JP7415120B2 - 組成物 - Google Patents
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Description
(1)重合性基を有する、少なくとも一種の微粒子;及び
(2)重合性基を有する、少なくとも一種の化合物
に基づく構成単位をそれぞれ有する重合体を含有する被膜であって、
前記微粒子(1)の少なくとも一種、及び/又は前記化合物(2)の少なくとも一種が、フルオロアルキル基を有するものであり、かつ
前記化合物(2)の少なくとも一種が、分子内に2つ以上の重合性基を有する化合物である、被膜が提案されている(特許文献1)。
[1]撥水成分を構成する、
(A)少なくとも一種の修飾微粒子
[当該修飾微粒子(A)は、
(i)核微粒子、及び
(ii)当該核微粒子を修飾する1個以上の修飾部(当該1個以上の修飾部のうちの一部又は全部は、1個以上の重合性基(a)を有する。)
を含有する。]に由来する構成単位、及び
(Bs)少なくとも一種の化合物
[当該化合物は、1個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有する。]
に由来する構成単位
を含有する重合体、及び
[2]耐磨耗成分を構成する、単量体(Bm);及び
[3]非フッ素有機溶剤、及び水からなる群より選択される1種以上の溶媒を含有する溶媒
を含有し、
前記撥水成分[1]、及び前記耐摩耗成分[2]の合計質量に対する、前記耐摩耗成分[2]の質量の比が85:100~35:100の範囲内である、
組成物
を用いることによって、前記課題が解決できることを見出し、及び本発明を完成するに至った。
項1.
[1]撥水成分を構成する、
(A)少なくとも一種の修飾微粒子
[当該修飾微粒子(A)は、
(i)核微粒子、及び
(ii)当該核微粒子を修飾する1個以上の修飾部(当該1個以上の修飾部のうちの一部又は全部は、1個以上の重合性基(a)を有する。)
を含有する。]に由来する構成単位、及び
(Bs)少なくとも一種の化合物
[当該化合物は、1個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有する。]
に由来する構成単位
を含有する重合体、及び
[2]耐磨耗成分を構成する、単量体(Bm);及び
[3]非フッ素有機溶剤、及び水からなる群より選択される1種以上の溶媒を主として含有する溶媒
を含有し、
前記撥水成分[1]、及び前記耐摩耗成分[2]の合計質量に対する、前記耐摩耗成分[2]の質量の比が85:100~35:100の範囲内である、
組成物。
項2.
非フッ素有機溶剤を含有する項1に記載の組成物。
項3.
フッ素有機溶剤の含有量が20質量%未満である項1又は2に記載の組成物。
項4.
界面活性剤の含有量が1質量%未満である項1~3のいずれか一項に記載の組成物。
項5.
前記重合性基(a)及び(b)の一方又は両方が、ラジカル反応性基である、項4に記載の組成物。
項6.
前記重合性基(a)及び(b)の一方又は両方が、ビニル基、(メタ)アクリル基、スチリル基、又はマレイミド基である、項5に記載の組成物。
項7.
前記核微粒子(i)の数平均一次粒子径が1~1500nmの範囲内である、項1~6のいずれか一項に記載の組成物。
項8.
前記核微粒子(i)の数平均一次粒子径が5~1000nmの範囲内である、項7に記載の組成物。
項9.
前記核微粒子(i)の少なくとも一種が無機粒子である、項1~8のいずれか一項に記載の組成物。
項10.
前記化合物(Bs)の少なくとも一種が、
式:
当該式中、
Xは、
水素原子、
塩素原子、
臭素原子、
ヨウ素原子、
-CX3基(当該式中、Xは、各出現において同一又は異なって、水素原子、又は塩素原子である。)、
シアノ基、
炭素数1~21の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、
置換若しくは非置換のベンジル基、
置換若しくは非置換のフェニル基、又は
炭素数1~20の直鎖状又は分岐状アルキル基
であり;
Yは、
単結合、
酸素原子を有していてもよい炭素数1~10の炭化水素基、
-CH2CH2-N(-Rya)-SO2-基(当該式中、Ryaは炭素数1~4のアルキル基である。当該式の右端がRに、左端がOにそれぞれ結合している。)、
-CH2CH(-ORyb)-CH2-基(当該式中、Rybは水素原子又はアセチル基である。当該式の右端がRに、左端がOにそれぞれ結合している。)、又は
-(CH2)n-SO2-基(当該式中、nは1~10である。当該式の右端がRに、左端がOにそれぞれ結合している。)であり;及び
Rは、
炭化水素基(当該炭化水素基は、1個以上の酸素原子を含有していてもよい。)である。]
で表される化合物である、項1~9のいずれか一項に記載の組成物。
項11.
前記化合物(Bs)の少なくとも一種が、式:
Rは、CnF2n+1であり、
Yは、-CH2-、又は-C2H4-であり、及び
Xは、水素であり、及び
nは、1以上の数である。
但し、nが2以上であるときは、Yは-C2H4-である。]
で表される化合物
である、項1~9のいずれか一項に記載の組成物。
項12.(C6に限定:先行文献からの進歩性)
前記化合物(Bs)の少なくとも一種が、C6F13CH2CH2OCOC(CH3)=CH2である、項11に記載の組成物。
項13.
前記非フッ素機溶剤が、
前記溶媒の好ましい例としては、アルコール溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、及びアミド系溶媒からなる群より選択される1種以上である、項1~12のいずれか一項に記載の組成物。
項14.
前記非フッ素有機溶剤が、アルコール溶媒である、項13に記載の組成物。
項15.
前記非フッ素機溶剤が、イソプロピルアルコールである、項14に記載の組成物。
項16.
フッ素含有撥水成分、及び耐磨耗成分を含有する、撥水性の被膜の製造方法であって、
(1)前記フッ素含有撥水成分を非フッ素有機溶剤中で調製することにより、前記フッ素含有撥水成分を含有する非フッ素有機溶剤中懸濁液を調製すること、
(2)前記溶液、及び耐磨耗成分を構成する単量体(Bm)を混合すること、
(3)前記単量体(Bm)を重合させて耐磨耗成分を調製すること、
及び
(4)前記非フッ素有機溶剤を除去すること
を含む、製造方法。
項17.
前記フッ素含有撥水成分が、
(A)少なくとも一種の修飾微粒子
[当該修飾微粒子(A)は、
(i)核微粒子、及び
(ii)当該核微粒子を修飾する1個以上の修飾部(当該1個以上の修飾部のうちの一部又は全部は、1個以上の重合性基(a)を有する。)を含有する。]、及び
(B)少なくとも一種の化合物
[当該化合物は、1個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有する。]
のそれぞれに由来する構成単位を含有する、
項16に記載の製造方法。
項18.
前記重合性基(a)及び(b)の一方又は両方が、ラジカル反応性基である、項17に記載の製造方法。
項19.
前記重合性基(a)及び(b)の一方又は両方が、ビニル基、(メタ)アクリル基、スチリル基、又はマレイミド基である、項18に記載の製造方法。
項20.
前記核微粒子(i)の数平均一次粒子径が5~1000nmの範囲内である、項17~19のいずれか一項に記載の製造方法。
項21.
前記核微粒子(i)の少なくとも一種が無機粒子である、項17~20のいずれか一項に記載の製造方法。
項22.
前記化合物(B)の少なくとも一種が、
式(1):
Xは、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、CFX1X2基(但し、X1およびX2は、同一又は異なって、水素原子、フッ素原子又は塩素原子である。)、シアノ基、炭素数1~21の直鎖状若しくは分岐状のフルオロアルキル基、置換若しくは非置換のベンジル基、置換若しくは非置換のフェニル基、又は炭素数1~20の直鎖状または分岐状アルキル基であり、
Yは、直接結合、酸素原子を有していてもよい炭素数1~10の炭化水素基、-CH2CH2N(R1)SO2-基(但し、R1は炭素数1~4のアルキル基であり、式の右端がRfに、左端がOにそれぞれ結合している。)、-CH2CH(OY1)CH2-基(但し、Y1は水素原子またはアセチル基であり、式の右端がRfに、左端がOにそれぞれ結合している。)、又は-(CH2)nSO2-基(nは1~10であり、式の右端がRfに、左端がOにそれぞれ結合している。)であり、及び
Rfは、炭素数1~20の直鎖状若しくは分岐状のフルオロアルキル基、又は分子量400~5000のフルオロポリエーテル基である。]
で表される化合物
である、項17~21のいずれか一項に記載の製造方法。
項23.
