JP2004285361A - Organosol dispersed in fluorine-containing solvent and its application - Google Patents

Organosol dispersed in fluorine-containing solvent and its application Download PDF

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淳 渡壁
Ko Aosaki
耕 青崎
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秀 中村
Naoko Shirota
直子 代田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organosol which is useful to disperse an inorganic fine powder in a fluorine-containing polymer, to provide a composition obtained by dissolving a fluorine-containing polymer in the organosol, and to provide a coating agent comprising them. <P>SOLUTION: This organosol is obtained by dispersing an inorganic fine powder treated with a fluorine-containing surface treatment agent such as a silane coupling agent and the like in an aprotic fluorine-containing solvent or in a mixed solvent of this solvent and a protic fluorine-containing solvent. A composition is obtained by dissolving an amorphous perfluoropolymer in this organosol. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、含フッ素溶媒に無機微粒子が分散されてなるオルガノゾル、該オルガノゾルに含フッ素ポリマーが溶解されてなる組成物、およびその用途に関する。   The present invention relates to an organosol in which inorganic fine particles are dispersed in a fluorine-containing solvent, a composition in which a fluorine-containing polymer is dissolved in the organosol, and use thereof.

含フッ素ポリマーは、一般に耐熱性、耐薬品性に優れ、屈折率、誘電率が小さいという特徴があるが、柔らかいために表面が傷つきやすいという短所がある。このような短所を克服する方法としては、ポリマー中に硬い無機微粒子を充填する方法が有効である。また、表面が平滑で光学的に透明で均質な薄膜などの成形体を得るためには、光を散乱しにくい平均粒子径が1μm以下の微粒子をポリマー中に均一に充填することが要求される。   The fluorine-containing polymer is generally excellent in heat resistance and chemical resistance, and has a characteristic that the refractive index and dielectric constant are small. However, since it is soft, it has a disadvantage that the surface is easily damaged. As a method of overcoming such disadvantages, a method of filling the polymer with hard inorganic fine particles is effective. In addition, in order to obtain a molded body such as a thin film having a smooth surface, optically transparent and homogeneous, it is required to uniformly fill the polymer with fine particles having an average particle diameter of 1 μm or less that hardly scatter light. .

一般に、無機微粒子を充填する場合はポリマーに無機微粒子粉末を混入する方法が行われている。しかし、無機微粒子粉末を用いる場合には、一次粒子径が小さくても、粒子同志が付着して大きな二次粒子を形成しやすく、そのため表面が平滑で光学的に透明で均質な成形体を得ることが困難である。   Generally, when filling with inorganic fine particles, a method of mixing inorganic fine particle powder into a polymer is performed. However, when the inorganic fine particle powder is used, even if the primary particle size is small, it is easy for the particles to adhere to each other to form large secondary particles, so that a molded article having a smooth surface, optically transparent and homogeneous can be obtained. Is difficult.

この問題に対処する方法として、液体に均一に分散した無機微粒子を使用してポリマーに無機微粒子を配合する方法が公知である。例えば、アルコールにシリカ微粒子が分散されたオルガノゾルと熱硬化性樹脂とからなる液状組成物を硬化させて、シリカ微粒子が均一に分散した硬くて透明な成形体を得ている(特許文献1)。しかし、オルガノゾルに用いられる通常の溶媒は含フッ素ポリマーを溶解しないため、ポリマーが含フッ素ポリマーである場合には、無機微粒子を均一に充填するという目的には通常の溶媒を用いたオルガノゾルを使用できない。   As a method for coping with this problem, a method in which inorganic fine particles uniformly dispersed in a liquid are used and inorganic fine particles are blended into a polymer is known. For example, a liquid composition composed of an organosol in which silica fine particles are dispersed in alcohol and a thermosetting resin is cured to obtain a hard and transparent molded body in which silica fine particles are uniformly dispersed (Patent Document 1). However, normal solvents used in organosols do not dissolve fluorine-containing polymers, so when the polymer is a fluorine-containing polymer, organosols using ordinary solvents cannot be used for the purpose of uniformly filling inorganic fine particles. .

特開昭57−128760号公報JP-A-57-128760

特定の含フッ素溶媒だけに可溶な非晶質のペルフルオロポリマーにシリカ微粒子などの無機微粒子を均一に配合するために、含フッ素溶媒を用いた無機微粒子のオルガノゾルを用いることが考えられる。しかし、従来このようなオルガノゾルは知られておらず、また従来オルガノゾルに用いられる通常の溶媒を単にこの含フッ素溶媒に変更するだけでは、無機微粒子が均一に安定に分散したオルガノゾルを得ることは困難であった。   In order to uniformly mix inorganic fine particles such as silica fine particles with an amorphous perfluoropolymer soluble only in a specific fluorine-containing solvent, it is conceivable to use an organosol of inorganic fine particles using a fluorine-containing solvent. However, such an organosol has not been known so far, and it is difficult to obtain an organosol in which inorganic fine particles are uniformly and stably dispersed by simply changing the usual solvent used in the conventional organosol to this fluorine-containing solvent. Met.

本発明は無機微粒子を含フッ素ポリマーに配合するために有用なオルガノゾル、そのオルガノゾルに含フッ素ポリマーが溶解されてなる組成物、およびそれらからなるコーティング剤に関する下記の発明である。
含フッ素表面処理剤で処理された無機微粒子が沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒に分散されてなるオルガノゾル。
含フッ素表面処理剤で処理された無機微粒子が沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒とプロトン性含フッ素溶媒との混合溶媒に分散されてなるオルガノゾル。
上記オルガノゾルに含フッ素ポリマーが溶解されてなる組成物。
上記のオルガノゾルからなるコーティング剤または上記組成物からなるコーティング剤。
The present invention relates to an organosol useful for blending inorganic fine particles with a fluorine-containing polymer, a composition in which the fluorine-containing polymer is dissolved in the organosol, and a coating agent comprising the same.
An organosol in which inorganic fine particles treated with a fluorine-containing surface treatment agent are dispersed in an aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C to 200 ° C.
An organosol in which inorganic fine particles treated with a fluorine-containing surface treatment agent are dispersed in a mixed solvent of an aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 ° C. and a protic fluorine-containing solvent.
A composition comprising a fluorine-containing polymer dissolved in the organosol.
A coating agent comprising the above organosol or a coating agent comprising the above composition.

本発明によれば、含フッ素ポリマーの低屈折率を生かした低反射コートや光ファイバー、含フッ素ポリマーの低誘電率を生かした電子材料などの種々の用途において、従来の含フッ素ポリマーでは不充分であった物理的、機械的物性を改良できる。また、コロイド粒子を含んでいるため、チキソトロピー性を利用してコーティング時のたれの防止にも効果がある。Rf基を含有する(メタ)アクリレートを含フッ素ポリマーとして含む本発明のオルガノゾルを用いると、耐久性の優れた撥水撥油性のコーティングを施すこともできる。   According to the present invention, conventional fluorine-containing polymers are not sufficient for various applications such as low reflection coatings and optical fibers that make use of the low refractive index of fluorine-containing polymers, and electronic materials that make use of the low dielectric constant of fluorine-containing polymers. The physical and mechanical properties can be improved. Further, since it contains colloidal particles, it is effective in preventing sagging during coating by utilizing thixotropic properties. When the organosol of the present invention containing a (meth) acrylate containing an Rf group as a fluorine-containing polymer is used, a water- and oil-repellent coating having excellent durability can be applied.

本発明において、非プロトン性含フッ素溶媒とは、通常の反応条件下には解離せずプロトンを生じない含フッ素溶媒である。プロトン性含フッ素溶媒とは、含フッ素アルコールなどの、解離してプロトンを生じやすい含フッ素溶媒である。   In the present invention, the aprotic fluorine-containing solvent is a fluorine-containing solvent that does not dissociate under normal reaction conditions and does not generate protons. The protic fluorine-containing solvent is a fluorine-containing solvent that easily dissociates and generates protons, such as a fluorine-containing alcohol.

また、無機微粒子とは無機質材料からなる平均粒子径が1μm以下の微粒子をいう。含フッ素表面処理剤は、無機微粒子表面に化学的にまたは物理的に結合し得る化合物であって、フッ素含有基を有する化合物をいう。代表的な含フッ素表面処理剤はペルフルオロアルキル基を有する含フッ素シランカップリング剤である。これらについては後に詳述する。なお、本発明においてはオルガノゾルの「分散媒」を溶媒とも称するがゾルを溶解することを意味するものではない。   The inorganic fine particles are fine particles having an average particle diameter of 1 μm or less made of an inorganic material. The fluorine-containing surface treatment agent is a compound that can be chemically or physically bonded to the surface of the inorganic fine particles and has a fluorine-containing group. A typical fluorine-containing surface treatment agent is a fluorine-containing silane coupling agent having a perfluoroalkyl group. These will be described in detail later. In the present invention, the “dispersion medium” of the organosol is also referred to as a solvent, but does not mean that the sol is dissolved.

本発明のオルガノゾル(以下、オルガノゾルを単にゾルともいう。)は以下の方法によって製造できる。しかし、製造方法はこれらに限られない。基本的には、従来の溶媒を使用したオルガノゾルを用いてその無機微粒子を含フッ素表面処理剤で表面処理し、次いで溶媒を含フッ素溶媒に置換する方法、および含フッ素溶媒を用いたオルガノゾルを製造し、次いでその無機微粒子を含フッ素表面処理剤で表面処理する方法がある。また、溶媒置換の方法としては、ゾルを乾燥した後、異なる溶媒に再分散する方法、2つの溶媒を混合した後、沸点温度差を利用して蒸留等により一方の溶媒を除去する方法、2つの溶媒を混合した後、限外ろ過により一方の溶媒を除去する方法、などがある。
また、原料ゾルとしては水性ゾル(水単独または水と有機溶媒の混合物を分散媒とするもの)も使用できる。
The organosol of the present invention (hereinafter, organosol is also simply referred to as sol) can be produced by the following method. However, the manufacturing method is not limited to these. Basically, the inorganic sol using a conventional solvent is treated with a fluorine-containing surface treatment agent and then the solvent is replaced with a fluorine-containing solvent, and the organosol using the fluorine-containing solvent is produced. Then, there is a method in which the inorganic fine particles are surface-treated with a fluorine-containing surface treatment agent. Further, as a solvent replacement method, a method of drying a sol and then redispersing in a different solvent, a method of mixing two solvents, and then removing one of the solvents by distillation or the like using a boiling point temperature difference, There is a method in which one solvent is removed by ultrafiltration after mixing the two solvents.
Also, as the raw material sol, an aqueous sol (water alone or a mixture of water and an organic solvent as a dispersion medium) can be used.

