JP2010030293A - Hydrophilic member - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrophilic member having a hydrophilic layer excellent in scratch resistance (dry scratch resistance), water rub resistance (wet scratch resistance) and antifouling properties. <P>SOLUTION: The hydrophilic member comprises at least the hydrophilic layer on a base material. The hydrophilic layer is formed of a composition including a hydrophilic polymer, which contains ≥30 mol% structural unit containing a hydrophilic group in one molecule thereof and contains a hydrolyzable silyl group, and has 10-100% swelling rate, 50-2,000 kgf/mm<SP>2</SP>elastic modulus and ≤20° water drop contact angle at 20°C. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、親水性部材に関する。   The present invention relates to a hydrophilic member.

従来、建築物、土木構築物、自動車等の躯体の保護、意匠性の付与および、美観の向上のため塗装仕上げが行われている。特に、近年フッ素樹脂塗料、アクリルシリコン樹脂塗料あるいはポリウレタン樹脂塗料等の高耐久性塗料の出現により、躯体の保護に関しては大きな進歩を遂げた。しかしながら、これら高耐久性塗料ではそれらの表面は、樹脂本来の特性から、疎水性・親油性を示すものが一般的である。従って、これらの表面に汚れ物質として、油分等が付着した場合、容易に除去することができず、また蓄積することにより、該表面を有する製品・部材の機能・特性を著しく低下させることがあった。また高湿度の条件や降雨下に曝される製品・部材では、水滴が付着することにより、透明な機能を有する製品・部材において、光の乱反射により光の透過性が阻害される問題があった。ガラスや金属等の無機表面を有する製品・部材においても、油分等の汚れ物質の付着に対する防汚性は十分とは言えず、水滴の付着による防曇性についても十分ではなかった。特に自動車用ガラス、建材用ガラスでは、都市媒塵、自動車等の排気ガスに含有されるカーボンブラック等の燃焼生成物、油脂、シーラント溶出成分等の疎水性汚染物質が付着する場合や、水滴の付着によりガラスを透して(鏡の場合は反射して)視界を確保することが妨げられる場合が多く、防汚性や防曇性の機能付与が強く求められていた。   2. Description of the Related Art Conventionally, paint finishing has been performed to protect buildings, civil engineering structures, automobiles, and the like, impart design properties, and improve aesthetics. In particular, with the advent of highly durable paints such as fluororesin paints, acrylic silicon resin paints, and polyurethane resin paints in recent years, great progress has been made regarding the protection of housings. However, these highly durable paints generally have a hydrophobic or oleophilic surface due to the inherent properties of the resin. Therefore, when oil or the like adheres to these surfaces as a soiling substance, it cannot be easily removed, and accumulation may significantly reduce the functions and characteristics of products / members having the surface. It was. In addition, in products / members exposed to high humidity conditions or rain, there is a problem that the light transmission is hindered by irregular reflection of light in products / members having a transparent function due to adhesion of water droplets. . Even in products and members having an inorganic surface such as glass and metal, the antifouling property against the adhesion of dirt substances such as oil is not sufficient, and the antifogging property due to adhesion of water droplets is not sufficient. Especially in glass for automobiles and glass for building materials, there are cases where hydrophobic pollutants such as urban dust, combustion products such as carbon black contained in the exhaust gas of automobiles, oils and fats, sealant elution components adhere, In many cases, it is difficult to secure a field of view through the glass (reflected in the case of a mirror) due to adhesion, and there has been a strong demand for imparting antifouling and antifogging functions.

防汚性の観点から、汚れ物質を油分等の有機系物質と想定すると、汚れ防止の為には材料表面との相互作用を低減する、即ち親水化するか、撥油化する必要がある。また防曇性に対しても、付着水滴を表面に一様に拡げる拡張濡れ性(即ち親水性)を付与するか、付着水滴を除去し易くさせる撥水性を付与することが必要となる。従って、現在検討されている防汚・防曇材料は、親水化や撥水・撥油化に依拠しているものが多い。
従来提案されている親水化するための表面処理方法、例えば、エッチング処理、プラズマ処理等によれば、高度に親水化されるものの、その効果は一時的であり、親水化状態を長期間維持することができない。
From the viewpoint of antifouling properties, assuming that the soiling substance is an organic substance such as oil, it is necessary to reduce the interaction with the material surface, that is, to make it hydrophilic or to make it oil repellent in order to prevent soiling. In addition, for anti-fogging properties, it is necessary to provide extended wettability (that is, hydrophilicity) that spreads the attached water droplets uniformly on the surface, or to impart water repellency that facilitates removal of the attached water droplets. Therefore, many of the antifouling and antifogging materials currently under investigation depend on hydrophilicity, water repellency and oil repellency.
Conventionally proposed surface treatment methods for hydrophilization, such as etching treatment and plasma treatment, are highly hydrophilized, but their effects are temporary and maintain the hydrophilized state for a long time. I can't.

その他の表面親水性機能を有する部材として、従来から光触媒として酸化チタンの利用が知られている。これは、光照射による有機物の酸化分解機能と親水化機能に基づくもので、例えば、特許文献1において、基材表面に光触媒含有層を形成すると、光触媒の光励起に応じて表面が高度に親水化されることが開示されており、この技術をガラス、レンズ、鏡、外装材、水回り部材等の種々の複合材に適用すれば、これら複合材に優れた防曇、防汚等の機能を付与できることが報告されている。酸化チタンをガラス表面にコーティングした部材は、セルフクリーニング材料として、建材用窓ガラスや自動車用フロントガラスに使用されているが、防汚性や防曇性の機能発現には、長時間太陽光の下に曝すことが必要であり、長期経時での汚れの蓄積により、その性質が劣化することは避けられなかった。また膜強度が十分とは言えず、耐久性の向上が必要であった。またプラスチック基板上に酸化チタン層を設けたセルフクリーニングフィルムも自動車用サイドミラー等に使用されているが、同じく十分な膜強度を有さず、より良好な耐摩耗性を有する親水性材料が求められていた。   As another member having a surface hydrophilic function, the use of titanium oxide as a photocatalyst has been conventionally known. This is based on the oxidative decomposition function and the hydrophilization function of organic matter by light irradiation. For example, in Patent Document 1, when a photocatalyst-containing layer is formed on the surface of a substrate, the surface becomes highly hydrophilic in response to photoexcitation of the photocatalyst. If this technology is applied to various composite materials such as glass, lenses, mirrors, exterior materials, and water circulation members, these composite materials have excellent antifogging and antifouling functions. It has been reported that it can be granted. Components coated with titanium oxide on the glass surface are used as self-cleaning materials in window glass for building materials and windshields for automobiles. It was inevitable that its properties deteriorated due to accumulation of dirt over a long period of time. Moreover, it cannot be said that the film strength is sufficient, and it is necessary to improve durability. Self-cleaning films with titanium oxide layers on plastic substrates are also used in automotive side mirrors, etc., but there is a need for hydrophilic materials that do not have sufficient film strength and have better wear resistance. It was done.

また、撥水・撥油性に基づく防汚・防曇性材料としては、主にシリコーン化合物やフッ素化合物が使用されている。例えば、基板表面を末端シラノール有機ポリシロキサンで被覆した防汚材料が特許文献2に、ポリフルオロアルキル基を有するシラン化合物を有する材料が特許文献3に、二酸化珪素を主成分とする光学薄膜とパーフルオロアクリレートとアルコキシシラン基を有するモノマーとの共重合体との組合せが特許文献4に開示されている。しかしながらこれらのシリコーン化合物やフッ素化合物を用いた防汚材料は、防汚性が不十分であり、指紋、皮脂、汗、化粧品等の汚れを除去し難く、フッ素やシリコーン等の表面エネルギーの低い化合物による表面処理は、経時による機能の低下が懸念され、耐久性の優れた防汚・防曇性部材の開発が望まれていた。   Further, as antifouling / antifogging materials based on water / oil repellency, silicone compounds and fluorine compounds are mainly used. For example, Patent Document 2 discloses an antifouling material having a substrate surface coated with terminal silanol organopolysiloxane, Patent Document 3 discloses a material having a silane compound having a polyfluoroalkyl group, and an optical thin film and A combination of a fluoroacrylate and a copolymer of a monomer having an alkoxysilane group is disclosed in Patent Document 4. However, antifouling materials using these silicone compounds and fluorine compounds have insufficient antifouling properties, are difficult to remove dirt such as fingerprints, sebum, sweat, cosmetics, etc., and compounds with low surface energy such as fluorine and silicone As for the surface treatment by, there is a concern about deterioration of the function with time, and development of antifouling / antifogging members having excellent durability has been desired.

一方、特許文献5には、シリル基を有するエマルションまたは水溶性樹脂、エポキシ基を有する化合物、有機アルミニウム化合物を含有する硬化性組成物等が提案されている。しかしながら、これらの硬化性組成物により得られる被覆膜は十分な親水性表面を得ることができず、耐水性、防汚性、耐候性が低い。このため、さらなる改善が望まれる。   On the other hand, Patent Document 5 proposes an emulsion or water-soluble resin having a silyl group, a compound having an epoxy group, a curable composition containing an organoaluminum compound, and the like. However, the coating films obtained from these curable compositions cannot obtain a sufficiently hydrophilic surface and have low water resistance, antifouling properties, and weather resistance. For this reason, further improvement is desired.

こういった課題を解決するために、表面親水性を高めようと親水性基と加水分解性シリル基を有するビニル系共重合体を塗料に用いると、親水性基が強固に水素結合することによって非常に脆い膜質となり耐傷性が低くなる。また、表面だけでなく膜内も親水的なため膨潤し易く、耐水擦り性が低くなるといった問題があった。   In order to solve these problems, when a vinyl copolymer having a hydrophilic group and a hydrolyzable silyl group is used for coating to increase the hydrophilicity of the surface, the hydrophilic group is strongly bonded to hydrogen. The film becomes very brittle and scratch resistance is low. In addition, there is a problem that not only the surface but also the inside of the film is hydrophilic, so that it easily swells and water rub resistance is lowered.

この表面親水性と膜質の柔軟化、膨潤の抑制を両立するために、これまでラテックスを添加することで膜質を柔軟にし、膨潤を抑制したものが提案されている(特許文献6)。しかし、ポリマーの親水性が低いために十分な親水性が得られていない。また無機質を添加したものが提案されている(特許文献7)が、それでは親水性や脆性の観点で劣るといった問題があった。   In order to achieve both the hydrophilicity of the surface, the softening of the film quality, and the suppression of swelling, there has been proposed a film in which the film quality is softened by adding latex and the swelling is suppressed (Patent Document 6). However, sufficient hydrophilicity is not obtained because the hydrophilicity of the polymer is low. Moreover, what added the inorganic substance is proposed (patent document 7), However, There existed a problem that it was inferior in the viewpoint of hydrophilic property or brittleness.

国際公開第96/29375号パンフレットInternational Publication No. 96/29375 Pamphlet 特開平4−338901号公報JP-A-4-338901 特公平6−29332号公報Japanese Patent Publication No. 6-29332 特開平7−16940号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-16940 特開平7−11152号公報JP-A-7-111152 特開平9−66658号公報JP-A-9-66658 特開平6−145453号公報JP-A-6-145453

本発明の目的は、耐傷性(ドライ耐傷性)、耐水擦り性(ウェット耐傷性)、防汚性に優れた親水性層を備える親水性部材を提供することである。   An object of the present invention is to provide a hydrophilic member having a hydrophilic layer excellent in scratch resistance (dry scratch resistance), water rub resistance (wet scratch resistance), and antifouling property.

本発明者らはドライでの膜質を柔軟にしてドライ耐傷性を向上させること、膨潤を抑えてウェット耐傷性を向上させることについて鋭意検討し、下記構成の手段によって上記課題を解決した。   The present inventors have intensively studied to improve the dry scratch resistance by softening the film quality in dry, and to improve the wet scratch resistance by suppressing swelling, and solved the above problems by means of the following constitution.

1. 基材上に少なくとも親水性層を有する親水性部材であって、該親水性層が、親水性基を含む構造単位を1分子内に30モル%以上含みかつ加水分解性シリル基を含む親水性ポリマーを含有する組成物から形成され、該親水性層の膨潤率が10〜100%、弾性率が50〜2000kgf/mm、20℃での水滴接触角が20°以下であることを特徴とする親水性部材。
2. 前記水滴接触角が15°以下であることを特徴とする上記1に記載の親水性部材。
3. 前記膨潤率が20〜60%であることを特徴とする上記1または2に記載の親水性部材。
4. 前記弾性率が90〜1500kgf/mmであることを特徴とする上記1〜3のいずれかに記載の親水性部材。
5. 前記親水性基を含む構造単位を1分子内に30モル%以上含みかつ加水分解性シリル基を含む親水性ポリマーが、下記一般式(II)で表される構造を含むことを特徴とする上記1〜4のいずれかに記載の親水性部材。
1. A hydrophilic member having at least a hydrophilic layer on a substrate, wherein the hydrophilic layer contains 30 mol% or more of a structural unit containing a hydrophilic group in one molecule and contains a hydrolyzable silyl group It is formed from a composition containing a polymer, the swelling ratio of the hydrophilic layer is 10 to 100%, the elastic modulus is 50 to 2000 kgf / mm 2 , and the water droplet contact angle at 20 ° C. is 20 ° or less. A hydrophilic member.
2. 2. The hydrophilic member as described in 1 above, wherein the water droplet contact angle is 15 ° or less.
3. 3. The hydrophilic member as described in 1 or 2 above, wherein the swelling rate is 20 to 60%.
4). 4. The hydrophilic member according to any one of 1 to 3, wherein the elastic modulus is 90 to 1500 kgf / mm 2 .
5). The hydrophilic polymer containing 30 mol% or more of the structural unit containing a hydrophilic group in one molecule and containing a hydrolyzable silyl group includes a structure represented by the following general formula (II): The hydrophilic member in any one of 1-4.

Figure 2010030293
Figure 2010030293

{一般式(II)中、R、R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または炭化水素基を表し、Xは下記一般式(a)で表される加水分解性シリル基を表し、LおよびLはそれぞれ独立に単結合または連結基を表し、Yは−NHCOR、−CONH、−N(R)、−CON(R)、−COR、−OH、−COM、−SOM、−POM、−OPOM、−(CHCHO)H、−(CHCHO)CHまたはN(R)を表し、ここで、Rはアルキル基、アリール基、またはアラルキル基を表し、Mは水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはオニウムを表し、nは整数を表し、Zはハロゲンイオンを表す。Rは複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよい。}
一般式(a): −Si(R102−(OR1013−a
{一般式(a)中、R101は水素原子またはアルキル基、R102は水素原子またはアルキル基、アリール基およびアラルキル基から選ばれる1価の炭化水素基、aは0〜2の整数を表す。R101またはR102は複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよい。}
6. 前記親水性層が、さらに、幅が3nm〜1000nm、長さが0.1μm〜100μmのファイバーを含有することを特徴とする上記1〜5のいずれかに記載の親水性部材。
7. 前記ファイバーがセルロースからなることを特徴とする上記6に記載の親水性部材。
8. 前記親水性層が加熱乾燥工程を経て形成されたものであり、該加熱乾燥工程における加熱温度が80〜160℃であり、加熱時間が10分〜8時間であることを特徴とする上記1〜7のいずれかに記載の親水性部材。
9. 前記組成物が、さらに硬化触媒を含むことを特徴とする上記1〜8のいずれかに記載の親水性部材。
10.前記硬化触媒が金属錯体触媒であることを特徴とする上記9に記載の親水性部材。
{In the general formula (II), R 3 , R 4 , R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and X represents a hydrolyzable silyl group represented by the following general formula (a). L 2 and L 3 each independently represent a single bond or a linking group, and Y represents —NHCOR, —CONH 2 , —N (R) 2 , —CON (R) 2 , —COR, —OH, —CO 2 M, -SO 3 M, -PO 3 M, -OPO 3 M, - (CH 2 CH 2 O) n H, - (CH 2 CH 2 O) represents the n CH 3 or n (R) 3 Z 1 Here, R represents an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group, M represents a hydrogen atom, an alkali metal, an alkaline earth metal, or onium, n represents an integer, and Z 1 represents a halogen ion. When a plurality of R are present, they may be the same as or different from each other. }
General formula (a): -Si (R < 102 >) a- (OR <101> ) 3-a
{In General Formula (a), R 101 is a hydrogen atom or an alkyl group, R 102 is a monovalent hydrocarbon group selected from a hydrogen atom or an alkyl group, an aryl group and an aralkyl group, and a is an integer of 0 to 2. . When a plurality of R 101 or R 102 are present, they may be the same as or different from each other. }
6). The hydrophilic member according to any one of 1 to 5 above, wherein the hydrophilic layer further contains a fiber having a width of 3 nm to 1000 nm and a length of 0.1 μm to 100 μm.
7). 7. The hydrophilic member as described in 6 above, wherein the fiber is made of cellulose.
8). The hydrophilic layer is formed through a heat drying step, the heating temperature in the heat drying step is 80 to 160 ° C., and the heating time is 10 minutes to 8 hours. The hydrophilic member according to any one of 7.
9. 9. The hydrophilic member as described in any one of 1 to 8 above, wherein the composition further contains a curing catalyst.
10. 10. The hydrophilic member as described in 9 above, wherein the curing catalyst is a metal complex catalyst.

