EP4579033A1 - Cellulosic substrate rendered hydrophobic and oleophobic by grafting discrete fluorine compounds, and methods for obtaining same - Google Patents
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Definitions
- the textile and clothing industry uses 25% of all chemicals manufactured worldwide and contributes significantly to environmental pollution, particularly through the ubiquitous water-repellent finishes used in textiles, both for consumer products and technical applications.
- Water-repellent properties are essential for protection against harmful liquids, for example in medical textiles and protective clothing in the oil and gas industry; they are also vital for the health, safety, and comfort of outdoor sports enthusiasts in adverse weather or extreme environmental conditions. End-user requirements differ depending on the specific risks encountered and the environment of use. Water repellency in outdoor clothing is most commonly associated with outdoor rainwear, providing protection from rain and the external environment, resisting rain penetration while still allowing the body to regulate its temperature; a garment with insufficient water-repellent properties increases the risk of hypothermia. With regard to medical textiles, the exposure and transfer of blood and body fluids between patients and medical personnel during emergency care or in hospitals is of great concern, with the risk of transferring bacteria and viruses. Repellency of blood and body fluids is essential for occupational protection and a repellent finish is required to achieve sufficient barrier properties, a high level of repellency of which is currently provided by fluoropolymers.
- PFAS used for repellent-type textile modifications most commonly comprise non-fluorinated polymer backbones with polyfluorinated side chains that branch off the main chain in comb-like structures.
- the length and degree of fluorination, the chemical nature of the carbon backbone, and the flexibility of the spacer units (non-fluorinated segments) that connect the side chains to the main chain influence the performance characteristics of these side-chain fluorinated polymers (SFPs).
- SFPs side-chain fluorinated polymers
- the most effective water repellents are based on SFPs with long perfluoroalkyl side chains (L-SFPs).
- L-SFPs long perfluoroalkyl side chains
- the high level of hydrophobicity and oleophobicity provided by SFPs is due to the generation of low surface energy fiber surfaces by the orientation and stacking of the -CF 3 end groups within the side chains.
- Permanent non-fluorinated water repellents consist of or include different architectures, including linear polyurethanes, hyperbranched polymers, or nanoparticles.
- the functional motifs in terms of liquid repellency are generally either saturated alkyl chains or related to polydimethylsiloxane (PDMS) chemistry.
- the samples were pre-treated in a supercritical CO2 ( sCO2 ) reactor using an aprotic solvent (e.g., acetone, THF, or DMSO) as co-solvent.
- aprotic solvent e.g., acetone, THF, or DMSO
- the drying medium is, for example, 10 ml of aprotic solvent for 1 liter of sCO2 .
- 20 cotton samples are treated.
- the treatment lasts 1 hour 30 minutes at 120°C and 250 bar.
- the treatment is finished by passing pure sCO2 (2 liters to 4 liters).
- the samples are stored in the reactor under a gaseous CO2 atmosphere.
- Example 2 is repeated twice to form the species corresponding to reference 1b in the table below.
- the reactor is opened, the samples are then soaked for 10 minutes in 100ml of a solution (0.1M HCl) then rinsed with DI water before being dried for 12 hours at 130°C in a ventilated oven. These samples correspond to reference 3 in the table.
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Abstract
La présente invention concerne un substrat cellulosique rendu hydrophobe et oléophobe par greffage de composés dénués de fluor, ainsi que ses procédés d'obtention.The present invention relates to a cellulosic substrate made hydrophobic and oleophobic by grafting fluorine-free compounds, as well as methods for obtaining it.
Description
La présente invention concerne un substrat cellulosique rendu hydrophobe et oléophobe par greffage de composés dénués de fluor, ainsi que ses procédés d'obtention.The present invention relates to a cellulosic substrate made hydrophobic and oleophobic by grafting fluorine-free compounds, as well as methods for obtaining it.
L'industrie du textile et de l'habillement utilise 25 % de tous les produits chimiques fabriqués dans le monde et contribue largement à la pollution de l'environnement, notamment à travers les finitions hydrofuges omniprésentes dans les textiles, tant pour les produits de consommation que pour les applications techniques.The textile and clothing industry uses 25% of all chemicals manufactured worldwide and contributes significantly to environmental pollution, particularly through the ubiquitous water-repellent finishes used in textiles, both for consumer products and technical applications.
Le secteur textile fait souvent référence à ces produits chimiques en tant que déperlants durables (DWR), mais la technologie de pointe du marché ne repousse pas seulement l'eau. Depuis leur introduction dans les années 1950, les substances polymères per- et polyfluoroalkyles (PFAS), ont permis d'atteindre le niveau le plus élevé de résistance à l'huile et à l'eau.The textile industry often refers to these chemicals as durable water repellents (DWRs), but cutting-edge technology on the market doesn't just repel water. Since their introduction in the 1950s, per- and polyfluoroalkyl polymers (PFAS) have achieved the highest levels of oil and water resistance.
Les propriétés déperlantes sont essentielles pour la protection contre les liquides nocifs, par exemple dans les textiles médicaux et les vêtements de protection dans l'industrie pétrolière et gazière ; elles sont également vitales pour la santé, la sécurité et le confort des amateurs de sports de plein air par mauvais temps ou dans des conditions environnementales extrêmes. Les exigences des utilisateurs finaux diffèrent en fonction des risques spécifiques rencontrés et de l'environnement d'utilisation. La déperlance dans les vêtements de plein air est le plus souvent associée aux vêtements de pluie extérieurs, offrant une protection contre la pluie et l'environnement extérieur, résistant à la pénétration de la pluie tout en permettant la thermorégulation du corps ; un vêtement avec des propriétés déperlantes insuffisante augmente le risque d'hypothermie. En ce qui concerne les textiles médicaux, l'exposition et le transfert de sang et de fluides corporels entre les patients et le personnel médical lors des soins de première urgence ou dans les hôpitaux sont très préoccupants, avec le risque de transfert de bactéries et de virus. La répulsion du sang et des fluides corporels est essentielle pour la protection professionnelle et une finition répulsive est nécessaire pour obtenir des propriétés de barrière suffisantes, dont un haut niveau de répulsion est actuellement assuré par les polymères fluorés.Water-repellent properties are essential for protection against harmful liquids, for example in medical textiles and protective clothing in the oil and gas industry; they are also vital for the health, safety, and comfort of outdoor sports enthusiasts in adverse weather or extreme environmental conditions. End-user requirements differ depending on the specific risks encountered and the environment of use. Water repellency in outdoor clothing is most commonly associated with outdoor rainwear, providing protection from rain and the external environment, resisting rain penetration while still allowing the body to regulate its temperature; a garment with insufficient water-repellent properties increases the risk of hypothermia. With regard to medical textiles, the exposure and transfer of blood and body fluids between patients and medical personnel during emergency care or in hospitals is of great concern, with the risk of transferring bacteria and viruses. Repellency of blood and body fluids is essential for occupational protection and a repellent finish is required to achieve sufficient barrier properties, a high level of repellency of which is currently provided by fluoropolymers.
Les PFAS utilisés pour les modifications textiles de type répulsif comprennent le plus souvent des squelettes polymères non fluorés avec des chaînes latérales polyfluorées qui se ramifient à partir de la chaîne principale dans des structures en forme de peigne. La longueur et le degré de fluoration, la nature chimique du squelette carboné et la flexibilité des unités d'espacement (segments non fluorés) qui relient les chaînes latérales à la chaîne principale influent sur les caractéristiques de performance de ces polymères fluorés à chaînes latérales (SFP). Les déperlants les plus efficaces sont basés sur des SFP à longues chaînes latérales perfluoroalkyles (L-SFP). Le haut niveau d'hydrophobie et d'oléophobie fourni par les SFP est dû à la génération de surfaces de fibres à faible énergie de surface par l'orientation et l'empilement des groupes terminaux -CF3 au sein des chaînes latérales.PFAS used for repellent-type textile modifications most commonly comprise non-fluorinated polymer backbones with polyfluorinated side chains that branch off the main chain in comb-like structures. The length and degree of fluorination, the chemical nature of the carbon backbone, and the flexibility of the spacer units (non-fluorinated segments) that connect the side chains to the main chain influence the performance characteristics of these side-chain fluorinated polymers (SFPs). The most effective water repellents are based on SFPs with long perfluoroalkyl side chains (L-SFPs). The high level of hydrophobicity and oleophobicity provided by SFPs is due to the generation of low surface energy fiber surfaces by the orientation and stacking of the -CF 3 end groups within the side chains.