より具体的にはまず下記の(1)と(2)の方法がある。ただし、原料ゾルから溶媒を留去すると粒子同志が付着して再分散しにくくなるので、通常は(1)よりも(2)の方法が好ましい。
(1)原料ゾルの無機微粒子を含フッ素表面処理剤で表面処理し、次いで溶媒を留去し、その後得られた固形分を含フッ素溶媒に分散させる方法。
(2)原料ゾルの無機微粒子を含フッ素表面処理剤で表面処理し、次いで含フッ素溶媒を添加し、その後蒸留等によりまたは限外ろ過により一方の溶媒を除去する方法。
More specifically, there are the following methods (1) and (2). However, when the solvent is distilled off from the raw material sol, the particles adhere to each other and are difficult to redisperse. Therefore, the method (2) is usually preferable to the method (1).
(1) A method in which the inorganic fine particles of the raw material sol are surface-treated with a fluorine-containing surface treatment agent, the solvent is then distilled off, and then the obtained solid content is dispersed in the fluorine-containing solvent.
(2) A method in which inorganic fine particles of the raw material sol are surface-treated with a fluorine-containing surface treatment agent, then a fluorine-containing solvent is added, and then one solvent is removed by distillation or by ultrafiltration.

原料ゾルの溶媒の沸点が含フッ素溶媒の沸点より低い場合は蒸留分離が容易でかつ好ましい。限外ろ過による溶媒置換は、蒸留分離が困難な場合(例えば原料ゾルの溶媒の沸点が含フッ素溶媒の沸点より高いか、両沸点の差が小さい場合)に用いられ、含フッ素溶媒の添加と限外ろ過による濃縮を繰り返すことにより溶媒置換できる。また、場合によっては蒸留と限外ろ過を組み合わせて溶媒置換を行うこともできる。なお、限外ろ過によって分散媒を水から有機溶媒に置換する方法は公知である(例えば特公平2−1087号公報参照)。   When the boiling point of the solvent of the raw material sol is lower than the boiling point of the fluorine-containing solvent, distillation separation is easy and preferable. Solvent replacement by ultrafiltration is used when distillation separation is difficult (for example, when the boiling point of the solvent of the raw material sol is higher than the boiling point of the fluorinated solvent or the difference between the boiling points is small). The solvent can be replaced by repeating concentration by ultrafiltration. In some cases, solvent replacement can be performed by combining distillation and ultrafiltration. A method of replacing the dispersion medium from water to an organic solvent by ultrafiltration is known (see, for example, Japanese Patent Publication No. 2-1087).

なお、原料ゾルの有機溶媒としては通常メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、セロソルブなどのアルコールやジメチルホルムアミドなど、水と相溶性のある有機溶媒が用いられていることが多く、本発明において原料ゾルとしてはこのような有機溶媒を用いたオルガノゾルの使用が好ましい。   The organic solvent for the raw material sol is usually an organic solvent compatible with water, such as alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, cellosolve, or dimethylformamide. Use of organosols using such organic solvents is preferred.

上記(1)と(2)の方法において含フッ素溶媒としては沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒が用いられる。しかし、沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒は原料ゾルの溶媒との相溶性が低い場合がある。この場合は、原料ゾルの溶媒と沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒の両方に可溶なプロトン性含フッ素溶媒を相溶化剤として使用することが好ましい。すなわち、上記(2)の方法においては、含フッ素溶媒として沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒とともにプロトン性含フッ素溶媒を用いることが好ましい。 In the methods (1) and (2) , an aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 ° C. is used as the fluorine-containing solvent. However, an aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 ° C. may have low compatibility with the solvent of the raw material sol. In this case, it is preferable to use a protic fluorine-containing solvent that is soluble in both the solvent of the raw material sol and the aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 ° C. as a compatibilizing agent. That is, in the method (2), it is preferable to use a protic fluorine-containing solvent together with an aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 to 200 ° C. as the fluorine-containing solvent.

単に溶媒置換のためにプロトン性含フッ素溶媒を使用するばかりでなく、分散安定性向上のためにも沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒とプロトン性含フッ素溶媒を併用することが好ましい。例えば上記(2)の方法において沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒とプロトン性含フッ素溶媒を併用して溶媒置換を行った場合、原料ゾルの溶媒とともにプロトン性含フッ素溶媒も除去されてしまうときは、得られた沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒オルガノゾルにプロトン性含フッ素溶媒を再添加することが好ましい。 Not only using a protic fluorine-containing solvent for solvent replacement, but also using an aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 ° C. and a protic fluorine-containing solvent to improve dispersion stability. Is preferred. For example, in the above method (2), when solvent substitution is carried out using a protic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 ° C. and a protic fluorine-containing solvent, the protic fluorine-containing solvent is also used together with the raw material sol solvent. When it is removed, it is preferable to re-add the protic fluorine-containing solvent to the obtained aprotic fluorine-containing solvent organosol having a boiling point of 30 ° C to 200 ° C.

前記したように、下記(3)の方法でも本発明のオルガノゾルを製造できる。   As described above, the organosol of the present invention can also be produced by the following method (3).

(3)含フッ素溶媒を用いたオルガノゾルを製造し、次いでその無機微粒子を含フッ素表面処理剤で表面処理する方法。   (3) A method in which an organosol using a fluorine-containing solvent is produced, and then the inorganic fine particles are surface-treated with a fluorine-containing surface treatment agent.

このオルガノゾルは含フッ素表面処理剤による表面処理が容易であり、プロトン性含フッ素溶媒の一部〜全部を沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒に置換する際相分離しにくい、最終的に得られるオルガノゾルにおいて分散安定性が高い、などの長所がある。場合によっては沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒または沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒とプロトン性含フッ素溶媒を用いてオルガノゾルを製造し、表面処理を行って最終的に目的とするオルガノゾルを製造することもできる。 This organosol is easy to surface-treat with a fluorine-containing surface treatment agent, and phase separation is difficult when part or all of the protic fluorine-containing solvent is replaced with an aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C to 200 ° C. The final obtained organosol has advantages such as high dispersion stability. Optionally manufactures organosol using the aprotic fluorine-containing solvent and the protic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 DEG aprotic fluorinated solvent or a boiling point of 30 ° C. to 200 DEG ° C. in ° C. is subjected to a surface treatment Finally, the desired organosol can be produced.

上記プロトン性含フッ素溶媒を用いたオルガノゾルの場合には、表面処理後その溶媒の一部〜全部を沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒に置換する必要がある。この溶媒置換の方法としては前記(2)の方法で説明した蒸留や限外ろ過による溶媒置換方法を採用できる。 In the case of the organosol using the above protic fluorine-containing solvent, it is necessary to replace part to all of the solvent with an aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 ° C. after the surface treatment. As the solvent replacement method, the solvent replacement method by distillation or ultrafiltration described in the method (2) can be employed.

原料ゾルから含フッ素溶媒を用いたオルガノゾルを製造する方法としては、前記したような溶媒置換法を採用できる。例えば、プロトン性含フッ素溶媒である含フッ素アルコールを用いて、無機微粒子の水性ゾルまたはオルガノゾルと直接含フッ素アルコールを混合し、含フッ素アルコールの方が非フッ素溶媒よりも沸点が高い場合には、蒸留により原料ゾルの溶媒を除去することにより、無機微粒子が含フッ素アルコール中に分散したゾルを製造できる。   As a method for producing an organosol using a fluorine-containing solvent from the raw material sol, the solvent replacement method as described above can be employed. For example, using a fluorine-containing alcohol that is a protic fluorine-containing solvent, an aqueous sol or organosol of inorganic fine particles is directly mixed with a fluorine-containing alcohol, and when the fluorine-containing alcohol has a higher boiling point than a non-fluorine solvent, By removing the solvent of the raw material sol by distillation, a sol in which inorganic fine particles are dispersed in a fluorine-containing alcohol can be produced.

また、水性ゾルまたはオルガノゾルと直接含フッ素アルコールを混合し、限外ろ過による濃縮と含フッ素アルコールの添加を繰り返し行って原料ゾルの溶媒を除去することにより、同様なゾルを製造できる。また必要に応じて含フッ素アルコールを留去することにより、ゾルを濃縮できる。   Also, a similar sol can be produced by mixing an aqueous sol or organosol directly with a fluorinated alcohol, and repeatedly performing concentration by ultrafiltration and addition of the fluorinated alcohol to remove the solvent of the raw material sol. Further, the sol can be concentrated by distilling off the fluorine-containing alcohol as necessary.

本発明のオルガノゾル中の無機微粒子の材料の代表的な例を以下に挙げる。これらを単独でまたは2種以上併用して使用できる。特に金属酸化物が含フッ素表面処理剤との反応性が高く好ましい。好ましいものはシリカ、チタニア、アルミナ、酸化亜鉛、ジルコニア、酸化スズであり、そのうちでもシリカ、チタニア、アルミナが特に好ましい。また、目的に応じて上記のまたは他の無機微粒子を選択して使用できる。例えば、導電性を付与するためには酸化スズ、紫外線吸収性を付与するためには酸化亜鉛やチタニアの使用が好ましい。   Typical examples of the material of the inorganic fine particles in the organosol of the present invention are listed below. These can be used alone or in combination of two or more. In particular, metal oxides are preferred because of their high reactivity with fluorine-containing surface treatment agents. Preferred are silica, titania, alumina, zinc oxide, zirconia and tin oxide, and among these, silica, titania and alumina are particularly preferred. Further, the above or other inorganic fine particles can be selected and used according to the purpose. For example, it is preferable to use tin oxide for imparting conductivity and zinc oxide or titania for imparting ultraviolet absorption.

シリカ、チタニア、アルミナ、酸化亜鉛、ジルコニア、酸化セリウム、酸化スズ、タルク、セリサイト、カオリン、酸化鉄、雲母、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、シリカアルミナ、酸化アンチモン、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、アルミナ炭酸カルシウム、チタン酸鉄、チタン酸バリウム、ケイ酸アルミン酸マグネシウム、メタケイ酸アルミン酸マグネシウム、黄土、黄酸化鉄、マンゴバイオレット、コバルトバイオレット、酸化クロム、水酸化クロム、チタン酸コバルト、紺青、群青。アルミニウム、銅などの金属。   Silica, titania, alumina, zinc oxide, zirconia, cerium oxide, tin oxide, talc, sericite, kaolin, iron oxide, mica, magnesium oxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium phosphate, aluminum hydroxide, barium sulfate, silica alumina, Antimony oxide, aluminum silicate, magnesium silicate, calcium silicate, alumina calcium carbonate, iron titanate, barium titanate, magnesium silicate aluminate, magnesium magnesium metasilicate, loess, yellow iron oxide, mango violet, cobalt violet , Chromium oxide, chromium hydroxide, cobalt titanate, bitumen, ultramarine. Metals such as aluminum and copper.

