CN114008122B - 混合组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供有机硅化合物(A)与硅化合物(B)的混合组合物,上述有机硅化合物(A)是至少1个含有三烷基甲硅烷基的分子链和至少1个水解性基团键合于硅原子的有机硅化合物,上述硅化合物(B)为选自下述式(b)表示的硅化合物(b)及其缩合物(bb)中的1种以上的硅化合物,上述混合组合物的由GPC色谱而得到的色谱图中,来自上述有机硅化合物(A)和上述硅化合物(B)中的至少一者的化合物的标准聚苯乙烯换算的重均分子量Mw为2000~12000。Si(X)p(ORb)4‑p···(b)[上述式(b)中,X为碳原子数1~6的烷基或氢原子,Rb为碳原子数1~6的烷基,p为0~3的整数]。
Description
技术领域
本发明涉及多种硅化合物的混合组合物。
背景技术
在各种显示装置、光学元件、半导体元件、建筑材料、汽车零件、纳米压印技术等中,如果液滴(特别是水滴)附着在基材的表面,则有时产生如下问题:基材被污染或腐蚀,进而由这些污染或腐蚀引起性能降低等。因此,在这些领域中,要求基材表面的防水性、防油性等防液性良好。
作为提高基材表面的防液性的被膜,可举出由混合了有机硅化合物的组合物得到的被膜,例如,专利文献1中公开了一种由防污层形成用组合物形成的防污层(Y),该防污层形成用组合物含有硅烷化合物(A)和硅烷化合物(B),硅烷化合物(A)由式(a):Si(OR1)p(X1)4-p(R1为碳原子数1~6的烷基,X1为卤素原子,p为0~4的整数)表示,硅烷化合物(B)由式(b):R2Si(OR3)q(X2)3-q(R2表示未被取代或具有取代基的碳原子数4~14的烷基,R3表示碳原子数1~6的烷基,X2为卤素原子,q为0~3的整数)表示。另外,专利文献1中还记载了:通过在含有(聚)硅氮烷系化合物的中间层(X)的表面上具有上述防污层(Y)的防污性片,能够提供一种具备表面状态和固化性良好的防污层且具有能够使水滴瞬间滑落的优异的防水性的防污性片。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2015/147196号
发明内容
但是,使用混合了有机硅化合物的组合物而得到的被膜如果受到摩擦等,有时会被破坏,存在变得容易附着液滴、附着的液滴难以除去的情况。
因此,本发明的目的在于提供一种能够实现耐磨耗性和防水性、防油性等防液性(特别是防水性。对于防液性而言,以下相同)优异的被膜的组合物。
[1]一种混合组合物,是有机硅化合物(A)和硅化合物(B)的混合组合物,
上述有机硅化合物(A)为至少1个含有三烷基甲硅烷基的分子链和至少1个水解性基团键合于硅原子的有机硅化合物,
上述硅化合物(B)为选自下述式(b)表示的硅化合物(b)及其缩合物(bb)中的1种以上的硅化合物,
上述混合组合物的由GPC色谱而得到的色谱图中,来自上述有机硅化合物(A)和上述硅化合物(B)中的至少一种的化合物的标准聚苯乙烯换算的重均分子量Mw为2000~12000。
Si(X)p(ORb)4-p···(b)
[上述式(b)中,X为碳原子数1~6的烷基或氢原子,Rb为碳原子数1~6的烷基,p为0~3的整数。]
[2]根据[1]所述的组合物,其中,含有下述式(bz)表示的化合物(BZ1)。
[上述式(bz)中,D1和D4~D6各自独立地为碳原子数1~6的烷基、氢原子、羟基或碳原子数1~6的烷氧基,D2和D3各自独立地为碳原子数1~6的烷基、氢原子、羟基、碳原子数1~6的烷氧基或-O-,
D2或D3为-O-时,化合物(BZ1)与以式(bz)表示且与(BZ1)不同的其它化合物即(BZ2)键合,化合物(BZ1)中的作为-O-的D2或D3代替(BZ2)的D1~D6中的任一个而与(BZ2)的Si直接键合,
q为平均重复数。]
[3]根据[1]或[2]所述的组合物,其中,在上述组合物的GPC色谱测定中,分子量为5500以上的成分的面积相对于来自上述有机硅化合物(A)和上述硅化合物(B)中的至少一方的成分的面积的比例为75%以下。
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的组合物,其中,在上述混合组合物的NMR测定中,总烷氧基的峰面积相对于二甲基硅氧烷基的峰面积的比例为0.020以上且小于1.000。
[5]根据[1]~[4]中任一项所述的组合物,其中,上述有机硅化合物(A)由下述式(a1)表示。
[式(a1)中,
多个Aa1各自独立地表示水解性基团,
Za1表示含有三烷基甲硅烷基的分子链、含有硅氧烷骨架的基团、或含有烃链的基团,
x为0或1,
Ra1表示含有三烷基甲硅烷基的分子链,
Za1和Ra1的上述三烷基甲硅烷基所包含的氢原子可以被取代为氟原子。]
[6]根据[5]所述的组合物,其中,上述有机硅化合物(A)由下述式(a2)表示。
[上述式(a2)中,Aa1、Za1、x与上述同义。
Zs1表示-O-或2价的烃基,该2价的烃基所包含的-CH2-可以被取代为-O-,
多个Rs2各自独立地表示碳原子数1~10的烷基,
n1为1以上的整数,
Ys1表示单键或-Si(Rs2)2-Ls1-,该Ls1表示2价的烃基,该2价的烃基所包含的-CH2-可以被取代为-O-,
多个Rs1各自独立地表示烃基或三烷基甲硅烷基氧基。]
根据本发明的组合物,能够实现耐磨耗性和防液性优异的被膜。
具体实施方式
如上所述,本发明组合物是上述有机硅化合物(A)和上述硅化合物(B)的混合组合物。以下,对有机硅化合物(A)、硅化合物(B)分别进行说明。
1.有机硅化合物(A)
本发明的有机硅化合物(A),至少1个含有三烷基甲硅烷基的分子链和至少1个水解性基团键合于硅原子(以下,也将该硅原子称为“中心硅原子”)。
上述含有三烷基甲硅烷基的分子链是指具有含有三烷基甲硅烷基的基团键合于分子链的末端而成的结构的1价基团,通过使含有三烷基甲硅烷基的基团键合于分子链,从而由本发明的组合物形成的被膜的防液性提高。在优选的方式中,通过使含有三烷基甲硅烷基的分子链存在,从而液滴(水滴等)与该被膜之间的摩擦减少,液滴变得容易移动,另外水滴的滑落性提高。另外,即便在含有三烷基甲硅烷基的基团的烷基取代为氟烷基的情况下,也可同样地提高该被膜界面(表面)的防液性(优选进一步为水滴的滑落性)。
上述含有三烷基甲硅烷基的基团中包含的烷基(每1个烷基)的碳原子数优选为1~4,更优选为1~3,进一步优选为1或2。
在上述含有三烷基甲硅烷基的分子链中,作为键合有含有三烷基甲硅烷基的基团的分子链,优选为直链状或支链状,更优选为直链状。
上述键合有含有三烷基甲硅烷基的基团的分子链优选包含二烷基硅氧烷链,更优选包含直链状二烷基硅氧烷链。另外,包含二烷基硅氧烷链的上述分子链可以含有2价的烃基。即便该分子链的一部分为2价的烃基,但是剩余部分仍为二烷基硅氧烷链,因此,得到的被膜的化学和物理耐久性良好。
在上述有机硅化合物(A)中,键合于中心硅原子的含有三烷基甲硅烷基的分子链的个数为1个以上,优选为3个以下,更优选为2个以下。键合于中心硅原子的含有三烷基甲硅烷基的分子链的个数特别优选为1个。
上述水解性基团是通过水解而提供羟基的基团(与硅原子键合而成为硅烷醇基的基团),例如可优选举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等碳原子数1~4的烷氧基;羟基;乙酰氧基;氯原子;异氰酸酯基等。其中,优选为碳原子数1~4的烷氧基,更优选为碳原子数1或2的烷氧基。
在上述有机硅化合物(A)中,键合于中心硅原子的水解性基团的个数为1个以上,优选为2个以上,通常优选为3个以下。
在上述有机硅化合物(A)的中心硅原子,除了键合含有三烷基甲硅烷基的分子链、水解性基团以外,也可键合含有硅氧烷骨架的基团(优选为原子数比构成含有三烷基甲硅烷基的分子链的分子链的原子数少的、含有硅氧烷骨架的基团)、或含有烃链的基团(优选为含有碳原子数比构成含有三烷基甲硅烷基的分子链的分子链的原子数少的烃链的、含有烃链的基团)。含有烃链的基团是指至少一部分具有烃基的基团。
本发明的组合物可使用2种以上的上述有机硅化合物(A)。
具体来说,上述有机硅化合物(A)优选为下述式(a1)表示的化合物。
[式(a1)中,多个Aa1各自独立地表示水解性基团,Za1表示含有三烷基甲硅烷基的分子链、含有硅氧烷骨架的基团、或含有烃链的基团,x为0或1,Ra1表示含有三烷基甲硅烷基的分子链。Za1和Ra1的该三烷基甲硅烷基所包含的氢原子可以被取代为氟原子。]
上述式(a1)中,多个Aa1各自独立地为水解性基团,只要是通过水解而提供羟基的基团(与硅原子键合而成为硅烷醇基的基团)即可,例如可优选举出:甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等碳原子数1~4的烷氧基;羟基;乙酰氧基;氯原子;异氰酸酯基等。其中,优选为碳原子数1~4的烷氧基,更优选为碳原子数1或2的烷氧基。
上述式(a1)中,Ra1为含有三烷基甲硅烷基的分子链,如上所述,其为具有含有三烷基甲硅烷基的基团键合于分子链的末端而成的结构的1价基团。上述含有三烷基甲硅烷基的基团为包含至少1个三烷基甲硅烷基的基团,优选为包含2个以上、进一步优选为包含3个三烷基甲硅烷基的基团。
上述含有三烷基甲硅烷基的基团优选为下述式(s1)表示的基团。
[上述式(s1)中,多个Rs1各自独立地表示烃基或三烷基甲硅烷基氧基,该烃基或三烷基甲硅烷基氧基所包含的氢原子可以被取代为氟原子。*表示键合位点。]
上述式(s1)中,优选Rs1的至少1个为三烷基甲硅烷基氧基,或者,Rs1全部为烷基。
在上述Rs1为烃基的情况下,其碳原子数优选为1~4,更优选为1~3,进一步优选为1或2。
在上述Rs1为烃基的情况下,其优选为脂肪族烃基,更优选为烷基。作为上述烷基,可举出甲基、乙基、丙基、丁基等。
多个Rs1可以相同,也可以不同,优选相同。在Rs1全部为烃基的情况下(特别是烷基),3个Rs1的合计的碳原子数优选为9以下,更优选为6以下,进一步优选为4以下。优选3个Rs1中的至少1个为甲基,更优选至少2个为甲基,特别优选3个Rs1全部为甲基。
作为上述Rs1全部为烃基(烷基)的基团(三烷基甲硅烷基),具体来说,可举出下述式表示的基团等。式中,*表示键合位点。
优选在上述式(s1)中,至少1个Rs1为三烷基甲硅烷基氧基。
上述三烷基甲硅烷基氧基是指氧原子与键合有3个烷基的硅原子(三烷基甲硅烷基)键合的基团。上述式(s1)中,优选2个以上的Rs1为三烷基甲硅烷基氧基,进一步优选3个Rs1为三烷基甲硅烷基氧基。
作为至少1个Rs1为三烷基甲硅烷基氧基的基团,可举出下述式表示的基团。
在上述含有三烷基甲硅烷基的分子链中,含有三烷基甲硅烷基的基团优选键合于分子链的末端(自由端侧),特别优选键合于分子链的主链(最长直链)的末端(自由端侧)。
上述键合有含有三烷基甲硅烷基的基团的分子链优选为直链状或支链状,更优选为直链状。
上述键合有含有三烷基甲硅烷基的基团的分子链优选包含二烷基硅氧烷链,更优选包含直链状二烷基硅氧烷链。另外,包含二烷基硅氧烷链的上述分子链可以含有2价的烃基。即便该分子链的一部分为2价的烃基,但是剩余部分仍为二烷基硅氧烷链,因此,得到的被膜的化学和物理耐久性良好。
上述键合有含有三烷基甲硅烷基的基团的分子链优选为下述式(s2)表示的基团。
[式(s2)中,Zs1表示-O-或2价的烃基,该2价的烃基所包含的-CH2-可以被取代为-O-,多个Rs2各自独立地表示碳原子数1~10的烷基,n1为1以上的整数,Ys1表示单键或-Si(Rs2)2-Ls1-,该Ls1表示2价的烃基,该2价的烃基所包含的-CH2-可以被取代为-O-。在上述式(s2)中,左侧的*表示与中心硅原子的键合位点,右侧的*表示与含有三烷基甲硅烷基的基团的键合位点。]
上述Rs2表示的烷基的碳原子数优选为1~4,更优选为1~3,进一步优选为1或2。
n1优选为1~100的整数,更优选为1~80的整数,进一步优选为1~50的整数,特别优选为1~30的整数。
Zs1或Ls1表示的2价的烃基的碳原子数优选为1~10,更优选为1~6,进一步优选为1~4。上述2价的烃基优选为链状,在链状的情况下,可以是直链状、支链状中的任一种。另外,上述2价的烃基优选为2价的脂肪族烃基,优选为烷二基。作为上述2价的烃基,可举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基等。
进而,上述2价的烃基所包含的一部分-CH2-可以被取代为-O-。该情况下,连续的2个-CH2-不会同时被取代为-O-,与Si原子邻接的-CH2-不会被取代为-O-。在2个以上的-CH2-被取代为-O-的情况下,-O-与-O-间的碳原子数优选为2~4,进一步优选为2或3。作为上述2价的烃基的一部分被取代为-O-而成的基团,具体来说,可例示具有(聚)乙二醇单元的基团、具有(聚)丙二醇单元的基团等。