La dispersion de sous-produits PFAS au cours de la production de textiles les comprenant, de leur utilisation et de leur fin de vie suscite de vives inquiétudes. Ces dérivés PFAS peuvent être des résidus de production, des substances libérées par l'arrachement (par exemple, l'abrasion) ou des composés formés par des processus de dégradation. Les contaminants ultimes libérés par les textiles contenant des composés à base de L-SFP sont des acides perfluoroalkyl-carboxyliques à longue chaîne (PFCA). Ces acides perfluoroalkyles (PFAA) sont décriés pour leur toxicité et leur extrême persistance dans l'environnement et ont été largement identifiés dans la faune et chez l'homme dans le monde entier. Au sein de l'Union européenne (UE), l'acide perfluorooctanesulfonique (PFOS) est réglementé à des niveaux détectables de 1µg.m2 dans les tissus textiles. Alors que les limites pour l'acide perfluorooctanoïque (PFOA) font actuellement l'objet de discussions au sein de l'UE, la Norvège a déjà fixé sa limite à 1µg.m2 dans les applications textiles. La bioaccumulation des PFAA chez l'homme et dans la chaîne alimentaire, combinée à leur toxicité, est une préoccupation majeure.The release of PFAS by-products during the production, use, and end-of-life of textiles containing them is of great concern. These PFAS derivatives can be production residues, substances released by tearing (e.g., abrasion), or compounds formed by degradation processes. The ultimate contaminants released from textiles containing L-SFP-based compounds are long-chain perfluoroalkyl carboxylic acids (PFCAs). These perfluoroalkyl acids (PFAAs) are criticized for their toxicity and extreme persistence in the environment and have been widely identified in wildlife and humans worldwide. Within the European Union (EU), perfluorooctanesulfonic acid (PFOS) is regulated at detectable levels of 1 µg.m 2 in textile fabrics. While limits for perfluorooctanoic acid (PFOA) are currently under discussion within the EU, Norway has already set its limit at 1µg.m 2 in textile applications. The bioaccumulation of PFAAs in humans and in the food chain, combined with their toxicity, is a major concern.
Le principal défi consiste à éliminer les PFAS à longue chaîne et à maintenir la fonctionnalité requise dans les textiles déperlants. La substitution par des polymères fluorés à chaîne latérale "courte" (S-SFP) avec des longueurs de chaîne entièrement fluorée plus courtes comme les analogues en C6 ou C4 a eu lieu, mais la persistance et la toxicologie de ces analogues à chaîne courte suscitent également de plus en plus d'inquiétudes. L'extrême persistance des PFAA à chaîne courte signifie que le rejet de ces composés par les textiles (et d'autres sources) pourrait devenir une menace à l'échelle planétaire, étant donné que tous les effets futurs ne sont pas connus à l'heure actuelle et que leur rejet dans les eaux souterraines, par exemple, est difficilement réversible.The main challenge is to eliminate long-chain PFAS and maintain the required functionality in water-repellent textiles. Substitution with "short" side-chain fluoropolymers (S-SFPs) with shorter fully fluorinated chain lengths such as C6 or C4 analogues has occurred, but there are also growing concerns about the persistence and toxicology of these short-chain analogues. The extreme persistence of short-chain PFAAs means that the release of these compounds from textiles (and other sources) could become a global threat, given that not all future effects are known. at present and that their release into groundwater, for example, is difficult to reverse.
Dans ce contexte, diverses nouvelles solutions non fluorées ont été mises au point pour rendre des surfaces textiles déperlantes. Les hydrofuges permanents non fluorés sont constitués de ou comprennent différentes architectures, notamment de polyuréthanes linéaires, de polymères hyper ramifiés, ou des nanoparticules. Les motifs fonctionnels en termes de répulsion des liquides sont généralement soit des chaînes d'alkyle saturées, soit relatifs à la chimie du polydiméthylsiloxane (PDMS).In this context, various new non-fluorinated solutions have been developed to make textile surfaces water-repellent. Permanent non-fluorinated water repellents consist of or include different architectures, including linear polyurethanes, hyperbranched polymers, or nanoparticles. The functional motifs in terms of liquid repellency are generally either saturated alkyl chains or related to polydimethylsiloxane (PDMS) chemistry.
Ainsi, certains fabricants ont mis au point et produisent actuellement des hydrofuges permanents non fluorés qui constituent des alternatives plus écologiques à la chimie persistante des PFAS. Toutefois, ces composés présentent généralement un faible pouvoir oléophobe. Ce manque d'oléophobie rend l'application finale de ces composés non fluorés dans les textiles encore incertaine.Thus, some manufacturers have developed and are currently producing non-fluorinated permanent water repellents that are more environmentally friendly alternatives to persistent PFAS chemistry. However, these compounds generally have poor oil repellency. This lack of oil repellency makes the ultimate application of these non-fluorinated compounds in textiles still uncertain.
L'invention a pour but de mettre à disposition des matériaux non fluorés et leurs procédés d'obtention qui évitent les inconvénients précités.The aim of the invention is to provide non-fluorinated materials and their methods of obtaining which avoid the aforementioned drawbacks.
Ainsi, un des objectifs de l'invention est de fournir des matériaux non fluorés hydrophobes qui ont également un caractère oléophobe suffisant pour les applications désirées.Thus, one of the objectives of the invention is to provide hydrophobic non-fluorinated materials which also have sufficient oleophobicity for the desired applications.
Un autre objectif de l'invention est de permettre un traitement robuste, par formation de liaisons covalentes, des substrats cellulosiques, et ce, à l'aide d'un procédé facilement mis en oeuvre, simple, rapide et peu coûteux.Another objective of the invention is to enable robust treatment, by formation of covalent bonds, of cellulose substrates, using an easily implemented, simple, rapid and inexpensive method.
Encore un autre objectif de l'invention est de mettre à disposition des matériaux tels que décrits précédemment, étant également doux au toucher.Yet another object of the invention is to provide materials as described above, which are also soft to the touch.
Ainsi, selon un premier aspect, l'invention concerne un substrat cellulosique portant sur au moins une partie de sa surface une pluralité de groupes de formule (I) suivante :
- Y est choisi parmi O et NH, ou est une liaison simple ;
- i est choisi parmi 0 et 1 ;
- X représente un groupe de formule (II) suivante :
- j et k sont indépendamment choisis parmi 0 et 1 ;
- Xa et Xc sont indépendamment choisis choisi parmi :
- les groupes Xa1 étant des alcane diyles linéaires, branchés et/ou cycliques en C1-C12, en particulier les groupes de formule -(CH2)n- avec n de 1 à 12, ou des alcène diyles linéaires et branchés en C2-C12, les groupes Xa1 étant notamment des alcane diyles linéaires et branchés en C1-C12 ;
- les groupes de formule -Xa1-NH-Xa1-, où Xa1 est à chaque occurrence indépendamment tel que défini ci-dessus, en particulier les groupes de formule -(CH2)n-NH-(CH2)m- avec n et m étant indépendamment de 1 à 12 ;
- les groupes de formule -Xa1-NHC(=O)-NH-Xa1- ou -Xa1-NHC(=O)-NH-Xa1-NHC(=O)-NH-Xa1-, où Xa1 est à chaque occurrence indépendamment tel que défini ci-dessus, en particulier les groupes de formule -(CH2)n-NHC(=O)-NH-(CH2)m- avec n et m étant indépendamment de 1 à 12 ;
- Xb est choisi parmi :
- les alcane diyles linéaires, branchés et/ou cycliques en C1-C12, en particulier les groupes de formule -(CH2)n- avec n de 1 à 12, les alcane triyles branchés en C1-C12, les alcène diyles linéaires et branchés en C2-C12, les groupes Xb étant notamment des alcane diyles ou triyles linéaires et branchés en C1-C12 ; portant optionnellement, notamment en position(s) terminale(s), au moins un groupe -(O-CH2-CH2)p- ou -(O-CH2-C(CH3)H)p-, avec p étant un entier de 1 à 3 ;
- les arène diyles et les hétéroarène diyles ;
- Xb étant optionnellement substitué par un groupe A de formule (III) suivante :
- Xc, Y, i, Z et R étant tels que définis ci-dessus ou ci-dessous,
- Z est choisi parmi les alcane diyles linéaires, branchés et/ou cycliques en C1-C12 et les alcène diyles linéaires et branchés en C2-C12, Z étant en particulier un alcane ou un alcène diyle linéaire en C2, ledit groupe Z étant optionnellement substitué par un groupe -COOH ou -COO-;
- R est choisi parmi :
- les groupes de formule -NRaRb, et les groupes -N+RaRbRc, dans lesquels Ra, Rb et Rc sont indépendamment choisis parmi H et les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, optionnellement substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s), et
- les polyols aliphatiques.