本発明によれば、耐傷性、耐水擦り性、防汚性に優れた親水性層を備える親水性部材を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a hydrophilic member provided with the hydrophilic layer excellent in scratch resistance, water-rubbing resistance, and antifouling property can be provided.

本発明の親水性部材は、基材上に少なくとも親水性層を有する親水性部材であって、該親水性層が、親水性基を含む構造単位を1分子内に30モル%以上含みかつ加水分解性シリル基を含む親水性ポリマーを含有する組成物を該基材上に塗布、乾燥することで形成され、該親水性層の膨潤率が10〜100%、弾性率が50〜2000kgf/mm、20℃での水滴接触角が20°以下であることを特徴とする。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
The hydrophilic member of the present invention is a hydrophilic member having at least a hydrophilic layer on a substrate, and the hydrophilic layer contains 30 mol% or more of a structural unit containing a hydrophilic group in one molecule and is hydrolyzed. A composition containing a hydrophilic polymer containing a decomposable silyl group is formed on the substrate by coating and drying. The hydrophilic layer has a swelling ratio of 10 to 100% and an elastic modulus of 50 to 2000 kgf / mm. 2. A water droplet contact angle at 20 ° C. is 20 ° or less.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

[親水性ポリマー]
親水性層を形成するための組成物(親水性組成物ともいう)に含まれる親水性ポリマーは、親水性基を含む構造単位を1分子内に30モル%以上含み、かつ加水分解性シリル基を含む。
[Hydrophilic polymer]
The hydrophilic polymer contained in the composition for forming the hydrophilic layer (also referred to as hydrophilic composition) contains 30 mol% or more of a structural unit containing a hydrophilic group in one molecule, and is a hydrolyzable silyl group. including.

親水性ポリマーの主鎖構造は特に限定されない。好ましい主鎖構造としては、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、合成ゴム、天然ゴム等が挙げられ、特にアクリル樹脂、メタクリル樹脂が好ましい。親水性ポリマーは共重合体であってもよく、該共重合体はランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体のいずれであってもよい。   The main chain structure of the hydrophilic polymer is not particularly limited. Preferred main chain structures include acrylic resin, methacrylic resin, polyvinyl acetal resin, polyurethane resin, polyurea resin, polyimide resin, polyamide resin, epoxy resin, polystyrene resin, novolac type phenol resin, polyester resin, synthetic rubber, natural rubber, etc. An acrylic resin and a methacrylic resin are particularly preferable. The hydrophilic polymer may be a copolymer, and the copolymer may be any of a random copolymer, a block copolymer, and a graft copolymer.

加水分解性シリル基とは、水と反応してシラノール(Si−OH)を生成する基を意味し、好ましくは下記一般式(a)で表される。
一般式(a): −Si(R102−(OR1013−a
一般式(a)中、R101は水素原子またはアルキル基、R102は水素原子またはアルキル基、アリール基およびアラルキル基から選ばれた1価の炭化水素基、aは0〜2の整数を示す。R101またはR102は複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよい。
The hydrolyzable silyl group means a group that reacts with water to generate silanol (Si—OH), and is preferably represented by the following general formula (a).
General formula (a): -Si (R < 102 >) a- (OR <101> ) 3-a
In general formula (a), R 101 is a hydrogen atom or an alkyl group, R 102 is a monovalent hydrocarbon group selected from a hydrogen atom or an alkyl group, an aryl group and an aralkyl group, and a is an integer of 0 to 2. . When a plurality of R 101 or R 102 are present, they may be the same as or different from each other.

101がアルキル基を表す場合は、炭素数1〜10のアルキル基が好ましい。R102がアルキル基を表す場合は炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、アリール基を表す場合は炭素数6〜25のアリール基が好ましく、アラルキル基を表す場合は炭素数7〜12のアラルキル基が好ましい。 When R 101 represents an alkyl group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable. When R 102 represents an alkyl group, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable. When R 102 represents an aryl group, an aryl group having 6 to 25 carbon atoms is preferable, and when it represents an aralkyl group, an aralkyl group having 7 to 12 carbon atoms is preferable. Groups are preferred.

加水分解性シリル基は、好ましくは炭素原子に結合した加水分解性シリル基である。
加水分解性シリル基は、ポリマー主鎖の末端に一つまたは複数有する場合や、側鎖に一つまたは複数有する場合などがある。2以上の加水分解性シリル基を含む場合、該2以上の加水分解性シリル基は、互いに同一でも異なっていてもよい。
The hydrolyzable silyl group is preferably a hydrolyzable silyl group bonded to a carbon atom.
One or more hydrolyzable silyl groups may be present at the end of the polymer main chain, or one or more may be present at the side chain. When two or more hydrolyzable silyl groups are included, the two or more hydrolyzable silyl groups may be the same as or different from each other.

加水分解性シリル基は、後述するSi、Ti、Zr、Alから選択される元素を含むアルコキシド(金属アルコキシドともいう)の加水分解、重縮合物に反応して化学結合を形成できる。また、加水分解性シリル基同士が化学結合を形成してもよい。この場合の化学結合は、通常の意味と同様に、共有結合、イオン結合、配位結合、水素結合を含む。該化学結合は、共有結合であることが好ましい。親水性ポリマーは、水溶性であることが好ましく、金属アルコキシドの加水分解、重縮合物と反応することにより水不溶性になることが好ましい。   The hydrolyzable silyl group can form a chemical bond by reacting with a hydrolyzed polycondensate of an alkoxide (also referred to as a metal alkoxide) containing an element selected from Si, Ti, Zr, and Al described later. Moreover, hydrolyzable silyl groups may form a chemical bond. The chemical bond in this case includes a covalent bond, an ionic bond, a coordination bond, and a hydrogen bond in the same manner as usual. The chemical bond is preferably a covalent bond. The hydrophilic polymer is preferably water-soluble, and preferably becomes water-insoluble by reacting with a hydrolysis or polycondensate of a metal alkoxide.

親水性ポリマーが有する親水性基としては、好ましくはカルボキシル基、カルボキシル基のアルカリ金属塩、スルホン酸基、スルホン酸基のアルカリ金属塩、ヒドロキシ基、アミド基、カルバモイル基、スルホンアミド基、スルファモイル基等の官能基が挙げられる。これらの基は、ポリマー中のどの位置に存在しても良い。ポリマー主鎖より直接、または連結基を介し結合しているか、ポリマー側鎖やグラフト側鎖中に結合しており、複数個が存在するポリマー構造が好ましい。   The hydrophilic group possessed by the hydrophilic polymer is preferably a carboxyl group, an alkali metal salt of a carboxyl group, a sulfonic acid group, an alkali metal salt of a sulfonic acid group, a hydroxy group, an amide group, a carbamoyl group, a sulfonamide group, a sulfamoyl group. And the like. These groups may be present at any position in the polymer. A polymer structure in which a plurality of polymers are bonded directly from a polymer main chain or via a linking group, or bonded to a polymer side chain or a graft side chain, is preferred.

また、本発明に使用される親水性ポリマーは、好ましくは後述する金属アルコキシドと、触媒の作用等により結合を生じる基を有するポリマーであるのがよい。金属アルコキシド化合物と、触媒の作用により結合を生じる基としては、前記の一般式(a)で表される加水分解性シリル基のほか、カルボキシル基、カルボキシ基のアルカリ金属塩、無水カルボン酸基、アミノ基、ヒドロキシ基、エポキシ基、メチロール基、メルカプト基、イソシアナート基、ブロックイソシアナート基、アルコキシチタネート基、アルコキシアルミネート基、アルコキシジルコネート基、エチレン性不飽和基、エステル基、テトラゾール基などの反応性基が挙げられる。   The hydrophilic polymer used in the present invention is preferably a polymer having a metal alkoxide, which will be described later, and a group that forms a bond by the action of a catalyst or the like. As the group that forms a bond with the metal alkoxide compound by the action of the catalyst, in addition to the hydrolyzable silyl group represented by the general formula (a), a carboxyl group, an alkali metal salt of a carboxy group, a carboxylic anhydride group, Amino group, hydroxy group, epoxy group, methylol group, mercapto group, isocyanate group, block isocyanate group, alkoxytitanate group, alkoxyaluminate group, alkoxyzirconate group, ethylenically unsaturated group, ester group, tetrazole group, etc. These reactive groups are exemplified.

親水性基を含む構造単位は、親水性ポリマー1分子中に40モル%以上含むことが好ましく、50モル%以上含むことがより好ましい。また、加水分解性シリル基を含む構造単位は親水性ポリマー1分子中に1モル%以上含むことが好ましく、2モル%以上含むことがより好ましく、3モル%以上含むことがさらに好ましい。   The structural unit containing a hydrophilic group is preferably contained in an amount of 40 mol% or more, more preferably 50 mol% or more in one molecule of the hydrophilic polymer. The structural unit containing a hydrolyzable silyl group is preferably contained in an amount of 1 mol% or more, more preferably 2 mol% or more, and further preferably 3 mol% or more in one molecule of the hydrophilic polymer.

親水性基を含む繰り返し単位と加水分解性シリル基との間や、親水性基を含む繰り返し単位と主鎖との間に連結基が介在していることが好ましい。また、加水分解性シリル基と主鎖との間、及び/又は親水性基と主鎖との間に連結基を有する場合も好ましい。   A linking group is preferably interposed between the repeating unit containing a hydrophilic group and the hydrolyzable silyl group, or between the repeating unit containing a hydrophilic group and the main chain. In addition, it is also preferable to have a linking group between the hydrolyzable silyl group and the main chain and / or between the hydrophilic group and the main chain.

親水性ポリマーは、下記一般式(I)、(II)または(III)で表される構造を含む親水性ポリマーであることが好ましい。   The hydrophilic polymer is preferably a hydrophilic polymer including a structure represented by the following general formula (I), (II) or (III).

Figure 2010030293
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Figure 2010030293
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一般式(I)、(II)および(III)中、R、R、R、R、R、R、R、R、R、およびR10はそれぞれ独立に水素原子または炭化水素基を表し、Xは上記一般式(a)で表される加水分解性シリル基を表し、A、L、L、L、L、およびLは、それぞれ独立に単結合または連結基を表し、Yは−NHCOR、−CONH、−N(R)、−CON(R)、−COR、−OH、−COM、−SOM、−POM、−OPOM、−(CHCHO)H、−(CHCHO)CHまたはN(R)を表し、ここで、Rはアルキル基、アリール基、またはアラルキル基を表し、Mは水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはオニウムを表し、nは整数を表し、Zはハロゲンイオンを表し、Bは下記一般式(IV)で表される構造を有する基を表す。 In the general formulas (I), (II) and (III), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 and R 10 are each independently hydrogen. Represents an atom or a hydrocarbon group, X represents a hydrolyzable silyl group represented by the general formula (a), and A, L 1 , L 2 , L 3 , L 4 , and L 5 are each independently Represents a single bond or a linking group, and Y represents —NHCOR, —CONH 2 , —N (R) 2 , —CON (R) 2 , —COR, —OH, —CO 2 M, —SO 3 M, —PO 3. M, —OPO 3 M, — (CH 2 CH 2 O) n H, — (CH 2 CH 2 O) n CH 3 or N (R) 3 Z 1 , where R is an alkyl group, an aryl group Or an aralkyl group, and M is a hydrogen atom, an alkali metal, an alkaline earth metal, or onium , N represents an integer, Z 1 represents a halogen ion, and B represents a group having a structure represented by the following general formula (IV).

Figure 2010030293
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一般式(IV)中、R11、R12、LおよびYの定義は一般式(II)中のR、R、LおよびYの定義と同じである。 In general formula (IV), the definitions of R 11 , R 12 , L 6 and Y are the same as the definitions of R 3 , R 4 , L 2 and Y in general formula (II).

一分子当たりの加水分解性シリル基を数多く導入することができ、常温乾燥によって非常に良好な硬化性を得ることができることから、前記一般式(II)で表される構造を有する親水性ポリマーがより好ましい。   Since many hydrolyzable silyl groups per molecule can be introduced and a very good curability can be obtained by drying at room temperature, a hydrophilic polymer having a structure represented by the general formula (II) is obtained. More preferred.

(一般式(I)で表される構造を有する親水性ポリマー)
一般式(I)で表される構造を有する親水性ポリマーは、例えば、連鎖移動剤(ラジカル重合ハンドブック(エヌ・ティー・エス、蒲池幹治、遠藤剛)に記載)やIniferter(Macromolecules1986,19,p287−(Otsu)に記載)の存在下に、親水性モノマー(例、アクリルアミド、アクリル酸、メタクリル酸3−スルホプロピルのカリウム塩)をラジカル重合させることにより合成できる。連鎖移動剤の例は、3−メルカプトプロピオン酸、2−アミノエタンチオール塩酸塩、3−メルカプトプロパノール、2−ヒドロキシエチルジスルフィド、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランを含む。また、連鎖移動剤を使用せず、反応性基を有するラジカル重合開始剤を用いて、親水性モノマー(例、アクリルアミド)をラジカル重合させてもよい。
(Hydrophilic polymer having a structure represented by the general formula (I))
The hydrophilic polymer having a structure represented by the general formula (I) is, for example, a chain transfer agent (described in radical polymerization handbook (NTS, Mikiharu Tsunoike, Takeshi Endo)) or Iniferter (Macromolecules 1986, 19, p287). -(Described in (Otsu)) in the presence of a hydrophilic monomer (eg, acrylamide, acrylic acid, potassium salt of 3-sulfopropyl methacrylate) by radical polymerization. Examples of chain transfer agents include 3-mercaptopropionic acid, 2-aminoethanethiol hydrochloride, 3-mercaptopropanol, 2-hydroxyethyl disulfide, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane. Alternatively, a hydrophilic monomer (eg, acrylamide) may be radically polymerized using a radical polymerization initiator having a reactive group without using a chain transfer agent.

一般式(I)で表される構造を有する親水性ポリマーは、末端に加水分解性シリル基を有する親水性ポリマーである。上記一般式(I)において、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子または炭化水素基を表す。炭化水素基としては、アルキル基、アリール基などが挙げられ、炭素原子数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基が好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1−メチルブチル基、イソヘキシル基、2−エチルヘキシル基、2−メチルヘキシル基、シクロペンチル基等が挙げられる。R、Rは、効果および入手容易性の観点から、好ましくは水素原子、メチル基またはエチル基である。 The hydrophilic polymer having the structure represented by the general formula (I) is a hydrophilic polymer having a hydrolyzable silyl group at the terminal. In the general formula (I), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group. Examples of the hydrocarbon group include an alkyl group and an aryl group, and a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferable. Specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, isopropyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, isopentyl group, neopentyl group 1-methylbutyl group, isohexyl group, 2-ethylhexyl group, 2-methylhexyl group, cyclopentyl group and the like. R 1 and R 2 are preferably a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group from the viewpoints of effects and availability.

これらの炭化水素基は更に置換基を有していてもよい。アルキル基が置換基を有するとき、置換アルキル基は置換基とアルキレン基との結合により構成され、ここで、置換基としては、水素を除く一価の非金属原子団が用いられる。好ましい例としては、ハロゲン原子(−F、−Br、−Cl、−I)、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アミノ基、N−アルキルアミノ基、N,N−ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、N−アルキルカルバモイルオキシ基、N−アリールカバモイルオキシ基、アシルアミノ基、ホルミル基、アシル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、カルバモイル基、N−アルキルカルバモイル基、N,N−ジアルキルカルバモイル基、N−アリールカルバモイル基、N−アルキル−N−アリールカルバモイル基、スルホ基、スルホナト基、スルファモイル基、N−アルキルスルファモイル基、N,N−ジアルキルスルファモイル基、N−アリールスルファモイル基、N−アルキル−N−アリールスルファモイル基、ホスフォノ基、ホスフォナト基、ジアルキルホスフォノ基、ジアリールホスフォノ基、モノアルキルホスフォノ基、アルキルホスフォナト基、モノアリールホスフォノ基、アリールホスフォナト基、ホスフォノオキシ基、ホスフォナトオキシ基、アリール基、アルケニル基が挙げられる。   These hydrocarbon groups may further have a substituent. When the alkyl group has a substituent, the substituted alkyl group is constituted by a bond between a substituent and an alkylene group, and a monovalent nonmetallic atomic group excluding hydrogen is used as the substituent. Preferred examples include halogen atoms (—F, —Br, —Cl, —I), hydroxyl groups, alkoxy groups, aryloxy groups, alkylthio groups, arylthio groups, amino groups, N-alkylamino groups, N, N-dialkyls. Amino group, acyloxy group, N-alkylcarbamoyloxy group, N-arylcarbamoyloxy group, acylamino group, formyl group, acyl group, carboxyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, carbamoyl group, N-alkylcarbamoyl group N, N-dialkylcarbamoyl group, N-arylcarbamoyl group, N-alkyl-N-arylcarbamoyl group, sulfo group, sulfonate group, sulfamoyl group, N-alkylsulfamoyl group, N, N-dialkylsulfamoyl group Group, N-arylsulfamo Group, N-alkyl-N-arylsulfamoyl group, phosphono group, phosphonate group, dialkyl phosphono group, diaryl phosphono group, monoalkyl phosphono group, alkyl phosphonate group, monoaryl phosphono group, aryl phosphine group Examples include an onato group, a phosphonooxy group, a phosphonateoxy group, an aryl group, and an alkenyl group.

