JP2001011119A - ポリビニールアルコール−シランカップリング剤を用いた無機−有機共重合体及びその製造方法 - Google Patents
ポリビニールアルコール−シランカップリング剤を用いた無機−有機共重合体及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 相分離現象を解決して、透明であり、熱に安
定し、水分抵抗性及び機械的性質に優れた、ポリビニー
ルアルコール−シランカップリング剤を用いた無機−有
機共重合体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 無機物と有機高分子間に下記式1で示さ
れるシランカップリング剤を用いて無機物ネットワーク
と有機高分子鎖を共有結合で連結させることにより、高
透明性を有する無機−有機共重合体を製造する。 【化1】
定し、水分抵抗性及び機械的性質に優れた、ポリビニー
ルアルコール−シランカップリング剤を用いた無機−有
機共重合体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 無機物と有機高分子間に下記式1で示さ
れるシランカップリング剤を用いて無機物ネットワーク
と有機高分子鎖を共有結合で連結させることにより、高
透明性を有する無機−有機共重合体を製造する。 【化1】
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はポリビニールアルコ
ール−シランカップリング剤を用いた無機−有機共重合
体及びその製造方法に関するもので、より詳しくはポリ
ビニールアルコール、エチレン−ビニールアルコール共
重合体、テトラフルオロエチレン−ビニール共重合体、
又は(ビニールブタンアル−ビニールアルコール−ビニ
ールアセテート)共重合体のように、ヒドロキシ基とシ
ラン基を含むシランカップリング剤化合物を有機物と結
合されている金属アルコキシドと酸又は塩基触媒の存在
下で反応させた無機−有機共重合体及びその製造方法に
関するものである。
ール−シランカップリング剤を用いた無機−有機共重合
体及びその製造方法に関するもので、より詳しくはポリ
ビニールアルコール、エチレン−ビニールアルコール共
重合体、テトラフルオロエチレン−ビニール共重合体、
又は(ビニールブタンアル−ビニールアルコール−ビニ
ールアセテート)共重合体のように、ヒドロキシ基とシ
ラン基を含むシランカップリング剤化合物を有機物と結
合されている金属アルコキシドと酸又は塩基触媒の存在
下で反応させた無機−有機共重合体及びその製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリビニールアルコールは親水性に優
れ、無水分の条件下では優秀な酸素遮断性及び一般有機
溶媒に対する遮断性を表すが、高湿の条件下では易しく
溶解されるだけでなく、コーティング層の損傷、接触時
の感触の悪化、酸素遮断性が急激に低下する欠点を持っ
ている。したがって、高湿の条件でポリビニールアルコ
ールを使用するためには、水分に対する抵抗性を高める
必要がある。このような問題点を解決するために、無機
−有機材料を混成化させようとする試しが活発に進行さ
れている。
れ、無水分の条件下では優秀な酸素遮断性及び一般有機
溶媒に対する遮断性を表すが、高湿の条件下では易しく
溶解されるだけでなく、コーティング層の損傷、接触時
の感触の悪化、酸素遮断性が急激に低下する欠点を持っ
ている。したがって、高湿の条件でポリビニールアルコ
ールを使用するためには、水分に対する抵抗性を高める
必要がある。このような問題点を解決するために、無機
−有機材料を混成化させようとする試しが活発に進行さ
れている。
【0003】無機−有機混成材料は無機材料と有機材料
がナノ単位で複合体を形成するもので、無機材料が有す
る欠点である、乾燥時に生ずる亀裂を防止するだけでな
く、有機物が有する低い熱安定性及び機械的強度を向上
させ得る利点を持っている。しかし、これら無機物と有
機物を混合して製造した複合材料は物性をどの程度向上
させることはできるが、有機物内の無機物含量が増加す
ると、易しく相分離が起こるため、混成材料の製造に制
限的であるしかない。
がナノ単位で複合体を形成するもので、無機材料が有す
る欠点である、乾燥時に生ずる亀裂を防止するだけでな
く、有機物が有する低い熱安定性及び機械的強度を向上
させ得る利点を持っている。しかし、これら無機物と有
機物を混合して製造した複合材料は物性をどの程度向上
させることはできるが、有機物内の無機物含量が増加す
ると、易しく相分離が起こるため、混成材料の製造に制
限的であるしかない。
【0004】本発明では、このような相分離問題を、カ
ップリング剤を用いてシラン基内に有機物と反応し得る
有機官能基を導入するとともに無機物と縮合反応し得る
アルコキシドを有する置換体を同時に有することによ
り、解決することができる利点を提供する。
ップリング剤を用いてシラン基内に有機物と反応し得る
有機官能基を導入するとともに無機物と縮合反応し得る
アルコキシドを有する置換体を同時に有することによ
り、解決することができる利点を提供する。
【0005】本発明に関連した従来技術として、米合衆
国特許第5,604,042号と第5,512,338
号では、ポリビニールアルコールにメラミン−ホルムア
ルデヒドを反応させた溶液をポリウレタン又はポリエチ
レン、ポリエチレンテレフタラートフィルムにコーティ
ングさせることで、これらフィルムの酸素遮断性を向上
させたが、水分抵抗性が低いため、これらフィルムのコ
ーティング面にセルロース又はポリビニリデンクロライ
ド膜を施して酸素遮断性と水分抵抗性を向上させてい
る。また、米合衆国特許第5,547,764号、第
5,496,649号、第4,416,938号、第
4,262,067号では、グリオキサール、グリタル
ジアルデヒドを使用してポリビニールアルコール内のヒ
ドロキシ基をアルデヒドと互いに架橋(crosslinking)
させることで、酸素遮断性を向上させている。この場
合、ポリビニールアルコールのヒドロキシ基とアルデヒ
ドが反応してアセタール基を形成するが、ポリビニール
アルコール高分子チェーン間のカップリング剤としては
用いることができない。
国特許第5,604,042号と第5,512,338
号では、ポリビニールアルコールにメラミン−ホルムア
ルデヒドを反応させた溶液をポリウレタン又はポリエチ
レン、ポリエチレンテレフタラートフィルムにコーティ
ングさせることで、これらフィルムの酸素遮断性を向上
させたが、水分抵抗性が低いため、これらフィルムのコ
ーティング面にセルロース又はポリビニリデンクロライ
ド膜を施して酸素遮断性と水分抵抗性を向上させてい
る。また、米合衆国特許第5,547,764号、第
5,496,649号、第4,416,938号、第
4,262,067号では、グリオキサール、グリタル
ジアルデヒドを使用してポリビニールアルコール内のヒ
ドロキシ基をアルデヒドと互いに架橋(crosslinking)
させることで、酸素遮断性を向上させている。この場
合、ポリビニールアルコールのヒドロキシ基とアルデヒ
ドが反応してアセタール基を形成するが、ポリビニール
アルコール高分子チェーン間のカップリング剤としては
用いることができない。
【0006】韓国公開特許第95−23518号には、
ポリビニールアルコールとポリ(メタ)アクリル酸の混
合物を使用して製造した、高水分抵抗性の遮断性フィル
ムが開示されている。これら公知の技術は有機物のみを
使用するため、機械的物性においても限界を持ってい
る。
ポリビニールアルコールとポリ(メタ)アクリル酸の混
合物を使用して製造した、高水分抵抗性の遮断性フィル
ムが開示されている。これら公知の技術は有機物のみを
使用するため、機械的物性においても限界を持ってい
る。
【0007】米合衆国特許第3,773,776号、第
4,016,129号、第4,478,909号、第
5,134,021号には、ポリビニールアルコールと
シリカを用いた湯気曇り防止用フィルムが開示されてい
る。製造されたポリビニールアルコール−シリカ化合物
は単純な水素結合を用い、そのうえに湯気曇り防止効果
を高めるために、表面活性剤としてフローリン化合物と
アルミニウムリガンド前駆体を混合して製造した。ま
た、国際特許(PCT)WO/07947号によると、
テトラアルコキシシランを蟻酸の存在下でポリビニール
アルコールと反応させると、SiO2結合だけでなく、
ポリビニールアルコールチェーン内の水酸化基が蟻酸と
カップリングして靭性(toughness)を向上させること
が認められた。しかし、テトラアルコキシシランとポリ
ビニールアルコールとの反応であるSiO2−ポリビニ
ールアルコール結合は形成されなく、無機物ネットワー
ク内にポリビニールアルコールが分散されると説明して
いる。このような複合材料は、無機物と高分子間の微細