- Y is chosen from O and NH, or is a single bond;
- i is chosen from 0 and 1;
- X represents a group of the following formula (II):
- j and k are independently chosen from 0 and 1;
- X a and X c are independently chosen from:
- the groups X a1 being linear, branched and/or cyclic C 1 -C 12 alkane diyls, in particular the groups of formula -(CH 2 ) n - with n from 1 to 12, or linear and branched C 2 -C 12 alkene diyls, the groups X a1 being in particular linear and branched C 1 -C 12 alkane diyls;
- groups of formula -X a1 -NH-X a1 -, where X a1 is at each occurrence independently as defined above, in particular groups of formula -(CH 2 ) n -NH-(CH 2 ) m - with n and m being independently from 1 to 12;
- groups of formula -X a1 -NHC(=O)-NH-X a1 - or -X a1 -NHC(=O)-NH-X a1 -NHC(=O)-NH-X a1 -, where X a1 is at each occurrence independently as defined above, in particular groups of formula -(CH 2 ) n -NHC(=O)-NH-(CH 2 ) m - with n and m being independently from 1 to 12;
- X b is chosen from:
- linear, branched and/or cyclic C 1 -C 12 alkane diyls, in particular groups of formula -(CH 2 ) n - with n from 1 to 12, branched C 1 -C 12 alkane triyls, linear and branched C 2 -C 12 alkene diyls, the X b groups being in particular linear and branched C 1 -C 12 alkane diyls or triyls; optionally carrying, in particular in terminal position(s), at least one -(O-CH 2 -CH 2 ) p - or -(O-CH 2 -C(CH 3 )H) p - group, with p being an integer from 1 to 3;
- arene diyls and heteroarene diyls;
- X b being optionally substituted by a group A of the following formula (III):
- X c , Y, i, Z and R being as defined above or below,
- Z is selected from linear, branched and/or cyclic C 1 -C 12 alkane diyls and linear and branched C 2 -C 12 alkene diyls, Z being in particular a linear C 2 alkane or alkene diyl, said group Z being optionally substituted by a -COOH or -COO- group;
- R is chosen from:
- the groups of formula -NR a R b , and the groups -N + R a R b R c , in which R a , R b and R c are independently chosen from H and linear and branched C 1 -C 6 alkyls, optionally substituted by at least one -OH group, in particular in the terminal position(s), and
- aliphatic polyols.
Lorsque les groupes de formule (I) comprennent un groupe ionisé, comme par exemple un groupe -COO- ou un groupe -N+RaRbRc, lesdits groupes ionisés peuvent être en contact avec un contre-ion, tel que bien connu de l'homme du métier.When the groups of formula (I) comprise an ionized group, such as for example a -COO- group or an -N + R a R b R c group, said ionized groups may be in contact with a counterion, as well known to those skilled in the art.
Par Z-R, on indique que R substitue Z, cette substitution pouvant être en position terminale, ou non, de Z.By Z-R, we indicate that R substitutes for Z, this substitution being able to be in the terminal position, or not, of Z.
Sans vouloir se restreindre à une quelconque théorie, la chaîne portant le groupe R permet de conférer au substrat cellulosique des propriétés hydrophobes, alors que le groupe R lui-même, et ce de façon surprenante, permet de conférer à ce substrat cellulosique des propriétés oléophobes.Without wanting to be restricted to any theory, the chain carrying the R group allows the cellulose substrate to have hydrophobic properties, while the R group itself, surprisingly, allows this cellulose substrate to have oleophobic properties.
Selon un mode de réalisation préféré, le substrat de l'invention ne comprend pas de composés fluorés, ni ne porte de chaînes fluorées, par exemple polyfluorées voire perfluoréesAccording to a preferred embodiment, the substrate of the invention does not comprise fluorinated compounds, nor does it carry fluorinated chains, for example polyfluorinated or even perfluorinated.
Selon un mode de réalisation particulier, le substrat de l'invention tel que décrit précédemment comprend une pluralité de motifs de formule (1) suivante :
Ainsi, le substrat de l'invention est susceptible de comprendre, outre les motifs de formule (1), des motifs de type D-glucose substitués ou non, notamment non substitués.Thus, the substrate of the invention is likely to comprise, in addition to the units of formula (1), units of the D-glucose type, substituted or not, in particular not substituted.
Selon un mode de réalisation particulier, X est de l'une des formules suivantes :
Selon un mode de réalisation particulier, R est choisi parmi les groupes de formule -NRaRb, dans laquelle Ra et Rb sont indépendamment choisis parmi H et les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, optionnellement substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s), R étant en particulier choisi parmi les groupes de formule -NH2, -NRaH, Ra étant plus particulièrement un méthyle ou un éthyle, ou -NRaRb, dans laquelle Ra et Rb sont indépendamment choisis parmi H et les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, optionnellement substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s), Ra et Rb étant notamment indépendamment choisis parmi les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s), -NRaRb étant par exemple de la formule suivante :
Selon un mode de réalisation particulier, R est choisi parmi les groupes de formule - N+RaRbH, dans laquelle Ra et Rb sont indépendamment choisis parmi H et les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, optionnellement substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s), R étant en particulier choisi parmi les groupes de formule -N+H2, -N+RaH, Ra étant plus particulièrement un méthyle ou un éthyle, ou -N+RaRb, dans laquelle Ra et Rb sont indépendamment choisis parmi H et les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, optionnellement substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s), Ra et Rb étant notamment indépendamment choisis parmi les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s), -N+RaRb étant par exemple de la formule suivante :
Les polyols aliphatiques sont notamment des polyols comprenant au moins deux groupes - OH, en particulier des polyols comprenant au moins trois groupes -OH, par exemple des polyols comprenant trois groupes -OH.Aliphatic polyols are in particular polyols comprising at least two -OH groups, in particular polyols comprising at least three -OH groups, for example polyols comprising three -OH groups.
Selon un mode de réalisation particulier, R est choisi parmi les polyols aliphatiques, en particulier parmi les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, substitués par au moins deux groupes - OH, notamment en position(s) terminale(s), R étant par exemple de la formule suivante :
Selon un mode de réalisation particulier, le groupe Y-(Z)i-R est de l'une des formules suivantes :
- -NH-Z-NRaRb, dans laquelle Ra et Rb sont indépendamment choisis parmi H et les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, optionnellement substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s),
R étant en particulier choisi parmi les groupes de formule -NH2, -NRaH, Ra étant plus particulièrement un méthyle ou un éthyle, ou -NRaRb, dans laquelle Ra et Rb sont indépendamment choisis parmi H et les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, optionnellement substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s) ; - -O-Z-NRaRb, dans laquelle Ra et Rb sont indépendamment choisis parmi H et les alkyles linéaires et branchés en C1-C6 substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s),
R étant en particulier -NRaRb, dans laquelle Ra et Rb sont indépendamment choisis parmi H et les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s), Ra et Rb étant notamment indépendamment choisis parmi les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s), -NRaRb étant par exemple de la formule suivante :
- -NH-Z-N+RaRbH, dans laquelle Ra et Rb sont indépendamment choisis parmi H et les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, optionnellement substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s), R étant en particulier choisi parmi les groupes de formule -N+H2, -N+RaH, Ra étant plus particulièrement un méthyle ou un éthyle, ou - N+RaRb, dans laquelle Ra et Rb sont indépendamment choisis parmi H et les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, optionnellement substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s) ;
- -O-Z-N+RaRbH, dans laquelle Ra et Rb sont indépendamment choisis parmi H et les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s), R étant en particulier -N+RaRb, dans laquelle Ra et Rb sont indépendamment choisis parmi H et les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s), Ra et Rb étant notamment indépendamment choisis parmi les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, substitués par au moins un groupe -OH, notamment en position(s) terminale(s), -N+RaRb étant par exemple de la formule suivante :
- -NH-R, dans laquelle R est choisi parmi les polyols aliphatiques, en particulier parmi les alkyles linéaires et branchés en C1-C6, substitués par au moins deux groupes -OH, notamment en position(s) terminale(s), R étant par exemple de la formule suivante :
- -NH-Z-NR a R b , in which R a and R b are independently chosen from H and linear and branched C 1 -C 6 alkyls, optionally substituted by at least one -OH group, in particular in the terminal position(s),
R being in particular chosen from the groups of formula -NH 2 , -NR a H, R a being more particularly a methyl or an ethyl, or -NR a R b , in which R a and R b are independently chosen from H and linear and branched C 1 -C 6 alkyls, optionally substituted by at least one -OH group, in particular in the terminal position(s); - -OZ-NR a R b , in which R a and R b are independently chosen from H and linear and branched C 1 -C 6 alkyls substituted by at least one -OH group, in particular in terminal position(s),
R being in particular -NR a R b , in which R a and R b are independently chosen from H and linear and branched C 1 -C 6 alkyls, substituted by at least one -OH group, in particular in terminal position(s), R a and R b being in particular independently chosen from linear and branched C 1 -C 6 alkyls, substituted by at least one -OH group, in particular in terminal position(s), -NR a R b being for example of the following formula:
- -NH-ZN + R a R b H, in which R a and R b are independently chosen from H and linear and branched C 1 -C 6 alkyls, optionally substituted by at least one -OH group, in particular in the terminal position(s), R being in particular chosen from the groups of formula -N + H 2 , -N + R a H, R a being more particularly a methyl or an ethyl, or - N + R a R b , in which R a and R b are independently chosen from H and linear and branched C 1 -C 6 alkyls, optionally substituted by at least one -OH group, in particular in the terminal position(s);
- -OZN + R a R b H, in which R a and R b are independently chosen from H and linear and branched C 1 -C 6 alkyls, substituted by at least one -OH group, in particular in terminal position(s), R being in particular -N + R a R b , in which R a and R b are independently chosen from H and linear and branched C 1 -C 6 alkyls, substituted by at least one -OH group, in particular in terminal position(s), R a and R b being in particular independently chosen from linear and branched C 1 -C 6 alkyls, substituted by at least one -OH group, in particular in terminal position(s), -N + R a R b being for example of the following formula:
- -NH-R, in which R is chosen from aliphatic polyols, in particular from linear and branched C 1 -C 6 alkyls, substituted by at least two -OH groups, in particular in terminal position(s), R being for example of the following formula:
Selon un mode de réalisation particulier, Xb est choisi parmi les groupes suivants:
A et p étant tels que défini précédemment.A and p being as defined previously.