一方、置換アルキル基におけるアルキレン基としては前述のアルキル基上の水素原子のいずれか1つを除し、2価の有機残基としたものを挙げることができ、好ましくは炭素原子数1から12までの直鎖状、炭素原子数3から12までの分岐状ならびに炭素原子数5から10までの環状のアルキレン基を挙げることができる。該置換基とアルキレン基を組み合わせる事により得られる置換アルキル基の、好ましい具体例としては、ヒドロキシメチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、2−クロロエチル基、トリフルオロメチル基、メトキシメチル基、メトキシエトキシエチル基、アリルオキシメチル基、フェノキシメチル基、メチルチオメチルと、トリルチオメチル基、エチルアミノエチル基、ジエチルアミノプロピル基、モルホリノプロピル基、アセチルオキシメチル基、ベンゾイルオキシメチル基、N−シクロヘキシルカルバモイルオキシエチル基、N−フェニルカルバモイルオキシエチル基、アセチルアミノエチル基、N−メチルベンゾイルアミノプロピル基、2−オキシエチル基、2−オキシプロピル基、カルボキシプロピル基、メトキシカルボニルエチル基、アリルオキシカルボニルブチル基、   On the other hand, examples of the alkylene group in the substituted alkyl group include a divalent organic residue obtained by removing any one of the above-described hydrogen atoms on the alkyl group, preferably having 1 to 12 carbon atoms. Linear alkylene groups having 3 to 12 carbon atoms, and cyclic alkylene groups having 5 to 10 carbon atoms. Preferable specific examples of the substituted alkyl group obtained by combining the substituent and the alkylene group include a hydroxymethyl group, a chloromethyl group, a bromomethyl group, a 2-chloroethyl group, a trifluoromethyl group, a methoxymethyl group, and a methoxyethoxy group. Ethyl group, allyloxymethyl group, phenoxymethyl group, methylthiomethyl, tolylthiomethyl group, ethylaminoethyl group, diethylaminopropyl group, morpholinopropyl group, acetyloxymethyl group, benzoyloxymethyl group, N-cyclohexylcarbamoyloxyethyl Group, N-phenylcarbamoyloxyethyl group, acetylaminoethyl group, N-methylbenzoylaminopropyl group, 2-oxyethyl group, 2-oxypropyl group, carboxypropyl group, methoxycarbonyl group Group, allyloxycarbonyl butyl group,

クロロフェノキシカルボニルメチル基、カルバモイルメチル基、N−メチルカルバモイルエチル基、N,N−ジプロピルカルバモイルメチル基、N−(メトキシフェニル)カルバモイルエチル基、N−メチル−N−(スルホフェニル)カルバモイルメチル基、スルホブチル基、スルホナトブチル基、スルファモイルブチル基、N−エチルスルファモイルメチル基、N,N−ジプロピルスルファモイルプロピル基、N−トリルスルファモイルプロピル基、N−メチル−N−(ホスフォノフェニル)スルファモイルオクチル基、ホスフォノブチル基、ホスフォナトヘキシル基、ジエチルホスフォノブチル基、ジフェニルホスフォノプロピル基、メチルホスフォノブチル基、メチルホスフォナトブチル基、トリルホスフォノへキシル基、トリルホスフォナトヘキシル基、ホスフォノオキシプロピル基、ホスフォナトオキシブチル基、ベンジル基、フェネチル基、α−メチルベンジル基、1−メチル−1−フェニルエチル基、p−メチルベンジル基、シンナミル基、アリル基、1−プロペニルメチル基、2−ブテニル基、2−メチルアリル基、2−メチルプロペニルメチル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基等を挙げることができる。 Chlorophenoxycarbonylmethyl group, carbamoylmethyl group, N-methylcarbamoylethyl group, N, N-dipropylcarbamoylmethyl group, N- (methoxyphenyl) carbamoylethyl group, N-methyl-N- (sulfophenyl) carbamoylmethyl group , Sulfobutyl group, sulfonatobutyl group, sulfamoylbutyl group, N-ethylsulfamoylmethyl group, N, N-dipropylsulfamoylpropyl group, N-tolylsulfamoylpropyl group, N-methyl-N- (phos Phonophenyl) sulfamoyloctyl group, phosphonobutyl group, phosphonatohexyl group, diethylphosphonobutyl group, diphenylphosphonopropyl group, methylphosphonobutyl group, methylphosphonatobutyl group, tolylphosphonohexyl group, tolylphos Onatohexyl group, phosphonooxypropyl group, phosphonatoxybutyl group, benzyl group, phenethyl group, α-methylbenzyl group, 1-methyl-1-phenylethyl group, p-methylbenzyl group, cinnamyl group, allyl group, 1 -Propenylmethyl group, 2-butenyl group, 2-methylallyl group, 2-methylpropenylmethyl group, 2-propynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group and the like can be mentioned.

親水性の観点から上記のなかでもヒドロキシメチル基が好ましい。   Of these, a hydroxymethyl group is preferred from the viewpoint of hydrophilicity.

AおよびLは単結合または連結基を表す。ここで、AおよびLが連結基を表す場合、AおよびLは非金属原子からなる多価の連結基を表し、炭素原子、窒素原子、酸素原子、水素原子、硫黄原子のいずれかを含み、0個から60個までの炭素原子、0個から10個までの窒素原子、0個から50個までの酸素原子、0個から100個までの水素原子、および0個から20個までの硫黄原子から成り立つものであることが好ましい。具体的には、−N<、脂肪族基、芳香族基、複素環基、およびそれらの組合せから選ばれることが好ましく、−O−、−S−、−CO−、−NH−、およびそれらの組合せから選ばれる、2価の連結基であることが好ましい。
より具体的な連結基としては下記のものまたはこれらが組合わされて構成されるものを挙げることができる。
A and L 1 each represents a single bond or a linking group. Here, when A and L 1 represent a linking group, A and L 1 represent a polyvalent linking group composed of a nonmetallic atom, and any one of a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a hydrogen atom, and a sulfur atom is represented. Including 0 to 60 carbon atoms, 0 to 10 nitrogen atoms, 0 to 50 oxygen atoms, 0 to 100 hydrogen atoms, and 0 to 20 It is preferably composed of sulfur atoms. Specifically, it is preferably selected from —N <, an aliphatic group, an aromatic group, a heterocyclic group, and combinations thereof, —O—, —S—, —CO—, —NH—, and It is preferable that it is a bivalent coupling group chosen from these combinations.
More specific examples of the linking group include the following or those constituted by combining them.

Figure 2010030293
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AおよびLは、より好ましくは、−CHCHCHS−、−CHS−、−CONHCH(CH)CH−、−CONH−、−CO−、−CO−、または−CH−である。 A and L 1 are more preferably —CH 2 CH 2 CH 2 S—, —CH 2 S—, —CONHCH (CH 3 ) CH 2 —, —CONH—, —CO—, —CO 2 —, or -CH 2 - is.

一般式(I)中、Yは−NHCOR、−CONH、−N(R)、−CON(R)、−COR、−OH、−COM、−SOM、−POM、−OPOM、−(CHCHO)H、−(CHCHO)CHまたはN(R)を表し、ここで、Rはアルキル基、アリール基、またはアラルキル基を表し、Mは水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはオニウムを表し、nは整数を表し、Zはハロゲンイオンを表す。また、−CON(R)のように複数のRを有する場合、R同士が結合して環を形成していてもよく、また、形成された環は酸素原子、硫黄原子、窒素原子などのヘテロ原子を含むヘテロ環であってもよい。Rは複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよい。Rはさらに置換基を有していてもよく、ここで導入可能な置換基としては、前記R、Rがアルキル基の場合に導入可能な置換基として挙げたものを同様に挙げることができる。 In general formula (I), Y represents —NHCOR, —CONH 2 , —N (R) 2 , —CON (R) 2 , —COR, —OH, —CO 2 M, —SO 3 M, —PO 3 M. , -OPO 3 M, - (CH 2 CH 2 O) n H, - (CH 2 CH 2 O) represents the n CH 3 or n (R) 3 Z 1, wherein, R represents an alkyl group, an aryl group, Or represents an aralkyl group, M represents a hydrogen atom, an alkali metal, an alkaline earth metal or onium, n represents an integer, and Z 1 represents a halogen ion. Moreover, when it has several R like -CON (R) 2 , R may couple | bond together and it may form the ring and the formed ring is oxygen atoms, a sulfur atom, a nitrogen atom, etc. It may be a heterocycle containing a heteroatom. When a plurality of R are present, they may be the same as or different from each other. R may further have a substituent, and examples of the substituent that can be introduced here include the same substituents that can be introduced when R 1 and R 2 are alkyl groups. it can.

Rは、好ましくは炭素数1〜18の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表す。Rとしては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1−メチルブチル基、イソヘキシル基、2−エチルヘキシル基、2−メチルヘキシル基、シクロペンチル基等が好適に挙げられる。
また、Mとしては、水素原子;リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;カルシウム、バリウム等のアルカリ土類金属、または、アンモニウム、ヨードニウム、スルホニウムなどのオニウムが挙げられる。
R preferably represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 18 carbon atoms. Specific examples of R include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, isopropyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, and isopentyl. Preferred examples include a group, neopentyl group, 1-methylbutyl group, isohexyl group, 2-ethylhexyl group, 2-methylhexyl group, cyclopentyl group and the like.
Examples of M include a hydrogen atom; an alkali metal such as lithium, sodium and potassium; an alkaline earth metal such as calcium and barium; or an onium such as ammonium, iodonium and sulfonium.

Yとしては、−NHCOCH、−CONH、−CON(CH、−COOH、−SO NMe 、−SO 、−(CHCHO)H、モルホリル基等が好ましい。より好ましくは、−NHCOCH、−CONH、−CON(CH、−SO 、−(CHCHO)H、である。 The Y, -NHCOCH 3, -CONH 2, -CON (CH 3) 2, -COOH, -SO 3 - NMe 4 +, -SO 3 - K +, - (CH 2 CH 2 O) n H, morpholyl Groups and the like are preferred. More preferably, -NHCOCH 3, -CONH 2, -CON (CH 3) 2, -SO 3 - K +, - (CH 2 CH 2 O) n H, is.

nは1〜100の整数を表すことが好ましい。   n preferably represents an integer of 1 to 100.

一般式(I)で表される構造を有する親水性ポリマーは、例えば、下記一般式(i)で表されるラジカル重合可能なモノマーと、下記一般式(ii)で表されるラジカル重合において連鎖移動能を有するシランカップリング剤を用いてラジカル重合することにより合成することができる。シランカップリング剤(ii)が連鎖移動能を有するため、ラジカル重合においてポリマー主鎖末端に加水分解性シリル基が導入されたポリマーを合成することができる。   The hydrophilic polymer having the structure represented by the general formula (I) is, for example, a chain capable of radical polymerization represented by the following general formula (i) and radical polymerization represented by the following general formula (ii). It can be synthesized by radical polymerization using a silane coupling agent having mobility. Since the silane coupling agent (ii) has chain transfer ability, it is possible to synthesize a polymer in which a hydrolyzable silyl group is introduced at the end of the polymer main chain in radical polymerization.

Figure 2010030293
Figure 2010030293

上記式(i)および(ii)において、A、R、R、L、X、およびYは、上記一般式(I)中のものと同義である。また、これらの化合物は、市販されており、また容易に合成することもできる。一般式(i)で表されるラジカル重合可能なモノマーは親水性基Yを有しており、このモノマーが親水性ポリマーにおける一構造単位となる。 In the above formulas (i) and (ii), A, R 1 , R 2 , L 1 , X, and Y are synonymous with those in the general formula (I). These compounds are commercially available and can also be easily synthesized. The radically polymerizable monomer represented by the general formula (i) has a hydrophilic group Y, and this monomer becomes one structural unit in the hydrophilic polymer.

一般式(I)で表される構造を有する親水性ポリマーは、他のモノマーとの共重合体であってもよい。用いられる他のモノマーとしては、例えば、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、ビニルエステル類、スチレン類、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、無水マレイン酸、マレイン酸イミド等の公知のモノマーも挙げられる。このようなモノマー類を共重合させることで、製膜性、膜強度、親水性、疎水性、溶解性、反応性、安定性等の諸物性を改善することができる。   The hydrophilic polymer having a structure represented by the general formula (I) may be a copolymer with another monomer. Examples of other monomers used include acrylic esters, methacrylic esters, acrylamides, methacrylamides, vinyl esters, styrenes, acrylic acid, methacrylic acid, acrylonitrile, maleic anhydride, maleic imide, etc. These known monomers are also included. By copolymerizing such monomers, various physical properties such as film forming property, film strength, hydrophilicity, hydrophobicity, solubility, reactivity, and stability can be improved.

一般式(I)で表される構造を含む親水性ポリマーの質量平均分子量は、1,000〜1,000,000が好ましく、1,000〜500,000がさらに好ましく、1,000〜200,000が最も好ましい。   The mass average molecular weight of the hydrophilic polymer containing the structure represented by the general formula (I) is preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 1,000 to 500,000, and 1,000 to 200,000. 000 is most preferred.

本発明に好適に用い得る一般式(I)で表される構造を有する親水性ポリマーの具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Specific examples of the hydrophilic polymer having a structure represented by the general formula (I) that can be suitably used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2010030293
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(一般式(II)で表される構造を有する親水性ポリマー)
上記一般式(II)において、R、R、RおよびRは、それぞれ独立に水素原子または炭化水素基を表し、具体的な例および好ましい範囲は上記一般式(I)のR、Rと同様である。L、Lは、それぞれ独立に単結合または連結基を表し、具体的な例および好ましい範囲は上記一般式(I)のLと同様である。YおよびXの定義は一般式(I)中のものと同じであり、具体的な例および好ましい範囲も同様である。
(Hydrophilic polymer having a structure represented by the general formula (II))
In the general formula (II), R 3 , R 4 , R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and specific examples and preferred ranges thereof are those represented by R 1 in the general formula (I). , R 2 . L 2 and L 3 each independently represent a single bond or a linking group, and specific examples and preferred ranges thereof are the same as those of L 1 in the general formula (I). The definitions of Y and X are the same as those in formula (I), and specific examples and preferred ranges are also the same.

一般式(II)において、Lが単結合、または、−CONH−、−NHCONH−、−OCONH−、−SONH−および−SO−からなる群より選択される構造を1つ以上有する連結基であることがより好ましい。 In General Formula (II), L 3 has a single bond or one or more structures selected from the group consisting of —CONH—, —NHCONH—, —OCONH—, —SO 2 NH—, and —SO 3 —. More preferably, it is a linking group.

一般式(II)で表される構造を有する親水性ポリマーを合成するための各化合物は、市販されており、また容易に合成することもできる。
一般式(II)で表される構造を有する親水性ポリマーを合成するためのラジカル重合法としては、従来公知の方法の何れをも使用することができる。
具体的には、一般的なラジカル重合法は、例えば、新高分子実験学3(1996年、共立出版)、高分子の合成と反応1(高分子学会編、1992年、共立出版)、新実験化学講座19(1978年、丸善)、高分子化学(I)(日本化学会編、1996年、丸善)、高分子合成化学(物質工学講座、1995年、東京電気大学出版局)等に記載されており、これらを適用することができる。
Each compound for synthesizing the hydrophilic polymer having the structure represented by the general formula (II) is commercially available or can be easily synthesized.
Any conventionally known method can be used as the radical polymerization method for synthesizing the hydrophilic polymer having the structure represented by the general formula (II).
Specifically, general radical polymerization methods include, for example, New Polymer Experiments 3 (1996, Kyoritsu Shuppan), Polymer Synthesis and Reaction 1 (Polymer Society of Japan, 1992, Kyoritsu Shuppan), New Experiment Described in Chemistry Course 19 (1978, Maruzen), Polymer Chemistry (I) (Edited by Chemical Society of Japan, 1996, Maruzen), Synthetic Polymer Chemistry (Materials Engineering Course, 1995, Tokyo Denki University Press) These can be applied.