在上述式(s2)中,优选Zs1为-O-,Ys1为单键,即,上述分子链仅由二烷基甲硅烷基氧基的重复构成。在二烷基硅氧烷链仅由二烷基甲硅烷基氧基的重复构成的情况下,得到的被膜的化学和物理耐久性良好。
作为含有三烷基甲硅烷基的分子链所包含的分子链,可举出下述式表示的分子链。下述式中,q1表示1~30的整数,*表示与中心硅原子或含有三烷基甲硅烷基的基团键合的键合位点。
另外,构成含有三烷基甲硅烷基的分子链的原子的合计数优选为24以上,更优选为40以上,进一步优选为50以上,再优选为100以上,优选为5000以下,更优选为4000以下,进一步优选为2000以下,再优选为1200以下,再进一步优选为700以下,特别优选为400以下,最优选为250以下。
上述含有三烷基甲硅烷基的分子链优选为下述式(s3)表示的基团。
[式(s3)中,Zs1、Rs2、n1、Ys1、Rs1与上述同义。*表示与中心硅原子的键合位点。]
上述含有三烷基甲硅烷基的分子链优选为下述式(s3-1)或下述式(s3-2)表示的基团,更优选为下述式(s3-2)表示的基团。
上述含有三烷基甲硅烷基的分子链在由下述式(s3-1)表示的情况下,更优选为下述式(s3-1-1)表示的基团。
[式(s3-1)和式(s3-1-1)中,Zs1、Rs2、n1、Ys1与上述同义。Rs3表示碳原子数1~4的烷基。*表示与中心硅原子的键合位点。]
Rs3表示的烷基的碳原子数优选为1~3,更优选为1或2。另外,式(s3-1)和式(s3-1-1)中,-Si(Rs3)3中包含的Rs3的合计的碳原子数优选为9以下,更优选为6以下,进一步优选为4以下。进而,优选在-Si(Rs3)3所包含的Rs3中至少1个Rs3为甲基,更优选2个以上的Rs3为甲基,特别优选3个Rs3全部为甲基。
上述含有三烷基甲硅烷基的分子链在由下述式(s3-2)表示的情况下,更优选为下述式(s3-2-1)表示的基团。
[式(s3-2)和式(s3-2-1)中,Zs1、Rs2、n1、Ys1与上述同义。Rs4表示碳原子数1~4的烷基。*表示与中心硅原子的键合位点。]
Rs4表示的烷基的碳原子数优选为1~3,更优选为1或2。另外,*-Si(Rs4)3所包含的Rs4的合计的碳原子数优选为9以下,更优选为6以下,进一步优选为4以下。进而,优选在*-Si(Rs4)3所包含的Rs4中至少1个Rs4为甲基,更优选2个以上的Rs4为甲基,特别优选3个Rs4全部为甲基。
作为上述含有三烷基甲硅烷基的分子链,具体来说,可举出下述式(s3-I)表示的基团。
[上述式(s3-I)中,*表示与中心硅原子的键合位点。]
上述式(s3-I)中,Zs10、Rs20、n10、Ys10、Rs10优选为下述表1、2所示的组合。
[表1]
Zs10 | Rs20 | n10 | Ys10 | Rs10 | |
(s3-I-1) | *-O-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-2) | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-3) | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-4) | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-5) | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-6) | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-7) | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-8) | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-9) | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-10) | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-11) | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-12) | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-13) | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-14) | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-15) | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-16) | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-17) | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-18) | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-19) | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-20) | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-21) | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-22) | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-23) | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-24) | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(s3-I-25) | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
[表2]
Zs10 | Rs20 | n10 | Ys10 | Rs10 | |
(s3-I-26) | *-O-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(s3-I-27) | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(s3-I-28) | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(s3-I-29) | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(s3-I-30) | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
(s3-I-31) | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(s3-I-32) | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(s3-I-33) | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(s3-I-34) | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(s3-I-35) | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
(s3-I-36) | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(s3-I-37) | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(s3-I-38) | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(s3-I-39) | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(s3-I-40) | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
(s3-I-41) | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(s3-I-42) | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(s3-I-43) | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(s3-I-44) | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(s3-I-45) | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
(s3-I-46) | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(s3-I-47) | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(s3-I-48) | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(s3-I-49) | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(s3-I-50) | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
在(s3-I-1)~(s3-I-50)中,n10更优选为2以上的整数,进一步优选为3以上的整数,另外,更优选为50以下的整数,进一步优选为40以下的整数,再优选为30以下的整数,最优选为25以下的整数。
在上述式(a1)中,Za1表示含有三烷基甲硅烷基的分子链、含有硅氧烷骨架的基团、或含有烃链的基团。
在Za1为含有三烷基甲硅烷基的分子链的情况下,可举出与上述Ra1同样的基团。
在Za1为含有硅氧烷骨架的基团的情况下,上述含有硅氧烷骨架的基团为含有硅氧烷单元(Si-O-)的1价基团,优选以数量比构成Ra1的含有三烷基甲硅烷基的分子链的原子数少的原子构成。由此,含有硅氧烷骨架的基团成为相比于含有三烷基甲硅烷基的分子链,长度短、或立体展宽(体积大小)小的基团。含有硅氧烷骨架的基团也可包含2价的烃基。
上述含有硅氧烷骨架的基团优选为下述式(s4)表示的基团。
[式(s4)中,Zs1、Rs2和Ys1与上述同义。Rs5表示烃基或羟基,该烃基所包含的-CH2-可以被取代为-O-,该烃基所包含的氢原子可以被取代为氟原子。n3表示0~5的整数。*表示与中心硅原子的键合位点。]
作为Rs5表示的烃基,可举出与Rs1表示的烃基同样的基团,优选为脂肪族烃基,更优选为烷基。
Rs5表示的烃基的碳原子数优选为1~4,更优选为1~3,进一步优选为1或2。
n3优选为1~5的整数,更优选为1~3的整数。
上述含有硅氧烷骨架的基团的原子数的合计优选为600以下,更优选为500以下,进一步优选为350以下,再优选为100以下,再进一步优选为50以下,进一步更优选为30以下,并且优选为10以上。另外,Ra1的含有三烷基甲硅烷基的分子链与Za1的含有硅氧烷骨架的基团的原子数之差优选为10以上,更优选为20以上,优选为1000以下,更优选为500以下,进一步优选为200以下。
作为上述含有硅氧烷骨架的基团,具体来说,可举出下述式表示的基团。
在Za1为含有烃链的基团的情况下,优选烃链部分的碳原子数比构成含有三烷基甲硅烷基的分子链的分子链的原子数少。另外,优选烃链的最长直链的碳原子数比构成含有三烷基甲硅烷基的分子链的最长直链的原子数少。含有烃链的基团通常仅由烃基(烃链)构成,但根据需要,也可以是该烃链的一部分亚甲基(-CH2-)被取代为氧原子而成的基团。另外,与Si原子邻接的亚甲基(-CH2-)不会被取代为氧原子,另外,连续的2个亚甲基(-CH2-)也不会同时被取代为氧原子。
应予说明,烃链部分的碳原子数,在非氧取代型的含有烃链的基团的情况下,是指构成烃基(烃链)的碳原子的数量,在氧取代型的含有烃链的基团的情况下,是指将氧原子假定为亚甲基(-CH2-)并计数而得的碳原子的数量。
