JP2002121277A - パーフルオロポリエーテル変性アミノシラン及び表面処理剤並びに該アミノシランの硬化皮膜が形成された物品 - Google Patents
パーフルオロポリエーテル変性アミノシラン及び表面処理剤並びに該アミノシランの硬化皮膜が形成された物品Info
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Abstract
キル基又はフェニル基、Q1、Q2は2価の有機基、mは
2〜50の整数、nは2又は3、xは1〜4の整数、y
は0〜4の整数を示す。)で表されるパーフルオロポリ
エーテル変性アミノシラン。 【効果】 本発明のアミノシランによれば、撥水撥油
性、防汚性に優れた硬化皮膜を与えることができ、種々
のコーティング用途に有効に使用し得る。
Description
性、防汚性等に優れ、耐久性、潤滑性を有する硬化皮膜
を形成することができる新規なパーフルオロポリエーテ
ル変性アミノシラン及び表面処理剤並びに該アミノシラ
ンの硬化皮膜が形成された物品に関する。
パーフルオロポリエーテル基含有化合物は、その表面エ
ネルギーが非常に小さいために、撥水撥油性、耐薬品
性、潤滑性、離型性、防汚性などを有する。その性質を
利用して、工業的には紙・繊維などの撥水撥油防汚剤、
磁気記録媒体の滑剤、精密機器の防油剤、離型剤、化粧
料、保護膜など、幅広く利用されている。
る非粘着性、非密着性があることを示しており、基材表
面に塗布することはできても、皮膜を形成し、密着させ
ることはできなかった。
合物とを結合させるものとしては、シランカップリング
剤がよく知られている。シランカップリング剤は、1分
子中に有機官能基と反応性シリル基(一般にはアルコキ
シシリル基)を有する。アルコキシシリル基は、空気中
の水分などによって自己縮合反応をおこしてシロキサン
となり、皮膜を形成する。それと同時に、ガラスや金属
などの表面と化学的・物理的に結合することによって、
耐久性を有する強固な皮膜となる。シランカップリング
剤はこの性質を利用して各種基材表面のコーティング剤
として幅広く利用されている。
58−167597号公報では、下記式(2)
H2CH2CH2又はCH2CH2NHCH2CH2CH2、m
は1〜4の整数、nは2又は3である。)で示されるよ
うなフルオロアミノシラン化合物が開示されている。し
かしながら、この化合物は、パーフルオロポリエーテル
基の部分が、ヘキサフルオロプロピレンオキサイド(H
FPO)の2〜5量体と短いため、パーフルオロポリエ
ーテル基の持つ特徴を十分に出すことができなかった。
は、ガラス表面の撥水撥油剤として、下記式(3)
ルキル基であってエーテル結合を1個以上含んでもよ
い。R1は水素原子又は低級アルキル基、Aはアルキレ
ン基、xは−CON(R2)−Q−又は−SO2N
(R2)−Q−(但し、R2は低級アルキル基、Qは2価
の有機基を示す)、zは低級アルキル基、Yはハロゲ
ン、アルコキシ基又はR3COO−(但し、R3は水素原
子又は低級アルキル基を示す)、nは0又は1の整数、
aは1〜3の整数、bは0又は1〜2の整数である。)
で示される化合物が提案されているが、この場合も含フ
ッ素基の部分の炭素数が1〜20個と少なく、十分な効
果が得られていない。
めに、下記式(4)
は水素原子又は低級アルキル基、QはCH2CH2CH2
又はCH2CH2NHCH2CH2CH2、mは6〜50の
整数、nは2又は3、x及びyはそれぞれ1〜3の整数
である。)で表されるパーフルオロポリエーテル変性ア
ミノシランを提案した(特開平11−29585号公
報)。このパーフルオロポリエーテル変性アミノシラン
は、撥水撥油性、防汚性、耐薬品性、潤滑性、離型性等
に優れており、各種基材表面にコーティングすることに
より表面処理剤として利用することができる。しかし、
1分子中の加水分解性基の割合(重量%)が少ないた
め、硬化までに時間を要するなど、処理皮膜を形成する
上での改良が要望された。
記式(5)
キル基又はフェニル基、Q1、Q2は2価の有機基、mは
6〜50の整数、nは2又は3、x及びyはそれぞれ1
〜3の整数である。)で表されるパーフルオロポリエー
テル変性アミノシランを提案した(特願平11−139
596号)が、耐久性、潤滑性などの点で更にその改善
が望まれた。
テナンスフリー化することや、外観や視認性をよくする
ためにディスプレイの表面に指紋がつきにくくするな
ど、「汚れにくくする」技術、「汚れを落とし易くす
る」技術に対する要求は年々高まってきており、これら