一般式(II)で表される構造を有する親水性ポリマーは、他のモノマーとの共重合体であってもよい。用いられる他のモノマーとしては、例えば、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、ビニルエステル類、スチレン類、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、無水マレイン酸、マレイン酸イミド等の公知のモノマーも挙げられる。このようなモノマー類を共重合させることで、製膜性、膜強度、親水性、疎水性、溶解性、反応性、安定性等の諸物性を改善することができる。   The hydrophilic polymer having the structure represented by the general formula (II) may be a copolymer with another monomer. Examples of other monomers used include acrylic esters, methacrylic esters, acrylamides, methacrylamides, vinyl esters, styrenes, acrylic acid, methacrylic acid, acrylonitrile, maleic anhydride, maleic imide, etc. These known monomers are also included. By copolymerizing such monomers, various physical properties such as film forming property, film strength, hydrophilicity, hydrophobicity, solubility, reactivity, and stability can be improved.

一般式(II)で表される構造を有する親水性ポリマーの質量平均分子量は、1,000〜1,000,000が好ましく、1,000〜500,000がさらに好ましく、1,000〜200,000が最も好ましい。   The mass average molecular weight of the hydrophilic polymer having a structure represented by the general formula (II) is preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 1,000 to 500,000, and 1,000 to 200,000. 000 is most preferred.

一般式(II)で表される構造を含む親水性ポリマーの共重合比率は、Yを含有する構造単位のモル比(m)とXを含有する構造単位のモル比(n)が、m/n=30/70〜99/1の範囲が好ましく、m/n=40/60〜98/2がより好ましく、m/n=50/50〜97/3が最も好ましい。m/nが30/70以上であれば親水性が不足することなく、一方、m/nが99/1以下であれば、加水分解性シリル基量が十分量となり、十分な硬化が得られ、膜強度も十分なものとなる。
共重合比の測定は、核磁気共鳴装置(NMR)や、標準物質で検量線を作成し、赤外分光光度計により測定することができる。
The copolymerization ratio of the hydrophilic polymer containing the structure represented by the general formula (II) is such that the molar ratio (m 2 ) of the structural units containing Y and the molar ratio (n 2 ) of the structural units containing X are: m 2 / n 2 = 30 / 70~99 / 1 range is preferred, more preferably m 2 / n 2 = 40 / 60~98 / 2, m 2 / n 2 = 50 / 50~97 / 3 is the most preferable. If m 2 / n 2 is 30/70 or more, the hydrophilicity is not insufficient. On the other hand, if m 2 / n 2 is 99/1 or less, the hydrolyzable silyl group amount is sufficient and sufficient. Curing is obtained and the film strength is sufficient.
The copolymerization ratio can be measured with a nuclear magnetic resonance apparatus (NMR) or a calibration curve prepared with a standard substance and measured with an infrared spectrophotometer.

以下に、一般式(II)で表される構造を有する親水性ポリマーの具体例をその質量平均分子量(M.W.)とともに以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下に示す具体例のポリマーは記載される各構造単位が記載のモル比で含まれるランダム共重合体またはブロック共重合体であることを意味する。   Specific examples of the hydrophilic polymer having the structure represented by the general formula (II) are shown below together with the mass average molecular weight (M.W.), but the present invention is not limited thereto. In addition, the polymer of the specific example shown below means that each structural unit described is a random copolymer or a block copolymer contained in the described molar ratio.

Figure 2010030293
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(一般式(III)で表される構造を有する親水性ポリマー)
一般式(III)で表される構造を有する親水性ポリマーとしては、反応性基を有する幹ポリマーに親水性基を有する側鎖を導入してなる親水性グラフトポリマーを挙げることができる。
(Hydrophilic polymer having a structure represented by the general formula (III))
Examples of the hydrophilic polymer having a structure represented by the general formula (III) include a hydrophilic graft polymer obtained by introducing a side chain having a hydrophilic group into a trunk polymer having a reactive group.

上記一般式(III)において、R、R、RおよびR10の定義は、上記一般式(I)のR、Rの定義と同じであり、具体例および好ましい範囲も同様である。L、Lの定義は、上記一般式(I)のLの定義と同じであり、具体例および好ましい範囲も同様である。Bは、上記一般式(IV)で表される構造を有する基を有し、一般式(IV)中の、R11、R12、LおよびYの定義は、一般式(II)中のR、R、LおよびYの定義と同じであり、具体例および好ましい範囲も同様である。Xの定義は上記一般式(I)におけるXの定義と同じであり、具体例および好ましい範囲も同様である。 In the general formula (III), the definitions of R 7 , R 8 , R 9 and R 10 are the same as the definitions of R 1 and R 2 in the general formula (I), and specific examples and preferred ranges are also the same. is there. The definitions of L 4 and L 5 are the same as the definition of L 1 in the general formula (I), and specific examples and preferred ranges are also the same. B has a group having the structure represented by the general formula (IV), and the definitions of R 11 , R 12 , L 6 and Y in the general formula (IV) are as follows. The definitions of R 3 , R 4 , L 2 and Y are the same, and specific examples and preferred ranges are also the same. The definition of X is the same as the definition of X in the general formula (I), and specific examples and preferred ranges are also the same.

この親水性グラフトポリマーは、一般的にグラフト重合体の合成法として公知の方法を用いて作成することができる。具体的には、一般的なグラフト重合体の合成方法は、“グラフト重合とその応用”井手文雄著、昭和52年発行、高分子刊行会、および“新高分子実験学2、高分子の合成・反応”高分子学会編、共立出版(株)1995、に記載されており、これらを適用することができる。   This hydrophilic graft polymer can be prepared using a method generally known as a method for synthesizing a graft polymer. Specifically, a general method for synthesizing a graft polymer is described in “Graft Polymerization and its Applications” by Fumio Ide, published in 1977, “Polymer Publishing”, and “New Polymer Experiments 2, Polymer Synthesis / Reaction "edited by Polymer Society of Japan, Kyoritsu Shuppan Co., Ltd. 1995, and these can be applied.

グラフト重合体の合成方法としては、基本的に、1.幹高分子から枝モノマーを重合させる、2.幹高分子に枝高分子を結合させる、3.幹高分子に枝高分子を共重合させる(マクロマー法)という3つの方法に分けられる。これらの3つの方法のうち、いずれを使用しても本発明に用いる親水性グラフトポリマーを作成することができるが、特に製造適性、膜構造の制御という観点からは「3.マクロマー法」が優れている。   As a synthesis method of the graft polymer, basically, 1. 1. Polymerize the branch monomer from the trunk polymer. 2. Link the branch polymer to the trunk polymer. It can be divided into three methods of copolymerizing a branch polymer with a trunk polymer (macromer method). Any of these three methods can be used to produce the hydrophilic graft polymer used in the present invention, but “3. Macromer method” is particularly excellent from the viewpoint of production suitability and control of the membrane structure. ing.

マクロモノマーを使用したグラフトポリマーの合成は前記の“新高分子実験学2、高分子の合成・反応”高分子学会編、共立出版(株)1995に記載されている。また山下雄他著“マクロモノマーの化学と工業”アイピーシー、1989にも詳しく記載されている。本発明に使用されるグラフトポリマーは、まず、前記の方法により合成した親水性のマクロモノマー(親水性ポリマー側鎖の前駆体に相当する)と反応性基を有するモノマーとを共重合することにより、合成することができる。   The synthesis of graft polymer using a macromonomer is described in the aforementioned “New Polymer Experiments 2, Polymer Synthesis / Reaction” edited by Polymer Society of Japan, Kyoritsu Publishing Co., Ltd. 1995. It is also described in detail in Yamashita Yu et al., “Macromonomer Chemistry and Industry”, IPC, 1989. The graft polymer used in the present invention is obtained by first copolymerizing a hydrophilic macromonomer (corresponding to a precursor of a hydrophilic polymer side chain) synthesized by the above method and a monomer having a reactive group. Can be synthesized.

親水性マクロモノマーのうち特に有用なものは、アクリル酸、メタクリル酸などのカルボキシル基含有のモノマーから誘導されるマクロモノマー、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスチレンスルホン酸、およびその塩のモノマーから誘導されるスルホン酸系マクロモノマー、アクリルアミド、メタクリルアミドなどのアミド系マクロモノマー、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルホルムアミドなどのN−ビニルカルボン酸アミドモノマーから誘導されるアミド系マクロモノマー、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、グリセロールモノメタクリレートなどの水酸基含有モノマーから誘導されるマクロモノマー、メトキシエチルアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレートなどのアルコキシ基もしくはエチレンオキシド基含有モノマーから誘導されるマクロモノマーである。またポリエチレングリコール鎖もしくはポリプロピレングリコール鎖を有するモノマーも本発明のマクロモノマーとして有用に使用することができる。これらのマクロモノマーのうち有用な高分子の質量平均分子量は400〜10万の範囲であり、好ましい範囲は1000〜5万、特に好ましい範囲は1500〜2万である。分子量が400以上であれば有効な親水性が得られ、また10万以下であれば主鎖を形成する共重合モノマーとの重合性が高くなる傾向があり、いずれも好ましい。   Among the hydrophilic macromonomers, particularly useful are macromonomers derived from carboxyl group-containing monomers such as acrylic acid and methacrylic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, vinylstyrene sulfonic acid, and salts thereof Sulfonic acid macromonomer derived from the monomer of amide, amide macromonomer such as acrylamide and methacrylamide, amide macromonomer derived from N-vinylcarboxylic amide monomer such as N-vinylacetamide and N-vinylformamide, Macromonomers derived from hydroxyl group-containing monomers such as hydroxyethyl methacrylate, hydroxyethyl acrylate, glycerol monomethacrylate, methoxyethyl acrylate, methoxypolyethylene glycol acetate Rate, a macromonomer derived from alkoxy group or ethylene oxide group-containing monomers such as polyethylene glycol acrylate. A monomer having a polyethylene glycol chain or a polypropylene glycol chain can also be usefully used as the macromonomer of the present invention. Among these macromonomers, the useful polymer has a mass average molecular weight in the range of 400 to 100,000, preferably 1000 to 50,000, and particularly preferably 1500 to 20,000. If the molecular weight is 400 or more, effective hydrophilicity is obtained, and if it is 100,000 or less, the polymerizability with the copolymerization monomer forming the main chain tends to be high, both of which are preferable.

一般式(III)で表される構造を有する親水性ポリマーは、他のモノマーとの共重合体であってもよい。用いられる他のモノマーとしては、例えば、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、ビニルエステル類、スチレン類、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、無水マレイン酸、マレイン酸イミド等の公知のモノマーも挙げられる。このようなモノマー類を共重合させることで、製膜性、膜強度、親水性、疎水性、溶解性、反応性、安定性等の諸物性を改善することができる。   The hydrophilic polymer having a structure represented by the general formula (III) may be a copolymer with another monomer. Examples of other monomers used include acrylic esters, methacrylic esters, acrylamides, methacrylamides, vinyl esters, styrenes, acrylic acid, methacrylic acid, acrylonitrile, maleic anhydride, maleic imide, etc. These known monomers are also included. By copolymerizing such monomers, various physical properties such as film forming property, film strength, hydrophilicity, hydrophobicity, solubility, reactivity, and stability can be improved.

一般式(III)で表される構造を有する親水性ポリマーは、質量平均分子量が100万以下のものが好ましく用いられ、より好ましくは1000〜100万、さらに好ましくは2万〜10万の範囲のものである。質量平均分子量が100万以下であれば親水性被膜形成用塗布液を調製する際に溶媒への溶解性が悪化することなく、塗布液粘度が低くなり、均一な被膜を形成し易いなどハンドリング性に問題がなく、好ましい。   As the hydrophilic polymer having a structure represented by the general formula (III), those having a mass average molecular weight of 1,000,000 or less are preferably used, more preferably 1,000 to 1,000,000, and still more preferably 20,000 to 100,000. Is. If the weight average molecular weight is 1,000,000 or less, handling properties such as the ability to form a uniform coating film is reduced without lowering the solubility in a solvent when preparing a coating solution for forming a hydrophilic coating. Is preferable.

以下に、一般式(III)で表される構造を有する親水性ポリマーの具体例をその質量平均分子量(M.W.)とともに以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下に示す具体例のポリマーは記載される各構造単位が記載のモル比で含まれるランダム共重合体またはブロック共重合体であることを意味する。   Although the specific example of the hydrophilic polymer which has a structure represented by general formula (III) below is shown below with the mass mean molecular weight (MW) below, this invention is not limited to these. In addition, the polymer of the specific example shown below means that each structural unit described is a random copolymer or a block copolymer contained in the described molar ratio.

Figure 2010030293
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一般式(III)で表される構造を有する親水性ポリマーの共重合比率は、親水性基Yの量が上記範囲内になるように任意に設定することができる。好ましくは、Yを含有する構造単位のモル比(m)とXを含有する構造単位のモル比(n)が、m/n=30/70〜99/1の範囲が好ましく、m/n=40/60〜98/2がより好ましく、m/n=50/50〜97/3が最も好ましい。m/nが30/70以上であれば親水性が不足することなく、一方、m/n=99/1以下であれば、加水分解性シリル基量が十分量となり、十分な硬化が得られ、膜強度も十分なものとなる。
共重合比の測定は、核磁気共鳴装置(NMR)や、標準物質で検量線を作成し、赤外分光光度計により測定することができる。
The copolymerization ratio of the hydrophilic polymer having the structure represented by the general formula (III) can be arbitrarily set so that the amount of the hydrophilic group Y is within the above range. Preferably, the molar ratio (m 3 ) of the structural unit containing Y and the molar ratio (n 3 ) of the structural unit containing X is preferably in the range of m 3 / n 3 = 30/70 to 99/1, m 3 / n 3 = 40/60 to 98/2 is more preferable, and m 3 / n 3 = 50/50 to 97/3 is most preferable. If m 3 / n 3 is 30/70 or more, the hydrophilicity is not insufficient. On the other hand, if m 3 / n 3 = 99/1 or less, the hydrolyzable silyl group amount is sufficient and sufficient. Curing is obtained and the film strength is sufficient.
The copolymerization ratio can be measured with a nuclear magnetic resonance apparatus (NMR) or a calibration curve prepared with a standard substance and measured with an infrared spectrophotometer.

本発明における親水性組成物は、一般式(I)、(II)または(III)で表される構造を含む親水性ポリマーを単独または2種以上含有してもよい。
一般式(I)、(II)または(III)で表される構造を含む親水性ポリマーは親水性組成物の全固形分に対して20〜99.5質量%使用されることが好ましく、30〜99.5質量%使用されることがさらに好ましい。
The hydrophilic composition in this invention may contain the hydrophilic polymer containing the structure represented with general formula (I), (II) or (III) individually or in 2 types or more.
The hydrophilic polymer having a structure represented by the general formula (I), (II) or (III) is preferably used in an amount of 20 to 99.5% by mass based on the total solid content of the hydrophilic composition, 30 More preferably, ˜99.5% by mass is used.

親水性組成物が一般式(I)で表される構造を含む親水性ポリマーと、一般式(II)または(III)で表される構造を含む親水性ポリマーとを含有する場合の好ましい質量比率は、(一般式(I)で表される構造を含む親水性ポリマー/前記一般式(II)または(III)で表される構造を含む親水性ポリマー)が50/50〜5/95である。   Preferred mass ratio when the hydrophilic composition contains a hydrophilic polymer containing a structure represented by the general formula (I) and a hydrophilic polymer containing a structure represented by the general formula (II) or (III) Is (hydrophilic polymer containing a structure represented by the general formula (I) / hydrophilic polymer containing a structure represented by the general formula (II) or (III)) is 50/50 to 5/95 .

一般式(I)、(II)または(III)で表される構造を有する親水性ポリマーは、金属アルコキシドの加水分解、重縮合物と混合した状態で架橋皮膜を形成する。有機成分である親水性ポリマーは、皮膜強度や皮膜柔軟性に対して関与しており、特に、親水性ポリマーの5%水溶液の20℃で測定した粘度が0.1〜100mPa・s、好ましくは0.5〜70mPa・s、さらに好ましくは1〜50mPa・sの範囲にあると良好な膜物性を与える。粘度は、E型粘度計(商品名:RE80L、東京計器(株)製)で測定することができる。   The hydrophilic polymer having a structure represented by the general formula (I), (II) or (III) forms a crosslinked film in a state where it is mixed with a hydrolysis or polycondensate of a metal alkoxide. The hydrophilic polymer, which is an organic component, is involved in the film strength and film flexibility. In particular, the viscosity measured at 20 ° C. of a 5% aqueous solution of the hydrophilic polymer is 0.1 to 100 mPa · s, preferably When it is in the range of 0.5 to 70 mPa · s, more preferably 1 to 50 mPa · s, good film properties are provided. The viscosity can be measured with an E-type viscometer (trade name: RE80L, manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.).