Selon un mode de réalisation particulier, les groupes de formule (I) sont choisi parmi les groupes de formule suivante :
Selon un mode de réalisation particulier, le substrat de l'invention tel que décrit précédemment est choisi parmi les tissus.According to a particular embodiment, the substrate of the invention as described previously is chosen from fabrics.
Selon un mode de réalisation particulier, le substrat de l'invention tel que décrit précédemment est constitué de ou comprend un matériau choisi parmi les cotons, les chanvres, les lins, le Tencel, les viscoses.According to a particular embodiment, the substrate of the invention as described previously is made of or comprises a material chosen from cottons, hemps, linens, Tencel, viscose.
Des viscoses portant des groupes -OH libres peuvent par exemple être obtenues par hydrolyse acide partielle de viscoses connues de l'homme du métier, par exemple de viscoses commerciales. L'hydrolyse acide est également bien connue de l'homme du métier, notamment pour la préparation de cellophane à partir de viscose.Viscoses bearing free -OH groups may, for example, be obtained by partial acid hydrolysis of viscoses known to those skilled in the art, for example commercial viscoses. Acid hydrolysis is also well known to those skilled in the art, in particular for the preparation of cellophane from viscose.
Ledit substrat cellulosique peut comprendre en outre, par exemple en sus du coton, d'autres matériaux comme des polyuréthanes, par exemple à hauteur d'environ 4% en masse, et/ou des azurants optiques (OBA).Said cellulosic substrate may further comprise, for example in addition to cotton, other materials such as polyurethanes, for example at a level of approximately 4% by mass, and/or optical brighteners (OBA).
Selon un mode de réalisation particulier, le substrat de l'invention tel que décrit précédemment est constitué de ou comprend un matériau choisi parmi les cotons tissés, les chanvres tissés, les lins tissés, le Tencel tissé, les viscoses tissées.According to a particular embodiment, the substrate of the invention as described above is made of or comprises a material chosen from woven cottons, woven hemps, woven linens, woven Tencel, woven viscose.
Selon un mode de réalisation particulier, le substrat de l'invention tel que décrit précédemment est tel que :
- l'angle de contact d'une goutte d'eau sur la surface dudit substrat est supérieur ou égal à 80°, notamment supérieur ou égal à 90, 100, 110 ou 120°, en particulier sous une humidité relative (RH) de 20 et/ou 80%, et/ou
- l'angle de contact d'une goutte d'huile, par exemple de dodécane, sur la surface dudit substrat est supérieur ou égal à 40°, notamment supérieur ou égal à 50, 60 ou 70°, en particulier sous une humidité relative (RH) de 20 et/ou 80%.
- the contact angle of a water droplet on the surface of said substrate is greater than or equal to 80°, in particular greater than or equal to 90, 100, 110 or 120°, in particular under a relative humidity (RH) of 20 and/or 80%, and/or
- the contact angle of a drop of oil, for example dodecane, on the surface of said substrate is greater than or equal to 40°, in particular greater than or equal to 50, 60 or 70°, in particular under a relative humidity (RH) of 20 and/or 80%.
Cet angle de contact peut être mesuré par des techniques bien connues de l'homme du métier, par exemple par goniométrie. Il s'agit d'une technique qui consiste typiquement à déposer une petite goutte liquide, par exemple d'un volume de 1 à 10 µl, sur la surface et à mesurer l'angle formé entre la tangente à la goutte au point de contact et la surface du substrat cellulosique.This contact angle can be measured by techniques well known to those skilled in the art, for example by goniometry. This is a technique which typically consists of depositing a small liquid drop, for example with a volume of 1 to 10 µl, on the surface and measuring the angle formed between the tangent to the drop at the point of contact and the surface of the cellulosic substrate.
Cet angle de contact peut notamment être mesuré sur un échantillon de substrat cellulosique suffisamment grand pour être tendu lors de la mesure, par exemple sur une platine de mesure d'angle de mouillage. Pour ce faire, les échantillons pèsent typiquement avant séchage de 0,8 à 1,2g.This contact angle can be measured on a cellulosic substrate sample large enough to be stretched during measurement, for example on a wetting angle measuring plate. To do this, the samples typically weigh 0.8 to 1.2g before drying.
Les mesures d'angle de mouillage peuvent par exemple être effectuées sur un DROP Shape Analyser KRÜSS (DSA100).Wetting angle measurements can be carried out, for example, on a KRÜSS DROP Shape Analyser (DSA100).
Les substrats cellulosiques de la présente invention peuvent être préparés par nombre de méthodes bien connues de l'homme de l'art, y compris, mais sans s'y limiter, celles décrites ci-dessous, ou par des modifications de ces méthodes en appliquant des techniques standard connues de l'homme de l'art de la synthèse organique. Les modifications et substitutions appropriées seront facilement apparentes et bien connues ou pourront être facilement obtenues dans la littérature scientifique par l'homme du métier. En particulier, de telles méthodes peuvent être trouvées dans
Tous les procédés divulgués en association avec la présente invention peuvent être réalisés à n'importe quelle échelle, y compris à l'échelle du milligramme, du gramme, du multigramme, du kilogramme, du multikilogramme ou à une échelle industrielle commerciale.All methods disclosed in association with the present invention may be carried out at any scale, including milligram, gram, multigram, kilogram, multikilogram, or commercial industrial scale.
Il sera compris que les composés de la présente invention peuvent contenir un ou plusieurs atomes de carbone substitués de manière asymétrique, et peuvent être isolés sous des formes optiquement actives ou racémiques. Ainsi, toutes les formes chirales, diastéréomères, racémiques, isomères d'une structure sont visées, à moins que la stéréochimie ou la forme isomère spécifique ne soit spécifiquement indiquée. La manière de préparer et d'isoler ces formes optiquement actives est bien connue par l'homme du métier. Par exemple, les mélanges de stéréoisomères peuvent être séparés par des techniques standard comprenant, sans s'y limiter, la résolution de formes racémiques, la chromatographie classique, en phase inverse et chirale, la formation préférentielle de sels, la recristallisation et autres, ou par synthèse chirale, soit à partir de produits de départ chiraux, soit par synthèse ciblée des centres chiraux correspondants.It will be understood that the compounds of the present invention may contain one or more asymmetrically substituted carbon atoms, and may be isolated in optically active or racemic forms. Thus, all chiral, diastereomeric, racemic, isomeric forms of a structure are intended, unless the specific stereochemistry or isomeric form is specifically indicated. How to prepare and isolate such optically active forms is well known to those skilled in the art. For example, mixtures of stereoisomers may be separated by standard techniques including, but not limited to, resolution of racemic forms, conventional, reversed-phase, and chiral chromatography, preferential salt formation, recrystallization, and the like, or by chiral synthesis, either from chiral starting materials or by targeted synthesis of the corresponding chiral centers.
Les composés de la présente invention peuvent être préparés par une variété de voies de synthèse. Les réactifs et les produits de départ sont disponibles dans le commerce, ou facilement synthétisés par des techniques bien connues de l'homme du métier. Tous les substituants, sauf indication contraire, sont tels que définis précédemment.The compounds of the present invention can be prepared by a variety of synthetic routes. The reagents and starting materials are commercially available, or readily synthesized by techniques well known to those skilled in the art. All substituents, unless otherwise indicated, are as defined above.
Plus particulièrement, les substrats cellulosiques de l'invention, portant une pluralité de groupes de formule (I), sont susceptibles de comprendre des groupes -NH-C(=O)-NH- (urée), - NH-C(=O)-O- ou -O-C(=O)-NH- (uréthane), et/ou -NH-C(=O)- ou -C(=O)-NH- (amide).More particularly, the cellulosic substrates of the invention, carrying a plurality of groups of formula (I), are capable of comprising groups -NH-C(=O)-NH- (urea), - NH-C(=O)-O- or -O-C(=O)-NH- (urethane), and/or -NH-C(=O)- or -C(=O)-NH- (amide).