以下,只要没有特别说明,则以非氧取代型的含有烃链的基团(即1价烃基)为例,对含有烃链的基团进行说明,但在任一说明中,均可将其亚甲基(-CH2-)中的一部分取代为氧原子。
对于上述含有烃链的基团,在其为烃基的情况下,碳原子数优选为1~3,更优选为1。另外,上述含有烃链的基团可以是支链也可以是直链。上述含有烃链的基团优选为含有饱和或不饱和的脂肪族烃链的基团,更优选为含有饱和脂肪族烃链的基团。作为上述含有饱和脂肪族烃链的基团,更优选为饱和脂肪族烃基。在饱和脂肪族烃基中,例如包括甲基、乙基、丙基等。
在饱和脂肪族烃基的一部分亚甲基(-CH2-)被取代为氧原子的情况下,具体来说,可例示具有(聚)乙二醇单元的基团等。
在上述式(a1)中,x优选为0。
上述有机硅化合物(A)优选为下述式(a2)表示的化合物。
[式(a2)中,Aa1、Za1、x、Zs1、Rs2、n1、Ys1、Rs1各自与上述同义。]
在上述式(a2)中,上述n1优选为1~60的整数。上述n1更优选为2以上的整数,进一步优选为3以上的整数,且更优选为50以下的整数,进一步优选为40以下的整数,特别优选为30以下的整数,最优选为25以下的整数。
上述式(a2)表示的有机硅化合物(A)优选为下述式(a2-1)或下述式(a2-2)表示的化合物,更优选为下述式(a2-2)表示的化合物。
上述式(a2)表示的有机硅化合物(A)在由下述式(a2-1)表示的情况下,更优选为下述式(a2-1-1)表示的化合物。
[式(a2-1)和式(a2-1-1)中,Aa1、Zs1、Rs2、n1、Ys1、Rs3与上述含义相同。]
上述式(a2)表示的有机硅化合物(A)在由下述式(a2-2)表示的情况下,更优选为下述式(a2-2-1)表示的化合物。
[式(a2-2)和式(a2-2-1)中,Aa1、Zs1、Rs2、n1、Ys1、Rs4与上述含义相同。]
具体来说,上述式(a2)表示的有机硅化合物(A)可举出式(A-I)表示的化合物。
在上述式(A-I)中,Aa10、Zs10、Rs20、n10、Ys10、Rs10优选为下述表3-1、表3-2、表4-1、表4-2所示的组合。
[表3-1]
Aa10 | Zs10 | Rs20 | n10 | Ys10 | Rs10 | |
(A-I-1) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(A-I-2) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-3) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-4) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-5) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-6) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(A-I-7) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-8) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-9) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-10) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-11) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(A-I-12) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-13) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-14) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-15) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-16) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(A-I-17) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-18) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-19) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-20) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-21) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(A-I-22) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-23) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-24) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-25) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
[表3-2]
Aa10 | Zs10 | Rs20 | n10 | Ys10 | Rs10 | |
(A-I-26) | CH3O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(A-I-27) | CH3O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(A+28) | CH3O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-29) | CH3O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-30) | CH3O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-31) | CH3O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(A-I-32) | CH3O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-33) | CH3O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-34) | CH3O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-35) | CH3O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-36) | CH3O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(A-I-37) | CH3O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-38) | CH3O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-39) | CH3O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-40) | CH3O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-41) | CH3O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(A-I-42) | CH3O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-43) | CH3O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-44) | CH3O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-45) | CH3O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-46) | CH3O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(A-I-47) | CH3O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-48) | CH3O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-49) | CH3O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(A-I-50) | CH3O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
[表4-1]
Aa10 | Zs10 | Rs20 | n10 | Ys10 | Rs10 | |
(A-I-51) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(A-I-52) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(A-I-53) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(A-I-54) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(A-I-55) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
(A-I-56) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(A-I-57) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(A-I-58) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(A-I-59) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(A-I-60) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
(A-I-61) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(A-I-62) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(A-I-63) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(A-I-64) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(A-I-65) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
(A-I-66) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(A-I-67) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(A-I-68) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(A-I-69) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(A-I-70) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
(A-I-71) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(A-I-72) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(A-I-73) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(A-I-74) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(A-I-75) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