本発明のオルガノゾルにおける無機微粒子の粒子径については、原料ゾルとして入手できるものであれば特に制約はなく、通常は平均粒子径1000nm以下、好ましくは500nm以下である。一般には平均粒子径は5nm〜500nmの範囲の無機微粒子を有するオルガノゾルが入手しやすい。さらに透明性の特に優れた成形体が得られることより、平均粒子径が100nm以下の無機微粒子を有するオルガノゾルが本発明において特に好ましい。本発明のオルガノゾル中の無機微粒子の割合は、0.01〜30重量%、好ましくは0.1〜20重量%である。   The particle size of the inorganic fine particles in the organosol of the present invention is not particularly limited as long as it can be obtained as a raw material sol, and is usually an average particle size of 1000 nm or less, preferably 500 nm or less. In general, organosols having inorganic fine particles having an average particle diameter in the range of 5 nm to 500 nm are easily available. Furthermore, an organosol having inorganic fine particles having an average particle diameter of 100 nm or less is particularly preferred in the present invention because a molded article having particularly excellent transparency can be obtained. The proportion of the inorganic fine particles in the organosol of the present invention is 0.01 to 30% by weight, preferably 0.1 to 20% by weight.

原料ゾルとして一般に入手が容易なものはシリカゾルであり、シリカは本発明において好ましい無機微粒子である。シリカゾルとしては市販のものを使用できるが、これに限定されない。例えば、テトラアルコキシシランなどの加水分解性シランを水と相溶性のある有機溶媒中で加水分解、縮合することにより合成したシリカゾルを使用できる。   A silica sol that is generally easily available as a raw material sol is silica, and silica is a preferred inorganic fine particle in the present invention. A commercially available silica sol can be used, but is not limited thereto. For example, a silica sol synthesized by hydrolyzing and condensing a hydrolyzable silane such as tetraalkoxysilane in an organic solvent compatible with water can be used.

本発明で用いられる含フッ素表面処理剤は、無機微粒子表面に化学的にまたは物理的に結合し得る化合物であって、フッ素含有基を有し、そのフッ素含有基により無機微粒子表面を親含フッ素溶媒化する(含フッ素溶媒に対して親和性を高める)ことができる化合物である。フッ素含有基は鎖状の比較的長いポリフルオロ有機基、特にジフルオロメチレン基を多数含む鎖状有機基が好ましい。特に好ましいフッ素含有基は下記Rf基を有する有機基である。また、無機微粒子表面に結合し得る基としては加水分解性シリル基などの加水分解性金属基が好ましい。この金属としてはケイ素のほか例えばチタンやアルミニウムがある。   The fluorine-containing surface treatment agent used in the present invention is a compound that can be chemically or physically bonded to the surface of inorganic fine particles, has a fluorine-containing group, and the surface of the inorganic fine particle is made to be a fluorine-containing group by the fluorine-containing group. It is a compound that can be solvated (enhance affinity for fluorine-containing solvents). The fluorine-containing group is preferably a chain-like relatively long polyfluoroorganic group, particularly a chain-like organic group containing a large number of difluoromethylene groups. Particularly preferred fluorine-containing groups are organic groups having the following Rf group. The group capable of binding to the surface of the inorganic fine particles is preferably a hydrolyzable metal group such as a hydrolyzable silyl group. Examples of the metal include titanium and aluminum in addition to silicon.

本発明において好ましい含フッ素表面処理剤は含フッ素シランカップリング剤である。含フッ素シランカップリング剤とは上記フッ素含有基を有するシランカップリング剤をいう。   A preferred fluorine-containing surface treatment agent in the present invention is a fluorine-containing silane coupling agent. A fluorine-containing silane coupling agent means the silane coupling agent which has the said fluorine-containing group.

シランカップリング剤は加水分解性基を1〜3個有するシリル基を1個以上有する化合物をいう。加水分解性シリル基としては加水分解性基を2〜3個有するシリル基が好ましく、加水分解性基を3個有するシリル基が最も好ましい。加水分解性基としてはアルコキシ基、アルコキシアルコキシ基、アシルオキシ基、アリールオキシ基、アミノキシ基、アミド基、ケトオキシム基、イソシアネート基、ハロゲン原子などがあり、アルコキシ基やアルコキシアルコキシ基などの1価アルコールの水酸基の水素原子を除いた基が好ましい。最も好ましくはアルコキシ基であり、アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基などの炭素数4以下のアルコキシ基が好ましい。シリル基は1〜3個(加水分解性基との合計は4)のケイ素原子に結合した有機基を有し、通常はそのうちの少なくとも1個、特に1個のみが官能性基を有する有機基である。官能性基を有する有機基以外の有機基は通常メチル基などのアルキル基である。   A silane coupling agent refers to a compound having one or more silyl groups having 1 to 3 hydrolyzable groups. As the hydrolyzable silyl group, a silyl group having 2 to 3 hydrolyzable groups is preferable, and a silyl group having 3 hydrolyzable groups is most preferable. Examples of hydrolyzable groups include alkoxy groups, alkoxyalkoxy groups, acyloxy groups, aryloxy groups, aminoxy groups, amide groups, ketoxime groups, isocyanate groups, halogen atoms, etc., and monohydric alcohols such as alkoxy groups and alkoxyalkoxy groups. A group in which a hydrogen atom of a hydroxyl group is removed is preferable. The alkoxy group is most preferably an alkoxy group, and the alkoxy group is preferably an alkoxy group having 4 or less carbon atoms such as a methoxy group or an ethoxy group. The silyl group has an organic group bonded to 1 to 3 silicon atoms (total 4 with hydrolyzable groups), and usually an organic group in which at least one, particularly only one, has a functional group It is. The organic group other than the organic group having a functional group is usually an alkyl group such as a methyl group.

含フッ素シランカップリング剤は、この官能性基を有する有機基として上記フッ素含有基を有する。特に、下記のようにRf基を有する有機基を有するものが好ましい。   The fluorine-containing silane coupling agent has the fluorine-containing group as the organic group having the functional group. In particular, those having an organic group having an Rf group as described below are preferred.

含フッ素シランカップリング剤としては例えば以下のような化合物がある。   Examples of the fluorine-containing silane coupling agent include the following compounds.

Rf(CHSiX[k=1〜5]、
Rf(CHSi(R)X[k=1〜5]、
RfCONHSiX
RfCONH(CHSiX
RfCONH(CHSiX
RfSONHCHCHN(SORf)(CHSiX
RfSONH(CHSiX
RfSONH(CHSi(R)X
RfSONH(CHSiX
RfSONH(CHSi(R)X
RfCOO(CHSiX
RfCOO(CHSi(R)X
RfO(CHSi(R)X
RfO(CHSiX
(Rf(CHSiX
Rf(CHSi(NHNHSi((CHRf)(NH[k=1〜5]、
Rf(CHSi(NHNHSi((CHRf)(NH)NHSi((CHRf)(NH[k=1〜5]。
Rf (CH 2) k SiX 3 [k = 1~5],
Rf (CH 2 ) k Si (R 1 ) X 2 [k = 1 to 5],
RfCONHSSiX 3 ,
RfCONH (CH 2 ) 2 SiX 3 ,
RfCONH (CH 2 ) 3 SiX 3 ,
RfSO 2 NHCH 2 CH 2 N ( SO 2 Rf) (CH 2) 3 SiX 3,
RfSO 2 NH (CH 2 ) 2 SiX 3 ,
RfSO 2 NH (CH 2 ) 2 Si (R 1 ) X 2 ,
RfSO 2 NH (CH 2 ) 3 SiX 3 ,
RfSO 2 NH (CH 2 ) 3 Si (R 1 ) X 2 ,
RfCOO (CH 2 ) 2 SiX 3 ,
RfCOO (CH 2 ) 2 Si (R 1 ) X 2 ,
RfO (CH 2 ) 3 Si (R 1 ) X 2 ,
RfO (CH 2 ) 3 SiX 3 ,
(Rf (CH 2 ) 2 ) 2 SiX 2 ,
Rf (CH 2) k Si ( NH 2) 2 NHSi ((CH 2) k Rf) (NH 2) 2 [k = 1~5],
Rf (CH 2) k Si ( NH 2) 2 NHSi ((CH 2) k Rf) (NH 2) NHSi ((CH 2) k Rf) (NH 2) 2 [k = 1~5].

また、含フッ素シランカップリング剤以外の含フッ素表面処理剤としては、フッ素含有基を有するシリコーンやポリシロキサン、リン酸エステルなどであってもよい。例えば、特開平3−188012号公報に示されている下記の化合物などを採用できる。   Further, as the fluorine-containing surface treatment agent other than the fluorine-containing silane coupling agent, silicone having a fluorine-containing group, polysiloxane, phosphate ester, or the like may be used. For example, the following compounds disclosed in JP-A-3-188812 can be employed.

Figure 2004285361
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Figure 2004285361
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なお、上記において、Rfは炭素数1〜21の直鎖または分枝構造を有するペルフルオロアルキル基を表す。Rは1価の有機基で互いに同一でも異なっていてもよい。Rは水素原子または1価の有機基を表す。Xは加水分解性基を表す。nは1以上の整数で好ましくは1〜5000、mは3以上の整数で好ましくは3〜12、を表す。また、上記したような含フッ素表面処理剤は2種以上併用できる。 In the above, Rf represents a perfluoroalkyl group having a linear or branched structure having 1 to 21 carbon atoms. R 1 is a monovalent organic group which may be the same as or different from each other. R 2 represents a hydrogen atom or a monovalent organic group. X represents a hydrolyzable group. n is an integer of 1 or more, preferably 1 to 5000, and m is an integer of 3 or more, preferably 3 to 12. Moreover, two or more kinds of fluorine-containing surface treatment agents as described above can be used in combination.

上記Rf基の例としては、下記のものなどを例示できる。なお、uは1〜21、vは0〜18、wは1〜5である。またRf基のフッ素原子が部分的に水素原子や塩素原子に置換された化合物を用いてもよい。   Examples of the Rf group include the following. U is 1 to 21, v is 0 to 18, and w is 1 to 5. Moreover, you may use the compound by which the fluorine atom of Rf group was partially substituted by the hydrogen atom or the chlorine atom.

F(CF−、
(CFCF(CF−、
CF(CFO(CF(CF)CFO)CF(CF)−、
F(CFu−1O(CF−、
CF(CFO(CF(CF)CFw+1O(CF−。
F (CF 2 ) u −,
(CF 3 ) 2 CF (CF 2 ) v −,
CF 3 (CF 2) 2 O (CF (CF 3) CF 2 O) w CF (CF 3) -,
F (CF 2) u-1 O (CF 2) 2 -,
CF 3 (CF 2) 2 O (CF (CF 3) CF 2) w + 1 O (CF 2) 2 -.

