JP2008237957A - Water-repellent treatment method and substrate having water-repellent silica layer - Google Patents

Water-repellent treatment method and substrate having water-repellent silica layer Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water-repellent treatment method capable of performing water-repellent treatment of substrate surface with preferable durability, and to provide a substrate having a water-repellent surface excellent in durability. <P>SOLUTION: The water-repellent treatment method of the substrate surface comprises: a process (1) of forming a coated film of polysilazane by applying polysilazane having -SiH<SB>2</SB>-NH- unit onto the surface of the substrate; a process (2) of attaching hydrophobic organosilane or hydrophobic polyorganosiloxane having silanol group or silicon atom-bound hydrolyzable group to the coated film; and a subsequent process (3) of converting the coated film into a silica layer and binding the organosilane or the polyorganosiloxane to silica of the silica layer by heating the substrate which undergoes the processes (1), (2). The substrate having water-repellent surface in which the silica layer derived from the polysilazan is formed on the surface of the substrate, and organosilane or polyorganosiloxane is bound to the silica of the silica layer is also provided. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、基材表面を撥水処理する方法および撥水性シリカ層を有する基材に関する。 The present invention relates to a method for water-repellent treatment of a substrate surface and a substrate having a water-repellent silica layer.

従来、シリコン、金属等の無機質基材の表面にシリカ被膜を形成しその表面を改質する方法としては数多くの方法が提案されている。例えば、特開昭62−88327号(特許文献1)は、シリコンウエハー上に、オルガノシクロシラザンから得られた重合体のトルエン溶液を塗布し、室温で乾燥させた後、酸素または水蒸気の存在下に高温焼成してシリカフィルムを形成する方法を教示している。特開平9−157594号(特許文献2)は、ステンレススチール板あるいは金属、ガラス、セラミック等の上に、ペルヒドロポリシラザンのキシレン溶液を塗布し、大気中、450℃で加熱してシリカ被膜を形成する方法を教示している。特開平10−194753号(特許文献3)は、シリコンウエハー上に、ペルヒドロポリシラザンのキシレン溶液を塗布し、室温でアミン化合物と水蒸気に接触させ、ついで焼成してシリカ被膜を形成する方法を教示している。特開2004−155834(特許文献4)は、金属、ガラス、セラミック、プラスチック等の表面にアミン系触媒を含有するペルヒドロポリシラザンのキシレン溶液を塗布し常温放置してシリカ層を形成する方法を教示している。 Conventionally, many methods have been proposed for forming a silica coating on the surface of an inorganic substrate such as silicon or metal and modifying the surface. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-88327 (Patent Document 1) discloses that a toluene solution of a polymer obtained from organocyclosilazane is applied on a silicon wafer, dried at room temperature, and then in the presence of oxygen or water vapor. Teaches a method of forming a silica film by high-temperature firing. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-157594 (Patent Document 2) applies a xylene solution of perhydropolysilazane on a stainless steel plate or metal, glass, ceramic, etc., and heats it at 450 ° C. in the air to form a silica film. Teaches how to do. Japanese Patent Laid-Open No. 10-194753 (Patent Document 3) teaches a method in which a xylene solution of perhydropolysilazane is applied on a silicon wafer, brought into contact with an amine compound and water vapor at room temperature, and then baked to form a silica film. is doing. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-155834 teaches a method of forming a silica layer by applying a xylene solution of perhydropolysilazane containing an amine catalyst to the surface of metal, glass, ceramic, plastic, etc. and leaving it at room temperature. is doing.

しかし、これらの方法は、いずれもシリコン、金属、ガラス、セラミック、プラスチック等の無機質もしくは有機質基材表面にシリカ層を形成して耐熱性、耐摩耗性、耐食性の表面に改質する方法に関するものであり、これらの方法で得られた基材表面は、十分な撥水性を有しておらず、例えば、水または含水物と頻繁に接触する基材、屋外で使用される基材、水周りで使用される基材としては満足できるものではない。 However, these methods all relate to a method of forming a silica layer on the surface of an inorganic or organic base material such as silicon, metal, glass, ceramic, plastic, etc., and modifying it to a surface having heat resistance, wear resistance, and corrosion resistance. The surface of the substrate obtained by these methods does not have sufficient water repellency, for example, a substrate that frequently comes into contact with water or a hydrated material, a substrate used outdoors, and around the water It is not satisfactory as a base material used in the above.

一方、ガラス、金属等の無機質基材の表面を撥水処理方法として、例えば、液状ポリジメルシロキサン溶液をガラスにコーテイングして焼付け処理する方法、縮合反応触媒を含有するポリメチルハイドロジェンシロキサン溶液をコーテイングして加熱処理する方法、(A)粘度20〜20,000mPa・sの分子鎖末端がシラノール基またはケイ素原子結合加水分解性基で封鎖されたポリジオルガノシロキサン,(B)加水分解性基含有シラン系架橋剤,(C)縮合反応用触媒,(D)有機溶剤などからなる硬化性シリコーン組成物をコーテイングして硬化させる方法(特許文献5)が知られ、一部実用化されている。しかし、これらの撥水処理方法では、ガラス、金属等の無機質基材表面の耐熱性、耐摩耗性、耐食性がほとんど向上しない。 On the other hand, the surface of an inorganic base material such as glass or metal is treated as a water repellent treatment method, for example, a method in which a liquid polydimersiloxane solution is coated on glass and baked, or a polymethylhydrogensiloxane solution containing a condensation reaction catalyst. A method of coating and heat treatment, (A) polydiorganosiloxane having a molecular chain terminal having a viscosity of 20 to 20,000 mPa · s blocked with a silanol group or a silicon atom-bonded hydrolyzable group, and (B) a hydrolyzable group-containing silane A method (Patent Document 5) of coating and curing a curable silicone composition comprising a system cross-linking agent, (C) a catalyst for condensation reaction, (D) an organic solvent, and the like is known and partly put into practical use. However, these water-repellent treatment methods hardly improve the heat resistance, wear resistance, and corrosion resistance of the surface of an inorganic base material such as glass or metal.

特開昭62−88327号公報JP-A-62-88327 特開平9−157594号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-157594 特開平10−194753号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-194753 特開2004−155834公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-155834 特開2002−241695公報JP 2002-241695 A

本発明者らは、金属、ガラス、セラミック等の無機質基材の表面の耐熱性、耐摩耗性、耐食性と同時に撥水性を向上する方法を鋭意研究した検討した結果、基材表面にポリシラザン被膜を形成し、これにシラノール基またはケイ素原子結合加水分解性基を有する疎水性オルガノシランまたは疎水性を有するポリオルガノシロキサンを付着させ、続いて加熱してポリシラザン被膜をシリカ被膜に転化させれば、優れた耐熱性、耐摩耗性、耐食性と同時に優れた撥水性表面、しかも撥水性の耐久性が優れた表面を有する基材が得られることを見出し、本発明に到達した。即ち、本発明の目的は、基材表面の耐熱性、耐摩耗性、耐食性を向上すると同時に耐久性よく撥水処理する方法;優れた耐熱性、耐摩耗性、耐食性と同時に優れた撥水性、その耐久性が優れた表面を有する基材を提供することにある。 As a result of intensive studies on methods for improving water repellency as well as heat resistance, wear resistance, and corrosion resistance on the surface of inorganic substrates such as metals, glass, and ceramics, the present inventors have found that a polysilazane coating is formed on the substrate surface. If it is formed, a hydrophobic organosilane having a silanol group or a silicon atom-bonded hydrolyzable group or a polyorganosiloxane having a hydrophobic property is attached thereto, followed by heating to convert the polysilazane coating to a silica coating. The present inventors have found that a substrate having an excellent water-repellent surface simultaneously with excellent heat resistance, wear resistance, and corrosion resistance and a surface with excellent water repellency durability can be obtained. That is, the object of the present invention is to improve the heat resistance, wear resistance, and corrosion resistance of the substrate surface and at the same time perform a water repellency treatment with excellent durability; excellent heat resistance, wear resistance, corrosion resistance and excellent water repellency; The object is to provide a substrate having a surface with excellent durability.

さらに、基材表面にポリシラザン被膜を形成し、これにヒドロキシアルキレン基またはヒドロキシアルキレンオキシアルキレン基を有するポリオルガノシロキサンを付着させ、続いて加熱してポリシラザン被膜をシリカ被膜に転化させれば、優れた耐熱性、耐摩耗性、耐食性と同時に優れた撥水性表面を有する基材が得られることを見出し、本発明に到達した。即ち、本発明の目的は、基材表面の耐熱性、耐摩耗性、耐食性を向上すると同時に撥水処理する方法;優れた耐熱性、耐摩耗性、耐食性と同時に優れた撥水性表面を有する基材を提供することにある。 Furthermore, if a polysilazane film is formed on the surface of the substrate, a polyorganosiloxane having a hydroxyalkylene group or a hydroxyalkyleneoxyalkylene group is adhered thereto, and then heated to convert the polysilazane film to a silica film, it is excellent. The inventors have found that a substrate having an excellent water-repellent surface as well as heat resistance, wear resistance and corrosion resistance can be obtained, and the present invention has been achieved. That is, the object of the present invention is to improve the heat resistance, wear resistance and corrosion resistance of the substrate surface and at the same time perform a water repellent treatment; a group having an excellent water repellent surface simultaneously with excellent heat resistance, wear resistance and corrosion resistance. To provide materials.

本発明は、
「[1] 下記工程からなることを特徴とする基材表面の撥水処理方法。
(1) 基材の表面に式(1):

Figure 2008237957
で表される単位を有するポリシラザンの被膜を形成する工程、
(2) 該ポリシラザン被膜に、シラノール基またはケイ素原子結合加水分解性基を有する疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサンを付着させる工程、
ついで、
(3) 前記工程を経た基材を加熱して、該ポリシラザン被膜をシリカ層に転化せしめ、該オルガノシランまたは該ポリオルガノシロキサンを該シリカ層のシリカに結合させる工程。
[2] ポリシラザンが、式(1):
Figure 2008237957
で表される繰り返し単位からなる[1]請求項1記載の撥水処理方法。
[3] ポリシラザンが触媒量のシリカ転化促進触媒を含有するものである[2]に記載の撥水処理方法。
[4] シリカ転化促進触媒がアミン系触媒である[3]に記載の撥水処理方法。
[5] 疎水性オルガノシランが、一般式(2):RnX(4-n)
(式中、Rは一価炭化水素基または疎水性基で置換された一価炭化水素基であり、Xはシラノール基またはケイ素原子結合加水分解性基であり、nは2または3である)で示されるものであることを特徴とする[1] 、[2] または[3]記載の撥水処理方法。
[6] ケイ素原子結合加水分解性基を有する疎水性ポリオルガノシロキサンの該ケイ素原子結合加水分解性基が、一般式(3):
Figure 2008237957
(式中、RとR1は一価炭化水素基であり、X1はケイ素原子結合加水分解基であり、Yは酸素原子またはアルキレン基であり、aは1または2である)で示されるものであることを特徴とする[1] 、[2] または[3]記載の撥水処理方法。
[7] ケイ素原子結合加水分解性基が、アルコキシ基、N−アルキルアミノ基、ジオルガノケトキシム基,N,N−ジアルキルアミノキシ基、アルケニルオキシ基、N−オルガノアシルアミド基、アシロキシ基、水素原子またはハロゲン原子であることを特徴とする[5]または[6]記載の撥水処理方法。
[8] 疎水性ポリオルガノシロキサンのポリオルガノシロキサンが、直鎖状ポリジオルガノシロキサンまたは分岐鎖状ポリオルガノシロキサンであり、シラノール基またはケイ素原子結合加水分解性基は分子鎖末端に位置することを特徴とする[1] 、[2] または[3]記載の撥水処理方法。
[9] 疎水性ポリオルガノシロキサンは、常温で液状であり、25℃における粘度が1〜100,000mPa・sであることを特徴とする[1]または [8]記載の撥水処理方法。
[10] 直鎖状ポリジオルガノシロキサンが、両末端シラノール基封鎖ポリジオルガノシロキサンまたは片末端シラノール基封鎖ポリジオルガノシロキサンである[8] または[9]記載の撥水処理方法。
[11] 直鎖状ポリジオルガノシロキサンが、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサンまたはポリメチルパーフロロアルキルシロキサンである[10]に記載の撥水処理方法。
[12] 基材が金属、ガラスまたはセラミックである[1]〜[11]のいずれかに記載の撥水処理方法。
[13] 金属がステンレススチールである[12]に記載の撥水処理方法。」に関する。 The present invention
“[1] A method for water-repellent treatment of a substrate surface, comprising the following steps.
(1) Formula (1) on the surface of the substrate:
Figure 2008237957
Forming a polysilazane film having a unit represented by:
(2) attaching a hydrophobic organosilane or hydrophobic polyorganosiloxane having a silanol group or a silicon atom-bonded hydrolyzable group to the polysilazane coating;
Next,
(3) A step of heating the substrate having undergone the above step to convert the polysilazane film into a silica layer and bonding the organosilane or the polyorganosiloxane to the silica of the silica layer.
[2] Polysilazane has the formula (1):
Figure 2008237957
[1] The water repellent treatment method according to claim 1, comprising a repeating unit represented by:
[3] The water-repellent treatment method according to [2], wherein the polysilazane contains a catalytic amount of a catalyst for promoting silica conversion.
[4] The water-repellent treatment method according to [3], wherein the silica conversion promotion catalyst is an amine catalyst.
[5] Hydrophobic organosilane is represented by the general formula (2): R n X (4-n)
(Wherein R is a monovalent hydrocarbon group substituted with a monovalent hydrocarbon group or a hydrophobic group, X is a silanol group or a silicon atom-bonded hydrolyzable group, and n is 2 or 3) The water-repellent treatment method according to [1], [2] or [3], wherein
[6] The silicon atom-bonded hydrolyzable group of the hydrophobic polyorganosiloxane having a silicon atom-bonded hydrolyzable group has the general formula (3):
Figure 2008237957
Wherein R and R 1 are monovalent hydrocarbon groups, X 1 is a silicon-bonded hydrolyzing group, Y is an oxygen atom or an alkylene group, and a is 1 or 2. The water-repellent treatment method according to [1], [2] or [3], wherein
[7] The silicon-bonded hydrolyzable group is an alkoxy group, an N-alkylamino group, a diorganoketoxime group, an N, N-dialkylaminoxy group, an alkenyloxy group, an N-organoacylamide group, an acyloxy group, The water repellent treatment method according to [5] or [6], which is a hydrogen atom or a halogen atom.
[8] The polyorganosiloxane of the hydrophobic polyorganosiloxane is a linear polydiorganosiloxane or a branched polyorganosiloxane, and a silanol group or a silicon atom-bonded hydrolyzable group is located at a molecular chain end. The water repellent treatment method according to [1], [2] or [3].
[9] The water repellent treatment method according to [1] or [8], wherein the hydrophobic polyorganosiloxane is liquid at room temperature and has a viscosity of 1 to 100,000 mPa · s at 25 ° C.
[10] The water-repellent treatment method according to [8] or [9], wherein the linear polydiorganosiloxane is a silanol group-capped polydiorganosiloxane or a one-end silanol group-capped polydiorganosiloxane.
[11] The water-repellent treatment method according to [10], wherein the linear polydiorganosiloxane is polydimethylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, or polymethylperfluoroalkylsiloxane.
[12] The water repellent treatment method according to any one of [1] to [11], wherein the substrate is a metal, glass, or ceramic.
[13] The water repellent treatment method according to [12], wherein the metal is stainless steel. ".