[表4-2]
Aa10 | Zs10 | Rs20 | n10 | Ys10 | Rs10 | |
(A-I-76) | CH3O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(A-I-77) | CH3O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(A-I-78) | CH3O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(A-I-79) | CH3O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(A-I-80) | CH3O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
(A-I-81) | CH3O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(A-I-82) | CH3O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(A-I-83) | CH3O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(A-I-84) | CH3O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(A-I-85) | CH3O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-si(CH3)2-(cH2)4-* | CH3-* |
(A-I-86) | CH3O-* | *-(cH2)2-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(A-I-87) | CH3O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(A-I-88) | CH3O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(A-I-89) | CH3O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(A-I-90) | CH3O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
(A-I-91) | CH3O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(A-I-92) | CH3O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(A-I-93) | CH3O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(A-I-94) | CH3O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(A-I-95) | CH3O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
(A-I-96) | CH3O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(A-I-97) | CH3O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(A-I-98) | CH3O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(A-I-99) | CH3O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(A-I-100) | CH3O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
在上述(A-I-1)~(A-I-100)中,n10更优选为2以上的整数,进一步优选为3以上的整数,另外,更优选为50以下的整数,进一步优选为40以下的整数,再优选为30以下的整数,最优选为25以下的整数。
上述式(A-I)中,更优选为(A-I-26)表示的化合物。即,作为上述式(a2)表示的有机硅化合物(A),优选为下述式(a3)表示的化合物。
[式(a3)中,n2为1~60的整数。]
上述n2更优选为2以上的整数,进一步优选为3以上的整数,且更优选为50以下的整数,进一步优选为40以下的整数,特别优选为30以下的整数,最优选为25以下的整数。
在将组合物的整体设为100质量%时,上述有机硅化合物(A)的量优选为0.01质量%以上,更优选为0.015质量%以上,进一步优选为0.02质量%以上,优选为0.5质量%以下,更优选为0.4质量%以下,进一步优选为0.3质量%以下。
上述有机硅化合物(A)的量可在组合物的制备时进行调整。上述有机硅化合物(A)的量也可由组合物的分析结果算出。应予说明,本说明书中,在记载了各成分的量、质量比或摩尔比的范围的情况下,与上述同样,该范围可在组合物的制备时调整。
作为上述有机硅化合物(A)的合成方法,可举出日本专利特开2017-201009号公报中记载的方法。
2.硅化合物(B)
硅化合物(B)为选自下述式(b)表示的硅化合物(b)及其缩合物(bb)中的1种以上的硅化合物。
硅化合物(b)由下述式(b)表示。
Si(X)p(ORb)4-p···(b)
[上述式(b)中,X为碳原子数1~6的烷基或氢原子,Rb为碳原子数1~6的烷基,p为0~3的整数。]
X优选为碳原子数1~4的烷基或氢原子,更优选为甲基、乙基或氢原子。最优选为甲基或氢原子。Rb优选为碳原子数1~4的烷基,更优选为甲基或乙基。p优选为2以下,更优选为1以下,进一步优选为0。
缩合物(bb)是2个以上的硅化合物(b)缩合而成的化合物,平均缩合数优选为3以上,更优选为4以上,另外优选为70以下,更优选为60以下,更优选为50以下,进一步优选为30以下。
作为缩合物(bb),可以使用组成不同的2种以上的化合物。
作为硅化合物(B),从容易得到耐磨耗性和防液性优异的被膜的观点出发,优选使用硅化合物(b)的缩合物(bb)。在使用缩合物(bb)作为硅化合物(B)的情况下,可以混合存在硅化合物(b)。
在将组合物的整体设为100质量%时,硅化合物(B)的量(在有多种的情况下为合计量)优选为0.03质量%以上,更优选为0.05质量%以上,另外优选为0.7质量%以下,更优选为0.5质量%以下,进一步优选为0.3质量%以下。
在将组合物的整体设为100质量%时,有机硅化合物(A)和硅化合物(B)的合计量为0.05质量%以上,更优选为0.07质量%以上,另外优选为1.0质量%以下,更优选为0.7质量%以下。
硅化合物(B)相对于有机硅化合物(A)的质量比(硅化合物(B)/有机硅化合物(A))例如为1.5以上,更优选为2以上,进一步优选为3以上,另外优选为10以下,更优选为8以下,进一步优选为7以下。
本发明的混合组合物是混合有上述有机硅化合物(A)和上述硅化合物(B)的组合物,是通过混合这些(A)和(B)而得到的(在混合有(A)、(B)以外的成分的混合组合物中也同样)。本发明的混合组合物也包含在混合后例如在保管中进行了反应的组合物。
本发明的混合组合物中混合有上述有机硅化合物(A)和上述硅化合物(B),该混合组合物中可含有上述硅化合物(b)。另外,本发明的混合组合物中通常含有2个以上的上述硅化合物(B)缩合而形成的化合物(BB)。
本发明的混合组合物优选包含上述有机硅化合物(A)与上述硅化合物(B)的共缩合物。上述共缩合物的存在可使用各种质量分析法(例如MALDI)/TOFMS法)、NMR测定来确认。可以认为,如果存在该共缩合物,则对本发明的组合物进行制膜,实施耐磨耗试验时,有机硅化合物(A)可更牢固地与被膜结合,对耐磨耗性的提高产生良好的影响。更具体来说,在NMR测定中,总烷氧基的峰面积相对于二甲基硅氧烷基的峰面积的比例优选为0.010以上且小于1.600,更优选为0.020以上且小于1.000。
本发明的混合组合物的由GPC色谱而得到的色谱图中,来自上述有机硅化合物(A)和上述硅化合物(B)中的至少一方的化合物的标准聚苯乙烯换算的重均分子量Mw为2000~12000。通过使上述Mw在该范围内,能够实现优异的耐磨耗性。上述Mw优选为2300以上,更优选为2500以上,进一步优选为3000以上,另外优选为10000以下,更优选为9300以下,进一步优选为5500以下。上述Mw可通过适当调整所使用的有机硅化合物(A)、硅化合物(B)以及其它成分的种类和量、混合后的搅拌温度、搅拌时间等而得到。
本发明的混合组合物优选含有下述式(bz)表示的化合物(BZ1)。
下述式(bz)表示的化合物(BZ1)可以是上述缩合物(bb),也可以是2个以上的上述硅化合物(B)进一步缩合而形成的化合物(BB)。
[上述式(bz)中,D1和D4~D6各自独立地为碳原子数1~6的烷基、氢原子、羟基或碳原子数1~6的烷氧基,D2和D3各自独立地为碳原子数1~6的烷基、氢原子、羟基、碳原子数1~6的烷氧基或-O-,
D2或D3为-O-时,化合物(BZ1)与由式(bz)表示且与(BZ1)不同的其它化合物即(BZ2)键合,化合物(BZ1)中的作为-O-的D2或D3代替(BZ2)的D1~D6中的任一个而与(BZ2)的Si直接键合,
q为平均重复数。]
D1和D4~D6各自独立地优选为碳原子数1~4的烷基(特别是碳原子数1~2的烷基)、羟基、氢原子或碳原子数1~4的烷氧基,更优选为甲基、羟基、氢原子或碳原子数1~4的烷氧基,进一步优选为羟基、氢原子或碳原子数1~2的烷氧基(特别是乙氧基)。D2和D3各自独立地优选为碳原子数1~4的烷基(特别是碳原子数1~2的烷基)、羟基、氢原子、碳原子数1~4的烷氧基或-O-,更优选为甲基、羟基、氢原子、碳原子数1~4的烷氧基或-O-,进一步优选为羟基、氢原子、碳原子数1~2的烷氧基(特别是乙氧基)或-O-。q为平均重复数,是根据上述式(bz)表示的化合物的分子量而确定的值。
q优选为2~145,更优选为4~100,进一步优选为5~75,再优选为10~70,特别优选为12~70。
在本发明的组合物的GPC色谱测定中,分子量为5500以上的成分的面积相对于来自上述有机硅化合物(A)和上述硅化合物(B)中的至少一方的成分的面积的比例优选为75%以下。如此,从而可以进一步提高耐磨耗性。分子量为5500以上的成分的面积比例更优选为65%以下,进一步优选为50%以下,再进一步优选为40%以下,另外,优选为5%以上,更优选为15%以上,进一步优选为25%以上。
另外,本发明的混合组合物中,除了上述有机硅化合物(A)和上述硅化合物(B)以外,优选混合有催化剂(C)、水(D)和溶剂(E)中的至少1种。
3.催化剂(C)
上述催化剂(C)优选是作为有机硅化合物(A)中的水解性基团、或者在硅化合物(B)具有水解性基团的情况下的硅化合物(B)中的水解性基团的水解·缩合催化剂而发挥作用的催化剂。
催化剂(C)可包括酸催化剂、碱催化剂、有机金属催化剂中的任一种。作为酸催化剂,可举出盐酸、硝酸、硫酸、磷酸等无机酸;柠檬酸、草酸、乙酸等有机酸。作为碱催化剂,可举出氨、胺类等。作为有机金属催化剂,可举出以Al、Fe、Zn、Sn、Zr等金属元素为中心金属的有机金属化合物,可举出乙酰丙酮铝络合物、乙酰乙酸乙酯铝络合物等有机铝化合物;辛酸铁等有机铁化合物;乙酰丙酮化锌一水合物、环烷酸锌、辛酸锌等有机锌化合物;二丁基二乙酸锡络合物等有机锡化合物等。催化剂优选为酸催化剂,特别优选为乙酸等有机酸催化剂。特别优选为第1级解离时的pKa(酸解离常数)为1以上的酸,可以平稳地进行被膜形成时的反应,可形成良好的被膜。在催化剂(C)为酸催化剂的情况下的第1级解离时的pKa优选为1.5以上,更优选为2.5以上,进一步优选为3.5以上,另外,pKa优选为10以下,更优选为8以下,进一步优选为6以下。
作为第1级解离时的pKa为1以上的酸,具体来说,可举出马来酸(pKa=1.92)、磷酸(pKa=2.12)、丙二酸(pKa=2.60)、甲酸(pKa=3.75)、苯甲酸(pKa=4.2)、苯基乙酸(pKa=4.31)、乙酸(pKa=4.76)、丁酸(pKa=4.83)、2-甲基丙酸(pKa=4.84)、丙酸(pKa=4.87)、2,2-二甲基丙酸(pKa=5.03)。