Rfは、炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐状のフルオロアルキル基である、項22に記載の製造方法。
項24.
Rfは、炭素数1~6の直鎖状若しくは分岐状のフルオロアルキル基である、項23に記載の製造方法。
項25.
前記化合物(Bm)の少なくとも一種が、化合物分子内に2個以上の重合性基(b)を有する化合物である、項17~24のいずれか一項に記載の製造方法。
項26.
前記化合物(Bm)の少なくとも一種が、分子内に2~8個の重合性基(b)を有する化合物である、項25に記載の製造方法。
項27.
前記重合性基(b)が、各出現において独立して、ラジカル重合性基、カチオン重合性基、及びアニオン重合性基からなる群より選択される、項25又は26に記載の製造方法。
項28.
前記非フッ素有機溶剤が、アルコール溶媒、非芳香族炭化水素溶媒、ハロゲン化炭化水素溶媒、エステル溶媒、ニトリル溶媒、及びスルホキシド系溶媒からなる群より選択される1種以上である、項16~27のいずれか一項に記載の製造方法。
項29.
前記非フッ素有機溶剤が、アルコール溶媒である、項28に記載の製造方法。
項30.
前記非フッ素有機溶剤が、メタノール、エタノール、n-プロパノール、及びイソプロパノールからなる群より選択される1種以上である、項29に記載の製造方法。
項31.
前記被膜の平均表面粗さRaが、1.6~20μmの範囲内である、項16~30のいずれか一項に記載の製造方法。
項32.
前記被膜のWenzelの粗さ係数が、1.6~10の範囲内である、項16~31のいずれか一項に記載の製造方法。
項33.
前記被膜の水接触角が、120°以上である、項16~32のいずれか一項に記載の製造方法。
項34.
前記被膜の水接触角が、150°以上である、項33に記載の製造方法。
項35.
前記被膜のPETフィルムによる表面摩擦(荷重100g重/cm2、往復1500回)後の水接触角が、100°以上である、項1~34のいずれか一項に記載の製造方法。
項36.
項1~35のいずれか一項に記載の製造方法により製造された被膜。
項37.
(A)少なくとも一種の修飾微粒子
[当該修飾微粒子(A)は、
(i)核微粒子、及び
(ii)当該核微粒子を修飾する1個以上の修飾部(当該1個以上の修飾部のうちの一部又は全部は、1個以上の重合性基(a)を有する。)を含有する。]、及び
(B)少なくとも一種の化合物
[当該化合物は、1個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有する。]
のそれぞれに由来する構成単位を含有する、
フッ素含有撥水成分
の製造方法であって、
非フッ素有機溶剤中で、前記修飾微粒子(A)が前記少なくとも一種の化合物(B)と反応する工程を含む、製造方法。
項38.
フッ素含有撥水成分、及び耐磨耗成分を含有し、並びに
150°以上の水の静的接触角を有する被膜の製造方法であって、
項19~26のいずれか一項に記載の組成物を、及び
(1)耐磨耗成分を構成する単量体(Bm)を混合すること、
(2)前記単量体(Bm)を重合させて耐磨耗成分を調製すること、
及び
(3)前記組成物に由来する非フッ素有機溶剤を除去すること
を含む、製造方法。
項39.
物品のコーティング方法であって、項38に記載の製造方法により、被膜を、当該物品の表面の一部又は全部の上に形成する工程を含む方法。
項40.
物品の撥液加工方法であって、項38に記載の製造方法により、当該物品の表面の一部又は全部の上に形成する工程を含む方法。
本明細書中の記号及び略号は、特に限定のない限り、本明細書の文脈に沿い、本発明が属する技術分野において通常用いられる意味に理解できる。
本明細書中、語句「含有する」は、語句「から本質的になる」、及び語句「のみからなる」を包含することを意図して用いられる。
特に限定されない限り、本明細書中に記載されている工程、処理、又は操作は、室温で実施され得る。
本明細書中、用語「撥液性」は、撥水性、及び撥油性、並びにこれらの組合せを包含する。
本明細書中、用語「撥液性」は、超撥液性を包含する。
本明細書中、用語「超撥液性」は、超撥水性、及び超撥油性、並びにこれらの組合せを包含する。
本明細書中、用語「フッ素有機溶媒」は、分子中に1個以上のフッ素原子を含有する有機化合物から本質的になる(又は、のみからなる)溶媒を意味する。本明細書中、用語「フッ素有機溶媒」は、混合溶媒中の「フッ素有機溶媒」も包含する。
本明細書中、用語「非フッ素有機溶媒」は、分子中にフッ素原子を含有しない有機化合物から本質的になる(又は、のみからなる)溶媒を意味する。本明細書中、用語「フッ素有機溶媒」は、混合溶媒中の「非フッ素有機溶媒」も包含する。
本明細書中、室温は、10~30℃の範囲内の温度を意味することができる。
本明細書中、表記「Cn-Cm」(ここで、n、及びmは、それぞれ、数である。)は、当業者が通常理解する通り、炭素数がn以上、且つm以下であることを表す。
本明細書中、用語「重合反応」は、2個以上の分子(例:2個の分子、及び3個以上の分子)が結合して別の化合物が生成する反応を意味する。当該「2個以上の分子」は、同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。
(1)1個以上の芳香族炭化水素基で置換されていてもよい脂肪族(非芳香族)炭化水素基(例:ベンジル基)、及び
(2)1個以上の脂肪族炭化水素基で置換されていてもよい芳香族炭化水素基(例:トリル基)
を包含する。
本明細書中、芳香族炭化水素基をアリール基と称する場合がある。
本明細書中、「炭化水素基」は1価以上の基であることができる。
本明細書中、特に限定の無い限り、炭化水素基は、環状、又は非環状(例:直鎖状又は分岐状)、或いはこれらの組合せである形状を有することができる。
当該組合せの例は、
(1)1個以上の非環状炭化水素基で置換された環状炭化水素基、及び
(2)1個以上の環状炭化水素基で置換された非環状炭化水素基
を包含する。
アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、及びシクロアルキル基
を包含する。
直鎖状又は分枝鎖状の、炭素数1~30のアルキル基を包含し、及び
その具体例は、
メチル、エチル、プロピル(例:n-プロピル、イソプロピル)、ブチル(例:n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル)、ペンチル(例:n-ペンチル、tert-ペンチル、ネオペンチル、イソペンチル、sec-ペンチル、3-ペンチル)、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、イコシル、及びドコシル
を包含する。
直鎖状又は分岐状の、炭素数2~30のアルケニル基を包含し、及び
その具体例は、
ビニル、1-プロペニル、イソプロペニル、2-メチル-1-プロペニル、1-ブテニル、2-ブテニル、3-ブテニル、2-エチル-1-ブテニル、1-ペンテニル、2-ペンテニル、3-ペンテニル、4-ペンテニル、4-メチル-3-ペンテニル、1-ヘキセニル、2-ヘキセニル、3-ヘキセニル、4-ヘキセニル、及び5-ヘキセニル
を包含する。
直鎖状又は分岐状の、炭素数2~30のアルキニル基を包含し、及び
その具体例は、
エチニル、1-プロピニル、2-プロピニル、1-ブチニル、2-ブチニル、3-ブチニル、1-ペンチニル、2-ペンチニル、3-ペンチニル、4-ペンチニル、1-ヘキシニル、2-ヘキシニル、3-ヘキシニル、4-ヘキシニル、及び5-ヘキシニル
を包含する。
炭素数3~8のシクロアルキル基を包含し、及び
その具体例は
シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びシクロヘプチル基
を包含する。
炭素数6~14の芳香族炭化水素基を包含し、及び
その具体例は、
フェニル基、ナフチル基、フェナンスリル基、アンスリル基、及びピレニル基
を包含する。
当該本発明の組成物は、キットの形態であってもよい。
本発明は、当該被膜を有する物品、物品のコーティング方法、物品の撥液加工方法.被膜形成用微粒子
もまた提供する。
これ以後、以下の順で、本発明を説明する。
「2.本発明の組成物から得られる被膜」
「3.組成物」
「4.キット」
「5.物品」
「6.物品のコーティング方法」
「7.物品の撥液加工方法」
「8.被膜形成用微粒子」
「9.被膜形成用化合物」
「10.被膜形成用組成物」