の要求に応えることのできる材料の開発が望まれてい
た。
基材に対し強固に密着し、優れた潤滑性、耐久性を有す
る硬化皮膜を与えるパーフルオロポリエーテル変性アミ
ノシラン及びこれを主成分とする表面処理剤並びに該ア
ミノシランの硬化皮膜が形成された物品を提供すること
を目的とする。
発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った
結果、下記一般式(1)で示される新規なパーフルオロ
ポリエーテル変性アミノシランが、撥水撥油性、防汚
性、耐薬品性、耐久性、潤滑性、離型性等に優れてお
り、各種基材表面にコーティングすることにより表面処
理剤として利用することができ、また、その処理皮膜は
基材に強固に密着しているため、その効果を長期間持続
させることができることを見出し、本発明をなすに至っ
た。
キル基又はフェニル基、Q1、Q2は2価の有機基、mは
2〜50の整数、nは2又は3、xは1〜4の整数、y
は0〜4の整数を示す。)
ルオロポリエーテル変性アミノシラン、このアミノシラ
ン及び/又はその部分加水分解縮合物を主成分とする表
面処理剤、並びにこのアミノシラン及び/又はその部分
加水分解縮合物を主成分とする硬化皮膜を表面に有する
物品を提供する。
(1)のパーフルオロポリエーテル変性アミノシランに
はアミド結合が含まれているが、基材表面にフッ素変性
基を効率よく配向させるには、アミド結合が有効である
ことが知られており、この点からも本発明に示す表面処
理剤はこれまでのものよりも優れていると言える。ま
た、分子の両末端に加水分解性シリル基を2個ずつ有し
ており、両末端が基材に強固に密着するため、潤滑性や
耐久性が改善されたものである。
本発明に示すパーフルオロポリエーテル変性アミノシラ
ンは、下記式(1)で表されるものである。
キル基又はフェニル基、Q1、Q2は2価の有機基、mは
2〜50の整数、nは2又は3、xは1〜4の整数、y
は0〜4の整数を示す。)
れぞれ同じであっても異なっていてもよい。その具体例
としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブ
トキシ基などの炭素数1〜10のアルコキシ基、メトキ
シメトキシ基、メトキシエトキシ基などの炭素数2〜1
0のオキシアルコキシ基、アセトキシ基などの炭素数1
〜10のアシロキシ基、イソプロペノキシ基などの炭素
数2〜10のアルケニルオキシ基、クロル基、ブロモ
基、ヨード基などのハロゲン基などが挙げられる。中で
もメトキシ基、エトキシ基、イソプロペノキシ基、クロ
ル基が好適である。
又はフェニル基でそれぞれ同じであっても異なっていて
もよく、具体的にはメチル基、エチル基、フェニル基な
どであり、中でもメチル基が好適である。Q1、Q2は2
価の有機基であり、それぞれ同じであっても異なってい
てもよく、好ましくはCH2CH2CH2のような炭素数
1〜10のアルキレン基である。
小さいとパーフルオロポリエーテル基としての特徴が十
分に発揮されず、また、この範囲より大きいと、分子全
体に占めるアルコキシシリル基の割合が極端に小さくな
るため、アルコキシシリル基の縮合反応が進みづらいた
め、皮膜を形成する上で好ましくない。mの値としては
10〜30の範囲が機能の発現と反応性とのバランスの
上で特に望ましい。nは2又は3のいずれかで、それぞ
れ同じであっても異なっていてもよく、またn=2のも
のとn=3のものとを併用してもよい。
性アミノシランの製造方法の例としては、相当するヘキ
サフルオロプロピレンオキサイド(HFPO)オリゴマ
ーのジアリルアミド誘導体と相当するヒドロキシシラン
とのヒドロシリル化反応によって製造する方法が挙げら
れる。例えば,下記式(1a)及び式(1b)で示され
る化合物を白金系触媒の存在下に反応させることにより
本発明のアミノシランを得ることができる。
変性アミノシラン及び/又はその部分加水分解縮合物を
主成分とする表面処理剤を提供する。
じて、加水分解縮合触媒、例えば、有機錫化合物(ジブ
チル錫ジメトキシド、ジラウリン酸ジブチル錫など)、
有機チタン化合物(テトラn−ブチルチタネートな
ど)、有機酸(酢酸、メタンスルホン酸など)、無機酸
(塩酸、硫酸など)を添加してもよい。これらの中で
は、特に酢酸、テトラn−ブチルチタネート、ジラウリ
ン酸ジブチル錫などが望ましい。添加量は触媒量であ
り、通常アミノシラン及び/又はその部分加水分解縮合
物100重量部に対して0.01〜5重量部、特に0.
