JP2007161857A - Method for modifying substrate surface - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for modifying a substrate surface with which the modification having uniform and excellent persistence of the substrate surface can simply be carried out. <P>SOLUTION: The method for modifying the substrate surface is characterized as having the following steps. (1) a step of bringing the substrate surface treated by a physical method selected from a plasma treatment, a corona discharge treatment, a UV treatment and an electron beam treatment into contact with a high polymer having a polymerizable unsaturated double bond in the side chain and (2) a step of exposing the substrate to light, carrying out graft polymerization of the high polymer having the polymerizable unsaturated double bond in the side chain as radicals generated on the substrate surface by light exposure as starting points and producing a graft polymer directly bonded to the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は基材表面改質方法に関する。   The present invention relates to a substrate surface modification method.

プラズマプロセスの高分子加工への応用については今日広く知られているが、それらのうち最も一般的な手法は、プラズマ表面処理とプラズマ重合の2つである。前者は高分子基材の表面を、非重合性のガスである、窒素、アルゴン、ヘリウム等をプラズマ源として処理するもので、この処理により高分子基材の表面には極性基や架橋構造が導入されて、当該表面の親水性や密着性の改善を図ることができる。一方、後者は、エチレン、ベンゼン等のような有機系のガス状単量体をプラズマ化して反応させるものであり、架橋構造に富む極めて薄い膜状物質が得られる。これは膜としての特異的な機能を利用し、分離膜、保護層としての応用が可能な他、その膜表面の性質も活用できる。
即ち、例えば、フッ素系ないしケイ素系単量体からのプラズマ重合膜の表面であれば極めて疎水性であるし、また、ピリジンのような含窒素単量体からの膜は親水性あるので、それぞれの目的に応じて利用できる。
上記2つの手法は、いずれもプラズマ1段階的プロセスにより改質加工や高分子膜作製を図るものである。
The application of the plasma process to polymer processing is widely known today, but the two most common techniques are plasma surface treatment and plasma polymerization. In the former, the surface of the polymer substrate is treated with a non-polymerizable gas such as nitrogen, argon, helium or the like as a plasma source. By this treatment, the surface of the polymer substrate has a polar group or a crosslinked structure. By being introduced, the hydrophilicity and adhesion of the surface can be improved. On the other hand, the latter is a method in which an organic gaseous monomer such as ethylene or benzene is converted into plasma and reacted, and an extremely thin film-like substance rich in a crosslinked structure can be obtained. This uses a specific function as a membrane, and can be applied as a separation membrane and a protective layer, and also can utilize the properties of the membrane surface.
That is, for example, the surface of a plasma polymerized film from a fluorine-based or silicon-based monomer is extremely hydrophobic, and the film from a nitrogen-containing monomer such as pyridine is hydrophilic. It can be used according to the purpose.
Both of the above-mentioned two methods are intended to perform modification processing and polymer film production by a one-step plasma process.

ところで、上述のようなプラズマ表面処理の際に、処理を受けた高分子基材には、極性基や架橋構造が導入されると同時に多くの高分子ラジカルが生成する。この高分子ラジカルを開始点として有機単量体によりグラフト重合が可能である。このプラズマグラフト重合の手法はすでに古くから知られており、例えば、ポリエステルの親水加工等の目的で取り入れられた経緯がある。また、プラズマグラフト重合は、別途、重合開始層を設けずとも重合反応が進行する点で、表面改質を簡易に行えるという利点を有している。   By the way, at the time of the plasma surface treatment as described above, many polymer radicals are generated simultaneously with the introduction of polar groups and a crosslinked structure in the polymer substrate subjected to the treatment. Graft polymerization is possible with an organic monomer starting from this polymer radical. This plasma graft polymerization method has been known for a long time, and has been introduced for the purpose of, for example, hydrophilic processing of polyester. Further, plasma graft polymerization has an advantage that the surface modification can be easily performed in that the polymerization reaction proceeds without providing a separate polymerization initiation layer.

このような、プラズマグラフト重合では、水溶液中における親水性単量体の反応が一般的である。また変法として、単量体をガスの状態で反応させる方法が提案されている(例えば、下記特許文献1、非特許文献1参照。)。しかしながら、これらの文献に記載の手法では、例えば、大面積の基材表面などに、均一な表面改質処理を施すことは極めて困難であり、製造適性に乏しいという問題点がある。
従って、基材表面を均一に且つ簡易に改質できる方法は、未だ提供されていないのが現状である。
特開昭52−98064号公報 テキスタイル インダストリィ誌、第91項、1975年
In such plasma graft polymerization, a reaction of a hydrophilic monomer in an aqueous solution is common. As a modified method, a method of reacting a monomer in a gas state has been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 below). However, the methods described in these documents have a problem that, for example, it is extremely difficult to perform a uniform surface modification treatment on the surface of a large-area base material and the like, and the manufacturing suitability is poor.
Therefore, the present condition is that the method which can modify the base-material surface uniformly and simply has not been provided yet.
JP 52-98064 A Textile Industry, 91, 1975

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、基材表面の均一且つ持続性に優れた改質を簡易に行える基材表面改質方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a substrate surface modification method that can easily perform uniform and excellent modification of the substrate surface.

本発明者は、鋭意検討の結果、基材表面にプラズマ処理又はコロナ放電処理を行い、当該処理後の基材表面に、重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物を使用してグラフトポリマー層を形成することで、上記目的を達成しうることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventor performs plasma treatment or corona discharge treatment on the substrate surface, and uses a polymer compound having a polymerizable unsaturated double bond in the side chain on the substrate surface after the treatment. Thus, the inventors have found that the above object can be achieved by forming a graft polymer layer, and have completed the present invention.

即ち、本発明の基材表面改質方法は、(1)プラズマ処理、コロナ放電処理、UV処理、及び電子線処理から選択された物理的方法により処理された基材表面に、重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物を接触させる工程(以下、適宜「工程(1)」とも称する。)と、(2)基材に露光を行い、露光により基材表面に発生したラジカルを起点として、重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物をグラフト重合して、前記基材に直接結合したグラフトポリマーを生成させる工程(以下、適宜「工程(2))と称する。)と、を有することを特徴とする。
上記工程(1)における物理的方法としては、プラズマ処理又はコロナ放電処理であることが好ましい。
That is, the substrate surface modification method of the present invention is (1) polymerizable unsaturated unsaturated on the substrate surface treated by a physical method selected from plasma treatment, corona discharge treatment, UV treatment, and electron beam treatment. A step of contacting a polymer having a double bond in a side chain (hereinafter also referred to as “step (1)” as appropriate), and (2) radicals generated on the substrate surface by exposure to the substrate and exposure. Is a step of graft polymerizing a polymer compound having a polymerizable unsaturated double bond in the side chain to form a graft polymer directly bonded to the substrate (hereinafter referred to as “step (2)” as appropriate). .).
The physical method in step (1) is preferably plasma treatment or corona discharge treatment.

本発明の基材表面改質方法に用いられる基材としては、有機高分子化合物を含む基材であることが好ましい。   The substrate used in the substrate surface modification method of the present invention is preferably a substrate containing an organic polymer compound.

本発明によれば、基材表面の均一且つ持続性に優れた改質を簡易に行える基材表面改質方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the base-material surface modification method which can perform the modification | reformation excellent in the uniformity and sustainability of the base-material surface easily can be provided.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の基材表面改質方法は、プラズマ処理、コロナ放電処理、UV処理、及び電子線処理から選択された物理的方法による処理(以下、適宜「物理的処理」と称する場合がある。)がされた基材表面に、重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物(以下、適宜「グラフト前駆体ポリマー」と称する場合がある。)を接触させ、その後、(2)基材に露光を行い、露光により基材表面に発生したラジカルを起点として、重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物をグラフト重合して、前記基材に直接結合したグラフトポリマーを生成させることで実施される。
The present invention will be described in detail below.
The substrate surface modification method of the present invention is a treatment by a physical method selected from plasma treatment, corona discharge treatment, UV treatment, and electron beam treatment (hereinafter sometimes referred to as “physical treatment” as appropriate). A polymer compound having a polymerizable unsaturated double bond in the side chain (hereinafter sometimes referred to as “graft precursor polymer” as appropriate) is brought into contact with the surface of the base material subjected to the treatment, and then (2) group A graft polymer obtained by subjecting the material to exposure, graft polymerization of a polymer compound having a polymerizable unsaturated double bond in the side chain from the radical generated on the surface of the base material by exposure, and binding directly to the base material It is implemented by generating.

本発明は、その工程(1)において、基材に対し物理処理を行うことを特徴とする。基材に対し、前記物理的処理を行うことにより、例えば、基材上に重合開始層等別途設ける等の処理を行うことなく、簡易に、基材直接結合したグラフトポリマーをグラフト重合により生成することができる。
さらに、工程(1)においては、前記物理的処理を行った後の基材表面に、グラフト前駆体ポリマーを接触させることを特徴とする。工程(1)におけるかかる接触は、粘度の低いモノマー水溶液中での基材とモノマーとを接触などとは異なり、基材表面にグラフト前駆体ポリマーを均一に存在させることができる。このため、工程(2)において露光を行うと、グラフトポリマーにより均一に表面改質がなされた基材表面を得ることができる。このように、本発明の方法は、均一に表面改質がなされた基材を簡易に得ることができる、製造適性に優れた方法であるといえる。
The present invention is characterized in that in the step (1), the substrate is physically treated. By performing the physical treatment on the base material, for example, a graft polymer directly bonded to the base material is easily generated by graft polymerization without performing a process such as separately providing a polymerization initiation layer on the base material. be able to.
Furthermore, in the step (1), the graft precursor polymer is brought into contact with the surface of the base material after the physical treatment. Such contact in the step (1) is different from contacting the substrate with the monomer in the monomer aqueous solution having a low viscosity, and the graft precursor polymer can be uniformly present on the surface of the substrate. For this reason, when exposure is performed in the step (2), it is possible to obtain a substrate surface that has been uniformly modified by the graft polymer. Thus, it can be said that the method of the present invention is a method excellent in production suitability, which can easily obtain a substrate whose surface has been uniformly modified.