催化剂(C)的量相对于有机硅化合物(A)和硅化合物(B)的合计100质量%(催化剂(C)/{有机硅化合物(A)+硅化合物(B)})优选为0.05质量%以上,更优选为0.1质量%以上,进一步优选为1质量%以上,优选为20质量%以下,更优选为18质量%以下,进一步优选为13质量%以下。
4.水(D)
在将本发明的组合物的整体设为100质量%时,上述水(D)的量优选为2质量%以下,如此,具有如下优点:能够使被膜形成时的反应平稳地进行,能够形成良好的被膜。水(D)的量优选为1.5质量%以下,更优选为1.0质量%以下,优选为0.005质量%以上,更优选为0.01质量%以上,进一步优选为0.015质量%以上。
水(D)的量相对于有机硅化合物(A)和硅化合物(B)的合计100质量%(水(D)/{有机硅化合物(A)+硅化合物(B)})优选为40质量%以上,更优选为60质量%以上,进一步优选为90质量%以上,另外优选为300质量%以下,更优选为250质量%以下。
5.溶剂(E)
上述溶剂(E)是指水以外的溶剂,例如,可举出醇系溶剂、醚系溶剂、酮系溶剂、酯系溶剂、酰胺系溶剂等。
作为上述醇系溶剂,例如可举出甲醇、乙醇、丙醇、2-丙醇(异丙醇)、丁醇、乙二醇、丙二醇、二乙二醇等。
作为上述醚系溶剂,例如可举出二甲氧基乙烷、四氢呋喃、二烷等。
作为上述酮系溶剂,例如可举出丙酮、甲基乙基酮(2-丁酮)等。
作为上述酯系溶剂,例如可举出乙酸乙酯、乙酸丁酯等。
作为上述酰胺系溶剂,例如可举出二甲基甲酰胺等。在它们之中,优选为醇系溶剂或醚系溶剂,更优选为醇系溶剂。
溶剂(E)的量相对于组合物的整体100质量%,优选为10质量%以上,更优选为50质量%以上,进一步优选为90质量%以上,特别优选为95质量%以上,优选为99.95质量%以下,更优选为99.90质量%以下,进一步优选为99.80质量%以下。
在不会阻碍本发明的效果的范围内,本发明的组合物例如也可使抗氧化剂、防锈剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、防霉剂、杀菌剂、生物附着防止剂、除臭剂、颜料、阻燃剂、抗静电剂等各种添加剂共存。
制备本发明的混合组合物时的成分的混合顺序没有特别限定,优选为在添加全部成分后,在40℃~80℃左右搅拌1~6小时。通过使搅拌后的组合物固化,从而得到膜。固化而成的膜成为防液层,防液性和耐磨耗性优异。通过采用上述搅拌条件,从而可以促进上述分子量的调整,还可以促进优选方式中的上述有机硅化合物(A)与上述硅化合物(B)的共缩合物的生成,使由本发明的组合物得到的膜的耐磨耗性提高,因此优选。
本发明的组合物固化而成的膜也可形成在基板上。
作为使本发明的组合物(以下,也称为防液层形成用组合物)与基材接触的方法,例如可举出将组合物涂布在基材的方法。具体来说,可举出:旋涂法、浸涂法、喷涂法、辊涂法、棒涂法、手工涂布(使液体渗入至布等中并涂抹在基材的方法)、冲流(使用滴管等将液体直接施加至基材并进行涂布的方法)、喷雾(使用喷雾而对基材进行涂布的方法)等。特别是,从操作性的观点出发,优选旋涂法、喷涂法、手工涂布、冲流、喷雾。
在使本发明的防液层形成用组合物与基材接触的状态下,在空气中于常温下静置(例如,10小时~48小时)、或者加热(例如为80~300℃)1小时~10小时左右,由此促进水解性基团的水解和缩聚,可在基材上形成被膜。
上述被膜(防液层)的膜厚例如可以是0.5nm~100nm左右。
接触本发明的防液层形成用组合物的基材没有特别限定,基材的形状可以是平面、曲面的任一种,也可以是将多个面组合而成的三维结构。
上述基材的材质也没有限定,可由有机系材料、无机系材料中的任一种构成。作为上述有机系材料,例如可举出:丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、苯乙烯树脂、丙烯酸-苯乙烯共聚树脂、纤维素树脂、聚烯烃树脂等热塑性树脂;酚醛树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、不饱和聚酯、硅酮树脂、聚氨酯树脂等热固化性树脂等。作为上述无机系材料,例如可举出:陶瓷;玻璃;铁、硅、铜、锌、铝等金属;包含上述金属的合金等。
也可对上述基材预先实施易粘接处理。作为上述易粘接处理,例如可举出电晕处理、等离子体处理、紫外线处理等亲水化处理。另外,也可实施利用树脂、硅烷偶联剂、四烷氧基硅烷等的底漆处理,也可对基材预先涂布聚硅氮烷等玻璃被膜。
优选在由本发明的防液层形成用组合物得到的防液层与上述基材之间进一步形成中间层。即,优选在基材上形成由中间层形成用组合物得到的中间层,在该中间层的表面(与基材相反侧的表面)形成由上述防液层形成用组合物得到的防液层。
作为上述中间层形成用组合物,例如可举出聚硅氮烷(F)与下述式(g1)表示的金属化合物(G)和/或包含硅氧烷链的化合物(H)的混合组合物。通过在上述防液层与上述基材之间形成由这样的中间层形成用组合物得到的中间层,与在基材上仅形成防液层的情况相比,促进防液层的形成反应,防液层的交联密度变高,防液层的耐磨耗性显著提高。另外,以往在以实用的速度形成防液层时需要加热,但通过在上述防液层与上述基材之间形成上述中间层,在实用的速度下的防液层的常温固化变得容易。
M(Rg10)r(Ag1)m-r (g1)
[式(g1)中,
M表示Al、Fe、In、Ge、Hf、Si、Ti、Sn、Zr或Ta,
Rg10表示含有烃链的基团或氢原子,
r为0或1,
多个Ag1各自独立地表示水解性基团,
m是金属原子M的价数,为选自3~5的整数。]
以下,对优选的中间层形成用组合物进行说明。
6.聚硅氮烷(F)
上述聚硅氮烷(F)只要是具有硅-氮键的化合物,则没有特别限定,优选具有下述式(f1)表示的结构单元。
[式(f1)中,Rf11、Rf12和Rf13各自独立地表示氢原子、可具有取代基的碳原子数1~10的烃基、或烷基甲硅烷基。]
作为Rf11~Rf13表示的碳原子数1~10的烃基,可举出:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等直链状的饱和脂肪族烃基;异丙基、仲丁基、叔丁基、甲基戊基、乙基戊基、甲基己基、乙基己基、丙基己基、叔辛基等分支状饱和脂肪族烃基;环戊基、环己基、环庚基、环辛基等环状饱和脂肪族烃基;乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基等不饱和脂肪族烃基;苯基、萘基、对叔丁基苯基、甲苯基、二甲苯基、异丙苯基、均三甲苯基、2,6-二乙基苯基、2-甲基-6-乙基苯基等芳香族烃基;烷基环烷基、环烷基烷基、芳烷基等上述例示的烃基组合而成的基团。
作为该碳原子数1~10的烃基可具有的取代基,可举出选自氟原子、氯原子、溴原子、碘原子中的卤素原子;羟基;硝基;氨基;氰基;硫醇基;环氧基;缩水甘油氧基;(甲基)丙烯酰氧基;形成环的原子数为6~12的杂芳基;甲氧基、乙氧基等碳原子数1~3的烷氧基;形成环的碳原子数为6~12的芳氧基等。
作为Rf11~Rf13表示的碳原子数1~10的烃基,优选为未被取代的碳原子数1~10的饱和脂肪族烃基,更优选为未被取代的碳原子数1~6的直链状的饱和脂肪族烃基,进一步优选为未被取代的甲基、乙基、丙基、或丁基,最优选为甲基。
作为Rf11~Rf13表示的烷基甲硅烷基,可举出:三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三正丙基甲硅烷基、三异丙基甲硅烷基、三叔丁基甲硅烷基、甲基二乙基甲硅烷基、二甲基甲硅烷基、二乙基甲硅烷基、甲基甲硅烷基、乙基甲硅烷基等。
上述聚硅氮烷(F)优选具有在上述式(f1)中Rf11和Rf12至少一方为碳原子数1~10的烃基的结构单元(f2)的聚硅氮烷,即为有机聚硅氮烷。另外,Rf13优选为氢原子。
聚硅氮烷(F)除了上述结构单元(f2)以外,更优选进一步具有下述式(f3)表示的结构单元。
[式(f3)中,Rf31和Rf32各自独立地表示氢原子或碳原子数1~10的烃基,Yf表示碳原子数1~10的2价的烃基,多个Xf各自独立地表示水解性基团。]
作为Rf31和Rf32表示的碳原子数1~10的烃基,可举出与上述Rf11~Rf13表示的碳原子数1~10的烃基中说明的基团相同的基团。其中,优选为碳原子数1~10的饱和脂肪族烃基,更优选为碳原子数1~6的直链状的饱和脂肪族烃基,进一步优选为甲基、乙基、丙基或丁基。
作为Yf表示的2价的烃基,其碳原子数优选为1~4,更优选为1~3,进一步优选为1~2。上述2价的烃基优选为链状,在链状的情况下,可以是直链状、支链状中的任一种。另外,上述2价的烃基优选为2价脂肪族烃基,优选为烷二基。作为上述2价的烃基,可举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基等。
进而,上述2价的烃基所包含的一部分-CH2-可以被取代为-O-。该情况下,连续的2个-CH2-不会同时被取代为-O-,与Si原子邻接的-CH2-不会被取代为-O-。在2个以上的-CH2-被取代为-O-的情况下,-O-与-O-间的碳原子数优选为2~4,进一步优选为2~3。作为2价的烃基的一部分被取代为-O-而成的基团,具体来说,可例示具有(聚)乙二醇单元的基团、具有(聚)丙二醇单元的基团等。
作为Xf的水解性基团,只要是通过水解而提供羟基(硅烷醇基)的基团即可,例如可优选举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等碳原子数1~4的烷氧基;羟基;乙酰氧基;氯原子;异氰酸酯基等。其中,优选为碳原子数1~4的烷氧基,更优选为碳原子数1~2的烷氧基。多个Xf可以相同,也可以不同,优选相同。
相对于上述聚硅氮烷(F)100质量%,上述式(f3)的SiXf 3基团优选含有2质量%以上,更优选为5质量%以上,进一步优选为8质量%以上。上限没有限定,但可以是50质量%以下,也可以是40质量%以下,也可以是30质量%以下。
在聚硅氮烷(F)为有机聚硅氮烷的情况下,可适宜选择Si-H的氢原子、以及键合于Si的碳原子数1~10的烃基的含有比,例如,烃基/氢原子的摩尔比为0.1~50,优选为0.2~10。应予说明,这些摩尔比可根据NMR测定等算出。
在将组合物的整体设为100质量%时,聚硅氮烷(F)的量优选为0.01质量%以上,更优选为0.05质量%以上,进一步优选为0.1质量%以上,再优选为0.3质量%以上,另外优选为2.5质量%以下,更优选为2质量%以下,进一步优选为1.5质量%以下,再优选为1质量%以下。
7.金属化合物(G)
上述金属化合物(G)为下述式(g1)表示的金属化合物。
M(Rg10)r(Ag1)m-r (g1)
[式(g1)中,M表示Al、Fe、In、Ge、Hf、Si、Ti、Sn、Zr或Ta,Rg10表示含有烃链的基团、或氢原子,r为0或1。多个Ag1各自独立地表示水解性基团,m是金属原子M的价数,为选自3~5的整数。]
上述金属化合物(G)如上述式(g1)所示,是在金属原子M上至少键合有水解性基团Ag1的化合物。应予说明,在本说明书中,“金属”一词是以包含Si或Ge等准金属的含义来使用的。
上述金属原子M优选为Al、Si、Ti、Sn或Zr,更优选为Al、Si、Ti或Zr,进一步优选为Si。
上述Ag1表示的水解性基团和上述Rg10表示的含有烃链的基团可从上述有机硅化合物(A)中说明的水解性基团、以及含有烃链的基团中适宜选择,优选的范围也相同。
上述m在金属原子M为Al、Fe、In等3价金属的情况下为3,在金属原子M为Ge、Hf、Si、Ti、Sn、Zr等4价金属的情况下为4,在金属原子M为Ta等5价金属的情况下为5。
上述中间层形成用组合物可使用2种以上的上述金属化合物(G)。
作为上述金属化合物(G),可举出金属化合物G1或金属化合物G2,金属化合物G1中,r=0、即仅水解性基团Ag1键合于金属原子M上;金属化合物G2中,r=1、即1个含有烃链的基团或氢原子和2个以上水解性基团Ag1键合于金属原子M上。
(金属化合物G1)
作为仅水解性基团Ag1键合于金属原子M的金属化合物G1,具体来说,可举出:三乙氧基铝、三丙氧基铝、三丁氧基铝等三烷氧基铝;三乙氧基铁等三烷氧基铁;三甲氧基铟、三乙氧基铟、三丙氧基铟、三丁氧基铟等三烷氧基铟;四甲氧基锗、四乙氧基锗、四丙氧基锗、四丁氧基锗等四烷氧基锗;四甲氧基铪、四乙氧基铪、四丙氧基铪、四丁氧基铪等四烷氧基铪;四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷等四烷氧基硅烷;四甲氧基钛、四乙氧基钛、四丙氧基钛、四丁氧基钛等四烷氧基钛;四甲氧基锡、四乙氧基锡、四丙氧基锡、四丁氧基锡等四烷氧基锡;四甲氧基锆、四乙氧基锆、四丙氧基锆、四丁氧基锆等四烷氧基锆;五甲氧基钽、五乙氧基钽、五丙氧基钽、五丁氧基钽等五烷氧基钽等。
