CN107531732B - 表面处理剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供下述通式(A1)或(A2)所示的化合物。R1-(PE1-Y)n-PE2-X-(SiRa kRb lRc m)α···(A1)(Rc mRb lRa kSi)α-X-(PE1-Y)n-PE2-X-(SiRa kRb lRc m)α···(A2)[式中,各记号的意义与说明书中的记载相同]。

Description

表面处理剂
技术领域
本发明涉及含(聚)醚基的硅烷化合物、以及含有该化合物的表 面处理剂。
背景技术
已知某些种类的硅烷化合物用于基材的表面处理时,能够提供优 异的功能(例如拨水性、拨油性、防污性)等。由含有硅烷化合物的 表面处理剂得到的层(以下,也称为“表面处理层”),作为所谓的功 能性薄膜,应用于例如玻璃、塑料、纤维、建筑材料等各种各样的基 材。
作为这样的硅烷化合物,已知含氟硅烷化合物。具体而言,在专 利文献1和2中记载了在分子末端具有与Si原子结合的能够水解的基 团的含全氟聚醚基的硅烷化合物。
另外,作为其他的硅烷化合物,已知含聚醚基的硅烷化合物。具 体而言,在专利文献3和4中记载了在分子末端具有与Si原子结合的 能够水解的基团的含聚醚基的硅烷化合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第97/07155号
专利文献2:日本特表2008-534696号公报
专利文献3:日本特开2013-60354号
专利文献4:日本特开2014-65827号
发明内容
发明所要解决的课题
由专利文献1~4所记载的那样的表面处理剂得到的表面处理层, 即使为薄膜也能够发挥如上所述的功能,因此适合用于需要透光性或 透明性的眼镜、或触摸面板等光学部件。在这样的用途中,指纹的附 着成为问题。
由含有如专利文献1和2所记载的那样的含全氟聚醚基的硅烷化 合物的表面处理剂得到的层具有优异的拨水拨油性,指纹不易附着。 然而,在由含有含全氟聚醚基的硅烷化合物的表面处理剂得到的层中, 虽然指纹的附着量少,但在附着了指纹的情况下,由于其优异的拨水 拨油性、即高的接触角,所以存在附着的皮脂散射光、指纹变得明显 的问题。
由含有如专利文献1和2所记载的那样的含聚醚的硅烷化合物的 表面处理剂得到的层由于亲油性高,附着的皮脂渗入层中,所以即使 在附着了指纹的情况下,也不易变得明显。然而,由含有如专利文献1 和2所记载的那样的含聚醚的硅烷化合物的表面处理剂得到的层,存 在即使将附着的指纹擦去,皮脂的痕迹仍然残留的问题。
本发明的目的在于提供一种能够形成附着的指纹的视认性低、且 附着的指纹的痕迹容易消除的层的硅烷化合物、以及含有该化合物的 表面处理剂。
用于解决课题的方法
本发明的发明人经过深入研究,结果发现,通过在含(聚)醚基 的硅烷化合物中的(聚)醚基中包含CH2CH2CH2CH2O单元,能够得 到可提供附着的指纹的视认性低、且附着的指纹的痕迹容易消除的表 面处理层的化合物,从而完成了本发明。
即,根据本发明的第一要点,提供下述通式(A1)或(A2)所示 的化合物:
R1-(PE1-Y)n-PE2-X-(SiRa kRb lRc m)α…(A1
(Rc mRb lRa kSi)α-X-(PE1-Y)n-PE2-X-(SiRa kRb lRc m)α
…(A2)
[式中:
R1表示OR4
R4表示氢原子或碳原子数1~20的烷基;
PE1在每次出现时分别独立地为下式所示的基团:
-(CaH2aO)b
(式中:
a在每个标注b且用括号括起来的单元中分别独立地为1~6的整 数;
其中,在式(A1)或(A2)中,在至少1个单元中a为4;
a为4的-(C4H8O)-单元为-(CH2CH2CH2CH2O)-;
b在每次出现时分别独立地为1~200的整数);
Y在每次出现时分别独立地表示单键或-CONH-R5-NHCOO -;
R5在每次出现时分别独立地表示二价的有机基团;
n为1~50的整数;
PE2表示单键或上述-(CaH2aO)b-基;
X分别独立地表示单键或2~10价的有机基团;
Ra在每次出现时分别独立地表示-Z-SiR71 pR72 qR73 r
Z在每次出现时分别独立地表示氧原子或2价的有机基团;
R71在每次出现时分别独立地表示Ra′
Ra′的意义与Ra相同;
Ra中,经由Z基以直链状连结的Si最多为5个;
R72在每次出现时分别独立地表示羟基或能够水解的基团;
R73在每次出现时分别独立地表示氢原子或低级烷基;
p在每次出现时分别独立地为0~3的整数;
q在每次出现时分别独立地为0~3的整数;
r在每次出现时分别独立地为0~3的整数;
在1个Ra中,p、q与r之和为3;
Rb在每次出现时分别独立地表示羟基或能够水解的基团;
Rc在每次出现时分别独立地表示氢原子或低级烷基;
k在每次出现时分别独立地为0~3的整数;
l在每次出现时分别独立地为0~3的整数;
m在每次出现时分别独立地为0~3的整数;
在标注α且用括号括起来的单元中,k、l与m之和为3;
α分别独立地为1~9的整数;
其中,式中至少存在1个R72或Rb]。
根据本发明的第二要点,提供含有上述式(A1)或式(A2)所示 的至少1种化合物的表面处理剂。
根据本发明的第三要点,提供包括基材、和在该基材的表面由上 述表面处理剂形成的层的物品。
发明的效果
根据本发明,提供一种新型的含(聚)醚基的硅烷化合物以及含 有该化合物的表面处理剂。通过使用该表面处理剂,能够形成即使在 附着了指纹的情况下指纹的视认性也低、指纹的痕迹容易消除的表面 处理层。
具体实施方式
以下,对本发明的化合物进行说明。
在本说明书中使用时,“烃基”意指含有碳和氢的基团,是从烃脱 离了1个氢原子而得到的基团。作为这样的烃基,没有特别限定,可 以列举可以被1个或1个以上的取代基取代的、碳原子数1~20的烃 基、例如脂肪族烃基、芳香族烃基等。上述“脂肪族烃基”为直链状、 支链状或环状的任一种均可,饱和或不饱和的任一种均可。另外,烃 基可以包含1个或1个以上的环结构。此外,这样的烃基在其末端或 分子链中可以具有1个或1个以上的N、O、S、Si、酰胺、磺酰基、 硅氧烷、羰基、羰氧基等。
在本说明书中使用时,作为“烃基”的取代基,没有特别限定, 例如可以列举选自:卤原子;可以被1个或1个以上的卤原子取代的、 C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C3-10环烷基、C3-10不饱和环烷基、 5~10元的杂环基、5~10元的不饱和杂环基、C6-10芳基和5~10元的杂芳基中的1个或1个以上的基团。
在本说明书中使用时,“2~10价的有机基团”意指含碳的2~10 价的基团。作为这样的2~10价的有机基团,没有特别限定,可以列 举从烃基再脱离1~9个氢原子而得到的2~10价的基团。例如,作为 2价的有机基团,没有特别限定,可以列举从烃基再脱离1个氢原子而 得到的2价的基团。
本发明提供下述通式(A1)或(A2)所示的至少1种含(聚)醚 基的硅烷化合物。
R1-(PE1-Y)n-PE2-X-(SiRa kRb lRc m)α…(A1
(Rc mRb lRa kSi)α-X-(PE1-Y)n-PE2-X-(SiRa kRb lRc m)α
…(A2)
上述式(A1)或(A2)中,R1表示OR4
R4表示氢原子或碳原子数1~20的烷基。该碳原子数1~20的烷 基既可以为直链,也可以为支链,优选为直链。碳原子数1~20的烷 基优选为碳原子数1~10的烷基,更优选为碳原子数1~6的烷基。具 体而言,碳原子数1~20的烷基优选为甲基、乙基或正丙基,更优选 为甲基。R4优选为氢原子或甲基,更优选为氢原子。
上述式(A1)或(A2)中,PE1在每次出现时分别独立地为下述 式所示的基团:
-(CaH2aO)b-
(式中:
a在每个标注b且用括号括起来的单元中分别独立地为1~6的整 数,优选为2~4的整数;
b在每次出现时分别独立地为1~200的整数,优选为5~200的整 数,更优选为5~100的整数,进一步优选为5~50的整数)。
上述式(A1)或(A2)中,PE2在每次出现时分别独立地为单键、 或下述式所示的基团:
-(CaH2aO)b-
(式中,a和b的意义同上)。