以下、本発明の基材表面改質方法について、その詳細を工程順に説明する。
まず、工程(1)について説明する。
工程(1)では、まず、表面改質処理の対象となる基材に対し、プラズマ処理、コロナ放電処理、UV処理、及び電子線処理などから選択された物理的方法による処理(物理的処理)を行う。即ち、工程(1)では、基材に対し物理的処理を行うことにより、当該基材の表面が活性化される。その他の物理的処理としては火炎処理やその他の電磁波照射による処理やこれら処理の併用が挙げられる。
Hereinafter, the details of the substrate surface modification method of the present invention will be described in the order of steps.
First, step (1) will be described.
In the step (1), first, a base material to be surface-modified is processed by a physical method selected from plasma processing, corona discharge processing, UV processing, electron beam processing, etc. (physical processing). I do. That is, in the step (1), the surface of the base material is activated by performing a physical treatment on the base material. Other physical treatments include flame treatment, other treatments by irradiation with electromagnetic waves, and combined use of these treatments.

工程(1)に適用される物理的処理は、プラズマ処理、コロナ放電処理、UV処理、及び電子線処理から選択され、いずれの物理的処理を行うかについては、基材の材質に応じて適宜選択することができる。   The physical treatment applied to the step (1) is selected from plasma treatment, corona discharge treatment, UV treatment, and electron beam treatment, and as to which physical treatment is performed, depending on the material of the substrate. You can choose.

工程(1)における物理的処理は基材の表面に対して行い、その処理の程度としては、グラフト重合開始点密度の観点から、処理後の基材表面と純水との接触角が、50度以下になるように処理することが好ましく、40度以下になるように処理することがより好ましい。
なお、本明細書における接触角は、協和界面科学(株)製、CA−Z用いを用い、純水の滴下後、20秒後の角度を求めたものである。
以下、本工程に適用される各物理的処理について詳細に説明する。
The physical treatment in the step (1) is performed on the surface of the substrate, and the degree of the treatment is such that the contact angle between the treated substrate surface and pure water is 50 from the viewpoint of graft polymerization starting point density. It is preferable to process so that it may become below 60 degree | times, and it is more preferable to process so that it may become below 40 degree | times.
In addition, the contact angle in this specification uses Kyowa Interface Science Co., Ltd. product, CA-Z, and calculates | requires the angle after 20 second after dripping of pure water.
Hereinafter, each physical process applied to this process is demonstrated in detail.

<コロナ放電処理>
コロナ放電処理は、市販のコロナ機、例えば、ピラー社製のソリッドステートコロナ処理機、SOFTAL社製のTreating Generator、及びVETAPHONE高周波インパルス表面処理機(例えば、T−2000、T−4000)等を用いて行うことができる。
コロナ放電処理を行う場合の処理量は、単位面積当たりのエネルギー(J/m)で表すことができる。本発明における処理量としては、グラフト重合開始点密度の観点から、30〜3000J/mの範囲であることが好ましく、40〜2000J/mの範囲が特に好ましい。
コロナ放電処理を行う場合の処理量は、基材の種類等に応じて設定することができる。
<Corona discharge treatment>
For the corona discharge treatment, a commercially available corona machine, for example, a solid state corona treatment machine manufactured by Pillar, a creating generator manufactured by SOFTAL, and a VETAPHONE high-frequency impulse surface treatment machine (for example, T-2000, T-4000) is used. Can be done.
The amount of treatment in the case of performing corona discharge treatment can be represented by energy per unit area (J / m 2 ). The amount of treatment in the present invention is preferably in the range of 30 to 3000 J / m 2 and particularly preferably in the range of 40 to 2000 J / m 2 from the viewpoint of graft polymerization starting point density.
The amount of treatment in the case of performing the corona discharge treatment can be set according to the type of substrate.

<プラズマ処理>
プラズマ処理は、東芝メカニクス(株)社製のマイクロプラズマ処理装置TMP−7048A、TMW−7407、TMZ−9602−A、IPC社製の200S高周波プラズマ処理装置、及びヤマト科学(株)社製のPR−510、PDC210等を用いて行うことができる。
プラズマ処理を行う場合の処理量は、単位面積当たりのエネルギー(J/m)で表すことができる。本発明における処理量としては、グラフト重合開始点密度の観点から、30〜3000J/mの範囲が好ましく、40〜2000J/mの範囲が特に好ましい。
プラズマ処理を行う場合の処理量は、基材の種類等に応じて設定することができる。
<Plasma treatment>
The plasma treatment is performed by Toshiba Mechanics Co., Ltd. microplasma treatment equipment TMP-7048A, TMW-7407, TMZ-9602-A, IPC 200S high frequency plasma treatment equipment, and Yamato Scientific Co., Ltd. PR. -510, PDC210, etc.
The amount of treatment in the case of performing plasma treatment can be represented by energy per unit area (J / m 2 ). The amount of processing in the present invention, from the viewpoint of the graft polymerization starting point density is preferably in the range of 30~3000J / m 2, the range of 40~2000J / m 2 is particularly preferred.
The processing amount in the case of performing the plasma processing can be set according to the type of the substrate and the like.

<UV処理>
UV処理は、エキシマーレーザー、高圧水銀灯、アーク灯等の光源を用いて行うことができる。
UV処理を行う場合の処理量は、深さ方向のエッチング量Åで表すことができる。本発明における処理量としては、グラフト重合開始点密度の観点から、10〜100Åの範囲であることが好ましく、30〜70Åの範囲であることが特に好ましい。
UV処理を行う場合、露光エネルギー、露光時間、照射距離等上記処理量とするための条件は、基材の種類等に応じて設定することができる。
<UV treatment>
The UV treatment can be performed using a light source such as an excimer laser, a high-pressure mercury lamp, or an arc lamp.
The processing amount in the case of performing the UV processing can be expressed by an etching amount in the depth direction. The amount of treatment in the present invention is preferably in the range of 10 to 100%, particularly preferably in the range of 30 to 70%, from the viewpoint of graft polymerization starting point density.
When performing the UV treatment, conditions for setting the processing amount such as the exposure energy, the exposure time, and the irradiation distance can be set according to the type of the substrate.

<電子線処理>
電子線処理は、市販の電子線描写装置、例えば、日立製作所(株)製のHL750等を用いて行うことができる。
電子線処理を行う場合の処理量は、加速電圧と電子流とにより表すことができる。本発明における処理量としては、加速電圧は10kV〜300kVの範囲が好ましく、20kV〜200kVの範囲が特に好ましい。また、電子流は5〜500mAの範囲が好ましく、10〜300mAの範囲が特に好ましい。
電子線処理を行う場合の処理量は、基材の種類等に応じて設定することができる。
<Electron beam processing>
The electron beam treatment can be performed using a commercially available electron beam drawing apparatus such as HL750 manufactured by Hitachi, Ltd.
The processing amount in the case of performing electron beam processing can be expressed by acceleration voltage and electron flow. As the processing amount in the present invention, the acceleration voltage is preferably in the range of 10 kV to 300 kV, particularly preferably in the range of 20 kV to 200 kV. The electron current is preferably in the range of 5 to 500 mA, particularly preferably in the range of 10 to 300 mA.
The processing amount in the case of performing electron beam processing can be set according to the type of the substrate and the like.

工程(1)における物理的方法としては、グラフトポリマーの生成量及び処理の簡便さの観点から、プラズマ処理又はコロナ放電処理であることが好ましい。   The physical method in step (1) is preferably plasma treatment or corona discharge treatment from the viewpoint of the amount of graft polymer produced and the ease of treatment.

<基材>
本工程に用いうる基材としては、基材には特に制限はなく、有機材料、無機材料、或いは、有機と無機とのハイブリッド材料のいずれでもよい。本発明における基材としては、有機高分子化合物を含む基材であることが好ましい。
<Base material>
The substrate that can be used in this step is not particularly limited, and may be an organic material, an inorganic material, or a hybrid material of organic and inorganic materials. The substrate in the present invention is preferably a substrate containing an organic polymer compound.

基材を構成する有機材料としては、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−1、4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−1、2−ジフェノキシエタン−4、4’−ジカルボキシレート、ポリブチレンテレフタレートなどのようなポリエステル樹脂、エピコート(商品名:油化シェルエポキシ(株)製)などの市販品に代表されるエポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、ノボラック樹脂、フェノール樹脂などを適宜使用することができる。   Examples of the organic material constituting the substrate include acrylic resins such as polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, poly-1,4-cyclohexanedimethylene terephthalate, polyethylene-1,2-diphenoxyethane-4, 4 ′. -Polyester resin such as dicarboxylate, polybutylene terephthalate, etc., epoxy resin represented by commercial products such as Epicoat (trade name: manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), polycarbonate resin, polyimide resin, novolac resin, phenol Resin etc. can be used suitably.

また、その他の有機材料としては、セルロースエステル(例、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ニトロセルロース)、ポリアミド、ポリスチレン(例、シンジオタクチックポリスチレン)、ポリオレフィン(例、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、およびポリエーテルケトンなどが挙げられる。   Other organic materials include cellulose esters (eg, triacetylcellulose, diacetylcellulose, propionylcellulose, butyrylcellulose, acetylpropionylcellulose, nitrocellulose), polyamides, polystyrene (eg, syndiotactic polystyrene), polyolefins ( Examples include polypropylene, polyethylene, polymethylpentene), polysulfone, polyethersulfone, polyarylate, polyetherimide, and polyetherketone.

基材の厚みは、使用目的に応じて選択され、特に限定はないが、一般的には、10μm〜10cm程度である。   The thickness of the substrate is selected according to the purpose of use and is not particularly limited, but is generally about 10 μm to 10 cm.

工程(1)では、基材に対して行った物理的処理の後に、当該基材の表面に、重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物(グラフト前駆体ポリマー)を接触させる。以下、本発明におけるグラフト前駆体ポリマーについて説明する。   In step (1), after the physical treatment performed on the base material, the surface of the base material is contacted with a polymer compound (graft precursor polymer) having a polymerizable unsaturated double bond in the side chain. . Hereinafter, the graft precursor polymer in the present invention will be described.

