[发明专利]含氟聚合物组合物和处理的基底

说明书

发明领域

本发明涉及使用颗粒改性的含氟聚合物以向基底提供拒油性、拒水性和防垢性，其中所述颗粒是氟化的。

发明背景

已知有多种氟化聚合物组合物可用作处理剂以向基底提供表面效果。表面效果包括拒斥性、防污性、去垢性、耐污性和去污性以及其它效果，其尤其可用于纤维质基底和其它基底诸如硬质表面。许多此类处理剂是氟化聚合物或共聚物。

可用作处理剂向基底赋予拒斥性的大多数可商购获得的氟化聚合物主要包含大于八个碳的全氟烷基链以提供所需的特性。Honda等人在“Macromolecules”(2005，38(13))第5699至5705页中提出，就大于8个碳的全氟烷基链而言，全氟烷基链的取向主要是平行构型，而就具有更少碳的此类氟代烷基链而言，则发生重新取向。因此，具有6个或更少碳的短氟代烷基由于在最外表面上缺乏高度有序的全氟烷基链，因此传统上没有成功商业化用于向基底赋予表面效果。

美国专利申请2005/0095933公开了处理纺织物的组合物，所述组合物通过将拒斥组分、耐污组分、去污组分和颗粒组合而形成。使用多种可商购获得的氟化聚合物作为拒斥组分，并且所述颗粒为无机氧化物或碱性金属盐。将氟化聚合物和颗粒单独加入到溶液中，从而构成聚合物和颗粒的混合物，将所述混合物施用到待处理的基底上。

氟化聚合物的费用决定其以较低的量用于处理基底以提供表面效果。然而，使用包含六个或更少碳原子的链长更短的全氟烷基的聚合物来降低氟含量，未取得商业上的成功。因此需要用于处理基底的组合物，所述组合物赋予表面效果，包括拒水性、拒油性和防污性，所述组合物保持性能稳定，同时使用更少的昂贵氟化组分。本发明提供了此类组合物。

发明内容

本发明包括向基底赋予表面特性的组合物，所述组合物包含至少一种具有至少一个脲键的聚氨酯的聚合物的水溶液或分散体，所述组合物如下制备：

(i)使(a)至少一种具有异氰酸酯基团的二异氰酸酯、多异氰酸酯或它们的混合物与(b)至少一种选自式(I)结构的氟化化合物反应：

R_f¹-L-X(I)

其中

R_f¹为具有2至100个碳原子的部分或完全氟化的直链或支链一价烷基；任选被1至约50个氧原子间插；其中碳原子与氧原子的比率为至少2∶1，并且无氧原子彼此键合；

L为键或具有1至约20个碳原子的直链或支链二价连接基团，所述连接基团任选被1至约4个杂原子基团间插，所述杂原子基团选自-O-、-NR¹-、-S-、-SO-、-SO₂-和-N(R¹)C(O)-，其中R¹为H或C₁至C₆烷基，并且所述连接基团任选被CH₂Cl取代；

X为异氰酸酯反应性基团，选自-OH、-N(R¹)H和-SH，其中R1如上所定义；并且之后

(ii)与(c)水和(d)按所述组合物的总干重计0.05重量％至约2.0重量％的异氰酸酯反应性氟化颗粒组分反应。

本发明还包括向基底提供拒水性、拒油性和防污性的方法，所述方法包括使所述基底与如上所述的本发明组合物接触。

本发明还包括已经与如上所述的本发明组合物接触过的基底。

发明详述

下文中商标以大写体标明。

本发明提供了向基底赋予表面效果的组合物，其中氟化聚合物具有在用于形成所述聚合物的聚合反应期间掺入的氟化颗粒。因此所述颗粒是所述聚合物化合结构的一部分。所述颗粒在它们的表面上具有反应性官能团，并且在溶液基或乳液基氟化聚合物合成中的聚合反应期间发生反应。与不包含颗粒的可商购获得的传统处理剂相比，或与其中施用前将处理剂与颗粒在处理浴中物理混合的组合物相比，所得组合物向所处理的基底提供增强的性能和表面效果持久性。已发现，将低达0.1重量％的少量氟化颗粒掺入到聚合物结构中，可有效地增强性能。将优选约0.1重量％至约5重量％，更优选约0.1重量％至约3重量％，并且更优选约0.1重量％至约1重量％的颗粒组分掺入到所述聚合物中。本发明允许使用较少量的传统处理剂，或允许使用包含小于8个碳原子的短链全氟烷基的试剂(从而包含更少的氟)，而性能不会有任何降低。