式(A1)或(A2)中,在至少1个-(CaH2aO)-单元中a为4。 即,式(A1)或(A2)包含至少1个-C4H8O-基团。另外,式(A1) 或(A2)中,a为4的-(C4H8O)-单元为-(CH2CH2CH2CH2O) -(四亚甲基氧基)。通过包含--CH2CH2CH2CH2O-基,本发明的 化合物能够提供指纹的视认性低、并且指纹的痕迹容易消除的表面处 理层。
在优选的方式中,PE1和PE2中的-(CaH2aO)b-在每次出现时 分别独立地为下式所示的基团:
-(C4H8O)c-(C3H6O)d-(C2H4O)e
(式中:
c、d和e在每次出现时分别独立地为0~200的整数,例如为1~ 200的整数,优选为5~200的整数,更优选为5~100的整数,进一步 优选为5~50的整数;
c、d与e之和为1~200,优选为5~200,更优选为5~100,进 一步优选为5~50;
标注下标c、d或e且用括号括起来的各重复单元的存在顺序在式 中是任意的)。
在上述的方式中,(C4H8O)单元数、(C3H6O)单元数与(C2H4O) 单元数之比没有特别限定。在优选的方式中,(C3H6O)单元数和 (C2H4O)单元数分别可以为(C4H8O)单元数的100%以下,优选为 80%以下,更优选为50%以下,进一步优选为30%以下。
在一个方式中,PE1和PE2中的-(CaH2aO)b-在每次出现时分 别独立地为下式所示的基团:
-(C4H8O)c-(C3H6O)d
(式中:
c和d在每次出现时分别独立地为0~200的整数,例如为1~200 的整数,优选为5~200的整数,更优选为5~100的整数,进一步优 选为5~50的整数;
c与d之和为1~200,优选为5~200,更优选为5~100,进一步 优选为5~50;
标注下标c或d且用括号括起来的各重复单元的存在顺序在式中 是任意的)。
在上述的方式中,(C4H8O)单元数与(C3H6O)单元数之比没有 特别限定。在优选的方式中,(C3H6O)单元数可以为(C4H8O)单元 数的100%以下,优选为80%以下,更优选为50%以下,进一步优选 为30%以下。
在另一个方式中,PE1和PE2在每次出现时分别独立地为选自:
-(C4H8O)c--(C3H6O)d-、和
-(C2H4O)e-中的基团,
(式中,c、d和e分别独立地为1~200的整数,优选为5~200 的整数,更优选为5~100的整数,进一步优选为5~50的整数)。即, 在该方式中,PE1和PE2分别独立地为-(C4H8O)c-、-(C3H6O)d-或-(C2H4O)e-所示的均聚物单元。在该方式中,式(A1)或(A2)中,至少存在1个-(C4H8O)c-均聚物单元。另外,式(A1)或(A2) 中,除了存在-(C4H8O)c-均聚物单元以外,还可以存在另外的2 种,也可以仅存在另外的1种。
在上述的方式中,各均聚物单元的存在比率没有特别限定,优选 -(C3H6O)d-均聚物单元数和-(C2H4O)e-均聚物单元数分别为 -(C4H8O)c-均聚物单元数的80%以下,优选为50%以下,更优选 为30%以下。
在优选的方式中,PE1和PE2在每次出现时分别独立地为选自:
-(C4H8O)c-、和
-(C3H6O)d-中的基团,
(式中,c和d分别独立地为1~200的整数,优选为5~200的整 数,更优选为5~100的整数,进一步优选为5~50的整数)。在该方 式中,式(A1)或(A2)中,包含至少1个-(C4H8O)c-均聚物单 元。
在上述的方式中,各均聚物单元的存在比率没有特别限定,优选 -(C3H6O)d-均聚物单元数为-(C4H8O)c-均聚物单元数的80% 以下,优选为50%以下,更优选为30%以下。
在更优选的方式中,PE1和PE2在每次出现时分别独立地为下式所 示的基团:
-(C4H8O)c
(式中,c为1~200的整数,优选为5~200的整数,更优选为5~ 100的整数,进一步优选为5~50的整数)。即,在该方式中,PE1和 PE2仅由-C4H8O-单元构成。
上述聚醚的重复单元中,如上所述,-(C4H8O)-为直链,即为 -(CH2CH2CH2CH2O)-。-(C3H6O)-为-(CH2CH2CH2O)-、 -(CH(CH3)CH2O)-和-(CH2CH(CH3)O)-中的任一种均 可,优选为-(CH2CH(CH3)O)-。另外,-(C2H4O)-为-(CH2CH2O) -和-(CH(CH3)O)-中的任一种均可,优选为-(CH2CH2O) -。
上述式(A1)或(A2)中,Y在每次出现时分别独立地表示单键 或-CONH-R5-NHCOO-。
上述R5在每次出现时分别独立地表示二价的有机基团。
R5优选为可以具有取代基的、碳原子数1~20的二价的脂肪族烃 基或碳原子数3~20的二价的芳香族烃基、或者它们的组合。上述脂 肪族烃基为直链状、支链状或环状的任一种均可。在一个方式中,R5可以为可以具有取代基的、碳原子数1~20的亚烷基、碳原子数3~20 的亚环烷基或碳原子数3~20的亚芳基、或者它们的组合。作为上述 取代基,优选列举碳原子数为1~6个的烷基。
在一个方式中,R5可以为下述式所示的基团。
-(CH2)x′-(式中,x′为1~6的整数,例如为1~4的整数);
Figure BDA0001460909420000081
(式中,x和y分别独立地为0~6的整数,例如为0~3或1~3 的整数;
z为0~10的整数,例如为0~4或1~4的整数);
Figure BDA0001460909420000082
(式中,x和y分别独立地为0~6的整数,例如为0~3或1~3 的整数;
z为0~4的整数,例如为0~3或1~3的整数)。
其中,在x或y为0的情况下,-(CH2)x-或-(CH2)y-分 别表示单键(价键)。
上述式(A1)或(A2)中,n为1~50的整数,优选为1~30的 整数,例如为5~30的整数或10~20的整数。
上述式(A1)或(A2)中,X分别独立地表示单键或2~10价的 有机基团。该X可以被理解为在式(A1)和(A2)所示的化合物中, 将主要提供表面功能的聚醚部(即,R1-(PE1-Y)n-PE2-部或- (PE1-Y)n-PE2-部)和提供与基材的结合能力的硅烷部(即,标 注α且用括号括起来的基团)连结的连接部。因此,只要式(A1)和 (A2)所示的化合物能够稳定存在,则该X可以为任意的有机基团。
上述式中,α为1~9的整数。这些α可以对应于X的价数而变化。 在式(A1)和(A2)中,α为从X的价数中减去1后的值。例如,在 X为10价的有机基团的情况下,α为9;在X为5价的有机基团的情 况下,α为4;在X为2价的有机基团的情况下,α为1。
上述X优选为2~7价、例如2~4价或2价的有机基团。
在一个方式中,X可以为下述X1a
作为上述X1a的例子,没有特别限定,例如,可以列举下述式:
-(R30)r′-[(R31)p′-(Xa)q′]-所示的2价的基团,
[式中:
R30为-CONH-或-CO-,优选为-CONH-;
r′为0或1,
R31表示单键、-(CH2)s′-或者邻亚苯基、间亚苯基或对亚苯基, 优选为-(CH2)s′-,
s′为1~20的整数,优选为1~6的整数,更优选为1~3的整数, 进一步优选为1或2,
Xa表示-(Xb)l′-,
Xb在每次出现时分别独立地表示选自-O-、-S-、邻亚苯基、 间亚苯基或对亚苯基、-C(O)O-、-Si(R33)2-、-(Si(R33) 2O)m′-Si(R33)2-、-CONR34-、-O-CONR34-、-NR34-和- (CH2)n′-中的基团,
R33在每次出现时分别独立地表示苯基、C1-6烷基或C1-6烷氧基, 优选为苯基或C1-6烷基,更优选为甲基,
R34在每次出现时分别独立地表示氢原子、苯基或C1-6烷基(优选 为甲基),
m′在每次出现时分别独立地为1~100的整数,优选为1~20的整 数,
n′在每次出现时分别独立地为1~20的整数,优选为1~6的整数, 更优选为1~3的整数,
l′为1~10的整数,优选为1~5的整数,更优选为1~3的整数,
p′为0或1,
q′为0或1,
其中,p′和q′的至少一方为1,[(R31)p′-(Xa)q′]中,标注p′ 或q′且用括号括起来的各重复单元的存在顺序是任意的]。
其中,R31和Xa(典型地为R31和Xa的氢原子)可以被选自C1-3烷基中的1个或1个以上的取代基取代。