<グラフト前駆体ポリマー>
本発明に適用しうるグラフト前駆体ポリマーとしては、目的とする表面改質を達成しうる官能基と重合性不飽和二重結合とを側鎖に有する高分子化合物を用いればよい。
例えば、親水性表面を得る場合であれば、親水性基と重合性不飽和二重結合とを側鎖に有する高分子化合物を用いればよいし、疎水性表面を得る場合であれば、疎水性基と重合性不飽和二重結合とを側鎖に有する高分子化合物を用いればよい。
また、例えば、撥水・撥油性の表面などの機能性表面を得る場合であれば、撥油及び撥水性の官能基と重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物を用いればよい。但し、本発明はこれらに限定されるものではない。
<Graft precursor polymer>
As the graft precursor polymer applicable to the present invention, a polymer compound having a functional group capable of achieving the target surface modification and a polymerizable unsaturated double bond in the side chain may be used.
For example, if a hydrophilic surface is to be obtained, a polymer compound having a hydrophilic group and a polymerizable unsaturated double bond in the side chain may be used, and if a hydrophobic surface is to be obtained, hydrophobic A polymer compound having a group and a polymerizable unsaturated double bond in the side chain may be used.
For example, if a functional surface such as a water / oil repellent surface is to be obtained, a polymer compound having an oil repellent and water repellent functional group and a polymerizable unsaturated double bond in the side chain may be used. Good. However, the present invention is not limited to these.

以下、グラフト前駆体ポリマーの具体例として、上記の「親水性基と重合性不飽和二重結合とを側鎖に有する高分子化合物」及び「撥油及び撥水性の官能基と重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物」を説明する。   Hereinafter, as specific examples of the graft precursor polymer, the above-mentioned “polymer compound having a hydrophilic group and a polymerizable unsaturated double bond in the side chain” and “oil-repellent and water-repellent functional groups and polymerizable unsaturated compounds”. The “polymer compound having a double bond in the side chain” will be described.

<親水性基と重合性不飽和二重結合とを側鎖に有する高分子化合物>
親水性基と重合性不飽和二重結合とを側鎖に有する高分子化合物とは、分子内に、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリル基などのエチレン付加重合性不飽和基が導入されたラジカル重合性基含有親水性ポリマーを指す。
このラジカル重合性基含有親水性ポリマーは、重合性基を側鎖に有することを要する。以下、重合性基を側鎖に有する親水性ポリマーを、ラジカル重合性基含有親水性ポリマーと称して説明を行う。
<High molecular compound having a hydrophilic group and a polymerizable unsaturated double bond in the side chain>
The polymer compound having a hydrophilic group and a polymerizable unsaturated double bond in the side chain is an ethylene addition polymerizable unsaturated group such as vinyl group, allyl group or (meth) acryl group introduced into the molecule. It refers to a hydrophilic polymer containing a radical polymerizable group.
This radically polymerizable group-containing hydrophilic polymer is required to have a polymerizable group in the side chain. Hereinafter, the hydrophilic polymer having a polymerizable group in the side chain will be referred to as a radically polymerizable group-containing hydrophilic polymer.

このようなラジカル重合性基含有親水性ポリマーは、以下のようにして合成することができる。
合成方法としては、(a)親水性モノマーとエチレン付加重合性不飽和基を有するモノマーとを共重合する方法、(b)親水性モノマーと二重結合前駆体を有するモノマーとを共重合させ、次に塩基などの処理により二重結合を導入する方法、(c)親水性ポリマーの官能基とエチレン付加重合性不飽和基を有するモノマーとを反応させる方法、が挙げられる。これらの中でも、特に好ましいのは、合成適性の観点から、(c)親水性ポリマーの官能基とエチレン付加重合性不飽和基を有するモノマーとを反応させる方法である。
Such a radically polymerizable group-containing hydrophilic polymer can be synthesized as follows.
As a synthesis method, (a) a method of copolymerizing a hydrophilic monomer and a monomer having an ethylene addition polymerizable unsaturated group, (b) copolymerizing a hydrophilic monomer and a monomer having a double bond precursor, Next, a method of introducing a double bond by treatment with a base or the like, and (c) a method of reacting a functional group of a hydrophilic polymer with a monomer having an ethylene addition polymerizable unsaturated group. Among these, from the viewpoint of synthesis suitability, (c) a method of reacting a functional group of a hydrophilic polymer with a monomer having an ethylene addition polymerizable unsaturated group is particularly preferable.

上記(a)や(b)の方法において、ラジカル重合性基含有親水性ポリマーの合成に用いられる親水性モノマーとしては、(メタ)アクリル酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、イタコン酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、N−モノメチロール(メタ)アクリルアミド、N−ジメチロール(メタ)アクリルアミド、アリルアミン若しくはそのハロゲン化水素酸塩、3−ビニルプロピオン酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、ビニルスルホン酸若しくはそのアルカリ金属塩及びアミン塩、2−スルホエチル(メタ)アクリレート、ポリオキシエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、アシッドホスホオキシポリオキシエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートなどの、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、アミノ基若しくはそれらの塩、水酸基、アミド基及びエーテル基などの親水性基を有するモノマーが挙げられる。
また、(c)の方法で用いられる親水性ポリマーとしては、これらの親水性モノマーから選ばれる少なくとも一種を用いて得られる親水性ホモポリマー若しくはコポリマーが用いられる。
In the methods (a) and (b), the hydrophilic monomer used for the synthesis of the radical polymerizable group-containing hydrophilic polymer includes (meth) acrylic acid or its alkali metal salt and amine salt, itaconic acid or its alkali. Metal salt and amine salt, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, (meth) acrylamide, N-monomethylol (meth) acrylamide, N-dimethylol (meth) acrylamide, allylamine or its hydrohalide, 3-vinylpropion Acid or alkali metal salt and amine salt thereof, vinyl sulfonic acid or alkali metal salt and amine salt thereof, 2-sulfoethyl (meth) acrylate, polyoxyethylene glycol mono (meth) acrylate, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfone Monomers having hydrophilic groups such as carboxyl groups, sulfonic acid groups, phosphoric acid groups, amino groups or salts thereof, hydroxyl groups, amide groups and ether groups, such as acid phosphooxypolyoxyethylene glycol mono (meth) acrylate Can be mentioned.
As the hydrophilic polymer used in the method (c), a hydrophilic homopolymer or copolymer obtained using at least one selected from these hydrophilic monomers is used.

(a)の方法でラジカル重合性基含有親水性ポリマーを合成する際、親水性モノマーと共重合するエチレン付加重合性不飽和基を有するモノマーとしては、例えば、アリル基含有モノマーがあり、具体的には、アリル(メタ)アクリレート、2−アリルオキシエチルメタクリレートが挙げられる。   When the radically polymerizable group-containing hydrophilic polymer is synthesized by the method (a), examples of the monomer having an ethylene addition polymerizable unsaturated group that is copolymerized with the hydrophilic monomer include an allyl group-containing monomer. Examples include allyl (meth) acrylate and 2-allyloxyethyl methacrylate.

また、(b)の方法でラジカル重合性基含有親水性ポリマーを合成する際、親水性モノマーと共重合する二重結合前駆体を有するモノマーとしては、2−(3−クロロ−1−オキソプロポキシ)エチルメタクリレー卜が挙げられる。   Further, when the radical polymerizable group-containing hydrophilic polymer is synthesized by the method (b), a monomer having a double bond precursor that is copolymerized with a hydrophilic monomer is 2- (3-chloro-1-oxopropoxy). ) Ethyl methacrylate.

更に、(c)の方法でラジカル重合性基含有親水性ポリマーを合成する際、親水性ポリマー中のカルボキシル基、アミノ基若しくはそれらの塩と、水酸基及びエポキシ基などの官能基と、の反応を利用して不飽和基を導入することが好ましい。このために用いられる付加重合性不飽和基を有するモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレートなど挙げられる。   Further, when the radical polymerizable group-containing hydrophilic polymer is synthesized by the method (c), a reaction between a carboxyl group, an amino group or a salt thereof in the hydrophilic polymer and a functional group such as a hydroxyl group and an epoxy group is performed. It is preferable to introduce an unsaturated group using it. Examples of the monomer having an addition polymerizable unsaturated group used for this purpose include (meth) acrylic acid, glycidyl (meth) acrylate, allyl glycidyl ether, and 2-isocyanatoethyl (meth) acrylate.

−親水性マクロモノマー−
本発明における高分子化合物には、マクロモノマーも包含される。本発明においては、分子量100〜100000の範囲であるマクロモノマーを用いることができる。
本発明において用い得るマクロモノマーの製造方法は、例えば、平成1年9月20日にアイピーシー出版局発行の「マクロモノマーの化学と工業」(編集者 山下雄也)の第2章「マクロモノマーの合成」に各種の製法が提案されている。
本発明で用い得る親水性マクロモノマーで特に有用なものとしては、アクリル酸、メタクリル酸などのカルホキシル基含有のモノマーから誘導されるマクロモノマー、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルステレンスルホン酸、及びその塩のモノマーから誘導されるスルホン酸系マクロモノマー、(メタ)アクリルアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルカルボン酸アミドモノマーから誘導されるアミド系マクロモノマー、ヒドロキシエチルメタクリレー卜、ヒドロキシエチルアクリレート、グリセロールモノメタクリレートなどの水酸基含有モノマーから誘導されるマクロモノマー、メトキシエチルアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレートなどのアルコキシ基若しくはエチレンオキシド基含有モノマーから誘導されるマクロモノマーである。またポリエチレングリコール鎖若しくはポリプロピレングリコール鎖を有するモノマーも本発明のマクロモノマーとして有用に使用することができる。
-Hydrophilic macromonomer-
The polymer compound in the present invention includes a macromonomer. In the present invention, a macromonomer having a molecular weight of 100 to 100,000 can be used.
The method for producing a macromonomer that can be used in the present invention is described in, for example, Chapter 2 of “Macromonomer Chemistry and Industry” (Editor, Yuya Yamashita) published on September 20, 1999 by the IP Publishing Bureau. Various production methods have been proposed in “Synthesis”.
Particularly useful hydrophilic macromonomers that can be used in the present invention include macromonomers derived from carboxy group-containing monomers such as acrylic acid and methacrylic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, and vinylsterene sulfone. Sulfonic acid macromonomer derived from monomer of acid and its salt, (meth) acrylamide, N-vinylacetamide, N-vinylformamide, amide macromonomer derived from N-vinylcarboxylic amide monomer, hydroxyethyl Macromonomers derived from hydroxyl group-containing monomers such as methacrylic acid, hydroxyethyl acrylate, glycerol monomethacrylate, methoxyethyl acrylate, methoxypolyethylene glycol acrylate, polyethylene glycol Macromonomers derived from alkoxy group or ethylene oxide group-containing monomers such Lumpur acrylate. A monomer having a polyethylene glycol chain or a polypropylene glycol chain can also be usefully used as the macromonomer of the present invention.