直鎖のペルフルオロアルキル基(F(CF−)を有する含フッ素シランカップリング剤においては、uは4〜12が好ましく、特にu=6〜10のときに安定性および透明性の優れたオルガノゾルが得られる。 In the fluorinated silane coupling agent having a linear perfluoroalkyl group (F (CF 2 ) u —), u is preferably 4 to 12, and particularly excellent in stability and transparency when u = 6 to 10. An organosol is obtained.

本発明において最も好ましい含フッ素表面処理剤は、Xがメトキシ基またはエトキシ基であり、Rfが炭素数4〜16の直鎖のペルフルオロアルキル基である式RfCSiXで表される含フッ素シランカップリング剤である。 The most preferable fluorine-containing surface treatment agent in the present invention contains a compound represented by the formula RfC 2 H 4 SiX 3 wherein X is a methoxy group or an ethoxy group, and Rf is a linear perfluoroalkyl group having 4 to 16 carbon atoms. Fluorine silane coupling agent.

含フッ素シランカップリング剤などの含フッ素表面処理剤を用いて無機微粒子を処理する方法は、通常オルガノゾルに含フッ素表面処理剤を添加し、冷却〜常温〜加熱下で保持することにより行われる。通常0℃〜300℃、好ましくは20℃〜200℃で処理を行う。特に好ましくは40℃〜溶媒の還流温度までの温度下で処理を行う。この処理により無機微粒子表面に含フッ素表面処理剤が結合し、無機微粒子表面が親含フッ素溶媒化され、分散安定性の高い含フッ素溶媒オルガノゾルが得られる。   The method for treating inorganic fine particles using a fluorine-containing surface treatment agent such as a fluorine-containing silane coupling agent is usually carried out by adding the fluorine-containing surface treatment agent to the organosol and holding it between cooling to room temperature to heating. The treatment is usually performed at 0 ° C to 300 ° C, preferably 20 ° C to 200 ° C. The treatment is particularly preferably performed at a temperature from 40 ° C. to the reflux temperature of the solvent. By this treatment, the fluorine-containing surface treatment agent is bonded to the surface of the inorganic fine particles, the surface of the inorganic fine particles is converted into a fluorinated solvent, and a fluorine-containing solvent organosol having high dispersion stability is obtained.

上記処理において、必要に応じて水、酸または塩基を加えることにより含フッ素表面処理剤の無機微粒子に対する結合反応を促進できる。通常、酢酸、塩酸、硫酸、p−トルエンスルホン酸などの酸やアンモニアなどの塩基が用いられるがこれらに限定されない。   In the above treatment, the binding reaction of the fluorine-containing surface treating agent to the inorganic fine particles can be promoted by adding water, an acid or a base as necessary. Usually, acids such as acetic acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, p-toluenesulfonic acid and bases such as ammonia are used, but not limited thereto.

さらに反応性助剤を使用して処理を行うこともできる。反応性助剤としては、例えば特開平1−197420号公報に記載されているような、有機チタネート、アルミニウムアルコラート、アルミニウムキレート、環状アルミニウムオリゴマーなどの化合物を使用できる。具体的には、テトライソプロピルチタネート、テトラ−n−ブチルチタネート、ジイソプロポキシ(アセチルアセトナト)チタン、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウム−sec−ブチレート、アルミニウムトリス(アセチルアセトナート)などが例示される。   Furthermore, it can also process using a reactive adjuvant. As the reactive assistant, for example, compounds such as organic titanates, aluminum alcoholates, aluminum chelates, and cyclic aluminum oligomers as described in JP-A-1-197420 can be used. Specific examples include tetraisopropyl titanate, tetra-n-butyl titanate, diisopropoxy (acetylacetonato) titanium, aluminum triisopropoxide, aluminum-sec-butyrate, aluminum tris (acetylacetonate) and the like. .

含フッ素表面処理剤の使用量は、無機微粒子100重量部に対して、1重量部以上の有効量であることが好ましく、より好ましくは10〜200重量部、特に20〜100重量部が好ましい。使用量が少ないと、含フッ素溶媒中に無機微粒子を細かく安定に分散させることが困難になり、白濁や固形分析出の原因となる。使用量が多くなると安定性は増すが、コーティング等により得られる成形体中の無機微粒子含量が相対的に少なくなり、無機微粒子の添加効果が小さくなりやすい。   The amount of the fluorine-containing surface treatment agent used is preferably an effective amount of 1 part by weight or more, more preferably 10 to 200 parts by weight, and particularly preferably 20 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the inorganic fine particles. When the amount used is small, it becomes difficult to finely and stably disperse the inorganic fine particles in the fluorine-containing solvent, which causes white turbidity and solid analysis. As the amount used increases, the stability increases, but the content of inorganic fine particles in the molded product obtained by coating or the like is relatively reduced, and the effect of adding inorganic fine particles tends to be small.

本発明で分散媒として用いる沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒とは、通常の反応条件下には解離せずプロトンを生じない溶媒である。沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒は、含フッ素ポリマーを溶解できるものが好ましい。含フッ素ポリマーのなかでも含フッ素脂肪族環構造を有する重合体等の非晶質のペルフルオロポリマーを溶解できるものが好ましい。さらに、成形時に溶媒が大気中に放出される場合を考慮すると、環境への配慮から沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒は塩素原子を含有しない含フッ素溶媒が好ましい。 The aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 ° C. used as a dispersion medium in the present invention is a solvent that does not dissociate and does not generate protons under normal reaction conditions. The aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 ° C. is preferably one that can dissolve the fluorine-containing polymer. Among the fluorine-containing polymers, those capable of dissolving an amorphous perfluoropolymer such as a polymer having a fluorine-containing aliphatic ring structure are preferable. Furthermore, considering the case where the solvent is released into the atmosphere during molding, the aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 ° C. is preferably a fluorine-containing solvent containing no chlorine atom in consideration of the environment.

特に、(イ)水素原子、フッ素原子、炭素原子、酸素原子からなる含フッ素溶媒、(ロ)水素原子、フッ素原子、炭素原子、窒素原子からなる含フッ素溶媒、または(ハ)水素原子、フッ素原子、炭素原子だけからなる含フッ素溶媒、であることが好ましい。また、沸点が30〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒またはその混合物が用いられる。 In particular, (a) a fluorine-containing solvent comprising a hydrogen atom, fluorine atom, carbon atom, oxygen atom, (b) a fluorine-containing solvent comprising a hydrogen atom, fluorine atom, carbon atom, nitrogen atom, or (c) a hydrogen atom, fluorine A fluorine-containing solvent consisting only of atoms and carbon atoms is preferred. Further, aprotic fluorine-containing solvent or a mixture of boiling point 30 to 200 ° C. is used.

沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒の具体例を以下に挙げるが、これらに限定されない。これらの非プロトン性含フッ素溶媒は単独でまたは2種以上の混合物として使用できる。 Specific examples of the aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 ° C. are listed below, but are not limited thereto. These aprotic fluorine-containing solvents can be used alone or as a mixture of two or more.

ペルフルオロベンゼン、ペンタフルオロベンゼン、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、1,4−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンなどの含フッ素芳香族炭化水素類。ペルフルオロデカリン、ペルフルオロシクロヘキサン、ペルフルオロ(1,3,5−トリメチルシクロヘキサン)などの含フッ素脂環族炭化水素類。ペルフルオロトリブチルアミン、ペルフルオロトリプロピルアミンなどの含フッ素アルキルアミン類。ペルフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)などの含フッ素環状エーテル類。フッ素含有低分子量ポリエーテルなどの含フッ素ポリエーテル類。ビス(ヘプタフルオロイソプロピル)ケトンなどの含フッ素ケトン類。   Fluorine-containing aromatic hydrocarbons such as perfluorobenzene, pentafluorobenzene, 1,3-bis (trifluoromethyl) benzene, and 1,4-bis (trifluoromethyl) benzene. Fluorine-containing alicyclic hydrocarbons such as perfluorodecalin, perfluorocyclohexane, and perfluoro (1,3,5-trimethylcyclohexane). Fluorine-containing alkylamines such as perfluorotributylamine and perfluorotripropylamine. Fluorine-containing cyclic ethers such as perfluoro (2-butyltetrahydrofuran). Fluorinated polyethers such as fluorine-containing low molecular weight polyethers. Fluorinated ketones such as bis (heptafluoroisopropyl) ketone.

ペルフルオロヘキサン、ペルフルオロオクタン、ペルフルオロデカン、ペルフルオロドデカン、ペルフルオロ(2,7−ジメチルオクタン)、3,3−ジクロロ−1,1,1,2,2−ペンタフルオロプロパン、1,3−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン、ペルフルオロ(1,2−ジメチルヘキサン)、ペルフルオロ(1,3−ジメチルヘキサン)、2H,3H−ペルフルオロペンタン、1H−ペルフルオロヘキサン、1H−ペルフルオロオクタン、1H−ペルフルオロデカン、1H,1H,1H,2H,2H−ペルフルオロヘキサン、1H,1H,1H,2H,2H−ペルフルオロオクタン、1H,1H,1H,2H,2H−ペルフルオロデカン、3H,4H−ペルフルオロ−2−メチルペンタン、2H,3H−ペルフルオロ−2−メチルペンタンなどの含フッ素脂肪族炭化水素類。   Perfluorohexane, perfluorooctane, perfluorodecane, perfluorododecane, perfluoro (2,7-dimethyloctane), 3,3-dichloro-1,1,1,2,2-pentafluoropropane, 1,3-dichloro-1, 1,2,2,3-pentafluoropropane, perfluoro (1,2-dimethylhexane), perfluoro (1,3-dimethylhexane), 2H, 3H-perfluoropentane, 1H-perfluorohexane, 1H-perfluorooctane, 1H -Perfluorodecane, 1H, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorohexane, 1H, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctane, 1H, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecane, 3H, 4H-perfluoro-2 -Methylpentane, 2H, 3H-pe Fluorinated aliphatic hydrocarbons such as fluoro-2-methyl pentane.