(金属化合物G2)
作为1个含有烃链的基团或氢原子和2个以上水解性基团Ag1键合于金属原子M的金属化合物G2,优选金属原子M为4价金属(Ge、Hf、Si、Ti、Sn、Zr等),作为金属原子M为Si的情况下的具体例子,可举出:甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷等烷基三烷氧基硅烷;乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷等烯基三烷氧基硅烷;三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三丙氧基硅烷等三烷氧基硅烷;二甲氧基甲基硅烷、二乙氧基甲基硅烷等二烷氧基烷基硅烷等。
作为上述金属化合物(G),具体来说,优选为下述式(g2)表示的化合物。
Si(ORg21)yH4-y (g2)
[式(g2)中,Rg21表示碳原子数1~6的烷基,y为3或4。]
作为上述Rg21表示的烷基,可举出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等。上述Rg21表示的烷基的碳原子数优选为1~4,更优选为1~3,进一步优选为1或2。
在上述中间层形成用组合物中使用上述金属化合物(G)的情况下,在将组合物整体设为100质量%时,上述金属化合物(G)的量例如优选为0.01质量%以上,更优选为0.05质量%以上,进一步优选为0.1质量%以上,特别优选为0.15质量%以上,另外,优选为10质量%以下,更优选为3质量%以下,进一步优选为1质量%以下,特别优选为0.8质量%以下。
在上述中间层形成用组合物中使用上述金属化合物(G)的情况下,在将组合物整体设为100质量%时,上述聚硅氮烷(F)与上述金属化合物(G)的合计量例如优选为0.02质量%以上,更优选为0.1质量%以上,另外,优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下,进一步优选为3质量%以下,特别优选为1质量%以下。
8.包含硅氧烷链的化合物(H)
上述包含硅氧烷链的化合物(H)只要是具有至少1个硅氧烷键的化合物,就没有特别限定,硅氧烷链可以是直链状也可以是支链状,优选为直链状。
上述硅氧烷链优选包含二烷基硅氧烷链,更优选包含直链状二烷基硅氧烷链。另外,上述硅氧烷链可进一步包含硅氧烷键以外的2价基团,作为该2价基团,可举出2价的烃基、2价的烃基的一部分亚甲基(-CH2-)被取代为氧原子而成的基团、以及-O-等。
在上述硅氧烷链的末端,优选键合有甲硅烷基。甲硅烷基是在硅原子上键合了3个取代基的基团,作为该取代基,可举出氢原子、含有烃链的基团、烷基甲硅烷基氧基、含有烷基甲硅烷基和硅氧烷链的基团以及水解性基团等。
上述含有烃链的基团优选为仅由烃基(烃链)构成。应予说明,对于烃链部分的碳原子数,在非氧取代型的含有烃链的基团的情况下,是指构成烃基(烃链)的碳原子的数量,在氧取代型的含有烃链的基团的情况下,是指将氧原子假定为亚甲基(-CH2-)并计数而得的碳原子的数量。
以下,只要没有特别说明,则以非氧取代型的含有烃链的基团(即1价烃基)为例,对含有烃链的基团进行说明,在任一说明中,均可将其亚甲基(-CH2-)中的一部分取代为氧原子。
上述含有烃链的基团仅由烃基构成,碳原子数优选为1~3,更优选为1。另外,上述含有烃链的基团更优选为含有饱和脂肪族烃链的基团。作为上述含有饱和脂肪族烃链的基团,更优选为饱和脂肪族烃基(烷基)。在饱和脂肪族烃基中,例如包含甲基、乙基、丙基等。
作为上述水解性基团,只要是通过水解而提供羟基(硅烷醇基)的基团即可,例如可优选举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等碳原子数1~6的烷氧基;羟基;乙酰氧基;氯原子;异氰酸酯基等。其中,优选为碳原子数1~6的烷氧基,更优选为碳原子数1~4的烷氧基,进一步优选为碳原子数1~2的烷氧基。
在键合于上述硅氧烷链的末端的甲硅烷基的1个硅原子具有多个取代基的情况下,多个取代基可以相同,也可以不同。
在上述硅氧烷链的至少一侧的末端,优选键合有键合了至少1个水解性基团的硅原子,更优选键合有键合了2个以上水解性基团的硅原子,进一步优选键合有键合了3个水解性基团的硅原子。该键合了水解性基团的硅原子可以键合于硅氧烷链的两个末端,但优选仅键合于单末端侧。
更优选在上述硅氧烷链的两个末端键合有具有3个烷氧基作为取代基的甲硅烷基(三烷氧基甲硅烷基)、具有3个烷基作为取代基的甲硅烷基(三烷基甲硅烷基)、以及具有3个三烷基甲硅烷基氧基作为取代基的甲硅烷基(三(三烷基甲硅烷基氧基)甲硅烷基)中的任一者,特别优选在一个末端侧键合有三烷氧基甲硅烷基、在另一个末端侧键合有三烷基甲硅烷基或三(三烷基甲硅烷基氧基)甲硅烷基。
作为上述包含硅氧烷链的化合物(H)的更优选的方式,是具有三烷基甲硅烷基和硅氧烷链的分子链(以下,也将该分子链称为“分子链(ts1)”)键合于至少1个硅原子(以下,也将该硅原子称为“中心硅原子”)的化合物。
上述包含硅氧烷链的化合物(H)中,键合于中心硅原子的分子链(ts1)的个数为1个以上,优选为3个以下,更优选为2个以下,特别优选为1个。
在上述包含硅氧烷链的化合物(H)的中心硅原子中,除了分子链(ts1)之外,也可键合有水解性基团、原子数比构成上述分子链(ts1)的原子数少的含有硅氧烷骨架的基团、或含有碳原子数比构成分子链(ts1)的原子数少的烃链的含有烃链的基团。
上述包含硅氧烷链的化合物(H)具体来说优选为下述式(h1)表示的化合物。
[式(h1)中,Rh1表示具有三烷基甲硅烷基和硅氧烷链的分子链,Ah1各自独立地表示水解性基团,Zh1表示具有三烷基甲硅烷基和硅氧烷链的分子链、含有硅氧烷骨架的基团、或含有烃链的基团,Rh1和Zh1的上述三烷基甲硅烷基所包含的氢原子可以被取代为氟原子,x表示0~3的整数。]
上述Rh1的具有三烷基甲硅烷基和硅氧烷链的分子链(分子链(ts1))是具有含有三烷基甲硅烷基的基团键合于上述硅氧烷链的末端的结构的1价基团。
上述含有三烷基甲硅烷基的基团为包含至少1个三烷基甲硅烷基的基团,优选包含2个以上,进一步优选包含3个三烷基甲硅烷基。
上述含有三烷基甲硅烷基的基团与上述有机硅化合物(A)同样,优选为上述式(s1)表示的基团。
在分子链(ts1)中,含有三烷基甲硅烷基的基团优选键合于上述硅氧烷链的末端(自由端侧),特别优选键合于硅氧烷链的主链(最长直链)的末端(自由端侧)。
键合有含有三烷基甲硅烷基的基团的硅氧烷链与上述说明的硅氧烷链同样,优选含有直链状二烷基硅氧烷链。另外,上述分子链可含有2价的烃基。即便分子链的一部分为2价的烃基,但是剩余部分仍为二烷基硅氧烷链,因此,得到的被膜的化学和物理耐久性良好。
上述硅氧烷链优选为上述有机硅化合物(A)所示的上述式(s2)表示的基团。
作为分子链(ts1)中含有的硅氧烷链,可举出下述式表示的硅氧烷链。式中,q1表示1~60的整数,*表示与中心硅原子或含有三烷基甲硅烷基的基团键合的键合位点。
另外,构成分子链(ts1)的元素的合计数优选为24以上,更优选为40以上,进一步优选为50以上,优选为1200以下,更优选为700以下,进一步优选为250以下。
分子链(ts1)优选为上述有机硅化合物(A)表示的上述式(s3)表示的基团。
上述分子链(ts1)优选为上述有机硅化合物(A)表示的上述式(s3-1)或上述式(s3-2)表示的基团,更优选为上述式(s3-2)表示的基团。
作为分子链(ts1),可举出上述有机硅化合物(A)中说明过的上述式(s3-I)表示的基团。
接下来,对式(h1)中的Ah1进行说明。Ah1各自独立地为水解性基团,只要是通过水解而提供羟基(硅烷醇基)的基团即可,例如可优选举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等碳原子数1~6的烷氧基;羟基;乙酰氧基;氯原子;异氰酸酯基等。其中,优选为碳原子数1~6的烷氧基,更优选为碳原子数1~4的烷氧基,进一步优选为碳原子数1~2的烷氧基。
式(h1)中的Zh1表示具有三烷基甲硅烷基和硅氧烷链的分子链、含有硅氧烷骨架的基团、或含有烃链的基团。在Zh1为具有三烷基甲硅烷基和硅氧烷链的分子链的情况下,可举出与上述Rh1同样的分子链,另外,也可以是原子数比构成Rh1表示的分子链(ts1)的原子数少的含有硅氧烷骨架的基团。
在Zh1为含有烃链的基团的情况下,只要烃链部分的碳原子数比构成分子链(ts1)的原子数少即可。另外,优选烃链的最长直链的碳原子数比构成分子链(ts1)的最长直链的原子数少。作为含有烃链的基团,可例示与上述例示的含有烃链的基团同样的基团。
式(h1)中的x优选为2以下的整数,更优选为0或1,进一步优选为0。
作为式(h2)表示的包含硅氧烷链的化合物(H),具体来说,可举出式(h-I)表示的化合物。优选在式(h-I)中,Ah10、Zh10、Rh20、h10、Yh10、Rh10为下述表5-1、表5-2、表6-1、表6-2所示的组合。
[表5-1]
Ah10 | Zh10 | Rh20 | h10 | Yh10 | Rh10 | |
(h-I-1) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(h-I-2) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-3) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-4) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-5) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-6) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(h-I-7) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-8) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-9) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-10) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-11) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(h-I-12) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-13) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-14) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-15) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-16) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(h-I-17) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-18) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-19) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-20) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-21) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(h-I-22) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-23) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-24) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-25) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
[表5-2]
Ah10 | Zh10 | Rh20 | h10 | Yh10 | Rh10 | |