Le groupe -NH-C(=O)-NH- peut être formé par toute méthode bien connue de l'homme du métier, en particulier par mise en contact d'un composé portant un groupe -NH2 (amine primaire) avec un composé portant un groupe -N=C=O (isocyanate). Cette réaction peut en particulier être effectuée dans un solvant anhydre, notamment un solvant aprotique anhydre, par exemple le diméthylsulfoxyde (DMSO), le tétrahydrofurane (THF), le 1,4-dioxane, l'acétone, et/ou dans du CO2 supercritique. Cette réaction peut être effectuée à une température comprise de 35°C à 150°C, en particulier à environ 150°C, et/ou pendant une durée comprise de 30 minutes à 2 heures, en particulier pendant environ 1,5 heures.The -NH-C(=O)-NH- group can be formed by any method well known to those skilled in the art, in particular by bringing into contact a compound bearing a -NH 2 group (primary amine) with a compound bearing a -N=C=O group (isocyanate). This reaction may in particular be carried out in an anhydrous solvent, in particular an anhydrous aprotic solvent, for example dimethyl sulfoxide (DMSO), tetrahydrofuran (THF), 1,4-dioxane, acetone, and/or in supercritical CO 2. This reaction may be carried out at a temperature of from 35°C to 150°C, in particular at about 150°C, and/or for a time of from 30 minutes to 2 hours, in particular for about 1.5 hours.
Le groupe -NH-C(=O)-O- ou -O-C(=O)-NH peut être formé par toute méthode bien connue de l'homme du métier, en particulier par mise en contact d'un composé portant un groupe -OH (alcool primaire) avec un composé portant un groupe -N=C=O (isocyanate), en particulier en présence d'un catalyseur, notamment choisi parmi triéthylamine, 1,4-diazabicyclo[2,2,2]octane (DABCO), 1,5-diazabicyclo[4.3.0]non-5-ène (DBN), dibutyltin dilaurate (DBTDL), 1,8-diazabicylo[5,4,0]undéc-7-ène (DBU), 3,4-dihydro-2H-pyrimido[2,1-b]benzothiazole (DHPB), di-isopropyléthylamine (DIPEA), 4-diméthylaminopyridine (DMAP), 1,8-bis(diméthylamino)naphthalène (DMAN), par exemple la triéthylamine. Cette réaction peut en particulier être effectuée dans un solvant anhydre, notamment un solvant aprotique anhydre, par exemple le diméthylsulfoxyde (DMSO), et/ou dans du CO2 supercritique. Cette réaction peut être effectuée à une température comprise de 70°C à 150 °C, en particulier à environ 150°C, et/ou pendant une durée comprise de 30 minutes à 2 heures, en particulier pendant environ 1,5 heures.The -NH-C(=O)-O- or -OC(=O)-NH group may be formed by any method well known to those skilled in the art, in particular by bringing a compound bearing an -OH group (primary alcohol) into contact with a compound bearing an -N=C=O group (isocyanate), in particular in the presence of a catalyst, in particular chosen from triethylamine, 1,4-diazabicyclo[2,2,2]octane (DABCO), 1,5-diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene (DBN), dibutyltin dilaurate (DBTDL), 1,8-diazabicylo[5,4,0]undec-7-ene (DBU), 3,4-dihydro-2H-pyrimido[2,1-b]benzothiazole (DHPB), di-isopropylethylamine (DIPEA), 4-dimethylaminopyridine (DMAP), 1,8-bis(dimethylamino)naphthalene (DMAN), for example triethylamine. This reaction may in particular be carried out in an anhydrous solvent, in particular an anhydrous aprotic solvent, for example dimethyl sulfoxide (DMSO), and/or in supercritical CO 2 . This reaction may be carried out at a temperature of from 70°C to 150°C, in particular at about 150°C, and/or for a time of from 30 minutes to 2 hours, in particular for about 1.5 hours.
Le groupe NH-C(=O)- ou -C(=O)-NH- peut être formé par toute méthode bien connue de l'homme du métier, en particulier par mise en contact d'un composé portant un groupe -COOH (acide carboxylique) avec un composé portant un groupe -N=C=O (isocyanate), en particulier en présence d'un catalyseur, notamment choisi parmi triéthylamine, 1,4-diazabicyclo[2,2,2]octane (DABCO), 1,5-diazabicyclo[4.3.0]non-5-ène (DBN), dibutyltin dilaurate (DBTDL), 1,8-diazabicylo[5,4,0]undéc-7-ène (DBU), 3,4-dihydro-2H-pyrimido[2,1-b]benzothiazole (DHPB), di-isopropyléthylamine (DIPEA), 4-diméthylaminopyridine (DMAP), 1,8-bis(diméthylamino)naphthalène (DMAN), par exemple la triéthylamine. Cette réaction peut en particulier être effectuée dans un solvant anhydre, notamment un solvant aprotique anhydre, par exemple le diméthylsulfoxyde (DMSO), et/ou dans du CO2 supercritique. Cette réaction peut être effectuée à une température comprise de 70°C à 160°C, en particulier à environ 150°C, et/ou pendant une durée comprise de 30 minutes à 2 heures, en particulier pendant environ 1,5 heures.The NH-C(=O)- or -C(=O)-NH- group may be formed by any method well known to those skilled in the art, in particular by bringing a compound bearing a -COOH group (carboxylic acid) into contact with a compound bearing a -N=C=O group (isocyanate), in particular in the presence of a catalyst, in particular chosen from triethylamine, 1,4-diazabicyclo[2,2,2]octane (DABCO), 1,5-diazabicyclo[4.3.0]non-5-ene (DBN), dibutyltin dilaurate (DBTDL), 1,8-diazabicylo[5,4,0]undec-7-ene (DBU), 3,4-dihydro-2H-pyrimido[2,1-b]benzothiazole (DHPB), di-isopropylethylamine (DIPEA), 4-dimethylaminopyridine (DMAP), 1,8-bis(dimethylamino)naphthalene (DMAN), for example triethylamine. This reaction may in particular be carried out in an anhydrous solvent, in particular an anhydrous aprotic solvent, for example dimethyl sulfoxide (DMSO), and/or in supercritical CO 2. This reaction may be carried out at a temperature of from 70°C to 160°C, in particular at about 150°C, and/or for a time of from 30 minutes to 2 hours, in particular for about 1.5 hours.
Selon un autre aspect, l'invention concerne également un procédé de préparation d'un substrat cellulosique tel que défini précédemment, comprenant l'étape suivante :
- (i) La mise en contact d'au moins une partie de la surface d'un substrat cellulosique, avec un composé (A) de formule suivante :
- dans laquelle X, Y, i, Z et R sont tels que définis précédemment ;
- ou les étapes suivantes :
- (i') la mise en contact d'au moins une partie de la surface d'un substrat cellulosique, avec un composé (B) de formule suivante :
[Chem. 15]
O=C=N-X-N=C=O (B),- dans laquelle X est tel que défini précédemment,
- pour obtenir un substrat cellulosique portant sur au moins une partie de sa surface une pluralité de
dans laquelle W, i et X sont tels que définis précédemment, - (ii') la mise en contact d'un substrat tel qu'obtenu à l'étape précédente (i') avec un composé de formule (D) suivante :
- dans laquelle Z et R sont tels que définis précédemment,
- et dans laquelle Y' est :
- un groupe -NH2 lorsque j = 1 et Y est -NH- ;
- un groupe -OH lorsque j = 1 et Y est -O- ;
- un groupe -COOH lorsque Y est une liaison simple ;
- ou, lorsque Y est NH, et R est -NH2, les étapes suivantes : (i") la mise en contact d'au moins une partie de la surface d'un substrat cellulosique, avec un composé (B) de formule suivante :
[Chem. 18]
O=C=N-X-N=C=O (B),
- dans laquelle X est tel que défini précédemment,
- puis une mise en contact avec de l'eau,
- pour obtenir un substrat cellulosique portant sur au moins une partie de sa surface une pluralité de groupes de formule (C) suivante :
dans laquelle W, i et X sont tels que définis précédemment, - (ii") la mise en contact d'un substrat tel qu'obtenu à l'étape précédente (i') avec un composé de formule (D) suivante :
[Chem. 20]
O=C=N-Z-N=C=O (D),
- dans laquelle Z est tel que défini précédemment,
- puis une mise en contact avec de l'eau.