优选上述X1a为-(R30)r′-(R31)p′-(Xa)q′-R32-。R32表示 单键、-(CH2)t′-、或者邻亚苯基、间亚苯基或对亚苯基,优选为 -(CH2)t′-。t′为1~20的整数,优选为2~6的整数,更优选为2~ 3的整数。其中,R32(典型地为R32的氢原子)可以被选自C1-3烷基 中的1个或1个以上的取代基取代。
优选上述X1a为:
-R30-C1-20亚烷基、
-R30-R31-Xc-R32-、
-R30-Xd-R32-、
C1-20亚烷基、
-R31-Xc-R32-、或
-Xd-R32
[式中,R30、R31和R32的意义同上]。
更优选上述X1a为:
-R30-C1-20亚烷基、
-R30-(CH2)s′-Xc-、
-R30-(CH2)s′-Xc-(CH2)t′
-R30-Xd-、
-R30-Xd-(CH2)t′-、
C1-20亚烷基、
-(CH2)s′-Xc-、
-(CH2)s′-Xc-(CH2)t′
-Xd-、或
-Xd-(CH2)t′
[式中,R30、s′和t′的意义同上]。
上述式中,Xc表示:
-O-、
-S-、
-C(O)O-、
-CONR34-、
-O-CONR34-、
-Si(R33)2-、
-(Si(R33)2O)m′-Si(R33)2-、
-O-(CH2)u′-(Si(R33)2O)m′-Si(R33)2-、
-O-(CH2)u′-Si(R33)2-O-Si(R33)2-CH2CH2-Si(R33)2- O-Si(R33)2-、
-O-(CH2)u′-Si(OCH3)2OSi(OCH3)2-、
-CONR34-(CH2)u′-(Si(R33)2O)m′-Si(R33)2-、
-CONR34-(CH2)u′-N(R34)-、或
-CONR34-(邻亚苯基、间亚苯基或对亚苯基)-Si(R33)2
[式中,R33、R34和m′的意义同上,
u′为1~20的整数,优选为2~6的整数,更优选为2~3的整数]。
Xc优选为-O-。
上述式中,Xd表示:
-S-、
-C(O)O-、
-CONR34-、
-CONR34-(CH2)u′-(Si(R33)2O)m′-Si(R33)2-、
-CONR34-(CH2)u′-N(R34)-、或
-CONR34-(邻亚苯基、间亚苯基或对亚苯基)-Si(R33)2
[式中,各记号的意义同上]。
更优选上述X1a为:
-R30-C1-20亚烷基、
-R30-(CH2)s′-Xc-(CH2)t′-、
-R30-Xd-(CH2)t′-、
C1-20亚烷基、
-(CH2)s′-Xc-(CH2)t′-、或
-Xd-(CH2)t′
[式中,各记号的意义同上]。
进一步优选上述X1a为:
-R30-C1-20亚烷基、
-R30-(CH2)s′-O-(CH2)t′-、
-R30-(CH2)s′-(Si(R33)2O)m′-Si(R33)2-(CH2)t′-、
-R30-(CH2)s′-O-(CH2)u′-(Si(R33)2O)m′-Si(R33)2-(CH2) t′-、
-R30-(CH2)s′-O-(CH2)t′-Si(R33)2-(CH2)u′-Si(R33) 2-(CvH2v)-、
C1-20亚烷基、
-(CH2)s′-O-(CH2)t′-、
-(CH2)s′-(Si(R33)2O)m′-Si(R33)2-(CH2)t′-、
-(CH2)s′-O-(CH2)u′-(Si(R33)2O)m′-Si(R33)2-(CH2) t′-、或
-(CH2)s′-O-(CH2)t′-Si(R33)2-(CH2)u′-Si(R33)2-(CvH2v) -
[式中,-R30、R33、m′、s′、t′和u′的意义同上,v为1~20的整 数,优选为2~6的整数,更优选为2~3的整数]。
上述式中,-(CvH2v)-既可以为直链,也可以为支链,例如可 以为-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-CH(CH3)-、-CH(CH3) CH2-。
上述X1a基可以被选自C1-3烷基中的1个或1个以上的取代基取 代。
在其他方式中,作为X1a基,例如可以列举下列基团:
Figure BDA0001460909420000131
Figure BDA0001460909420000141
[式中,R41分别独立地为氢原子、苯基、碳原子数1~6的烷基 或C1-6烷氧基,优选为甲基;
D为选自:
-CH2O(CH2)2-、
-CH2O(CH2)3-、
-CF2O(CH2)3-、
-(CH2)2-、
-(CH2)3-、
-(CH2)4-、
-CONH-(CH2)2-、
-CONH-(CH2)3-、
-CONH-(CH2)4-、
-CO-(CH2)2-、
-CO-(CH2)3-、
-CO-(CH2)4-、
-CON(CH3)-(CH2)3-、
-CON(Ph)-(CH2)3-(式中,Ph表示苯基)、和
Figure BDA0001460909420000151
(式中,R42分别独立地表示氢原子、C1-6的烷基或C1-6的烷氧基,优 选表示甲基或甲氧基,更优选表示甲基)中的基团,
E为-(CH2)n-(n为2~6的整数),
D与分子主链的PE2结合,E与Si原子结合。]
作为上述X1a的具体例,例如可以列举:
-CONH-(CH2)2-、
-CONH-(CH2)3-、
-CONH-(CH2)4-、
-CO-(CH2)2-、
-CO-(CH2)3-、
-CO-(CH2)4-、
-CH2O(CH2)2-、
-CH2O(CH2)3-、
-CH2O(CH2)6-、
-CH2O(CH2)3Si(CH3)2OSi(CH3)2(CH2)2-、
-CH2O(CH2)3Si(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2(CH2)2-、
-CH2O(CH2)3Si(CH3)2O(Si(CH3)2O)2Si(CH3)2(CH2)2 -、
-CH2O(CH2)3Si(CH3)2O(Si(CH3)2O)3Si(CH3)2(CH2)2 -、
-CH2O(CH2)3Si(CH3)2O(Si(CH3)2O)10Si(CH3)2(CH2)2 -、
-CH2O(CH2)3Si(CH3)2O(Si(CH3)2O)20Si(CH3)2(CH2)2 -、
-CH2OCF2CHFOCF2-、
-CH2OCF2CHFOCF2CF2-、
-CH2OCF2CHFOCF2CF2CF2-、
-CH2OCH2CF2CF2OCF2-、
-CH2OCH2CF2CF2OCF2CF2-、
-CH2OCH2CF2CF2OCF2CF2CF2-、
-CH2OCH2CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF2-、
-CH2OCH2CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF2CF2-、
-CH2OCH2CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF2CF2CF2-、
-CH2OCH2CHFCF2OCF2-、
-CH2OCH2CHFCF2OCF2CF2-、
-CH2OCH2CHFCF2OCF2CF2CF2-、
-CH2OCH2CHFCF2OCF(CF3)CF2OCF2-、
-CH2OCH2CHFCF2OCF(CF3)CF2OCF2CF2-、
-CH2OCH2CHFCF2OCF(CF3)CF2OCF2CF2CF2-、
-CH2OCH2(CH2)7CH2Si(OCH3)2OSi(OCH3)2(CH2)2Si(OCH3) 2OSi(OCH3)2(CH2)2-、
-CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)2OSi(OCH3)2(CH2)3-、
-(CH2)2-、
-(CH2)3-、
-(CH2)4-、
-(CH2)6-、
-CONH-(CH2)3-、
-CON(CH3)-(CH2)3-、
-CON(Ph)-(CH2)3-(式中,Ph表示苯基)、
-CONH-(CH2)6-、
-CON(CH3)-(CH2)6-、
-CON(Ph)-(CH2)6-(式中,Ph表示苯基)、
-CONH-(CH2)2NH(CH2)3-、
-CONH-(CH2)6NH(CH2)3-、
-CH2O-CONH-(CH2)3-、