<撥油及び撥水性の官能基と重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物>
撥油及び撥水性の官能基と重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物は、表面に撥水・撥油性の特性を与える撥水・撥油性の官能基を分子内に有するラジカル重合性の高分子化合物である。
このような、撥油及び撥水性の官能基と重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物を使用すると、撥油及び撥水性の官能基を有する低分子化合物を使用するよりも、得られた撥水・撥油性材料の表面撥水効果が向上した、基材表面の改質を行うことができる。
<Polymer compound having oil- and water-repellent functional groups and polymerizable unsaturated double bond in side chain>
A polymer compound having an oil-repellent and water-repellent functional group and a polymerizable unsaturated double bond in the side chain has a water-repellent / oil-repellent functional group in the molecule that gives the surface water-repellent / oil-repellent properties. It is a radically polymerizable polymer compound.
Using such a polymer compound having an oil-repellent and water-repellent functional group and a polymerizable unsaturated double bond in the side chain is more effective than using a low-molecular compound having an oil-repellent and water-repellent functional group. Thus, the surface of the base material can be modified with improved surface water repellency effect of the obtained water / oil repellent material.

ラジカル重合性基含有特定撥油性ポリマーは以下のようにして合成することができる。
(i)フッ素モノマーなどの撥水・撥油性モノマーとエチレン付加重合性不飽和基を有するモノマーとを共重合する方法、(ii)撥水・撥油性モノマーと二重結合前駆体を有するモノマーとを共重合させ、次に、塩基などの処理により二重結合を導入する方法、(iii)カルボン酸などの官能基を有する撥水・撥油性ポリマーとエチレン付加重合性不飽和基を有する化合物とを反応させる方法、などが挙げられる。これらの中でも、特に好ましいのは、合成適性の観点から、(iii)撥水・撥油性ポリマーの官能基とエチレン付加重合性不飽和基を有するモノマーとを反応させる方法である。
The specific oil-repellent polymer containing a radical polymerizable group can be synthesized as follows.
(I) a method of copolymerizing a water / oil repellent monomer such as a fluorine monomer and a monomer having an ethylene addition polymerizable unsaturated group; (ii) a monomer having a water / oil repellent monomer and a double bond precursor; Next, a method of introducing a double bond by treatment with a base, etc., (iii) a water / oil repellent polymer having a functional group such as carboxylic acid and a compound having an ethylene addition polymerizable unsaturated group And the like. Among these, from the viewpoint of synthesis suitability, (iii) a method of reacting a functional group of a water / oil repellent polymer with a monomer having an ethylene addition polymerizable unsaturated group is particularly preferable.

(i)の方法でラジカル重合性基含有撥油性ポリマーを合成する際、撥油性モノマーと共重合するエチレン付加重合性不飽和基を有するモノマーとしては、例えば、アリル基含有モノマーがあり、具体的には、アリル(メタ)アクリレート、2−アリルオキシエチルメタクリレートが挙げられる。
また、(ii)の方法でラジカル重合性基含有撥油性ポリマーを合成する際、撥油性モノマーと共重合する二重結合前駆体を有するモノマーとしては、2−(3−クロロ−1−オキソプロポキシ)エチルメタクリレー卜が挙げられる。
更に、(iii)の方法でラジカル重合性基含有撥油性ポリマーを合成する際、撥油性ポリマー中のカルボキシル基、アミノ基若しくはそれらの塩と、水酸基及びエポキシ基などの官能基と、の反応を利用して不飽和基を導入するために用いられる付加重合性不飽和基を有するモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、2−イソシアナトエチル(メタ)アクリレートなど挙げられる。
When the radically polymerizable group-containing oil-repellent polymer is synthesized by the method (i), examples of the monomer having an ethylene addition polymerizable unsaturated group that is copolymerized with the oil-repellent monomer include an allyl group-containing monomer. Examples include allyl (meth) acrylate and 2-allyloxyethyl methacrylate.
In addition, when synthesizing the radically polymerizable group-containing oil-repellent polymer by the method (ii), a monomer having a double bond precursor that is copolymerized with the oil-repellent monomer includes 2- (3-chloro-1-oxopropoxy ) Ethyl methacrylate.
Furthermore, when the radically polymerizable group-containing oil-repellent polymer is synthesized by the method (iii), the reaction between the carboxyl group, amino group or salt thereof in the oil-repellent polymer and a functional group such as a hydroxyl group and an epoxy group is performed. Monomers having an addition-polymerizable unsaturated group used for introducing unsaturated groups using (meth) acrylic acid, glycidyl (meth) acrylate, allyl glycidyl ether, 2-isocyanatoethyl (meth) acrylate Etc.

ここで、特定撥油性ポリマーを合成するのに使用される撥油及び撥水性の官能基を有するモノマーとしては、フッ素モノマーおよびケイ素系(シリコン系)モノマーを挙げることができる。
(フッ素含有モノマー)
グラフトポリマー層の生成に用いられる特定撥油性ポリマーの原料として使用されるフッ素含有モノマーとしては、下記一般式(I)、(II)、(III)、(IV)及び(V)よりなる群から選ばれた少なくとも1種のフッ素含有モノマーが挙げられる。
CH2=CR1COOR2f・・・(I)
〔式中、R1は水素原子又はメチル基、R2は−Cp2p−、−C(Cp2p+1)H−、−CH2C(Cp2p+1)H−又は−CH2CH2O−、Rfは−Cn2n+1、−(CF2nH、−Cn2n−CF3、−(CF2pOCn2ni2i+1、−(CF2pOCm2mi2iH、−N(Cp2p+1)COCn2n+1、−N(Cp2p+1)SO2n2n+1である。但し、pは1〜10、nは1〜16、mは0〜10、iは0〜16の整数である。〕
Here, examples of the monomer having an oil repellent and water repellent functional group used for synthesizing a specific oil repellent polymer include a fluorine monomer and a silicon-based (silicon-based) monomer.
(Fluorine-containing monomer)
The fluorine-containing monomer used as a raw material for the specific oil-repellent polymer used for the formation of the graft polymer layer is selected from the group consisting of the following general formulas (I), (II), (III), (IV) and (V). And at least one selected fluorine-containing monomer.
CH 2 = CR 1 COOR 2 R f (I)
[Wherein, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, R 2 is —C p H 2p —, —C (C p H 2p + 1 ) H—, —CH 2 C (C p H 2p + 1 ) H— or -CH 2 CH 2 O-, the R f -C n F 2n + 1 , - (CF 2) n H, -C n F 2n -CF 3, - (CF 2) p OC n H 2n C i F 2i + 1, - (CF 2 ) p OC m H 2m C i F 2i H, -N (C p H 2p + 1) COC n F 2n + 1, -N (C p H 2p + 1) SO 2 C n F 2n + 1 . However, p is 1-10, n is 1-16, m is 0-10, i is an integer of 0-16. ]

CF2=CFORg ・・・(II)
(式中Rgは炭素数1〜20のフルオロアルキル基を表わす。)
CH2=CHRg・・・(III)
(式中Rgは炭素数1〜20のフルオロアルキル基を表わす。)
CH2=CR3COOR5j6OCOCR4=CH2 ・・・(IV)
〔式中、R3、R4は水素原子又はメチル基、R5、R6は−Cq2q−、−C(Cq2q+1)H−、−CH2C(Cq2q+1)H−又は−CH2CH2O−、Rjは−Ct2tである。但し、qは1〜10、tは1〜16の整数である。〕
CH2=CHR7COOCH2(CH2k)CHOCOCR8=CH2・・・(V)
(式中、R7、R8は水素原子又はメチル基、Rkは−Cy2y+1である。但し、yは1〜16の整数である。)
CF 2 = CFOR g (II)
(In the formula, R g represents a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms.)
CH 2 = CHR g (III)
(In the formula, R g represents a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms.)
CH 2 = CR 3 COOR 5 R j R 6 OCOCR 4 = CH 2 ··· (IV)
[Wherein R 3 and R 4 are hydrogen atoms or methyl groups, R 5 and R 6 are —C q H 2q −, —C (C q H 2q + 1 ) H—, —CH 2 C (C q H 2q + 1) H- or -CH 2 CH 2 O-, R j is -C t F 2t. However, q is an integer of 1 to 10, and t is an integer of 1 to 16. ]
CH 2 = CHR 7 COOCH 2 (CH 2 R k ) CHOCOCR 8 = CH 2 (V)
(Wherein R 7 and R 8 are a hydrogen atom or a methyl group, R k is —C y F 2y + 1 , where y is an integer of 1 to 16)