- (i) Contacting at least a portion of the surface of a cellulosic substrate with a compound (A) of the following formula:
- in which X, Y, i, Z and R are as defined above;
- or the following steps:
- (i') bringing at least part of the surface of a cellulosic substrate into contact with a compound (B) of the following formula:
[Chem. 15]
O=C=NXN=C=O (B),- in which X is as defined previously,
- to obtain a cellulosic substrate carrying on at least part of its surface a plurality of
in which W, i and X are as defined previously, - (ii') bringing a substrate as obtained in the previous step (i') into contact with a compound of the following formula (D):
- in which Z and R are as defined above,
- and in which Y' is:
- an -NH2 group when j = 1 and Y is -NH-;
- an -OH group when j = 1 and Y is -O-;
- a -COOH group when Y is a single bond;
- or, when Y is NH, and R is -NH 2 , the following steps: (i") contacting at least a portion of the surface of a cellulosic substrate with a compound (B) of the following formula:
[Chem. 18]
O=C=NXN=C=O ( B),
- in which X is as defined previously,
- then contact with water,
- to obtain a cellulose substrate carrying on at least part of its surface a plurality of groups of the following formula (C):
in which W, i and X are as defined previously, - (ii") bringing a substrate as obtained in the previous step (i') into contact with a compound of the following formula (D):
[Chem. 20]
O=C=NZN=C=O (D),
- in which Z is as defined previously,
- then contact with water.
Lorsque de l'eau est utilisée, les traces d'eau résiduelles peuvent être retirées, par exemple par lavage avec un solvant tel que décrit plus bas.When water is used, residual water traces can be removed, for example by washing with a solvent as described below.
Lorsque R est de formule -N+RaRbRc, les composés portant ce groupe R peuvent être obtenus à partir des composés correspondants portant un groupe -NRaRb, à partir de techniques bien connues de l'homme du métier.When R is of formula -N + R a R b R c , the compounds bearing this group R can be obtained from the corresponding compounds bearing a group -NR a R b , using techniques well known to those skilled in the art.
Lorsque le groupe X comprend un ou plusieurs groupes urée, ledit groupe X peut est construit de manière séquentiel selon des étapes analogues aux étapes (i") et (ii") telles que décrites plus haut.When group X comprises one or more urea groups, said group X may be constructed sequentially according to steps analogous to steps (i") and (ii") as described above.
Les étapes définies précédemment sont en particulier réalisées dans un solvant anhydre, notamment un solvant aprotique anhydre, par exemple le diméthylsulfoxyde (DMSO), le tetrahydrofurane (THF), ou l'acétone.The steps defined above are in particular carried out in an anhydrous solvent, in particular an anhydrous aprotic solvent, for example dimethyl sulfoxide (DMSO), tetrahydrofuran (THF), or acetone.
Selon un mode de réalisation particulier, les étapes définies précédemment sont réalisées dans du CO2 supercritique (sCO2).According to a particular embodiment, the steps defined previously are carried out in supercritical CO2 ( sCO2 ).
Selon un autre mode de réalisation particulier, les étapes définies précédemment sont réalisées dans un solvant aprotique anhydre, par exemple le diméthylsulfoxyde (DMSO), le tetrahydrofurane (THF), ou l'acétone, avec du CO2 supercritique (sCO2) en tant que co-solvant.According to another particular embodiment, the steps defined above are carried out in an anhydrous aprotic solvent, for example dimethyl sulfoxide (DMSO), tetrahydrofuran (THF), or acetone, with supercritical CO 2 (sCO 2 ) as co-solvent.
L'utilisation du CO2 supercritique nécessite généralement de travailler en autoclave pressurisée, ce qui protège les opérateurs des isocyanates.The use of supercritical CO2 generally requires working in a pressurized autoclave, which protects operators from isocyanates.
Les isocyanates décrits ici peuvent également être utilisés via des fonctions isocyanate bloquées, telles que par exemple définies dans la demande
L'étape (i) définie précédemment peut être précédée si nécessaire d'une étape dans laquelle l'eau résiduelle est retirée du substrat cellulosique. Ce retrait peut être effectué par toute technique bien connue de l'homme du métier.Step (i) defined above may be preceded if necessary by a step in which the residual water is removed from the cellulosic substrate. This removal may be carried out by any technique well known to those skilled in the art.
Les étapes définies précédemment sont en particulier réalisées à une température comprise de 35°C à 160°C, en particulier à environ 150°C, et/ou pendant une durée comprise de 30 minutes à 2 heures, en particulier pendant environ 1,5 heures.The steps defined above are in particular carried out at a temperature of from 35°C to 160°C, in particular at approximately 150°C, and/or for a duration of from 30 minutes to 2 hours, in particular for approximately 1.5 hours.
Lorsque du sCO2 est utilisé, les réactions sont notamment menées en autoclave, par exemple sous une pression de 250 bar environ.When sCO2 is used, the reactions are carried out in an autoclave, for example under a pressure of around 250 bar.
Tel qu'on l'entend ici, les plages de valeur sous forme de « x-y » ou « de x à y » ou « entre x et y » incluent les bornes x et y, les entiers compris entre ces bornes, ainsi que tous les autres nombres réels compris entre ces bornes. A titre d'exemple, « 1-5 », ou « de 1 à 5 » ou « entre 1 et 5 » désignent les entiers 1, 2, 3, 4 et 5, ainsi que tous les autres nombres réels compris entre 1 et 5. Les modes de réalisations préférés incluent chaque entier pris individuellement dans la plage de valeur, ainsi que toute sous-combinaison de ces entiers et tout ensemble de nombres réels compris entre ces entiers. A titre d'exemple, les valeurs préférées pour « 1-5 » peuvent comprendre les entiers 1, 2, 3, 4, 5, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 2-3, 2-4, 2-5, etc.As used herein, the value ranges in the form of "xy" or "from x to y" or "between x and y" include the bounds x and y, the integers between these bounds, as well as all other real numbers between these limits. For example, "1-5", or "from 1 to 5" or "between 1 and 5" designates the integers 1, 2, 3, 4 and 5, as well as all other real numbers between 1 and 5. Preferred embodiments include each individual integer in the value range, as well as any subcombination of these integers and any set of real numbers between these integers. For example, preferred values for "1-5" may include the integers 1, 2, 3, 4, 5, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 2-3, 2-4, 2-5, etc.
Tel qu'on l'utilise dans la présente description, le terme « environ » se réfère à un intervalle de valeurs de ± 10 % d'une valeur spécifique. A titre d'exemple, l'expression « environ 20 » comprend les valeurs de 20 ± 10 %, soit les valeurs de 18 à 22.As used herein, the term "about" refers to a range of values within ± 10% of a specific value. For example, the term "about 20" includes values of 20 ± 10%, or values from 18 to 22.
Tel qu'il est utilisé ici, le terme "alkyle" désigne un groupe alkyle à chaîne linéaire ou ramifiée, en particulier linéaire, ayant le nombre d'atomes de carbone indiqué avant ledit terme, notamment 1 à 4 atomes de carbone, tel que méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, sec-butyle, tert-butyle, etc. Ainsi, une expression telle que "alkyle en C1-C3" désigne un radical alkyle contenant de 1 à 3 atomes de carbone.As used herein, the term "alkyl" means a straight or branched chain, especially straight, alkyl group having the number of carbon atoms indicated before said term, especially 1 to 4 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, etc. Thus, a term such as "C1-C3 alkyl" means an alkyl radical containing from 1 to 3 carbon atoms.
Il en est de même pour le terme « alcane ».The same is true for the term "alkane".
Par « diyle », on entend en particulier un résidu lié à deux groupes par une liaison simple entre le résidu et chacun de ces deux groupes.By "diyl" is meant in particular a residue linked to two groups by a single bond between the residue and each of these two groups.