本発明は、さらに
「[14] 基材の表面に式(1):

Figure 2008237957
で表される単位を有するポリシラザンから誘導されたシリカ層が形成されており、該シリカ層の該シリカにSiOSi結合またはSiOSiASi (Aはアルキレン基である)結合により疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサンが結合していることを特徴とする撥水性シリカ層を有する基材。
[15] 疎水性ポリオルガノシロキサンのポリオルガノシロキサンが直鎖状ポリジオルガノシロキサンまたは分岐鎖状ポリオルガノシロキサンであることを特徴とする[14]に記載の撥水性シリカ層を有する基材。
[16] 基材が金属、ガラスまたはセラミックであり、直鎖状ポリジオルガノシロキサンが直鎖状のポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサンまたはポリメチルパーフロロアルキルシロキサンであることを特徴とする[15] または [16]記載の撥水性シリカ層を有する基材。
[17] シリカ層表面の水に対する接触角が85〜105度である[14] 、[15] または[16]記載の撥水性シリカ層を有する基材。」に関する。 The present invention further relates to “[14] on the surface of the substrate, the formula (1):
Figure 2008237957
A silica layer derived from polysilazane having a unit represented by formula (1) is formed, and a hydrophobic organosilane or a hydrophobic polyorganoorganism is formed on the silica of the silica layer by a SiOSi bond or SiOSiASi (A is an alkylene group) bond. A base material having a water-repellent silica layer, wherein siloxane is bonded.
[15] The substrate having a water-repellent silica layer according to [14], wherein the polyorganosiloxane of the hydrophobic polyorganosiloxane is a linear polydiorganosiloxane or a branched polyorganosiloxane.
[16] The substrate is a metal, glass or ceramic, and the linear polydiorganosiloxane is a linear polydimethylsiloxane, polymethylphenylsiloxane or polymethylperfluoroalkylsiloxane [15] Or A substrate having the water-repellent silica layer according to [16].
[17] A substrate having a water-repellent silica layer according to [14], [15] or [16], wherein the contact angle of water on the surface of the silica layer is 85 to 105 degrees. ".

本発明は、さらに
「[18] 下記工程からなることを特徴とする基材表面の撥水処理方法。
(1) 基材の表面に、式(1):

Figure 2008237957
で表される単位を有するポリシラザンを塗布してポリシラザン被膜を形成する工程、
(2) 該ポリシラザン被膜に、ヒドロキシアルキレン基もしくはヒドロキシアルキレンオキシアルキレン基を有するポリオルガノシロキサンを付着させる工程、
ついで、
(3) 前記工程を経た基材を加熱して、該ポリシラザン被膜をシリカ層に転化せしめ、該ポリオルガノシロキサンを該シリカ層のシリカに結合させる工程。
[19] 該ポリシラザンが、式(1):
Figure 2008237957
で表される繰り返し単位からなるペルヒドロポリシラザンであり、触媒量のシリカ転化促進触媒を含有するものである[18]記載の撥水処理方法。 [20] ヒドロキシアルキレン基がヒドロキシプロピレン基であり、ヒドロキシアルキレンオキシアルキレン基がヒドロキシエチレンオキシプロピレン基であり、ポリオルガノシロキサンがポリジオルガノシロキサンであり、ヒドロキシアルキレン基がポリジオルガノシロキサンの両末端または片末端に結合している[18] または[19]記載の撥水処理方法。」に関する。 The present invention further includes “[18] A method for water-repellent treatment of a substrate surface, comprising the following steps.
(1) On the surface of the substrate, the formula (1):
Figure 2008237957
Applying polysilazane having a unit represented by the following to form a polysilazane film:
(2) attaching a polyorganosiloxane having a hydroxyalkylene group or a hydroxyalkyleneoxyalkylene group to the polysilazane coating;
Next,
(3) A step of heating the base material after the step to convert the polysilazane film into a silica layer and bonding the polyorganosiloxane to the silica of the silica layer.
[19] The polysilazane has the formula (1):
Figure 2008237957
The water repellent treatment method according to [18], which is a perhydropolysilazane composed of a repeating unit represented by formula (1) and contains a catalytic amount of a catalyst for promoting silica conversion. [20] The hydroxyalkylene group is a hydroxypropylene group, the hydroxyalkyleneoxyalkylene group is a hydroxyethyleneoxypropylene group, the polyorganosiloxane is a polydiorganosiloxane, and the hydroxyalkylene group is at both ends or one end of the polydiorganosiloxane. The water repellent treatment method according to [18] or [19], wherein ".

本発明は、さらに
「[21] 基材の表面に式(1):

Figure 2008237957
で表される単位を有するポリシラザンから誘導されたシリカ層が形成されており、該シリカ層の該シリカにSiOC結合またはSiOAOC (Aはアルキレン基である)結合により疎水性ポリオルガノシロキサンが結合していることを特徴とする撥水性シリカ層を有する基材。」に関する。 The present invention further provides “[21] On the surface of the substrate, the formula (1):
Figure 2008237957
A silica layer derived from polysilazane having a unit represented by the following formula is formed, and a hydrophobic polyorganosiloxane is bonded to the silica of the silica layer by a SiOC bond or SiOAOC (A is an alkylene group). A base material having a water-repellent silica layer. ".

本発明の撥水処理方法によれば、金属、ガラス、セラミック等の無機質基材表面の耐熱性、耐摩耗性、耐食性を向上すると同時に撥水性を著しく向上することができる。しかも、撥水性の耐久性が優れている。
本発明の撥水性シリカ層を有する基材は、優れた耐熱性、耐摩耗性、耐食性と同時に優れた撥水性表面を有する。しかも、撥水性の耐久性が優れている。
According to the water repellent treatment method of the present invention, the water repellency can be remarkably improved while simultaneously improving the heat resistance, wear resistance and corrosion resistance of the surface of an inorganic base material such as metal, glass and ceramic. Moreover, the durability of water repellency is excellent.
The substrate having the water-repellent silica layer of the present invention has an excellent water-repellent surface as well as excellent heat resistance, wear resistance and corrosion resistance. Moreover, the durability of water repellency is excellent.

本発明の基材表面の撥水処理方法は、下記工程からなることを特徴とする。
(1) 基材の表面に式(1):

Figure 2008237957
で表される単位を有するポリシラザンの被膜を形成する工程、
(2) 該ポリシラザン被膜に、シラノール基またはケイ素原子結合加水分解性基を有する疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサンを付着させる工程、
ついで、
(3) 前記工程を経た基材を加熱して、該ポリシラザン被膜をシリカ層に転化せしめ、該オルガノシランまたはポリオルガノシロキサンを該シリカ層のシリカに結合させる工程。 The water-repellent treatment method for a substrate surface according to the present invention comprises the following steps.
(1) Formula (1) on the surface of the substrate:
Figure 2008237957
Forming a polysilazane film having a unit represented by:
(2) attaching a hydrophobic organosilane or hydrophobic polyorganosiloxane having a silanol group or a silicon atom-bonded hydrolyzable group to the polysilazane coating;
Next,
(3) A step of heating the base material after the step to convert the polysilazane film into a silica layer and bonding the organosilane or polyorganosiloxane to the silica of the silica layer.

本発明の撥水処理方法において、撥水処理の対象となる基材として、種々の無機質基材(材料)および有機質基材(材料)がある。無機質基材の材質としては、スチール、ステンレススチール、アルミニウム、デユラルミン、チタン、チタン合金、銀等の金属類;ガラス、石英、セラミック、陶磁器、石材;シリコン、化合物半導体が例示される。有機質基材として、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアルコール、ポバール樹脂、ABS樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の合成樹脂類;合成木材;竹、木材等の天然素材が例示される。 In the water-repellent treatment method of the present invention, there are various inorganic base materials (materials) and organic base materials (materials) as base materials to be subjected to the water-repellent treatment. Examples of the material of the inorganic base material include metals such as steel, stainless steel, aluminum, deuralumin, titanium, titanium alloy, and silver; glass, quartz, ceramic, ceramics, stones; silicon, and compound semiconductors. Synthetic resins such as polyethylene resin, polypropylene resin, acrylic resin, polyamide resin, polyester resin, polycarbonate resin, polyvinyl alcohol, poval resin, ABS resin, polyimide resin, epoxy resin, polyurethane resin, etc .; synthetic wood; bamboo Examples include natural materials such as wood.

無機質基材および有機質基材の形状としては、板、シート、フィルム、箔、テープ、ブロック、チューブ、クロス、容器の形状、部品の形状、部材の形状、物品の形状が例示される。このような基材は、本発明の撥水処理された基材が適用される箇所とか、部品、部材、物品などの用途によって適宜選択され用いられる。 Examples of the shape of the inorganic base material and the organic base material include plates, sheets, films, foils, tapes, blocks, tubes, cloths, container shapes, component shapes, member shapes, and article shapes. Such a base material is appropriately selected and used depending on the location to which the water-repellent-treated base material of the present invention is applied and the use of parts, members, articles and the like.

工程(1)において、基材表面を被覆するポリシラザンは、分子内でSi−N(ケイ素−窒素)結合が繰り返された重合体であり、シリカに転化容易であれば、その種類は特に限定されない。しかし、分子中に少なくとも1個の式(1):

Figure 2008237957
で表される単位を有することが好ましい。Si−N(ケイ素−窒素)結合のSi原子に2個の水素原子が結合していると、シリカへの転化が容易である。
このようなポリシラザンの分子構造は、直鎖状、分岐した直鎖状、分岐状、環状、架橋構造を有するもの、あるいは分子内にこれらの複数の構造を同時に有するものがある。本発明においては、これらを単独で、あるいは混合物で使用できる。これらポリシラザンの代表例としては、下記一般式(4)で示されるシラザン単位を繰り返し単位とする重合体等がある。ここで重合体はオリゴマーをも意味する。 In the step (1), the polysilazane covering the substrate surface is a polymer in which Si—N (silicon-nitrogen) bonds are repeated in the molecule, and the type thereof is not particularly limited as long as it can be easily converted to silica. . However, at least one formula (1) in the molecule:
Figure 2008237957
It is preferable to have a unit represented by: When two hydrogen atoms are bonded to Si atoms of Si—N (silicon-nitrogen), conversion to silica is easy.
Such polysilazane has a molecular structure having a linear structure, a branched linear structure, a branched structure, a cyclic structure, a crosslinked structure, or a structure having a plurality of these structures simultaneously in the molecule. In the present invention, these can be used alone or in a mixture. Typical examples of these polysilazanes include a polymer having a silazane unit represented by the following general formula (4) as a repeating unit. Here, the polymer also means an oligomer.

一般式(4):

Figure 2008237957
(式中、R、RおよびRは、水素原子またはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基のような炭素原子数1〜8のアルキル基である。) General formula (4):
Figure 2008237957
(Wherein R 1 , R 2 and R 3 are a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group or a butyl group.)

シリカへの転化の容易性の点で、R、Rともに水素原子である単位を含有するものが好ましく、分子中のRおよびRがすべて水素原子であるもの、特にはR、RおよびRがすべて水素原子であるものがより好ましい。R、RおよびRがすべて水素原子であるポリシラザンは、下記式(5)で示される繰り返し単位を有し、ペルヒドロポリシラザンあるいはパーヒドロポリシラザンと称される。
式(5):

Figure 2008237957
From the viewpoint of easy conversion to silica, those containing units in which both R 1 and R 2 are hydrogen atoms are preferred, and those in which R 1 and R 2 in the molecule are all hydrogen atoms, particularly R 1 , More preferably, R 2 and R 3 are all hydrogen atoms. Polysilazane in which R 1 , R 2 and R 3 are all hydrogen atoms has a repeating unit represented by the following formula (5) and is called perhydropolysilazane or perhydropolysilazane.
Formula (5):
Figure 2008237957

ペルヒドロポリシラザンは、下記式(6)で示される化学構造部分を有していると言われている。

Figure 2008237957
Perhydropolysilazane is said to have a chemical structure represented by the following formula (6).
Figure 2008237957

上記ペルヒドロポリシラザンは、ケイ素原子に結合した水素原子の一部が水酸基で置換されたものであってもよい。ペルヒドロポリシラザンは、ジハイドロジェンジクロロシランと有機塩基(例えば、ピリジンまたはピコリン)とを反応させてアダクツを作り、該アダクツとアンモニアを反応させることにより容易に合成することができる。 The perhydropolysilazane may be one in which a part of hydrogen atoms bonded to a silicon atom is substituted with a hydroxyl group. Perhydropolysilazane can be easily synthesized by reacting dihydrogendichlorosilane with an organic base (for example, pyridine or picoline) to form an adduct, and reacting the adduct with ammonia.

このようなポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンの数平均分子量は、通常100〜50,000であり、加熱時の不揮発性と溶剤への溶解性の点で200〜2,500がより好ましい。 The number average molecular weight of such polysilazane, especially perhydropolysilazane, is usually 100 to 50,000, and 200 to 2,500 is more preferable in terms of non-volatility during heating and solubility in a solvent.

ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンは、少量のシリカ転化促進触媒を含有していてもよい。シリカ転化促進触媒として有機アミン化合物、有機酸、無機酸、カルボン酸金属塩、有機金属錯塩が例示される。有機アミン化合物が好ましく、1−メチルピペラジン、1−メチルピペリジン、4,4’−トリメチレンジピペリジン、4,4’−トリメチレンビス(1−メチルピペリジン)、ジアザビシクロ−[2,2,2]オクタン、シス−2,6−ジメチルピペラジン、4−(4−メチルピペリジン)ピリジン、ピリジン、ジピリジン、α−ピコリン、β−ピコリン、γ−ピコリン、ピペリジン、ルチジン、ピリミジン、ピリダジン、4,4’−トリメチレンジピリジン、2−(メチルアミノ)ピリジン、ピラジン、キノリン、キノクサリン、トリアジン、ピロール、3−ピロリン、イミダゾール、トリアゾール、テトラゾール、1−メチルピロリジンなどの含窒素環状有機アミン;メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、トリプロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ペンチルアミン、ジペンチルアミン、トリペンチルアミン、ヘキシルアミン、ジヘキシルアミン、トリヘキシルアミン、ヘプチルアミン、ジヘプチルアミン、オクチルアミン、ジオクチルアミン、トリオクチルアミン、フェニルアミン、ジフェニルアミン、トリフェニルアミンなどの脂肪族もしくは芳香族アミン類;DBU(1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]7−ウンデセン)、DBN(1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]5−ノネン)、1,5,9−トリアザシクロドデカン、1,4,7−トリアザシクロノナンが例示される。
ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザン中のシリカ転化促進触媒の含有量は0.1〜10重量%が好ましく、0.1〜3重量%がより好ましい。
Polysilazane, especially perhydropolysilazane, may contain a small amount of a catalyst for promoting the conversion of silica. Examples of the silica conversion promotion catalyst include organic amine compounds, organic acids, inorganic acids, carboxylic acid metal salts, and organic metal complex salts. Organic amine compounds are preferred, 1-methylpiperazine, 1-methylpiperidine, 4,4′-trimethylenedipiperidine, 4,4′-trimethylenebis (1-methylpiperidine), diazabicyclo- [2,2,2]. Octane, cis-2,6-dimethylpiperazine, 4- (4-methylpiperidine) pyridine, pyridine, dipyridine, α-picoline, β-picoline, γ-picoline, piperidine, lutidine, pyrimidine, pyridazine, 4,4′- Nitrogen-containing cyclic organic amines such as trimethylenedipyridine, 2- (methylamino) pyridine, pyrazine, quinoline, quinoxaline, triazine, pyrrole, 3-pyrroline, imidazole, triazole, tetrazole, 1-methylpyrrolidine; methylamine, dimethylamine , Trimethylamine, ethylamine, die Ruamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, tripropylamine, butylamine, dibutylamine, tributylamine, pentylamine, dipentylamine, tripentylamine, hexylamine, dihexylamine, trihexylamine, heptylamine, diheptylamine, Aliphatic or aromatic amines such as octylamine, dioctylamine, trioctylamine, phenylamine, diphenylamine, triphenylamine; DBU (1,8-diazabicyclo [5,4,0] 7-undecene), DBN (1 , 5-diazabicyclo [4,3,0] 5-nonene), 1,5,9-triazacyclododecane and 1,4,7-triazacyclononane.
The content of the silica conversion accelerating catalyst in the polysilazane, particularly perhydropolysilazane is preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.1 to 3% by weight.