以下、本発明に用いうるフッ素含有モノマーの具体例を挙げるが、本発明はこれに制限されるものではない。
一般式(I)で示されるモノマーとしては、例えば、CF3(CF27CH2CH2OCOCH=CH2、CF3CH2OCOCH=CH2、CF3(CF24CH2CH2OCOC(CH3)=CH2、C715CON(C25)CH2OCOC(CH3)=CH2、CF3(CF27SO2N(CH3)CH2CH2OCOCH=CH2、CF3(CF27SO2N(C37)CH2CH2OCOCH=CH2、C25SO2N(C37)CH2CH2OCOC(CH3)=CH2、(CF32CF(CF26(CH23OCOCH=CH2、(CF32CF(CF210(CH23OCOC(CH3)=CH2、CF3(CF24CH(CH3)OCOC(CH3)=CH2、CF3CH2OCH2CH2OCOCH=CH2、C25(CH2CH2O)2CH2OCOCH=CH2、(CF32CFO(CH25OCOCH=CH2、CF3(CF24OCH2CH2OCOC(CH3)=CH2、C25CON(C25)CH2OCOCH=CH2、CF3(CF22CON(CH3)CH(CH3)CH2OCOCH=CH2、H(CF26C(C25)OCOC(CH3)=CH2、H(CF28CH2OCOCH=CH2、H(CF24CH2OCOCH=CH2、H(CF2)CH2OCOC(CH3)=CH2、CF3(CF27SO2N(CH3)CH2CH2OCOC(CH3)=CH2、CF3(CF27SO2N(CH3)(CH210OCOCH=CH2、C25SO2N(C25)CH2CH2OCOC(CH3)=CH2、CF3(CF27SO2N(CH3)(CH24OCOCH=CH2、C25SO2N(C25)C(C25)HCH2OCOCH=CH2等が挙げられる。
Hereinafter, although the specific example of the fluorine-containing monomer which can be used for this invention is given, this invention is not restrict | limited to this.
Examples of the monomer represented by the general formula (I) include CF 3 (CF 2 ) 7 CH 2 CH 2 OCOCH═CH 2 , CF 3 CH 2 OCOCH═CH 2 , CF 3 (CF 2 ) 4 CH 2 CH 2. OCOC (CH 3 ) = CH 2 , C 7 F 15 CON (C 2 H 5 ) CH 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2 , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 2 N (CH 3 ) CH 2 CH 2 OCOCH ═CH 2 , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 2 N (C 3 H 7 ) CH 2 CH 2 OCOCH═CH 2 , C 2 F 5 SO 2 N (C 3 H 7 ) CH 2 CH 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2 , (CF 3 ) 2 CF (CF 2 ) 6 (CH 2 ) 3 OCOCH═CH 2 , (CF 3 ) 2 CF (CF 2 ) 10 (CH 2 ) 3 OCOC (CH 3 ) = CH 2 , CF 3 (CF 2) 4 CH (CH 3) OCOC (CH 3) = CH 2, CF 3 CH 2 OCH 2 C 2 OCOCH = CH 2, C 2 F 5 (CH 2 CH 2 O) 2 CH 2 OCOCH = CH 2, (CF 3) 2 CFO (CH 2) 5 OCOCH = CH 2, CF 3 (CF 2) 4 OCH 2 CH 2 OCOC (CH 3) = CH 2, C 2 F 5 CON (C 2 H 5) CH 2 OCOCH = CH 2, CF 3 (CF 2) 2 CON (CH 3) CH (CH 3) CH 2 OCOCH = CH 2, H (CF 2) 6 C (C 2 H 5) OCOC (CH 3) = CH 2, H (CF 2) 8 CH 2 OCOCH = CH 2, H (CF 2) 4 CH 2 OCOCH = CH 2 H (CF 2 ) CH 2 OCOC (CH 3 ) ═CH 2 , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 2 N (CH 3 ) CH 2 CH 2 OCOC (CH 3 ) ═CH 2 , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 2 N (CH 3) (CH 2) 10 OCOCH = CH 2, C 2 F 5 SO 2 N (C 2 H 5 CH 2 CH 2 OCOC (CH 3 ) = CH 2, CF 3 (CF 2) 7 SO 2 N (CH 3) (CH 2) 4 OCOCH = CH 2, C 2 F 5 SO 2 N (C 2 H 5) C (C 2 H 5) HCH 2 OCOCH = CH 2 and the like.

また、一般式(II)及び(III)で表わされるフルオロアルキル化オレフィンとしては、例えばC37CH=CH2、C49CH=CH2、C1021CH=CH2、C37OCF=CF2、C715OCF=CF2及びC817OCF=CF2などが挙げられる。 Examples of the fluoroalkylated olefin represented by the general formulas (II) and (III) include C 3 F 7 CH═CH 2 , C 4 F 9 CH═CH 2 , C 10 F 21 CH═CH 2 , C such as 3 F 7 OCF = CF 2, C 7 F 15 OCF = CF 2 and C 8 F 17 OCF = CF 2 and the like.

一般式(IV)及び(V)で表わされるモノマーとしては例えば、CH2=CHCOOCH2(CF23CH2OCOCH=CH2、CH2=CHCOOCH2CH(CH2817)OCOCH=CH2などが挙げられる。 The monomer represented by the general formula (IV) and (V) for example, CH 2 = CHCOOCH 2 (CF 2) 3 CH 2 OCOCH = CH 2, CH 2 = CHCOOCH 2 CH (CH 2 C 8 F 17) OCOCH = CH 2 and the like can be mentioned.

グラフトポリマー層の生成に用いられる特定撥油性ポリマーの合成に使用しうるモノマーとして、上記フッ素含有モノマーに加えて、本発明の効果を損なわない限りにおいて、フッ素を有しないモノマーを併用することができる。そのようなモノマーとしては、ラジカル重合可能なものであれば特に限定されないが、具体的には(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などの不飽和カルボン酸類、及びそのアルキル又はグリシジルエステル類、スチレン、アルキル酸のビニルエステル類、ケイ素含有モノマーなどが挙げられる。
併用する場合の配合量はフッ素含有モノマーに対して50重量%以下が好ましい。
As a monomer that can be used for the synthesis of the specific oil-repellent polymer used for the formation of the graft polymer layer, in addition to the above-mentioned fluorine-containing monomer, a monomer having no fluorine can be used in combination as long as the effects of the present invention are not impaired. . Such monomers are not particularly limited as long as they can be radically polymerized, and specifically, unsaturated carboxylic acids such as (meth) acrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, and alkyl or glycidyl thereof. Examples include esters, styrene, vinyl esters of alkyl acids, and silicon-containing monomers.
The blending amount when used in combination is preferably 50% by weight or less based on the fluorine-containing monomer.

(ケイ素系モノマー)
本発明において特定撥油性ポリマーの原料として用いうるケイ素系モノマーとしては、Si−CH3基もしくは−O−Si−CH3基を有するケイ素系モノマーを挙げることができる。具体的には、シリコンアクリレートまたはシリコンメタクリレートであり、一般式(CH3O)nSi(CH33-n−R3−O−CO−CR4=CH2で表されるものであり、R3は連結基であり、R4はメチルもしくは水素である。その他、例えば、特開2003−335984公報の段落番号〔0025〕に記載されるシリコン系モノマーもまた、好適なものとして挙げることができる。
(Silicon monomer)
Examples of the silicon-based monomer that can be used as a raw material for the specific oil-repellent polymer in the present invention include silicon-based monomers having a Si—CH 3 group or —O—Si—CH 3 group. Specifically, a silicon acrylate or silicone methacrylate, the general formula (CH 3 O) n Si ( CH 3) 3-n -R 3 -O-CO-CR 4 = are those represented by CH 2, R 3 is a linking group, and R 4 is methyl or hydrogen. In addition, for example, a silicon-based monomer described in paragraph No. [0025] of JP-A-2003-335984 can also be mentioned as a preferable example.

(その他のモノマー)
本発明の撥油及び撥水性の官能基と重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物は構成要素として撥油及び撥水性基、および重合性不飽和二重結合基の他にも他のモノマーが共重合されていても良い。これらのモノマーは本発明の高分子化合物の溶剤溶解性などを上げるのに使用される。このような目的で使用されるモノマーとしては、特に限定されないが、(メタ)アクリル酸メチルエステル、(メタ)アクリル酸ブチルエステル、(メタ)アクリル酸メトキシエチルエステル、などのアクリル酸エステルを使用することができる。
(Other monomers)
The polymer compound having an oil-repellent and water-repellent functional group and a polymerizable unsaturated double bond in the side chain of the present invention includes, in addition to the oil-repellent and water-repellent group, and the polymerizable unsaturated double bond group as constituent elements. In addition, other monomers may be copolymerized. These monomers are used to increase the solvent solubility of the polymer compound of the present invention. Although it does not specifically limit as a monomer used for such a purpose, Acrylic acid ester, such as (meth) acrylic acid methyl ester, (meth) acrylic acid butyl ester, (meth) acrylic acid methoxyethyl ester, is used. be able to.

以下、本発明で使用しうる撥油及び撥水性の官能基と重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物の例〔例示化合物(1)〜(11)〕を示す。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。   Examples of polymer compounds having the oil- and water-repellent functional groups and polymerizable unsaturated double bonds in the side chain that can be used in the present invention [Exemplary Compounds (1) to (11)] are shown below. However, the present invention is not limited to these.

Figure 2007161857
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Figure 2007161857
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Figure 2007161857
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撥油及び撥水性の官能基と重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物の分子量としては1000〜100万の範囲であり、とくに5000〜10万の範囲が好ましい。この分子量の範囲の特定撥油性ポリマーを用いることで、優れた撥水・撥油性が実現され、且つ、基材表面に接触させる際などの溶剤の溶解性に優れ、取り扱い性も良好となる。   The molecular weight of the polymer compound having an oil and water repellent functional group and a polymerizable unsaturated double bond in the side chain is in the range of 1,000 to 1,000,000, and particularly preferably in the range of 5,000 to 100,000. By using a specific oil-repellent polymer in this molecular weight range, excellent water and oil repellency is realized, and the solvent is excellent in solubility when being brought into contact with the substrate surface, and the handleability is also good.

工程(1)において、グラフト前駆体ポリマーを含む塗布液/分散液に用いられる溶媒/分散媒としては、該グラフト前駆体ポリマーや必要に応じて添加される添加剤が溶解可能ならば特に制限はない。   In the step (1), the solvent / dispersion medium used in the coating liquid / dispersion liquid containing the graft precursor polymer is not particularly limited as long as the graft precursor polymer and additives added as necessary are soluble. Absent.