1〜1重量部である。
で希釈して用いてもよい。このような溶媒としては、フ
ッ素変性脂肪族炭化水素系溶剤(パーフルオロヘプタ
ン、パーフルオロオクタンなど)、フッ素変性芳香族炭
化水素系溶剤(m−キシレンヘキサフロライド、ベンゾ
トリフロライドなど)、フッ素変性エーテル系溶剤(メ
チルパーフルオロブチルエーテル、パーフルオロ(2−
ブチルテトラヒドロフラン)など)、フッ素変性アルキ
ルアミン系溶剤(パーフルオロトリブチルアミン、パー
フルオロトリペンチルアミンなど)、炭化水素系溶剤
(石油ベンジン、ミネラルスピリッツ、トルエン、キシ
レンなど)、ケトン系溶剤(アセトン、メチルエチルケ
トン、メチルイソブチルケトンなど)を例示することが
できる。これらの中では、溶解性、濡れ性などの点で、
フッ素変性された溶剤が望ましく、特には、m−キシレ
ンヘキサフロライド、パーフルオロ(2−ブチルテトラ
ヒドロフラン)、パーフルオロトリブチルアミンなどで
ある。
以上を混合するようにしてもよく、いずれにしても上記
成分を均一に溶解させることが好ましい。なお、この溶
媒に溶解せしめた式(1)のアミノシラン及び/又はそ
の部分加水分解縮合物の濃度は処理方法により最適濃度
は異なるが、0.01〜50重量%、特に0.05〜2
0重量%であることが好ましい。
理方法としては、刷毛塗り、ディッピング、スプレー、
蒸着処理など公知の方法で処理できる。また、処理温度
は処理方法によって最適な温度は異なるが、例えば刷毛
塗りやディッピングの場合は、室温から120℃の範囲
が望ましい。処理湿度としては、加湿下で行うことが反
応を促進する上で望ましい。
によって処理条件は異なるため、その都度最適化するこ
とが望ましい。
制限されないが、基材としては、紙、布、金属及びその
酸化物、ガラス、プラスチック、陶磁器、セラミックな
ど各種材質のものを用いることができる。具体的には、
次のものが挙げられる。 撥水撥油剤…紙、布、金属、ガラス、プラスチック、セ
ラミックなど 離型剤…粘着テープ用、樹脂成形用金型、ロール用など 防汚加工剤…紙、布、金属、ガラス、プラスチック、セ
ラミックなど
化皮膜の膜厚は、基材の種類により適宜選定されるが、
通常0.1nm〜5μm、特に1〜100nmである。
に応用することができる。眼鏡レンズ、反射防止フィル
ターなど光学部材の指紋、皮脂付着防止コーティング;
浴槽、洗面台のようなサニタリー製品の撥水、防汚コー
ティング;自動車、電車、航空機などの窓ガラス、ヘッ
ドランプカバー等の防汚コーティング;外壁用建材の撥
水、防汚コーティング;台所用建材の油汚れ防止用コー
ティング;電話ボックスの撥水、防汚及び貼り紙防止コ
ーティング;美術品などの撥水撥油性、指紋付着防止付
与のコーティング;コンパクトディスク、DVDなどの
指紋付着防止コーティング;その他、塗料添加剤、樹脂
改質剤、無機質充填剤の流動性、分散性を改質、テー
プ、フィルムなどの潤滑性の向上など。
体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限される
ものではない。
を取り付けた200mlの3つ口フラスコに、下記式
(I)
ミド88.6gと、m−キシレンヘキサフロライド4
0.5g、塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエ
ン溶液0.187g(Pt単体として4.80×10-6
モルを含有)を入れて80℃に加熱撹拌した。トリメト
キシシラン5.9gを滴下して85℃で3時間熟成し、
1H−NMRで原料のアリル基が消失したのを確認した
後、溶剤や過剰のトリメトキシシランを減圧溜去して無
色透明の液体93.0gを得た。得られた化合物の1H
−NMR及びIRスペクトルのデータを次に示す。
ト) 2955−2820(C−H) 1680(CON) 1310−1090(C−F) 以上の結果から、得られた化合物の構造式は
ち、トリメトキシシランの代わりに、メチルジメトキシ
シランを用いた他は、合成例1と同様の方法で下記に示
す化合物を得た。
ち、式(I)に示すパーフルオロポリエーテル変性ジア
リルジアミドの代わりに下記式(II)
で下記に示す化合物を得た。
ち、式(I)に示すパーフルオロポリエーテル変性ジア