本発明における親水性ポリマーを合成する際に用いられる溶媒としてはテトラヒドロフラン、エチレンジクロリド、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトニトリル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、2−メトキシエチルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノール、1−メトキシ−2−プロピルアセテート、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、トルエン、酢酸エチル、乳酸メチル、乳酸エチル、ジメチルスルホキシド、水等が挙げられる。これらの溶媒は単独で又は2種以上混合して用いられる。
親水性ポリマーを合成する際に用いられるラジカル重合開始剤としては、アゾ系開始剤、過酸化物開始剤、レドックス系開始剤等公知の化合物が使用できる。
Solvents used in the synthesis of the hydrophilic polymer in the present invention include tetrahydrofuran, ethylene dichloride, cyclohexanone, methyl ethyl ketone, acetone, methanol, ethanol, propanol, acetonitrile, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, 2-methoxyethyl. Acetate, diethylene glycol dimethyl ether, 1-methoxy-2-propanol, 1-methoxy-2-propyl acetate, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, toluene, ethyl acetate, methyl lactate, lactic acid Examples include ethyl, dimethyl sulfoxide, water and the like. These solvents are used alone or in combination of two or more.
As the radical polymerization initiator used for synthesizing the hydrophilic polymer, known compounds such as an azo initiator, a peroxide initiator, and a redox initiator can be used.

[ファイバー]
本発明の親水性部材の親水性層は、さらにファイバーを含有することが好ましく、幅が3nm〜1000nm、長さが0.1μm〜100μmのファイバーを含有することがより好ましい。
ファイバーの幅とは短軸方向の長さを意味し、電子顕微鏡により測定される。またファイバーの長さとは長軸方向の長さを意味し、電子顕微鏡により測定される。
ファイバーとしては、有機ファイバーまたは無機ファイバーが挙げられる。
有機ファイバーとしては、セルロース、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、フッ素系高分子、ポリ乳酸、ポリビニルアルコール、ナイロン、ポリカーボネート、ポリイミド、ならびにそれらの誘導体などからなるファイバーが好ましく挙げられる。
無機ファイバーとしては、カーボンナノファイバー、ガラスファイバーなどからなるファイバーが好ましく挙げられる。
本発明では、ファイバーとしては、柔軟性と親水性の観点からセルロースからなるファイバーがより好ましい。
ファイバーの幅は3nm〜500nmがより好ましく、3nm〜100nmがさらに好ましい。ファイバーの長さは0.1μm〜10μmがさらに好ましい。
[Fiber]
The hydrophilic layer of the hydrophilic member of the present invention preferably further contains a fiber, and more preferably contains a fiber having a width of 3 nm to 1000 nm and a length of 0.1 μm to 100 μm.
The width of the fiber means the length in the minor axis direction and is measured by an electron microscope. The length of the fiber means the length in the long axis direction and is measured by an electron microscope.
Examples of the fiber include an organic fiber and an inorganic fiber.
Preferred examples of the organic fiber include fibers made of cellulose, polyolefin, polyamide, polyurethane, polyester, fluorine polymer, polylactic acid, polyvinyl alcohol, nylon, polycarbonate, polyimide, and derivatives thereof.
Preferred examples of the inorganic fiber include fibers made of carbon nanofibers, glass fibers, and the like.
In the present invention, the fiber is more preferably a fiber made of cellulose from the viewpoints of flexibility and hydrophilicity.
The width of the fiber is more preferably 3 nm to 500 nm, further preferably 3 nm to 100 nm. The length of the fiber is more preferably 0.1 μm to 10 μm.

このようなファイバーは、バルクの機械乳化・酸化処理、ポリマーアロイ溶融紡糸法、エレクトロスピニング法などによって合成できるし、市販もされている。市販品としては、例えばセリッシュFD−100G(ダイセル化学工業(株)製)などが挙げられる。
ファイバーの含有量は多すぎると膜質が脆くなり、少なすぎると十分な膜強度が得られないため、親水性組成物の全固形分に対して0.01〜70質量%であることが好ましく、0.1〜20質量%がさらに好ましい。
Such fibers can be synthesized by bulk mechanical emulsification / oxidation treatment, polymer alloy melt spinning, electrospinning, and the like, and are also commercially available. As a commercial item, serisch FD-100G (made by Daicel Chemical Industries Ltd.) etc. are mentioned, for example.
If the fiber content is too large, the film quality becomes brittle, and if it is too small, sufficient film strength cannot be obtained, so that it is preferably 0.01 to 70% by mass relative to the total solid content of the hydrophilic composition, 0.1-20 mass% is further more preferable.

親水性層は、ファイバーを含有することによって、ドライ時の柔軟な膜質を損なわずに、ウェット時に膨潤しても膜強度を保持することができる。したがって、ドライ・ウェット耐傷性に優れた親水性部材の作製が可能となる。また、透明性を必要とする場合、ファイバーの幅を50nm以下にすれば透明性を損なわない点で好ましい。
特に柔軟でかつドライ・ウェット耐傷性の高い親水性層が望まれる場合には、一般式(I)で表される構造を有する親水性ポリマーと一般式(II)で表される構造を有する親水性ポリマーを混合し、更にファイバーを添加することが特に好ましい。これは、架橋基の少ない一般式(I)で表される構造を有する親水性ポリマーを添加することで膜質が十分柔軟になり、ファイバーを添加することでこの柔軟な膜質を損なわずに膜強度を補強することができるからである。
By containing the fiber, the hydrophilic layer can maintain the film strength even when it swells when wet, without impairing the flexible film quality when dry. Accordingly, it is possible to produce a hydrophilic member having excellent dry / wet scratch resistance. Moreover, when transparency is required, it is preferable that the width of the fiber is 50 nm or less because transparency is not impaired.
When a hydrophilic layer that is particularly flexible and has high dry / wet scratch resistance is desired, a hydrophilic polymer having a structure represented by the general formula (I) and a hydrophilic polymer having a structure represented by the general formula (II) It is particularly preferable to mix a functional polymer and further add fibers. This is because the film quality is sufficiently flexible by adding a hydrophilic polymer having a structure represented by the general formula (I) with few crosslinking groups, and the film strength is not impaired by adding fibers to this flexible film quality. This is because it can be reinforced.

[架橋剤]
本発明における親水性組成物中に、前記一般式(I)で表される構造を含む親水性ポリマーを含有する場合は良好な硬化性を得るために架橋剤を含有することが好ましい。親水性組成物中に前記一般式(II)または一般式(III)で表される構造を含む親水性ポリマーを含有する場合は架橋剤を含有しない場合でも良好な硬化性を得ることはできるが、膜強度が非常に優れた塗膜を得るためには架橋剤を含有してもよい。
架橋剤としては、Si、Ti、Zr、Alから選択される元素を含むアルコキシド化合物(金属アルコキシドともいう)が特に好ましい。金属アルコキシドは、その構造中に加水分解して重縮合可能な官能基を有し、架橋剤としての機能を果たす加水分解重合性化合物であり、金属アルコキシド同士が重縮合することにより架橋構造を有する強固な架橋皮膜を形成し、さらに、前記親水性ポリマーとも化学結合することができる。
金属アルコキシドは下記一般式(V−1)または一般式(V−2)で表されるものが好ましい。式中、R20は水素原子、アルキル基またはアリール基を表し、R21はアルキル基またはアリール基を表し、ZはSi、TiまたはZrを表し、mは0〜2の整数を表す。R20およびR21がアルキル基を表す場合の炭素数は好ましくは1から4である。該アルキル基またはアリール基は置換基を有していてもよく、導入可能な置換基としては、ハロゲン原子、アミノ基、メルカプト基などが挙げられる。なお、この化合物は低分子化合物であり、分子量2000以下であることが好ましい。
[Crosslinking agent]
When the hydrophilic composition in the present invention contains a hydrophilic polymer containing the structure represented by the general formula (I), it is preferable to contain a crosslinking agent in order to obtain good curability. When the hydrophilic composition contains a hydrophilic polymer containing the structure represented by the general formula (II) or the general formula (III), good curability can be obtained even when no crosslinking agent is contained. In order to obtain a coating film having very excellent film strength, a crosslinking agent may be contained.
As the crosslinking agent, an alkoxide compound (also referred to as a metal alkoxide) containing an element selected from Si, Ti, Zr, and Al is particularly preferable. A metal alkoxide is a hydrolyzable polymerizable compound having a functional group capable of being hydrolyzed and polycondensed in its structure and serving as a cross-linking agent, and has a cross-linked structure due to polycondensation of metal alkoxides. It forms a strong cross-linked film and can also be chemically bonded to the hydrophilic polymer.
The metal alkoxide is preferably represented by the following general formula (V-1) or general formula (V-2). In the formula, R 20 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group, R 21 represents an alkyl group or an aryl group, Z represents Si, Ti or Zr, and m represents an integer of 0 to 2. The number of carbon atoms when R 20 and R 21 represent an alkyl group is preferably 1 to 4. The alkyl group or aryl group may have a substituent, and examples of the substituent that can be introduced include a halogen atom, an amino group, and a mercapto group. This compound is a low molecular compound and preferably has a molecular weight of 2000 or less.

(R20−Z−(OR214−m (V−1)
Al−(OR21 (V−2)
(R 20) m -Z- (OR 21) 4-m (V-1)
Al- (OR 21) 3 (V -2)

以下に、一般式(V−1)または一般式(V−2)で表される加水分解性化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。
ZがSiの場合、即ち、加水分解性化合物中にケイ素を含むものとしては、例えば、トリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、等を挙げることができる。これらのうち特に好ましいものとしては、トリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、等を挙げることができる。
Specific examples of the hydrolyzable compound represented by the general formula (V-1) or the general formula (V-2) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
When Z is Si, that is, the hydrolyzable compound containing silicon includes, for example, trimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, γ- Examples include chloropropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, and the like. Among these, particularly preferred are trimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane and the like.

ZがTiである場合、即ち、チタンを含むものとしては、例えば、トリメトキシチタネート、テトラメトキシチタネート、トリエトキシチタネート、テトラエトキシチタネート、テトラプロポキシタネート、クロロトリメトキシチタネート、クロロトリエトキシチタネート、エチルトリメトキシチタネート、メチルトリエトキシチタネート、エチルトリエトキシチタネート、ジエチルジエトキシチタネート、フェニルトリメトキシチタネート、フェニルトリエトキシチタネート等を挙げることができる。
ZがZrである場合、即ち、ジルコニウムを含むものとしては、例えば、前記チタンを含むものとして例示した化合物に対応するジルコネートを挙げることができる。
また、中心金属がAlである場合、即ち、加水分解性化合物中にアルミニウムを含むものとしては、例えば、トリメトキシアルミネート、トリエトキシアルミネート、トリプロポキシアルミネート、トリイソプロポキシアルミネート等を挙げることができる。
When Z is Ti, i.e., including titanium, for example, trimethoxy titanate, tetramethoxy titanate, triethoxy titanate, tetraethoxy titanate, tetrapropoxy titanate, chlorotrimethoxy titanate, chlorotriethoxy titanate, ethyl Examples include trimethoxy titanate, methyl triethoxy titanate, ethyl triethoxy titanate, diethyl diethoxy titanate, phenyl trimethoxy titanate, and phenyl triethoxy titanate.
When Z is Zr, that is, the one containing zirconium can include, for example, zirconates corresponding to the compounds exemplified as those containing titanium.
In the case where the central metal is Al, that is, examples of the hydrolyzable compound containing aluminum include, for example, trimethoxy aluminate, triethoxy aluminate, tripropoxy aluminate, triisopropoxy aluminate and the like. be able to.

上記のなかでも、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシランが特に好ましい。   Among the above, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, and 3-aminopropyltrimethoxysilane are particularly preferable.

Si、Ti、Zr、Alから選択される金属アルコキシド化合物は、前記一般式(I)で表される構造を含む親水性ポリマーを用いる場合は親水性組成物の全固形分に対して、1〜80質量%使用されることが好ましく、5〜70質量%使用されることがさらに好ましい。前記一般式(II)または一般式(III)で表される構造を含む親水性ポリマーを用いる場合は親水性組成物の全固形分に対して、0〜80質量%使用されることが好ましく、0〜70質量%使用されることがさらに好ましい。   When the metal alkoxide compound selected from Si, Ti, Zr, and Al uses a hydrophilic polymer including the structure represented by the general formula (I), 1 to 80% by mass is preferably used, and more preferably 5 to 70% by mass. When using a hydrophilic polymer containing a structure represented by the general formula (II) or general formula (III), it is preferably used in an amount of 0 to 80% by mass based on the total solid content of the hydrophilic composition. More preferably, 0 to 70% by mass is used.

[硬化触媒]
本発明の親水性組成物においては、加水分解性シリル基含有親水性ポリマー、さらに金属アルコキシド化合物などの架橋剤を溶媒に溶解し、よく攪拌することで、これらの成分が加水分解、重縮合し、有機−無機複合体ゾル液が形成され、このゾル溶液によって、高い親水性と高い膜強度を有する親水性層が形成される。有機−無機複合体ゾル液の調製において、加水分解および重縮合反応を促進するために硬化触媒を用いることが好ましい。
本発明に用いられる硬化触媒としては酸性触媒、塩基性触媒または金属錯体を使用することが好ましい。
[Curing catalyst]
In the hydrophilic composition of the present invention, a hydrolyzable silyl group-containing hydrophilic polymer and a cross-linking agent such as a metal alkoxide compound are dissolved in a solvent and stirred well, so that these components are hydrolyzed and polycondensed. An organic-inorganic composite sol solution is formed, and a hydrophilic layer having high hydrophilicity and high film strength is formed by the sol solution. In preparing the organic-inorganic composite sol solution, it is preferable to use a curing catalyst in order to promote hydrolysis and polycondensation reaction.
As the curing catalyst used in the present invention, an acidic catalyst, a basic catalyst or a metal complex is preferably used.

(酸性触媒、塩基性触媒)
本発明で用いられる硬化触媒としては、前記金属アルコキシド化合物などの架橋剤を加水分解、重縮合し、加水分解性シリル基含有親水性ポリマーと結合を生起させる反応を促進する触媒が選択され、酸、あるいは塩基性化合物をそのまま用いるか、または、酸、あるいは塩基性化合物を水またはアルコールなどの溶媒に溶解させた状態のもの(以下、これらを包括してそれぞれ酸性触媒、塩基性触媒とも称する)を用いることができる。酸、あるいは塩基性化合物を溶媒に溶解させる際の濃度については特に限定はなく、用いる酸、或いは塩基性化合物の特性、触媒の所望の含有量などに応じて適宜選択すればよい。ここで、触媒を構成する酸或いは塩基性化合物の濃度が高い場合は、加水分解、重縮合速度が速くなる傾向がある。但し、濃度の高い塩基性触媒を用いると、ゾル溶液中で沈殿物が生成する場合があるため、塩基性触媒を用いる場合、その濃度は水溶液での濃度換算で1N以下であることが望ましい。
(Acid catalyst, basic catalyst)
As the curing catalyst used in the present invention, a catalyst that promotes a reaction that causes hydrolysis and polycondensation of the crosslinking agent such as the metal alkoxide compound to cause a bond with the hydrolyzable silyl group-containing hydrophilic polymer is selected. Alternatively, the basic compound is used as it is, or the acid or basic compound is dissolved in a solvent such as water or alcohol (hereinafter, these are collectively referred to as an acidic catalyst and a basic catalyst, respectively) Can be used. The concentration at which the acid or basic compound is dissolved in the solvent is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the characteristics of the acid or basic compound used, the desired content of the catalyst, and the like. Here, when the concentration of the acid or basic compound constituting the catalyst is high, the hydrolysis and polycondensation rates tend to increase. However, when a basic catalyst with a high concentration is used, a precipitate may be generated in the sol solution. Therefore, when a basic catalyst is used, the concentration is preferably 1 N or less in terms of concentration in an aqueous solution.

酸性触媒あるいは塩基性触媒の種類は特に限定されないが、濃度の濃い触媒を用いる必要がある場合には乾燥後に塗膜中にほとんど残留しないような元素から構成される触媒がよい。具体的には、酸性触媒としては、塩酸などのハロゲン化水素、硝酸、硫酸、亜硫酸、硫化水素、過塩素酸、過酸化水素、炭酸、蟻酸や酢酸などのカルボン酸、そのR30COOHで表される構造式のR30を他元素または置換基によって置換した置換カルボン酸、ベンゼンスルホン酸などのスルホン酸などが挙げられ、塩基性触媒としては、アンモニア水などのアンモニア性塩基、エチルアミンやアニリンなどのアミン類などが挙げられる。 The type of the acidic catalyst or the basic catalyst is not particularly limited. However, when it is necessary to use a catalyst having a high concentration, a catalyst composed of an element that hardly remains in the coating film after drying is preferable. Specifically, the acidic catalyst is represented by hydrogen halide such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, sulfurous acid, hydrogen sulfide, perchloric acid, hydrogen peroxide, carbonic acid, carboxylic acid such as formic acid or acetic acid, and its R 30 COOH. Examples thereof include substituted carboxylic acids in which R 30 in the structural formula is substituted with other elements or substituents, sulfonic acids such as benzenesulfonic acid, etc., and basic catalysts include ammoniacal bases such as aqueous ammonia, ethylamine and aniline, etc. And amines.