プロトン性含フッ素溶媒は、含フッ素アルコールなどの、解離してプロトンを生じやすい含フッ素溶媒である。前述のように、無機微粒子を細かく分散させて透明性を高めるには、分散媒にプロトン性含フッ素溶媒と沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒とを併用することが有効である。しかし、プロトン性含フッ素溶媒は含フッ素ポリマーを溶解する能力が低いため、プロトン性含フッ素溶媒のみを使用した、またはプロトン性含フッ素溶媒の割合の高い含フッ素溶媒を使用した、含フッ素ポリマー含有のオルガノゾルは、コーティングに使用すると塗膜に塗りむらが生じるおそれがある。したがって、プロトン性含フッ素溶媒を沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒と併用する場合は、目的に応じてその種類や量を調整する必要がある。 The protic fluorine-containing solvent is a fluorine-containing solvent that easily dissociates and generates protons, such as a fluorine-containing alcohol. As described above, in order to finely disperse the inorganic fine particles and improve transparency, it is effective to use a protic fluorine-containing solvent and an aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 ° C. in combination as the dispersion medium. is there. However, since the protic fluorine-containing solvent has a low ability to dissolve the fluorine-containing polymer, only the protic fluorine-containing solvent is used, or the fluorine-containing polymer containing a high proportion of the protic fluorine-containing solvent is used. When this organosol is used for coating, there is a risk of uneven coating on the coating film. Therefore, when the protic fluorine-containing solvent is used in combination with an aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 ° C., it is necessary to adjust the type and amount according to the purpose.

前述のように、無機微粒子を細かく分散させて透明性を高めるには、分散媒中に含フッ素アルコールなどのプロトン性含フッ素溶媒を添加するのが有効であるが、ポリマーが溶解されたオルガノゾルを用いて得られる皮膜に塗りむらが生じるような場合には、分散媒に単一の沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒を用いた方がよい場合もある。プロトン性含フッ素溶媒を使用する場合2種以上を使用できる。 As described above, in order to increase the transparency by finely dispersing inorganic fine particles, it is effective to add a protic fluorine-containing solvent such as fluorine-containing alcohol to the dispersion medium. However, an organosol in which a polymer is dissolved is used. In the case where uneven coating occurs in the resulting film, it may be better to use an aprotic fluorinated solvent having a single boiling point of 30 ° C. to 200 ° C. as the dispersion medium. When a protic fluorine-containing solvent is used, two or more kinds can be used.

プロトン性含フッ素溶媒を使用する場合、沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒とプロトン性含フッ素溶媒の使用量は、両者の合計に対してプロトン性含フッ素溶媒0.01〜50重量%が適当であり、0.1〜30重量%が好ましい。ただし、プロトン性含フッ素溶媒が含フッ素アルコールの場合はさらに多量に使用できる場合があり、その上限は80重量%であることが好ましい。含フッ素アルコールの場合を含めて最も好ましいプロトン性含フッ素溶媒の割合は1.0〜30重量%である。プロトン性含フッ素溶媒の割合が多くなるとオルガノゾルの安定性の面では有利であるが、前記のように含フッ素ポリマーの溶解性が低下し白濁や沈澱生成の原因となる場合がある。
なお、分散安定性が低い場合や含フッ素ポリマーの溶解性低下による白濁や沈澱が生成するおそれがある場合は、含フッ素界面活性剤を使用してこの問題を解決できる場合もある。
When a protic fluorine-containing solvent is used, the amount of the aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 ° C. and the amount of the protic fluorine-containing solvent is 0.01 to 50% by weight is suitable and 0.1-30% by weight is preferred. However, when the protic fluorine-containing solvent is a fluorine-containing alcohol, it may be used in a larger amount, and the upper limit is preferably 80% by weight. The most preferred proportion of the protic fluorine-containing solvent including the case of fluorine-containing alcohol is 1.0 to 30% by weight. An increase in the proportion of the protic fluorine-containing solvent is advantageous in terms of the stability of the organosol, but as mentioned above, the solubility of the fluorine-containing polymer is lowered, which may cause white turbidity and precipitation.
If the dispersion stability is low or there is a possibility that white turbidity or precipitation may occur due to a decrease in the solubility of the fluorine-containing polymer, this problem may be solved by using a fluorine-containing surfactant.

プロトン性含フッ素溶媒としては含フッ素アルコールが最も好ましく、含フッ素アルコールとしては例えば以下のような化合物が使用できる。
(CFCHOH、
F(CF(CHOH[s=1〜12、t=1〜5]、
(CFCF(CF(CHOH[p=1〜10、q=1〜5]、
F(CF(CF)CFO)CF(CF)CHOH[r=1〜4]。
As the protic fluorine-containing solvent, a fluorine-containing alcohol is most preferable. As the fluorine-containing alcohol, for example, the following compounds can be used.
(CF 3 ) 2 CHOH,
F (CF 2) s (CH 2) t OH [s = 1~12, t = 1~5],
(CF 3 ) 2 CF (CF 2 ) p (CH 2 ) q OH [p = 1 to 10, q = 1 to 5],
F (CF (CF 3) CF 2 O) r CF (CF 3) CH 2 OH [r = 1~4].

含フッ素アルコール類以外のプロトン性含フッ素溶媒としては、例えば含フッ素カルボン酸類、含フッ素カルボン酸アミド類、含フッ素スルホン酸類などを使用できる。具体的化合物としては、例えば以下のような化合物が挙げられる。   Examples of protic fluorine-containing solvents other than fluorine-containing alcohols include fluorine-containing carboxylic acids, fluorine-containing carboxylic acid amides, and fluorine-containing sulfonic acids. Specific examples of the compound include the following compounds.

トリフルオロ酢酸、ペルフルオロプロパン酸、ペルフルオロブタン酸、ペルフルオロペンタン酸、ペルフルオロヘキサン酸、ペルフルオロヘプタン酸、ペルフルオロオクタン酸、ペルフルオロノナン酸、ペルフルオロデカン酸、3H−テトラフルオロプロパン酸、5H−オクタフルオロペンタン酸、7H−ドデカフルオロヘプタン酸、9H−ヘキサデカフルオロノナン酸、これら含フッ素カルボン酸類のアミド、トリフルオロメタンスルホン酸、ヘプタデカフルオロオクタンスルホン酸。   Trifluoroacetic acid, perfluoropropanoic acid, perfluorobutanoic acid, perfluoropentanoic acid, perfluorohexanoic acid, perfluoroheptanoic acid, perfluorooctanoic acid, perfluorononanoic acid, perfluorodecanoic acid, 3H-tetrafluoropropanoic acid, 5H-octafluoropentanoic acid, 7H-dodecafluoroheptanoic acid, 9H-hexadecafluorononanoic acid, amides of these fluorinated carboxylic acids, trifluoromethanesulfonic acid, hepadecafluorooctanesulfonic acid.

本発明の組成物は上記本発明のオルガノゾルに含フッ素ポリマーが溶解されてなるものである。含フッ素ポリマーはオルガノゾルに直接溶解させてもよい。また、沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒等に溶解して含フッ素ポリマー溶液を製造し、この溶液とオルガノゾルとを混合してもよい。本発明の組成物中における含フッ素ポリマーの量は、それが溶解する量であるかぎり特に限定されない。しかし通常は含フッ素溶媒に対して0.01〜30重量%、特に0.1〜20重量%が好ましい。 The composition of the present invention is obtained by dissolving a fluorine-containing polymer in the organosol of the present invention. The fluorine-containing polymer may be directly dissolved in the organosol. Further, a fluorine-containing polymer solution may be produced by dissolving in an aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 ° C. , and this solution and the organosol may be mixed. The amount of the fluorine-containing polymer in the composition of the present invention is not particularly limited as long as it is an amount capable of dissolving it. However, usually 0.01 to 30% by weight, particularly 0.1 to 20% by weight, based on the fluorine-containing solvent is preferable.

含フッ素ポリマーとしては含フッ素溶媒に溶解性の種々の含フッ素ポリマーを使用できる。このような含フッ素ポリマーとしては、例えば非晶質の含フッ素ポリマーや融点が室温以下の結晶性ポリマーがある。特に、非晶質の含フッ素ポリマーがコーティング剤等の用途に好ましい。   As the fluorine-containing polymer, various fluorine-containing polymers that are soluble in a fluorine-containing solvent can be used. Examples of such a fluorine-containing polymer include an amorphous fluorine-containing polymer and a crystalline polymer having a melting point of room temperature or lower. In particular, amorphous fluorine-containing polymers are preferred for applications such as coating agents.

非晶質の含フッ素ポリマーとしては、含フッ素脂肪族環構造を有する含フッ素ポリマーが好ましく、そのうちでも特に含フッ素脂肪族環構造を有するペルフルオロポリマーが好ましい。このペルフルオロポリマーとしては、例えばポリ(ペルフルオロブテニルビニルエーテル)、ポリ(ペルフルオロプロペニルビニルエーテル)、ペルフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソールとテトラフルオロエチレンの共重合体などがある。   As the amorphous fluorine-containing polymer, a fluorine-containing polymer having a fluorine-containing aliphatic ring structure is preferable, and among them, a perfluoropolymer having a fluorine-containing aliphatic ring structure is particularly preferable. Examples of the perfluoropolymer include poly (perfluorobutenyl vinyl ether), poly (perfluoropropenyl vinyl ether), a copolymer of perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxole and tetrafluoroethylene.

これら重合体の変性体なども使用できる。例えば、ポリマーの耐熱性向上や基材に対する密着性向上のために、ポリマーの末端にカルボキシル基などの官能基を導入した上記ポリマーが知られており(特開平4−226177号公報)、このような含フッ素ポリマーも本発明において好ましい。   Modified products of these polymers can also be used. For example, in order to improve the heat resistance of the polymer and the adhesion to the base material, the above polymer in which a functional group such as a carboxyl group is introduced at the end of the polymer is known (JP-A-4-226177). Such fluorine-containing polymers are also preferred in the present invention.

他の非晶質の含フッ素ポリマーの例としては、ヘキサフルオロプロピレンオキシド単独重合体やポリ(ペルフルオロトリメチレンジオール)などのペルフルオロポリエーテルなどが挙げられる。   Examples of other amorphous fluorine-containing polymers include hexafluoropropylene oxide homopolymers and perfluoropolyethers such as poly (perfluorotrimethylenediol).

結晶性ポリマーの例としては、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体、ヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンの共重合体、ペルフルオロメチルビニルエーテルとテトラフルオロエチレンの共重合体、ペルフルオロプロピルビニルエーテルとテトラフルオロエチレンの共重合体などが挙げられる。これらの共重合体は共重合組成により非晶質となることがあり、その非晶質ポリマーも上記非晶質の含フッ素ポリマーとして使用できる。   Examples of crystalline polymers include copolymers of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene, copolymers of hexafluoropropylene and vinylidene fluoride, copolymers of perfluoromethyl vinyl ether and tetrafluoroethylene, and perfluoropropyl vinyl ether and tetrafluoro. Examples include ethylene copolymers. These copolymers may become amorphous depending on the copolymer composition, and the amorphous polymer can also be used as the amorphous fluorine-containing polymer.