工程(2)においては、基材上にポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンを塗布、すなわち、コーテイングするに際して、ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンを有機溶剤に溶解して溶液にしておくことが好ましい。そのための有機溶剤は、ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンを溶解して該溶液に流動性を付与し、ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンを変質、分解しないものであればよい。このような有機溶剤として、トルエン、キシレン、ヘキシレン等の芳香族炭化水素;へキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素;ジプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類が例示される。これらの有機溶媒は、単独もしくは2種以上を混合して用いられる。 In the step (2), when polysilazane, particularly perhydropolysilazane, is coated on the substrate, that is, coated, it is preferable to dissolve polysilazane, particularly perhydropolysilazane, in an organic solvent to prepare a solution. The organic solvent for that purpose is not particularly limited as long as it dissolves polysilazane, particularly perhydropolysilazane, imparts fluidity to the solution, and does not alter or decompose polysilazane, particularly perhydropolysilazane. Examples of such organic solvents include aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and hexylene; aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane and cyclohexane; ethers such as dipropyl ether, dibutyl ether, dioxane, tetrahydrofuran and ethylene glycol diethyl ether. And ketones such as acetone and methyl ethyl ketone. These organic solvents are used alone or in combination of two or more.

有機溶剤中の水分は、ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンを加水分解するので、予め脱水処理、乾燥しておくことが好ましい。
このようなポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザン溶液中のポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンの固形分濃度は、0.1〜35重量%であることが好ましく、0.2〜10重量%であることがより好ましい。
Since water in the organic solvent hydrolyzes polysilazane, especially perhydropolysilazane, it is preferable to perform dehydration and drying in advance.
The solid content concentration of such polysilazane, especially polysilazane in the perhydropolysilazane solution, particularly perhydropolysilazane is preferably 0.1 to 35% by weight, and preferably 0.2 to 10% by weight. More preferred.

工程(1)において、基材の表面にポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザン被膜を形成するには、基材の表面に液状のポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザン、あるいはポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンの溶液を塗布、コーテイングする。通常の塗布方法、コーテイング方法、すなわち、浸漬コーテイング、ロールコーテイング、ブレードコーテイング、刷毛塗り、スプレー、フローコーテイング、スピンコーテイング等が用いられる。 In step (1), in order to form a polysilazane, particularly a perhydropolysilazane film on the surface of the substrate, a liquid polysilazane, particularly perhydropolysilazane, or a solution of polysilazane, particularly perhydropolysilazane, is formed on the surface of the substrate. Apply and coat. Conventional coating methods and coating methods, that is, dip coating, roll coating, blade coating, brush coating, spraying, flow coating, spin coating and the like are used.

コーテイング前に基材を研磨、脱脂、各種ブラストによる表面処理しておくとポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンの付着性が向上する。
また、基材は乾燥したものよりも、湿度40〜60%RHの空気中に調湿したものの方が、生成したシリカ層が接着しやすい。
If the substrate is ground, degreased and surface-treated by various blasts before coating, the adhesion of polysilazane, particularly perhydropolysilazane, is improved.
Moreover, the produced | generated silica layer tends to adhere | attach the thing whose humidity was adjusted in the air of humidity 40-60% RH rather than what dried the base material.

ポリシラザン溶液、特にはペルヒドロポリシラザン溶液を塗布、コーテイングした場合は、塗布、コーテイング後に、風乾、温風乾燥、減圧乾燥等により有機溶剤を蒸発させる。 When a polysilazane solution, particularly a perhydropolysilazane solution, is applied and coated, the organic solvent is evaporated by air drying, hot air drying, drying under reduced pressure, or the like after application and coating.

基材表面上のポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザン被膜の厚さは、目的とするシリカ層の厚みに応じて適宜選択するとよい。
基材表面上のシリカ層の厚みが1〜3000nmであり、好ましくは10〜1500nmであると、それに応じてポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザン被膜の厚さを選択するとよい。
The thickness of the polysilazane on the substrate surface, particularly the perhydropolysilazane coating, may be appropriately selected according to the thickness of the target silica layer.
When the thickness of the silica layer on the surface of the substrate is 1 to 3000 nm, preferably 10 to 1500 nm, the thickness of the polysilazane, particularly the perhydropolysilazane coating, may be selected accordingly.

次に、工程(1)を経た基材表面のポリシラザン被膜、特にはペルヒドロポリシラザン被膜に、シラノール基またはケイ素原子結合加水分解性基を有する疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサン、すなわち、シラノール基を有する疎水性オルガノシラン、ケイ素原子結合加水分解性基を有する疎水性オルガノシラン、シラノール基を有する疎水性ポリオルガノシロキサンまたはケイ素原子結合加水分解性基を有する疎水性ポリオルガノシロキサンを付着させる。 Next, the polysilazane coating on the surface of the substrate that has undergone the step (1), in particular the perhydropolysilazane coating, is a hydrophobic organosilane or hydrophobic polyorganosiloxane having silanol groups or silicon atom-bonded hydrolyzable groups, that is, silanol. A hydrophobic organosilane having a group, a hydrophobic organosilane having a silicon atom-bonded hydrolyzable group, a hydrophobic polyorganosiloxane having a silanol group, or a hydrophobic polyorganosiloxane having a silicon atom-bonded hydrolyzable group is attached.

疎水性オルガノシランは、一般式(3):RX(4-a)
(式中、Rは一価炭化水素基または疎水性基で置換された一価炭化水素基であり、Xはシラノール基または加水分解性基であり、aは2または3である)で示されるものである。
Rは一価炭化水素基または疎水性基で置換された一価炭化水素基である。一価炭化水素基として、メチル基,エチル基,プロピル基、ヘキシル、デシル基等のアルキル基;ビニル基,アリル基、ヘキセニル等のアルケニル基;フェニル基が例示される。疎水性基で置換された一価炭化水素基として、3,3,3-トリフロロプロピル基、4,4,4,3,3-ペンタフロロブチル基等のパーフロロアルキル基、シアノアルキル基が例示される。
Hydrophobic organosilanes have the general formula (3): R a X (4-a)
Wherein R is a monovalent hydrocarbon group substituted with a monovalent hydrocarbon group or a hydrophobic group, X is a silanol group or a hydrolyzable group, and a is 2 or 3. Is.
R is a monovalent hydrocarbon group substituted with a monovalent hydrocarbon group or a hydrophobic group. Examples of the monovalent hydrocarbon group include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, hexyl and decyl group; alkenyl groups such as vinyl group, allyl group and hexenyl; and phenyl group. As the monovalent hydrocarbon group substituted with a hydrophobic group, a perfluoroalkyl group such as 3,3,3-trifluoropropyl group, 4,4,4,3,3-pentafluorobutyl group, and a cyanoalkyl group are included. Illustrated.

一価炭化水素基および疎水性基で置換された一価炭化水素基の炭素原子数は、大きいほど疎水性が向上するが、大きすぎると常温で固形状になりかねないので、1〜18が好ましい。
Xはシラノール基または加水分解性基であり、加水分解性基は 後述するX1と同様な基が例示される。
aは2または3であるが、疎水性の点で3が好ましい。
好ましい具体例として、ジメチルアルキルヒドロキシシラン、ジメチルアルキルクロロシラン、ジメチルパーフロロアルキルヒドロキシシラン、ジメチルパーフロロアルキルクロロシランがある。
疎水性オルガノシランは、2種以上を併用してもよい。また、疎水性ポリオルガノシロキサンと併用してもよい。
As the number of carbon atoms of a monovalent hydrocarbon group substituted with a monovalent hydrocarbon group and a hydrophobic group increases, the hydrophobicity is improved, but if it is too large, it may become solid at room temperature. preferable.
X is a silanol group or a hydrolyzable group, and the hydrolyzable group is exemplified by the same group as X 1 described later.
a is 2 or 3, but 3 is preferred in terms of hydrophobicity.
Preferred examples include dimethylalkylhydroxysilane, dimethylalkylchlorosilane, dimethylperfluoroalkylhydroxysilane, and dimethylperfluoroalkylchlorosilane.
Two or more hydrophobic organosilanes may be used in combination. Moreover, you may use together with hydrophobic polyorganosiloxane.

ケイ素原子結合加水分解性基を有する疎水性ポリオルガノシロキサンの当該ケイ素原子結合加水分解性基は、一般式(3):

Figure 2008237957
(式中、RとR1は一価炭化水素基であり、X1はケイ素原子結合加水分解性基であり、Yはアルキレン基または酸素原子であり、aは1または2である。)で示される。
上式中、RとR1である一価炭化水素基として、メチル基,エチル基,プロピル基,ブチル基等のアルキル基、ビニル基,アリル基等のアルケニル基、フェニル基が例示される。ともにメチル基が好ましい。aは1または2であるが、1のほうが好ましい。 The silicon atom-bonded hydrolyzable group of the hydrophobic polyorganosiloxane having a silicon atom-bonded hydrolyzable group has the general formula (3):
Figure 2008237957
Wherein R and R 1 are monovalent hydrocarbon groups, X 1 is a silicon-bonded hydrolyzable group, Y is an alkylene group or an oxygen atom, and a is 1 or 2. Indicated.
In the above formula, examples of the monovalent hydrocarbon group represented by R and R 1 include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group and butyl group, alkenyl groups such as vinyl group and allyl group, and phenyl group. Both are preferably methyl groups. a is 1 or 2, but 1 is preferred.

1であるケイ素原子結合加水分解性基 として、アルコキシ基、N−アルキルアミノ基、ジオルガノケトキシム基,N,N−ジアルキルアミノキシ基,アルケニルオキシ基,N−オルガノアシルアミド基,アシロキシ基,水素原子またはハロゲン原子が例示される。加水分解したときに副生する化合物が常温または加熱時に揮発性であるような加水分解性基が好ましい。 X 1 is a silicon atom-bonded hydrolyzable group such as an alkoxy group, an N-alkylamino group, a diorganoketoxime group, an N, N-dialkylaminoxy group, an alkenyloxy group, an N-organoacylamide group, an acyloxy group. , A hydrogen atom or a halogen atom. Hydrolyzable groups are preferred in which the by-product compound when hydrolyzed is volatile at room temperature or when heated.

アルコキシ基として、メトキシ基,エトキシ基,プロポキシ基,メトキシエトキシ基,メトキシプロポキシ基が例示される。
ジオルガノケトキシム基としてメチルケトオキシム基,メチルエチルケトオキシム基が例示される。アシロキシ基としてアセトキシ基,プロピオノキシ基が例示される。N−アルキルアミノ基としてN−ブチルアミノ基,N−シクロヘキシルアミノ基,N,N−ジエチルアミノ基が例示される。
N−オルガノアシルアミド基としてN−メチルアセトアミド基,N−ビニルアセトアミド基が例示される。N,N−ジアルキルアミノキシ基としてN,N−ジエチルアミノキシ基が例示される。アルケニルオキシ基としてプロペノキシ基が例示される。
Examples of the alkoxy group include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a methoxyethoxy group, and a methoxypropoxy group.
Examples of the diorganoketoxime group include a methylketoxime group and a methylethylketoxime group. Examples of the acyloxy group include an acetoxy group and a propionoxy group. Examples of the N-alkylamino group include N-butylamino group, N-cyclohexylamino group, and N, N-diethylamino group.
Examples of the N-organoacylamide group include N-methylacetamide group and N-vinylacetamide group. Examples of N, N-dialkylaminoxy groups include N, N-diethylaminoxy groups. A propenoxy group is illustrated as an alkenyloxy group.

アルキレン基として、エチレン基,プロピレン基,ブチレン基が例示される。ハロゲン原子として、塩素,臭素が例示される。
一般式(2)で示されるシロキシ基の好ましい具体例として、ジメチルメトキシシロキシ基、ジメチルエトキシシロキシ基、ジメチルクロロシロキシ基、メチルジメトキシシロキシ基、メチルエトキシシロキシ基、メチルジクロロシロキシ基、ジメチルメトキシシリルエチルジメチルシロキシ基、ジメチルエトキシシリルエチルジメチルシロキシ基などがある。
Examples of the alkylene group include an ethylene group, a propylene group, and a butylene group. Examples of the halogen atom include chlorine and bromine.
Preferred examples of the siloxy group represented by the general formula (2) include dimethylmethoxysiloxy group, dimethylethoxysiloxy group, dimethylchlorosiloxy group, methyldimethoxysiloxy group, methylethoxysiloxy group, methyldichlorosiloxy group, dimethylmethoxysilylethyl Examples include a dimethylsiloxy group and a dimethylethoxysilylethyldimethylsiloxy group.

疎水性ポリオルガノシロキサンのポリオルガノシロキサンは、撥水性の点で、直鎖状ポリジオルガノシロキサンまたは分岐鎖状ポリオルガノシロキサンであることが好ましく、シリカとの結合性の点でシラノール基またはケイ素原子結合加水分解性基は分子鎖末端に位置することが好ましい。 The polyorganosiloxane of the hydrophobic polyorganosiloxane is preferably a linear polydiorganosiloxane or a branched polyorganosiloxane in terms of water repellency, and a silanol group or a silicon atom bond in terms of the ability to bind to silica. The hydrolyzable group is preferably located at the end of the molecular chain.

分子鎖両末端にシラノール基を有するポリジオルガノシロキサンは、分子構造式(7):

Figure 2008237957
(式中、Rは一価炭化水素基であり、nは0以上の数である)で表すことができる。 Polydiorganosiloxanes having silanol groups at both ends of the molecular chain are represented by molecular structural formula (7):
Figure 2008237957
(Wherein, R is a monovalent hydrocarbon group, and n is a number of 0 or more).

上式中、Rは、アルキル基,アルケニル基,フェニル基,パーフロロアルキル基等の一価炭化水素基であり、具体的には、メチル基,エチル基,プロピル基等のアルキル基;ビニル基,アリル基等のアルケニル基;フェニル基;3,3,3-トリフロロプロピル基、4,4,4,3,3-ペンタフロロブチル基等のパーフロロアルキル基が例示される。これらの中でも、少なくとも50モル%がメチル基であることが好ましく、すべてメチル基であること、メチル基とフェニル基であること、あるいは、メチル基とパーフロロアルキル基であることがより好ましい。nは0以上の数であるが、常温で液状であり、25℃における粘度が1〜100,000mPa・sとなるような数が好ましい。通常、1〜2,000の範囲である。 In the above formula, R is a monovalent hydrocarbon group such as an alkyl group, an alkenyl group, a phenyl group, a perfluoroalkyl group, specifically, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, or a propyl group; a vinyl group And an alkenyl group such as an allyl group; a phenyl group; a perfluoroalkyl group such as a 3,3,3-trifluoropropyl group and a 4,4,4,3,3-pentafluorobutyl group. Among these, at least 50 mol% is preferably a methyl group, more preferably a methyl group, a methyl group and a phenyl group, or a methyl group and a perfluoroalkyl group. n is a number of 0 or more, but is preferably a number that is liquid at room temperature and has a viscosity at 25 ° C. of 1 to 100,000 mPa · s. Usually, it is in the range of 1 to 2,000.