(h-I-26) | CH3O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(h-I-27) | CH3O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-28) | CH3O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3siO-* |
(h-I-29) | CH3O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3siO-* |
(h-I-30) | CH3O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-31) | CH3O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(h-I-32) | CH3O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3siO-* |
(h-I-33) | CH3O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-34) | CH3O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-35) | CH3O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-36) | CH3O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(h-I-37) | CH3O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-38) | CH3O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-39) | CH3O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-40) | CH3O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-41) | CH3O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(h-I-42) | CH3O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-43) | CH3O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-44) | CH3O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-45) | CH3O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (cH3)3SiO-* |
(h-I-46) | CH3O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | - | (CH3)3SiO-* |
(h-I-47) | CH3O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-48) | CH3O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-49) | CH3O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(cH3)2-(CH2)3-* | (CH3)3SiO-* |
(h-I-50) | CH3O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | (CH3)3SiO-* |
[表6-1]
Ah10 | Zh10 | Rh20 | h10 | Yh10 | Rh10 | |
(h-I-51) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(h-I-52) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(h-I-53) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(cH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(h-I-54) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(h-I-55) | C2H5O-* | *-O-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
(h-I-56) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(h-I-57) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(h-I-58) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(h-I-59) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(h-I-60) | C2H5O-* | *-CH2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
(h-I-61) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(h-I-62) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(h-I-63) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(h-I-64) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(h-I-65) | C2H5O-* | *-(CH2)2-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
(h-I-66) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(h-I-67) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(h-I-68) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(h-I-69) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(h-I-70) | C2H5O-* | *-(CH2)3-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
(h-I-71) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | - | CH3-* |
(h-I-72) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-CH2-* | CH3-* |
(h-I-73) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)2-* | CH3-* |
(h-I-74) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)3-* | CH3-* |
(h-I-75) | C2H5O-* | *-(CH2)4-* | CH3-* | 1~60 | *-Si(CH3)2-(CH2)4-* | CH3-* |
[表6-2]
作为上述包含硅氧烷链的化合物(H),更优选为下述式(h3)和下述式(h4)表示的化合物。
[式(h3)中,n2为1~60的整数。]
[式(h4)中,n4为1~60的整数。]
上述n2和n4更优选为2以上的整数,进一步优选为3以上的整数,更优选为50以下的整数,进一步优选为45以下的整数,再优选为30以下的整数,特别优选为25以下的整数。
通过使用规定量的包含硅氧烷链的化合物(H),从而使组合物与基材接触时的涂布性提高。
作为上述包含硅氧烷链的化合物(H)的合成方法的例子,可举出日本专利特开2017-201009号公报中记载的方法。
在上述中间层形成用组合物中混合有上述包含硅氧烷链的化合物(H)的情况下,在将组合物整体设为100质量%时,上述包含硅氧烷链的化合物(H)的量例如优选为0.005质量%以上,更优选为0.01质量%以上,进一步优选为0.03质量%以上,另外,优选为0.3质量%以下,更优选为0.2质量%以下,进一步优选为0.15质量%以下。
在上述中间层形成用组合物中混合上述包含硅氧烷链的化合物(H)的情况下,在将组合物整体设为100质量%时,上述聚硅氮烷(F)和上述包含硅氧烷链的化合物(H)的合计量例如优选为0.01质量%以上,更优选为0.1质量%以上,进一步优选为0.3质量%以上,另外优选为2.6质量%以下,更优选为2质量%以下,进一步优选为1.5质量%以下,特别优选为1质量%以下。
在上述中间层形成用组合物中混合上述聚硅氮烷(F)、并混合上述金属化合物(G)以及上述包含硅氧烷链的化合物(H)的情况下,在将组合物整体设为100质量%时,它们的合计量例如优选为0.3质量%以上,更优选为0.4质量%以上,进一步优选为0.5质量%以上,另外,优选为5质量%以下,更优选为3质量%以下,进一步优选为1.5质量%以下。
9.溶剂(I)
上述中间层形成用组合物优选是除上述各成分之外还混合有溶剂(I)的混合组合物。
作为上述溶剂(I),可举出醇系溶剂、醚系溶剂、酮系溶剂、酯系溶剂、酰胺系溶剂、脂肪族烃系溶剂、芳香族烃系溶剂等。
作为上述醇系溶剂,除了作为上述溶剂(E)例示的溶剂以外,还可举出1-丙氧基2-丙醇等。
作为上述醚系溶剂,除了作为上述溶剂(E)例示的溶剂以外,还可举出二丁基醚等。
作为上述酮系溶剂,可举出作为上述溶剂(E)例示的溶剂。
作为上述酯系溶剂,可举出作为上述溶剂(E)例示的溶剂。
作为上述酰胺系溶剂,可举出作为上述溶剂(E)例示的溶剂。
作为上述脂肪族烃系溶剂,例如可举出戊烷、己烷、庚烷、辛烷、异辛烷、环戊烷、环己烷、环庚烷、甲基环己烷、矿油精(Mineral Spirit)等。
作为上述芳香族烃系溶剂,例如可举出苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯等。
其中,优选为酮系溶剂、醚系溶剂、酯系溶剂、脂肪族烃系溶剂,更优选为脂肪族烃系溶剂。这些溶剂可以使用1种,也可适宜混合2种以上使用。从可以使涂布液的稳定性增加且减少涂敷位移或涂敷时的异物来看,上述溶剂(I)优选不具有水分。
在将上述中间层形成用组合物整体设为100质量%时,上述溶剂(I)的量优选为50质量%以上,更优选为80质量%以上,进一步优选为90质量%以上,特别优选为95质量%以上。上限根据聚硅氮烷(F)、金属化合物(G)、包含硅氧烷链的化合物(H)、以及这些以外的添加成分(以下称为第三成分)的量来设定,在聚硅氮烷(F)、金属化合物(G)、包含硅氧烷链的化合物(H)和第三成分以外,可以是溶剂(I)。
作为上述第三成分,可举出催化剂。
上述催化剂只要是能够使聚硅氮烷固化的催化剂,就没有特别限制,例如可举出1-甲基哌嗪、1-甲基哌啶、4,4'-三亚甲基二哌啶、4,4'-三亚甲基双(1-甲基哌啶)、二氮杂双环-[2,2,2]辛烷、顺-2,6-二甲基哌嗪、4-(4-甲基哌啶)吡啶、吡啶、二吡啶、α-甲基吡啶、β-甲基吡啶、γ-甲基吡啶、哌啶、二甲基吡啶、嘧啶、哒嗪、4,4'-三亚甲基二吡啶、2-(甲基氨基)吡啶、吡嗪、喹啉、喹喔啉、三嗪、吡咯、3-吡咯啉、咪唑、三唑、四唑、1-甲基吡咯烷等N-杂环状化合物;例如可举出甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、丙基胺、二丙基胺、三丙基胺、丁基胺、二丁基胺、三丁基胺、戊基胺、二戊基胺、三戊基胺、己基胺、二己基胺、三己基胺、庚基胺、二庚基胺、辛基胺、二辛基胺、三辛基胺、苯基胺、二苯基胺、三苯基胺等胺类;例如可举出1,8-二氮杂双环[5,4.0]7-十一烯(DBU)、1,5-二氮杂双环[4,3.0]5-壬烯(DBN)、1,5,9-三氮杂环十二烷、1,4,7-三氮杂环壬烷等。