リルジアミドの代わりに下記式(III)
で下記に示す化合物を得た。
合成されたパーフルオロポリエーテル変性アミノシラン
3.0gをパーフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラ
ン)97.0gに溶解させ、ガラス板(2.5×10×
0.5cm)に刷毛塗りで塗布した。25℃、湿度70
%の雰囲気下で1時間放置し、硬化皮膜を形成させた。
この試料片を用いて、下記(1)〜(4)の評価を行っ
た。 (1)撥水撥油性の評価 接触角計(協和界面科学社製A3型)を用いて、硬化皮
膜の水及びn−ヘキサデカンに対する接触角を測定し、
撥水撥油性の評価とした。 (2)離型性の評価 硬化皮膜表面にセロハン粘着テープ(幅25mm)を貼
り、その剥離力を測定して離型性の評価とした。測定は
引張試験機を用いて180°の角度で剥離速度300m
m/min.で行った。 (3)皮膜の耐久性の評価 セルロース製不織布によって硬化皮膜表面を一定の荷重
で30往復拭いたのち、評価(1)で示した方法で水に
対する接触角を測定して耐久性の評価とした。 (4)加水分解性(皮膜形成性)の評価 合成例1〜3で合成されたパーフルオロポリエーテル変
性アミノシラン3.0gをパーフルオロ(2−ブチルテ
トラヒドロフラン)97.0gに溶解させ、ガラス板
(2.5×10×0.5cm)に刷毛塗りで塗布した。
25℃、湿度70%の雰囲気下で10分間放置したの
ち、表面の未硬化分をパーフルオロ(2−ブチルテトラ
ヒドロフラン)で掛け流し洗浄してから、ガラス表面の
水に対する接触角を測定して加水分解性(皮膜形成性)
の評価とした。上記(1)〜(4)の評価結果を表1に
示す。
用いたフルオロアミノシランの代わりに合成例4で合成
されたフルオロアミノシランを用いた他は、実施例と同
様の方法で評価した。評価結果を表1に示す。
用いたフルオロアミノシランの代わりに下記式(IV)
に示す化合物を用いた他は、実施例と同様の方法で評価
した。評価結果を表1に示す。
しくはそれ以上の撥水撥油性、離型性を有し、かつ、耐
久性、加水分解性(皮膜形成性)に優れている。また、
比較例1−1は実施例と比べて撥水撥油性、離型性に劣
っており、実用に供し得ない。
ポリエーテル変性アミノシランは、基材表面に強固な皮
膜を形成し、撥水撥油性、離型性等に優れた表面処理剤
としての応用が可能である。
合成されたパーフルオロポリエーテル変性アミノシラン
5.0gをパーフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラ
ン)495.0gに溶解させてコーティング液を調製し
た。この処理液にトリフルオロメタンスルホン酸0.0
5gを加えてよく撹拌し、シリコーンレジンのハードコ
ート処理をしたアクリル樹脂板(10×10×0.8c
m)にディッピング法で塗工した。40℃、湿度85%
の雰囲気下で2時間放置し、乾いた布で表面を拭き取っ
て硬化皮膜を形成させた。この試料片を用いて、以下の
ような評価を行った。 (1)撥水性の評価 接触角計(協和界面科学社製A3型)を用いて、硬化皮
膜の水に対する接触角を測定し、撥水性の評価とした。
評価結果を表2に示す。 (2)防汚性に対する評価 表2に示す汚染試料約30gを硬化皮膜が形成されたア
クリル樹脂板上に掛け流した時の汚れのつき易さ、及び
それを室温で15分間風乾させた後に乾いた布で拭き取
った時の汚れの拭き取り易さについて、以下の評価基準
で評価を行った。評価結果を表2に示す。汚れのつき易さ ○:汚れがほとんどつかない △:やや汚れがつく ×:かなり汚れがつく汚れの拭き取り易さ ○:汚れを軽く拭き取れる △:汚れが拭き取りにくいが跡は残らない ×:汚れが拭き取りにくく跡も残る
用いたコーティング液の代わりに合成例4で合成された
フルオロアミノシランを用いた他は、実施例と同様の方
法でコーティング剤組成物を調製して評価した。評価結
果を表2に示す。
用いたコーティング液の代わりに、C8F17CH2CH 2
Si(OCH3)3を用いた他は、実施例と同様の方法で
コーティング剤組成物を調製して評価した。評価結果を
表2に示す。
用いたコーティング液を塗工せずにそのままアクリル樹
脂板を用いた他は、実施例と同様の方法で評価を行っ