分子鎖両末端にシラノール基を有するポリジオルガノシロキサンの具体例として、両末端ジメチルヒドロキシシロキシ基封鎖ポリジメチルシロキサン(両末端ジメチルヒドロキシシロキシ基封鎖は、両末端シラノール基封鎖とも言われる。以前、以下同様)、両末端ジメチルヒドロキシシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、両末端ジメチルヒドロキシシロキシ基封鎖のメチルフェニルポリシロキサン,ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体,ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端ジメチルヒドロキシシロキシ基封鎖のメチル(3,3,3-トリフロロプロピル)ポリシロキサン,ジメチルシロキサン・メチル(3,3,3-トリフロロプロピル)シロキサン共重合体が挙げられる。これらの中でも両末端ジメチルヒドロキシシロキシ基封鎖のポリジメチルシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン(上記の共重合体タイプを含む)およびポリメチルパーフロロアルキルシロキサン(上記の共重合体タイプを含む)が好ましい。上記ポリジオルガノシロキサンは、1種を単独で使用してもよく、2種類以上を混合して使用してもよい。 As specific examples of polydiorganosiloxane having silanol groups at both ends of the molecular chain, dimethylhydroxysiloxy group-blocked polydimethylsiloxane at both ends (the dimethylhydroxysiloxy group-blocked at both ends is also referred to as a silanol-blocked at both ends. ), Both ends dimethylhydroxysiloxy group-blocked dimethylsiloxane / methylvinylsiloxane copolymer, both ends dimethylhydroxysiloxy group-blocked methylphenylpolysiloxane, dimethylsiloxane / methylphenylsiloxane copolymer, dimethylsiloxane / diphenylsiloxane copolymer And methyl (3,3,3-trifluoropropyl) polysiloxane and dimethylsiloxane-methyl (3,3,3-trifluoropropyl) siloxane copolymer blocked with dimethylhydroxysiloxy groups at both ends. Among these, polydimethylsiloxane, methylphenylpolysiloxane (including the above-described copolymer type) and polymethylperfluoroalkylsiloxane (including the above-mentioned copolymer type) having dimethylhydroxysiloxy group-blocked at both ends are preferable. The said polydiorganosiloxane may be used individually by 1 type, and may mix and use 2 or more types.

分子鎖片末端にシラノール基を有するポリジオルガノシロキサンは、上記分子構造式において、片一方の末端水酸基がRにより置換されたポリジオルガノシロキサンであり、分子構造式(8):

Figure 2008237957
(式中、Rは一価炭化水素基であり、nは0以上の数である)で表すことができる。Rおよびnは、分子構造式()について記載したものと同様である。 The polydiorganosiloxane having a silanol group at one end of the molecular chain is a polydiorganosiloxane in which one terminal hydroxyl group is substituted with R in the above molecular structural formula, and the molecular structural formula (8):
Figure 2008237957
(Wherein, R is a monovalent hydrocarbon group, and n is a number of 0 or more). R and n are the same as those described for the molecular structural formula ().

分子鎖末端にシラノール基を有する分岐鎖状ポリオルガノシロキサンは、主鎖が主としてR2SiO単位からなるが、その他にRSiO3/2単位、SiO4/2単位、またはRSiO3/2単位とSiO4/2単位とからなり、分子鎖末端にHOSiO1/2単位が結合したポリオルガノシロキサン(ここで、Rは一価炭化水素基である)である。 A branched polyorganosiloxane having a silanol group at the end of the molecular chain is composed mainly of R 2 SiO units in the main chain, but also RSiO 3/2 units, SiO 4/2 units, or RSiO 3/2 units and SiO. This is a polyorganosiloxane composed of 4/2 units and having HOSiO 1/2 units bonded to the molecular chain ends (where R is a monovalent hydrocarbon group).

分子鎖末端に加水分解性基を有する直鎖状ポリジオルガノシロキサンは、
分子構造式(9):

Figure 2008237957
(式中、RとR1は一価炭化水素基であり、X1はケイ素原子結合加水分解性基であり、Yはアルキレン基または酸素原子であり、aは1または2である。)で表すことができる。 The linear polydiorganosiloxane having a hydrolyzable group at the molecular chain end is
Molecular structural formula (9):
Figure 2008237957
Wherein R and R 1 are monovalent hydrocarbon groups, X 1 is a silicon atom-bonded hydrolyzable group, Y is an alkylene group or an oxygen atom, and a is 1 or 2. Can be represented.

分子鎖末端に加水分解性基を有する分岐鎖状ポリオルガノシロキサンは、主鎖が主としてR2SiO単位からなるが、その他にRSiO3/2単位、SiO4/2単位、またはRSiO3/2単位とSiO4/2単位とからなり、分子鎖末端に式(3):

Figure 2008237957
(式中、RとR1は一価炭化水素基であり、X1はケイ素原子結合加水分解性基であり、Yはアルキレン基または酸素原子であり、aは1または2である。)で表わされるシロキサン単位が結合したポリオルガノシロキサンである。 A branched polyorganosiloxane having a hydrolyzable group at the end of the molecular chain has a main chain mainly composed of R 2 SiO units, but also RSiO 3/2 units, SiO 4/2 units, or RSiO 3/2 units. And SiO 4/2 units, and at the molecular chain end, the formula (3):
Figure 2008237957
Wherein R and R 1 are monovalent hydrocarbon groups, X 1 is a silicon-bonded hydrolyzable group, Y is an alkylene group or an oxygen atom, and a is 1 or 2. It is a polyorganosiloxane in which the represented siloxane units are bonded.

分子鎖末端にシラノール基を有するポリオルガノシロキサンのシラノール基、分子鎖末端にケイ素原子結合加水分解性基を有するポリオルガノシロキサンの加水分解性基は、ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンが転化して生成するシリカと結合するのに必要な官能基である。なお、ケイ素原子結合加水分解性基は加水分解してシラノール基となりポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンが転化して生成するシリカと結合する。 The silanol groups of polyorganosiloxanes having silanol groups at the molecular chain ends and the hydrolyzable groups of polyorganosiloxanes having silicon atom-bonded hydrolyzable groups at the molecular chain ends are generated by conversion of polysilazane, especially perhydropolysilazane. It is a functional group necessary for bonding with silica. The silicon atom-bonded hydrolyzable group is hydrolyzed to form a silanol group, which is bonded to silica produced by conversion of polysilazane, particularly perhydropolysilazane.

直鎖状ポリオルガノシロキサン、分岐鎖状ポリオルガノシロキサンなどの疎水性ポリオルガノシロキサンは、ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザン被膜表面への適用性の点で、常温で液状であり、25℃における粘度が1〜100,000mPa・sであることが好ましく、5〜20,000mPa・sであることがより好ましい。25℃における粘度が100,000mPa・sを超える場合は、加熱や揮発性有機溶剤添加により粘度を低減すると、ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザン被膜表面への適用性が向上する。
疎水性ポリオルガノシロキサンは、2種以上を併用してもよい。また、疎水性オルガノシランと併用してもよい。
Hydrophobic polyorganosiloxanes such as linear polyorganosiloxanes and branched polyorganosiloxanes are liquid at normal temperature and have a viscosity at 25 ° C. in terms of applicability to the surface of polysilazanes, especially perhydropolysilazane coatings. It is preferably 1 to 100,000 mPa · s, and more preferably 5 to 20,000 mPa · s. When the viscosity at 25 ° C. exceeds 100,000 mPa · s, the applicability to the surface of the polysilazane, particularly the perhydropolysilazane coating, is improved by reducing the viscosity by heating or adding a volatile organic solvent.
Two or more hydrophobic polyorganosiloxanes may be used in combination. Moreover, you may use together with hydrophobic organosilane.

末端にヒドロキシアルキレン基を有するポリオルガノシロキサンのヒドロキシアルキレン基は、式:HO(CH2)x-(式中、xは1〜6の数) で示すことができる。このアルキレン基としてエチレン基、プロピレン基、ブチレン基が例示される。そのポリオルガノシロキサンは、直鎖状ポリジオルガノシロキサンが代表的である。ヒドロキシアルキレン基は、直鎖状ポリジオルガノシロキサンの両末端のケイ素原子に結合するか、片末端のケイ素原子に結合している。そのポリオルガノシロキサンは、分岐鎖状であってもよい。 The hydroxyalkylene group of the polyorganosiloxane having a hydroxyalkylene group at the terminal can be represented by the formula: HO (CH 2 ) x- (wherein x is a number of 1 to 6). Examples of the alkylene group include an ethylene group, a propylene group, and a butylene group. The polyorganosiloxane is typically a linear polydiorganosiloxane. The hydroxyalkylene group is bonded to silicon atoms at both ends of the linear polydiorganosiloxane, or bonded to a silicon atom at one end. The polyorganosiloxane may be branched.

両末端にヒドロキシアルキレンオキシアルキレン基を有するポリオルガノシロキサンのヒドロキシアルキレンオキシアルキレン基は、式:HO(R2O)y(CH2) x - (式中、R2は炭素原子数2〜4のアルキレン基、yは1〜6の数)で示されるヒドロキシアルキレンオキシアルキレン基で示すことができる。そのアルキレンオキシ基としてエチレンオキシ基、プロピレンオキシ基、ブチレンオキシ基が例示され、アルキレン基としてエチレン基、プロピレン基、ブチレン基が例示される。
そのポリオルガノシロキサンは、直鎖状ポリジオルガノシロキサンが代表的である。ヒドロキシアルキレンオキシアルキレン基は、直鎖状ポリジオルガノシロキサンの両末端のケイ素原子に結合するか、片末端のケイ素原子に結合している。そのポリオルガノシロキサンは、分岐鎖状であってもよい
The hydroxyalkyleneoxyalkylene group of the polyorganosiloxane having a hydroxyalkyleneoxyalkylene group at both ends has the formula: HO (R 2 O) y (CH 2 ) x- (wherein R 2 has 2 to 4 carbon atoms) An alkylene group, and y is a number of 1 to 6). Examples of the alkyleneoxy group include an ethyleneoxy group, a propyleneoxy group, and a butyleneoxy group, and examples of the alkylene group include an ethylene group, a propylene group, and a butylene group.
The polyorganosiloxane is typically a linear polydiorganosiloxane. The hydroxyalkyleneoxyalkylene group is bonded to silicon atoms at both ends of the linear polydiorganosiloxane, or bonded to a silicon atom at one end. The polyorganosiloxane may be branched.

これらの直鎖状ポリジオルガノシロキサンおよび分岐鎖状ポリオルガノシロキサンは、末端にシラノール基が結合した直鎖状ポリジオルガノシロキサンおよび分岐鎖状ポリオルガノシロキサンと同様である。 These linear polydiorganosiloxane and branched polyorganosiloxane are the same as the linear polydiorganosiloxane and branched polyorganosiloxane having a silanol group bonded to the terminal.

末端にヒドロキシアルキレン基を有するポリオルガノシロキサンのヒドロキシアルキレン基、末端にヒドロキシアルキレンオキシアルキレン基を有するポリオルガノシロキサンのヒドロキシアルキレンオキシアルキレン基は、ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンが転化して生成するシリカと結合するのに必要な官能基である。ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンが転化して生成するシリカと結合する。 The hydroxyalkylene group of the polyorganosiloxane having a hydroxyalkylene group at the terminal and the hydroxyalkyleneoxyalkylene group of the polyorganosiloxane having a hydroxyalkyleneoxyalkylene group at the terminal are formed by conversion of polysilazane, particularly perhydropolysilazane. It is a functional group necessary for bonding. Polysilazane, particularly perhydropolysilazane, binds to the silica produced by conversion.

末端にヒドロキシアルキレン基を有するポリオルガノシロキサン、末端にヒドロキシアルキレンオキシアルキレン基を有するポリオルガノシロキサンは、ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザン被膜表面への適用性の点で、常温で液状であり、25℃における粘度が1〜100,000mPa・sであることが好ましく、5〜20,000mPa・sであることがより好ましい。25℃における粘度が100,000mPa・sを超える場合は、加熱や揮発性有機溶剤添加により粘度を低減すると、ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザン被膜表面への適用性が向上する。
疎水性ポリオルガノシロキサンは、2種以上を併用してもよい
The polyorganosiloxane having a hydroxyalkylene group at the end and the polyorganosiloxane having a hydroxyalkyleneoxyalkylene group at the end are liquid at room temperature in terms of applicability to the surface of polysilazane, particularly perhydropolysilazane coating, The viscosity is preferably 1 to 100,000 mPa · s, more preferably 5 to 20,000 mPa · s. When the viscosity at 25 ° C. exceeds 100,000 mPa · s, the applicability to the surface of the polysilazane, particularly the perhydropolysilazane coating, is improved by reducing the viscosity by heating or adding a volatile organic solvent.
Two or more hydrophobic polyorganosiloxanes may be used in combination

工程(1)により基板表面に形成されたポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザン被膜表面に、疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサンを付着させる方法は特に限定されない。通常の塗布方法(コーテイング方法)、すなわち、浸漬、刷毛塗り、噴霧、フローコーテイング、スピンコーテイング、ロールコーテイング、ブレードコーテイング等がある。これらのうちでは、ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザン被膜を損傷しないという点で、浸漬、噴霧、フローコーテイング、スピンコーテイングが好ましい。 The method for attaching the hydrophobic organosilane or hydrophobic polyorganosiloxane to the polysilazane formed on the substrate surface in the step (1), particularly the surface of the perhydropolysilazane coating, is not particularly limited. There are usual coating methods (coating methods), that is, dipping, brushing, spraying, flow coating, spin coating, roll coating, blade coating and the like. Of these, dipping, spraying, flow coating, and spin coating are preferred because they do not damage the polysilazane, particularly the perhydropolysilazane coating.

塗布後、ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンと疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサンとの反応性を高めるため、しばらく、例えば10〜60分間放置することが好ましい。また、疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサンを溶媒に溶解、希釈してから塗布した場合は、加熱前に溶媒を揮発、除去しておくことが好ましい。 After coating, in order to increase the reactivity between polysilazane, particularly perhydropolysilazane, and hydrophobic organosilane or hydrophobic polyorganosiloxane, it is preferable to leave it for a while, for example, for 10 to 60 minutes. Further, when the hydrophobic organosilane or hydrophobic polyorganosiloxane is dissolved and diluted in a solvent and then applied, the solvent is preferably volatilized and removed before heating.