(金属錯体触媒)
本発明の親水性組成物において使用できる触媒は、金属錯体がとくに好ましい。
本発明の親水性組成物において使用できる金属錯体触媒は、Si、Ti、Zr、Alから選択される金属アルコキシド化合物の加水分解、重縮合を促進し、親水性ポリマーとの結合を生起することができる。特に好ましい金属錯体触媒としては、周期律表の2A、3B、4Aおよび5A族から選ばれる金属元素とβ−ジケトン、ケトエステル、ヒドロキシカルボン酸またはそのエステル、アミノアルコール、エノール性活性水素化合物の中から選ばれるオキソまたはヒドロキシ酸素含有化合物から構成される金属錯体である。
構成金属元素の中では、Mg、Ca、Sr、Baなどの2A族元素、Al、Gaなどの3B族元素,Ti、Zrなどの4A族元素およびV、NbおよびTaなどの5A族元素が好ましく、それぞれ触媒効果の優れた錯体を形成する。その中でもZr、AlおよびTiから得られる錯体が優れており好ましい。
(Metal complex catalyst)
The catalyst that can be used in the hydrophilic composition of the present invention is particularly preferably a metal complex.
The metal complex catalyst that can be used in the hydrophilic composition of the present invention promotes hydrolysis and polycondensation of a metal alkoxide compound selected from Si, Ti, Zr, and Al, and causes a bond with a hydrophilic polymer. it can. Particularly preferred metal complex catalysts include metal elements selected from groups 2A, 3B, 4A and 5A of the periodic table and β-diketones, ketoesters, hydroxycarboxylic acids or esters thereof, amino alcohols, and enolic active hydrogen compounds. Metal complexes composed of selected oxo or hydroxy oxygen containing compounds.
Among the constituent metal elements, 2A group elements such as Mg, Ca, Sr and Ba, 3B group elements such as Al and Ga, 4A group elements such as Ti and Zr, and 5A group elements such as V, Nb and Ta are preferable. , Each forming a complex with excellent catalytic effect. Among them, complexes obtained from Zr, Al and Ti are excellent and preferred.

上記金属錯体の配位子を構成するオキソまたはヒドロキシ酸素含有化合物は、本発明においては、アセチルアセトン(2,4−ペンタンジオン)、2,4−ヘプタンジオンなどのβジケトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸ブチルなどのケトエステル類、乳酸、乳酸メチル、サリチル酸、サリチル酸エチル、サリチル酸フェニル、リンゴ酸,酒石酸、酒石酸メチルなどのヒドロキシカルボン酸およびそのエステル、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、4−ヒドロキシ−2−ペンタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ヘプタノン、4−ヒドロキシ−2−ヘプタノンなどのケトアルコール類、モノエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N−メチル−モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアミノアルコール類、メチロールメラミン、メチロール尿素、メチロールアクリルアミド、マロン酸ジエチルエステルなどのエノール性活性化合物、アセチルアセトン(2,4−ペンタンジオン)のメチル基、メチレン基またはカルボニル炭素に置換基を有する化合物が挙げられる。   In the present invention, the oxo- or hydroxy-oxygen-containing compound constituting the ligand of the metal complex is a β diketone such as acetylacetone (2,4-pentanedione) or 2,4-heptanedione, methyl acetoacetate, acetoacetic acid Ketoesters such as ethyl and butyl acetoacetate, lactic acid, methyl lactate, salicylic acid, ethyl salicylate, phenyl salicylate, malic acid, tartaric acid, methyl tartrate and other hydroxycarboxylic acids and esters thereof, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone , 4-hydroxy-2-pentanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-heptanone, ketoalcohols such as 4-hydroxy-2-heptanone, monoethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, N-methyl- Monoethanolamine, diethanol Amino alcohols such as amine and triethanolamine, methylol melamine, methylol urea, methylol acrylamide, enol active compounds such as malonic acid diethyl ester, methyl group, methylene group or carbonyl carbon of acetylacetone (2,4-pentanedione) The compound which has a substituent is mentioned.

好ましい配位子はアセチルアセトンまたはアセチルアセトン誘導体であり、アセチルアセトン誘導体は、本発明においては、アセチルアセトンのメチル基、メチレン基またはカルボニル炭素に置換基を有する化合物を指す。アセチルアセトンのメチル基に置換する置換基としては、いずれも炭素数が1〜3の直鎖または分岐のアルキル基、アシル基、ヒドロキシアルキル基、カルボキシアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基であり、アセチルアセトンのメチレン基に置換する置換基としてはカルボキシル基、いずれも炭素数が1〜3の直鎖または分岐のカルボキシアルキル基およびヒドロキシアルキル基であり、アセチルアセトンのカルボニル炭素に置換する置換基としては炭素数が1〜3のアルキル基であってこの場合はカルボニル酸素には水素原子が付加して水酸基となる。   A preferred ligand is acetylacetone or an acetylacetone derivative. In the present invention, the acetylacetone derivative refers to a compound having a substituent on the methyl group, methylene group or carbonyl carbon of acetylacetone. Substituents for substitution on the methyl group of acetylacetone are all linear or branched alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, acyl groups, hydroxyalkyl groups, carboxyalkyl groups, alkoxy groups, alkoxyalkyl groups, and acetylacetone As a substituent for substituting the methylene group, a carboxyl group, each of which is a linear or branched carboxyalkyl group and hydroxyalkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and as a substituent for substituting the carbonyl carbon of acetylacetone, Is an alkyl group of 1 to 3, and in this case, a hydrogen atom is added to the carbonyl oxygen to form a hydroxyl group.

好ましいアセチルアセトン誘導体の具体例としては、エチルカルボニルアセトン、n−プロピルカルボニルアセトン、i−プロピルカルボニルアセトン、ジアセチルアセトン、1―アセチル−1−プロピオニル−アセチルアセトン、ヒドロキシエチルカルボニルアセトン、ヒドロキシプロピルカルボニルアセトン、アセト酢酸、アセトプロピオン酸、ジアセト酢酸、3,3−ジアセトプロピオン酸、4,4−ジアセト酪酸、カルボキシエチルカルボニルアセトン、カルボキシプロピルカルボニルアセトン、ジアセトンアルコールが挙げられる。
中でも、アセチルアセトンおよびジアセチルアセトンがとくに好ましい。上記のアセチルアセトン誘導体と上記金属元素の錯体は、金属元素1個当たりにアセチルアセトン誘導体が1〜4分子配位する単核錯体であり、金属元素の配位可能の手がアセチルアセトン誘導体の配位可能結合手の数の総和よりも多い場合には、水分子、ハロゲンイオン、ニトロ基、アンモニオ基など通常の錯体に汎用される配位子が配位してもよい。
Specific examples of preferable acetylacetone derivatives include ethylcarbonylacetone, n-propylcarbonylacetone, i-propylcarbonylacetone, diacetylacetone, 1-acetyl-1-propionyl-acetylacetone, hydroxyethylcarbonylacetone, hydroxypropylcarbonylacetone, acetoacetic acid. , Acetopropionic acid, diacetacetic acid, 3,3-diacetpropionic acid, 4,4-diacetbutyric acid, carboxyethylcarbonylacetone, carboxypropylcarbonylacetone, diacetone alcohol.
Of these, acetylacetone and diacetylacetone are particularly preferred. The complex of the above acetylacetone derivative and the above metal element is a mononuclear complex in which one to four molecules of the acetylacetone derivative are coordinated per metal element, and the coordinateable bond of the acetylacetone derivative is a coordinateable bond of the acetylacetone derivative. When the number of hands is larger than the total number of hands, ligands commonly used for ordinary complexes such as water molecules, halogen ions, nitro groups, and ammonio groups may coordinate.

好ましい金属錯体の例としては、トリス(アセチルアセトナト)アルミニウム錯塩、ジ(アセチルアセトナト)アルミニウム・アコ錯塩、モノ(アセチルアセトナト)アルミニウム・クロロ錯塩、ジ(ジアセチルアセトナト)アルミニウム錯塩、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、環状アルミニウムオキサイドイソプロピレート、トリス(アセチルアセトナト)バリウム錯塩、ジ(アセチルアセトナト)チタニウム錯塩、トリス(アセチルアセトナト)チタニウム錯塩、ジ−i−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナト)チタニウム錯塩、ジルコニウムトリス(エチルアセトアセテート)、ジルコニウムトリス(安息香酸)錯塩、等が挙げられる。これらは水系塗布液での安定性および、加熱乾燥時のゾルゲル反応でのゲル化促進効果に優れているが、中でも、特にエチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、ジ(アセチルアセトナト)チタニウム錯塩、ジルコニウムトリス(エチルアセトアセテート)、チタン(ジ−i−プロポキシド)ビス(アセチルアセトナート)、アルミニウムアセチルアセトナート、(ZrO(Cが好ましい。 Examples of preferred metal complexes include tris (acetylacetonato) aluminum complex, di (acetylacetonato) aluminum / aco complex, mono (acetylacetonato) aluminum / chloro complex, di (diacetylacetonato) aluminum complex, ethylacetate Acetate aluminum diisopropylate, aluminum tris (ethylacetoacetate), cyclic aluminum oxide isopropylate, tris (acetylacetonato) barium complex, di (acetylacetonato) titanium complex, tris (acetylacetonato) titanium complex, di-i -Propoxy bis (acetylacetonato) titanium complex salt, zirconium tris (ethyl acetoacetate), zirconium tris (benzoic acid) complex salt, etc. are mentioned. These are excellent in stability in aqueous coating solutions and in gelation promotion effect in sol-gel reaction during heat drying, but in particular, ethyl acetoacetate aluminum diisopropylate, aluminum tris (ethyl acetoacetate), di ( acetylacetonato) titanium complex salt, zirconium tris (ethylacetoacetate), titanium (di -i- propoxide) bis (acetylacetonate), aluminum acetylacetonate, (ZrO (C 2 H 3 O 2) 2 is preferred.

上記した金属錯体の対塩の記載を本明細書においては省略しているが、対塩の種類は、錯体化合物としての電荷の中性を保つ水溶性塩である限り任意であり、例えば硝酸塩、ハロゲン酸塩、硫酸塩、燐酸塩などの化学量論的中性が確保される塩の形が用いられる。金属錯体のシリカゾルゲル反応での挙動については、J.Sol−Gel.Sci.and
Tec.16.209(1999)に詳細な記載がある。反応メカニズムとしては以下のスキームを推定している。すなわち、塗布液中では、金属錯体は、配位構造を取って安定であり、塗布後の加熱乾燥過程に始まる脱水縮合反応では、酸触媒に似た機構で架橋を促進させるものと考えられる。いずれにしても、この金属錯体を用いたことにより塗布液経時安定性および皮膜面質の改善と、高親水性、高耐久性の、いずれも満足させるに至った。
Although the description of the counter salt of the metal complex described above is omitted in this specification, the type of the counter salt is arbitrary as long as it is a water-soluble salt that maintains the neutrality of the charge as the complex compound, such as nitrate, Salt forms such as halogenates, sulfates, phosphates, etc., that ensure stoichiometric neutrality are used. For the behavior of the metal complex in the silica sol-gel reaction, see J.A. Sol-Gel. Sci. and
Tec. There is a detailed description in 16.209 (1999). The following scheme is estimated as the reaction mechanism. That is, in the coating solution, the metal complex has a coordinated structure and is stable, and in the dehydration condensation reaction that starts in the heat drying process after coating, it is considered that crosslinking is promoted by a mechanism similar to an acid catalyst. In any case, the use of this metal complex has led to satisfying the improvement of coating solution aging stability and film surface quality, and high hydrophilicity and high durability.

また、上記の金属錯体触媒の他に、前記酸性触媒、塩基性触媒を併用してもよい。
上記の金属錯体触媒は、市販品として容易に入手でき、また公知の合成方法、例えば各金属塩化物とアルコールとの反応によっても得られる。
In addition to the above metal complex catalyst, the acidic catalyst and the basic catalyst may be used in combination.
The above metal complex catalyst can be easily obtained as a commercial product, and can also be obtained by a known synthesis method, for example, reaction of each metal chloride with an alcohol.

硬化触媒は、親水性組成物の全固形分に対して、0.1〜20質量%使用されるのが好ましく、1〜10質量%使用されるのがさらに好ましい。   It is preferable that 0.1-20 mass% is used for a curing catalyst with respect to the total solid of a hydrophilic composition, and it is more preferable that 1-10 mass% is used.

[無機微粒子]
本発明における親水性組成物は、親水性の向上や、皮膜のひび割れ防止、膜強度向上のために、無機微粒子を含有してもよい。無機微粒子は粒子の中でも親水性が高いため特に好ましい。無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化チタン、炭酸マグネシウム、アルギン酸カルシウムまたはこれらの混合物が好適に挙げられる。
無機微粒子は、平均粒径が10nm〜10μmであるのが好ましく、0.5μm〜3μmであるのがより好ましい。上記範囲内であると、塗膜中に安定に分散して、塗膜の膜強度を十分に保持し、耐久性の高い親水性に優れる塗膜を形成することができる。
上述したような無機微粒子の中で、特にコロイダルシリカ分散物が好ましく、市販品として容易に入手することができる。
無機微粒子の含有量は、親水性組成物の全固形分に対して、80質量%以下であるのが好ましく、50質量%以下であるのがより好ましい。
[Inorganic fine particles]
The hydrophilic composition in the present invention may contain inorganic fine particles in order to improve hydrophilicity, prevent cracking of the film, and improve film strength. Inorganic fine particles are particularly preferred because of their high hydrophilicity. As the inorganic fine particles, for example, silica, alumina, magnesium oxide, titanium oxide, magnesium carbonate, calcium alginate or a mixture thereof can be preferably mentioned.
The inorganic fine particles preferably have an average particle size of 10 nm to 10 μm, and more preferably 0.5 μm to 3 μm. Within the above range, it is possible to form a coating film that is stably dispersed in the coating film, sufficiently maintains the film strength of the coating film, and has high durability and excellent hydrophilicity.
Among the inorganic fine particles as described above, a colloidal silica dispersion is particularly preferable and can be easily obtained as a commercial product.
The content of the inorganic fine particles is preferably 80% by mass or less, and more preferably 50% by mass or less, based on the total solid content of the hydrophilic composition.

以下に、必要に応じて親水性組成物に用いることのできる種々の添加剤について述べる。
[界面活性剤]
本発明においては、親水性組成物の被膜面状を向上させるために界面活性剤を用いてもよい。界面活性剤としては、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤等が挙げられる。
The various additives that can be used in the hydrophilic composition as necessary are described below.
[Surfactant]
In the present invention, a surfactant may be used to improve the surface state of the hydrophilic composition. Examples of the surfactant include nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and fluorosurfactants.

本発明に用いられるノニオン界面活性剤は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンポリスチリルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル類、グリセリン脂肪酸部分エステル類、ソルビタン脂肪酸部分エステル類、ペンタエリスリトール脂肪酸部分エステル類、プロピレングリコールモノ脂肪酸エステル類、ショ糖脂肪酸部分エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸部分エステル類、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸部分エステル類、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル類、ポリグリセリン脂肪酸部分エステル類、ポリオキシエチレン化ひまし油類、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸部分エステル類、脂肪酸ジエタノールアミド類、N,N−ビス−2−ヒドロキシアルキルアミン類、ポリオキシエチレンアルキルアミン、トリエタノールアミン脂肪酸エステル、トリアルキルアミンオキシド、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールの共重合体が挙げられる。   The nonionic surfactant used for this invention is not specifically limited, A conventionally well-known thing can be used. For example, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene polystyryl phenyl ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ethers, glycerin fatty acid partial esters, sorbitan fatty acid partial esters, pentaerythritol Fatty acid partial esters, propylene glycol mono fatty acid esters, sucrose fatty acid partial esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid partial esters, polyoxyethylene sorbitol fatty acid partial esters, polyethylene glycol fatty acid esters, polyglycerin fatty acid partial esters, Polyoxyethylenated castor oil, polyoxyethylene glycerin fatty acid partial esters, fatty acid diethanolamides, N N- bis-2-hydroxyalkylamines, polyoxyethylene alkylamines, triethanolamine fatty acid ester, trialkylamine oxide, polyethylene glycol, copolymers of polyethylene glycol and polypropylene glycol.