な相分離が起こるので、透明度が大きく減少するだけで
なく、フィルム内に過量の酸が存在するため、乾燥過程
で有機物が易しく分解される問題点を持っている。
4,016,129号、第4,478,909号、第
5,134,021号には、ポリビニールアルコールと
シリカを用いた湯気曇り防止用フィルムが開示されてい
る。製造されたポリビニールアルコール−シリカ化合物
は単純な水素結合を用い、そのうえに湯気曇り防止効果
を高めるために、表面活性剤としてフローリン化合物と
アルミニウムリガンド前駆体を混合して製造した。ま
た、国際特許(PCT)WO/07947号によると、
テトラアルコキシシランを蟻酸の存在下でポリビニール
アルコールと反応させると、SiO2結合だけでなく、
ポリビニールアルコールチェーン内の水酸化基が蟻酸と
カップリングして靭性(toughness)を向上させること
が認められた。しかし、テトラアルコキシシランとポリ
ビニールアルコールとの反応であるSiO2−ポリビニ
ールアルコール結合は形成されなく、無機物ネットワー
ク内にポリビニールアルコールが分散されると説明して
いる。このような複合材料は、無機物と高分子間の微細
な相分離が起こるので、透明度が大きく減少するだけで
なく、フィルム内に過量の酸が存在するため、乾燥過程
で有機物が易しく分解される問題点を持っている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は高分子−無機
複合材料が有する根本的な問題点である相分離現象を解
決して、透明であり、熱に安定し、水分抵抗性及び機械
的性質に優れた共重合体を提供することを目的とする。
複合材料が有する根本的な問題点である相分離現象を解
決して、透明であり、熱に安定し、水分抵抗性及び機械
的性質に優れた共重合体を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の課
題を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、無機物と有
機高分子間にシランカップリング剤を用いて無機物ネッ
トワークと有機高分子鎖を共有結合で連結させることに
より、高透明性を有する無機−有機共重合体を製造する
ことに成功し、本発明を完成するに至った。即ち本発明
は、
題を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、無機物と有
機高分子間にシランカップリング剤を用いて無機物ネッ
トワークと有機高分子鎖を共有結合で連結させることに
より、高透明性を有する無機−有機共重合体を製造する
ことに成功し、本発明を完成するに至った。即ち本発明
は、
【0010】下記式1で表示されるポリビニールアルコ
ールシランカップリング剤を用いた無機−有機共重合体
に関する。
ールシランカップリング剤を用いた無機−有機共重合体
に関する。
【化4】
【0011】前記式で、R1はH又はFであり、Qは
H、F又はアルデヒドあるいはエステル基を有する炭化
水素、R2は炭素数1〜22である酸素、窒素、硫黄な
どのヘテロ原子を1個以上含むか含まない直鎖又は側鎖
アルキル基であり、M1、M2は中心金属で、Ti、Z
r、Si、Al、Cs、W、Ge又はTaを有し、x、
y、zはモル分率で、x=0.5〜0.99、y=0.
01〜0.2、z=0〜0.5を示し、x、y、zの合
は1を満足させ、a、b、cは重量%で、aは全体重量
の0.001〜10%の範囲を満足させ、bとcは0.
1〜50%の範囲を満足させ、dとeは2又は3/2で
ある。
H、F又はアルデヒドあるいはエステル基を有する炭化
水素、R2は炭素数1〜22である酸素、窒素、硫黄な
どのヘテロ原子を1個以上含むか含まない直鎖又は側鎖
アルキル基であり、M1、M2は中心金属で、Ti、Z
r、Si、Al、Cs、W、Ge又はTaを有し、x、
y、zはモル分率で、x=0.5〜0.99、y=0.
01〜0.2、z=0〜0.5を示し、x、y、zの合
は1を満足させ、a、b、cは重量%で、aは全体重量
の0.001〜10%の範囲を満足させ、bとcは0.
1〜50%の範囲を満足させ、dとeは2又は3/2で
ある。
【0012】また、本発明は、下記の式2で表示される
ポリビニールアルコール−シランカップリング剤と下記
の一般式3で表示される無機物前駆体を酸又は塩基触媒
を用い、0℃〜90℃で、1〜5時間反応させて、前記
式1で表示される共重合体を製造することを特徴とする
ポリビニールアルコールシランカップリング剤を用いる
無機−有機共重合体の製造方法に関する。
ポリビニールアルコール−シランカップリング剤と下記
の一般式3で表示される無機物前駆体を酸又は塩基触媒
を用い、0℃〜90℃で、1〜5時間反応させて、前記
式1で表示される共重合体を製造することを特徴とする
ポリビニールアルコールシランカップリング剤を用いる
無機−有機共重合体の製造方法に関する。
【0013】
【化5】 前記式で、R1、R2、x、y、zは前記式1で定義し
たものと同じであり、R3、R4はメチル、エチル、プ
ロピル、ブチル基であるか、これら基が酸触媒下で加水
分解された水素原子であり、R5は炭素数1〜22であ
る酸素、窒素、硫黄などのヘテロ原子を1個以上含むか
含まない直鎖又は側鎖アルキル基であり、Mは中心原子
としてTi、Zr、Si、Al、Cs、W、Ge又はT
aを有し(n+m=3〜5)、Lはコーディネーション
数で、4〜6を示し、Xはキレートリガンドを示し、P
=1又は2(P=0である場合、M=Si、Cs、G
e)、Sはリガンドのキレート能力に対応、2(bident
ate)又は3(tridentate)である。
たものと同じであり、R3、R4はメチル、エチル、プ
ロピル、ブチル基であるか、これら基が酸触媒下で加水
分解された水素原子であり、R5は炭素数1〜22であ
る酸素、窒素、硫黄などのヘテロ原子を1個以上含むか
含まない直鎖又は側鎖アルキル基であり、Mは中心原子
としてTi、Zr、Si、Al、Cs、W、Ge又はT
aを有し(n+m=3〜5)、Lはコーディネーション
数で、4〜6を示し、Xはキレートリガンドを示し、P
=1又は2(P=0である場合、M=Si、Cs、G
e)、Sはリガンドのキレート能力に対応、2(bident
ate)又は3(tridentate)である。
【0014】さらに、本発明は、無機物前駆体が、式2
のポリビニールアルコール−シランカップリング剤と反
応する前、酸又は塩基触媒下で下記の式4で表示される
キレートリガンドとしての化合物と反応することを特徴
とする、前記の記載のポリビニールアルコール−シラン
カップリング剤を用いる無機−有機共重合体の製造方法
に関する。
のポリビニールアルコール−シランカップリング剤と反
応する前、酸又は塩基触媒下で下記の式4で表示される
キレートリガンドとしての化合物と反応することを特徴
とする、前記の記載のポリビニールアルコール−シラン
カップリング剤を用いる無機−有機共重合体の製造方法
に関する。
【化6】
【0015】ここで、R6は置換されるか置換されてい
ない直鎖又は側鎖アルキル基で、1価炭化水素であり、
R7は水素、アルキル、ハロアルキル、アシル基から選
択された炭素数8以下であるか、R6とともに炭素数1
2以下である置換されたシクロアルキル基を示し、これ
ら化合物はクロロ基、ニトロ基、アシル基、シアノ基又
はカルボキシエステルで置換された基を一つ以上含むこ
とができ、R8は置換されるか又は置換されていない直
鎖又は側鎖で、ハロゲン基、シアノ基、アミノ基で置換
された炭素数8以下の炭化水素であるか、化学式OR9
で表示でき、R 9は置換されるか又は置換されていない
直鎖又は側鎖アルキル基で、炭素数8以下の炭化水素、
又はポリエーテル又はエーテル基を含む1価炭化水素を
示す。
ない直鎖又は側鎖アルキル基で、1価炭化水素であり、
R7は水素、アルキル、ハロアルキル、アシル基から選
択された炭素数8以下であるか、R6とともに炭素数1
2以下である置換されたシクロアルキル基を示し、これ
ら化合物はクロロ基、ニトロ基、アシル基、シアノ基又
はカルボキシエステルで置換された基を一つ以上含むこ
とができ、R8は置換されるか又は置換されていない直
鎖又は側鎖で、ハロゲン基、シアノ基、アミノ基で置換
された炭素数8以下の炭化水素であるか、化学式OR9
で表示でき、R 9は置換されるか又は置換されていない
直鎖又は側鎖アルキル基で、炭素数8以下の炭化水素、
又はポリエーテル又はエーテル基を含む1価炭化水素を
示す。
【0016】また、本発明は酸又は塩基触媒としては、
酢酸、蟻酸、ブロモ酢酸、クロロ酢酸、フルオロ酢酸、
α−クロロプロピオン酸、o−フルオロ安息香酸、ヒド
ロキシ酢酸、乳酸、サリチル酸、酒石酸、パラトリイル
酸、ポリ燐酸、又はピロ燐酸、燐酸、硫酸、塩酸、硝
酸、ヨウ素酸、酒石酸又は過塩素酸、苛性ソーダ、アン
モニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、n−ブチ
ルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリ−n−ブチルア
ミン、トリエチルアミン、イミダゾール、ピリジン又は
過塩素酸アンモニウムからなる群から選択された1種で
あることを特徴とする前記のポリビニールアルコール−
シランカップリング剤を用いる無機−有機共重合体の製
造方法に関する。
酢酸、蟻酸、ブロモ酢酸、クロロ酢酸、フルオロ酢酸、
α−クロロプロピオン酸、o−フルオロ安息香酸、ヒド
ロキシ酢酸、乳酸、サリチル酸、酒石酸、パラトリイル
酸、ポリ燐酸、又はピロ燐酸、燐酸、硫酸、塩酸、硝
酸、ヨウ素酸、酒石酸又は過塩素酸、苛性ソーダ、アン
モニア、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、n−ブチ
ルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリ−n−ブチルア
ミン、トリエチルアミン、イミダゾール、ピリジン又は
過塩素酸アンモニウムからなる群から選択された1種で
あることを特徴とする前記のポリビニールアルコール−
シランカップリング剤を用いる無機−有機共重合体の製
造方法に関する。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明において、下記の式1で表
示される無機−有機共重合体の製造方法としては、一般
式3で表示されるか市販されるシリカゾル又はテトラエ
トキシシラン(オールドリッチ社製)のような無機物前
駆体をメタノール又はエタノールのような低級アルコー
ル、好ましくは1N塩酸−エタノール溶液で、0〜90
℃、好ましくは常温で、1〜5時間、好ましくは3時間
溶解させた後、酸又は塩基触媒の存在下で水を添加し、
0〜90℃、好ましくは常温で、1〜5時間、好ましく
は3時間加水分解及び縮合反応させた状態で式2と反応
させて製造することができる。製造された溶液を乾燥さ
せると、これら未反応物の縮合反応が更に起こるように
することができる。しかし、単にシラン前駆体のみを使
用すると、過量の水溶液で反応するため、水溶液上で十
分な縮合反応が起こらない。また、乾燥時、高温ではポ
リビニールアルコールが分解されて着色される現象が現
れるため、分子量の高い無機物ネットワークを形成し難
い。したがって、これらシラン前駆体にチタン又はアル
ミニウム前駆体をリガンドと反応させて使用すると、こ
れら前駆体が触媒の役割を務めることにより、縮合反応
がより易しく起こって、分子量の高い無機物ネットワー
クを形成する。
示される無機−有機共重合体の製造方法としては、一般
式3で表示されるか市販されるシリカゾル又はテトラエ
トキシシラン(オールドリッチ社製)のような無機物前
駆体をメタノール又はエタノールのような低級アルコー
ル、好ましくは1N塩酸−エタノール溶液で、0〜90
℃、好ましくは常温で、1〜5時間、好ましくは3時間
溶解させた後、酸又は塩基触媒の存在下で水を添加し、
0〜90℃、好ましくは常温で、1〜5時間、好ましく
は3時間加水分解及び縮合反応させた状態で式2と反応
させて製造することができる。製造された溶液を乾燥さ
せると、これら未反応物の縮合反応が更に起こるように
することができる。しかし、単にシラン前駆体のみを使
用すると、過量の水溶液で反応するため、水溶液上で十
分な縮合反応が起こらない。また、乾燥時、高温ではポ
リビニールアルコールが分解されて着色される現象が現
れるため、分子量の高い無機物ネットワークを形成し難
い。したがって、これらシラン前駆体にチタン又はアル
ミニウム前駆体をリガンドと反応させて使用すると、こ
れら前駆体が触媒の役割を務めることにより、縮合反応
がより易しく起こって、分子量の高い無機物ネットワー
クを形成する。
【0018】一方、前述した酸触媒としては有機酸又は
無機酸が使用できる。有機酸としては、酢酸、蟻酸、ブ
ロモ酢酸、クロロ酢酸、フルオロ酢酸、α−クロロプロ
ピオン酸、o−フルオロ安息香酸、ヒドロキシ酢酸、乳
酸、サリチル酸、酒石酸、パラトルイル酸、ポリ燐酸、
又はピロ燐酸が使用でき、無機酸としては、燐酸、硫
酸、塩酸、硝酸、ヨウ素酸、酒石酸又は過塩素酸が使用
できる。塩基触媒としては、苛性ソーダ、アンモニア、
水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、n−ブチルアミ
ン、ジ−n−ブチルアミン、トリ−n−ブチルアミン、
トリエチルアミン、イミダゾール、ピリジン又は過塩素
酸アンモニウムが使用できる。また、無機−有機共重合
体の有用性を増加させるために、界面活性剤、紫外線吸
収剤、酸化防止剤、増粘剤又はレベリング剤などを添加
することができる。
無機酸が使用できる。有機酸としては、酢酸、蟻酸、ブ
ロモ酢酸、クロロ酢酸、フルオロ酢酸、α−クロロプロ
ピオン酸、o−フルオロ安息香酸、ヒドロキシ酢酸、乳
酸、サリチル酸、酒石酸、パラトルイル酸、ポリ燐酸、
又はピロ燐酸が使用でき、無機酸としては、燐酸、硫
酸、塩酸、硝酸、ヨウ素酸、酒石酸又は過塩素酸が使用
できる。塩基触媒としては、苛性ソーダ、アンモニア、
水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、n−ブチルアミ
ン、ジ−n−ブチルアミン、トリ−n−ブチルアミン、
トリエチルアミン、イミダゾール、ピリジン又は過塩素
酸アンモニウムが使用できる。また、無機−有機共重合
体の有用性を増加させるために、界面活性剤、紫外線吸
収剤、酸化防止剤、増粘剤又はレベリング剤などを添加
することができる。
【0019】
【化7】
【0020】前記式で、R1はH又はFであり、Qは
H、F又はアルデヒドあるいはエステル基を有する炭化
水素、R2は炭素数1〜22である直鎖又は側鎖アルキ
ル基、R3、R4はメチル、エチル、プロピル、ブチル
基であるか、これら基が酸触媒下で加水分解された水素
原子であり、R5は炭素数1〜22であり、酸素、窒
素、硫黄などのヘテロ原子を1個以上含むか含まない直
鎖又は側鎖アルキル基であり、Mは中心原子としてT
i、Zr、Si、Al、Cs、W、Ge又はTaを有し
(n+m=3〜5)、Lはコーディネーション数で、4
〜6を示し、Xはキレートリガンドを示し、P=1又は
2(P=0である場合、M=Si、Cs、Ge)、Sは
リガンドのキレート能力に対応、2(bidentate)又は
3(tridentate)である。x、y、zはモル分率で、x
=0.5〜0.99、y=0.01〜0.2、z=0〜
0.5を示し、x、y、zの合は1を満足させる。a、
b、cは重量%で、aは全体重量の0.001〜10%
であり、bとcは0.1〜50%である。dとeは2又
は3/2である。M1又はM2は中心金属を示し、T
i、Zr、Si、Al、Cs、W、Ge又はTaを1種
以上含む。
H、F又はアルデヒドあるいはエステル基を有する炭化
水素、R2は炭素数1〜22である直鎖又は側鎖アルキ
ル基、R3、R4はメチル、エチル、プロピル、ブチル
基であるか、これら基が酸触媒下で加水分解された水素
原子であり、R5は炭素数1〜22であり、酸素、窒
素、硫黄などのヘテロ原子を1個以上含むか含まない直
鎖又は側鎖アルキル基であり、Mは中心原子としてT
i、Zr、Si、Al、Cs、W、Ge又はTaを有し
(n+m=3〜5)、Lはコーディネーション数で、4
〜6を示し、Xはキレートリガンドを示し、P=1又は
2(P=0である場合、M=Si、Cs、Ge)、Sは
リガンドのキレート能力に対応、2(bidentate)又は
3(tridentate)である。x、y、zはモル分率で、x
=0.5〜0.99、y=0.01〜0.2、z=0〜
0.5を示し、x、y、zの合は1を満足させる。a、
b、cは重量%で、aは全体重量の0.001〜10%
であり、bとcは0.1〜50%である。dとeは2又
は3/2である。M1又はM2は中心金属を示し、T
i、Zr、Si、Al、Cs、W、Ge又はTaを1種
以上含む。
【0021】一方、前述した置換されるか置換されてい
ない直鎖又は側鎖アルキル基としては、メチル基、エチ
ル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル
基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、
n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、
1,2−ジメチルプロピル基、n−ヘキシル基、シクロ
ヘキシル基、1,3−ジメチルブチル基、1−イソプロ
ピルプロピル基、1,2−ジメチルブチル基、n−ヘプ
チル基、1,4−ジメチルペンチル基、2−メチル−1
−イソプロピルプロピル基、1−エチル−3−メチルブ