最後に、工程(3)では、上記2工程を経た基材を加熱等してポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンをシリカに転化させる。このときの加熱温度は、好ましくは100℃〜400℃の範囲内であり、より好ましくは100〜300℃の範囲内である。ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンがシリカ転化促進触媒を含有している場合は、加熱温度は上記温度範囲より低くてもよく、50〜230℃位が好ましい。加熱温度と加熱時間は、ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンと疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサンとの縮合反応が十分に進展し、かつ、基材が有機質の場合は、基材が熱分解したり、変質しない条件を選択することが好ましい。
加熱は2回以上行ってもよい。加熱時間は、加熱温度に依存するので、規定しにくいが、例えば10分〜3時間である。高温になるほど短時間でよい。
Finally, in the step (3), the polysilazane, particularly perhydropolysilazane, is converted into silica by heating the base material that has undergone the above two steps. The heating temperature at this time is preferably within a range of 100 ° C to 400 ° C, and more preferably within a range of 100 to 300 ° C. When polysilazane, especially perhydropolysilazane contains a silica conversion promoting catalyst, the heating temperature may be lower than the above temperature range, and is preferably about 50 to 230 ° C. The heating temperature and heating time are such that when the condensation reaction of polysilazane, especially perhydropolysilazane, and hydrophobic organosilane or hydrophobic polyorganosiloxane is sufficiently advanced and the substrate is organic, the substrate is thermally decomposed. It is preferable to select a condition that does not change or deteriorate.
Heating may be performed twice or more. The heating time depends on the heating temperature and is difficult to define, but is, for example, 10 minutes to 3 hours. The shorter the time, the higher the temperature.

加熱は、酸素ガスおよび水蒸気を含むので空気中での加熱が好ましい。空気の代わりに酸素ガス含有窒素ガス、水蒸気含有窒素ガス、酸素ガスと水蒸気含有窒素ガス、オゾン含有空気を使用してもよい。
ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンは、電子線照射によってもシリカに転化させることができる。
Since heating includes oxygen gas and water vapor, heating in air is preferable. Instead of air, oxygen gas-containing nitrogen gas, water vapor-containing nitrogen gas, oxygen gas and water vapor-containing nitrogen gas, or ozone-containing air may be used.
Polysilazane, especially perhydropolysilazane, can also be converted to silica by electron beam irradiation.

ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンからシリカへの転化率は80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、98〜100%が最も好ましい。 The conversion rate from polysilazane, particularly perhydropolysilazane to silica is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 98 to 100%.

工程(3)のあとで、疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサンが結合したシリカ層に、疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサンを付着させ、加熱等によりシリカ層に結合させると、基材表面のシリカ層の撥水性がより向上する。工程(2)で1分子中に2個以上のシラノール基またはケイ素原子結合加水分解性基を有する疎水性ポリオルガノシロキサンを用いた場合は、シリカに結合しないシラノール基またはケイ素原子結合加水分解性基が残存することがあるので、一般式(1)で示される疎水性オルガノシランであってa=1であるものや、片末端シラノール基封鎖ポリジオルガノシロキサンを使用することが好ましい。また、ヘキサメチルジシラザンのようなヘキサオルガノジシラザンを使用してもよい。 After step (3), the hydrophobic organosilane or hydrophobic polyorganosiloxane is attached to the silica layer to which the hydrophobic organosilane or hydrophobic polyorganosiloxane is bonded, and bonded to the silica layer by heating or the like. The water repellency of the silica layer on the surface of the material is further improved. When using a hydrophobic polyorganosiloxane having two or more silanol groups or silicon atom-bonded hydrolyzable groups in one molecule in step (2), silanol groups or silicon atom-bonded hydrolyzable groups that do not bond to silica. Therefore, it is preferable to use a hydrophobic organosilane represented by the general formula (1) in which a = 1, or a one-end silanol-blocked polydiorganosiloxane. Further, hexaorganodisilazane such as hexamethyldisilazane may be used.

つぎに、本発明の改質された表面を有する基材について説明する。本発明の改質された基材は、基材表面上にシリカ層、好ましくは薄いシリカ層、すなわち、シリカ薄層が形成されており、該シリカ層は基材表面に密着ないし結合している。該シリカ層のシリカにSiOSi結合またはSiOSiA(Aはアルキレン基である)結合により疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサンが結合している。
基材表面上にシリカ層があり、シリカ層の表面に近づくにしたがって疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサンが結合したシリカの比率が高くなる。あるいは、シリカ層の深部から表面まで疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサンが結合したシリカがほぼ均一に存在する。
Next, the base material having a modified surface according to the present invention will be described. In the modified base material of the present invention, a silica layer, preferably a thin silica layer, that is, a thin silica layer is formed on the surface of the base material, and the silica layer adheres to or is bonded to the surface of the base material. . Hydrophobic organosilane or hydrophobic polyorganosiloxane is bonded to the silica of the silica layer by SiOSi bond or SiOSiA (A is an alkylene group) bond.
There is a silica layer on the surface of the substrate, and the proportion of silica to which hydrophobic organosilane or hydrophobic polyorganosiloxane is bonded increases as the surface of the silica layer is approached. Or the silica which hydrophobic organosilane or hydrophobic polyorganosiloxane couple | bonded exists substantially uniformly from the deep part of the silica layer to the surface.

該シリカ層のシリカは、式;SiO4/2で表される4官能性シロキサン単位を繰り返し単位としている。このようなシリカ層を形成する方法としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のテトラアルコキシシランを加水分解縮合する方法、ポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンから転換する方法等が挙げられる。これらの中でもポリシラザン、特にはペルヒドロポリシラザンから転換されるシリカ層が好ましい。 The silica of the silica layer has a tetrafunctional siloxane unit represented by the formula: SiO 4/2 as a repeating unit. Examples of the method for forming such a silica layer include a method of hydrolytic condensation of tetraalkoxysilane such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane, a method of converting from polysilazane, particularly perhydropolysilazane, and the like. Among these, a silica layer converted from polysilazane, particularly perhydropolysilazane is preferable.

基材表面上のシリカ層の厚みは1〜3000nmであることが好ましく、10〜1500nmであることがより好ましい。しかし、基材の種類や表面状態によっては1〜500nmであることが好ましい。厚みが1nm未満になると、基材表面に凹凸がある場合に表面を完全に被覆することが容易でなく、また、親水性等の機能が低下する傾向にある。厚みが3000nmを越えるとシリカ層の均一性が低下することがあり、シリカ層に亀裂がはいりやすくなることがあるからである。なお、下記の実施例におけるシリカ層の厚みは約120〜150nmである。
基材表面のシリカ層の厚さは、その切断面をフィールドエミッションスキャニング電子顕微鏡により観測して求めることができる。
The thickness of the silica layer on the substrate surface is preferably 1 to 3000 nm, and more preferably 10 to 1500 nm. However, it is preferably 1 to 500 nm depending on the type of substrate and the surface condition. When the thickness is less than 1 nm, it is not easy to completely cover the surface when the surface of the substrate is uneven, and functions such as hydrophilicity tend to decrease. This is because if the thickness exceeds 3000 nm, the uniformity of the silica layer may be lowered, and the silica layer may be easily cracked. In addition, the thickness of the silica layer in the following Example is about 120-150 nm.
The thickness of the silica layer on the substrate surface can be determined by observing the cut surface with a field emission scanning electron microscope.

疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサンは、シリカ層のシリカへ単に物理的に付着しているのではない。疎水性オルガノシランのケイ素原子が酸素原子を介してシリカのケイ素原子に結合している。すなわち、SiOSi結合が生成している。また、疎水性ポリオルガノシロキサンのケイ素原子が酸素原子を介してシリカのケイ素原子に結合している。あるいは、ASiO(Aはアルキレン基である) を介してシリカのケイ素原子に結合している。すなわち、SiASiOSi結合が生成している。 The hydrophobic organosilane or hydrophobic polyorganosiloxane is not simply physically attached to the silica of the silica layer. The silicon atom of the hydrophobic organosilane is bonded to the silicon atom of silica through an oxygen atom. That is, SiOSi bonds are generated. The silicon atom of the hydrophobic polyorganosiloxane is bonded to the silicon atom of silica through an oxygen atom. Alternatively, it is bonded to the silicon atom of silica via ASiO (A is an alkylene group). That is, a SiASiOSi bond is generated.

末端にヒドロキシアルキレン基を有するポリオルガノシロキサン、末端にヒドロキシアルキレンオキシアルキレン基を有するポリオルガノシロキサンは、シリカ層のシリカへ単に物理的に付着しているのではない。ヒドロキシアルキレン基の水酸基が結合していた炭素原子が、酸素原子を介してシリカのケイ素原子に結合している。すなわち、COSi結合が生成している。またヒドロキシアルキレンオキシアルキレン基の水酸基が結合していた炭素原子が、酸素原子を介してシリカのケイ素原子に結合している。すなわち、COSi結合が生成している。 The polyorganosiloxane having a hydroxyalkylene group at the end and the polyorganosiloxane having a hydroxyalkyleneoxyalkylene group at the end are not merely physically attached to the silica of the silica layer. The carbon atom to which the hydroxyl group of the hydroxyalkylene group was bonded is bonded to the silicon atom of silica through the oxygen atom. That is, a COSi bond is generated. In addition, the carbon atom to which the hydroxyl group of the hydroxyalkyleneoxyalkylene group is bonded is bonded to the silicon atom of silica through the oxygen atom. That is, a COSi bond is generated.

疎水性オルガノシラン、疎水性ポリオルガノシロキサンまたはポリオルガノシロキサンが該シリカ層のシリカへの化学的結合、特には、シリカのケイ素原子に共有結合していることは、汎用型フーリエ変換赤外吸光光度計(日本分光株式会社製、汎用型フーリエ変換赤外吸光光度計、RAS測定(高感度測定)、PAS測定(光音響法)、X線光電子分析装置エスカ(株式会社島津製作所製のShimadzu ESCA-1000AX)での測定等により知ることができる。また、実施例6の試験結果より推定することができる。 The chemical bond of the hydrophobic organosilane, hydrophobic polyorganosiloxane or polyorganosiloxane to the silica of the silica layer, in particular the covalent bond to the silicon atom of the silica (Manufactured by JASCO Corporation, general-purpose Fourier transform infrared absorptiometer, RAS measurement (high sensitivity measurement), PAS measurement (photoacoustic method), X-ray photoelectron analyzer ESCA (Shimadzu ESCA- manufactured by Shimadzu Corporation) 1000AX), and can be estimated from the test results of Example 6.

疎水性オルガノシラン、疎水性ポリオルガノシロキサンまたはポリオルガノシロキサンが結合したシリカ層表面の水に対する接触角は、85〜105度程度であり、好ましくは90〜105程度である。
SiOSi結合が生成している場合およびSiASiOSi結合が生成している場合は、基材表面は単に撥水性が優れているだけでなく、その耐久性に優れている。すなわち、キシレン、トルエンのような有機溶媒により繰り返し洗浄されても撥水性が低下せず、表面を布で強く擦っても剥がれたりしない。また、水中に長時間浸漬しても、シリカ層が剥がれることが稀であり、撥水性がほとんど低下しない。
The contact angle of water on the surface of the silica layer to which the hydrophobic organosilane, hydrophobic polyorganosiloxane or polyorganosiloxane is bonded is about 85 to 105 degrees, preferably about 90 to 105.
When the SiOSi bond is generated and when the SiASiOSi bond is generated, the substrate surface is not only excellent in water repellency but also excellent in durability. That is, even when washed repeatedly with an organic solvent such as xylene and toluene, the water repellency does not decrease, and even if the surface is rubbed strongly with a cloth, it does not peel off. Moreover, even if it immerses in water for a long time, a silica layer rarely peels off and water repellency hardly falls.

基材表面にシリカ層が形成されたことは、JIS K5400の8.4.2に従う鉛筆硬度(鉛筆引っ掻き値)の増加により推測することができる。ステンレススチール(SUS304)試験板表面の鉛筆硬度は6Bであるが、ステンレススチール(SUS304)試験板表面にペルヒドロポリシラザン被膜を形成し、その上に疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサンを塗布し、150℃で30分間加熱した後の試験体表面の鉛筆硬度は2H〜3Hであり、大幅に向上している。したがって改質された基材表面層は耐摩耗性に優れている。 The formation of a silica layer on the surface of the substrate can be estimated by an increase in pencil hardness (pencil scratch value) according to 8.4.2 of JIS K5400. The pencil hardness of the stainless steel (SUS304) test plate surface is 6B, but a perhydropolysilazane film is formed on the stainless steel (SUS304) test plate surface, and a hydrophobic organosilane or hydrophobic polyorganosiloxane is applied on it. The pencil hardness on the surface of the specimen after heating at 150 ° C. for 30 minutes is 2H to 3H, which is greatly improved. Therefore, the modified substrate surface layer is excellent in wear resistance.

なお、撥水性シリカ層を有する基材表面のシリカ層と、該シリカ層のシリカへの疎水性オルガノシラン、疎水性ポリオルガノシロキサンまたはポリオルガノシロキサンの結合は、グロー放電発光分析により知ることができる。
すなわち、試験体表面のシリカ層にグロー放電し、スパッタリング時間に伴うケイ素、炭素、酸素、水素等の各元素の光強度の変化を測定することにより知ることができる。
The silica layer on the surface of the substrate having the water-repellent silica layer and the binding of the hydrophobic organosilane, hydrophobic polyorganosiloxane or polyorganosiloxane to the silica of the silica layer can be known by glow discharge emission analysis. .
That is, it can be known by glow discharge on the silica layer on the surface of the specimen and measuring the change in light intensity of each element such as silicon, carbon, oxygen, hydrogen and the like with the sputtering time.

撥水性シリカ層を有する基材表面は、耐薬品性も優れている。耐薬品性は、試験体を薬品またはその溶液に浸漬して所定時間放置後に取り出し、試験体の表面状態を観察することにより、あるいは、水に対する接触角を測定することにより知ることができる。改質された基材表面が耐え得る薬品として、ポリシラザン、疎水性オルガノシラン、疎水性ポリオルガノシロキサン、ポリオルガノシロキサンの溶解用の各種有機溶剤(キシレン、トルエン、パークロロエチレン、トリクロロエタン)、エタノール、鉱油、熱水、食塩水、生理食塩水が例示される。 The substrate surface having the water-repellent silica layer is also excellent in chemical resistance. The chemical resistance can be known by immersing the test specimen in a chemical or a solution thereof and leaving it after standing for a predetermined time, and observing the surface state of the test specimen, or measuring the contact angle with water. The chemicals that can be tolerated by the modified substrate surface include polysilazane, hydrophobic organosilane, hydrophobic polyorganosiloxane, various organic solvents for dissolving polyorganosiloxane (xylene, toluene, perchloroethylene, trichloroethane), ethanol, Examples are mineral oil, hot water, saline, and physiological saline.

撥水性シリカ層を有する基材表面は、離型性、潤滑性が良好である。
離型性の向上は、粘着テープを押し付け、該テープの剥離抵抗力を測定することにより評価することができる。潤滑性の向上は、指触により知ることができる。
The substrate surface having the water-repellent silica layer has good release properties and lubricity.
The improvement in releasability can be evaluated by pressing an adhesive tape and measuring the peel resistance of the tape. The improvement in lubricity can be known by finger touch.

