兩個短鏈全氟烷基片段的聚合物含氟表面活性劑，尤其是源自全氟丁烷磺酰氟(PBSF)的那些在降低有機溶劑和水的表面張力方面的效果和效能非常好。

本發明的表面活性劑可用作顏料、漆、油墨、涂料、滅火劑等的添加劑。其也可以為地板表面涂漆提供優異的平整性和潤濕性。

本發明的表面活性劑與單一PBSF片段的表面活性劑一樣，基本不含在生物活體內可緩慢排出的含氟化合物，因此被認為與最具競爭力的包含更長鏈全氟化片段的表面活性劑相比具有更好的環境持續性。

很多之前已知的含氟材料都包含全氟辛基部分。這些表面活性劑最終會降解為含全氟辛基的化合物。據報道某些含全氟辛基的化合物會導致在生物活體內的生物累積；這種趨勢已經被引作關于某些含氟化合物的一種潛在的擔憂。例如參見US專利5,688,884(Baker等)。因此，需要含氟組合物能有效提供所需表面活性劑性能，并更有效地從體內排出(包括該組合物及其降解產物)。

期望本發明的包含全氟丁基部分的含氟材料當暴露于環境中的生物、熱、氧化、水解和光解條件時，將斷裂為許多降解產物，例如期望包含全氟丁基磺酰氨基部分的組合物會至少某種程度會降解最終成為全氟丁基磺酸鹽。已經令人驚奇地發現全氟丁基磺酸鹽，以其鉀鹽形式測試，比全氟己基磺酸鹽更有效地從體內排出，并且甚至比全氟辛基磺酸鹽更有效地排出。

因此，本發明的一個方面提供如下式的聚合物表面活性劑：

A-(M^f)_a-(M^h)_b-G????I

其中A是引發劑的殘基或氫；

M^f是氟化單體；

M^h是非氟化單體；

G是一價有機殘基，其包括鏈轉移劑的殘基，

a表示1～50的單元；b表示1～50的單元；其包含如下(a)、(b)和(c)的反應產物：

(a)如下式的氟化單體的單元：

其中R_f為C₂～C₅氟化烷基；

R為烷基或芳基；

R²為氫或CH₃；

n為1～10的整數；以及

(b)如下式的非氟化單體的單元：

CH₂＝C(R²)C(O)X-(C_n’H_2n’)Y????III

其中X為O、N(R¹)或S；

R¹為氫或C₁～C₄烷基；

R²如上所限定；

n’為0～20的整數；以及

當n’＝0時，Y是氫；當n’＞0時，Y是親水基團，以及

(c)G為鏈轉移劑的殘基，例如-SCH₂CH₂OH、-SCH₂COOH或-SCH₂CH(OH)CH₂OH等。