チル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、3−
メチル−1−イソプロピルブチル基、2−メチル−1−
イソプロピルブチル基、1−t−ブチル−2−メチルプ
ロピル基、n−ノニル基、イソシアノプロピル基、スチ
リル基、ビニール基、アリール基、クロロアリール基、
シクロヘキセンニル基のような炭化水素基と;メトキシ
メチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、プロ
ポキシエチル基、ブトキシエチル基、メトキシエトキシ
エチル基、エトキシエトキシエチル基、ジメトキシメチ
ル基、ジエトキシメチル基、ジメトキシエトキシ、ジエ
トキシエチル基のようなアルコキシアルキル基と;クロ
ロメチル基、2,2,2−トリクロロメチル基、トリフ
ルオロメチル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフル
オロ−2−プロピル基のようなハロゲン化アルキル基
と;メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポ
キシ、n−ブトキシ、sec−ブトキシ、t−ブトキシ
基、又はアルコキシ基が挙げられる。
ない直鎖又は側鎖アルキル基としては、メチル基、エチ
ル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル
基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、
n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、
1,2−ジメチルプロピル基、n−ヘキシル基、シクロ
ヘキシル基、1,3−ジメチルブチル基、1−イソプロ
ピルプロピル基、1,2−ジメチルブチル基、n−ヘプ
チル基、1,4−ジメチルペンチル基、2−メチル−1
−イソプロピルプロピル基、1−エチル−3−メチルブ
チル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、3−
メチル−1−イソプロピルブチル基、2−メチル−1−
イソプロピルブチル基、1−t−ブチル−2−メチルプ
ロピル基、n−ノニル基、イソシアノプロピル基、スチ
リル基、ビニール基、アリール基、クロロアリール基、
シクロヘキセンニル基のような炭化水素基と;メトキシ
メチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、プロ
ポキシエチル基、ブトキシエチル基、メトキシエトキシ
エチル基、エトキシエトキシエチル基、ジメトキシメチ
ル基、ジエトキシメチル基、ジメトキシエトキシ、ジエ
トキシエチル基のようなアルコキシアルキル基と;クロ
ロメチル基、2,2,2−トリクロロメチル基、トリフ
ルオロメチル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフル
オロ−2−プロピル基のようなハロゲン化アルキル基
と;メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポ
キシ、n−ブトキシ、sec−ブトキシ、t−ブトキシ
基、又はアルコキシ基が挙げられる。
【0022】式2のポリビニールアルコール−シランカ
ップリング剤は本発明者が1999年1月23日付で出
願した韓国特許出願第99−2073号に開示された方
法で製造でき、一般式3で表示される金属キレート化合
物は公知の方法(米合衆国特許第4,438,039号
又はDagobert Hoebbel, Thomas Reinert, Helmet Schmi
dt, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 10,
115〜126, 1997)により製造するか、キレートリガン
ドとアルコキシシラン化合物の混合溶液を1N塩酸−エ
タノール溶液の酸触媒で加水分解した後、反応性を低下
させてることにより、製造することができる。
ップリング剤は本発明者が1999年1月23日付で出
願した韓国特許出願第99−2073号に開示された方
法で製造でき、一般式3で表示される金属キレート化合
物は公知の方法(米合衆国特許第4,438,039号
又はDagobert Hoebbel, Thomas Reinert, Helmet Schmi
dt, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 10,
115〜126, 1997)により製造するか、キレートリガン
ドとアルコキシシラン化合物の混合溶液を1N塩酸−エ
タノール溶液の酸触媒で加水分解した後、反応性を低下
させてることにより、製造することができる。
【0023】一般式3の無機物前駆体としては、中心金
属がシラン、チタニウム、ジルコニウム、アルミニウ
ム、セシウム又はタングステンの金属酸化物を用い、こ
れら金属酸化物を単独又は組み合わせて使用することが
できる。このような無機物前駆体の例としては、チタニ
ウムテトラエトキシド、チタニウムテトラプロポキシ
ド、チタニウムテトラブトキシド、ジルコニウムテトラ
エトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、ジルコ
ニウムテトラブトキシド、アルミニウムトリエトキシ
ド、アルミニウムトリプロポキシド、アルミニウムトリ
ブトキシド、タングステンヘキサエトキシド、タングス
テンヘキサメトキシド、タングステンヘキサプロポキシ
ド、セシウムテトラメトキシド、セシウムテトラエトキ
シド、セシウムテトラプロポキシド、タンタルペンタメ
トキシド、タンタルペンタエトキシド、
属がシラン、チタニウム、ジルコニウム、アルミニウ
ム、セシウム又はタングステンの金属酸化物を用い、こ
れら金属酸化物を単独又は組み合わせて使用することが
できる。このような無機物前駆体の例としては、チタニ
ウムテトラエトキシド、チタニウムテトラプロポキシ
ド、チタニウムテトラブトキシド、ジルコニウムテトラ
エトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、ジルコ
ニウムテトラブトキシド、アルミニウムトリエトキシ
ド、アルミニウムトリプロポキシド、アルミニウムトリ
ブトキシド、タングステンヘキサエトキシド、タングス
テンヘキサメトキシド、タングステンヘキサプロポキシ
ド、セシウムテトラメトキシド、セシウムテトラエトキ
シド、セシウムテトラプロポキシド、タンタルペンタメ
トキシド、タンタルペンタエトキシド、
【0024】タンタルペンタプロポキシド、ゲルマニウ
ムテトラメトキシド、ゲルマニウムテトラエトキシド、
ゲルマニウムテトラプロポキシド、テトラメトキシシラ
ン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、
テトラブトキシシラン、ビニールトリエトキシシラン、
ビニールトリメトキシシラン、ビニールトリプロポキシ
シラン、ビニールトリアセトキシシラン、ビニールジメ
トキシエトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロ
ピルトリプロポキシシラン、N−(3−アクリルオキシ
−2−ヒドロキシプロピル)−3−アミノプロピルトリ
エトキシシラン、N−(3−アクリルオキシ−2−ヒド
ロキシプロピル)−3−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、
ムテトラメトキシド、ゲルマニウムテトラエトキシド、
ゲルマニウムテトラプロポキシド、テトラメトキシシラ
ン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、
テトラブトキシシラン、ビニールトリエトキシシラン、
ビニールトリメトキシシラン、ビニールトリプロポキシ
シラン、ビニールトリアセトキシシラン、ビニールジメ
トキシエトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロ
ピルトリプロポキシシラン、N−(3−アクリルオキシ
−2−ヒドロキシプロピル)−3−アミノプロピルトリ
エトキシシラン、N−(3−アクリルオキシ−2−ヒド
ロキシプロピル)−3−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、
【0025】3−アクリルオキシプロピルジメトキシシ
ラン、3−アクリルオキシプロピルジエトキシシラン、
3−アクリルオキシプロピルジプロポキシシラン、3−
(メット)アクリルオキシプロピルトリメトキシシラ
ン、3−(メット)アクリルオキシプロピルトリメトキ
シシラン、3−(メット)アクリルオキシプロピルトリ
エトキシシラン、3−(メット)アクリルオキシプロピ
ルトリプロポキシシラン、N−(2−アミノエチル−3