另外,作为催化剂,除了上述催化剂以外,还优选作为键合于硅原子的水解性基团的水解·缩合催化剂发挥作用的催化剂,作为这样的催化剂,例如可举出酸性化合物;碱性化合物;有机金属化合物等。作为上述酸性化合物,可举出:盐酸、硝酸、硫酸、磷酸、过氧化氢、氯酸、次氯酸等无机酸;乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、马来酸、硬脂酸等有机酸等。作为上述碱性化合物,可举出氨等。作为上述有机金属化合物,可举出以Al、Fe、Zn、Sn等金属元素为中心金属的有机金属化合物,可举出:羧酸铝、乙酰丙酮铝络合物、乙酰乙酸乙酯铝络合物等有机铝化合物;羧酸铁(辛酸铁等)等有机铁化合物;乙酰丙酮化锌一水合物、环烷酸锌、辛酸锌等有机锌化合物;二丁基二乙酸锡络合物等有机锡化合物,此外,作为有机金属化合物,可举出包含Ni、Ti、Pt、Rh、Co、Ru、Os、Pd、Ir等的金属羧酸盐;包含Ni、Pt、Pd、Rh等的乙酰丙酮化络合物;Au、Ag、Pd、Ni、Zn、Ti等的金属微粒;金属过氧化物;金属氯化物;二茂铁(Ferrocene)、二茂锆(Zirconocene)等金属的环戊二烯基络合物等。
在不损害本发明的效果的范围内,在上述中间层形成用组合物中,也可使与上述本发明的组合物(防液层形成用组合物)中可混合的添加剂同样的添加剂共存。
作为使上述中间层形成用组合物与上述基材接触的方法,可采用作为使上述防液层形成用组合物与上述基材接触的方法而例示的方法。
如上述那样,使接触在基材上的中间层形成用组合物在空气中、常温下静置,从而与空气中的水分反应并进行分解与硅氧基化,由此,可在基材上形成含有Si-O骨架的被膜。静置时间没有特别限定,但优选为1分钟以上,更优选为2分钟以上。另外,从实用性的观点出发,优选为12小时以下,更优选为1小时以下,进一步优选为30分钟以下,再优选为10分钟以下。
上述中间层的膜厚例如可以是0.1nm~200nm左右,优选为0.2nm~100nm,更优选为0.3nm~50nm。
本发明的防液层形成用组合物固化而成的膜上的液滴(具体来说为水滴)的接触角优选为95°以上,更优选为100°以上,进一步优选为102°以上。该接触角可按照后述的实施例的测定法来确定。
本发明的防液层形成用组合物固化而成的膜上的液滴(具体来说为水滴)的滑落速度优选为20mm/秒以上,更优选为25mm/秒以上,进一步优选为30mm/秒以上,再优选为40mm/秒以上,特别优选为60mm/秒以上。该滑落速度可按照后述的实施例的测定法来确定。
本发明的防液层形成用组合物固化而成的膜显示出优选为400次以上、更优选为800次以上、进一步优选为1200次以上、再进一步优选为1600次以上、特别优选为2000次以上的耐磨耗性。该耐磨耗性可按照后述的实施例的测定方法来确定。
实施例
以下,举出实施例,对本发明进行更具体的说明。本发明不受以下的实施例的限制,能够在可适合上述以及后述的主旨的范围内适当施加变更来实施,它们均包含在本发明的技术范围内。
(中间层形成用组合物I的制作)
使Durazane(注册商标)1500rapid cure(MERCK公司制)0.15质量份(聚硅氮烷(F))、四乙氧基硅烷0.09质量份(金属化合物(G))和上述表5-2所示的(h-I-26)中h10的平均值为24的化合物0.015质量份(包含硅氧烷链的化合物(H))溶解在异辛烷29.75质量份(溶剂(I))中,得到中间层形成用组合物I。
应予说明,Durazane(注册商标)1500rapid cure具有以下的下述式(f4)表示的结构单元。
上述式(f4)中,R表示氢原子或甲基。
Durazane(注册商标)1500rapid cure(MERCK公司制)具有9质量%~27质量%的Si(OC2H5)3基,另外,上述(f4)中的结构中的SiH基的氢原子与Si-CH3基的甲基的摩尔比(甲基/氢原子)均为2.39。上述Si(OC2H5)3基的质量比和氢原子与甲基的摩尔比基于1H-NMR(400MHz,基准:CDCl3(=7.24ppm))的积分值来确定。即,由积分值求出有机聚硅氮烷中的SiH、SiCH3和Si(OCH2CH3)3的摩尔比,算出氢原子与甲基的摩尔比。另外,各自换算成质量比,算出有机聚硅氮烷中包含的Si(OC2H5)3基的质量%。
(防液层形成用组合物No.1的制作)
将上述表3-2所示的(A-I-26)中n10的平均值为24的化合物(1)0.014质量份、硅酸乙酯40(四乙氧基硅烷的平均5聚体、Si5O4(OEt)12、平均分子量约745、COLCOAT株式会社制)0.036质量份溶解在异丙醇0.1027质量份中,在室温下搅拌10分钟。向得到的溶液中滴加0.1M乙酸水溶液后,在65℃下搅拌2小时,得到试样溶液1。用异丙醇46.7质量份稀释得到的试样溶液1,制作防液层形成用组合物No.1。防液层形成用组合物No.1中的各化合物的比例(质量%)如下述表7所述(其它实施例和比较例也相同)。
防液层形成用组合物的物性和组合物中的分子量5500以上的成分的比例通过以下的方法测定。
(a)标准聚苯乙烯换算的重均分子量Mw
对于来自上述有机硅化合物(A)和上述硅化合物(B)中至少一方的化合物的重均分子量Mw,使用凝胶渗透色谱(GPC)在以下条件下测定混合组合物整体,除去溶剂(E)和催化剂(C)的峰,从而算出。应予说明,作为前处理,通过0.45μm的膜滤器进行过滤,将所得溶液作为测定溶液。
装置:东曹(Tosoh)HLC-8220
柱:TSKgel G2000HxL+G3000HxL+guardcolumnHxLL
洗脱液:四氢呋喃
流量:1.0-mL/min
检测器:RI检测器
柱温度:40℃。
注射量:100μL
分子量标准:标准聚苯乙烯37900、17400、10200、5060、2630、994
(b)分子量为5500以上的成分的比例
分子量为5500以上的成分的比例的计算方法按照以下步骤进行。在得到的色谱图中,求出来自溶剂和催化剂的峰以外的峰的总面积(a)。接下来,在分子量为5500的检测时间将色谱图分割,求出分子量为5500以上的成分的面积(b)。根据得到的面积的比(b)/(a),算出分子量为5500以上的成分的比例。
(c)利用NMR的二甲基硅氧烷基和总烷氧基的峰面积比例的测定
二甲基硅氧烷基和总烷氧基的积分面积比基于1H-NMR(400MHz,基准:丙酮-d6(=2.052ppm))的积分值来确定。
<被膜No.1>
将通过大气压等离子体处理使表面活化的玻璃基板5×5cm2(EAGLE XG,Corning公司)以仰角45°的方式设置,将500μL上述中间层形成用组合物I从玻璃基板上表面冲流,在常温常湿下干燥5分钟。再从其上冲流500μL上述防液层形成用组合物No.1,在常温常湿下风干1天,由此在玻璃基板上形成被膜(中间层和防液层)。
(防液层形成用组合物No.2~No.7的制作)
在上述防液层形成用组合物No.1中,将有机硅化合物(A)、硅化合物(B)、催化剂(C)、水(D)和溶剂(E)的种类和/或量、试样溶液的搅拌条件如下述表7所示那样进行变更,除此以外,与上述防液层形成用组合物No.1同样地制作防液层形成用组合物No.2~No.7。应予说明,硅酸乙酯48是指四乙氧基硅烷的平均10聚体(Si10O9(OEt)22、平均分子量约1400、COLCOAT株式会社制)。
(防液层形成用组合物No.8的制作)
按照日本专利特开2018-172660号公报的实施例5中记载的步骤,制作防液层形成用组合物No.8。应予说明,No.8中,除了表7中记载的成分以外,还使用日本专利特开2018-172660号公报的实施例5中记载的量的丙二酸,其量以质量比计为0.014质量%。
[表7]
<被膜No.2~No.8>
在与上述被膜No.1相同的条件下,从玻璃基板上表面冲流500μL上述中间层形成用组合物I,在常温常湿下干燥5分钟。再从其上冲流500μL上述防液层形成用组合物被膜No.2~No.8,在常温常湿下风干1天,由此在玻璃基板上形成被膜(中间层和防液层)。
按照下述方法评价被膜No.1~No.8。
(1)接触角
使用协和界面科学株式会社制的接触角测定装置“DM700”,使水滴量为3.0μL,解析方法为θ/2法,测定被膜表面对于水的接触角。将接触角为95°以上的情况评价为防水性优异。
(2)滑落速度
向被膜表面滴水,根据被膜表面的水滴的滑落速度评价防水性。具体来说,使用协和界面科学株式会社制的接触角测定装置“DM700”,对倾斜为20°的玻璃基板上的被膜表面滴加50μL的水,测定水滴从初始滴加位置滑落15mm为止的时间,算出被膜表面的水滴滑落速度(mm/秒)。将水滴的滑落速度为20mm/秒以上的情况评价为防水性优异。
(3)耐摩耗性
在被膜上滴加2.5mL水,在其上接触硅片(SR-400、Tigers Polymer公司制)。然后,在从硅片上方施加500gf负载的状态下,在往复速度为每分钟400mm的条件下,在20mm的距离内,以400次为单位摩擦硅片与被膜,分别测定磨耗的部位的中央部分3点的接触角,测定直至3点中2点降低至85°以下为止的次数。将次数为400次以上的情况评价为耐磨耗性优异。
将结果示于表8。
[表8]
在满足本发明的混合组合物的要件的实施例1~6中,能够实现良好的耐磨耗性和防液性,另一方面,在重均分子量过大的比较例1和重均分子量小的比较例2中,结果是耐磨耗性差。在制备比较例2的防液层形成用组合物No.8时,由于使用了强酸水溶液作为催化剂,因此,反应控制变得困难,虽然在低温下进行长时间的搅拌,但重均分子量停留在低值。
产业上的可利用性
使用本发明的防液层形成用组合物得到的被膜的防液性和耐磨耗性优异。因此,使用本发明的防液层形成用组合物处理的基材作为触摸面板显示器等显示装置、光学元件、半导体元件、建筑材料、汽车零件、纳米压印技术等中的基材是有用的。另外,由本发明的防液层形成用组合物形成的被膜可适宜作为电车、汽车、船舶、飞机等运输机器中的机体、窗玻璃(前玻璃、侧玻璃、后玻璃)、镜子、保险杠等物品而使用。另外,也可以用于建筑物外壁、帐篷、太阳光发电模块、隔音板、混凝土等户外用途。另外,也可用在渔网、捕虫网、水槽等中。进而,也可用于厨房、浴室、盥洗台、镜子、洗手间周边的各构件的物品、吊灯、瓷砖等陶瓷品、人工大理石、空调等各种室内装置中。另外,也可作为工厂内的夹具、内壁、配管等的防污处理来使用。另外,对于护目镜、眼镜、头盔、弹珠机、纤维、伞、玩具、足球等也是适宜的。进而,也可作为食品用包装材料、化妆品用包装材料、罐的内部等各种包装材料的附着防止剂而使用。
Claims (2)
1.一种混合组合物,是有机硅化合物A和硅化合物B的混合组合物,
所述有机硅化合物A为至少1个含有三烷基甲硅烷基的分子链和至少1个水解性基团键合于硅原子的有机硅化合物,所述有机硅化合物A由下述式(a2)表示,
所述硅化合物B为选自下述式(b)表示的硅化合物b及其缩合物bb中的1种以上的硅化合物,
所述混合组合物的由GPC色谱而得到的色谱图中,来自所述有机硅化合物A和所述硅化合物B中至少一方的化合物的标准聚苯乙烯换算的重均分子量Mw为2000~12000,
在所述组合物的GPC色谱测定中,分子量为5500以上的成分的面积相对于来自所述有机硅化合物A和所述硅化合物B中至少一方的成分的面积的比例为5%~75%,
在所述混合组合物的NMR测定中,总烷氧基的峰面积相对于二甲基硅氧烷基的峰面积的比例为0.020以上且小于1.000,
在所述式(a2)中,多个Aa1各自独立地表示水解性基团,
Za1表示含有三烷基甲硅烷基的分子链、含有硅氧烷骨架的基团、或含有烃链的基团,
x为0或1,
Zs1表示-O-或2价的烃基,该2价的烃基所包含的-CH2-可以被取代为-O-,
多个Rs2各自独立地表示碳原子数1~10的烷基,
n1为1以上的整数,
Ys1表示单键或-Si(Rs2)2-Ls1-,该Ls1表示2价的烃基,该2价的烃基所包含的-CH2-可以被取代为-O-,
多个Rs1各自独立地表示烃基或三烷基甲硅烷基氧基;
Si(X)p(ORb)4-p···(b)
在所述式(b)中,X为碳原子数1~6的烷基或氢原子,Rb为碳原子数1~6的烷基,p为0~3的整数。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中,含有下述式(bz)表示的化合物BZ1,
在所述式(bz)中,D1和D4~D6各自独立地为碳原子数1~6的烷基、氢原子、羟基或碳原子数1~6的烷氧基,D2和D3各自独立地为碳原子数1~6的烷基、氢原子、羟基、碳原子数1~6的烷氧基或-O-,
D2或D3为-O-时,化合物BZ1与以式(bz)表示且与BZ1不同的其它化合物即BZ2键合,化合物BZ1中的作为-O-的D2或D3代替BZ2的D1~D6中的任一个而与BZ2的Si直接键合,
q为平均重复数且为2~145。
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