改質された基材表面の人体への接触適合性、特には生体適合性は、試験体表面への血小板粘着試験により評価することができる。すなわち、37℃で試験体表面にヒトの血液より得られた富血小板血漿を1時間接触させた後、試験体表面を水洗して富血小板血漿を除去し、風乾後に走査型電子顕微鏡(SEM)で試験体表面への血小板およびタンパク質の付着度合いを観察する。血小板およびタンパク質が付着していないか、付着していてもわずかであれば人体への接触適合性(生体適合性)が良好であり、多数の血小板およびタンパク質が付着しているか、少数でも大きな血小板粒子または/およびタンパク質粒子が付着していると人体への接触適合性(生体適合性)が不良と判断できる。 The compatibility of the modified substrate surface with the human body, particularly the biocompatibility, can be evaluated by a platelet adhesion test on the surface of the test body. That is, after the platelet-rich plasma obtained from human blood was brought into contact with the specimen surface at 37 ° C. for 1 hour, the specimen surface was washed with water to remove the platelet-rich plasma, and after air drying, a scanning electron microscope (SEM) To observe the degree of adhesion of platelets and proteins to the surface of the specimen. If platelets and proteins are not attached or if they are attached, contact compatibility with the human body (biocompatibility) is good, and a large number of platelets and proteins are attached, or even a small number of platelets If particles or / and protein particles are attached, it can be determined that the contact compatibility (biocompatibility) with the human body is poor.

また、試験体表面へのタンパク質吸着試験により評価することができる。すなわち、試験体をアルブミン水溶液またはフィビリノーゲン水溶液に浸漬してタンパク質を吸着させ、少量の界面活性剤を含有する苛性ソーダの希薄な水溶液に浸漬してタンパク質を取り除き、取り除かれたタンパク質の水溶液に蛍光染料溶液を添加し、蛍光測定をする。蛍光強度が小さいと吸着したタンパク質が少ないので、人体への接触適合性(生体適合性)が良好と判断できる。蛍光強度が大きいと吸着したタンパク質が多いので、人体への接触適合性(生体適合性)が不良と判断できる。 Moreover, it can evaluate by the protein adsorption test to the test body surface. In other words, the specimen is immersed in an albumin aqueous solution or fibrinogen aqueous solution to adsorb proteins, immersed in a dilute aqueous solution of caustic soda containing a small amount of surfactant to remove the protein, and the removed protein aqueous solution becomes fluorescent. Add dye solution and measure fluorescence. If the fluorescence intensity is low, the amount of adsorbed protein is small, and it can be judged that the contact compatibility (biocompatibility) with the human body is good. When the fluorescence intensity is high, many proteins are adsorbed, and therefore it can be determined that the contact compatibility (biocompatibility) with the human body is poor.

シリカ層が積層している基材は、前記基材表面の撥水処理方法に例示された基材と同様なものが例示される。 Examples of the substrate on which the silica layer is laminated are the same as those exemplified in the water repellent treatment method for the substrate surface.

以上のような本発明の撥水性シリカ層を有する基材は、優れた撥水性、耐久性、耐摩耗性および耐薬品性を有する表面を有するので、金属カラム、キャピラリ、充填剤、チューブ等の分析機器用部材として好適である。また、実験用ガラス器具、ステンレススチール製スパチュラ、菌培養シャーレ等の理化学機器として好適である。また、食器、ナイフ、フォーク、スプーン等の生活用品として好適である。また、タイル、パイプ、板ガラス、網戸等の住宅環境資材として好適である。 Since the substrate having the water-repellent silica layer of the present invention as described above has a surface having excellent water repellency, durability, abrasion resistance and chemical resistance, such as a metal column, capillary, filler, tube, etc. It is suitable as a member for analytical instruments. Moreover, it is suitable as physics and chemistry equipments such as laboratory glassware, stainless steel spatula, and fungus culture dishes. Moreover, it is suitable as household goods, such as tableware, a knife, a fork, and a spoon. Moreover, it is suitable as housing environmental materials, such as a tile, a pipe, plate glass, and a screen door.

さらには、血液中、体液中のタンパク質が吸着しにくいので、注射針、カテーテル、メス、鋏、クリップ、人工関節、人工骨、ビス、ナット、プレート、固定器具、ワイヤ−、ステントグラ等の医療用部材、用具ないし器具;インプラント、ブラケット等の歯の治療用部材、用具ないし器具;ピアス、イヤリング、ネックレス、時計等の装飾品用部材:理容・美容用鋏等として好適である。 Furthermore, since proteins in blood and body fluids are difficult to adsorb, it is used for medical purposes such as injection needles, catheters, scalpels, scissors, clips, artificial joints, artificial bones, screws, nuts, plates, fixing devices, wires, and stents. It is suitable as a member for treating teeth such as an implant or a bracket, a tool or instrument; a member for ornaments such as earrings, earrings, necklaces, watches, etc .: a barber / beauty salon or the like.

以下、本発明を実施例と比較例により詳細に説明する。実施例と比較例中、分子構造式は平均式である。試験体の表面特性は次のようにして測定、評価、観察した。
[試験体表面の水滴に対する接触角]
25℃で試験体表面に水滴を滴下し、QI光学鏡式接触角計{株式会社協和界面科学製}を使用して水滴に対する接触角を測定した。接触角は、液滴の左右端点と頂点を結ぶ直線の、基板表面に対する角度θ1を測定し、その角度を2倍した値を接触角θとするθ/2法を用いた。
水浸漬した試験体は、風乾した後に接触角を測定した。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples and comparative examples. In Examples and Comparative Examples, the molecular structural formula is an average formula. The surface characteristics of the specimen were measured, evaluated and observed as follows.
[Contact angle of water on the specimen surface]
A water drop was dropped on the surface of the specimen at 25 ° C., and the contact angle with respect to the water drop was measured using a QI optical mirror type contact angle meter {manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.}. The contact angle was measured by measuring the angle θ1 of the straight line connecting the left and right end points and the vertex of the droplet with respect to the substrate surface, and using a θ / 2 method in which the contact angle θ is a value obtained by doubling the angle.
The test specimen immersed in water was air-dried and the contact angle was measured.

[試験体表面の鉛筆硬度(鉛筆ひっかき値)]
試験体表面をJIS K5400の8.4.2に従い硬度6B〜9Hの鉛筆の芯でひっかき、傷が発生しない最大硬度の鉛筆の硬度で示した。
[Pencil hardness of the specimen surface (pencil scratch value)]
The surface of the test specimen was scratched with a pencil core having a hardness of 6B to 9H according to JIS K5400 8.4.2, and indicated as the maximum hardness of the pencil with no scratches.

[試験体表面の物理的修飾状態]
試験体表面の粗さを、原子間力表面粗さ計{セイコーインスツルメンツ株式会社製、原子間力表面粗さ計Nanopics NPX100}を使用して観察した。
[Physical modification state of specimen surface]
The roughness of the surface of the test specimen was observed using an atomic force surface roughness meter {manufactured by Seiko Instruments Inc., atomic force surface roughness meter Nanopics NPX100}.

[試験体表面への血小板粘着試験]
37℃で試験体表面にヒトの血液より得られた富血小板血漿を1時間接触させた後、試験体表面を水洗して富血小板血漿を除去し、風乾後に走査型電子顕微鏡(SEM)で試験体表面への血小板およびタンパク質の付着度合いを観察した。
[Platelet adhesion test on specimen surface]
Platelet-rich plasma obtained from human blood was brought into contact with the specimen surface at 37 ° C. for 1 hour, then the specimen surface was washed with water to remove the platelet-rich plasma, and air-dried and then tested with a scanning electron microscope (SEM) The degree of adhesion of platelets and proteins to the body surface was observed.

[試験体表面へのタンパク質吸着試験]
試験体をPBS緩衝溶液に12時間浸し、取り出して、次に試験体を1.0 mg/mlアルブミン水溶液または0.2 mg/mlフィブリノーゲン水溶液に30℃で1時間浸して、試験体表面にタンパク質を吸着させた。
タンパク質を吸着させた試験体を脱イオン水ですすいだ後、1重量%のトリトンX-100と1重量%のドデシル硫酸ナトリウムを含有する0.01N NaOH水溶液に浸し、回転数100rpmの遠心分離機に1時間かけて、各試験体表面に吸着したタンパク質を脱着した。
脱着したタンパク質を含有する前記0.01N NaOH水溶液から試験体を取り出し、該水溶液に0.05Mホウ酸KCl水溶液を添加して、pH 9.3(弱塩基性)に調整した。
この弱塩基性水溶液2mlを蛍光スペクトロフォトメターの4方向セルの中に加え、更にアセトン水溶液(アセトン:水の混合比=3:2)に溶かしたフルオレサミン溶液0.5mlを加えた後、蛍光測定を行った。
アルブミンは、蛍光波長590nm、励起波長520nmで、フィブリノーゲンは蛍光波長490nm、励起波長430nmの条件で蛍光測定を行った。
[Protein adsorption test on specimen surface]
The test specimen was immersed in a PBS buffer solution for 12 hours and removed, and then the test specimen was immersed in a 1.0 mg / ml albumin aqueous solution or a 0.2 mg / ml fibrinogen aqueous solution at 30 ° C. for 1 hour to adsorb proteins to the specimen surface. .
After rinsing the test sample on which protein was adsorbed with deionized water, the sample was immersed in 0.01N NaOH aqueous solution containing 1% by weight of Triton X-100 and 1% by weight of sodium dodecyl sulfate, and placed in a centrifuge at 100 rpm. The protein adsorbed on the surface of each specimen was desorbed over 1 hour.
The test body was taken out from the 0.01N NaOH aqueous solution containing the desorbed protein, and 0.05M boric acid KCl aqueous solution was added to the aqueous solution to adjust to pH 9.3 (weakly basic).
Add 2 ml of this weakly basic aqueous solution into the 4-way cell of the fluorescence spectrophotometer, and then add 0.5 ml of a fluorescamine solution dissolved in an acetone aqueous solution (acetone: water mixing ratio = 3: 2), and then measure the fluorescence. went.
Albumin was measured for fluorescence under the conditions of a fluorescence wavelength of 590 nm and an excitation wavelength of 520 nm, and fibrinogen with a fluorescence wavelength of 490 nm and an excitation wavelength of 430 nm.

[実施例1]
ステンレススチール(SUS304)試験板表面(水に対する接触角:79度)に、−(SiH−NH)−を繰り返し単位とするペルヒドロポリシラザン(クラリアントジャパン株式会社製、商品名N−P110、アミン系触媒含有)の2重量%キシレン溶液を塗布した。このときの塗布量は、厚さ100〜180nmのペルヒドロポリシラザン被膜が形成される量であった。この試験板を静置して風乾させた。
キシレンが除去された後、直ちに、該ペルヒドロポリシラザン被膜上に、下記分子構造式(10)を有する両末端シラノール基封鎖ポリジメチルシロキサン (Gelest社販売品である。下記特性はGelest社が公表している特性である)
分子構造式(10):

Figure 2008237957
(粘度90〜120mPa・s:、分子量;4200、水酸基含有量:0.8〜0.9%)
を塗布し、室温にて大気中に1時間放置した。 [Example 1]
Perhydropolysilazane (trade name N-P110, manufactured by Clariant Japan Co., Ltd., amine type) having-(SiH 2 -NH)-as a repeating unit on the surface of a stainless steel (SUS304) test plate (contact angle with water: 79 degrees) 2 wt% xylene solution of catalyst) was applied. The coating amount at this time was an amount by which a perhydropolysilazane film having a thickness of 100 to 180 nm was formed. The test plate was allowed to stand and air dried.
Immediately after the xylene is removed, both ends of the silanol group-blocked polydimethylsiloxane having the following molecular structural formula (10) are sold on the perhydropolysilazane coating (available from Gelest. The following properties are disclosed by Gelest. Is a characteristic)
Molecular structural formula (10):
Figure 2008237957
(Viscosity 90 to 120 mPa · s :, molecular weight; 4200, hydroxyl group content: 0.8 to 0.9%)
Was applied and left in the atmosphere at room temperature for 1 hour.

ついで、この試験板を電気炉に入れ、150℃の空気中にて30分間加熱した。冷却後、この試験板のシリカ層表面にキシレンを流して、シリカ層に結合していないポリジメチルシロキサンを洗い流した。さらにチッシュで試験板のシリカ層表面を拭いて、シリカ層に結合していないポリジメチルシロキサンを除去した。
ついで、室温にて大気中に24時間放置して風乾させた。
キシレン臭がしないことを確かめて、上記試験板を電気炉に入れ、150℃の空気中にて30分間加熱した。
得られた試験体を放冷し、25℃のキシレンに24時間浸漬して取り出した。試験体のシリカ層(これには上記ポリジメチルシロキサンが結合している)表面の水に対する接触角を測定したところ、浸漬前と同様であった。
Next, this test plate was put in an electric furnace and heated in air at 150 ° C. for 30 minutes. After cooling, xylene was allowed to flow over the surface of the silica layer of this test plate to wash away polydimethylsiloxane not bonded to the silica layer. Furthermore, the silica layer surface of the test plate was wiped with a tissue to remove polydimethylsiloxane not bonded to the silica layer.
Subsequently, it was left to stand in the atmosphere at room temperature for 24 hours and air-dried.
After confirming that there was no xylene odor, the test plate was placed in an electric furnace and heated in air at 150 ° C. for 30 minutes.
The obtained test body was allowed to cool and then immersed in xylene at 25 ° C. for 24 hours and taken out. When the contact angle with respect to water of the surface of the silica layer (to which the polydimethylsiloxane was bonded) was measured, it was the same as before immersion.

得られた試験体について、そのシリカ層(これには上記ポリシロキサン層が結合している)の鉛筆硬度を測定したところ、4H以上であった。
得られた試験体について、該シリカ層表面を流水中でキムワイプ(キムバリークラークワールドワイド社の登録商標、不織布)により10回以上強く擦っても表面シリカ層が剥がれなかった。
About the obtained test body, when the pencil hardness of the silica layer (The said polysiloxane layer has couple | bonded with this) was measured, it was 4H or more.
About the obtained test body, even if the surface of the silica layer was rubbed with Kimwipe (registered trademark of Kimbarik Clark Worldwide, non-woven fabric) more than 10 times in running water, the surface silica layer was not peeled off.

[比較例1]
実施例1において、ステンレススチール(SUS304)試験板表面(水に対する接触角:79度)にペルヒドロポリシラザン(クラリアントジャパン株式会社製、商品名N−P110、アミン系触媒含有)の2重量%キシレン溶液を塗布しない他は、同一条件で両末端シラノール基封鎖ポリジメチルシロキサンを塗布したが、被覆が困難であった。
[Comparative Example 1]
In Example 1, 2% by weight xylene solution of perhydropolysilazane (manufactured by Clariant Japan Co., Ltd., trade name NP110, containing amine catalyst) on the surface of a stainless steel (SUS304) test plate (contact angle with water: 79 degrees) Except for not coating, both ends silanol group-blocked polydimethylsiloxane were coated under the same conditions, but the coating was difficult.