−アミノプロピル)−トリメトキシシラン(DIAM
O)、N−(2−アミノエチル−3−アミノプロピル)
−トリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル−3−
アミノプロピル)−トリプロポキシシラン、N−(2−
アミノエチル−3−アミノプロピル)−トリブトキシシ
ラン、トリメトキシシリルプロピルエチレントリアミン
(TRIAMO)、
ラン、3−アクリルオキシプロピルジエトキシシラン、
3−アクリルオキシプロピルジプロポキシシラン、3−
(メット)アクリルオキシプロピルトリメトキシシラ
ン、3−(メット)アクリルオキシプロピルトリメトキ
シシラン、3−(メット)アクリルオキシプロピルトリ
エトキシシラン、3−(メット)アクリルオキシプロピ
ルトリプロポキシシラン、N−(2−アミノエチル−3
−アミノプロピル)−トリメトキシシラン(DIAM
O)、N−(2−アミノエチル−3−アミノプロピル)
−トリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル−3−
アミノプロピル)−トリプロポキシシラン、N−(2−
アミノエチル−3−アミノプロピル)−トリブトキシシ
ラン、トリメトキシシリルプロピルエチレントリアミン
(TRIAMO)、
【0026】トリエトキシシリルプロピルジエチレント
リアミン、トリプロポキシシリルプロピルジエチレント
リアミン、トリブトキシシリルプロピルジエチレントリ
アミン、2−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、
3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グ
リシドキシプロピルトリエトキシシラン、2−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン、2−グリシドキシエ
チルメチルジメトキシシラン、2−グリシドキシエチル
メチルエトキシシラン、2−グリシドキシエチルメチル
エトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメ
トキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエト
キシシラン、
リアミン、トリプロポキシシリルプロピルジエチレント
リアミン、トリブトキシシリルプロピルジエチレントリ
アミン、2−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、
3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グ
リシドキシプロピルトリエトキシシラン、2−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン、2−グリシドキシエ
チルメチルジメトキシシラン、2−グリシドキシエチル
メチルエトキシシラン、2−グリシドキシエチルメチル
エトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメ
トキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエト
キシシラン、
【0027】2−グリシドキシエチルエチルジメトキシ
シラン、3−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシ
ラン、3−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラ
ン、2−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラ
ン、2−グリシドキシエチルプロピルジメトキシシラ
ン、2−(3,4−エトキシシクロヘキシル)エチルト
リメトキシシラン、2−(3,4−エトキシシクロヘキ
シル)エチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシ
シラン、
シラン、3−グリシドキシプロピルエチルジメトキシシ
ラン、3−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラ
ン、2−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラ
ン、2−グリシドキシエチルプロピルジメトキシシラ
ン、2−(3,4−エトキシシクロヘキシル)エチルト
リメトキシシラン、2−(3,4−エトキシシクロヘキ
シル)エチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシ
シラン、
【0028】メチルトリエトキシシラン、3−クロロプ
ロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリプ
ロポキシシラン、2−クロロプロピルトリブトキシシラ
ン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキ
シシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメト
キシシラン、ジメチルジメトキシシラン、又は3−クロ
ロプロピルメチルジメチルメトキシシランがある。一
方、これら無機物前駆体の代わりに、シリカ、ボヘマイ
ト、アルミナ、ジルコニア又はチタニアの金属酸化物粒
子を用いることができる。
ロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリプ
ロポキシシラン、2−クロロプロピルトリブトキシシラ
ン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキ
シシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメト
キシシラン、ジメチルジメトキシシラン、又は3−クロ
ロプロピルメチルジメチルメトキシシランがある。一
方、これら無機物前駆体の代わりに、シリカ、ボヘマイ
ト、アルミナ、ジルコニア又はチタニアの金属酸化物粒
子を用いることができる。
【0029】シラン化合物を除く金属酸化物前駆体は反
応性がよいため、下記の式4で表示されるキレートリガ
ンドとともに使用する。
応性がよいため、下記の式4で表示されるキレートリガ
ンドとともに使用する。
【化8】 ここで、R6は置換されるか置換されていない直鎖又は
側鎖アルキル基で、1価炭化水素であり、R7は水素、
アルキル、ハロアルキル、アシル基から選択された炭素
数8以下であるか、R6とともに炭素数12以下である
置換されたシクロアルキル基を示し、これら化合物はク
ロロ基、ニトロ基、アシル基、シアノ基又はカルボキシ
エステルで置換された基を一つ以上含むことができる。
R8は置換されるか又は置換されていない直鎖又は側鎖
で、ハロゲン基、シアノ基、アミノ基で置換された炭素
数8以下の炭化水素であるか、化学式OR9で表示でき
る。R9は置換されるか又は置換されていない直鎖又は
側鎖アルキル基で、炭素数8以下の炭化水素を示すか、
ポリエーテル又はエーテル基を含む1価炭化水素を示
す。
側鎖アルキル基で、1価炭化水素であり、R7は水素、
アルキル、ハロアルキル、アシル基から選択された炭素
数8以下であるか、R6とともに炭素数12以下である
置換されたシクロアルキル基を示し、これら化合物はク
ロロ基、ニトロ基、アシル基、シアノ基又はカルボキシ
エステルで置換された基を一つ以上含むことができる。
R8は置換されるか又は置換されていない直鎖又は側鎖
で、ハロゲン基、シアノ基、アミノ基で置換された炭素
数8以下の炭化水素であるか、化学式OR9で表示でき
る。R9は置換されるか又は置換されていない直鎖又は
側鎖アルキル基で、炭素数8以下の炭化水素を示すか、
ポリエーテル又はエーテル基を含む1価炭化水素を示
す。
【0030】具体的なキレートリガンドの例としては、
アセチルアセトネート、メチルアセトアセテート、プロ
ピルアセトアセテート、i−ブチルアセトアセテート、
ペンチルアセトアセテート、ヘクチルアセトアセテー
ト、ヘプチルアセトアセテート、オクチルアセトアセテ
ート、エチルアセトアセテート、ビスアセチルアセトネ
ート、ビスエチルアセトアセテート、ジ−n−ブトキシ
ドモノエチルアセトアセテート、ジ−i−プロポキシド
モノメチルアセトアセテート、アセチルアセトン又はベ
ンゾイルアセトンが挙げられる。
アセチルアセトネート、メチルアセトアセテート、プロ
ピルアセトアセテート、i−ブチルアセトアセテート、
ペンチルアセトアセテート、ヘクチルアセトアセテー
ト、ヘプチルアセトアセテート、オクチルアセトアセテ
ート、エチルアセトアセテート、ビスアセチルアセトネ
ート、ビスエチルアセトアセテート、ジ−n−ブトキシ