-CH2O-CONH-(CH2)6-、
-S-(CH2)3-、
-(CH2)2S(CH2)3-、
-CONH-(CH2)3Si(CH3)2OSi(CH3)2(CH2)2-、
-CONH-(CH2)3Si(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2(CH2)2-、
-CONH-(CH2)3Si(CH3)2O(Si(CH3)2O)2Si(CH3)2(CH2) 2-、
-CONH-(CH2)3Si(CH3)2O(Si(CH3)2O)3Si(CH3)2(CH2) 2-、
-CONH-(CH2)3Si(CH3)2O(Si(CH3)2O)10Si(CH3)2(CH2) 2-、
-CONH-(CH2)3Si(CH3)2O(Si(CH3)2O)20Si(CH3)2(CH2) 2-
-C(O)O-(CH2)3-、
-C(O)O-(CH2)6-、
-CH2-O-(CH2)3-Si(CH3)2-(CH2)2-Si(CH3)2-(CH2) 2-、
-CH2-O-(CH2)3-Si(CH3)2-(CH2)2-Si(CH3)2-CH(CH3) -、
-CH2-O-(CH2)3-Si(CH3)2-(CH2)2-Si(CH3)2-(CH2) 3-、
-CH2-O-(CH2)3-Si(CH3)2-(CH2)2-Si(CH3)2-CH(CH3) -CH2-、
Figure BDA0001460909420000171
等。
在其他的方式中,X可以为X1b。作为X1b基的例子,可以列举下 列基团:
Figure BDA0001460909420000181
[式中,
R41分别独立地为氢原子、苯基、碳原子数1~6的烷基或C1-6烷 氧基,优选为甲基;
在各X1b基中,T中的任意几个为与分子主链的PE2结合的以下基 团:
-CH2O(CH2)2-、
-CH2O(CH2)3-、
-CF2O(CH2)3-、
-(CH2)2-、
-(CH2)3-、
-(CH2)4-、
-CONH-(CH2)2-、
-CONH-(CH2)3-、
-CONH-(CH2)4-、
-CO-(CH2)2-、
-CO-(CH2)3-、
-CO-(CH2)4-、
-CON(CH3)-(CH2)3-、
-CON(Ph)-(CH2)3-(式中,Ph表示苯基)、或
Figure BDA0001460909420000191
[式中,R42分别独立地表示氢原子、C1-6的烷基或C1-6的烷氧基,优 选表示甲基或甲氧基,更优选表示甲基],另外的T的几个为与Si原 子结合的-(CH2)n″-(n为2~6的整数),在存在的情况下,剩余 的分别独立地为甲基、苯基或C1-6烷氧基。
在该方式中,X1b可以为3~10价的有机基团。在该方式中,作为 与基材的结合部位的硅烷部位(SiRa kRb lRc m)可以存在2个以上。通过 形成这样的结构,能够提高表面处理层的摩擦耐久性。
在另外的方式中,X可以为下述X2
X2为-CONH-R61-R62(R61-NHCO-R63)β-1所示的基团,
[式中:
R61分别独立地表示二价的烃基;
R62表示β价的有机基团;
β为2~6的整数;
R63表示-O-R67(OR68)s(O-X1a-)t
R67表示γ价的有机基团;
γ为2~8的整数;
R68为氢原子或碳原子数1~6的烷基;
X1a为二价的有机基团,意义与上述X1a相同;
s为0~6的整数;
t为1~7的整数;
s与t之和为γ-1]。
上述R61分别独立地优选为可以具有取代基的碳原子数1~10的亚 烷基、碳原子数3~10的亚环烷基或碳原子数3~10的亚芳基,更优 选为可以具有取代基的碳原子数1~10的亚烷基,例如为碳原子数3~ 8的亚烷基。
R62优选为可以具有取代基的2~6价的脂肪族烃基、脂环式烃基、 脂肪族杂环基、芳香族基团或芳香族杂环基。
在一个方式中,β为3~6,即R62为3~6价。在该方式中,作为 与基材的结合部位的具有能够水解的基团的硅烷部位(SiRa kRb lRc m)可 以存在2个以上。通过形成这样的结构,能够提高表面处理层的摩擦 耐久性。
上述X2中,除R63外的部分(即-CONH-R61-R62(R61-NHCO -)β-1)可以理解为多官能异氰酸酯残基,例如具有以下的结构。
Figure BDA0001460909420000211
R67优选为可以具有取代基的2~8价的脂肪族烃基、脂环式烃基、 脂肪族杂环基、芳香族基团或芳香族杂环基。
在一个方式中,γ为3~8,即R67为3~8价。在该方式中,作为 与基材的结合部位的具有能够水解的基团的硅烷部位(SiRa kRb lRc m)可 以存在2个以上。通过形成这样的结构,能够提高表面处理层的摩擦 耐久性。
上述R63中,除X1a外的部分(即-O-R67(OR68)s(O-)t)可 以理解为多元醇残基,例如具有以下的结构。
Figure BDA0001460909420000221
R68为氢原子或碳原子数1~6的烷基,例如为甲基或乙基,优选 为氢原子。
s为0~6的整数,优选为0~3的整数,更优选为0或1,进一步 优选为0。
在一个方式中,X2为下述式所示的基团:
Figure BDA0001460909420000222
[式中,R61、R67、X1和t的意义同上]。
在该方式中,R61优选为可以具有取代基的碳原子数1~8的亚烷 基、碳原子数5~8的亚环烷基或亚苯基。作为上述取代基,优选为碳 原子数1~6的烷基,更优选为甲基或乙基,进一步优选为甲基。
在该方式中,R67可以为2~6价、优选2~4价、更优选2价或3 价的碳原子数2~6的烃链。优选R67为下列基团。
Figure BDA0001460909420000231
[式中,标注*的价键与异氰脲酸酯环侧结合。]
在该方式中,X1优选为碳原子数1~8的亚烷基,更优选为碳原子 数2~6的亚烷基。
在一个方式中,X分别独立地表示3~10价的有机基团,α分别独 立地为2~9的整数。在该方式中,优选标注α且用括号括起来的单元 均包含结合了羟基或能够水解的基团的Si原子。通过形成这样的结构, 能够提高表面处理层的摩擦耐久性。
上述式中,Ra在每次出现时分别独立地表示-Z-SiR71 pR72 qR73 r
式中,Z在每次出现时分别独立地表示氧原子或2价的有机基团。
上述Z优选为C1-6亚烷基、-(CH2)g-O-(CH2)h-(式中, g为1~6的整数,h为1~6的整数)或-亚苯基-(CH2)i-(式中, i为0~6的整数),更优选为C1-3亚烷基。这些基团可以被例如选自氟 原子、C1-6烷基、C2-6烯基和C2-6炔基中的1个或1个以上的取代基 取代。
式中,R71在每次出现时分别独立地表示Ra′。Ra′的意义与Ra相同。
Ra中,经由Z基以直链状连结的Si最多为5个。即,在上述Ra中,在存在至少1个R71的情况下,Ra中经由Z基以直链状连结的Si 原子存在2个以上,但经由该Z基以直链状连结的Si原子的数目最多 为5个。其中,“Ra中经由Z基以直链状连结的Si原子的数目”与Ra中以直链状连结的-Z-Si-的重复数相等。
例如,下面表示Ra中Si原子经由Z基连结的一例。
Figure BDA0001460909420000241
在上述式中,*表示与主链的Si结合的部位,…表示结合有ZSi 以外的规定的基团,即在Si原子的3条价键均为…的情况下,表示ZSi 的重复的结束部位。另外,Si的右上角的数字表示从*数起经由Z基 以直链状连结的Si的出现数。即,ZSi重复以Si2结束的链的“Ra中经 由Z基以直链状连结的Si原子的数目”为2个,同样,ZSi重复以Si3、 Si4和Si5结束的链各自的“Ra中经由Z基以直链状连结的Si原子的数 目”为3、4和5个。此外,由上述式可知,Ra中存在多个ZSi链,但 它们不需要均为相同长度,可以分别为任意的长度。
在优选的方式中,如下所述,“Ra中经由Z基以直链状连结的Si 原子的数目”在所有的链中为1个(左式)或2个(右式)。
Figure BDA0001460909420000251
在一个方式中,Ra中经由Z基以直链状连结的Si原子的数目为1 个或2个,优选为1个。
式中,R72在每次出现时分别独立地表示羟基或能够水解的基团。