た。評価結果を表2に示す。
合成されたパーフルオロポリエーテル変性アミノシラン
5.0gをパーフルオロヘキサン495.0gに溶解さ
せてコーティング液を調製した。この処理液をガラス製
レンズにスピンコート法で塗工した。40℃、湿度85
%の雰囲気下で2時間放置し、乾いた布で表面を拭き取
って硬化皮膜を形成させた。この試料片を用いて、以下
のような評価を行った。 (1)撥水性の評価 接触角計(協和界面科学社製A3型)を用いて、レンズ
表面の水に対する接触角を測定し、撥水性の評価とし
た。評価結果を表3に示す。 (2)防汚性に対する評価 レンズ表面に人差し指を5秒間押し当てて指紋を付着さ
せてそのつきにくさを目視で評価した。また、その指紋
を乾いた布で拭き取った時の汚れの拭き取り易さについ
ても評価した。評価基準は以下の通りであり、被験者5
人の平均の評価をその表面の評価とした。評価結果を表
3に示す。指紋のつきにくさ ○:指紋がほとんどつかない △:やや指紋がつく ×:はっきりと指紋がつく指紋の拭き取り易さ ○:指紋を軽く拭き取ることができる △:指紋は拭き取りにくいが跡は残らない ×:指紋が拭き取りにくく跡も残る
用いたコーティング液の代わりに合成例4で合成された
フルオロアミノシランを用いた他は、実施例と同様の方
法でコーティング剤組成物を調製して評価した。評価結
果を表3に示す。
用いたコーティング液の代わりに、C8F17CH2CH 2
Si(OCH3)3を用いた他は、実施例と同様の方法で
コーティング剤組成物を調製して評価した。評価結果を
表3に示す。
用いたコーティング液を塗工せずにそのままガラスレン
ズを用いた他は、実施例と同様の方法で評価を行った。
評価結果を表3に示す。
油性、防汚性に優れた硬化皮膜を与えることができ、種
々のコーティング用途に有効に使用し得る。
チャートである。
Claims (6)
- 【請求項1】 下記式(1) 【化1】 (式中、X1、X2は加水分解性基、R1、R2は低級アル
キル基又はフェニル基、Q1、Q2は2価の有機基、mは
2〜50の整数、nは2又は3、xは1〜4の整数、y
は0〜4の整数を示す。)で表されるパーフルオロポリ
エーテル変性アミノシラン。 - 【請求項2】 (CxF2xO)mで表されるパーフルオロ
ポリエーテル部分が、下記式 【化2】 (mは前記と同様である。)で示されることを特徴とす
る請求項1記載のパーフルオロポリエーテル変性アミノ
シラン。 - 【請求項3】 加水分解性基Xがアルコキシ基であるこ
とを特徴とする請求項1又は2記載のパーフルオロポリ
エーテル変性アミノシラン。 - 【請求項4】 Q1、Q2がCH2CH2CH2である請求
項1、2又は3記載のパーフルオロポリエーテル変性ア
ミノシラン。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1項記載のパ
ーフルオロポリエーテル変性アミノシラン及び/又はそ
の部分加水分解縮合物を主成分とする表面処理剤。 - 【請求項6】 請求項1乃至4のいずれか1項記載のパ
ーフルオロポリエーテル変性アミノシラン及び/又はそ
の部分加水分解縮合物を主成分とする硬化皮膜を表面に
有する物品。
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
JP2000314657A JP3702944B2 (ja) | 2000-10-16 | 2000-10-16 | パーフルオロポリエーテル変性アミノシラン及び表面処理剤並びに該アミノシランの硬化皮膜が形成された物品 |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000314657A JP3702944B2 (ja) | 2000-10-16 | 2000-10-16 | パーフルオロポリエーテル変性アミノシラン及び表面処理剤並びに該アミノシランの硬化皮膜が形成された物品 |
Publications (2)
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---|---|
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