さらに上記以外の含フッ素ポリマーとして、前記Rf基を有するアクリレートまたはメタクリレートの単独重合体やそれと他のモノマーとの共重合体も使用できる。このようなRf基を有する(メタ)アクリレートの重合体は、コーティングされた表面に撥水性や撥油性を付与するのに有効である。   Furthermore, as a fluorine-containing polymer other than the above, a homopolymer of the acrylate or methacrylate having the Rf group or a copolymer thereof with another monomer can be used. Such a polymer of (meth) acrylate having an Rf group is effective for imparting water repellency and oil repellency to the coated surface.

本発明のオルガノゾルまたは組成物は、特にコーティング剤として有用である。例えば、このオルガノゾルは反射防止コーティング剤、ハードコーティング剤などの用途に使用でき、この組成物は、含フッ素ポリマーの低屈折率を生かした反射防止コーティング剤、光ファイバー製造材料、含フッ素ポリマーの低誘電率を生かした電子材料などの種々の用途に有用である。   The organosol or composition of the present invention is particularly useful as a coating agent. For example, this organosol can be used for applications such as antireflection coatings and hard coatings, and this composition can be used for antireflection coatings that take advantage of the low refractive index of fluorine-containing polymers, optical fiber manufacturing materials, low dielectric constants of fluorine-containing polymers. It is useful for various applications such as electronic materials that make good use of the rate.

本発明のオルガノゾルまたは組成物は、用途に応じて造膜剤、接着性向上剤、界面活性剤、その他前記した以外の種々の配合剤を配合して使用できる。例えば、造膜剤として前記含フッ素ポリマー以外の種々のポリマーやポリマーとなり得る成分を配合できる。   The organosol or composition of the present invention can be used by blending a film-forming agent, an adhesion improver, a surfactant, and other various compounding agents other than those described above depending on the application. For example, as the film forming agent, various polymers other than the above-mentioned fluorine-containing polymer and components that can become polymers can be blended.

本発明のオルガノゾルまたは組成物に配合できる配合剤としては、前記含フッ素表面処理剤、特に含フッ素シランカップリング剤が挙げられ、無機微粒子の表面処理以外の目的で、例えば接着性向上剤として配合できる。しかし、この接着性向上などの目的には含フッ素シランカップリング剤以外のシランカップリング剤の使用が好ましい。   Examples of the compounding agent that can be blended into the organosol or composition of the present invention include the above-mentioned fluorine-containing surface treatment agent, particularly a fluorine-containing silane coupling agent. For the purpose other than the surface treatment of inorganic fine particles, for example, compounded as an adhesion improver. it can. However, it is preferable to use a silane coupling agent other than the fluorine-containing silane coupling agent for the purpose of improving the adhesion.

例えば、本発明の組成物である表面処理された無機微粒子分散非晶質含フッ素ポリマー溶液にシランカップリング剤を添加することにより、高温でも形状が保持できて基材との密着性の良好な塗膜が得られる。無機微粒子を含有するので硬い塗膜が得られ耐擦傷性に優れる。混合比を変えることにより熱膨張率、誘電率、屈折率等の物性の制御も容易である。含有される粒子は非常に細かいために、光学的に透明で均質な膜が得られる。   For example, by adding a silane coupling agent to the surface-treated inorganic fine particle-dispersed amorphous fluorine-containing polymer solution that is the composition of the present invention, the shape can be maintained even at high temperatures and the adhesion to the substrate is good. A coating film is obtained. Since inorganic fine particles are contained, a hard coating film is obtained and excellent in scratch resistance. It is easy to control physical properties such as thermal expansion coefficient, dielectric constant, and refractive index by changing the mixing ratio. Since the contained particles are very fine, an optically transparent and homogeneous film can be obtained.

含フッ素シランカップリング剤以外のシランカップリング剤は前記したフッ素含有基を有しないシランカップリング剤であり、少なくとも1つの有機基を有する加水分解性シラン化合物である。この少なくとも1つの有機基は官能基を有する有機基であることが好ましく、その官能基としては、例えばアミノ基、エポキシ基、メルカプト基、イソシアネート基、不飽和基などがある。   The silane coupling agent other than the fluorine-containing silane coupling agent is a silane coupling agent having no fluorine-containing group, and is a hydrolyzable silane compound having at least one organic group. The at least one organic group is preferably an organic group having a functional group, and examples of the functional group include an amino group, an epoxy group, a mercapto group, an isocyanate group, and an unsaturated group.

このようなシランカップリング剤としては、従来より公知または周知のものを含めて広範囲にわたって使用でき、例えば以下のものを単独でまたは組合せて使用できる。特に好ましいシランカップリング剤は、アミノ基を1個以上有する脂肪族または芳香族の炭化水素基を有する、アミン系のシランカップリング剤である。このアミノ基は1〜2級のアミノ基であってもよく、3級のアミノ基であってもよい。   Such silane coupling agents can be used over a wide range including conventionally known or well-known ones. For example, the following can be used alone or in combination. A particularly preferred silane coupling agent is an amine-based silane coupling agent having an aliphatic or aromatic hydrocarbon group having at least one amino group. The amino group may be a primary or secondary amino group or a tertiary amino group.

トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルビニルメトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシランなどのモノアルコキシシラン類。   Monoalkoxysilanes such as trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, dimethylvinylmethoxysilane, and dimethylvinylethoxysilane.

γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、アミノフェニルメチルジメトキシシラン、アミノフェニルメチルジエトキシシラン、アミノフェニルメチルジプロポキシシラン、アミノフェニルメチルジイソプロポキシシラン、アミノフェニルフェニルジメトキシシラン、アミノフェニルフェニルジエトキシシラン、アミノフェニルフェニルジプロポキシシラン、アミノフェニルフェニルジイソプロポキシシラン、N,N−ジメチルアミノフェニルメチルジメトキシシラン、γ−グリシジルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシジルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、などのジアルコキシシラン類。   γ-chloropropylmethyldimethoxysilane, γ-chloropropylmethyldiethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, aminophenylmethyldimethoxysilane, aminophenylmethyldiethoxysilane, aminophenylmethyldipropoxysilane, aminophenylmethyldiisopropoxysilane, aminophenylphenyl Dimethoxysilane, aminophenylphenyldiethoxysilane, aminophenylphenyldipropoxysilane, aminophenylphenyldiisopropoxysilane, N, N-dimethylaminophenylmethyldimethyl Toxisilane, γ-glycidyloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidyloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-methacryloyloxypropylmethyldimethoxysilane, methyldimethoxysilane, methyldiethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methylvinyl Dialkoxysilanes such as dimethoxysilane, methylvinyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, and diphenyldiethoxysilane.

ビニルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノフェニルトリメトキシシラン、アミノフェニルトリエトキシシラン、アミノフェニルトリプロポキシシラン、アミノフェニルトリイソプロポキシシラン、N,N−ジメチルアミノフェニルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、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、などのトリアルコキシシラン類。   Vinyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-amino Propyltriethoxysilane, aminophenyltrimethoxysilane, aminophenyltriethoxysilane, aminophenyltripropoxysilane, aminophenyltriisopropoxysilane, N, N-dimethylaminophenyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ -Glycidyloxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidyloxypropyltriethoxysilane, γ-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, methyltriethoxysila Trialkoxysilanes such as phenyltrimethoxysilane and phenyltriethoxysilane.

シランカップリング剤によっては、沸点が30℃〜200℃の非プロトン性含フッ素溶媒への溶解性が乏しいために、必要量のシランカップリング剤を混合することが難しい場合がある。この場合も、含フッ素アルコールなどのプロトン性含フッ素溶媒の併用により目的を達成するために必要な量のシランカップリング剤を溶解できる。 Depending on the silane coupling agent, the solubility in an aprotic fluorine-containing solvent having a boiling point of 30 ° C. to 200 ° C. is poor, so it may be difficult to mix the necessary amount of the silane coupling agent. In this case as well, a silane coupling agent in an amount necessary to achieve the object can be dissolved by using a protic fluorine-containing solvent such as a fluorine-containing alcohol.

本発明の組成物に対するシランカップリング剤の配合量は、特に限定されないが、含フッ素ポリマー100重量部あたり0.01〜50重量部が好ましく、特に好ましくは0.1〜30重量部である。また、本発明のオルガノゾルに対するシランカップリング剤の配合量は、特に限定されないが、表面処理された無機微粒子100重量部あたり0.01〜50重量部が好ましく、特に好ましくは0.1〜30重量部である。   Although the compounding quantity of the silane coupling agent with respect to the composition of this invention is not specifically limited, 0.01-50 weight part is preferable per 100 weight part of fluoropolymers, Most preferably, it is 0.1-30 weight part. Further, the amount of the silane coupling agent to the organosol of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 50 parts by weight, particularly preferably 0.1 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of the surface-treated inorganic fine particles. Part.

本発明のコーティング剤はその特徴を生かして種々の用途に使用できる。例えば、基材に低屈折率の塗膜を形成できるので、反射防止性物品を製造するために使用できる。この用途に用いられる基材としては例えば、レンズ、ディスプレイ、太陽電池用窓、温水器用窓、ディスプレイ用前面パネル、車両用窓、ディスプレイ用窓、時計用窓、額縁カバー、偏光板などの部品類、フィルム類、板類などが挙げられる。   The coating agent of the present invention can be used for various applications by taking advantage of its characteristics. For example, since a coating film having a low refractive index can be formed on a substrate, it can be used to produce an antireflective article. Examples of the base material used in this application include lenses, displays, solar cell windows, water heater windows, display front panels, vehicle windows, display windows, clock windows, frame covers, polarizing plates, and other parts. , Films, plates and the like.

また、本発明のコーティング剤は低誘電率を生かした電子材料の防湿や絶縁のためのコーティング用途に使用できる。例えば、半導体やIC製造において防湿膜や層間絶縁膜を形成するために使用できる。さらに、ペリクル膜や封止用等の材料としても使用できる。さらに本発明のオルガノゾルまたは組成物はコーティング剤以外にも使用できる。また、無機微粒子が酸化スズなどであれば導電性を基材に付与でき、酸化亜鉛やチタニアなどであれば紫外線吸収能を基材に付与できる。   In addition, the coating agent of the present invention can be used for coating applications for moisture-proofing and insulating electronic materials that make use of a low dielectric constant. For example, it can be used to form a moisture-proof film or an interlayer insulating film in semiconductor or IC manufacturing. Further, it can be used as a material for a pellicle film or sealing. Furthermore, the organosol or composition of the present invention can be used in addition to a coating agent. In addition, if the inorganic fine particles are tin oxide or the like, conductivity can be imparted to the substrate, and if it is zinc oxide or titania, ultraviolet absorption ability can be imparted to the substrate.