在本说明书中使用的情况下,上述“能够水解的基团”意指能够 接受水解反应的基团。作为能够水解的基团的例子,可以列举-OR、 -OCOR、-O-N=C(R)2、-N(R)2、-NHR、卤素(在这些式 中,R表示取代或非取代的碳原子数1~4的烷基)等,优选为-OR (烷氧基)。R的例子包括甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁 基等非取代烷基;氯甲基等取代烷基。这些之中,优选烷基,特别优 选非取代烷基,更优选甲基或乙基。羟基没有特别限定,可以是能够 水解的基团水解而生成的羟基。
优选R72为-OR(式中,R表示取代或非取代的C1-3烷基,更优 选表示甲基)。
式中,R73在每次出现时分别独立地表示氢原子或低级烷基。该低 级烷基优选为碳原子数1~20的烷基,更优选为碳原子数1~6的烷基, 进一步优选为甲基。
式中,p在每次出现时分别独立地为0~3的整数;q在每次出现 时分别独立地为0~3的整数;r在每次出现时分别独立地为0~3的整 数。其中,p、q与r之和为3。
在优选的方式中,Ra中的末端的Ra′(在不存在Ra′的情况下为Ra) 中,上述q优选为2以上,例如为2或3,更优选为3。
上述式中,Rb在每次出现时分别独立地表示羟基或能够水解的基 团。
上述“能够水解的基团”的意义与R72的记载相同,优选为-OR、 -OCOR、-O-N=C(R)2、-N(R)2、-NHR、卤素(这些式中, R表示取代或非取代的碳原子数1~4的烷基),优选为-OR。R包括: 甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基等非取代烷基;氯甲基 等取代烷基。这些之中,优选烷基,特别优选非取代烷基,更优选甲 基或乙基。羟基没有特别限定,可以为能够水解的基团水解而生成的 羟基。更优选Rb为-OR(式中,R表示取代或非取代的C1-3烷基, 更优选表示甲基)。
上述式中,Rc在每次出现时分别独立地表示氢原子或低级烷基。 该低级烷基优选为碳原子数1~20的烷基,更优选为碳原子数1~6的 烷基,进一步优选为甲基。
式中,k在每次出现时分别独立地为0~3的整数;l在每次出现时 分别独立地为0~3的整数;m在每次出现时分别独立地为0~3的整 数。其中,k、l与m之和为3。
在一个方式中,k为1~3。即,存在Ra。在该方式中,作为与基 材的结合部位的具有能够水解的基团的硅烷部位可以存在2个以上。 通过形成这样的结构,能够提高表面处理层的摩擦耐久性。
本发明的含(聚)醚基的硅烷化合物的数均分子量优选为200以 上、更优选为500以上,优选为10,000以下、更优选为5,000以下、 进一步优选为2,000以下。通过具有这样的数均分子量,在基材上附着 的指纹的视认性降低,并且例如用布等擦拭附着的指纹能够容易地消 除。
本发明的含(聚)醚基的硅烷化合物中的聚醚部(PE1基)的数均 分子量没有特别限定,优选为200以上、更优选为500以上,优选为 10,000以下、更优选为5,000以下、进一步优选为2,000以下。通过PE1具有这样的数均分子量,在基材上附着的指纹的视认性降低,并且通 过擦拭附着的指纹能够容易地降低指纹的视认性。
在本发明中,“数均分子量”通过GPC(凝胶渗透色谱)分析来测 定。
本发明的含(聚)醚基的硅烷化合物具有优选-70℃以上、优选 40℃以下、更优选30℃以下、进一步优选20℃以下的玻璃化转变温度 (Tg)。通过具有这样的玻璃化转变温度,在基材上附着的指纹的视认 性降低,并且通过擦拭附着的指纹能够容易地降低指纹的视认性。
在本发明中,“玻璃化转变温度”通过差示扫描量热分析来测定。
式(A1)和式(A2)所示的含(聚)醚基的硅烷化合物能够通过 公知的方法制造。
例如,通过使对应于PE1和PE2的含聚醚基的二醇与对应于Y的 二异氰酸酯基反应,合成R1-(PE1-Y)n-PE2-H,然后使R1-(PE1-Y)n-PE2-H的末端的OH基与对应于-X-SiRa kRb lRc m的末端具 有异氰酸酯基的硅烷化合物反应来获得。
关于制造本发明的含(聚)醚基的硅烷化合物时的反应条件,本 领域技术人员可以在优选的范围内适当调整。
接着,对本发明的表面处理剂进行说明。
本发明的表面处理剂含有式(A1)和式(A2)的任一式所示的至 少1种的含(聚)醚基的硅烷化合物。
本发明的表面处理剂没有特别限定,能够根据结构对基材赋予亲 水性、亲油性、防污性、表面滑动性、擦拭性或摩擦耐久性等。
特别是使用包含本发明的化合物的表面处理剂在基材上形成的表 面处理层的亲油性高。即,包含本发明的化合物的表面处理剂能够形 成对于正十六烷的接触角优选40°以下、更优选30°以下、进一步优选 25°以下、并且优选10°以上、更优选15°以上的表面处理层。因此,即 使在附着了指纹的情况下,由于接触角小,视认性低,指纹不明显。
另外,使用包含本发明的化合物的表面处理剂在基材上形成的表 面处理层的表面滑动性高。即,包含本发明的化合物的表面处理剂能 够形成动摩擦系数优选0.30以下、更优选0.25以下、进一步优选0.20 以下、更优选0.15以下、进一步优选0.10以下的表面处理层。
在一个方式中,本发明的表面处理剂含有式(A1)所示的至少1 种的含(聚)醚基的硅烷化合物。
本发明的表面处理剂可以利用溶剂稀释。作为这样的溶剂,没有 特别限定,能够使用各种通用溶剂。例如,作为本发明的表面处理剂 所含的溶剂,可以列举丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、丙二 醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、丙 二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单丁醚乙酸酯、二丙二醇二甲醚戊烷、己 烷、庚烷、辛烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烷、二硫化碳、 苯、甲苯、二甲苯、硝基苯、二乙基醚、二甲氧基乙烷、二甘醇二甲 醚、三甘醇二甲醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、苯甲腈、丁醇、1-丙醇、2-丙醇、乙醇、甲醇和二丙酮 醇。这些溶剂能够单独使用或以2种以上的混合物的形态使用。
本发明的表面处理剂除了含有本发明的含(聚)醚基的硅烷化合 物以外,还可以含有其他成分。作为这样的其他成分,没有特别限定, 可以列举多元醇、催化剂等。
作为上述多元醇,可以为下述式:HO-(Ca′H2a′O)b′-OH所示 的化合物。
[式中:
a′在每个标注b′且用括号括起来的单元中分别独立地为1~6的整 数;
b′在每次出现时分别独立地为1~300的整数。]
该多元醇既可以为嵌段聚合物,也可以为无规聚合物。通过加入 多元醇,能够得到更加优异的表面滑动性、摩擦耐久性、使擦拭后的 指纹视认性降低的性能等。
在优选的方式中,-(Ca′H2a′O)b′-为下述式:-(C4H8O)c′- (C3H6O)d′-(C2H4O)e′-所示的基团。
(式中:
c′、d′和e′在每次出现时分别独立地为0~300的整数,例如为1~ 300的整数,优选为5~200的整数,更优选为10~100的整数;
c′、d′与e′之和为1~200,优选为5~200,更优选为10~100;
标注下标c′、d′或e′且用括号括起来的各重复单元的存在顺序在式 中是任意的。)
在另一个方式中,-(Ca′H2a′O)b′-为选自下述式:
-(C4H8O)c′
-(C3H6O)d′-、和
-(C2H4O)e′-中的基团,
(式中,c′、d′和e′分别独立地为1~300的整数,优选为5~200 的整数,更优选为10~100的整数。)
上述多元醇的数均分子量优选为1,000~30,000,更优选为5,000~ 20,000,例如可以为8,000~20,000或10,000~20,000。
本发明的表面处理剂中,相对于上述本发明的含聚醚基的硅烷化 合物的合计100质量份(2种以上的情况下为它们的合计,下同),多 元醇的含量例如可以为0~500质量份,优选为0~400质量份,更优 选为25~400质量份。
在优选的方式中,在利用真空蒸镀法形成表面处理层的情况下, 可以使上述多元醇的平均分子量大于式(A1)或式(A2)所示的化合 物的平均分子量。通过设为这样的式(A1)或式(A2)所示的化合物 和多元醇的平均分子量,能够得到更优异的表面滑动性和摩擦耐久性。