Tel qu'utilisé ici, le terme "arène" désigne un système cyclique aromatique hydrocarboné mono- ou bicyclique, substitué ou non substitué, ayant 6 à 10 atomes de carbone dans le cycle. Les exemples incluent le benzène et le naphtalène. Les arènes préférés comprennent le benzène et le naphtalène non substitués ou substitués. Sont inclus dans la définition d'"arène" les systèmes cycliques condensés, y compris, par exemple, les systèmes cycliques dans lesquels un cycle aromatique est condensé à un cycle cycloalkyle. Les exemples de tels systèmes cycliques condensés comprennent, par exemple, l'indane, l'indène et le tétrahydronaphtalène. Tel qu'il est utilisé ici, le terme "hétéroarène" désigne un système aromatique cyclique contenant 5 à 10 atomes de carbone dans lequel un ou plusieurs atomes de carbone du cycle sont remplacés par au moins un hétéroatome tel que -O-, -N- ou -S-, en particulier -N- et/ou -O-. Les exemples d'hétéroarènes comprennent pyrrole, furane, thiophène, pyrazole, imidazole, thiazole, isothiazole, isoxazole, oxazole, oxathiol, oxadiazole, triazole, oxatriazole, furazane, tétrazole, pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine, indole, isoindole, indazole, benzofurane, isobenzofurane, purine, quinazoline, quinoline, isoquinoline, benzoimidazole, benzothiazole, benzothiophène, thianaphtène, benzoxazole, benzisoxazole, cinnoline, phtalazine, naphtyridine et quinoxaline. Sont inclus dans la définition d'"hétéroarène" les systèmes cycliques condensés, y compris, par exemple, les systèmes cycliques dans lesquels un cycle aromatique est condensé à un cycle hétérocycloalkyle. Les exemples de tels systèmes cycliques fusionnés comprennent, par exemple, le phtalamide, l'anhydride phtalique, l'indoline, l'isoindoline, la tétrahydroisoquinoline, le chromane, l'isochromane, le chromène et l'isochromène.As used herein, the term "arene" means a mono- or bicyclic, substituted or unsubstituted, hydrocarbon aromatic ring system having 6 to 10 carbon atoms in the ring. Examples include benzene and naphthalene. Preferred arenes include unsubstituted or substituted benzene and naphthalene. Included within the definition of "arene" are fused ring systems, including, for example, ring systems in which an aromatic ring is fused to a cycloalkyl ring. Examples of such fused ring systems include, for example, indane, indene, and tetrahydronaphthalene. As used herein, the term "heteroarene" means a cyclic aromatic system containing 5 to 10 carbon atoms in which one or more ring carbon atoms are replaced by at least one heteroatom such as -O-, -N- or -S-, especially -N- and/or -O-. Examples of heteroarenes include pyrrole, furan, thiophene, pyrazole, imidazole, thiazole, isothiazole, isoxazole, oxazole, oxathiol, oxadiazole, triazole, oxatriazole, furazan, tetrazole, pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine, indole, isoindole, indazole, benzofuran, isobenzofuran, purine, quinazoline, quinoline, isoquinoline, benzoimidazole, benzothiazole, benzothiophene, thianaphthene, benzoxazole, benzisoxazole, cinnoline, phthalazine, naphthyridine, and quinoxaline. Included in the definition of "heteroarene" are fused ring systems, including, for example, ring systems in which an aromatic ring is fused to a heterocycloalkyl ring. Examples of such fused ring systems include, for example, phthalamide, phthalic anhydride, indoline, isoindoline, tetrahydroisoquinoline, chromane, isochromane, chromene, and isochromene.
Les expériences ont été menées sur un coton contenant 4 à 5 % en masse de polyuréthanes (élasthanne) et un azurant optique (OBA).The experiments were carried out on cotton containing 4 to 5% by mass of polyurethanes (elastane) and an optical brightener (OBA).
Les échantillons pèsent avant séchage de 0,8 à 1,2g. Cette masse correspond à une surface de tissus permettant de tendre l'échantillon sur la platine de mesure d'angle de mouillage.The samples weigh 0.8 to 1.2g before drying. This mass corresponds to a fabric surface area allowing the sample to be stretched on the wetting angle measuring plate.
Les échantillons ont été traités au préalable dans un réacteur de CO2 supercritique (sCO2) en utilisant comme co-solvant un solvant aprotique (par exemple acétone, THF, ou DMSO). Le milieu de séchage est par exemple de 10ml de solvant aprotique pour 1 litre de sCO2. On traite typiquement 20 échantillons de coton. Le traitement dure 1H30 à 120°C et 250 bar. On finit le traitement par un passage de sCO2 pure (2 litres à 4 litres). Les échantillons sont conservés dans le réacteur sous atmosphère de CO2 gazeux.The samples were pre-treated in a supercritical CO2 ( sCO2 ) reactor using an aprotic solvent (e.g., acetone, THF, or DMSO) as co-solvent. The drying medium is, for example, 10 ml of aprotic solvent for 1 liter of sCO2 . Typically, 20 cotton samples are treated. The treatment lasts 1 hour 30 minutes at 120°C and 250 bar. The treatment is finished by passing pure sCO2 (2 liters to 4 liters). The samples are stored in the reactor under a gaseous CO2 atmosphere.
On peut également faire ce traitement en trempant les échantillons 5H dans du DMSO à 120-150°C. Dans ce cas, les substrats sont séchés en étuve ventilée et conservés sous argon.This treatment can also be carried out by soaking the 5H samples in DMSO at 120-150°C. In this case, the substrates are dried in a ventilated oven and stored under argon.
Ces traitements préliminaires permettent d'extraire l'OBA et d'autres produits de finition. Ces traitements permettent également de déshydrater le coton.These preliminary treatments allow the extraction of OBA and other finishing products. These treatments also allow the cotton to be dehydrated.
Après traitement selon l'invention, tous les échantillons ont été extraits au Soxhlet pour retirer les composés non greffés. Cette extraction a été faite dans de l'acétone pendant 4H (ce qui correspond à un passage de 5 litres d'acétone) puis les échantillons ont été mis à l'étuve à 110°C pendant 12H avant d'être conditionnés aux humidités relatives (RH) choisies avant la mesure de mouillabilité. Les mesures d'angle de contact (mouillage) ont été faites à l'aide d'un appareil un DROP Shape Analyser KRÜSS (DSA100), sur des échantillons (5 échantillons pour l'eau et 5 pour le dodécane) préalablement conservés à l'étuve à 100°C.After treatment according to the invention, all samples were extracted using a Soxhlet to remove ungrafted compounds. This extraction was carried out in acetone for 4 hours (which corresponds to a passage of 5 liters of acetone) then the samples were placed in an oven at 110°C for 12 hours before being conditioned at the relative humidities (RH) chosen before the wettability measurement. The contact angle (wetting) measurements were carried out using a DROP Shape Analyzer KRÜSS (DSA100) device, on samples (5 samples for water and 5 for dodecane) previously preserved in an oven at 100°C.
Dans un réacteur sCO2 d'un litre de volume utile contenant 10 à 15 échantillons de coton, on introduit 5 g d'hexamethyldiisocyanate dans 10 g de DMSO contenant 1g de DABCO : (1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octane anhydre. Puis on introduit 900ml de CO2 liquide. On passe à l'état supercritique en chauffant le réacteur à 150°C à une pression de 250 bar. Le traitement dure 1h30. On introduit alors dans le réacteur pressurisé via une pompe haute pression 10 ml d'eau DI. Toute les fonctions isocyanates pendantes ou de HDMI qui n'aurait pas réagi sont immédiatement transformées en amine primaire. On fait passer ensuite plusieurs volumes de réacteur de sCO2 supercritique (typiquement 5 volumes). On récupère dans les séparateurs du réacteur le DABCO qui est soluble dans le sCO2 et les amines primaires correspondantes à l'HDMI qui n'a pas réagi. Les substrats cotons sont alors couverts d'amine primaire anhydre.In a 1 liter sCO2 reactor with a useful volume containing 10 to 15 cotton samples, 5 g of hexamethyldiisocyanate are introduced into 10 g of DMSO containing 1 g of DABCO: (anhydrous 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octane). Then 900 ml of liquid CO 2 are introduced. The reactor is brought to the supercritical state by heating to 150 ° C at a pressure of 250 bar. The treatment lasts 1 hour 30 minutes. 10 ml of DI water are then introduced into the pressurized reactor via a high pressure pump. All the pendant isocyanate functions or HDMI which would not have reacted are immediately transformed into primary amine. Several reactor volumes of supercritical sCO2 are then passed (typically 5 volumes). The DABCO which is soluble in sCO 2 and the corresponding primary amines are recovered in the reactor separators. unreacted HDMI. The cotton substrates are then coated with anhydrous primary amine.
Dans tout ce qui précède et ce qui suit, du DMSO anhydre peut être utilisé à la place du sCO2.In all of the above and below, anhydrous DMSO may be used instead of sCO2 .
A partir des substrats coton couverts d'amine primaire anhydre tels qu'obtenus à l'issue de l'exemple 1, on recommence le traitement initial c-à-d :
- Dans un réacteur sCO2 d'un litre de volume utile contenant 10 à 15 échantillons de coton portant des amines primaires greffées pendantes, on introduit 5 g d'hexamethyldiisocyanate dans 10g de DMSO. La formation de la fonction urée ne nécessite pas l'utilisation d'un catalyseur. Puis on introduit 900ml de CO2 liquide. On passe à l'état supercritique en chauffant le réacteur à 150°C à une pression de 250 bar. Le traitement dure 1h30. On introduit alors dans le réacteur pressurisé via une pompe haute pression 10 ml d'eau DI. Toute les fonctions isocyanates pendantes ou de HDMI qui n'aurait pas réagi sont immédiatement transformées en amine primaire. On fait passer ensuite plusieurs volumes de réacteur de sCO2 (typiquement 5 volumes). On récupère dans les séparateurs du réacteur les amines primaires correspondantes à l'HDMI qui n'a pas réagi sur le coton est qui transformé en diamine.
- On ouvre le réacteur, les échantillons sont alors trempés 10 minutes dans 100ml d'une solution (0,1M d'HCl) puis rincés à l'eau DI avant d'être séchés 12H à 130°C dans une étuve ventilée. Ces échantillons correspondent à la référence 1 du tableau ci-dessous.