以下の記述において用いた略号とその内容を表1に示す。   The abbreviations used in the following description and their contents are shown in Table 1.

Figure 2004285361
Figure 2004285361

「実施例1」
OSCALに、シリカ100重量部あたり、含フッ素表面処理剤(F(CF(CHSi(OCH)を40重量部添加し、さらに、この含フッ素表面処理剤のアルコキシ基と等モルの水が添加されるように1重量%酢酸水溶液を添加して、60℃で1時間保持し、溶液A−1を得た。
次にTFEとPFDの混合液(重量比1:9)100重量部に対し、シリカが1.33重量部となるようにこの混合液を溶液A−1に添加した。
加熱により、沸点がPFDの沸点で安定するまで溶媒を加熱留去(留出量35重量部)してIPAとTFEを含有しない溶液B−1を得た。
次に溶液B−1にPBVEのPFD溶液(濃度15重量%)を加えてPBVE濃度を2重量%とし、PBVE/シリカ/含フッ素表面処理剤の割合(重量比)が51.8/34.4/13.8の青白く半透明の安定な溶液C−1が得られた。
"Example 1"
40 parts by weight of fluorine-containing surface treatment agent (F (CF 2 ) 6 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 ) is added to OSCAL per 100 parts by weight of silica. A 1% by weight aqueous acetic acid solution was added so that equimolar amount of water was added to the group, and the mixture was kept at 60 ° C. for 1 hour to obtain Solution A-1.
Next, this mixed solution was added to Solution A-1 so that the silica was 1.33 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the mixed solution of TFE and PFD (weight ratio 1: 9).
By heating, the solvent was distilled off by heating until the boiling point became stable at the boiling point of PFD (distillation amount 35 parts by weight) to obtain a solution B-1 containing no IPA and TFE.
Next, a PBVE PFD solution (concentration 15 wt%) was added to solution B-1 to make the PBVE concentration 2 wt%, and the ratio (weight ratio) of PBVE / silica / fluorinated surface treatment agent was 51.8 / 34. 4 / 13.8 pale white translucent stable solution C-1 was obtained.

「実施例2〜5」
実施例2においては、実施例1における含フッ素表面処理剤の添加部数を30重量部と変更する以外は、実施例1と同様にして得た溶液B−1’を用いた。また、実施例1における含フッ素表面処理剤を、表2中の実施例4〜5の欄に記載されたように含フッ素トリアルコキシシランに変更する以外は実施例1と同様にして溶液B−2、B−3を得た。
次に溶液B−1’、B−1、B−2、B−3に、TFE5重量部およびPBVEのPFD溶液(濃度15重量%)を加えてPBVE濃度が2重量%である、溶液C−2〜C−5を得た。PBVE/シリカ/含フッ素表面処理剤の割合(重量比)は実施例2、4、5ではいずれも53.6/35.7/10.7であり、実施例3では51.8/34.4/13.8であった。得られた溶液C−2〜C−5の透明性を表2に示した。溶液C−2〜C−5はそれぞれ実施例2〜5に対応する。
"Examples 2 to 5"
In Example 2, Solution B-1 ′ obtained in the same manner as in Example 1 was used except that the number of parts added of the fluorine-containing surface treatment agent in Example 1 was changed to 30 parts by weight. Further, except that the fluorine-containing surface treatment agent in Example 1 was changed to fluorine-containing trialkoxysilane as described in the columns of Examples 4 to 5 in Table 2, the solution B- 2, B-3 was obtained.
Next, to the solutions B-1 ′, B-1, B-2, and B-3, 5 parts by weight of TFE and a PFD solution of PBVE (concentration of 15% by weight) were added, so that the concentration of PBVE was 2% by weight. 2 to C-5 were obtained. The ratio (weight ratio) of PBVE / silica / fluorine-containing surface treatment agent was 53.6 / 35.7 / 10.7 in Examples 2, 4, and 5 and 51.8 / 34. 4 / 13.8. The transparency of the obtained solutions C-2 to C-5 is shown in Table 2. Solutions C-2 to C-5 correspond to Examples 2 to 5, respectively.

「比較例1」
TFEとPFDの混合液(重量比1:9)100重量部に対しシリカが1.33重量部となるようにOSCALを添加したところ、白濁し沈澱が生成した。
"Comparative Example 1"
When OSCAL was added so that the amount of silica was 1.33 parts by weight with respect to 100 parts by weight of a mixed solution of TFE and PFD (weight ratio 1: 9), white turbidity and precipitation were generated.

「実施例6、比較例2」
実施例6においては、実施例2におけるPBVE/シリカ/含フッ素表面処理剤の割合を、表3中の実施例6の欄に記載したように変更する以外は実施例2と同様にして溶液C−6を調製した。PBVE濃度は2重量%で、安定性は良好で薄青紫色の透明度の高い液が得られた。次に、この液をアルコキシシラン系ハードコート層を有するポリカーボネート板のハードコート層上にコーティングし、鉛筆硬度と屈折率を評価した。結果をシリカおよび含フッ素表面処理剤を含まない比較例2とともに表3に示す。
"Example 6, comparative example 2"
In Example 6, a solution C was prepared in the same manner as in Example 2 except that the ratio of the PBVE / silica / fluorinated surface treatment agent in Example 2 was changed as described in the column of Example 6 in Table 3. -6 was prepared. A PBVE concentration was 2% by weight, and a liquid with good stability and a light blue-purple color with high transparency was obtained. Next, this liquid was coated on a hard coat layer of a polycarbonate plate having an alkoxysilane hard coat layer, and pencil hardness and refractive index were evaluated. The results are shown in Table 3 together with Comparative Example 2 that does not contain silica and a fluorine-containing surface treatment agent.

「実施例7」
実施例1におけるTFEとPFDの混合液をPFPAとPBTFの混合液に変更する以外は実施例1と同様にしてIPAとPFPAを含有しない溶液B−4を得た。
次に溶液B−4にPBVEのPBTF溶液(濃度9重量%)を加えてPBVE濃度を2重量%とし、PBVE/シリカ/含フッ素表面処理剤の割合(重量比)が58/30/12の青白く半透明の安定な溶液C−7が得られた。
"Example 7"
A solution B-4 containing no IPA and PFPA was obtained in the same manner as in Example 1 except that the mixed solution of TFE and PFD in Example 1 was changed to a mixed solution of PFPA and PBTF.
Next, PBVE PBTF solution (concentration 9% by weight) is added to solution B-4 to make the PBVE concentration 2% by weight, and the ratio (weight ratio) of PBVE / silica / fluorine-containing surface treatment agent is 58/30/12. A pale white and translucent stable solution C-7 was obtained.

「実施例8」
実施例7の溶液C−7の99.5重量部にPFPAの0.5重量部を加えたところ薄青紫色の透明度の高い安定な溶液C−8が得られた。
"Example 8"
When 0.5 part by weight of PFPA was added to 99.5 parts by weight of the solution C-7 in Example 7, a light blue-purple and stable solution C-8 with high transparency was obtained.

「実施例9」
PBVEの代わりにPBVEを用いた以外は実施例6と同様にして溶液C−9を得、コーティング膜を作成した。鉛筆硬度は2Hで、屈折率は1.32であった。
"Example 9"
A solution C-9 was obtained in the same manner as in Example 6 except that PBVE 2 was used instead of PBVE to prepare a coating film. The pencil hardness was 2H and the refractive index was 1.32.

「実施例10」
溶液C−9の代わりに、溶液C−9中のPBVE/含フッ素表面処理剤(F(CF(CHSi(OCH)の重量比を86/10/4から72/20/8として得た溶液C−10とする以外は実施例9と同様にしてコーティング膜を作成した。鉛筆硬度は3Hで、屈折率は1.34であった。
"Example 10"
Instead of the solution C-9, the weight ratio of PBVE 2 / fluorine-containing surface treatment agent (F (CF 2 ) 6 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 ) in the solution C-9 was changed to 86/10/4. A coating film was prepared in the same manner as in Example 9 except that the solution C-10 obtained as 72/20/8 was used. The pencil hardness was 3H and the refractive index was 1.34.

「実施例11」
実施例3の溶液C−3でPBVEを含まないものについて、固形分濃度が10倍になるまでエバポレータで濃縮したが、沈澱は生成せず安定な溶液B−5が得られた。
"Example 11"
The solution C-3 of Example 3 that did not contain PBVE was concentrated with an evaporator until the solid concentration became 10 times, but no precipitate was formed, and a stable solution B-5 was obtained.

「実施例12」
水を分散媒とするシリカゾル(シリカ20重量%、粒子径12nm)にときどきTFEを添加しながら、分散媒中の水の濃度が3重量%以下になるまで限外ろ過(分画分子量50,000)を行い、TFEを分散媒とするオルガノゾル(シリカ20重量%)を調製した。シリカ100重量部あたり含フッ素表面処理剤(F(CF(CHSi(OCH)を40重量部添加し、さらに、この含フッ素表面処理剤のアルコキシ基と等モルの水が添加されるように1重量%酢酸水溶液を添加して、60℃で1時間保持した。PFD95重量部にこのオルガノゾル5重量部を添加したが、特に沈澱は生成せず、シリカを安定に分散した溶液B−6が得られた。
"Example 12"
Ultrafiltration (fractionated molecular weight 50,000) until the concentration of water in the dispersion medium becomes 3% by weight or less while sometimes adding TFE to silica sol (silica 20% by weight, particle size 12 nm) using water as the dispersion medium. ) To prepare an organosol (silica 20% by weight) using TFE as a dispersion medium. 40 parts by weight of fluorine-containing surface treating agent (F (CF 2 ) 6 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 ) is added per 100 parts by weight of silica, and equimolar with the alkoxy group of this fluorine-containing surface treating agent. 1% by weight acetic acid aqueous solution was added so that water was added, and kept at 60 ° C. for 1 hour. Although 5 parts by weight of this organosol was added to 95 parts by weight of PFD, no precipitate was formed, and a solution B-6 in which silica was stably dispersed was obtained.

「実施例13」
OSCALに、シリカ100重量部あたり、含フッ素表面処理剤(F(CF(CHSi(OCH)を40重量部添加し、さらに、このシランカップリング剤のアルコキシ基と等モルの水が添加されるように1重量%酢酸水溶液を添加して2時間還流し、溶液A−2を得た。
"Example 13"
40 parts by weight of fluorine-containing surface treatment agent (F (CF 2 ) 6 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 ) is added to OSCAL per 100 parts by weight of silica, and the alkoxy group of the silane coupling agent is added. 1% by weight acetic acid aqueous solution was added so that equimolar water was added and refluxed for 2 hours to obtain Solution A-2.