[実施例2]
実施例1において、ステンレススチール(SUS304)試験板の代わりにガラス試験板(水に対する接触角:43度)を使用し、その他は同一条件でペルヒドロポリシラザン被覆およびポリジメチルシロキサン塗布をし、加熱処理して撥水処理をした。得られた試験体について、調製直後と、25℃の純水に1日、2日、3日4日、7日、14日および21日浸漬後と、25℃の空気中に1日、2日、3日、4日、7日、14日および21日放置後とに、そのシリカ層(これには上記ポリジメチルシロキサンが結合している)表面の水に対する接触角を測定した。それら測定結果を図1に示した。
得られた試験体を放冷してから、50℃の温水に24時間浸漬したが、シリカ層(これには上記ポリシロキサンが結合している)に変化はなかった。
得られた試験体を放冷してから、25℃のキシレン中に24時間浸漬してもシリカ層(これには上記ポリジメチルシロキサンが結合している)に変化はなく、水に対する接触角(96度)は低下しなかった。
[Example 2]
In Example 1, instead of a stainless steel (SUS304) test plate, a glass test plate (contact angle with water: 43 °) was used, and the other conditions were the same as those for the coating of perhydropolysilazane and polydimethylsiloxane, and heat treatment. And water repellent treatment. About the obtained test body, immediately after preparation, after immersion for 1 day, 2 days, 3 days, 4 days, 7 days, 14 days and 21 days in 25 ° C. pure water, and in air at 25 ° C. for 2 days The contact angle with water of the surface of the silica layer (to which the polydimethylsiloxane was bound) was measured after standing on the 3rd, 4th, 7th, 14th and 21st. The measurement results are shown in FIG.
The obtained specimen was allowed to cool and then immersed in warm water at 50 ° C. for 24 hours, but there was no change in the silica layer (to which the polysiloxane was bound).
Even if the obtained specimen was allowed to cool and then immersed in xylene at 25 ° C. for 24 hours, the silica layer (to which the polydimethylsiloxane was bonded) did not change, and the contact angle with water ( 96 degrees) did not decrease.

[比較例2]
実施例2において、ガラス試験板表面にペルヒドロポリシラザン(クラリアントジャパン株式会社製、商品名N−P110、アミン系触媒含有)の2重量%キシレン溶液を塗布しない他は、同一条件で両末端シラノール基封鎖ポリジメチルシロキサンを塗布し、加熱処理した。得られた試験体について、調製直後と、25℃の純水に1日、2日、3日4日、7日、14日および21日浸漬後と、25℃の空気中に1日、2日、3日、4日、7日、14日および21日放置後とに、そのシリカ層(これには上記ポリジメチルシロキサンが結合している)表面の水に対する接触角を測定した。それらの測定結果を図1に示した。
[Comparative Example 2]
In Example 2, both terminal silanol groups were used under the same conditions except that a 2% by weight xylene solution of perhydropolysilazane (manufactured by Clariant Japan Co., Ltd., trade name NP110, containing amine catalyst) was not applied to the glass test plate surface. Capped polydimethylsiloxane was applied and heat treated. About the obtained test body, immediately after preparation, after immersion for 1 day, 2 days, 3 days, 4 days, 7 days, 14 days and 21 days in 25 ° C. pure water, and in air at 25 ° C. for 2 days The contact angle with water of the surface of the silica layer (to which the polydimethylsiloxane was bound) was measured after standing on the 3rd, 4th, 7th, 14th and 21st. The measurement results are shown in FIG.

[実施例3]
実施例2において、ポリジメチルシロキサンの代わりに、下記の分子構造式(11)のポリメチルフェニルシロキサン-ポリジメチルシロキサン共重合体(PMPS-PDMSと略記)または分子構造式(12)のポリメチル(3,3,3-トリフロロプロピル)シロキサン(PTFSと略記)を使用した他は、同一条件で試験体を作成して、そのシリカ層(これには上記ポリシロキサンが結合している)表面の水に対する接触角を測定した。
[Example 3]
In Example 2, instead of polydimethylsiloxane, a polymethylphenylsiloxane-polydimethylsiloxane copolymer of the following molecular structural formula (11) (abbreviated as PMPS-PDMS) or a polymethyl (3 , 3,3-trifluoropropyl) siloxane (abbreviated as PTFS), a test specimen was prepared under the same conditions, and the water on the surface of the silica layer (to which the polysiloxane was bonded) was prepared. The contact angle with respect to was measured.

分子構造式(11):

Figure 2008237957
(粘度;2000〜3000 mPa・s、分子量;35000、水酸基含有量:0.7〜1.3%、ジフェニルシロキサン単位:2.5〜3.5モル%)
分子構造式(12)
Figure 2008237957
(粘度;150〜250 mPa・s、分子量;800〜1200、水酸基含有量:3〜5%) Molecular structural formula (11):
Figure 2008237957
(Viscosity: 2000 to 3000 mPa · s, molecular weight: 35000, hydroxyl group content: 0.7 to 1.3%, diphenylsiloxane unit: 2.5 to 3.5 mol%)
Molecular structural formula (12)
Figure 2008237957
(Viscosity: 150-250 mPa · s, molecular weight: 800-1200, hydroxyl group content: 3-5%)

PMPS-PDMSを使用して作成した試験体のシリカ層(これには上記ポリシロキサンが結合している)表面の水に対する接触角は、96度であった。PTFSを使用して作成した試験体のシリカ層(これには上記ポリシロキサンが結合している)表面の水に対する接触角は、96度であった。
PTFSを使用して作成した試験体を50℃の温水に24時間浸漬したが、シリカ層(これには上記ポリシロキサンが結合している)に変化はなかった。
The contact angle with respect to water of the surface of the silica layer (to which the polysiloxane was bonded) of the test specimen prepared using PMPS-PDMS was 96 degrees. The contact angle with water on the surface of the silica layer (to which the polysiloxane was bonded) of the specimen prepared using PTFS was 96 degrees.
A specimen prepared using PTFS was immersed in warm water at 50 ° C. for 24 hours, but there was no change in the silica layer (to which the polysiloxane was bonded).

[比較例3]
ガラス試験板およびステンレススチール(SUS304)試験板表面(水に対する接触角:79度)に、−(SiH−NH)−を繰り返し単位とするペルヒドロポリシラザン(クラリアントジャパン株式会社製、商品名N−P110、アミン系触媒含有)の2重量%キシレン溶液を塗布した。このときの塗布量は、厚さ100〜180nmのペルヒドロポリシラザン被膜が形成される量であった。この試験板を静置して風乾させた。
キシレンが除去された後、この試験板を電気炉に入れ、150℃の空気中にて30分間加熱した。冷却後、この試験板のシリカ層表面にキシレンを流し、室温にて大気中に24時間放置して風乾させた。
キシレン臭がしないことを確かめて、上記試験板を電気炉に入れ、150℃の空気中にて30分間加熱した。
得られたガラス試験体およびステンレススチール試験体を放冷し、試験体のシリカ層表面の水に対する接触角を測定したところ、それぞれ98度および80度であった。
[Comparative Example 3]
Perhydropolysilazane (made by Clariant Japan Co., Ltd., trade name N-) having-(SiH 2 -NH)-as a repeating unit on the surface of a glass test plate and stainless steel (SUS304) test plate (contact angle with water: 79 degrees) 2 wt% xylene solution of P110, containing amine catalyst) was applied. The coating amount at this time was an amount by which a perhydropolysilazane film having a thickness of 100 to 180 nm was formed. The test plate was allowed to stand and air dried.
After xylene was removed, the test plate was placed in an electric furnace and heated in air at 150 ° C. for 30 minutes. After cooling, xylene was allowed to flow over the surface of the silica layer of the test plate, and left in the air at room temperature for 24 hours to be air-dried.
After confirming that there was no xylene odor, the test plate was placed in an electric furnace and heated in air at 150 ° C. for 30 minutes.
The obtained glass specimen and stainless steel specimen were allowed to cool and the contact angles of the test specimen with respect to the silica layer surface to water were measured to be 98 degrees and 80 degrees, respectively.

[比較例4]
ステンレススチール(SUS304)試験板の表面(水に対する接触角:79度)に、ペルヒドロポリシラザン(クラリアントジャパン株式会社製、商品名N−P110、アミン系触媒含有)の2重量%キシレン溶液を塗布した。その塗布量は、厚さ100〜180nmのペルヒドロポリシラザン被膜が形成される量であった。この試験板を静置して風乾させた。得られた試験体表面の水に対する接触角を測定したところ71度であった。
[Comparative Example 4]
A 2% by weight xylene solution of perhydropolysilazane (manufactured by Clariant Japan Co., Ltd., trade name N-P110, containing amine catalyst) was applied to the surface of a stainless steel (SUS304) test plate (contact angle with water: 79 degrees). . The coating amount was such that a perhydropolysilazane film having a thickness of 100 to 180 nm was formed. The test plate was allowed to stand and air dried. It was 71 degree | times when the contact angle with respect to the water of the obtained test body surface was measured.

[実施例54]
実施例2で作成した試験体のシリカ層(これには上記ポリジメチルシロキサンが結合している)(水に対する接触角:96度)を、トリメチルクロロシランとトリエチルアミンを含むトルエン溶液に浸漬させ、約5時間加熱還流した。反応終了後、THF、MeOH、50%MeOH水溶液で順次洗浄し、最後に試験体を50%MeOH水溶液に浸漬させ3時間50℃で加熱洗浄した。得られた試験体表面の水に対する接触角を測定したところ98度であった。
[Example 54]
The silica layer of the test specimen prepared in Example 2 (to which the polydimethylsiloxane was bonded) (contact angle with water: 96 degrees) was immersed in a toluene solution containing trimethylchlorosilane and triethylamine, and about 5 Heated to reflux for hours. After completion of the reaction, the sample was sequentially washed with THF, MeOH, and 50% MeOH aqueous solution, and finally the test specimen was immersed in 50% MeOH aqueous solution and heated and washed at 50 ° C. for 3 hours. It was 98 degree | times when the contact angle with respect to the water of the obtained test body surface was measured.

[実施例5]
実施例2で作成した試験体(これには上記ポリジメチルシロキサンが結合している)(水に対する接触角:96度)を、低粘度の両末端シラノール基封鎖ポリジメチルシロキサン(粘度;16〜32mPa・s、分子量;400〜700、水酸基含有量:4.5〜7.5%)を塗布し、室温にて大気中に1時間放置して風乾させた。
ついで、上記試験体を電気炉に入れ、150℃の空気中にて30分間加熱した。放冷後、シリカ層表面の撥水性を評価した。

[実施例6]
実施例2において、両末端シラノール基封鎖ポリジメチルシロキサンの代わりに、下記分子構造式(13)で表される片末端ヒドロキシエチレンオキシプロピレン基封鎖ポリジメチルシロキサン(DMSOH)(Polymer Source社製、商品名P4318-DMSOH、数平均分子量;5000、Mn/Mw = 1.1)
分子構造式(13):

Figure 2008237957

または、下記式で表される両末端ヒドロキシエチレンオキシプロピレン基封鎖ポリジメチルシロキサン(Polymer Source社製、商品名P4319-DMS2OH、数平均分子量;4500、Mn/Mw = 1.5)
分子構造式(14):
Figure 2008237957

を使用し、その他は同一条件で試験体を作成した。作成直後と、25℃の水に1日間浸漬後と、25℃の水に5日間浸漬後に、そのシリカ層(これには上記ポリジメチルシロキサンが結合している)の水に対する接触角を測定した。 [Example 5]
The test specimen prepared in Example 2 (to which the above-mentioned polydimethylsiloxane was bonded) (contact angle with water: 96 degrees) was mixed with low-viscosity silanol group-blocked polydimethylsiloxane (viscosity: 16 to 32 mPa). S, molecular weight: 400 to 700, hydroxyl group content: 4.5 to 7.5%) was applied and allowed to stand in the atmosphere at room temperature for 1 hour to air dry.
Next, the test specimen was placed in an electric furnace and heated in air at 150 ° C. for 30 minutes. After cooling, the water repellency of the silica layer surface was evaluated.

[Example 6]
In Example 2, instead of both-end silanol group-capped polydimethylsiloxane, one-end hydroxyethyleneoxypropylene group-capped polydimethylsiloxane (DMSOH) represented by the following molecular structural formula (13) (trade name, manufactured by Polymer Source) P4318-DMSOH, number average molecular weight; 5000, Mn / Mw = 1.1)
Molecular structural formula (13):
Figure 2008237957

Alternatively, both end hydroxyethyleneoxypropylene group-blocked polydimethylsiloxane represented by the following formula (manufactured by Polymer Source, trade name P4319-DMS2OH, number average molecular weight; 4500, Mn / Mw = 1.5)
Molecular structural formula (14):
Figure 2008237957

The test specimens were prepared under the same conditions. Immediately after preparation, after immersion in water at 25 ° C. for 1 day, and after immersion in water at 25 ° C. for 5 days, the contact angle of the silica layer (to which the polydimethylsiloxane was bonded) was measured. .

実施例2で作成したガラス試験体についても作成直後と、25℃の水に1日間浸漬後と、25℃の水に5日間浸漬後に、そのシリカ層(これにはポリジメチルシロキサンが結合している)の水に対する接触角を測定した。それらの測定結果を表1示した。

Figure 2008237957
Also for the glass specimen prepared in Example 2, immediately after the preparation, after immersion in water at 25 ° C. for 1 day, and after immersion in water at 25 ° C. for 5 days, the silica layer (with polydimethylsiloxane bonded thereto) The contact angle with water was measured. The measurement results are shown in Table 1.
Figure 2008237957

[比較例5]
実施例6において、ガラス試験板表面(水に対する接触角:43度)にペルヒドロポリシラザン(クラリアントジャパン株式会社製、商品名N−P110、アミン系触媒含有)の2重量%キシレン溶液を塗布しない他は、同一条件で、片末端ヒドロキシエチレンオキシプロピレン基封鎖ポリジメチルシロキサン(P4318-DMSOH)または両末端ヒドロキシエチレンオキシプロピレン基封鎖ポリジメチルシロキサン(P4319-DMS2OH)を塗布し、加熱処理して試験体を作成した。得られたガラス試験体について、作成直後と、25℃の水に1日間浸漬後と、25℃の水に5日間浸漬後に、そのシリカ層(これには上記ポリジメチルシロキサンが結合している)の水に対する接触角を測定した。それらの測定結果を表2に示した。
[Comparative Example 5]
In Example 6, 2% by weight xylene solution of perhydropolysilazane (manufactured by Clariant Japan Co., Ltd., trade name NP110, containing amine catalyst) was not applied to the surface of the glass test plate (contact angle with water: 43 degrees). Apply the single-end hydroxyethyleneoxypropylene group-blocked polydimethylsiloxane (P4318-DMSOH) or both-end hydroxyethyleneoxypropylene group-blocked polydimethylsiloxane (P4319-DMS2OH) under the same conditions and heat-treat the test specimen. Created. About the obtained glass test body, immediately after preparation, after immersion for 1 day in water at 25 ° C. and after immersion for 5 days in water at 25 ° C., the silica layer (to which the polydimethylsiloxane is bonded) The contact angle of water with respect to water was measured. The measurement results are shown in Table 2.