作为上述催化剂,可以列举酸(例如乙酸、三氟乙酸等)、碱(例 如氨、三乙胺、二乙胺等)、过渡金属(例如Ti、Ni、Sn等)等。
催化剂促进本发明的含(聚)醚基的硅烷化合物的水解和脱水缩 合,促进表面处理层的形成。
本发明的表面处理剂能够浸渗在多孔物质、例如多孔的陶瓷材料、 金属纤维、例如将钢丝绒固化成棉状的物体中,制成粒料。该粒料例 如能够在真空蒸镀中使用。
接着,对本发明的物品进行说明。
本发明的物品包括基材、和在该基材的表面由本发明的表面处理 剂形成的层(表面处理层)。该物品例如能够如下操作制造。
首先,准备基材。本发明中能够使用的基材可以由例如玻璃、蓝 宝石玻璃、树脂(可以为天然或合成树脂、例如通常的塑料材料,可 以为板状、膜、其他形态)、金属(可以为铝、铜、铁等的金属单质或 合金等的复合体)、陶瓷、半导体(硅、锗等)、纤维(织物、无纺布等)、毛皮、皮革、木材、陶瓷器、石材等、建筑部件等任意的适当材 料构成。优选基材为玻璃或蓝宝石玻璃。
作为上述玻璃,优选钠钙玻璃、碱铝硅酸盐玻璃、硼硅酸玻璃、 无碱玻璃、水晶玻璃、石英玻璃,特别优选经化学强化的钠钙玻璃、 经化学强化的碱铝硅酸盐玻璃和经化学结合的硼硅酸玻璃。
作为树脂,优选丙烯酸树脂、聚碳酸酯。
例如在想要制造的物品是光学部件的情况下,构成基材的表面的 材料可以为光学部件用材料、例如玻璃或透明塑料等。另外,在想要 制造的物品是光学部件的情况下,可以在基材的表面(最外层)形成 某些层(或膜)、例如硬涂层或防反射层等。防反射层可以使用单层防 反射层和多层防反射层的任一种。作为防反射层能够使用的无机物的 示例,可以列举SiO2、SiO、ZrO2、TiO2、TiO、Ti2O3、Ti2O5、Al2O3、 Ta2O5、CeO2、MgO、Y2O3、SnO2、MgF2、WO3等。这些无机物可以 单独使用,或将它们的2种以上组合(例如以混合物的形态)使用。 在为多层防反射层的情况下,其最外层优选使用SiO2和/或SiO。在 想要制造的物品是触摸面板用的光学玻璃部件的情况下,基材(玻璃) 的表面的一部分可以具有透明电极、例如使用了氧化铟锡(ITO)或氧 化铟锌等的薄膜。另外,基材可以根据其具体的方式等而具有绝缘层、 粘合层、保护层、装饰框层(I-CON)、雾化膜层、硬涂膜层、偏光膜、 相位差膜和液晶显示模块等。
基材的形状没有特别限定。另外,需要形成表面处理层的基材的 表面区域为基材表面的至少一部分即可,可以根据想要制造的物品的 用途和具体的方式等适当确定。
作为该基材,至少其表面部分可以由原本具有羟基的材料构成。 作为该材料,可以列举玻璃,还可以列举在表面形成有自然氧化膜或 热氧化膜的金属(特别是贱金属)、陶瓷、半导体等。或者,在如树脂 等即便具有羟基也不够充分的情况、或原本就不具有羟基的情况下, 能够通过对基材实施某些前处理,在基材的表面导入羟基或使羟基增 加。作为该前处理的例子,可以列举等离子体处理(例如电晕放电) 或离子束照射。等离子体处理能够在基材表面导入羟基或使羟基增加, 并且将基材表面清洁化(去除异物等),所以适合利用。另外,作为该 前处理的另外的例子,可以列举将具有碳-碳不饱和键基团的表面吸附剂通过LB法(Langmuir-Blodgett法)或化学吸附法等,在基材表面预 先以单分子膜的形态形成,之后,在含有氧或氮等的气氛下使不饱和 键断裂的方法。
另外,作为这种基材,至少其表面部分可以由具有其他的反应性 基团、例如具有一个以上Si-H基的有机硅化合物、或含有烷氧基硅烷 的材料构成。
接着,在该基材的表面形成上述本发明的表面处理剂的膜,根据 需要对该膜进行后处理,由此,由本发明的表面处理剂形成表面处理 层。
本发明的表面处理剂的膜形成可以通过相对于基材的表面、以被 覆该表面的方式应用上述表面处理剂而实施。被覆方法没有特别限定。 例如,可以使用湿润被覆法和干燥被覆法。
作为湿润被覆法的示例,可以列举浸涂、旋涂、流涂、喷涂、辊 涂、凹版涂敷以及类似的方法。
作为干燥被覆法的示例,可以列举蒸镀(通常为真空蒸镀)、溅射、 CVD以及类似的方法。作为蒸镀法(通常为真空蒸镀法)的具体例, 可以列举电阻加热、电子束、使用微波等的高频加热、离子束以及类 似的方法。作为CVD方法的具体例,可以列举等离子体-CVD、光学 CVD、热CVD以及类似的方法。
并且,也可以利用常压等离子体法进行被覆。
在使用湿润被覆法的情况下,本发明的表面处理剂可以在被溶剂 稀释后应用于基材表面。从本发明的表面处理剂的稳定性和溶剂的挥 发性的观点出发,优选使用如下溶剂:丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、 环己酮、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丁醚、丙二醇单甲 醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单丁醚乙酸酯、二丙二醇二 甲醚戊烷、己烷、庚烷、辛烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙 烷、二硫化碳、苯、甲苯、二甲苯、硝基苯、二乙基醚、二甲氧基乙 烷、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲基甲 酰胺、二甲基亚砜、乙腈、苯甲腈、丁醇、1-丙醇、2-丙醇、乙醇、 甲醇和二丙酮醇。这些溶剂能够单独使用或将2种以上组合以混合物 的形态使用。此外,例如为了调节含(聚)醚基的硅烷化合物的溶解 性等,也可以与其他溶剂混合。
在使用干燥被覆法的情况下,本发明的表面处理剂既可以直接用 于干燥被覆法,或者也可以用上述溶剂稀释后用于干燥被覆法。
膜形成优选以本发明的表面处理剂与用于水解和脱水缩合的催化 剂共同在膜中存在的方式实施。简单地说,使用湿润被覆法时,可以 使用溶剂将本发明的表面处理剂稀释,之后,在即将在基材表面应用 之前,在本发明的表面处理剂的稀释液中添加催化剂。在使用干燥被 覆法时,可以将添加了催化剂的本发明的表面处理剂直接进行蒸镀(通 常为真空蒸镀)处理,或者使用在铁或铜等金属多孔体中浸渗已添加 催化剂的本发明的表面处理剂而得到的粒状物质进行蒸镀(通常为真 空蒸镀)处理。
催化剂能够使用任意的适当的酸或碱。作为酸催化剂,例如能够 使用乙酸、甲酸、三氟乙酸等。另外,作为碱催化剂,例如能够使用 氨、有机胺类等。
接着,根据需要对膜进行后处理。该后处理没有特别限定,例如 可以依次实施水分供给和干燥加热,进一步详细而言,可以如下所述 操作实施。
如上所述操作在基材表面将本发明的表面处理剂成膜后,向该膜 (以下也称为“前体膜”)供给水分。水分的供给方法没有特别限定, 例如可以使用利用前体膜(和基材)与周围气氛的温度差的结露、或 喷出水蒸气(Steam)等的方法。
可以认为在向前体膜供给水分时,水与本发明的表面处理剂中的 含(聚)醚基的硅烷化合物的Si所结合的能够水解的基团作用,能够 使该化合物迅速水解。
水分的供给可以在例如0~250℃、优选60℃以上、更优选100℃ 以上,优选180℃以下、更优选150℃以下的气氛下实施。通过在这样 的温度范围内供给水分,能够使水解进行。此时的压力没有特别限定, 简便起见可以设为常压。
接着,将该前体膜在该基材的表面在超过60℃的干燥气氛下加热。 干燥加热方法没有特别限定,可以将前体膜与基材一起,配置在超过 60℃、优选超过100℃的温度下、例如250℃以下、优选180℃以下的 温度下,且在不饱和水蒸气压的气氛下。此时的压力没有特别限定, 简便起见可以设为常压。
在这样的气氛下,在本发明的含(聚)醚基的硅烷化合物之间, 水解后的与Si结合的基团彼此之间迅速脱水缩合。另外,在该化合物 与基材之间,该化合物的水解后的与Si结合的基团和存在于基材表面 的反应性基团之间迅速反应,在存在于基材表面的反应性基团为羟基 时发生脱水缩合。结果,在含全氟(聚)醚基的硅烷化合物与基材之 间成键。
上述的水分供给和干燥加热可以通过使用过热水蒸气连续地实 施。