「11.コーティング用組成物」
「12.撥液処理用組成物」
本発明の組成物から得られる被膜は、好適に、
フッ素の含有量が、1重量%以上であり、
水(2μLの液滴)の接触角が、115°以上であり、且つ
PETフィルムによる表面摩擦(荷重100g重/cm2、往復1500回)後の水の接触角が100°以上であり、
且つ、表面粗さの指標である、
平均表面粗さRaが、1.6μm以上、及び
Wenzelの粗さ係数1.2以上
のいずれかを満たす。
2.1.1. 被膜の組成
本明細書中、前記被膜のフッ素含有量は、X線光電子分光法(XPS)測定により得られる元素組成におけるF元素の含有量として定義される。
XPS測定は、市販の装置[例:ESCA3400(製品名)(SHIMADZU)、PHI5000 VersaProbe II(製品名)(UlVAC-PHI)を使用して実施される。
当該フッ素含有量は、例えば、1質量%以上である。
(1)被膜の一部を被被覆物から剥離して分析する方法、及び
(2)被被覆物を被覆している被膜の状態のまま分析する方法
がある。
両者のいずれかが、分析対象である被膜の状態等に応じて、適宜選択され得る。
これらの方法のうちのいずれかが、分析対象である被膜の状態等に応じて、適宜選択され得る。
本発明の組成物から得られる被膜の表面粗さは、その指標である、
(a)平均表面粗さRa1.6μm以上、及び
(b)Wenzelの粗さ係数1.2以上
の少なくともいずれかを満たす。
本発明の好適な一態様において、本発明の組成物から得られる被膜の平均表面粗さRaは、1.6μm以上であり、
好ましくは1.6~20μmの範囲内
より好ましくは2.0~19.0μmの範囲内、及び
更に好ましくは2.5~18.0μmの範囲内
である。
当該特徴は、本発明の組成物から得られる被膜がより高い耐久性を有する要因の一つであることができる。
(測定方法)
527.0 μm×703.0 μm四方の平均表面粗さを算出する。
その具体的な測定は、
カラー3Dレーザ顕微鏡 VK-9710(商品名)(KEYENCE)、及び
これに付属している顕微鏡ユニット MUL00201(商品名)(Nikon)
又はそれらの各同等品
を用いて行われる。
本発明の好適な一態様において、本発明の組成物から得られる被膜のWenzelの粗さ係数は、
1.2以上であり、
好ましくは1.6~10の範囲内であり、
より好ましくは2.4~9の範囲内であり、及び
更に好ましくは3.0~8の範囲内である。
当該特徴は、本発明の組成物から得られる被膜がより高い耐久性を有する要因の一つであることができる。
(測定方法)
351.4 μm×351.5 μm四方において、実際の表面積を測定し、及びWenzelの粗さ係数を算出する。
当該測定は、カラー3Dレーザ顕微鏡 VK-9710(商品名)(KEYENCE)、及び
これに付属している対物レンズ CF IC EPI Plan MUL00201(商品名)(Nikon)
又はそれらの各同等品
を用いて行われる。
本発明の組成物から得られる被膜の水接触角は、
115°以上であり、
好ましくは120°以上、
より好ましくは130°以上、及び
更に好ましくは150°以上
である。
(測定方法)
接触角計「Drop Master 701」(商品名)(協和界面科学)又はその同等品を用いて、水(2μLの液滴)を用いて、1サンプルに対して5点測定する。
静的接触角が150°以上になると、その液体は自立して基材表面に存在することができなくなる場合がある。このような場合はシリンジのニードルを支持体として静的接触角を測定し、その時の得られた値を静的接触角とする。
本発明の組成物から得られる被膜のn-ヘキサデカン接触角(2μLの液滴)は、
好ましくは40°以上、
より好ましくは50°以上、
更に好ましくは60°以上、
より更に好ましくは70°以上、及び
特に好ましくは80°以上
である。
(測定方法)
接触角計「Drop Master 701」(商品名)(協和界面科学)又はその同等品を用いて、n-HD(2μLの液滴)を用いて、1サンプルに対して5点測定する。
静的接触角が150°以上になると、その液体は自立して基材表面に存在することができなくなる場合がある。このような場合はシリンジのニードルを支持体として静的接触角を測定し、その時の得られた値を静的接触角とする。
2.1.6.1. PETフィルムによる表面摩擦(荷重100g重/cm 2 、往復1500回)後の水接触角
本発明の組成物から得られる被膜のPETフィルムによる表面摩擦(荷重100g重/cm2、往復1500回)後の水接触角は、
100°以上、
好ましくは、115°以上、
より好ましくは120°以上、及び
更に好ましくは150°以上
である。
2.1.6.2. PETフィルムによる表面摩擦(荷重100g重/cm 2 、往復7000回)後の水接触角
PETフィルムによる表面摩擦(荷重100g重/cm2)において、100°以上の水接触角が維持される表面摩擦回数は、好ましくは往復7000回以上である。
(測定方法)
耐摩耗試験機「ラビングテスター(3連仕様)151E」(商品名)(井元製作所)又はその同等品のホルダー(試料に接する面積:1cm2)にPETフィルム「PETフィルム U-46」(商品名)(東レ)又はその同等品を装着し、荷重100gにて一定回数、試料表面の拭き取りを行い、その後、前記の水接触角の測定方法で、水接触角を測定する。
本発明の組成物から得られる被膜は、好ましくは、
[1]撥水成分を構成する、
(A)少なくとも一種の修飾微粒子
[当該修飾微粒子(A)は、
(i)核微粒子、及び
(ii)当該核微粒子を修飾する1個以上の修飾部(当該1個以上の修飾部のうちの一部又は全部は、1個以上の重合性基(a)を有する。)
を含有する。]に由来する構成単位、及び
(Bs)少なくとも一種の化合物
[当該化合物は、1個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有する。]
に由来する構成単位
を含有する重合体、及び
[2]耐磨耗成分を構成する、単量体(Bm)
に由来する構成単位
を含有する重合体、
を含有し、
前記重合体[1]、及び前記重合体[2]の合計質量に対する、前記重合体[2]の質量の比が85:100 ~ 35:100の範囲内である。
そのフッ素含有量は、好ましくは1質量%以上である。
前記重合体[1]は、主として、撥水成分として機能でき、及び前記重合体[2]は、主として、耐磨耗成分として機能できるが、本発明は、これに限定されるものではない。
当該被膜の一態様は、
[1]構成単位として、
(1)修飾微粒子(A)に由来する構成単位、及び
(2)化合物(Bs)に由来する構成単位
を有する第1化合物(これは、微粒子を含有する形態を有することができる。);及び
[2]構成単位として、化合物(Bm)に由来する構成単位
を有する第2化合物(これは、網状の形態を有することができる。)
を含有する。
念のため記載するに過ぎないが、当該一態様の被膜は、その他の化合物を含有してもよく、その例は、後記態様E2の第1化合物を包含する。
当該被膜の別の一態様は、
[1]構成単位として
(1)修飾微粒子(A)に由来する構成単位、及び
(2)化合物(Bm)に由来する構成単位
を有する第1化合物(これは、微粒子を含有する網状の形態を有することができる。);及び
所望により、
[2]構成単位として、
(1)化合物(Bm)に由来する構成単位
を有する第2化合物(これは、網状の形態を有することができる。)
を含有する。
念のため記載するに過ぎないが、当該態様の被膜は、その他の化合物を含有してもよく、その例は、前記態様E1の第1化合物を包含する。
本明細書中、「界面活性剤」は、疎水部及び親水部を有し、界面活性作用を有する有機化合物を意味する。
本明細書中、「有機化合物」は、
構成原子として、少なくとも炭素及び水素を含有し、且つ金属原子及び半金属原子の含有割合が原子数として50%未満である化合物を意味する。
本明細書中、「半金属原子」は、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、及びアンチモン、及びテルルである。
本発明は、
[1]撥水成分を構成する、
(A)少なくとも一種の修飾微粒子
[当該修飾微粒子(A)は、
(i)核微粒子、及び
(ii)当該核微粒子を修飾する1個以上の修飾部(当該1個以上の修飾部のうちの一部又は全部は、1個以上の重合性基(a)を有する。)
を含有する。]に由来する構成単位、及び
(Bs)少なくとも一種の化合物
