[发明专利]含氟聚合物表面活性剂

说明书

技术领域

本发明涉及源自短链全氟烷基磺酰氟的新型含氟表面活性剂，其中该表面活性剂包含两个彼此临近的全氟烷基磺酰基。已经发现该表面活性剂在降低有机溶剂和水的表面张力方面，与环境可持续性的单尾C4基含氟表面活性剂相比，具有更高的效率和效能。

背景技术

含氟表面活性剂是公知的，E.Kissa在“Fluorinated Surfactants”，Surface Science Series，第50卷(Marcel Dekker，New York 1994)中对其进行了一般性的描述。在美国专利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剂。特别地，最近在WO 01/30873中描述了源自九氟丁烷磺酰氟(PBSF)的含氟表面活性剂，指出源自PBSF的表面活性剂与已知最早的源自全氟辛烷磺酰氟(POSF)的表面活性剂的效能几乎相同。此外，这种表面活性被描述为具有更好的环境友好性。需要提高这种源自PBSF的含氟表面活性剂的效能和效率。

发明内容

本发明的发明人发现每个单体单元中含有两个短链全氟烷基片段的聚合物含氟表面活性剂，尤其是源自全氟丁烷磺酰氟(PBSF)的那些在降低有机溶剂和水的表面张力方面的效果和效能非常好。

本发明的表面活性剂可用作颜料、漆、油墨、涂料、灭火剂等的添加剂。其也可以为地板表面涂漆提供优异的平整性和润湿性。

本发明的表面活性剂与单一PBSF片段的表面活性剂一样，基本不含在生物活体内可缓慢排出的含氟化合物，因此被认为与最具竞争力的包含更长链全氟化片段的表面活性剂相比具有更好的环境持续性。

很多之前已知的含氟材料都包含全氟辛基部分。这些表面活性剂最终会降解为含全氟辛基的化合物。据报道某些含全氟辛基的化合物会导致在生物活体内的生物累积；这种趋势已经被引作关于某些含氟化合物的一种潜在的担忧。例如参见US专利5,688,884(Baker等)。因此，需要含氟组合物能有效提供所需表面活性剂性能，并更有效地从体内排出(包括该组合物及其降解产物)。

期望本发明的包含全氟丁基部分的含氟材料当暴露于环境中的生物、热、氧化、水解和光解条件时，将断裂为许多降解产物，例如期望包含全氟丁基磺酰氨基部分的组合物会至少某种程度会降解最终成为全氟丁基磺酸盐。已经令人惊奇地发现全氟丁基磺酸盐，以其钾盐形式测试，比全氟己基磺酸盐更有效地从体内排出，并且甚至比全氟辛基磺酸盐更有效地排出。

因此，本发明的一个方面提供如下式的聚合物表面活性剂：

A-(M^f)_a-(M^h)_b-G    I

其中A是引发剂的残基或氢；

M^f是氟化单体；

M^h是非氟化单体；

G是一价有机残基，其包括链转移剂的残基，

a表示1～50的单元；b表示1～50的单元；其包含如下(a)、(b)和(c)的反应产物：

(a)如下式的氟化单体的单元：

其中R_f为C₂～C₅氟化烷基；

R为烷基或芳基；

R²为氢或CH₃；

n为1～10的整数；以及

(b)如下式的非氟化单体的单元：

CH₂＝C(R²)C(O)X-(C_n’H_2n’)Y    III

其中X为O、N(R¹)或S；

R¹为氢或C₁～C₄烷基；

R²如上所限定；

n’为0～20的整数；以及

当n’＝0时，Y是氢；当n’＞0时，Y是亲水基团，以及

(c)G为链转移剂的残基，例如-SCH₂CH₂OH、-SCH₂COOH或-SCH₂CH(OH)CH₂OH等。