ドモノエチルアセトアセテート、ジ−i−プロポキシド
モノメチルアセトアセテート、アセチルアセトン又はベ
ンゾイルアセトンが挙げられる。
【0031】
【実施例】以下、本発明をつぎの実施例、比較例及び試
験例に基づいて説明する。しかし、これらの例が本発明
の技術的範囲を限定するものではない。 実施例1:ポリビニールアルコール−シランカップリン
グ剤の製造 ポリビニールアルコール(平均分子量=89,000〜
98,000、鹸化度99%以上、オールドリッチ社
製)12.5gを、重量比で5%溶液となるように、蒸
留水237.5gに入れ、80℃で3時間反応させて溶
解し、常温に冷却させた後、これにシランカップリング
剤として3,3−ジエトキシプロピルトリエトキシシラ
ン0.625g(ポリビニールアルコール重量対比5
%)をエタノール20mlに溶解させた溶液を添加する。
添加後、沈殿されたポリビニールアルコールを溶解させ
るために、80℃で3時間反応させて溶解させた後、
0.01N硫酸溶液5mlを入れ、80℃で3時間反応さ
せてポリビニールアルコール−シランカップリング剤溶
液を製造した。
験例に基づいて説明する。しかし、これらの例が本発明
の技術的範囲を限定するものではない。 実施例1:ポリビニールアルコール−シランカップリン
グ剤の製造 ポリビニールアルコール(平均分子量=89,000〜
98,000、鹸化度99%以上、オールドリッチ社
製)12.5gを、重量比で5%溶液となるように、蒸
留水237.5gに入れ、80℃で3時間反応させて溶
解し、常温に冷却させた後、これにシランカップリング
剤として3,3−ジエトキシプロピルトリエトキシシラ
ン0.625g(ポリビニールアルコール重量対比5
%)をエタノール20mlに溶解させた溶液を添加する。
添加後、沈殿されたポリビニールアルコールを溶解させ
るために、80℃で3時間反応させて溶解させた後、
0.01N硫酸溶液5mlを入れ、80℃で3時間反応さ
せてポリビニールアルコール−シランカップリング剤溶
液を製造した。
【0032】実施例2:ポリビニールアルコール−シリ
カ−チタン酸化物から構成された無機−有機共重合体の
製造 15mlエタノールにエチルアセトアセテート(オールド
リッチ社製)0.4mlとテトラエチルオルトシリケート
(TEOS、Si(OEt)4、オールドリッチ社製)
1.8gを溶解させた溶液にチタンイソプロポキシド
(Ti(OiPr)4、オールドリッチ社製)0.2g
を入れ、常温で2時間反応させる。これに1N塩酸エタ
ノール溶液1mlを滴加した後、常温で2時間反応させ、
蒸留水5mlを1mlずつ5回に分けて5時間ずつ反応さ
せ、更に10ml蒸留水を添加した後、1時間反応させ
る。その後、実施例1で製造したポリビニールアルコー
ル(10g)−シランカップリング剤(0.5g、ポリ
ビニールアルコール対比5%重量比)に入れ、常温、大
気圧下で3時間反応させて無機−有機共重合体溶液を製
造する。
カ−チタン酸化物から構成された無機−有機共重合体の
製造 15mlエタノールにエチルアセトアセテート(オールド
リッチ社製)0.4mlとテトラエチルオルトシリケート
(TEOS、Si(OEt)4、オールドリッチ社製)
1.8gを溶解させた溶液にチタンイソプロポキシド
(Ti(OiPr)4、オールドリッチ社製)0.2g
を入れ、常温で2時間反応させる。これに1N塩酸エタ
ノール溶液1mlを滴加した後、常温で2時間反応させ、
蒸留水5mlを1mlずつ5回に分けて5時間ずつ反応さ
せ、更に10ml蒸留水を添加した後、1時間反応させ
る。その後、実施例1で製造したポリビニールアルコー
ル(10g)−シランカップリング剤(0.5g、ポリ
ビニールアルコール対比5%重量比)に入れ、常温、大
気圧下で3時間反応させて無機−有機共重合体溶液を製
造する。
【0033】実施例3:ポリビニールアルコール−アル
キルシリカ−チタン酸化物から構成された無機−有機共
重合体の製造 テトラエチルオルトシリケートの代わりに3−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン(GPTS、オールド
リッチ社製)1.8gを使用したことを除き、実施例2
と同方法で無機−有機共重合体溶液を製造する。
キルシリカ−チタン酸化物から構成された無機−有機共
重合体の製造 テトラエチルオルトシリケートの代わりに3−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン(GPTS、オールド
リッチ社製)1.8gを使用したことを除き、実施例2
と同方法で無機−有機共重合体溶液を製造する。
【0034】実施例4:酸性触媒下で製造したポリビニ
ールアルコール−シリカ共重合体の製造 テトラエチルオルトシリケート2.5g(ポリビニール
アルコール対比20%重量比)をエタノール30mlに溶
解させた後、これに0.01N硫酸30mlを入れ、常温
で3時間反応させる。この反応混合物を実施例1で製造
したポリビニールアルコール−シランカップリング剤溶
液270mlに入れ、80℃で3時間反応させてポリビニ
ールアルコール−シリカ共重合体溶液を製造した。
ールアルコール−シリカ共重合体の製造 テトラエチルオルトシリケート2.5g(ポリビニール
アルコール対比20%重量比)をエタノール30mlに溶
解させた後、これに0.01N硫酸30mlを入れ、常温
で3時間反応させる。この反応混合物を実施例1で製造
したポリビニールアルコール−シランカップリング剤溶
液270mlに入れ、80℃で3時間反応させてポリビニ
ールアルコール−シリカ共重合体溶液を製造した。
【0035】実施例5:塩基触媒下で製造したポリビニ
ールアルコール−シリカ共重合体の製造 テトラエチルオルトシリケート2.5g(ポリビニール
アルコール対比20%重量比)をエタノール30mlに溶
解させた後、これを実施例1で製造したポリビニールア
ルコール−シランカップリング剤溶液270mlに入れ、
アンモニア水(オールドリッチ社製)を滴加して、pH
=10となるようにした後、常温で3時間反応させてポ
リビニールアルコール−シリカ共重合体溶液を製造し
た。
ールアルコール−シリカ共重合体の製造 テトラエチルオルトシリケート2.5g(ポリビニール
アルコール対比20%重量比)をエタノール30mlに溶
解させた後、これを実施例1で製造したポリビニールア
ルコール−シランカップリング剤溶液270mlに入れ、
アンモニア水(オールドリッチ社製)を滴加して、pH
=10となるようにした後、常温で3時間反応させてポ
リビニールアルコール−シリカ共重合体溶液を製造し
た。
【0036】実施例6:ポリビニールアルコール−シリ
カ共重合体の製造 シリカゾル2.40g(オールドリッチ社製、SiO2
30%水溶液、ポリビニールアルコール対比20%重量
比)を使用することを除き、実施例3と同方法でポリビ
ニールアルコール−シリカ共重合体溶液を製造した。
カ共重合体の製造 シリカゾル2.40g(オールドリッチ社製、SiO2
30%水溶液、ポリビニールアルコール対比20%重量
比)を使用することを除き、実施例3と同方法でポリビ
ニールアルコール−シリカ共重合体溶液を製造した。
【0037】実施例7:ポリビニールアルコール−アル
キルシリカ共重合体の製造 メチルトリエトキシシラン(MTES)2.5g(ポリ
ビニールアルコール対比20%重量比)を使用すること
を除き、実施例3と同方法でポリビニールアルコール−
アルキルシリカ共重合体溶液を製造した。
キルシリカ共重合体の製造 メチルトリエトキシシラン(MTES)2.5g(ポリ
ビニールアルコール対比20%重量比)を使用すること
を除き、実施例3と同方法でポリビニールアルコール−
アルキルシリカ共重合体溶液を製造した。
【0038】比較例1:ポリビニールアルコール水溶液
の製造 ポリビニールアルコール(平均分子量=89,000〜
98,000、鹸化度99%以上、オールドリッチ社
製)12.5gを、重量比で5%溶液となるように、蒸
留水237.5gに入れ、80℃で3時間反応させて溶
解させた。これを常温に冷却させた後、エタノール20
mlと0.01N硫酸溶液5mlを入れ、80℃で3時間反
応させてポリビニールアルコール溶液を製造する。
の製造 ポリビニールアルコール(平均分子量=89,000〜
98,000、鹸化度99%以上、オールドリッチ社
製)12.5gを、重量比で5%溶液となるように、蒸
留水237.5gに入れ、80℃で3時間反応させて溶
解させた。これを常温に冷却させた後、エタノール20
mlと0.01N硫酸溶液5mlを入れ、80℃で3時間反
応させてポリビニールアルコール溶液を製造する。
【0039】比較例2:ポリビニールアルコール−シリ
カ酸化物複合材料の製造 米合衆国特許第4,016,129号及び第5,13
4,021号の製造方法により、テトラエチルオルトシ
リケート2.5g(ポリビニールアルコール対比20%
重量比)をエタノール30mlに溶かした後、これに0.