本発明に用いられるアニオン界面活性剤は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。例えば、脂肪酸塩類、アビエチン酸塩類、ヒドロキシアルカンスルホン酸塩類、アルカンスルホン酸塩類、ジアルキルスルホ琥珀酸エステル塩類、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩類、分岐鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、アルキルフェノキシポリオキシエチレンプロピルスルホン酸塩類、ポリオキシエチレンアルキルスルホフェニルエーテル塩類、N−メチル−N−オレイルタウリンナトリウム塩、N−アルキルスルホコハク酸モノアミド二ナトリウム塩、石油スルホン酸塩類、硫酸化牛脂油、脂肪酸アルキルエステルの硫酸エステル塩類、アルキル硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩類、脂肪酸モノグリセリド硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテル硫酸エステル塩類、アルキルリン酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸エステル塩類、スチレン/無水マレイン酸共重合物の部分けん化物類、オレフィン/無水マレイン酸共重合物の部分けん化物類、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物類が挙げられる。   The anionic surfactant used in the present invention is not particularly limited, and conventionally known anionic surfactants can be used. For example, fatty acid salts, abietic acid salts, hydroxyalkane sulfonates, alkane sulfonates, dialkyl sulfosuccinate esters, linear alkyl benzene sulfonates, branched alkyl benzene sulfonates, alkyl naphthalene sulfonates, alkyl phenoxy poly Oxyethylene propyl sulfonates, polyoxyethylene alkyl sulfophenyl ether salts, N-methyl-N-oleyl taurine sodium salt, N-alkyl sulfosuccinic acid monoamide disodium salt, petroleum sulfonates, sulfated beef oil, fatty acid alkyl esters Sulfates, alkyl sulfates, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, fatty acid monoglyceride sulfates, polyoxyethylene alcohol Ruphenyl ether sulfates, polyoxyethylene styryl phenyl ether sulfates, alkyl phosphates, polyoxyethylene alkyl ether phosphates, polyoxyethylene alkyl phenyl ether phosphates, styrene / maleic anhydride Examples thereof include partial saponification products of polymers, partial saponification products of olefin / maleic anhydride copolymers, and naphthalene sulfonate formalin condensates.

本発明に用いられるカチオン界面活性剤は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。例えば、アルキルアミン塩類、第四級アンモニウム塩類、ポリオキシエチレンアルキルアミン塩類、ポリエチレンポリアミン誘導体が挙げられる。
本発明に用いられる両性界面活性剤は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。例えば、カルボキシベタイン類、アミノカルボン酸類、スルホベタイン類、アミノ硫酸エステル類、イミタゾリン類が挙げられる。
なお、上記界面活性剤の中で、「ポリオキシエチレン」とあるものは、ポリオキシメチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシブチレン等の「ポリオキシアルキレン」に読み替えることもでき、本発明においては、それらの界面活性剤も用いることができる。
The cationic surfactant used in the present invention is not particularly limited, and conventionally known cationic surfactants can be used. Examples thereof include alkylamine salts, quaternary ammonium salts, polyoxyethylene alkylamine salts, and polyethylene polyamine derivatives.
The amphoteric surfactant used in the present invention is not particularly limited, and conventionally known amphoteric surfactants can be used. Examples thereof include carboxybetaines, aminocarboxylic acids, sulfobetaines, aminosulfuric acid esters, and imidazolines.
Of the above surfactants, the term “polyoxyethylene” can be read as “polyoxyalkylene” such as polyoxymethylene, polyoxypropylene, polyoxybutylene, etc. These surfactants can also be used.

更に好ましい界面活性剤としては、分子内にパーフルオロアルキル基を含有するフッ素系界面活性剤が挙げられる。このようなフッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルリン酸エステル等のアニオン型;パーフルオロアルキルベタイン等の両性型;パーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩等のカチオン型;パーフルオロアルキルアミンオキサイド、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロアルキル基及び親水性基を含有するオリゴマー、パーフルオロアルキル基及び親油性基を含有するオリゴマー、パーフルオロアルキル基、親水性基及び親油性基を含有するオリゴマー、パーフルオロアルキル基及び親油性基を含有するウレタン等のノニオン型が挙げられる。また、特開昭62−170950号、同62−226143号及び同60−168144号の各公報に記載されているフッ素系界面活性剤も好適に挙げられる。   More preferable surfactants include fluorine-based surfactants containing a perfluoroalkyl group in the molecule. Examples of such fluorosurfactants include anionic types such as perfluoroalkyl carboxylates, perfluoroalkyl sulfonates, and perfluoroalkyl phosphates; amphoteric types such as perfluoroalkyl betaines; Cation type such as trimethylammonium salt; perfluoroalkylamine oxide, perfluoroalkylethylene oxide adduct, oligomer containing perfluoroalkyl group and hydrophilic group, oligomer containing perfluoroalkyl group and lipophilic group, perfluoroalkyl Nonionic types such as an oligomer containing a group, a hydrophilic group and a lipophilic group, and a urethane containing a perfluoroalkyl group and a lipophilic group. Moreover, the fluorine-type surfactant described in each gazette of Unexamined-Japanese-Patent No. 62-170950, 62-226143, and 60-168144 is also mentioned suitably.

界面活性剤は、親水性組成物中に、不揮発性成分に対して、好ましくは0.001〜10質量%、更に好ましくは0.01〜5質量%の範囲で使用される。また、界面活性剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。   The surfactant is preferably used in the hydrophilic composition in the range of 0.001 to 10% by mass, more preferably 0.01 to 5% by mass with respect to the nonvolatile component. Moreover, surfactant can be used individually or in combination of 2 or more types.

好ましい界面活性剤の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。   Although the specific example of a preferable surfactant is shown below, this invention is not limited to these.

Figure 2010030293
Figure 2010030293

[紫外線吸収剤]
本発明においては、塗膜の耐候性向上、耐久性向上の観点から、紫外線吸収剤を用いることができる。
紫外線吸収剤としては、例えば、特開昭58−185677号公報、同61−190537号公報、特開平2−782号公報、同5−197075号公報、同9−34057号公報等に記載されたベンゾトリアゾール系化合物、特開昭46−2784号公報、特開平5−194483号公報、米国特許第3214463号等に記載されたベンゾフェノン系化合物、特公昭48−30492号公報、同56−21141号公報、特開平10−88106号公報等に記載された桂皮酸系化合物、特開平4−298503号公報、同8−53427号公報、同8−239368号公報、同10−182621号公報、特表平8−501291号公報等に記載されたトリアジン系化合物、リサーチディスクロージャーNo.24239号に記載された化合物やスチルベン系、ベンズオキサゾール系化合物に代表される紫外線を吸収して蛍光を発する化合物、いわゆる蛍光増白剤、などが挙げられる。
紫外線吸収剤の添加量は目的に応じて適宜選択されるが、一般的には、固形分換算で0.5〜15質量%であることが好ましい。
[Ultraviolet absorber]
In the present invention, an ultraviolet absorber can be used from the viewpoint of improving the weather resistance and durability of the coating film.
Examples of the ultraviolet absorber are described in JP-A-58-185679, JP-A-61-190537, JP-A-2-782, JP-A-5-97075, JP-A-9-34057, and the like. Benzotriazole compounds, benzophenone compounds described in JP-A No. 46-2784, JP-A No. 5-194843, US Pat. No. 3,214,463, etc., JP-B Nos. 48-30492 and 56-21141 Cinnamic acid compounds described in JP-A-10-88106, JP-A-4-298503, JP-A-8-53427, JP-A-8-239368, JP-A-10-182621, JP The triazine compounds described in JP-A-8-501291, Research Disclosure No. Examples thereof include compounds described in No. 24239, compounds that emit ultraviolet light by absorbing ultraviolet rays typified by stilbene and benzoxazole compounds, so-called fluorescent brighteners, and the like.
Although the addition amount of a ultraviolet absorber is suitably selected according to the objective, Generally, it is preferable that it is 0.5-15 mass% in conversion of solid content.

[酸化防止剤]
本発明における親水性組成物の安定性向上のため、酸化防止剤を添加することができる。酸化防止剤としては、欧州特許出願公開第223739号明細書、同309401号明細書、同第309402号明細書、同第310551号明細書、同第310552号明細書、同第459416号明細書、独国特許出願公開第3435443号明細書、特開昭54−262047号公報、同63−113536号公報、同63−163351号公報、特開平2−262654号公報、特開平2−71262号公報、特開平3−121449号公報、特開平5−61166号公報、特開平5−119449号公報、米国特許第4814262号明細書、米国特許第4980275号明細書等に記載のものを挙げることができる。
酸化防止剤の添加量は目的に応じて適宜選択されるが、固形分換算で0.1〜8質量%であることが好ましい。
[Antioxidant]
In order to improve the stability of the hydrophilic composition in the present invention, an antioxidant can be added. Examples of the antioxidant include European Patent Application Nos. 223739, 309401, 309402, 310551, 310552, 457416, German Patent Application Publication No. 3435443, JP-A Nos. 54-262047, 63-113536, 63-163351, JP-A-2-262654, JP-A-2-71262, Examples include those described in JP-A-3-121449, JP-A-5-61166, JP-A-5-119449, US Pat. No. 4,814,262, US Pat. No. 4,980,275, and the like.
Although the addition amount of antioxidant is suitably selected according to the objective, it is preferable that it is 0.1-8 mass% in conversion of solid content.

[溶剤]
本発明における親水性組成物による塗膜形成時に、基材に対する均一な塗膜の形成性を確保するために、親水性組成物に適度に有機溶剤を添加することも有効である。
溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等のケトン系溶剤、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−プロパノール、1−ブタノール、tert−ブタノール等のアルコール系溶剤、クロロホルム、塩化メチレン等の塩素系溶剤、ベンゼン、トルエン等の芳香族系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピルなどのエステル系溶剤、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル系溶剤、などが挙げられる。
この場合、VOC(揮発性有機溶剤)の関連から問題が起こらない範囲での添加が有効であり、その量は親水性組成物全体に対し0〜50質量%が好ましく、より好ましくは0〜30質量%の範囲である。
[solvent]
In forming a coating film with the hydrophilic composition in the present invention, it is also effective to appropriately add an organic solvent to the hydrophilic composition in order to ensure the formation of a uniform coating film on the substrate.
Examples of the solvent include ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and diethyl ketone, alcohol solvents such as methanol, ethanol, 2-propanol, 1-propanol, 1-butanol, and tert-butanol, and chlorine such as chloroform and methylene chloride. Solvents, aromatic solvents such as benzene and toluene, ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate and isopropyl acetate, ether solvents such as diethyl ether, tetrahydrofuran and dioxane, glycols such as ethylene glycol monomethyl ether and ethylene glycol dimethyl ether And ether solvents.
In this case, it is effective to add in a range that does not cause a problem in relation to VOC (volatile organic solvent), and the amount is preferably 0 to 50% by mass, more preferably 0 to 30% with respect to the entire hydrophilic composition. It is the range of mass%.

[高分子化合物]
本発明における親水性組成物には、塗膜の物性を調整するため、親水性を阻害しない範囲で各種高分子化合物を添加することができる。高分子化合物としては、アクリル系重合体、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、シェラック、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ゴム系樹脂、ワックス類、その他の天然樹脂等が使用できる。また、これらは2種以上併用してもかまわない。これらのうち、アクリル系のモノマーの共重合によって得られるビニル系共重合体が好ましい。更に、カルボキシル基含有モノマー、メタクリル酸アルキルエステル、またはアクリル酸アルキルエステルを構造単位として含む共重合体も好ましく用いられる。
上記高分子化合物の添加量は目的に応じて適宜選択されるが、親水性組成物の全固形分に対して、0.001〜20質量%であることが好ましく、0.01〜15質量%であることがより好ましい。
[Polymer compound]
In order to adjust the physical properties of the coating film, various polymer compounds can be added to the hydrophilic composition in the present invention as long as the hydrophilicity is not inhibited. High molecular compounds include acrylic polymer, polyvinyl alcohol resin, polyvinyl butyral resin, polyurethane resin, polyamide resin, polyester resin, epoxy resin, phenol resin, polycarbonate resin, polyvinyl formal resin, shellac, vinyl resin, acrylic resin. Rubber resins, waxes and other natural resins can be used. Two or more of these may be used in combination. Of these, vinyl copolymers obtained by copolymerization of acrylic monomers are preferred. Furthermore, a copolymer containing a carboxyl group-containing monomer, a methacrylic acid alkyl ester, or an acrylic acid alkyl ester as a structural unit is also preferably used.
The addition amount of the polymer compound is appropriately selected according to the purpose, but is preferably 0.001 to 20% by mass, and 0.01 to 15% by mass with respect to the total solid content of the hydrophilic composition. It is more preferable that

[抗菌剤]
本発明の親水性部材に抗菌性、防カビ性、防藻性を付与するために、親水性組成物に抗菌剤を含有させることができる。親水性層の形成において、親水性抗菌剤または水溶性抗菌剤を含有させることが好ましい。親水性抗菌剤または水溶性抗菌剤を含有させることにより、表面親水性を損なうことなく抗菌性、防カビ性、防藻性に優れた表面親水性部材が得られる。
抗菌剤としては、親水性部材の親水性を低下させない化合物を添加することが好ましく、そのような抗菌剤としては、無機系抗菌剤または、水溶性の有機系抗菌剤が挙げられる。抗菌剤としては、黄色ブドウ球菌や大腸菌に代表される細菌類や、かび、酵母などの真菌類など、身の回りに存在する菌類に対して殺菌効果を発揮するものが用いられる。
上記抗菌剤の添加量は目的に応じて適宜選択されるが、親水性組成物の全固形分に対して、0.001〜10質量%が一般的であり、0.005〜5質量%が好ましく、0.01〜3質量%がより好ましく、0.02〜1.5質量%が特に好ましく、0.05〜1質量%が最も好ましい。含有量が0.001質量%以上であれば効果的な抗菌効果を得ることができる。また、含有量が10質量%以下であれば親水性も低下せず、かつ膜強度に悪影響を及ぼさない。
[Antimicrobial agent]
In order to impart antibacterial, antifungal and antialgal properties to the hydrophilic member of the present invention, the hydrophilic composition can contain an antibacterial agent. In forming the hydrophilic layer, it is preferable to contain a hydrophilic antibacterial agent or a water-soluble antibacterial agent. By containing a hydrophilic antibacterial agent or a water-soluble antibacterial agent, a surface hydrophilic member excellent in antibacterial property, antifungal property, and algaeproof property can be obtained without impairing the surface hydrophilicity.
As the antibacterial agent, it is preferable to add a compound that does not lower the hydrophilicity of the hydrophilic member. Examples of such an antibacterial agent include inorganic antibacterial agents and water-soluble organic antibacterial agents. As the antibacterial agent, those exhibiting a bactericidal effect against fungi existing around us, such as bacteria represented by Staphylococcus aureus and Escherichia coli, fungi such as fungi and yeast, and the like are used.
The addition amount of the antibacterial agent is appropriately selected according to the purpose, but is generally 0.001 to 10% by mass and 0.005 to 5% by mass with respect to the total solid content of the hydrophilic composition. Preferably, 0.01 to 3 mass% is more preferable, 0.02 to 1.5 mass% is particularly preferable, and 0.05 to 1 mass% is most preferable. If the content is 0.001% by mass or more, an effective antibacterial effect can be obtained. If the content is 10% by mass or less, the hydrophilicity is not lowered and the film strength is not adversely affected.

この他にも、必要に応じて、例えば、ラテックス、レベリング添加剤、マット剤、膜物性を調整するためのワックス類、基材への密着性を改善するために、親水性を阻害しない範囲でタッキファイヤーなどを含有させることができる。
ラテックスとしては、特に限定はないが、例えば、後述する下塗り層における水分散性ラテックスと同じものなどが挙げられる。ラテックスは市販されているものを用いてもよい。市販品としては、例えば、Nipol LX421(日本ゼオン(株)製)などがある。
タッキファイヤーとしては、具体的には、特開2001−49200号公報の5〜6pに記載されている高分子量の粘着性ポリマー(例えば、(メタ)アクリル酸と炭素数1〜20のアルキル基を有するアルコールとのエステル、(メタ)アクリル酸と炭素数3〜14の脂環族アルコールとのエステル、(メタ)アクリル酸と炭素数6〜14の芳香族アルコールとのエステルからなる共重合物)や、重合性不飽和結合を有する低分子量粘着付与性樹脂などがある。
In addition to this, as necessary, for example, latex, leveling additives, matting agents, waxes for adjusting film physical properties, in order to improve the adhesion to the substrate, in a range that does not inhibit hydrophilicity A tackifier or the like can be contained.
The latex is not particularly limited, and examples thereof include the same as the water-dispersible latex in the undercoat layer described later. A commercially available latex may be used. Examples of commercially available products include Nipol LX421 (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.).
As the tackifier, specifically, a high molecular weight adhesive polymer described in JP-A-2001-49200, 5-6p (for example, (meth) acrylic acid and an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms). An ester with an alcohol having, an ester of (meth) acrylic acid with an alicyclic alcohol having 3 to 14 carbon atoms, a copolymer comprising an ester of (meth) acrylic acid with an aromatic alcohol having 6 to 14 carbon atoms) And low molecular weight tackifying resins having a polymerizable unsaturated bond.