例えば、グラフト前駆体ポリマーとして親水性の高分子化合物が適用される場合であれば、塗布液/分散液に用いられる溶媒/分散媒としては、水、水溶性溶剤などの水性溶剤が好ましく、これらの混合物や、溶剤に更に界面活性剤を添加したものなどが好ましい。水溶性溶剤は、水と任意の割合で混和しうる溶剤を言い、そのような水溶性溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、グリセリンの如きアルコール系溶剤、酢酸の如き酸、アセトンの如きケトン系溶剤、ホルムアミドの如きアミド系溶剤、などが挙げられる。
また、グラフト前駆体ポリマーとして疎水性の高分子化合物が適用される場合であれば、塗布液/分散液に用いられる溶媒/分散媒としては、メタノール、エタノール、1−メトキシ−2−プロパノールの如きアルコール系の溶剤、メチルエチルケトンの如きケトン系溶剤、トルエンの如き炭化水素系の溶剤などが好ましい。
また、グラフト前駆体ポリマーとして特定撥油性ポリマーが適用される場合であれば、塗布液/分散液に用いられる溶媒/分散媒としては、アセトンなどのケトン系溶剤、酢酸エチルなどのエステル系溶剤、1-メトキシ-2-プロパノールなどのアルコール系溶剤が挙げられ、その他、ヘキサフルオロプロパノールなどのフッ素系溶剤なども使用することができる。
For example, when a hydrophilic polymer compound is applied as the graft precursor polymer, the solvent / dispersion medium used in the coating liquid / dispersion liquid is preferably an aqueous solvent such as water or a water-soluble solvent. Of these, a mixture of a surfactant and a solvent is preferred. The water-soluble solvent refers to a solvent miscible with water in an arbitrary ratio, and examples of such a water-soluble solvent include alcohol solvents such as methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, and glycerin, acids such as acetic acid, Examples thereof include ketone solvents such as acetone, amide solvents such as formamide, and the like.
In the case where a hydrophobic polymer compound is applied as the graft precursor polymer, the solvent / dispersion medium used in the coating solution / dispersion liquid is methanol, ethanol, 1-methoxy-2-propanol, or the like. Alcohol solvents, ketone solvents such as methyl ethyl ketone, hydrocarbon solvents such as toluene are preferred.
Further, when a specific oil-repellent polymer is applied as the graft precursor polymer, the solvent / dispersion medium used in the coating liquid / dispersion liquid includes ketone solvents such as acetone, ester solvents such as ethyl acetate, Examples include alcohol solvents such as 1-methoxy-2-propanol, and other fluorine-based solvents such as hexafluoropropanol.

このとき、塗布液/分散液中のグラフト前駆体ポリマーの濃度としては、用いられるポリマーによっても異なるが、1〜80質量%であることが好ましく、5〜50質量%であることがより好ましい。   At this time, the concentration of the graft precursor polymer in the coating liquid / dispersion liquid varies depending on the polymer used, but is preferably 1 to 80% by mass, and more preferably 5 to 50% by mass.

工程(1)において、基材表面に、グラフト前駆体ポリマーを接触させる方法としては、グラフト前駆体ポリマーを溶解した溶液又は分散した分散液を基材に塗布する方法、溶液又は分散された分散液に基材を浸漬する方法などが挙げられ、ポリマー層の膜厚均一性の観点からは、グラフト前駆体ポリマーを溶解した溶液又は分散した分散液を基材に塗布する方法が好ましい。   In the step (1), as a method of bringing the graft precursor polymer into contact with the substrate surface, a method in which a solution or dispersion in which the graft precursor polymer is dissolved is applied to the substrate, a solution or a dispersed dispersion A method of immersing the base material in the substrate is preferable, and from the viewpoint of film thickness uniformity of the polymer layer, a method of applying a solution or dispersion of the graft precursor polymer to the base material is preferable.

次に、(2)基材に露光を行い、露光により基材表面に発生したラジカルを起点として、グラフト前駆体ポリマーをグラフト重合して、基材に直接結合したグラフトポリマーを生成させる工程(工程(2))について説明する。   Next, (2) a step of exposing the base material and graft-polymerizing the graft precursor polymer from the radical generated on the surface of the base material by the exposure to generate a graft polymer directly bonded to the base material (step) (2)) will be described.

工程(2)においては、基材に前記物理的処理を行った後、当該基材の表面にグラフト前駆体ポリマーを塗布又は浸漬により接触させた状態で、基材に露光を行うことにより、基材に発生した開始点を基点として、グラフト前駆体ポリマーがグラフト重合により基材と直接結合し、グラフトポリマーが生成する。   In the step (2), after the physical treatment is performed on the base material, the base material is exposed in a state where the graft precursor polymer is applied or immersed on the surface of the base material. Based on the starting point generated in the material, the graft precursor polymer is directly bonded to the substrate by graft polymerization to form a graft polymer.

本発明の方法により、基材表面にグラフトポリマーが生成された基材は、露光後、溶剤浸漬などの処理を行って、グラフト重合に与らずに残存した特重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物を除去し、精製する。具体的には、水やアセトンによる洗浄、乾燥、などが挙げられる。
残存ポリマー除去性の観点からは、洗浄時に超音波などの手段を採ることが好ましい。精製後の基材は、その表面に残存するポリマーが完全に除去され、基材と強固に結合した重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物のみが存在することになる。
The substrate on which the graft polymer is formed on the surface of the substrate by the method of the present invention is subjected to a treatment such as solvent immersion after the exposure, and the special polymerizable unsaturated double bond remaining without being subjected to graft polymerization. The polymer compound in the side chain is removed and purified. Specifically, washing with water or acetone, drying, and the like can be given.
From the standpoint of residual polymer removability, it is preferable to adopt means such as ultrasonic waves during washing. The base material after purification is such that the polymer remaining on the surface is completely removed, and only the polymer compound having a polymerizable unsaturated double bond firmly bonded to the base material in the side chain is present.

とくに、本発明を耐久性のある防汚性表面材料に適用する場合には、基材上に、多官能アクリレートと光重合開始剤とを含有する塗布液を塗布し、光照射して硬化させた中間層を形成し、該中間層上に前記した特定撥油性ポリマーを被覆等の方法により接触させ、その後(2)工程、即ち、活性エネルギー線を照射し、基材表面に光グラフト重合を起こさせる工程を実施することが好ましい。
すなわち、多官能アクリレートと光重合開始剤とを含有する塗布液を塗布し、光照射して硬化させてハードコート状とした中間層に紫外線露光などの活性エネルギー線照射を行うと、中間層に残存している開始剤から重合が開始し、多官能アクリレートに重合末端が生じる。その重合末端を基点として、特定撥油性ポリマーがグラフト重合により固定化されることにより、架橋構造を有する強固な中間層上に、フッ素ポリマーを含有する層が形成される。従って、得られるフッ素含有重合体被膜は、中間層表面にさらに多官能アクリレートを介して結合したフッ素含有単量体を原料とするグラフト重合鎖からなるフッ素ポリマーの層が形成された2層構造を有する。
In particular, when the present invention is applied to a durable antifouling surface material, a coating solution containing a polyfunctional acrylate and a photopolymerization initiator is applied on a substrate and cured by light irradiation. An intermediate layer is formed, and the specific oil-repellent polymer is brought into contact with the intermediate layer by a method such as coating, and then the step (2), that is, the active energy ray is irradiated to perform photografting polymerization on the substrate surface. It is preferable to carry out the step of causing it.
In other words, when an application liquid containing a polyfunctional acrylate and a photopolymerization initiator is applied, and irradiated with light and cured to form a hard coat, the intermediate layer is irradiated with active energy rays such as UV exposure. Polymerization starts from the remaining initiator, and a polymerization terminal is generated in the polyfunctional acrylate. A specific oil-repellent polymer is fixed by graft polymerization with the polymerization terminal as a starting point, whereby a layer containing a fluoropolymer is formed on a strong intermediate layer having a crosslinked structure. Therefore, the resulting fluorine-containing polymer coating has a two-layer structure in which a fluorine polymer layer composed of a graft polymer chain made from a fluorine-containing monomer bonded to the intermediate layer surface via a polyfunctional acrylate as a raw material is formed. Have.

この2層構造においては、基材表面に形成された中間層が架橋構造を有するハードコート層として基材に密着するとともに、中間層自体も高硬度であり、また、特定撥油性ポリマーからなる被膜、即ち、撥水・撥油性の官能基を有するグラフトポリマー層は、中間層を構成する材料と化学結合により固定化されているため、本発明の方法により得られた撥水・撥油性材料を防汚性表面材料として用いた場合、硬度、密着性に優れ、フッ素ポリマー等の特定撥油性ポリマーに起因する高い防汚性が長期間にわたり持続することになる。   In this two-layer structure, the intermediate layer formed on the surface of the base material is in close contact with the base material as a hard coat layer having a crosslinked structure, and the intermediate layer itself has a high hardness, and is also a coating made of a specific oil repellent polymer. That is, since the graft polymer layer having a water / oil repellent functional group is fixed by chemical bonding with the material constituting the intermediate layer, the water / oil repellent material obtained by the method of the present invention is used. When used as an antifouling surface material, it is excellent in hardness and adhesion, and high antifouling property due to a specific oil-repellent polymer such as a fluoropolymer will last for a long time.

(2)工程において、グラフト重合反応を生起させるための露光に用いる活性エネルギー線としては、基材表面に残存する光重合開始部位が該エネルギーを吸収して活性点を生成させうる波長であれば特に制限はないが、具体的には、波長200〜800nm、好ましくは、300〜600nmの紫外線及び可視光線が望ましい。
露光光源としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯、ハロゲンランプ、キセノンランプ、エキシマレーザー、色素レーザー、YAGレーザー、太陽光等が挙げられる。
露光エネルギーとしては、10mJ/m3〜10000J/m3程度が好ましい。
In the step (2), the active energy ray used for the exposure for causing the graft polymerization reaction is such that the photopolymerization initiation site remaining on the surface of the substrate can absorb the energy and generate an active site. Although there is no particular limitation, specifically, ultraviolet rays and visible rays having a wavelength of 200 to 800 nm, preferably 300 to 600 nm are desirable.
Examples of the exposure light source include a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, a halogen lamp, a xenon lamp, an excimer laser, a dye laser, a YAG laser, and sunlight.
The exposure energy is preferably about 10 mJ / m 3 to 10,000 J / m 3 .

本発明はその表面改質の態様により、種々の応用が可能である。例えば、既述の撥水及び撥油性材料の他、防汚性フイルム、防雲性フイルム、ガスバリアフイルム、導電性フイルム等が挙げられる。   The present invention can be applied in various ways depending on the surface modification mode. For example, in addition to the water- and oil-repellent materials described above, antifouling films, cloud-proof films, gas barrier films, conductive films and the like can be mentioned.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

[実施例1−1]
〔(1)工程〕
<プラズマ処理>
厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフイルム基材を、ヤマト科学社製のPDC−510を用い、アルゴン雰囲気下、出力50J/m、真空度11〜12Pa、電極間ギャップ150mm、室温においてプラズマ処理を行い、基材aを得た。
[Example 1-1]
[(1) Process]
<Plasma treatment>
A 75 μm thick polyethylene terephthalate film substrate was subjected to plasma treatment using PDC-510 manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd. under an argon atmosphere, output 50 J / m 2 , vacuum degree 11 to 12 Pa, gap between electrodes 150 mm, room temperature, A substrate a was obtained.