过热水蒸气是将饱和水蒸气加热到高于沸点的温度而得到的气 体,是在常压下通过加热到超过100℃、通常在500℃以下、例如300℃ 以下的温度且超过沸点的温度而达到不饱和水蒸气压的气体。在本发 明中,从抑制含全氟(聚)醚基的硅烷化合物的分解的观点出发,优 选在水分供给和干燥加热中使用250℃以下、优选180℃以下的过热水 蒸气。将形成有前体膜的基材暴露在过热水蒸气中时,首先,由于过 热水蒸气与相对低温的前体膜之间的温度差,在前体膜表面产生结露, 由此向前体膜供给水分。不久随着过热水蒸气与前体膜之间的温度差 缩小,前体膜表面的水分在过热水蒸气所形成的干燥气氛中气化,前体膜表面的水分量逐渐减少。在前体膜表面的水分量减少的过程中, 即,在前体膜处于干燥气氛下期间,基材的表面的前体膜因与过热水 蒸气接触而被加热至该过热水蒸气的温度(在常压下为超过100℃的温 度)。因此,在使用过热水蒸气时,仅通过将形成有前体膜的基材暴露 在过热水蒸气中,就能够连续地实施水分供给和干燥加热。
能够如上所述操作实施后处理。该后处理可以为了进一步提高摩 擦耐久性而实施,但需留意的是这并不是制造本发明的物品所必须的。 例如,在将本发明的表面处理剂应用在基材表面后,也可以仅直接静 置。
如上所述操作,在基材的表面形成源自本发明的表面处理剂的膜 的表面处理层,制造本发明的物品。由此得到的表面处理层具有高摩 擦耐久性。另外,该表面处理层除了具有高摩擦耐久性之外,还能够 容易地消除附着的指纹,并且根据所使用的表面处理剂的组成,也可 以具有拨水性、拨油性、防污性(例如防止指纹等污渍附着)、防水性 (防止水浸入电子构件等)、表面滑动性(或润滑性,例如指纹等污渍 的擦拭性、或对于手指的优异的触感)等,适合作为功能性薄膜使用。
具有通过本发明得到的表面处理层的物品没有特别限定,可以为 光学部件。作为光学部件,例如可以列举下列光学部件:例如阴极射 线管(CRT,例如TV、笔记本电脑监控器)、液晶显示器、等离子体 显示器、有机EL显示器、无机薄膜EL点阵显示器、背投型显示器、 荧光显示管(VFD)、场发射型显示器(FED,Field Emission Display) 等显示器或这些显示器的前面保护板、防反射板、偏光板、防眩光板 或在它们的表面实施了防反射膜处理的材料;眼镜等透镜;便携电话、 便携信息终端等设备的触摸面板片;蓝光(Blu-ray(注册商标))光盘、 DVD光盘、CD-R、MO等光盘的盘面;光纤;钟表的显示面等。
具有通过本发明得到的表面处理层的其他的物品,可以列举陶瓷 制品、涂面、布制品、皮革制品、医疗品和灰泥制品等。
另外,具有通过本发明得到的表面处理层的物品,还可以是医疗 器械或医疗材料。
表面处理层的厚度没有特别限定。在光学部件的情况下,从光学 性能、表面滑动性、摩擦耐久性和防污性的观点出发,表面处理层的 厚度在1~50nm、优选在1~30nm、更优选在1~15nm的范围。
以上,对使用本发明的表面处理剂得到的物品进行了详细说明。 但本发明的表面处理剂的用途、使用方法或物品的制造方法等并不限 定于上述的例示。
实施例
通过以下的实施例对本发明的表面处理剂进行更具体的说明,但 本发明不限于这些实施例限定。其中,在本实施例中,以下所示的化 学式均表示平均组成。
(化合物的合成)
实施例1
在具备滴液漏斗、搅拌器、温度计的四口烧瓶中投入聚四亚甲基 二醇(分子量650)8.56g、乙酸乙酯10.0g,搅拌混合,使体系内均匀。 接着,从滴液漏斗滴加使得[OH]/[NCO]=2/1的异佛尔酮二异 氰酸酯1.45g和作为催化剂的二月桂酸二正丁基锡0.05g的混合物,进 行搅拌在室温反应12小时。通过FT-IR确认2260cm-1的异氰酸酯的 峰消失后,滴加3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基异氰酸酯1.63g,在室 温反应直到异氰酸酯的峰完全消失,以下式所示的化合物的混合物形态得到组合物1。
Figure RE-GDA0002228962660000011
[式中,R分别独立地为-H或-CONH-(CH2)3-Si(OEt)3。]
实施例2
在具备滴液漏斗、搅拌器、温度计的四口烧瓶中投入聚四亚甲基 二醇(分子量650)7.8g、乙酸乙酯10.0g,搅拌混合,使体系内均匀。 接着,从滴液漏斗滴加使得[OH]/[NCO]=6/5的异佛尔酮二异 氰酸酯2.2g和作为催化剂的二月桂酸二正丁基锡0.05g的混合物,进 行搅拌在室温反应12小时。通过FT-IR确认2260cm-1的异氰酸酯的 峰消失后,滴加3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基异氰酸酯0.5g,在室温 反应直到异氰酸酯的峰完全消失,以下式所示的化合物的混合物的形 态得到组合物2。
Figure RE-GDA0002228962660000012
[式中,R分别独立地为-H或-CONH-(CH2)3-Si(OEt)3。]
实施例3
在具备滴液漏斗、搅拌器、温度计的四口烧瓶中投入聚四亚甲基 二醇(分子量2000)9.5g、乙酸乙酯10.0g,搅拌混合,使体系内均匀。 接着,从滴液漏斗滴加使得[OH]/[NCO]=2/1的异佛尔酮二异 氰酸酯0.52g和作为催化剂的二月桂酸二正丁基锡0.05g的混合物,进 行搅拌在室温反应12小时。通过FT-IR确认2260cm-1的异氰酸酯的 峰消失后,滴加3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基异氰酸酯0.59g,在室 温反应直到异氰酸酯的峰完全消失,以下式所示的化合物的混合物的 形态得到组合物3。
Figure RE-GDA0002228962660000021
[式中,R分别独立地为-H或-CONH-(CH2)3-Si(OEt)3。]
比较例1
在具备滴液漏斗、搅拌器、温度计的四口烧瓶中投入聚丙二醇(分 子量1000)9.0g、乙酸乙酯10.0g,搅拌混合,使体系内均匀。接着, 从滴液漏斗滴加使得[OH]/[NCO]=2/1的异佛尔酮二异氰酸酯 0.99g和作为催化剂的二月桂酸二正丁基锡0.05g的混合物,进行搅拌 在室温反应12小时。通过FT-IR确认2260cm-1的异氰酸酯的峰消失 后,滴加3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基异氰酸酯1.11g,在室温反应 直到异氰酸酯的峰完全消失,以下式所示的化合物的混合物的形态得 到组合物4。
Figure RE-GDA0002228962660000022
[式中,R分别独立地为-H或-CONH-(CH2)3-Si(OEt)3。]
比较例2
在具备滴液漏斗、搅拌器、温度计的四口烧瓶中投入聚丁二醇(- (OCH(CH3)CH2CH2)n-)(分子量700)8.64g、乙酸乙酯10.0g, 搅拌混合,使体系内均匀。接着,从滴液漏斗滴加使得[OH]/[NCO] =2/1的异佛尔酮二异氰酸酯1.36g和作为催化剂的二月桂酸二正丁 基锡0.05g的混合物,进行搅拌在室温反应12小时。通过FT-IR确 认2260cm-1的异氰酸酯的峰消失后,滴加3-(三乙氧基甲硅烷基) 丙基异氰酸酯1.44g,在室温反应直到异氰酸酯的峰完全消失,以下式 所示的化合物的混合物的形态得到组合物5。
Figure RE-GDA0002228962660000031
[式中,R分别独立地为-H或-CONH-(CH2)3-Si(OEt)3。]
(表面处理层的形成)
实施例4
将上述实施例1中得到的组合物1调制成浓度20wt%的乙酸乙酯 溶液,制备表面处理剂。将表面处理剂真空蒸镀(压力3.0×10-3Pa) 在化学强化玻璃(康宁公司制、“Gorilla”玻璃、厚度0.7mm)上。每 1片化学强化玻璃(55mm×100mm)蒸镀表面处理剂2mg(即,含有 0.4mg实施例1的化合物1)。然后,将带有蒸镀膜的化学强化玻璃在 温度20℃和湿度65%的气氛下静置24小时。由此,蒸镀膜硬化,形 成表面处理层。
实施例5
除了使用实施例2的组合物2代替实施例1的组合物1以外,与 实施例4同样操作,制备表面处理剂,形成表面处理层。
实施例6
除了使用实施例3的组合物3代替实施例1的组合物1以外,与 实施例4同样操作,制备表面处理剂,形成表面处理层。
实施例7
代替实施例1的组合物1,将实施例1的组合物1和比较例1的组 合物4分别以固态成分比50/50的量混合调制。然后,与实施例4同 样操作,制备表面处理剂,形成表面处理层。
实施例8