01N硫酸30mlを入れ、常温で3時間反応させる。こ
の反応混合物に5%ポリビニールアルコール水溶液25
0mlに入れ、80℃で3時間反応させてポリビニールア
ルコール−シリカ酸化物複合材料溶液を製造した。
カ酸化物複合材料の製造 米合衆国特許第4,016,129号及び第5,13
4,021号の製造方法により、テトラエチルオルトシ
リケート2.5g(ポリビニールアルコール対比20%
重量比)をエタノール30mlに溶かした後、これに0.
01N硫酸30mlを入れ、常温で3時間反応させる。こ
の反応混合物に5%ポリビニールアルコール水溶液25
0mlに入れ、80℃で3時間反応させてポリビニールア
ルコール−シリカ酸化物複合材料溶液を製造した。
【0040】試験例1 無機−有機共重合体の成分変化による水分抵抗性を測定
するために、前記実施例2〜7と比較例2の方法を用
い、下記の表1の組成で製造した無機−有機共重合体溶
液50mlを直径8.5cmのペトリ皿に入れ、大気圧、5
0℃で24時間乾燥した後、90℃で更に24時間乾燥
した。水に対する抵抗性を測定するために、最終に無機
−有機共重合体を60℃の水に1時間浸漬した後、90
℃で24時間乾燥させ、水に浸漬する前後の重量を測定
して損失重量(%)を下記の表1(I)(II)にそれ
ぞれ記載した。
するために、前記実施例2〜7と比較例2の方法を用
い、下記の表1の組成で製造した無機−有機共重合体溶
液50mlを直径8.5cmのペトリ皿に入れ、大気圧、5
0℃で24時間乾燥した後、90℃で更に24時間乾燥
した。水に対する抵抗性を測定するために、最終に無機
−有機共重合体を60℃の水に1時間浸漬した後、90
℃で24時間乾燥させ、水に浸漬する前後の重量を測定
して損失重量(%)を下記の表1(I)(II)にそれ
ぞれ記載した。
【0041】
【表1】
【0042】試験例2 無機−有機共重合体の成分変化による親水性程度を調べ
るために、前記実施例2〜7と比較例2の方法を用い、
下記の表2の組成で製造した無機−有機共重合体溶液を
20×20cmのアクリル板に注し、大気圧、50℃で2
4時間乾燥した後、60℃で更に24時間乾燥してフィ
ルム化し、50〜100μm程度の厚さでガラス板に密
着させた。フィルムの親水性を測定するために、水滴を
滴下してから30秒後に接触角を測定し、その結果を下
記の表2に整理して示した。
るために、前記実施例2〜7と比較例2の方法を用い、
下記の表2の組成で製造した無機−有機共重合体溶液を
20×20cmのアクリル板に注し、大気圧、50℃で2
4時間乾燥した後、60℃で更に24時間乾燥してフィ
ルム化し、50〜100μm程度の厚さでガラス板に密
着させた。フィルムの親水性を測定するために、水滴を
滴下してから30秒後に接触角を測定し、その結果を下
記の表2に整理して示した。
【0043】
【表2】
【0044】試験例3 無機−有機共重合体の成分変化による吸湿性を測定する
ために、前記実施例2〜7と比較例2の方法を用い、下
記の表3の組成で製造した無機−有機共重合体溶液40
mlを直径8.5cmのペトリ皿に入れ、大気圧下で50℃
で24時間乾燥した後、90℃で更に24時間乾燥し
た。吸湿性を測定するために、最終に無機−有機共重合
体を12℃の水に24時間浸漬してから取り出し、ティ
ッシュで共重合体表面の水を除去した後、水に浸漬する
前後の重量を測定した。実験誤差を減らすために、5回
実施した値を平均して損失重量(%)を下記の表3
(I)(II)にそれぞれ記載した。
ために、前記実施例2〜7と比較例2の方法を用い、下
記の表3の組成で製造した無機−有機共重合体溶液40
mlを直径8.5cmのペトリ皿に入れ、大気圧下で50℃
で24時間乾燥した後、90℃で更に24時間乾燥し
た。吸湿性を測定するために、最終に無機−有機共重合
体を12℃の水に24時間浸漬してから取り出し、ティ
ッシュで共重合体表面の水を除去した後、水に浸漬する
前後の重量を測定した。実験誤差を減らすために、5回
実施した値を平均して損失重量(%)を下記の表3
(I)(II)にそれぞれ記載した。
【0045】
【表3】
【0046】試験例4 無機−有機共重合体の成分変化による濁度と投光度を調
べるために、前記実施例2〜7と比較例2の方法を用
い、下記の表4の組成で製造した無機−有機共重合体溶
液を20×20cmのアクリル板に注し、大気圧、50℃
で24時間乾燥した後、60℃で更に24時間乾燥して
フィルム化した。フィルムの濁度を測定するために、A
STM D 1003法により測定し、投光度は可視光線
領域の光を透過して測定し、これらの測定値を下記の表
4(I)(II)に示した。
べるために、前記実施例2〜7と比較例2の方法を用
い、下記の表4の組成で製造した無機−有機共重合体溶
液を20×20cmのアクリル板に注し、大気圧、50℃
で24時間乾燥した後、60℃で更に24時間乾燥して
フィルム化した。フィルムの濁度を測定するために、A
STM D 1003法により測定し、投光度は可視光線
領域の光を透過して測定し、これらの測定値を下記の表
4(I)(II)に示した。
【0047】
【表4】
【0048】試験例5 無機−有機共重合体を水に浸漬する前後の共重合体の重
量損失係数を測定するために、前記実施例2と比較例
1、2で製造した無機−有機共重合体溶液を20×20
cmのアクリル板に注し、大気圧、50℃で24時間乾燥
した後、再び60℃で更に24時間乾燥してフィルム化
した。製造されたフィルムを1×3cmの大きさに切断し
た後、DMTA装備(DMTA−MARK−4、Rheo M
etric Scientifics社製)を用い、1Hertz、分当たり3
℃の速度で0℃〜150℃の温度範囲で水に浸漬した後
の共重合体の重量損失係数を測定し、その結果を図1な
いし図3に示した。
量損失係数を測定するために、前記実施例2と比較例
1、2で製造した無機−有機共重合体溶液を20×20
cmのアクリル板に注し、大気圧、50℃で24時間乾燥
した後、再び60℃で更に24時間乾燥してフィルム化
した。製造されたフィルムを1×3cmの大きさに切断し
た後、DMTA装備(DMTA−MARK−4、Rheo M
etric Scientifics社製)を用い、1Hertz、分当たり3
℃の速度で0℃〜150℃の温度範囲で水に浸漬した後
の共重合体の重量損失係数を測定し、その結果を図1な
いし図3に示した。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により製造
した高分子−金属酸化物は新たな無機−有機共重合体で
あり、溶解性高分子の水分抵抗性を向上させながら親水
性を維持させて、樹脂、フィルムコーティングの形態
で、消泡剤、潤滑剤、塗料、耐食性コーティング、防水
コーティング、プラスチック又は金属保護コーティン
グ、電子電気部品コーティング、電気変色素子、高屈折