比較例2で作成したガラス試験体について、作成直後と、25℃の水に1日間浸漬後と、25℃の水に5日間浸漬後に、そのシリカ層(これにはポリジメチルシロキサンが結合している)の水に対する接触角を測定した。それらの測定結果を表2に示した。

Figure 2008237957
About the glass test body created in Comparative Example 2, immediately after creation, after immersion in water at 25 ° C. for 1 day, and after immersion in water at 25 ° C. for 5 days, the silica layer (with polydimethylsiloxane bonded thereto) The contact angle with water was measured. The measurement results are shown in Table 2.
Figure 2008237957

[実施例7]
実施例2で使用したガラス試験板、比較例3で作成したガラス試験体(表面にペルヒドロポリシラザンに由来するシリカ層を有する)および実施例2で作成したガラス試験体(表面にペルヒドロポリシラザンに由来するシリカ層を有し、それにポリジメチルシロキサンが結合している)について、試験体表面へのタンパク質吸着試験を行い、その結果を表3に示した。

Figure 2008237957
[Example 7]
The glass test plate used in Example 2, the glass test sample prepared in Comparative Example 3 (having a silica layer derived from perhydropolysilazane on the surface), and the glass test sample prepared in Example 2 (perhydropolysilazane on the surface) A protein adsorption test on the surface of the test specimen was conducted on a silica layer having a derived silica layer and polydimethylsiloxane bonded thereto, and the results are shown in Table 3.
Figure 2008237957

実施例2で使用したガラス試験板表面に、−(SiH−NH)−を繰り返し単位とするペルヒドロポリシラザン(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製、商品名NP110、アミン系触媒含有)の2重量%キシレン溶液を塗布した。このときの塗布量は、厚さ100〜180nmのペルヒドロポリシラザン被膜が形成される量であった。この試験板を静置して風乾させた。
キシレンが除去された後、直ちに、該ペルヒドロポリシラザン被膜上に、両末端のケイ素原子に塩素各1個が結合したポリジメチルシロキサン(シグマアルドリッチジャパン株式会社製、数平均分子量3000、粘度3mPa・s)を塗布し、室温にて大気中に1時間放置した。
ついで、この試験板を電気炉に入れ、150℃の空気中にて30分間加熱した。冷却後、この試験板のシリカ層表面にキシレンを流してシリカ層に結合していない該ポリジメチルシロキサンを洗い流した。さらにチッシュで試験板のシリカ層表面を拭いてシリカ層に結合していない該ポリジメチルシロキサンを除去した。ついで、室温にて大気中に24時間放置して風乾させた。シリカ層表面の水に対する接触角は、90度であった。
A glass test plate surface used in Example 2, - (SiH 2 -NH) - perhydropolysilazane to repeating unit (AZ Electronic Materials Co., Ltd., trade name: NP110, amine catalyst content) 2 wt% A xylene solution was applied. The coating amount at this time was an amount by which a perhydropolysilazane film having a thickness of 100 to 180 nm was formed. The test plate was allowed to stand and air dried.
Immediately after the xylene was removed, polydimethylsiloxane in which one chlorine atom was bonded to silicon atoms at both ends on the perhydropolysilazane coating (manufactured by Sigma Aldrich Japan Co., Ltd., number average molecular weight 3000, viscosity 3 mPa · s). ) And left in the atmosphere at room temperature for 1 hour.
Next, this test plate was put in an electric furnace and heated in air at 150 ° C. for 30 minutes. After cooling, xylene was allowed to flow on the surface of the silica layer of the test plate to wash away the polydimethylsiloxane not bonded to the silica layer. Further, the silica layer surface of the test plate was wiped with a tissue to remove the polydimethylsiloxane not bonded to the silica layer. Subsequently, it was left to stand in the atmosphere at room temperature for 24 hours and air-dried. The contact angle of water on the silica layer surface with respect to water was 90 degrees.

本発明の撥水処理された表面を有する基材は、優れた撥水性、耐久性、耐摩耗性および耐薬品性を有する表面を有するので、金属カラム、キャピラリ、充填剤、チューブ等の分析機器用部材として好適である。また、実験用ガラス器具、ステンレススチール製スパチュラ、菌培養シャーレ等の理化学機器として好適である。また、食器、ナイフ、フォーク、スプーン等の生活用品として好適である。また、タイル、パイプ、板ガラス、網戸等の住宅環境資材として好適である。 Since the substrate having a water-repellent treated surface of the present invention has a surface having excellent water repellency, durability, abrasion resistance and chemical resistance, an analytical instrument such as a metal column, capillary, filler, tube, etc. It is suitable as a member for use. Moreover, it is suitable as physics and chemistry equipments such as laboratory glassware, stainless steel spatula, and fungus culture dishes. Moreover, it is suitable as household goods, such as tableware, a knife, a fork, and a spoon. Moreover, it is suitable as housing environmental materials, such as a tile, a pipe, plate glass, and a screen door.

さらには、血液中、体液中のタンパク質が吸着しにくいので、注射針、カテーテル、メス、鋏、クリップ、人工関節、人工骨、ビス、ナット、プレート、固定器具、ワイヤ−、ステントグラ等の医療用部材、用具ないし器具;インプラント、ブラケット等の歯の治療用部材、用具ないし器具;ピアス、イヤリング、ネックレス、時計等の装飾品用部材:理容・美容用鋏等として好適である。 Furthermore, since proteins in blood and body fluids are difficult to adsorb, it is used for medical purposes such as injection needles, catheters, scalpels, scissors, clips, artificial joints, artificial bones, screws, nuts, plates, fixing devices, wires, and stents. It is suitable as a member for treating teeth such as an implant or a bracket, a tool or instrument; a member for ornaments such as earrings, earrings, necklaces, watches, etc .: a barber / beauty salon or the like.

実施例2と比較例2で得られた試験体のシリカ層の水に対する接触角の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the contact angle with respect to the water of the silica layer of the test body obtained in Example 2 and Comparative Example 2.

Claims (21)

下記工程からなることを特徴とする基材表面の撥水処理方法。
(1) 基材の表面に式(1):
Figure 2008237957
で表される単位を有するポリシラザンの被膜を形成する工程、
(2) 該ポリシラザン被膜に、シラノール基またはケイ素原子結合加水分解性基を有する疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサンを付着させる工程、
ついで、
(3) 前記工程を経た基材を加熱して、該ポリシラザン被膜をシリカ層に転化せしめ、該オルガノシランまたは該ポリオルガノシロキサンを該シリカ層のシリカに結合させる工程。
A water-repellent treatment method for a substrate surface, comprising the following steps.
(1) Formula (1) on the surface of the substrate:
Figure 2008237957
Forming a polysilazane film having a unit represented by:
(2) attaching a hydrophobic organosilane or hydrophobic polyorganosiloxane having a silanol group or a silicon atom-bonded hydrolyzable group to the polysilazane coating;
Next,
(3) A step of heating the substrate having undergone the above step to convert the polysilazane film into a silica layer and bonding the organosilane or the polyorganosiloxane to the silica of the silica layer.
ポリシラザンが、式(1):
Figure 2008237957
で表される繰り返し単位からなる請求項1記載の撥水処理方法。
Polysilazane has the formula (1):
Figure 2008237957
The water-repellent treatment method according to claim 1, comprising a repeating unit represented by:
ポリシラザンが触媒量のシリカ転化促進触媒を含有するものである請求項2に記載の撥水処理方法。 The water repellent treatment method according to claim 2, wherein the polysilazane contains a catalytic amount of a catalyst for promoting silica conversion. シリカ転化促進触媒がアミン系触媒である請求項3に記載の撥水処理方法。 The water repellent treatment method according to claim 3, wherein the silica conversion promotion catalyst is an amine catalyst. 疎水性オルガノシランが、一般式(2):RnX(4-n)
(式中、Rは一価炭化水素基または疎水性基で置換された一価炭化水素基であり、Xはシラノール基またはケイ素原子結合加水分解性基であり、nは2または3である)で示されるものであることを特徴とする請求項1記載の撥水処理方法。
Hydrophobic organosilane is represented by the general formula (2): R n X (4-n)
(Wherein R is a monovalent hydrocarbon group substituted with a monovalent hydrocarbon group or a hydrophobic group, X is a silanol group or a silicon atom-bonded hydrolyzable group, and n is 2 or 3) The water repellent treatment method according to claim 1, wherein
ケイ素原子結合加水分解性基を有する疎水性ポリオルガノシロキサンの該ケイ素原子結合加水分解性基が、一般式(3):
Figure 2008237957
(式中、RとR1は一価炭化水素基であり、X1はケイ素原子結合加水分解基であり、Yは酸素原子またはアルキレン基であり、aは1または2である)で示されるものであることを特徴とする請求項1記載の撥水処理方法。
The silicon atom-bonded hydrolyzable group of the hydrophobic polyorganosiloxane having a silicon atom-bonded hydrolyzable group has the general formula (3):
Figure 2008237957
Wherein R and R 1 are monovalent hydrocarbon groups, X 1 is a silicon-bonded hydrolyzing group, Y is an oxygen atom or an alkylene group, and a is 1 or 2. The water repellent treatment method according to claim 1, wherein the water repellent treatment method is used.
ケイ素原子結合加水分解性基が、アルコキシ基、N−アルキルアミノ基、ジオルガノケトキシム基,N,N−ジアルキルアミノキシ基、アルケニルオキシ基、N−オルガノアシルアミド基、アシロキシ基、水素原子またはハロゲン原子であることを特徴とする請求項5または請求項6記載の撥水処理方法。 A silicon atom-bonded hydrolyzable group is an alkoxy group, N-alkylamino group, diorganoketoxime group, N, N-dialkylaminoxy group, alkenyloxy group, N-organoacylamide group, acyloxy group, hydrogen atom or The water repellent treatment method according to claim 5, wherein the water repellent treatment method is a halogen atom. 疎水性ポリオルガノシロキサンのポリオルガノシロキサンが、直鎖状ポリジオルガノシロキサンまたは分岐鎖状ポリオルガノシロキサンであり、シラノール基またはケイ素原子結合加水分解性基は分子鎖末端に位置することを特徴とする請求項1記載の撥水処理方法。 The polyorganosiloxane of the hydrophobic polyorganosiloxane is a linear polydiorganosiloxane or a branched polyorganosiloxane, and a silanol group or a silicon atom-bonded hydrolyzable group is located at a molecular chain end. Item 4. The water repellent treatment method according to Item 1. 疎水性ポリオルガノシロキサンは、常温で液状であり、25℃における粘度が1〜100,000mPa・sであることを特徴とする請求項1または請求項8記載の撥水処理方法。 The water-repellent treatment method according to claim 1 or 8, wherein the hydrophobic polyorganosiloxane is liquid at room temperature and has a viscosity of 1 to 100,000 mPa · s at 25 ° C. 直鎖状ポリジオルガノシロキサンが、両末端シラノール基封鎖ポリジオルガノシロキサンまたは片末端シラノール基封鎖ポリジオルガノシロキサンである請求項8記載の撥水処理方法。 The water-repellent treatment method according to claim 8, wherein the linear polydiorganosiloxane is a silanol group-blocked polydiorganosiloxane or a terminal silanol-blocked polydiorganosiloxane. 直鎖状ポリジオルガノシロキサンが、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサンまたはポリメチルパーフロロアルキルシロキサンである請求項10に記載の撥水処理方法。 The water repellent treatment method according to claim 10, wherein the linear polydiorganosiloxane is polydimethylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, or polymethylperfluoroalkylsiloxane. 基材が金属、ガラスまたはセラミックである請求項1に記載の撥水処理方法。 The water repellent treatment method according to claim 1, wherein the substrate is metal, glass, or ceramic. 金属がステンレススチールである請求項12に記載の撥水処理方法。 The water repellent treatment method according to claim 12, wherein the metal is stainless steel. 基材の表面に式(1):
Figure 2008237957
で表される単位を有するポリシラザンから誘導されたシリカ層が形成されており、該シリカ層の該シリカにSiOSi結合またはSiOSiASi (Aはアルキレン基である)結合により疎水性オルガノシランまたは疎水性ポリオルガノシロキサンが結合していることを特徴とする撥水性シリカ層を有する基材。
Formula (1) on the surface of the substrate:
Figure 2008237957
A silica layer derived from polysilazane having a unit represented by formula (1) is formed, and a hydrophobic organosilane or a hydrophobic polyorganoorganism is formed on the silica of the silica layer by a SiOSi bond or SiOSiASi (A is an alkylene group) bond. A base material having a water-repellent silica layer, wherein siloxane is bonded.
疎水性ポリオルガノシロキサンのポリオルガノシロキサンが直鎖状ポリジオルガノシロキサンまたは分岐鎖状ポリオルガノシロキサンであることを特徴とする請求項14に記載の撥水性シリカ層を有する基材。 The substrate having a water-repellent silica layer according to claim 14, wherein the polyorganosiloxane of the hydrophobic polyorganosiloxane is a linear polydiorganosiloxane or a branched polyorganosiloxane. 基材が金属、ガラスまたはセラミックであり、直鎖状ポリジオルガノシロキサンが直鎖状のポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサンまたはポリメチルパーフロロアルキルシロキサンであることを特徴とする請求項15記載の撥水性シリカ層を有する基材。 16. The repellent material according to claim 15, wherein the substrate is metal, glass or ceramic, and the linear polydiorganosiloxane is linear polydimethylsiloxane, polymethylphenylsiloxane or polymethylperfluoroalkylsiloxane. A substrate having an aqueous silica layer. シリカ層表面の水に対する接触角が85〜105度である請求項14記載の撥水性シリカ層を有する基材。 The substrate having a water-repellent silica layer according to claim 14, wherein a contact angle of water on the surface of the silica layer is 85 to 105 degrees. 下記工程からなることを特徴とする基材表面の撥水処理方法。
(1) 基材の表面に、式(1):
Figure 2008237957
で表される単位を有するポリシラザンを塗布してポリシラザン被膜を形成する工程、
(2) 該ポリシラザン被膜に、ヒドロキシアルキレン基もしくはヒドロキシアルキレンオキシアルキレン基を有するポリオルガノシロキサンを付着させる工程、
ついで、
(3) 前記工程を経た基材を加熱して、該ポリシラザン被膜をシリカ層に転化せしめ、該ポリオルガノシロキサンを該シリカ層のシリカに結合させる工程。
A water-repellent treatment method for a substrate surface, comprising the following steps.
(1) On the surface of the substrate, the formula (1):
Figure 2008237957
Applying polysilazane having a unit represented by the following to form a polysilazane film:
(2) attaching a polyorganosiloxane having a hydroxyalkylene group or a hydroxyalkyleneoxyalkylene group to the polysilazane coating;
Next,
(3) A step of heating the base material after the step to convert the polysilazane film into a silica layer and bonding the polyorganosiloxane to the silica of the silica layer.
該ポリシラザンが、式(1):
Figure 2008237957
で表される繰り返し単位からなるペルヒドロポリシラザンであり、触媒量のシリカ転化促進触媒を含有するものである請求項18記載の撥水処理方法。
The polysilazane has the formula (1):
Figure 2008237957
The water-repellent treatment method according to claim 18, which is a perhydropolysilazane composed of a repeating unit represented by formula (1) and contains a catalytic amount of a catalyst for promoting silica conversion.
ヒドロキシアルキレン基がヒドロキシプロピレン基であり、ヒドロキシアルキレンオキシアルキレン基がヒドロキシエチレンオキシプロピレン基であり、ポリオルガノシロキサンがポリジオルガノシロキサンであり、ヒドロキシアルキレン基がポリジオルガノシロキサンの両末端または片末端に結合している請求項18に記載の撥水処理方法。 The hydroxyalkylene group is a hydroxypropylene group, the hydroxyalkyleneoxyalkylene group is a hydroxyethyleneoxypropylene group, the polyorganosiloxane is a polydiorganosiloxane, and the hydroxyalkylene group is bonded to both ends or one end of the polydiorganosiloxane. The water repellent treatment method according to claim 18. 基材の表面に式(1):
Figure 2008237957
で表される単位を有するポリシラザンから誘導されたシリカ層が形成されており、該シリカ層の該シリカにSiOC結合またはSiOAOC (Aはアルキレン基である)結合により疎水性ポリオルガノシロキサンが結合していることを特徴とする撥水性シリカ層を有する基材。
Formula (1) on the surface of the substrate:
Figure 2008237957
A silica layer derived from polysilazane having a unit represented by the following formula is formed, and a hydrophobic polyorganosiloxane is bonded to the silica of the silica layer by a SiOC bond or SiOAOC (A is an alkylene group). A base material having a water-repellent silica layer.
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