[当該化合物は、1個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有する。]
に由来する構成単位を含有する重合体、及び
[2]耐磨耗成分を構成する単量体(Bm);及び
[3]非フッ素有機溶剤、及び水からなる群より選択される1種以上の溶媒を主として含有する溶媒
を含有し、
撥水成分[1]、及び前記耐摩耗成分[2]の合計質量に対する、前記耐摩耗成分[2]の質量の比が85:100 ~ 35:100の範囲内である、
組成物を提供する。
当該組成物を用いることにより、前記被膜を製造し得る。
耐摩耗成分[2]の質量は、当業者が通常理解する通り、これを構成する材料である単量体(Bm)の質量と、実質的に同じである。
(A)少なくとも一種の修飾微粒子
[当該修飾微粒子(A)は、
(i)核微粒子、及び
(ii)当該核微粒子を修飾する1個以上の修飾部(当該1個以上の修飾部のうちの一部又は全部は、1個以上の重合性基(a)を有する。)を含有する。]、及び
(B)少なくとも一種の化合物
[当該化合物は、1個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有する。]
のそれぞれに由来する構成単位を含有するものであることができる。
当該フッ素含有撥水成分の製造方法は、例えば、
非フッ素有機溶剤中で、前記修飾微粒子(A)が前記少なくとも一種の化合物(B)と反応する工程を含む、製造方法
であることができる
当該製造方法は、前記重合体[1]の製造方法に類似でき、及びその説明から、技術常識に基づいて、理解され得る。
当該重合反応は、好ましくは、溶媒の存在下で実施される。
本発明の組成物は、好ましくは、非フッ素有機溶剤を含有する。
当該フッ素溶媒の含有量は、
好ましくは20質量%未満、
より好ましくは15質量%未満、及び
更に好ましくは10質量%未満、
である。
当該界面活性剤の含有量は、
好ましくは1質量%未満、
より好ましくは0.75質量%未満、及び
更に好ましくは0.5質量%未満、
である。
撥水成分[1]、及び前記耐摩耗成分[2]の合計質量に対する、前記耐摩耗成分[2]の質量の比が、
85:100~35:100の範囲内であり、
好ましくは82.5:100~36:100の範囲内であり、
より好ましくは80:100~37:100の範囲内であり、及び
更に好ましくは80:100~39:100の範囲内である。
前記修飾微粒子(A)、及び前記化合物(Bs)の量比は、
好ましくは1:0.1~1:20、
より好ましくは1:0.2~1:15、及び
更に好ましくは1:0.5~1:5
の範囲内である。
前記修飾微粒子(A)、及び前記化合物(Bm)の量比は、
好ましくは1:0.03~1:2.85、
より好ましくは1:0.10~1:2.5、及び
更に好ましくは1:0.30~1:2
の範囲内である。
前記修飾微粒子(Bm)、及び前記化合物(Bs)の量比は、
好ましくは1:20~1:0.75、
より好ましくは1:15~1:1、及び
更に好ましくは1:10~1:2
の範囲内である。
(Bm)化合物[当該化合物は、2個以上の重合性基を分子内に有する。]との組み合わせにおいて硬化に付された場合に、
本発明の被膜が生成される、
組成物
である。
従って、当該組成物は、後記塗膜についての説明で述べた他の物質を含有してもよいことが理解される。
前記修飾微粒子(A)は、
(i)核微粒子、及び
(ii)当該核微粒子を修飾する1個以上の修飾部
を含有する。
前記核微粒子(i)の数平均粒子径は、
好ましくは5~1000nmの範囲内
である。
前記核微粒子(i)の少なくとも一種は、
無機粒子
である。
修飾部に対する重合性基(a)の比率は、例えば、10モル%以上、30モル%以上、50モル%以上、70モル%以上、90モル%以上、95モル%以上、又は100モル%であることができる。
前記修飾微粒子(A)における前記核微粒子(i)は、例えば、
無機微粒子[例:シリカ微粒子(例:多孔質シリカ微粒子)、及び金属酸化物微粒子];及び
有機微粒子(例:カーボンブラック、フラーレン、及びカーボンナノチューブ);
並びにそれらの組合せ(例:2種以上の混合物)
であることができる。
当該特徴は、本発明の被膜がより高い耐久性を有する要因の一つであることができる。
好ましくは0.5nm~1000nm、
より好ましくは1nm~500nm、及び
更に好ましくは5nm~300nm
の範囲内であることができる。
前記数平均粒子径は、当該二次粒子、及び当該一次粒子(これは、二次粒子を形成していない一次粒子である)を含む粒子の数平均粒子径であることができる。
(測定方法)
試料を、透過型電子顕微鏡又は走査型電子顕微鏡で撮影し、その写真上で200個以上の粒子の直径を測定し、及びその算術平均値を算出する。
当該特徴は、本発明の被膜がより高い耐久性を有する要因の一つであることができる。
好ましくは0.01~0.5g/cm3、
より好ましくは0.015~0.3g/cm3、及び
更に好ましくは0.02~0.05g/cm3
の範囲内であることができる。
(測定方法)
0.2gの紛体試料を10mlのメスシリンダーに投入した際の体積を計測し、得られた密度を見かけ密度とする。
前記重合性基(a)の例は、ラジカル重合性基、カチオン重合性基、及びアニオン重合性基を包含する。
その好適な例は、ラジカル重合性基を包含する。
当該特徴は、本発明の被膜がより高い耐久性を有する要因の一つであることができる。
ここで、フッ素を含有しないことは、フッ素を実質的に含有しないことを包含する。具体的には、フッ素を含有しないことは、フッ素含有量が1質量%未満であることを意味することができる。
修飾微粒子(A)は、公知の方法、又はこれに類似する方法を採用し、及び前記結合様式を適宜選択し、製造できる。
例えば、化合物[当該化合物は、(a)1個以上の重合性基及び(b)粒子表面との反応性を有する1個以上の部位を有する]を、前記核微粒子(i)に反応させる方法等が挙げられる。
ここで、粒子表面との反応性を有する1個以上の前記部位(b)は、前記核微粒子(i)の表面の化学構造又は状態によって適宜選択できる。
このような反応の例は、シランカップリングを包含する。
(1)前記シリカ微粒子上の水酸基若しくはシラノール基と、修飾部になる化合物中の官能基とを結合させる方法(例:シランカップリングを採用する方法)、
(2)前記金属粒子上の金属酸化物と、修飾部になる化合物中のホスホン酸部とを結合させる方法、及び
(3)金を含有する金属粒子の金と、修飾部になる化合物のチオール部位とを結合させる方法
を包含する。
本発明で用いる、化合物(B)[当該化合物は、1個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有しない。]は、一種又は二種以上であることができる。
このうち、少なくとも一種は、分子内に2個以上の重合性基を有する化合物[化合物(Bm)]である。
重合性基(b)の例は、前記重合性(a)の例を包含する。
前記化合物(B)の少なくとも一種は、
好ましくは(メタ)アクリレート
である。
(メタ)アクリレートを採用することによって、前述の水接触角、平均表面粗さ、及びWenzelの粗さ係数に関するパラメーターを達成しやすくなる。
前記化合物(B)の少なくとも一種は、
好ましくは(メタ)アクリル酸C1-C22アルキル、
より好ましくは(メタ)アクリル酸C16-C22アルキル、
更に好ましくは(メタ)アクリル酸C18-C22アルキル、及び
である。
当該前記化合物(B)中のアルキルは、好ましくは直鎖状である。
前記化合物(B)の全てが、
好ましくは(メタ)アクリル酸C1-C22アルキル、
より好ましくは(メタ)アクリル酸C16-C22アルキル、
更に好ましくは(メタ)アクリル酸C18-C22アルキル、及び
である。
当該特徴は、本発明の被膜がより高い耐久性を有する要因の一つであることができる。
耐摩耗性成分を構成する単量体(Bm)は、
例えば、化合物分子内に2個以上の重合性基(b)を有する化合物[化合物(Bm)](多官能重合性化合物又は多官能架橋性化合物ともいう)であり、
本発明の被膜の耐摩耗性の点で、
分子内に2~8個の重合性基(b)を有するものが好ましく、
3~6個の重合性基(b)を有するものがより好ましく、及び
3個の重合性基(b)を有するものが更に好ましい。
前記化合物(Bm)としては、3次元架橋可能なものが好ましい。
3次元架橋可能とは、重合反応により3次元構造を構成できることを意味する。