<グラフト前駆体ポリマー溶液塗布>
グラフト前駆体ポリマーとしての下記親水性ポリマーP−1(0.6g)を純水5.0gとアセトニトリル3.0gの混合溶液に溶かし、グラフト前駆体ポリマー溶液(グラフト形成層用塗布液)を調製した。得られたグラフト形成層用塗布液を、スピンコーターで基材aに塗布した。スピンコーターは、まず、300rpmで5秒間、その後1000rpmで20秒間回転させた。グラフト形成層用塗布液を塗布後の基材aは、100℃で2分間乾燥した。
<Graft precursor polymer solution coating>
The following hydrophilic polymer P-1 (0.6 g) as a graft precursor polymer is dissolved in a mixed solution of 5.0 g of pure water and 3.0 g of acetonitrile to prepare a graft precursor polymer solution (a coating solution for a graft forming layer). did. The obtained coating liquid for graft formation layers was apply | coated to the base material a with the spin coater. The spin coater was first rotated at 300 rpm for 5 seconds and then at 1000 rpm for 20 seconds. The base material a after applying the coating solution for the graft forming layer was dried at 100 ° C. for 2 minutes.

−親水性ポリマーP−1−
ポリアクリル酸(平均分子量25,000)18gを、ジメチルアセトアミド(DMAC)300gに溶解し、そこに、ハイドロキノン0.41gと、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート19.4gと、ジブチルチンジラウレート0.25gと、を添加し、65℃、4時間反応させた。得られたポリマーの酸価は7.02meq/gであった。その後、1mol/l(1N)の水酸化ナトリウム水溶液でカルボキシル基を中和し、酢酸エチルを加えポリマーを沈殿させ、よく洗浄して、側鎖に重合性基を持つ親水性ポリマーP−1を18.4g得た。
-Hydrophilic polymer P-1-
18 g of polyacrylic acid (average molecular weight 25,000) is dissolved in 300 g of dimethylacetamide (DMAC), and 0.41 g of hydroquinone, 19.4 g of 2-methacryloyloxyethyl isocyanate, 0.25 g of dibutyltin dilaurate, , And reacted at 65 ° C. for 4 hours. The acid value of the obtained polymer was 7.02 meq / g. Thereafter, the carboxyl group was neutralized with a 1 mol / l (1N) aqueous sodium hydroxide solution, ethyl acetate was added to precipitate the polymer, washed well, and hydrophilic polymer P-1 having a polymerizable group in the side chain was obtained. 18.4 g was obtained.

〔(2)工程〕
<UV露光>
グラフト形成層を塗布した基材Aの表面を、露光機(UVX−02516S1LP01、ウシオ電機社製)で1分間露光した。露光後、純水で充分洗浄した。
以上のようにして、表面が親水性に改質された基材A−1を得た。
[(2) Process]
<UV exposure>
The surface of the substrate A coated with the graft forming layer was exposed for 1 minute with an exposure machine (UVX-02516S1LP01, manufactured by USHIO INC.). After the exposure, it was thoroughly washed with pure water.
As described above, a base material A-1 whose surface was modified to be hydrophilic was obtained.

得られた基材A−1を、ミクロトームを用いて切削し、切削断面をSEMで観察した。その結果、表面にグラフトポリマー層が膜厚約1μmで形成されていることが確認された。   The obtained base material A-1 was cut using a microtome, and the cut cross section was observed with an SEM. As a result, it was confirmed that the graft polymer layer was formed on the surface with a film thickness of about 1 μm.

[実施例1−2〜1−5]
実施例1−1の工程(1)において用いたプラズマ処理装置の出力を、表1に記載のように変更した以外は、実施例1−1と同様にして工程(1)及び(2)を行い、表面が親水性に改質された基材A−2〜A−5を得た。
[Examples 1-2 to 1-5]
Steps (1) and (2) were carried out in the same manner as in Example 1-1 except that the output of the plasma processing apparatus used in step (1) of Example 1-1 was changed as shown in Table 1. The substrate A-2 to A-5 whose surface was modified to be hydrophilic was obtained.

[比較例1−1]
実施例1−1の工程(1)において、ポリエチレンテレフタレートフイルムのプラズマ処理を行わなかった以外は、実施例1−1と同様にして、基材A−6を得た。
[Comparative Example 1-1]
A substrate A-6 was obtained in the same manner as in Example 1-1 except that in the step (1) of Example 1-1, the polyethylene terephthalate film was not subjected to plasma treatment.

[比較例1−2]
実施例1−1の工程(1)におけるグラフト前駆体ポリマー溶液の塗布と、工程(2)におけるUV露光とを行わなかった以外は、実施例1−1と同様にして、基材A−7を得た。
[Comparative Example 1-2]
Substrate A-7 was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that the application of the graft precursor polymer solution in step (1) of Example 1-1 and the UV exposure in step (2) were not performed. Got.

[比較例1−3]
実施例1−1の工程(1)で得られた基材aを、アクリル酸水溶液(10質量%)に浸漬した状態で、露光機(UVX−02516S1LP01、ウシオ電機社製)を用いて1分間露光した。露光後、純水で充分洗浄し、飽和重曹水に5分間浸漬し、再度純水で充分洗浄した。その結果、表面が親水性に改質された基材A−8を得た。
[Comparative Example 1-3]
The base material a obtained in the step (1) of Example 1-1 was immersed in an aqueous acrylic acid solution (10% by mass) for 1 minute using an exposure machine (UVX-02516S1LP01, manufactured by Ushio Inc.). Exposed. After the exposure, the film was sufficiently washed with pure water, immersed in saturated aqueous sodium hydrogen carbonate for 5 minutes, and thoroughly washed with pure water again. As a result, a base material A-8 whose surface was modified to be hydrophilic was obtained.

〔実施例2−1〕
〔(1)工程〕
<コロナ放電処理>
厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフイルム基材を、ピラー社製のソリッドステートコロナ処理機を用い、出力20W、ライン速度50m/min、室温においてコロナ放電処理を行い、基材bを得た。
[Example 2-1]
[(1) Process]
<Corona discharge treatment>
A polyethylene terephthalate film substrate having a thickness of 75 μm was subjected to corona discharge treatment at a power of 20 W, a line speed of 50 m / min, and room temperature using a solid state corona treatment machine manufactured by Pillar to obtain a substrate b.

<グラフト前駆体ポリマー溶液塗布>
実施例1−1で用いたものと同じグラフト形成層用塗布液を、スピンコーターで基材bに塗布した。スピンコーターは、まず、300rpmで5秒間、その後1000rpmで20秒間回転させた。グラフト形成層用塗布液を塗布後の基材bは100℃で2分間乾燥した。
<Graft precursor polymer solution coating>
The same coating liquid for graft forming layer as that used in Example 1-1 was applied to the substrate b with a spin coater. The spin coater was first rotated at 300 rpm for 5 seconds and then at 1000 rpm for 20 seconds. The base material b after applying the coating solution for the graft forming layer was dried at 100 ° C. for 2 minutes.

〔(2)工程〕
<UV露光>
グラフト形成層を塗布した基材bの表面を露光機(UVX−02516S1LP01、ウシオ電機社製)で1分間露光した。露光後、純粋で充分洗浄した。
以上のようにして、表面が親水性に改質された基材B−1を得た。
[(2) Process]
<UV exposure>
The surface of the substrate b to which the graft forming layer was applied was exposed for 1 minute with an exposure machine (UVX-02516S1LP01, manufactured by USHIO INC.). After exposure, it was pure and thoroughly washed.
As described above, the base material B-1 whose surface was modified to be hydrophilic was obtained.

得られた基材B−1を、ミクロトームを用いて切削し、切削断面をSEMで観察した。その結果、表面にグラフトポリマー層が膜厚約1μmで形成されていることが確認された。   The obtained base material B-1 was cut using a microtome, and the cut cross section was observed with an SEM. As a result, it was confirmed that the graft polymer layer was formed on the surface with a film thickness of about 1 μm.

[実施例2−2〜2−5]
実施例2−1の工程(1)において用いたコロナ放電処理装置の出力を、表2に記載のように変更した以外は、実施例2−1と同様にして工程(1)及び(2)を行い、表面が親水性に改質された基材B−2〜B−5を得た。
った。
[Examples 2-2 to 2-5]
Steps (1) and (2) were performed in the same manner as in Example 2-1, except that the output of the corona discharge treatment apparatus used in Step (1) of Example 2-1 was changed as shown in Table 2. And base materials B-2 to B-5 whose surfaces were modified to be hydrophilic were obtained.
It was.

[比較例2−1]
実施例2−1の工程(1)においてポリエチレンテレフタレートフイルム基材のコロナ放電処理を行わなかった以外は、実施例2−1と同様にして、基材B−6を得た。
[Comparative Example 2-1]
A substrate B-6 was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the corona discharge treatment of the polyethylene terephthalate film substrate was not performed in the step (1) of Example 2-1.

[実施例3−1]
実施例2−1の工程(1)において、グラフト前駆体ポリマー溶液に用いた親水性ポリマー(P−1)を、下記に示す疎水性ポリマーP−2に変更した以外は、同様にして工程(1)及び工程(2)を行い、表面が疎水性に改質された基材C−1を得た。
[Example 3-1]
In the step (1) of Example 2-1, the hydrophilic polymer (P-1) used in the graft precursor polymer solution was changed to the hydrophobic polymer P-2 shown below in the same manner (step ( 1) and step (2) were performed to obtain a substrate C-1 whose surface was modified to be hydrophobic.