- In a 1-liter sCO2 reactor containing 10 to 15 cotton samples bearing pendant grafted primary amines, 5 g of hexamethyldiisocyanate are introduced into 10 g of DMSO. The formation of the urea function does not require the use of a catalyst. Then 900 ml of liquid CO2 are introduced. The supercritical state is passed by heating the reactor to 150 ° C at a pressure of 250 bar. The treatment lasts 1 hour 30 minutes. 10 ml of DI water are then introduced into the pressurized reactor via a high-pressure pump. All the pendant isocyanate functions or unreacted HDMI are immediately transformed into primary amine. Several reactor volumes of sCO2 are then passed (typically 5 volumes). The primary amines corresponding to the HDMI that has not reacted with the cotton are recovered in the reactor separators and transformed into diamine.
- The reactor is opened, the samples are then soaked for 10 minutes in 100ml of a solution (0.1M HCl) then rinsed with DI water before being dried for 12 hours at 130°C in a ventilated oven. These samples correspond to reference 1 in the table below.
On répète l'exemple 2, 2 fois pour former l'espèce correspondant à la référence 1b du tableau ci-dessous.Example 2 is repeated twice to form the species corresponding to reference 1b in the table below.
Dans un réacteur sCO2 d'un litre de volume utile contenant 10 à 15 échantillons de coton portant des amines primaires greffées pendantes, on introduit 5 g d'hexamethyldiisocyanate dans 10g de DMSO. Puis on introduit 900ml de CO2 liquide. On passe à l'état supercritique en chauffant le réacteur à 150°C à une pression de 250 bar. Le traitement dure 1 h30. On introduit par la pompe haute pression 5g d'octadecylamine dans 5g de DMSO. On laisse réagir 1H30 à 250 bar, 150°C. On fait passer ensuite plusieurs volumes de réacteur de sCO2 (typiquement 5 volumes) toujours à 250 bar et 150°C pour retirer les produits non greffés.In a 1 liter sCO2 reactor with a useful volume containing 10 to 15 cotton samples bearing pendant grafted primary amines, 5 g of hexamethyldiisocyanate are introduced into 10 g of DMSO. Then 900 ml of liquid CO2 are introduced. The supercritical state is achieved by heating the reactor to 150 ° C at a pressure of 250 bar. The treatment lasts 1 h 30 min. 5 g of octadecylamine are introduced into 5 g of DMSO using the high-pressure pump. The reaction is left to react for 1 h 30 min at 250 bar, 150 ° C. Several reactor volumes of sCO2 (typically 5 volumes) are then passed, still at 250 bar and 150 ° C, to remove the ungrafted products.
Ces échantillons correspondent à la référence 2 du tableau.These samples correspond to reference 2 in the table.
Dans un réacteur sCO2 d'un litre de volume utile contenant 10 à 15 échantillons de coton portant des amines primaires greffées pendantes, on introduit 5 g d'hexamethyldiisocyanate dans 10g de DMSO. Puis on introduit 900ml de CO2 liquide. On passe à l'état supercritique en chauffant le réacteur à 150°C à une pression de 250 bar. Le traitement dure 1 h30. On introduit alors dans le réacteur pressurisé via une pompe haute pression 3g de 1,3-Pentanediamine dans 5g de DMSO. On laisse réagir 1H30 à 250 bar et 150°C. On fait passer ensuite plusieurs volumes de réacteur de sCO2 (typiquement 5 volumes).In a 1 liter sCO2 reactor containing 10 to 15 cotton samples bearing pendant grafted primary amines, 5 g of hexamethyldiisocyanate are introduced into 10 g of DMSO. Then 900 ml of liquid CO2 are introduced. The supercritical state is achieved by heating the reactor to 150 ° C at a pressure of 250 bar. The treatment lasts 1 h 30 min. 3 g of 1,3-Pentanediamine are then introduced into the pressurized reactor via a high-pressure pump in 5 g of DMSO. The reaction is left to react for 1 h 30 min at 250 bar and 150 ° C. Several reactor volumes of sCO2 are then passed through (typically 5 volumes).
On ouvre le réacteur, les échantillons sont alors trempés 10 minutes dans 100ml d'une solution (0,1M d'HCl) puis rincés à l'eau DI avant d'être séchés 12H à 130°C dans une étuve ventilée. Ces échantillons correspondent à la référence 3 du tableau.The reactor is opened, the samples are then soaked for 10 minutes in 100ml of a solution (0.1M HCl) then rinsed with DI water before being dried for 12 hours at 130°C in a ventilated oven. These samples correspond to reference 3 in the table.
Dans un réacteur sCO2 d'un litre de volume utile contenant 10 à 15 échantillons de coton portant des amines primaires greffées pendantes, on introduit 5 g d'hexamethyldiisocyanate dans 10g de DMSO. Puis on introduit 900ml de CO2 liquide. On passe à l'état supercritique en chauffant le réacteur à 150°C à une pression de 250 bar. Le traitement dure 1h30. On introduit par la pompe haute pression 5g de 2-Amino-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol dans 5g de DMSO. On laisse réagir 1H30 à 250 bar, 150°C. On fait passer ensuite plusieurs volumes de réacteur de sCO2 (typiquement 5 volumes) toujours à 250 bar et 150°C pour retirer les produits non greffés.In a 1 liter sCO2 reactor of useful volume containing 10 to 15 cotton samples bearing pendant grafted primary amines, 5 g of hexamethyldiisocyanate are introduced into 10 g of DMSO. Then 900 ml of liquid CO2 are introduced. The supercritical state is passed by heating the reactor at 150°C at a pressure of 250 bar. The treatment lasts 1h30. 5g of 2-Amino-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol are introduced into 5g of DMSO using the high-pressure pump. The reaction is left to react for 1h30 at 250 bar, 150°C. Several reactor volumes of sCO2 (typically 5 volumes) are then passed through, still at 250 bar and 150°C, to remove the ungrafted products.
Ces échantillons correspondent à la référence 4 du tableau.These samples correspond to reference 4 in the table.
Dans un réacteur sCO2 d'un litre de volume utile contenant 10 à 15 échantillons de coton portant des amines primaires greffées pendantes, on introduit 5 g d'hexamethyldiisocyanate dans 10g de DMSO. Puis on introduit 900ml de CO2 liquide. On passe à l'état supercritique en chauffant le réacteur à 150°C à une pression de 250 bar. Le traitement dure 1 h30. On introduit par la pompe haute pression 5g de 2,2-Bis(hydroxymethyl)-2,2'2'-nitrilotriethanol dans 5g de DMSO. On laisse réagir 1H30 à 250 bar, 150°C. On fait passer ensuite plusieurs volumes de réacteur de sCO2 (typiquement 5 volumes) toujours à 250 bar et 150°C pour retirer les produits non greffés. Ces échantillons correspondent à la référence 5 du tableau.In a 1 liter sCO2 reactor with a useful volume containing 10 to 15 cotton samples bearing pendant grafted primary amines, 5 g of hexamethyldiisocyanate are introduced into 10 g of DMSO. Then 900 ml of liquid CO2 are introduced. The supercritical state is achieved by heating the reactor to 150 ° C at a pressure of 250 bar. The treatment lasts 1 h 30 min. 5 g of 2,2-Bis(hydroxymethyl)-2,2'2'-nitrilotriethanol are introduced into 5 g of DMSO using the high-pressure pump. The reaction is left to react for 1 h 30 min at 250 bar, 150 ° C. Several reactor volumes of sCO2 (typically 5 volumes) are then passed, still at 250 bar and 150 ° C, to remove the ungrafted products. These samples correspond to reference 5 in the table.
Les résultats consignés dans le tableau ci-dessous montrent que les substrats traités de l'invention sont hydrophobes tout en ayant un caractère oléophobe marqué.The results recorded in the table below show that the treated substrates of the invention are hydrophobic while having a marked oleophobic character.
Claims (10)
[Chem. 32]
O=C=N-X-N=C=O (B),
[Chem. 35]
O=C=N-X-N=C=O (B),
[Chem. 37]
O=C=N-Z-N=C=O (D),
[Chem. 32]
O=C=NXN=C=O (B),
[Chem. 35]
O=C=NXN=C=O (B),
[Chem. 37]
O=C=NZN=C=O (D),
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| DE19962272A1 (en) * | 1999-12-23 | 2001-06-28 | Basf Ag | Modules containing isocyanate groups and their use for the functionalization or modification of compounds or surfaces |
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-
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-
2024
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19962272A1 (en) * | 1999-12-23 | 2001-06-28 | Basf Ag | Modules containing isocyanate groups and their use for the functionalization or modification of compounds or surfaces |
| FR3095207A1 (en) | 2019-04-16 | 2020-10-23 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Surface functionalization process in a supercritical fluid medium |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| R.C. LAROCK: "Comprehensive Organic Transformations", 1999, WILEY-VCH PUBLISHERS |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| FR3157441A1 (en) | 2025-06-27 |
| FR3157441B1 (en) | 2025-12-12 |
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