次にPFPAとPFDの混合液(重量比1:9)100重量部に対し、シリカが1.16重量部となるようにこの混合液を溶液A−2に添加した。
加熱により、沸点がPFDの沸点で安定するまで溶媒を加熱留去してIPAとPFPAを含有しない乳白色の溶液B−7を得た。
次に溶液B−7にPBVEのPFD溶液を加えてPBVE濃度を10重量%とし、PBVE/シリカ/含フッ素表面処理剤の割合(重量比)が86/10/4の青白い半透明の安定な溶液C−11を得た。
Next, this mixed solution was added to the solution A-2 so that silica was 1.16 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the mixed solution of PFPA and PFD (weight ratio 1: 9).
By heating, the solvent was distilled off by heating until the boiling point became stable at the boiling point of PFD to obtain milky white solution B-7 containing no IPA and PFPA.
Next, PBVE PFD solution was added to solution B-7 to adjust the PBVE concentration to 10% by weight, and the ratio (weight ratio) of PBVE / silica / fluorine-containing surface treatment agent was 86/10/4. Solution C-11 was obtained.

「実施例14」
溶液C−10中の含フッ素重合体がPBVE0.4部、ポリフルオロアクリレート(CH=CHCOOCHCH2n+1:nは平均で9)単独重合体(数平均分子量:10,000)1.6部であって、溶媒がPBTF単独であること以外は実施例10と同様にして溶液C−12を得た。
"Example 14"
Fluorine-containing polymer in solution C-10 is 0.4 part of PBVE, polyfluoroacrylate (CH 2 = CHCOOCH 2 CH 2 C n F 2n + 1 : n is 9 on average) homopolymer (number average molecular weight: 10,000) A solution C-12 was obtained in the same manner as in Example 10 except that the amount was 1.6 parts and the solvent was PBTF alone.

次に、超音波洗浄機により洗浄したガラス板をこの溶液中に浸し、一定速度で引き上げた。このガラス板を80℃、1時間乾燥したところ、ガラス板上に均一なコーティング皮膜が形成できた。この皮膜は、耐摩耗性が良好であり、溶液C−10を用いて得られた皮膜よりも優れた撥水撥油性を示した。   Next, the glass plate cleaned by the ultrasonic cleaner was immersed in this solution and pulled up at a constant speed. When this glass plate was dried at 80 ° C. for 1 hour, a uniform coating film could be formed on the glass plate. This film had good abrasion resistance and showed water and oil repellency superior to the film obtained using Solution C-10.

「実施例15」
実施例14の含フッ素重合体2部(PBVE0.4部/ポリフルオロアクリレート単独重合体1.6部)において、PBVEとポリフルオロアクリレート単独重合体の重量比を2:3、3:2、4:1にした以外は実施例14と同様にしてコーティング皮膜を形成した。いずれの場合も耐摩耗性が良好であり、溶液C−10を用いて得られた皮膜よりも優れた撥水撥油性を示した。
"Example 15"
In 2 parts of the fluoropolymer of Example 14 (0.4 parts of PBVE / 1.6 parts of polyfluoroacrylate homopolymer), the weight ratio of PBVE to polyfluoroacrylate homopolymer was 2: 3, 3: 2, 4 A coating film was formed in the same manner as in Example 14 except that the ratio was set to 1. In any case, the abrasion resistance was good, and water and oil repellency superior to the film obtained using Solution C-10 was exhibited.

「実施例16」
PFPAとPFDの混合液(重量比1:9)100重量部に対し、シリカが2.14重量部となるように、この混合液を溶液A−1に添加した。加熱により、沸点がPFDの沸点で安定するまで溶媒を加熱留去してIPAとPFPAを含有しない乳白色の溶液B−8を得た。
"Example 16"
This mixed solution was added to the solution A-1 so that the silica was 2.14 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the mixed solution of PFPA and PFD (weight ratio 1: 9). By heating, the solvent was distilled off by heating until the boiling point became stable at the boiling point of PFD to obtain milky white solution B-8 containing no IPA and PFPA.

次に、溶液B−8にPFDを加えて全量を92.3重量部とし、PBVE7.7重量部を溶解してPBVE の濃度が7.7重量%、このPBVE/シリカ/含フッ素表面処理剤の割合が72/20/8の青白い半透明の安定な溶液C−13を得た。 Next, PFD was added to solution B-8 to make the total amount 92.3 parts by weight, 7.7 parts by weight of PBVE 1 was dissolved, and the concentration of PBVE 1 was 7.7% by weight, and this PBVE 1 / silica / containing A pale translucent stable solution C-13 having a fluorine surface treating agent ratio of 72/20/8 was obtained.

「実施例17」
溶液C−13の30gにγ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン0.11gを添加した(以下、溶液Dと略す)。この溶液D6.65gにPFHE0.35gを添加した。溶液粘度(25℃、E型粘度計)は1265cPであった。シリコンウェハー上にスピンコートして250℃で1時間乾燥した。塗膜の厚さは2.4μmであった。
"Example 17"
To 30 g of Solution C-13, 0.11 g of γ-aminopropylmethyldiethoxysilane was added (hereinafter abbreviated as Solution D). To 6.65 g of this solution D, 0.35 g of PFHE was added. The solution viscosity (25 ° C., E-type viscometer) was 1265 cP. It spin-coated on the silicon wafer, and dried at 250 degreeC for 1 hour. The thickness of the coating film was 2.4 μm.

得られた塗膜についてJIS−K5400の碁盤目テープ法によってテープ剥離試験を行ったところ、升目に異常は観察されなかった。耐溶融流動性を見るために、同様に溶液Dをシリコンウェハー上にスピンコートして250℃で1時間乾燥後碁盤目を入れ、300℃で1時間熱処理した。顕微鏡観察を行ったが、樹脂が溶融した形跡は認められなかった。溶液Dをキャストし、200℃で乾燥した。耐溶解性を見るために、得られたキャストフィルムを溶液Dの溶媒に60℃で1週間浸漬したが、溶解せず形状を保持していた。   When the tape peeling test was performed by the cross-cut tape method of JIS-K5400 about the obtained coating film, abnormality was not observed in the grid. In order to check the melt flow resistance, the solution D was similarly spin-coated on a silicon wafer, dried at 250 ° C. for 1 hour, put in a grid, and heat-treated at 300 ° C. for 1 hour. Observation under a microscope revealed no evidence of resin melting. Solution D was cast and dried at 200 ° C. In order to check the dissolution resistance, the obtained cast film was immersed in the solvent of the solution D at 60 ° C. for 1 week, but it did not dissolve and retained its shape.

「実施例18」
溶液Dと同様にして、PBVE/シリカ/含フッ素表面処理剤の割合が58/30/12でPBVE濃度8.5重量%の溶液Eを調製した。この溶液E30gにγ−アミノプロピルメチルジエトキシシランを0.12g添加してガラス板上にキャストし、50℃で1時間、100℃で1時間、次いで180℃で1時間で、乾燥した。塗膜の厚さは10μmで鉛筆硬度は2Hであった。
"Example 18"
In the same manner as Solution D, Solution E having a ratio of PBVE 1 / silica / fluorinated surface treatment agent of 58/30/12 and a PBVE 1 concentration of 8.5% by weight was prepared. 0.12 g of γ-aminopropylmethyldiethoxysilane was added to 30 g of this solution E, cast onto a glass plate, and dried at 50 ° C. for 1 hour, 100 ° C. for 1 hour, and then 180 ° C. for 1 hour. The thickness of the coating film was 10 μm and the pencil hardness was 2H.

「比較例3」
PBVEと溶媒PFDだけからなるPBVE溶液から実施例18と同様の条件で厚さ10μmの塗膜を得た。このキャスト膜の鉛筆硬度は2Bであった。
「実施例19」
溶媒がPFDではなく、PFBA/PFHE(重量比95/5)混合溶媒である以外は溶液Dと同じ組成の溶液を調製した。この溶液30gにγ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン0.11gを添加し、実施例17と同様の試験を行った。テープ剥離試験、耐溶融流動性、耐溶解性のいずれも実施例17と同様の結果が得られた。
“Comparative Example 3”
A coating film having a thickness of 10 μm was obtained from a PBVE 1 solution consisting only of PBVE 1 and solvent PFD under the same conditions as in Example 18. The cast film had a pencil hardness of 2B.
"Example 19"
A solution having the same composition as Solution D was prepared except that the solvent was not PFD but a PFBA / PFHE (weight ratio 95/5) mixed solvent. To 30 g of this solution, 0.11 g of γ-aminopropylmethyldiethoxysilane was added, and the same test as in Example 17 was performed. The same results as in Example 17 were obtained for the tape peel test, melt flow resistance, and dissolution resistance.

Figure 2004285361
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Figure 2004285361
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本発明のオルガノゾルまたは組成物は、特にコーティング剤として有用である。例えば、このオルガノゾルは反射防止コーティング剤、ハードコーティング剤などの用途に使用でき、この組成物は、含フッ素ポリマーの低屈折率を生かした反射防止コーティング剤、光ファイバー製造材料、含フッ素ポリマーの低誘電率を生かした電子材料などの種々の用途に有用である。   The organosol or composition of the present invention is particularly useful as a coating agent. For example, this organosol can be used for applications such as antireflection coatings and hard coatings, and this composition can be used for antireflection coatings that take advantage of the low refractive index of fluorine-containing polymers, optical fiber manufacturing materials, low dielectric constants of fluorine-containing polymers. It is useful for various applications such as electronic materials that make good use of the rate.

Claims (5)

含フッ素表面処理剤で処理された無機微粒子が非プロトン性含フッ素溶媒に分散されてなるオルガノゾル。   An organosol in which inorganic fine particles treated with a fluorine-containing surface treatment agent are dispersed in an aprotic fluorine-containing solvent. 含フッ素表面処理剤で処理された無機微粒子が非プロトン性含フッ素溶媒とプロトン性含フッ素溶媒との混合溶媒に分散されてなるオルガノゾル。   An organosol in which inorganic fine particles treated with a fluorine-containing surface treatment agent are dispersed in a mixed solvent of an aprotic fluorine-containing solvent and a protic fluorine-containing solvent. 請求項1または2に記載のオルガノゾルからなるコーティング剤。   A coating agent comprising the organosol according to claim 1 or 2. 請求項1または2に記載のオルガノゾルに含フッ素ポリマーが溶解されてなる組成物。   A composition comprising a fluoropolymer dissolved in the organosol according to claim 1 or 2. 請求項4に記載の組成物からなるコーティング剤。
A coating agent comprising the composition according to claim 4.
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