前記化合物(Bm)として3次元架橋可能なものを用いることによって、前記PETフィルムによる表面摩擦(荷重100g重/)cm2、往復1500回)後の水の接触角に関するパラメーターを達成し易くなる。
前記重合性基(b)として前記修飾微粒子(A)と結合可能であるものを採用することによって、前記PETフィルムによる表面摩擦(荷重100g重/)cm2、往復1500回)後の水の接触角に関するパラメーターを達成し易くなる。
前記重合性基(b)の例は、ラジカル重合性基、カチオン重合性基、及びアニオン重合性基を包含する。
前記重合性基(b)の特に好ましい例は、ラジカル重合性基を包含する。これは、汎用性及び/又は反応性の点で好ましい。
前記修飾微粒子(A)の有する重合性基(a)、及び重合性基(b)は、同じ原理で反応する基であることが好ましい。
その好適な態様の例は、
重合性基(a)がラジカル重合性基であり、及び
重合性基(b)もまたラジカル重合性基である
態様を包含する。
Xは、
水素原子、
素原子、
臭素原子、
ヨウ素原子、
CX3基(当該式中、Xは、各出現において同一又は異なって、水素原子、又は塩素原子である。)、
シアノ基、
炭素数1~21の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、
置換若しくは非置換のベンジル基、
置換若しくは非置換のフェニル基、又は
炭素数1~20の直鎖状又は分岐状アルキル基であり;
Yは、
直接結合、
酸素原子を有していてもよい炭素数1~10の炭化水素基、
-CH2CH2N(R1)SO2-基(当該式中、R1は炭素数1~4のアルキル基であり、式の右端がZ1に、左端がOにそれぞれ結合している。)、
-CH2CH(OY1)CH2-基(当該式中、Y1は水素原子又はアセチル基であり、式の右端がZ1に、左端がOにそれぞれ結合している。)、又は
-(CH2)nSO2-基(nは1~10であり、式の右端がZ1に、左端がOにそれぞれ結合している。)であり;
Z1は、各出願において同一又は異なって、m+1価の炭化水素基(当該炭化水素基は、1個以上の酸素原子を含有していてもよい。)、炭素原子、又は酸素原子であり、
Z2は、各出願において同一又は異なって、n価の炭化水素基(当該炭化水素基は、1個以上の酸素原子を含有していてもよい。)、炭素原子、又は酸素原子であり、
mは1~3の整数であり;
nは1~4(好ましくは2~4)の整数であり;及び
mとnの積が2以上(好ましくは2~4)である。]
C(-CH2OCO-CH=CH2)4
O[-CH2(-CH2OCO-CH=CH2)3]2
このこと(特に、構造的特徴に関する物性)は、本発明の塗膜の優れた耐摩耗性に関連し得る。
具体的な当該化合物(Bm)の使用量は、前記微粒子100重量部に対して、
通常5~1000重量部、
好ましくは10~750重量部、及び
より好ましくは20~500重量部
の範囲内であることができる。
本発明の被膜の製造において、前記修飾微粒子(A)及び前記化合物(Bm)に加えて、分子内に1個の重合性基を有する化合物[化合物(Bs)](単官能重合性化合物ともいう)の少なくとも一種をさらに共重合してもよい。
前記重合性基の特に好ましい例は、ラジカル重合性基を包含する。これは汎用性及び/又は反応性の点で好ましい。
Xは、
水素原子、
塩素原子、
臭素原子、
ヨウ素原子、
-CX3基(当該式中、Xは、各出現において同一又は異なって、水素原子、又は塩素原子である。)、
シアノ基、
炭素数1~21の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、
置換若しくは非置換のベンジル基、
置換若しくは非置換のフェニル基、又は
炭素数1~20の直鎖状又は分岐状アルキル基
であり;
Yは、
単結合、
酸素原子を有していてもよい炭素数1~10の炭化水素基、
-CH2CH2-N(-Rya)-SO2-基(当該式中、Ryaは炭素数1~4のアルキル基である。当該式の右端がRに、左端がOにそれぞれ結合している。)、
-CH2CH(-ORyb)-CH2-基(当該式中、Rybは水素原子又はアセチル基である。当該式の右端がRに、左端がOにそれぞれ結合している。)、又は
-(CH2)n-SO2-基(当該式中、nは1~10である。当該式の右端がRに、左端がOにそれぞれ結合している。)であり;及び
Rは、
炭化水素基(当該炭化水素基は、1個以上の酸素原子を含有していてもよい。)である。]
前記式(Bs-1)において、炭化水素基は、環状又は非環状のいずれであってもよく、また直鎖状又は分岐状のいずれであってもよい。
前記式(Bs-1)において、炭化水素基は、好ましくは炭素数1~22、より好ましくは炭素数16~22、及び更に好ましくは炭素数18~22の炭化水素基である。
式:
Rは、CnF2n+1であり、
Yは、-CH2-、又は-C2H4-であり、及び
Xは、水素であり、及び
nは、1以上の数である。
但し、nが2以上であるときは、Yは-C2H4-である。]
で表される化合物。
C2H5O-CO-C(-CH3)=CH2 (エチルメタクリレート)
C3H7O-CO-C(-CH3)=CH2 (プロピルメタクリレート)
C4H9O-CO-C(-CH3)=CH2 (ブチルメタクリレート)
C6H13O-CO-C(-CH3)=CH2 (ヘキシルメタクリレート)
C8H17O-CO-C(-CH3)=CH2 (オクチルメタクリレート)
C12H25O-CO-C(-CH3)=CH2 (ラウリルメタクリレート)
CH3O-CO-CH=CH2 (メチルアクリレート)
C2H5O-CO-CH=CH2 (エチルアクリレート)
C3H7O-CO-CH=CH2 (プロピルアクリレート)
C4H9O-CO-CH=CH2 (ブチルアクリレート)
C6H13O-CO-CH=CH2 (ヘキシルアクリレート)
C8H17O-CO-CH=CH2 (オクチルアクリレート)
C12H25O-CO-CH=CH2 (ラウリルアクリレート)
C18H37O-CO-CH=CH2 (ステアリルアクリレート)
C22H45O-CO-CH=CH2 (べへニルアクリレート)
具体的な当該化合物(Bs)の使用量は、前記化合物(Bm)の100重量部に対して、
通常5~1000重量部、
好ましくは10~500重量部、及び
より好ましくは20~300重量部
の範囲内であることができる。
ガラス、樹脂(例:天然樹脂、合成樹脂)、金属(例:アルミニウム、銅、及び鉄等の金属単体、又は合金等の複合体)、セラミックス、半導体(例:シリコン、ゲルマニウム)、繊維、毛皮、皮革、木材、陶磁器、石材、及び建築部材
を包含する
本発明の被膜を適用する対象の形態については特に限定はなく、適用対象の形態は、本板、フィルム、又はその他の形態であることができる。
例えば、前記線維の場合、織物、又は不織布の形態であってもよい。
前記被膜の製造方法について説明する。
本発明の被膜の一態様は、
(A)少なくとも一種の修飾微粒子
[当該修飾微粒子(A)は、
(i)核微粒子、及び
(ii)当該核微粒子を修飾する1個以上の修飾部(当該1個以上の修飾部のうちの一部又は全部は、1個以上の重合性基(a)を有する。)
を含有し、及びフッ素を含有しない。]、及び
(B)少なくとも一種の化合物
[当該化合物は、1個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有しない。]
のそれぞれに由来する構成単位を含有する被膜であることができる。
前記化合物(B)のうちの少なくとも一種は、好適に、
(Bm)化合物[当該化合物は、2個以上の重合性基を分子内に有する。]
であることができる。
前記化合物(B)のうちの少なくとも一種は、より好適に、例えば、
式(1):
Xは、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、CFX1X2基(但し、X1およびX2は、同一又は異なって、水素原子、フッ素原子又は塩素原子である。)、シアノ基、炭素数1~21の直鎖状若しくは分岐状のフルオロアルキル基、置換若しくは非置換のベンジル基、置換若しくは非置換のフェニル基、又は炭素数1~20の直鎖状または分岐状アルキル基であり、
Yは、直接結合、酸素原子を有していてもよい炭素数1~10の炭化水素基、-CH2CH2N(R1)SO2-基(但し、R1は炭素数1~4のアルキル基であり、式の右端がRfに、左端がOにそれぞれ結合している。)、-CH2CH(OY1)CH2-基(但し、Y1は水素原子またはアセチル基であり、式の右端がRfに、左端がOにそれぞれ結合している。)、又は-(CH2)nSO2-基(nは1~10であり、式の右端がRfに、左端がOにそれぞれ結合している。)であり、及び