レンズ、眼鏡レンズ、耐熱素材、赤外線反射用薄膜及び
湯気曇り防止コーティング、耐汚染コーティング、ガス
遮断フィルム、光硬化性素材、紫外線硬化インク及び塗
料、電池電解質溶液の部品に使用できる。
した高分子−金属酸化物は新たな無機−有機共重合体で
あり、溶解性高分子の水分抵抗性を向上させながら親水
性を維持させて、樹脂、フィルムコーティングの形態
で、消泡剤、潤滑剤、塗料、耐食性コーティング、防水
コーティング、プラスチック又は金属保護コーティン
グ、電子電気部品コーティング、電気変色素子、高屈折
レンズ、眼鏡レンズ、耐熱素材、赤外線反射用薄膜及び
湯気曇り防止コーティング、耐汚染コーティング、ガス
遮断フィルム、光硬化性素材、紫外線硬化インク及び塗
料、電池電解質溶液の部品に使用できる。
【図1】実施例2で製造した無機−有機共重合体の重量
損失係数を測定したグラフである。
損失係数を測定したグラフである。
【図2】比較例2で製造した無機−有機複合材料の損失
係数を測定したグラフである。
係数を測定したグラフである。
【図3】比較例1で製造したポリビニールアルコールの
損失係数を測定したグラフである。
損失係数を測定したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 魚 英柱 大韓民國 305−701 大田市 儒城區 九 城洞 373−1 (72)発明者 朴 彦鎬 大韓民國 305−701 大田市 儒城區 九 城洞 373−1
Claims (4)
- 【請求項1】 下記式1で表示されるポリビニールアル
コールシランカップリング剤を用いた無機−有機共重合
体。 【化1】 前記式で、R1はH又はFであり、QはH、F又はアル
デヒドあるいはエステル基を有する炭化水素、R2は炭
素数1〜22である酸素、窒素、硫黄などのヘテロ原子
を1個以上含むか含まない直鎖又は側鎖アルキル基であ
り、M1、M2は中心金属で、Ti、Zr、Si、A
l、Cs、W、Ge又はTaを有し、x、y、zはモル
分率で、x=0.5〜0.99、y=0.01〜0.
2、z=0〜0.5を示し、x、y、zの合は1を満足
させ、a、b、cは重量%で、aは全体重量の0.00
1〜10%の範囲を満足させ、bとcは0.1〜50%
の範囲を満足させ、dとeは2又は3/2である。 - 【請求項2】 下記の式2で表示されるポリビニールア
ルコール−シランカップリング剤と下記の一般式3で表
示される無機物前駆体を酸又は塩基触媒を用い、0℃〜
90℃で、1〜5時間反応させて、前記式1で表示され
る共重合体を製造することを特徴とするポリビニールア
ルコールシランカップリング剤を用いる無機−有機共重
合体の製造方法。 【化2】 前記式で、R1、R2、x、y、zは前記式1で定義し
たものと同じであり、R3、R4はメチル、エチル、プ
ロピル、ブチル基であるか、これら基が酸触媒下で加水
分解された水素原子であり、R5は炭素数1〜22であ
る酸素、窒素、硫黄などのヘテロ原子を1個以上含むか
含まない直鎖又は側鎖アルキル基であり、Mは中心原子
としてTi、Zr、Si、Al、Cs、W、Ge又はT
aを有し(n+m=3〜5)、Lはコーディネーション
数で、4〜6を示し、Xはキレートリガンドを示し、P
=1又は2(P=0である場合、M=Si、Cs、G
e)、Sはリガンドのキレート能力に対応、2(bident
ate)又は3(tridentate)である。 - 【請求項3】 無機物前駆体は、式2のポリビニールア
ルコール−シランカップリング剤と反応する前、酸又は
塩基触媒下で下記の式4で表示されるキレートリガンド
としての化合物と反応することを特徴とする、請求項2
記載のポリビニールアルコール−シランカップリング剤
を用いる無機−有機共重合体の製造方法。 【化3】 ここで、R6は置換されるか置換されていない直鎖又は
側鎖アルキル基で、1価炭化水素であり、R7は水素、
アルキル、ハロアルキル、アシル基から選択された炭素
数8以下であるか、R6とともに炭素数12以下である
置換されたシクロアルキル基を示し、これら化合物はク
ロロ基、ニトロ基、アシル基、シアノ基又はカルボキシ
エステルで置換された基を一つ以上含むことができ、R
8は置換されるか又は置換されていない直鎖又は側鎖
で、ハロゲン基、シアノ基、アミノ基で置換された炭素
数8以下の炭化水素であるか、化学式OR9で表示で
き、R 9は置換されるか又は置換されていない直鎖又は
側鎖アルキル基で、炭素数8以下の炭化水素、又はポリ
エーテル又はエーテル基を含む1価炭化水素を示す。 - 【請求項4】 酸又は塩基触媒としては、酢酸、蟻酸、
ブロモ酢酸、クロロ酢酸、フルオロ酢酸、α−クロロプ
ロピオン酸、o−フルオロ安息香酸、ヒドロキシ酢酸、
乳酸、サリチル酸、酒石酸、パラトリイル酸、ポリ燐
酸、又はピロ燐酸、燐酸、硫酸、塩酸、硝酸、ヨウ素
酸、酒石酸又は過塩素酸、苛性ソーダ、アンモニア、水
酸化カリウム、水酸化ナトリウム、n−ブチルアミン、
ジ−n−ブチルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ
エチルアミン、イミダゾール、ピリジン又は過塩素酸ア
ンモニウムからなる群から選択された1種であることを
特徴とする請求項2又は3記載のポリビニールアルコー
ル−シランカップリング剤を用いる無機−有機共重合体
の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1999-21425 | 1999-06-09 | ||
KR1019990021425A KR100302326B1 (ko) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | 폴리비닐알콜-실란커플링제를 이용한 무-유기 공중합체 및 그의제조방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001011119A true JP2001011119A (ja) | 2001-01-16 |
Family
ID=19591184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000171732A Pending JP2001011119A (ja) | 1999-06-09 | 2000-06-08 | ポリビニールアルコール−シランカップリング剤を用いた無機−有機共重合体及びその製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6337370B1 (ja) |
JP (1) | JP2001011119A (ja) |
KR (1) | KR100302326B1 (ja) |
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