−疎水性ポリマー(P−2)−
疎水性ポリマーP−2は、以下の2つのステップを経て合成される。
<Step1: 2−(パーフルオロオクチル)−エチルメタクリレート(FAMAC)とメタクリル酸2−ヒドロキシエチルエステル(HEMA)との共重合(FAMAC/HEMA=33/67)の合成>
窒素雰囲気下、N、N−ジメチルアセトアミド(DMAc、和光純薬工業)30gを、冷却管を設置した300mlの三つ口フラスコに入れ、ウォーターバスで65℃まで加熱した。ここにDMAc30gにメタクリル酸2−ヒドロキシエチルエステル(HEMA、東京化成工業)5.0g(0.0382mol)と2−(パーフルオロオクチル)−エチルメタクリレート(FAMAC、ダイキンファインケミカル研究所社製)10.0g(0.0188mol)と2.2’−アゾビス(イソ酪酸)(V601、和光純薬工業)0.66g(0.0029mol)を溶解させた均一な溶液をプランジャーポンプで0.54ml/minの速度で滴下した。滴下終了後、5時間撹拌し反応を止めた。
反応液を1500mlのメタノールで再沈し、析出した固体を吸引濾過により濾取した。3時間真空乾燥して白色粉末を得た。(収量6.52g、収率43%)
IR(KBr)(Excalibur FTIR−8300(SHIMAZU)を使用して測定)
3471(b)、2953(b)、1732(s)、1456(s)cm-1
-Hydrophobic polymer (P-2)-
The hydrophobic polymer P-2 is synthesized through the following two steps.
<Step 1: Synthesis of 2- (perfluorooctyl) -ethyl methacrylate (FAMAC) and methacrylic acid 2-hydroxyethyl ester (HEMA) (FAMAC / HEMA = 33/67)>
Under a nitrogen atmosphere, 30 g of N, N-dimethylacetamide (DMAc, Wako Pure Chemical Industries) was placed in a 300 ml three-necked flask equipped with a condenser and heated to 65 ° C. in a water bath. Here, DMAc 30 g, methacrylic acid 2-hydroxyethyl ester (HEMA, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 5.0 g (0.0382 mol) and 2- (perfluorooctyl) -ethyl methacrylate (FAMAC, manufactured by Daikin Fine Chemical Laboratories) 10.0 g (0.0188 mol) and 2.2'-azobis (isobutyric acid) (V601, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.66 g (0.0029 mol) was dissolved in a homogeneous solution with a plunger pump at 0.54 ml / min. It was dripped at a speed. After completion of the dropwise addition, the reaction was stopped by stirring for 5 hours.
The reaction solution was reprecipitated with 1500 ml of methanol, and the precipitated solid was collected by suction filtration. Vacuum drying for 3 hours gave a white powder. (Yield 6.52 g, 43% yield)
IR (KBr) (measured using Excalibur FTIR-8300 (SHIMAZU))
3471 (b), 2953 (b), 1732 (s), 1456 (s) cm -1

<Step2: 共重合体への二重結合の導入>
Step1で得た共重合体3.0gとハイドロキノン(和光純薬工業)0.0325gを冷却管を設置した300mlの三つ口フラスコに入れ、DMAc40gを加えて室温で撹拌し均一な溶液とした。
その溶液を撹拌しながら2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(カレンズMOI、昭和電工)1.53g(0.00983mol)を滴下した。続いて、ジラウリン酸ジ−n−ブチルすず(東京化成工業)を1滴加えて撹拌しながら65℃のウォーターバスで加熱した。5時間後に反応を止め、室温まで自然冷却した。反応液を1500mlのメタノールで再沈し、析出した固体を吸引濾過により濾取し、疎水性ポリマーP−2を得た。(収量2.5g、収率55%)
IR(KBr)(Excalibur FTIR−8300(SHIMAZU)を使用して測定)
3390(b)、2961(b)、1732(s)、1639(s)cm-1
分子量(GPC、THF、ポリスチレン換算)はMw30500であった。
<Step 2: Introduction of double bond to copolymer>
3.0 g of the copolymer obtained in Step 1 and 0.0325 g of hydroquinone (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were placed in a 300 ml three-necked flask equipped with a cooling tube, and 40 g of DMAc was added and stirred at room temperature to obtain a uniform solution.
While stirring the solution, 1.53 g (0.00983 mol) of 2-methacryloyloxyethyl isocyanate (Karenz MOI, Showa Denko) was added dropwise. Subsequently, 1 drop of dilauric acid di-n-butyltin (Tokyo Kasei Kogyo) was added and heated in a 65 ° C. water bath with stirring. After 5 hours, the reaction was stopped and the mixture was naturally cooled to room temperature. The reaction solution was reprecipitated with 1500 ml of methanol, and the precipitated solid was collected by suction filtration to obtain a hydrophobic polymer P-2. (Yield 2.5g, Yield 55%)
IR (KBr) (measured using Excalibur FTIR-8300 (SHIMAZU))
3390 (b), 2961 (b), 1732 (s), 1639 (s) cm −1
The molecular weight (GPC, THF, polystyrene conversion) was Mw30500.

[実施例3−1〜3−5]
実施例3−1の工程(1)において用いたコロナ放電処理装置の出力を、表3に記載のように変更した以外は、実施例3−1と同様にして工程(1)及び(2)を行い、表面が疎水性に改質された基材C−2〜C−5を得た。
[Examples 3-1 to 3-5]
Steps (1) and (2) were performed in the same manner as in Example 3-1, except that the output of the corona discharge treatment apparatus used in Step (1) of Example 3-1 was changed as shown in Table 3. To obtain substrates C-2 to C-5 whose surfaces were modified to be hydrophobic.

[比較例3−1]
実施例3−1の工程(1)において、ポリエチレンテレフタレートフイルム基材のコロナ放電処理を行わなかった以外は、実施例3−1と同様にして、基材C−6を得た。
[Comparative Example 3-1]
In step (1) of Example 3-1, a base material C-6 was obtained in the same manner as in Example 3-1, except that the polyethylene terephthalate film base material was not subjected to corona discharge treatment.

<評価>
各実施例及び比較例の処理を行った基材について、基材表面の濡れ性試験を行い、評価した。
また、実施例1−1〜1−5、及び比較例1−1〜1−2で得られた基材(親水性表面基材)については、染色試験を行い表面改質の均一性を評価した。
各評価試験の詳細は以下の通りである。
<Evaluation>
About the base material which processed each Example and the comparative example, the wettability test of the base-material surface was done and evaluated.
Moreover, about the base material (hydrophilic surface base material) obtained in Examples 1-1 to 1-5 and Comparative Examples 1-1 to 1-2, a dyeing test is performed to evaluate the uniformity of the surface modification. did.
Details of each evaluation test are as follows.

1.濡れ性試験
基材表面改質処理後1日経過した基材A−1〜A−8、B−1〜B−5、C−1〜C−5について、協和界面科学(株)製、CA−Zを用い、純水の滴下後、20秒後の角度を測定した。測定値は5回の測定による平均値とした。また、室温で30日経過させた各基材表面の純水に対する接触角について、同様に測定を行った。結果を下記表1〜3に示す。
1. Wetability test About the base materials A-1 to A-8, B-1 to B-5, and C-1 to C-5 which have passed one day after the base material surface modification treatment, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., CA Using -Z, the angle 20 seconds after the addition of pure water was measured. The measured value was an average value of five measurements. Moreover, it measured similarly about the contact angle with respect to the pure water of each base-material surface which passed for 30 days at room temperature. The results are shown in Tables 1 to 3 below.

2.染色試験
基材A−1〜A−8をメチレンブルー水溶液(1質量%)に5分間浸漬し、染色均一性を目視で評価した。下記表1に示す
2. Dyeing test The substrates A-1 to A-8 were immersed in an aqueous methylene blue solution (1% by mass) for 5 minutes, and the dyeing uniformity was visually evaluated. Shown in Table 1 below

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表1〜3に示されるように、本発明の基材表面改質方法により基材表面の改質を行った基材A−1〜A〜5、B−1〜B−5、及びC−1〜C−5の表面は、それぞれ所望とする親水性又は疎水性の表面に改質されていることが分かる。また、本発明により表面改質された基材は、改質処理から30日後においても改質効果が維持されており、本発明による基材表面改質は、持続性に優れていることが分かる。
また、表1の染色試験結果に示されるように、本発明により表面改質された基材A−1〜A〜5は、その表面改質が均一であることが分かる。一方、工程(1)を行わなかった基材A−6、工程(2)を行わなかった基材A−7は表面改質が行われておらず、また、工程(2)においてグラフト前駆体ポリマーを用いず、モノマーを用いて得られた基材A−8については、基材表面の改質はなされるものの不均一な改質であることが分かる。
As shown in Tables 1 to 3, the base materials A-1 to A-5, B-1 to B-5, and C- It can be seen that the surfaces of 1 to C-5 are each modified to the desired hydrophilic or hydrophobic surface. Moreover, the base material surface-modified by this invention is maintaining the modification | reformation effect even 30 days after a modification process, and it turns out that the base-material surface modification by this invention is excellent in sustainability. .
In addition, as shown in the dyeing test results of Table 1, it can be seen that the surface modifications of the substrates A-1 to A-5 that were surface-modified according to the present invention were uniform. On the other hand, the base material A-6 that did not perform the step (1) and the base material A-7 that did not perform the step (2) were not surface-modified, and the graft precursor in the step (2) It can be seen that the base material A-8 obtained using the monomer without using the polymer is a non-uniform modification although the surface of the base material is modified.

Claims (4)

(1)プラズマ処理、コロナ放電処理、UV処理、及び電子線処理から選択された物理的方法により処理された基材表面に、重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物を接触させる工程と、(2)基材に露光を行い、露光により基材表面に発生したラジカルを起点として、重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物をグラフト重合して、基材に直接結合したグラフトポリマーを生成させる工程と、を有することを特徴とする基材表面改質方法。   (1) A polymer compound having a polymerizable unsaturated double bond in a side chain is brought into contact with a substrate surface treated by a physical method selected from plasma treatment, corona discharge treatment, UV treatment, and electron beam treatment. And (2) exposing the substrate, grafting a polymer compound having a polymerizable unsaturated double bond in the side chain from the radical generated on the substrate surface by the exposure, And a step of producing a graft polymer directly bonded to the substrate. 前記物理的方法がプラズマ処理又はコロナ放電処理であることを特徴とする請求項1に記載の基材表面改質方法。   The substrate surface modification method according to claim 1, wherein the physical method is plasma treatment or corona discharge treatment. 前記基材が有機高分子化合物を含む基材であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の基材表面改質方法。   The substrate surface modification method according to claim 1, wherein the substrate is a substrate containing an organic polymer compound. 前記重合性不飽和二重結合を側鎖に有する高分子化合物の基材への接触が、該高分子化合物の溶液又は分散液を、前記基材表面に塗布することにより行われることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の基材表面改質方法。
The contact of the polymer compound having the polymerizable unsaturated double bond in the side chain with the substrate is performed by applying a solution or dispersion of the polymer compound to the substrate surface. The substrate surface modification method according to any one of claims 1 to 3.
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