Rfは、炭素数1~20の直鎖状若しくは分岐状のフルオロアルキル基、又は分子量400~5000のフルオロポリエーテル基である。]
で表される化合物
であることができる。
Rfは、好適に、例えば、炭素数1~10の直鎖状若しくは分岐状のフルオロアルキル基であることができる。
Rfは、より好適に、例えば、炭素数1~6の直鎖状若しくは分岐状のフルオロアルキル基であることができる。
当該硬化性成分による硬化は、例えば、硬化性成分として重合性化合物の重合反応に基づくことができる。
前記化合物(Bm)は、当該硬化性成分又は重合性化合物として好適に機能できる。
(1)修飾微粒子(A)に1個以上の化合物(Bs)を結合させて、1個以上の重合性基(a)を有する微粒子(Ab)を得る工程;
(2)前記工程(1)で得られた微粒子(Ab)及び前記化合物(Bm)を含有する組成物を被処理面上に適用する工程;及び
(3)前記被処理面上で、前記化合物(Bm)を重合させる工程
を含む。
この場合、工程(1)は、被処理面で実施されてもよい。
また、工程(2)は工程(1)と並行して同時に被処理面上で実施されてもよい
この際、必要に応じて、より塗布しやすくするために被処理面に対して各種のプライマー処理をあらかじめ行ってもよい。
なかでも、スプレー、又はバーコーターを用いて塗布することが好ましく、特に、前述の水接触角、平均表面粗さ、及びWenzelの粗さ係数に関するパラメーターを達成しやすくなる点で、スプレーを用いて塗布することが特に好ましい。
前記化合物(Bm)は、前述の通り、塗膜を形成できる。
当該修飾微粒子(A)の一部又は全部は、当該塗膜と化学的に結合していてもよい。
当該塗膜と化学的に結合している修飾微粒子(A)は、化学的に塗膜の一部として、塗膜中に保持され、及びその結果、当該塗膜が前記の物性を有することに寄与できる。
一方、当該塗膜と化学的に結合している修飾微粒子(A)は、物理的に(すなわち、非化学的に)塗膜の一部として、塗膜中に保持され、及びその結果、当該塗膜が前記の物性を有することに寄与できる。
前記式(2)で表される化合物を使用する場合、重合開始剤を使用することが好ましい。
その例は、
アゾビスイソブチロニトリル、アゾイソ酪酸メチル、アゾビスジメチルバレロニトリル等のアゾ系開始剤;並びに
過酸化ベンゾイル、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、ベンゾフェノン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ベンゾケトン誘導体、フェニルチオエーテル誘導体、アジド誘導体、ジアゾ誘導体、及びジスルフィド誘導体等のその他の開始剤
を包含する。
具体的には、例えば、熱及び/又は350nm以下の波長領域の電磁波(例:紫外光線、電子線、X線及びγ線等)を利用して重合を行うことができる。
前記組成物が、
(1)修飾微粒子(A)、及び
(2)硬化性成分である多官能架橋性化合物(Bm)として、イソシアネート基を有する化合物(Bmi)含有する場合、
修飾微粒子(A)を作製した後、修飾微粒子(A)がイソシアネート基を有する化合物(Bmi)と共存するような溶液を作製し、被処理物に展開することで本発明の被膜を製造できる。
ここで、設定温度に対して適宜適切な時間を設定できる。
当該反応の温度は、例えば、
好ましくは30℃~300℃、及び
より好ましくは40℃~270℃
である。
当該反応の時間は、例えば
好ましくは1秒間~2時間、及び
好ましくはより好ましくは5秒間~1時間30分間
である。
特に化合物(Bmi)を多官能架橋性化合物として用いる際には、このような触媒を使用することが好ましい。
その例は、
有機チタン化合物[例:チタンテトラ-2-エチルヘキソキシド、チタンジイソブロボキシビス(エチルアセトアセテート)]など、
有機ジルコニア化合物[例:ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビス(エチルアセトアセテート)]を包含する。
このような化合物は商業的に入手可能であり、その例は、
オルガチックスTA-30(マツモトファインケミカル)、TC-750(マツモトファインケミカル)、ZC-580(マツモトファインケミカル)、及びZC-700(マツモトファインケミカル)を包含する。
当該溶媒としては、例えば、
メタノール、エタノール、n-プロパノール、及びイソプロパノール等のアルコール溶媒;
ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、デカヒドロナフタレン、n-デカン、イソドデカン、及びトリデカン等の非芳香族炭化水素溶媒;
ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラリン、ベラトロール、ジエチルベンゼン、メチルナフタレン、ニトロベンゼン、o-ニトロトルエン、メシチレン、インデン、及びジフェニルスルフィド等の芳香族炭化水素溶媒;
アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトフェノン、プロピオフェノン、ジイソブチルケトン、及びイソホロン等のケトン;
ジクロロメタン、クロロホルム、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素溶媒;
ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジイソプロピルエーテル、メチル t-ブチルエーテル、ジオキサン、ジメトキシエタン、ジグライム、フェネトール、1,1-ジメトキシシクロヘキサン、及びジイソアミルエーテル等のエーテル溶媒;
酢酸エチル、酢酸イソプロピル、マロン酸ジエチル、3-メトキシ-3-メチルブチルアセテート、γ-ブチロラクトン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、炭酸ジメチル、及びα-アセチル-γ-ブチロラクトン等のエステル溶媒;
アセトニトリル、及びベンゾニトリル等のニトリル溶媒;
ジメチルスルホキシド、及びスルホラン等のスルホキシド系溶媒;及び
N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジメチルアセトアセトアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、及びN,N-ジエチルアセトアミド等のアミド溶媒、並びに
これらの2種以上の組み合わせが挙げられる。
前記溶媒の好ましい例としては、
アルコール溶媒[例:メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール];
ケトン系溶媒[例:メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、アセトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン]、
エステル系溶媒[例:酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、乳酸エチル]、
エーテル系溶媒[例:テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン]、及び
アミド系溶媒[例:ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド]が挙げられる。これらの溶媒は、単独で、又は2種以上を組み合わせて用いられ得る。
溶媒の量は、反応が適当に進行するように、技術常識に基づき、適宜決定できる。
本発明は、
(A)少なくとも一種の修飾微粒子[当該修飾微粒子は、当該核微粒子、及びその表面上の1個以上の重合性基(a)を含有し、及びフッ素を含有しない。]、及び
(Bs)少なくとも一種の化合物[当該化合物は、1個の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有しない。];並びに
これらとは分離された状態で、
(Bm)少なくとも一種の化合物[当該化合物は、2個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有しない。]
を含有する、キット
もまた提供する。