代替实施例1的组合物1,将实施例1的组合物1和比较例1的组 合物4分别以固态成分比25/75的量混合调制。然后,与实施例4同 样操作,制备表面处理剂,形成表面处理层。
比较例3
除了使用比较例1的组合物4代替实施例1的组合物1以外,与 实施例4同样操作,制备表面处理剂,形成表面处理层。
比较例4
除了使用比较例2的组合物5代替实施例1的组合物1以外,与 实施例4同样操作,制备表面处理剂,形成表面处理层。
试验例
·表面滑动性评价(动摩擦系数(COF)的测定)
对于上述的实施例4~8和比较例3~4中形成在基材表面的表面 处理层,使用表面性测定机(Labthink公司制FPT-1),使用纸作为 摩擦子,按照ASTM D4917测定动摩擦系数(-)。具体而言,将形成 有表面处理层的材料水平配置,使摩擦纸(2cm×2cm)与表面处理层 的露出上表面接触,在其上施加200gf的负荷,然后,在施加了负荷的 状态下,使摩擦纸以500mm/秒的速度平衡移动,测定动摩擦系数。 将结果表示在表1中。
·视认性评价
对于上述的实施例4~8和比较例3~4中形成在基材表面的表面 处理层,评价附着的指纹的视认性、擦拭性。具体而言,将附着了指 纹的处理基材载置在铝金属板之上,在暗室内对基材以60度的入射角 照射荧光灯的光,从与光源相反侧60度的角度目测确认附着于基材的 指纹的外观,按照以下的3个等级评价。
1:完全看不到指纹附着部。
2:略微看到指纹附着部。
3:指纹附着部发白且清晰可见。
·擦拭性评价
将指纹附着试验后的基材用擦拭纸(KimWipe)以100gf的负荷擦 拭,目测确认擦拭后的指纹,按照以下的3个等级评价。
1:通过2次往复以内的擦拭指纹消除。
2:通过3~5次往复的擦拭指纹消除。
3:往复5次仍然残留指纹的痕迹。
·接触角评价
使用接触角计(协和界面科学株式会社制、“DropMaster”)分别以 1μL的液量测定水和正十六烷酸的静态接触角。将结果表示在表1中。
[表1]
Figure BDA0001460909420000391
由以上结果可以确认,由含有本发明化合物的表面处理剂形成的 表面处理层即使在附着了指纹的情况下,指纹的视认性也低,滑动性 高,还确认到附着的指纹的痕迹容易消除。
产业上的可利用性
本发明适合用于在多种多样的基材、特别是要求透过性的光学部 件的表面形成表面处理层。

Claims (19)

1.一种下述通式(A1)或(A2)所示的化合物,其中,
R1-(PE1-Y)n-PE2-X-(SiRa kRb lRc m)α…(A1)
(Rc mRb lRakSi)α-X-(PE1-Y)n-PE2-X-(SiRakRb lRcm)α
…(A2)
式中:
R1表示OR4
R4表示氢原子或碳原子数1~20的烷基;
PE1在每次出现时分别独立地为式:-(CaH2aO)b-所示的基团,
式-(CaH2aO)b-中:a在每个标注b且用括号括起来的单元中分别独立地为1~6的整数,其中,在式(A1)或(A2)中,在至少1个单元中a为4,-(C4H8O)-单元为-(CH2CH2CH2CH2O)-,b在每次出现时分别独立地为1~200的整数;
Y在每次出现时分别独立地表示-CONH-R5-NHCOO-,
式-CONH-R5-NHCOO-中,R5为-(CH2)x′-、
Figure FDA0002503763140000011
所示的基团,
其中,式-(CH2)x′-中,x′为1~6的整数,
Figure FDA0002503763140000012
中,
x和y分别独立地为0~6的整数,z为0~10的整数;
Figure FDA0002503763140000021
中,
x和y分别独立地为0~6的整数,z为0~4的整数;
n为1~50的整数;
PE2表示单键或上述-(CaH2aO)b-基;
X分别独立地表示单键或2~10价的有机基团;
Ra在每次出现时分别独立地表示-Z-SiR71 pR72 qR73 r
Z在每次出现时分别独立地表示氧原子或2价的有机基团;
R71在每次出现时分别独立地表示Ra′
Ra′的意义与Ra相同;
Ra中,经由Z基以直链状连结的Si最多为5个;
R72在每次出现时分别独立地表示羟基或能够水解的基团;
R73在每次出现时分别独立地表示氢原子或碳原子数1~20的烷基;
p在每次出现时分别独立地为0~3的整数;
q在每次出现时分别独立地为0~3的整数;
r在每次出现时分别独立地为0~3的整数;
在1个Ra中,p、q与r之和为3;
Rb在每次出现时分别独立地表示羟基或能够水解的基团;
Rc在每次出现时分别独立地表示氢原子或碳原子数1~20的烷基;
k在每次出现时分别独立地为0~3的整数;
l在每次出现时分别独立地为0~3的整数;
m在每次出现时分别独立地为0~3的整数;
在标注α且用括号括起来的单元中,k、l与m之和为3;
α分别独立地为1~9的整数;
所述能够水解的基团为-OR、-OCOR、-O-N=C(R)2、-N(R)2、-NHR、卤素,其中,R表示取代或非取代的碳原子数1~4的烷基;
其中,式中至少存在1个R72或Rb
2.如权利要求1所述的化合物,其特征在于:
该化合物由式(A1)表示,
R1-(PE1-Y)n-PE2-X-(SiRa kRb lRc m)α…(A1)
式中,R1、PE1、PE2、X、Y、Ra、Rb、Rc、k、l、m、n和α的意义与权利要求1的记载相同。
3.如权利要求1或2所述的化合物,其特征在于:
PE1和PE2中的-(CaH2aO)b-分别独立地为下式所示的基团:
-(C4H8O)c-(C3H6O)d-(C2H4O)e
式中:
c、d和e分别独立地为0~200的整数;
c、d与e之和为1~200;
标注下标c、d或e且用括号括起来的各重复单元的存在顺序在式中是任意的。
4.如权利要求1或2所述的化合物,其特征在于:
PE1和PE2中的-(CaH2aO)b-为下式所示的基团:
-(C4H8O)c-(C3H6O)d
式中:
c和d为0~200的整数;
c与d之和为1~200;
标注下标c或d且用括号括起来的各重复单元的存在顺序在式中是任意的。
5.如权利要求1或2所述的化合物,其特征在于:
PE1和PE2在每次出现时分别独立地为选自:
-(C4H8O)c-、
-(C3H6O)d-、和
-(C2H4O)e-中的基团,
式中,c、d和e分别独立地为1~200的整数。
6.如权利要求1或2所述的化合物,其特征在于:
PE1和PE2在每次出现时分别独立地为选自:
-(C4H8O)c-、和
-(C3H6O)d-中的基团,
式中,c和d分别独立地为1~200的整数。
7.如权利要求1或2所述的化合物,其特征在于:
PE1和PE2在每次出现时分别独立地为下式所示的基团:
-(C4H8O)c
式中,c为1~200的整数。
8.如权利要求3所述的化合物,其特征在于:
C3H6O为CH2CHCH3O;
C2H4O为CH2CH2O。
9.如权利要求1或2所述的化合物,其特征在于:
X为-CONH-C1-20亚烷基。
10.如权利要求1或2所述的化合物,其特征在于:
PE1的数均分子量为500~10,000。
11.如权利要求1或2所述的化合物,其特征在于:
玻璃化转变温度在-70℃~40℃的范围。
12.一种表面处理剂,其特征在于:
含有权利要求1~11中任一项所述的式(A1)或式(A2)所示的至少1种化合物。
13.如权利要求12所述的表面处理剂,其特征在于:
还含有溶剂。
14.如权利要求12或13所述的表面处理剂,其特征在于:
还含有下述式所示的多元醇:
HO-(Ca′H2a′O)b′-OH
式中:
a′在每个标注b′且用括号括起来的单元中分别独立地为1~6的整数;
b′在每次出现时分别独立地为1~300的整数。
15.如权利要求12或13所述的表面处理剂,其特征在于:
能够形成对于正十六烷的接触角为40°以下的表面处理层。
16.如权利要求12或13所述的表面处理剂,其特征在于:
能够形成动摩擦系数为0.30以下的表面处理层。
17.一种包括基材、和在该基材的表面由权利要求12~16中任一项所述的表面处理剂形成的层的物品。
18.如权利要求17所述的物品,其特征在于:
所述物品为光学部件。
19.如权利要求17或18所述的物品,其特征在于:
所述物品为显示器或触摸面板。
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