従って、当該キットは、前記塗膜についての説明で述べた他の物質を含有してもよいことが理解される。
本発明のキットは、これが含有する物質を、適宜、混合した状態、又は分離した状態で含有できる。
本発明は、
本発明の被膜を、表面の一部又は全部の上に有する物品
もまた提供する。
物品のコーティング方法であって、本発明の被膜を、当該物品の表面の一部又は全部の上に形成する工程を含む方法
もまた提供する。
物品の撥液加工方法であって、本発明の被膜を、当該物品の表面の一部又は全部の上に形成する工程を含む方法
もまた提供する。
もまた提供する。
本発明は、
物品の撥液加工方法であって、
(A)少なくとも一種の修飾微粒子[当該修飾微粒子は、当該核微粒子、及びその表面上の1個以上の重合性基(a)を含有し、及びフッ素を含有しない。]、及び
(B)少なくとも一種の化合物[当該化合物は、1個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有しない。]、或いはこれらの反応生成物;並びに
(Bm)少なくとも一種の化合物[当該化合物は、2個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有しない。]
を、
当該物品の表面の一部又は全部の上に適用する工程を含む方法
もまた提供する。
本発明の被膜の形成用である、1個以上の重合性基を有し、及びフッ素原子を有さない、微粒子
もまた提供する。
本発明の被膜の形成用である、1個以上の重合性基を有し、及びフッ素原子を有さない、化合物
もまた提供する。
本発明は、
本発明の被膜の形成用である、2個以上の重合性基を有し、及びフッ素原子を有さない、化合物
もまた提供する。
本発明の被膜の形成用である組成物であって、
(A)少なくとも一種の修飾微粒子[当該修飾微粒子は、当該核微粒子、及びその表面上の1個以上の重合性基(a)を含有し、及びフッ素を含有しない。]、及び
(B)少なくとも一種の化合物[当該化合物は、1個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有しない。]、或いはこれらの反応生成物;並びに
(Bm)少なくとも一種の化合物[当該化合物は、2個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有しない。]
からなる群より選択される一種以上を含有する組成物
もまた提供する。
コーティング用組成物であって、
(A)少なくとも一種の修飾微粒子[当該修飾微粒子は、当該核微粒子、及びその表面上の1個以上の重合性基(a)を含有し、及びフッ素を含有しない。]、及び
(B)少なくとも一種の化合物[当該化合物は、1個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有しない。]、或いはこれらの反応生成物;並びに
(Bm)少なくとも一種の化合物[当該化合物は、2個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有しない。]
からなる群より選択される一種以上を含有する組成物
もまた提供する。
撥液処理用組成物であって、
(A)少なくとも一種の修飾微粒子[当該修飾微粒子は、当該核微粒子、及びその表面上の1個以上の重合性基(a)を含有し、及びフッ素を含有しない。]、及び
(B)少なくとも一種の化合物[当該化合物は、1個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有しない。]、或いはこれらの反応生成物;並びに
(Bm)少なくとも一種の化合物[当該化合物は、2個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有しない。]
からなる群より選択される一種以上を含有する組成物
もまた提供する。
本発明は、また、
(A)少なくとも一種の修飾微粒子[当該修飾微粒子は、当該核微粒子、及びその表面上の1個以上の重合性基(a)を含有し、及びフッ素を含有しない。]、及び
(B)少なくとも一種の化合物[当該化合物は、1個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有しない。]、或いはこれらの反応生成物;並びに
(Bm)少なくとも一種の化合物[当該化合物は、2個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有しない。]、
を含有し、
界面活性剤の含有量が10質量%以下(好ましくは5質量%以下、4質量%以下、3質量%以下、2質量%以下、又は1質量%以下)
であり、
前記化合物(A)、前記化合物(B)、及び前記化合物(Bm)が前記液体媒体中に溶解又は分散している組成物
を提供する。
当該組成物の詳細は、本明細書の記載、及び技術常識から、当業者が理解可能である
好ましくは0.1~30質量%、
より好ましくは0.2~20質量%、及び
更に好ましくは0.3~15質量%
の範囲内であることができる。
以下、実施例及び比較例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
AIBN:アゾビスイソブチロニトリル
TMPTA:トリメチロールプロパントリアクリレート
撹拌装置付き反応器に、C6F13CH2CH2OCOC(CH3)=CH2[以下、Rf(C6)メタクリレートと略することがある。] 39.63g、ラジカル反応性基を表面に有した数平均一次粒子径が12 nmのシリカ微粒子 20.12g、及び イソプロピルアルコール(以下、IPAと略することがある。) 536.37gを仕込み、窒素バージし、80℃に加熱した。これにAIBN 1.96gを投入して、6時間反応させた。
撹拌装置付き反応器に、Rf(C6)メタクリレート 49.55g、ラジカル反応性基を表面に有した数平均一次粒子径が12 nmのシリカ微粒子 24.72g、及び Novec7200 924.38gを仕込み、窒素バージし、70℃に加熱した。これにAIBN 2.51gを投入して、6時間反応させた。
溶液A1、及び溶液A2(比較例用)を用いて塗膜化し、塗膜の物性を、それぞれに記載の方法を用いて求めた。
溶液A1、及び溶液A2(比較例用)を、各々溶液を調製時の溶媒で希釈し、固形分濃度を4重量%に調整し、アルミ基材(表面が目視で平滑な板)に浸漬法によって処理をし、10分風乾した後に、80℃で5分間熱処理を施すことで、塗膜を作製し、その水と油(n-HD)の接触角を測定した。その結果、いずれの塗膜も水の接触角150°以上の超撥水を発現し、油の接触角も90°以上であった。
調製した溶液を用いてUV処理又は熱処理を施すことで耐摩耗性を有する超撥水塗膜を作製した。その作成例(塗膜例)、及び耐摩耗試験結果例を以下に示す。
各塗膜の作製、及び試験の条件を以下に記す。
塗膜例A3
バイアルに、トリメチロールプロパントリアクリレート(以下、TMPTAと略すことがある。) 0.498g、アルキルフェノン系光重合開始剤として2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン 0.101g、固形分4重量%に調製した実施例A1の溶液 37.50gを投入し、混合することで溶液を調製し、アルミ基材(表面が目視で平滑な板)にスプレー法によって処理をした。その後、UV照射装置にて積算光量1,800 mJ/cm2のUVを照射して、塗膜試料を作製した。
塗膜例A4
バイアルに、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート構造体 0.86g、硬化促進剤としてチタンジイソプロポキシ ビス(エチルアセトアセテート) 0.044g、酢酸ブチル19.53g、固形分6.5重量%に調製した実施例A1の溶液 39.45gを投入し、混合することで溶液を調製し、アルミ基材(表面が目視で平滑な板)にスプレー法によって処理をした。その後、オーブンで130℃、1時間熱処理して、塗膜試料を作製した。
塗膜例A5、及びA6の塗膜試料は、それぞれ試験例A3、及びA4と同様の方法で、但しUV照射も熱処理もなしで、作製した。
ラビングテスター「耐摩耗試験機151E 3連仕様」(井元製作所)のホルダー(試料に接する面積:1 cm2)にPETフィルム U-46(製品名)(東レ)を装着し、荷重100g/cm2にて所定回数、次表に記載の各例の試験片の表面を摩耗し、その後、塗膜試料の対水接触角を測定して、耐摩耗性を評価した。ここでの耐摩耗性は、5回平均の静的接触角の値が150°以上を維持できる摩耗回数と定義した。
撹拌装置付き反応器に、C6F13CH2CH2OCOC(CH3)=CH2[以下、Rf(C6)メタクリレートと略することがある。] 4.00g、ラジカル反応性基を表面に有した数平均一次粒子径が12 nmのシリカ微粒子 2.00g、及び イソプロピルアルコール(以下、IPAと略することがある。) 17.67g、水 52.24gを仕込み、窒素バージし、及び80℃に加熱した。これにV-50 0.20gを投入して、6時間反応させた。
撹拌装置付き反応器に、Rf(C6)メタクリレート 49.55g、ラジカル反応性基を表面に有した数平均一次粒子径が12 nmのシリカ微粒子 24.72g、及び Novec7200 924.38gを仕込み、窒素バージし、及び70℃に加熱した。これにAIBN 2.51gを投入して、6時間反応させた。
試験例B1~B6
溶液B1、及び溶液B2(比較例用)を用いて塗膜化し、塗膜の物性を、それぞれに記載の方法を用いて求めた。
溶液B1、及び溶液B2(比較例用)を、その調製時に用いた溶媒で希釈して、その固形分濃度を4重量%に調整した。当該液を用いて、アルミ基材(表面が目視で平滑な板)を浸漬法によって処理し、10分風乾した後に、80℃で5分間熱処理を施すことで、塗膜を作製した。
作成した塗膜の水と油(n-HD)の接触角を測定した。その結果、いずれの塗膜も水の接触角150°以上の超撥水を発現し、且つ油の接触角も90°以上であった。
調製した溶液を用いて熱処理を施すことで耐摩耗性を有する超撥水塗膜を作製した。
各塗膜の作製、試験の条件を以下に記す。
試験例B3
バイアルに、70重量%ブロックドイソシアネートのジプロピレングリコールジメチルエーテル溶液の1.25g、及び固形分4重量%に調製した実施例B1の溶液 48.75gを投入し、及び混合して溶液を調製した。当該液を用いて、アルミ基材(表面が目視で平滑な板)をスプレー法によって処理をした。その後、オーブンで130℃、1時間静置した。比較例B1の溶液を用いた被膜も投入量を37.51gとして同様にして作製した。
バイアルに、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート構造体 0.87g、硬化促進剤としてチタンジイソプロポキシ ビス(エチルアセトアセテート) 0.045g、酢酸ブチル19.42g、固形分6.5重量%に調製した比較例B1の溶液 39.51gを投入し、混合することで溶液を調製し、アルミ基材(表面が目視で平滑な板)にスプレー法によって処理をした。その後、オーブンで130℃、1時間熱処理した。
耐摩耗性の評価は、ラビングテスター「耐摩耗試験機151E 3連仕様」(井元製作所)のホルダー(試料に接する面積:1 cm2)にPETフィルム U-46(製品名)(東レ)を装着し、荷重100g/cm2にて所定回数、次表に記載の各例の試験片の表面を摩耗し、その後、塗膜試料の対水接触角を測定して、拭き取りに対する耐摩耗性を評価した。ここでの耐摩耗性は、5回平均の静的接触角の値が150°以上を維持できる摩耗回数と定義した。
このことにより、本発明が、超撥水材料の原価の削減、および用途の拡大に貢献できる可能性があることを確認できた。
Claims (23)
- [1]撥水成分を構成する、
(A)少なくとも一種の修飾微粒子
[当該修飾微粒子(A)は、
(i)核微粒子、及び
(ii)当該核微粒子を修飾する1個以上の修飾部(当該1個以上の修飾部のうちの一部又は全部は、1個以上の重合性基(a)を有する。)
を含有する。]に由来する構成単位、及び
(Bs)少なくとも一種の化合物
[当該化合物は、1個以上の重合性基(b)を分子内に有し、及びフッ素を含有する。]に由来する構成単位
を含有する重合体、及び
[2]耐磨耗成分を構成する、単量体(Bm);及び
[3]非フッ素有機溶剤、及び水からなる群より選択される1種以上の溶媒を主として含有する溶媒
を含有し、
フッ素有機溶剤の含有量が20質量%未満であり、
前記化合物(Bs)の少なくとも一種が、式:
Rは、CnF2n+1であり、
Yは、-CH2-、又は-C2H4-であり、及び
Xは、水素であり、及び
nは、1以上の数である。
但し、nが2以上であるときは、Yは-C2H4-である。]
で表される化合物
であり、
前記撥水成分[1]、及び前記耐磨耗成分[2]の合計質量に対する、前記耐磨耗成分[2]の質量の比が85:100~35:100の範囲内である、
組成物。 - 非フッ素有機溶剤を含有する請求項1に記載の組成物。
- 界面活性剤の含有量が1質量%未満である請求項1又は2に記載の組成物。
- 前記重合性基(a)及び(b)の一方又は両方が、ラジカル反応性基である、請求項3に記載の組成物。
- 前記重合性基(a)及び(b)の一方又は両方が、ビニル基、(メタ)アクリル基、スチリル基、又はマレイミド基である、請求項4に記載の組成物。
- 前記核微粒子(i)の数平均一次粒子径が1~1500nmの範囲内である、請求項1~5のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記核微粒子(i)の数平均一次粒子径が5~1000nmの範囲内である、請求項6に記載の組成物。
- 前記核微粒子(i)の少なくとも一種が無機粒子である、請求項1~7のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記化合物(Bs)の少なくとも一種が、C6F13CH2CH2OCOC(CH3)=CH2である、請求項1~7のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記非フッ素有機溶剤が、
アルコール溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、エーテル系溶媒、及びアミド系溶媒からなる群より選択される1種以上である、請求項1~9のいずれか一項に記載の組成物。 - 前記非フッ素有機溶剤が、アルコール溶媒である、請求項10に記載の組成物。
- 前記非フッ素有機溶剤が、イソプロピルアルコールである、請求項11に記載の組成物。
- 請求項1~12のいずれか1項に記載の組成物を用いて被膜を製造する被膜の製造方法であって、
(1)修飾微粒子(A)に1個以上の化合物(Bs)を結合させて、1個以上の重合性基(a)を有する微粒子(Ab)を得る工程;
(2)前記工程(1)で得られた微粒子(Ab)及び耐磨耗成分を構成する化合物(Bm)を含有する組成物を被処理面上に適用する工程;及び
(3)前記被処理面上で、前記化合物(Bm)を重合させる工程
を含む、被膜の製造方法。 - 前記重合性基(a)は、ラジカル重合性基である、請求項13に記載の製造方法。
- 前記ラジカル重合性基は、ビニル基、(メタ)アクリル基、スチリル基、又はマレイミド
基である、請求項14に記載の製造方法。 - 前記化合物(Bm)の少なくとも一種が、化合物分子内に2個以上の重合性基(b)を有する化合物である、請求項13~15のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記化合物(Bm)の少なくとも一種が、分子内に2~8個の重合性基(b)を有する化合物である、請求項16に記載の製造方法。
- 前記重合性基(b)が、各出現において独立して、ラジカル重合性基、カチオン重合性基、及びアニオン重合性基からなる群より選択される、請求項16又は17に記載の製造方法。
- 前記被膜の平均表面粗さRaが、1.6~20μmの範囲内である、請求項13~18のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記被膜のWenzelの粗さ係数が、1.6~10の範囲内である、請求項13~19のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記被膜の水接触角が、120°以上である、請求項13~20のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記被膜の水接触角が、150°以上である、請求項21に記載の製造方法。
- 前記被膜のPETフィルムによる表面摩擦(荷重100g重/cm2、往復1500回)後の水接触角が、100°以上である、請求項13~22のいずれか一項に記載の製造方法。
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