〔基材〕
本発明の親水性部材は、親水性組成物を基材上に塗布、乾燥し、塗膜(親水性層)を形成することにより作製することができる。
基材は、特に限定されないが、ガラス、プラスチック、金属、セラミックス、木、石、セメント、コンクリート、繊維、布帛、紙、皮革、それらの組合せ、それらの積層体が、いずれも好適に利用できる。特に好ましい基材は、ガラス基板またはでプラスチック基板である。
ガラス基板としては、ソーダガラス、鉛ガラス、硼珪酸ガラスなどの何れのガラスを使用しても良い。また目的に応じ、フロート板ガラス、型板ガラス、スリ板ガラス、網入ガラス、線入ガラス、強化ガラス、合わせガラス、複層ガラス、真空ガラス、防犯ガラス、高断熱Low−E複層ガラスを使用することができる。また素板ガラスのまま、前記親水性層を塗設できるが、必要に応じ、親水性層の密着性を向上させる目的で、片面または両面に、酸化法や粗面化法等により表面親水化処理を施すことができる。上記酸化法としては、例えばコロナ放電処理、グロー放電処理、クロム酸処理(湿式)、火炎処理、熱風処理、オゾン・紫外線照射処理等が挙げられる。粗面化法としては、サンドブラスト、ブラシ研磨等により機械的に粗面化することもできる。
〔Base material〕
The hydrophilic member of the present invention can be produced by applying a hydrophilic composition onto a substrate and drying to form a coating film (hydrophilic layer).
The substrate is not particularly limited, but any of glass, plastic, metal, ceramics, wood, stone, cement, concrete, fiber, fabric, paper, leather, a combination thereof, and a laminate thereof can be suitably used. A particularly preferred substrate is a glass substrate or a plastic substrate.
As the glass substrate, any glass such as soda glass, lead glass or borosilicate glass may be used. Depending on the purpose, float plate glass, mold plate glass, ground glass, wire-filled glass, wire-filled glass, tempered glass, laminated glass, double-glazed glass, vacuum glass, security glass, highly heat-insulated Low-E double-glazed glass should be used. Can do. In addition, the hydrophilic layer can be applied as it is with the base glass, but for the purpose of improving the adhesion of the hydrophilic layer, if necessary, the surface is hydrophilized by oxidation or roughening on one or both sides. Can be applied. Examples of the oxidation method include corona discharge treatment, glow discharge treatment, chromic acid treatment (wet), flame treatment, hot air treatment, ozone / ultraviolet irradiation treatment, and the like. As a roughening method, it can also be mechanically roughened by sandblasting, brush polishing or the like.

プラスチック基板としては、特に制限はないが、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、アセチルセルロースブチレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリスルフォン、ポリエーテルケトン、アクリル、ナイロン、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルフォン等のフィルムもしくはシートを挙げることができる。その中でも特にポリエチレンテレフタレート,ポリエチレンナフタレート等のポリエステフィルムが好ましい。なお、光学的には、透明性に優れている方が好ましい場合が多いが、用途によっては半透明、あるいは、印刷されたものも用いられる。プラスチック基板の厚みは、用途によって様々なものを適宜選択することができる。例えば曲面の多い部分では、薄いものが好まれ、6〜50μm程度のものが用いられる。また平面に用いられ、あるいは、強度を要求されるところでは50〜400μmが用いられる。プラスチック基板の場合もガラス基板の場合と同様に、必要に応じて親水性層の密着性を向上させる目的で、片面または両面に、酸化法や粗面化法等により表面親水化処理を施すことができる。   The plastic substrate is not particularly limited, but polyester, polyethylene, polypropylene, cellophane, triacetyl cellulose, diacetyl cellulose, acetyl cellulose butyrate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, polystyrene, polycarbonate, Examples include films or sheets of polymethylpentene, polysulfone, polyetherketone, acrylic, nylon, fluororesin, polyimide, polyetherimide, polyethersulfone, and the like. Of these, polyester films such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate are particularly preferred. In addition, in terms of optical properties, it is often preferable to have excellent transparency, but depending on the application, translucent or printed materials may be used. Various thicknesses of the plastic substrate can be appropriately selected depending on applications. For example, in a portion with many curved surfaces, a thin one is preferred, and one having about 6 to 50 μm is used. Moreover, 50-400 micrometers is used for a plane or the place where intensity | strength is requested | required. In the case of a plastic substrate, as in the case of a glass substrate, surface hydrophilization treatment is performed on one or both surfaces by an oxidation method or a roughening method, etc., as necessary, in order to improve the adhesion of the hydrophilic layer. Can do.

(下塗り層)
基材と親水性層の間に一層以上の下塗り層を設けることができる。下塗り層の素材としては、親水性樹脂や水分散性ラテックスを用いることができる。
(Undercoat layer)
One or more undercoat layers can be provided between the substrate and the hydrophilic layer. As the material for the undercoat layer, a hydrophilic resin or water-dispersible latex can be used.

親水性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)、セルロース系樹脂〔メチルセルロース(MC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、等〕、キチン類、キトサン類、デンプン、エーテル結合を有する樹脂〔ポリエチレンオキサイド(PEO)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリビニルエーテル(PVE)等〕、カルバモイル基を有する樹脂〔ポリアクリルアミド(PAAM)、ポリビニルピロリドン(PVP)、等〕等が挙げられる。また、カルボキシル基を有するポリアクリル酸塩、マレイン酸樹脂、アルギン酸塩、ゼラチン類等も挙げることができる。
さらに、ポリシロキサン等に代表される金属アルコキシドの加水分解縮合物等も好ましく、前記架橋剤として記載した化合物を使用することができる。
上記の中でも、ポリビニルアルコール系樹脂、セルロース系樹脂、エーテル結合を有する樹脂、カルバモイル基を有する樹脂、カルボキシル基を有する樹脂、およびゼラチン類、金属アルコキシドの加水分解縮合物から選ばれる少なくとも1種が好ましく、特に、ポリビニルアルコール(PVA)系樹脂、ゼラチン類、金属アルコキシドの加水分解縮合物が好ましい。
Examples of hydrophilic resins include polyvinyl alcohol (PVA), cellulose resins [methyl cellulose (MC), hydroxyethyl cellulose (HEC), carboxymethyl cellulose (CMC), etc.], chitins, chitosans, starch, and ether bonds. Examples include resins [polyethylene oxide (PEO), polyethylene glycol (PEG), polyvinyl ether (PVE), etc.], resins having a carbamoyl group [polyacrylamide (PAAM), polyvinyl pyrrolidone (PVP), etc.], and the like. Moreover, the polyacrylic acid salt which has a carboxyl group, maleic acid resin, alginate, gelatins, etc. can also be mentioned.
Furthermore, hydrolysis condensates of metal alkoxides typified by polysiloxane and the like are preferable, and the compounds described as the crosslinking agent can be used.
Among these, at least one selected from polyvinyl alcohol resins, cellulose resins, resins having an ether bond, resins having a carbamoyl group, resins having a carboxyl group, gelatins, and hydrolysis condensates of metal alkoxides is preferable. In particular, a hydrolysis condensate of polyvinyl alcohol (PVA) resin, gelatin, and metal alkoxide is preferable.

水分散性ラテックスとしては、アクリル系ラテックス、ポリエステル系ラテックス、NBR樹脂、ポリウレタン系ラテックス、ポリ酢酸ビニル系ラテックス、SBR樹脂、ポリアミド系ラテックス等が挙げられる。中でも、アクリル系ラテックスが好ましい。   Examples of the water-dispersible latex include acrylic latex, polyester latex, NBR resin, polyurethane latex, polyvinyl acetate latex, SBR resin, polyamide latex and the like. Among these, acrylic latex is preferable.

上記の親水性樹脂および水分散性ラテックスは、各々一種単独で用いるほか二種以上を併用してもよく、親水性樹脂と水分散性ラテックスとを併用してもよい。
また、上記親水性樹脂や水分散性ラテックスを架橋する架橋剤を用いても良い。
本発明に適応可能な架橋剤としては、公知の熱により架橋を形成する架橋剤を用いることができる。一般的な熱架橋剤としては、「架橋剤ハンドブック」山下晋三、金子東助著、大成社刊(1981)に記載されているものがある。本発明に用いられる架橋剤の官能基数は2個以上で、且つ、親水性樹脂や水分散性ラテックスと有効に架橋可能ならば特に制限はない。具体的な熱架橋剤としては、ポリアクリル酸等のポリカルボン酸、ポリエチレンイミン等のアミン化合物、エチレンまたはプロピレングリコールジグリシジルエーテル、テトラエチレングリコールジグリシジルエーテル、ノナエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレンまたはポリプロピレングリコールグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル等のポリエポキシ化合物、グリオキザル、テレフタルアルデヒドなどのポリアルデヒド化合物、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、シクロヘキシルジイソシアネート、シクロヘキサンフェニレンジイソシアネート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、イソプロピルベンゼン−2,4−ジイソシアネート、ポリプロピレングリコール/トリレンジイソシアネート付加反応物などのポリイソシアネート化合物、ブロックポリイソシアネート化合物、テトラアルコキンシランなどのシランカップリング剤、アルミニウム、銅、鉄(III)のアセチルアセトナートなどの金属架橋剤、トリメチロールメラミン、ペンタエリスリトールなどのポリメチロール化合物、などが挙げられる。これらの熱架橋剤のなかでも、塗布溶液の調液のしやすさ、作製した親水性層の親水性低下を防止するという観点から水溶性の架橋剤であることが好ましい。
The above hydrophilic resins and water-dispersible latexes may be used alone or in combination of two or more, or a hydrophilic resin and a water-dispersible latex may be used in combination.
Moreover, you may use the crosslinking agent which bridge | crosslinks the said hydrophilic resin and water-dispersible latex.
As a cross-linking agent applicable to the present invention, a cross-linking agent that forms a cross-link by known heat can be used. General thermal crosslinking agents include those described in “Crosslinking agent handbook” by Shinzo Yamashita, Tosuke Kaneko, published by Taiseisha (1981). The number of functional groups of the crosslinking agent used in the present invention is not particularly limited as long as it is 2 or more and can be effectively crosslinked with a hydrophilic resin or water-dispersible latex. Specific thermal crosslinking agents include polycarboxylic acids such as polyacrylic acid, amine compounds such as polyethyleneimine, ethylene or propylene glycol diglycidyl ether, tetraethylene glycol diglycidyl ether, nonaethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene or polypropylene Polyepoxy compounds such as glycol glycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, polyaldehyde compounds such as glyoxal and terephthalaldehyde, tolylene diene Isocyanate, hexamethylene diisocyanate, diphenylmethane isocyanate, xylylene diiso Polyisocyanate compounds such as anate, polymethylene polyphenyl isocyanate, cyclohexyl diisocyanate, cyclohexane phenylene diisocyanate, naphthalene-1,5-diisocyanate, isopropylbenzene-2,4-diisocyanate, polypropylene glycol / tolylene diisocyanate addition reaction product, block polyisocyanate Examples thereof include compounds, silane coupling agents such as tetraalkoxysilane, metal cross-linking agents such as acetylacetonate of aluminum, copper and iron (III), and polymethylol compounds such as trimethylolmelamine and pentaerythritol. Among these thermal cross-linking agents, a water-soluble cross-linking agent is preferable from the viewpoint of easy preparation of the coating solution and prevention of a decrease in hydrophilicity of the produced hydrophilic layer.

前記親水性樹脂および/または水分散性ラテックスの、下塗り層中における総量としては、0.01〜20g/mが好ましく、0.1〜10g/mがより好ましい。 Wherein the hydrophilic resin and / or water-dispersible latex, the total amount in the undercoat layer is preferably from 0.01 to 20 g / m 2, 0.1 to 10 g / m 2 is more preferable.

〔親水性部材使用時の層構成〕
前記親水性部材は、その目的、用途、形態、使用場所に応じ、適宜別の層を付加して使用することができる。以下に必要に応じ付加される層構成について述べる。
[Layer structure when using hydrophilic members]
The hydrophilic member can be used by appropriately adding another layer according to the purpose, application, form, and place of use. The layer structure added as needed is described below.

(接着層)
親水性部材を、別の基材上に貼り付けて使用する場合、基材の裏面に、接着層として、感圧接着剤である粘着剤が好ましく用いられる。粘着剤としては、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ビニルエーテル系粘着剤、スチレン系粘着剤などの一般的に粘着シートに用いられるものが使用できる。
光学的に透明なものが必要な場合は光学用途向けの粘着剤が選ばれる。着色、半透明、マット調などの模様が必要な場合は、基材における模様付けのほかに粘着剤に、染料、有機や無機の微粒子を添加して効果を出すことも行うことができる。
粘着付与剤が必要な場合、樹脂、例えば、ロジン系樹脂、テルペン系樹脂、石油系樹脂、スチレン系樹脂およびこれらの水素添加物などの接着付与樹脂を1種類または混合して用いることができる。
本発明で用いられる粘着剤の粘着力は一般に言われる強粘着であり、200g/25mm以上、好ましくは300g/25mm以上、さらに好ましくは400g/25mm以上である。なお、ここでいう粘着力はJIS Z 0237 に準拠し、180度剥離試験によって測定した値である。
(Adhesive layer)
When the hydrophilic member is used on another substrate, an adhesive which is a pressure-sensitive adhesive is preferably used as an adhesive layer on the back surface of the substrate. As an adhesive, what is generally used for an adhesive sheet, such as a rubber adhesive, an acrylic adhesive, a silicone adhesive, a vinyl ether adhesive, and a styrene adhesive, can be used.
When an optically transparent material is required, an adhesive for optical use is selected. When a pattern such as coloring, semi-transparency, or matte is required, in addition to the patterning on the substrate, a dye, organic or inorganic fine particles can be added to the adhesive to produce an effect.
When a tackifier is required, a resin, for example, a rosin-based resin, a terpene-based resin, a petroleum-based resin, a styrene-based resin, or an adhesion-imparting resin such as a hydrogenated product thereof can be used alone or in combination.
The adhesive strength of the pressure-sensitive adhesive used in the present invention is generally called strong adhesion, and is 200 g / 25 mm or more, preferably 300 g / 25 mm or more, more preferably 400 g / 25 mm or more. In addition, the adhesive force here is based on JIS Z 0237 and is a value measured by a 180 degree peel test.

(離型層)
親水性部材が前記の接着層を有する場合には、さらに離型層を付加することができる。離型層には、離型性をもたせるために、離型剤を含有させることが好ましい。離型剤としては、一般的に、ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン系離型剤、フッ素系化合物、ポリビニルアルコールの長鎖アルキル変性物、ポリエチレンイミンの長鎖アルキル変性物等を用いることができる。また、ホットメルト型離型剤、ラジカル重合、カチオン重合、重縮合反応等により離型性モノマーを硬化させるモノマー型離型剤などの各種の離型剤や、この他、アクリル−シリコーン系共重合樹脂、アクリル−フッ素系共重合樹脂、およびウレタン−シリコーン−フッ素系共重合樹脂などの共重合系樹脂、並びに、シリコーン系樹脂とアクリル系樹脂との樹脂ブレンド、フッ素系樹脂とアクリル系樹脂との樹脂ブレンドが用いられる。また、フッ素原子およびケイ素原子のいずれかの原子と、活性エネルギー線重合性基含有化合物を含む硬化性組成物を硬化して得られるハードコート離型層としてもよい。
(Release layer)
When the hydrophilic member has the adhesive layer, a release layer can be further added. The release layer preferably contains a release agent in order to give release properties. As the release agent, generally, a silicone release agent composed of polyorganosiloxane, a fluorine compound, a long-chain alkyl modified product of polyvinyl alcohol, a long-chain alkyl modified product of polyethyleneimine, and the like can be used. In addition, various release agents such as a hot melt type release agent, a monomer type release agent that cures a release monomer by radical polymerization, cationic polymerization, polycondensation reaction, etc., and other acrylic-silicone copolymer Resins, acrylic-fluorine-based copolymer resins, urethane-silicone-fluorine-based copolymer resins, and the like, as well as resin blends of silicone-based resins and acrylic resins, and fluorine-based resins and acrylic-based resins. A resin blend is used. Moreover, it is good also as a hard-coat release layer obtained by hardening | curing the curable composition containing either an atom of a fluorine atom and a silicon atom, and an active energy ray polymeric group containing compound.

(その他の層)
親水性層の上に、保護層を設けてもよい。保護層は、ハンドリング時や輸送時、保管時などの親水性表面の傷つきや、汚れ物質の付着による親水性の低下を防止する機能を有する。保護層としては、上記離型層や、下塗り層に用いた親水性ポリマー層を使用することができる。保護層は、親水性部材を適切な基材へ貼り付けた後には剥がされる。
(Other layers)
A protective layer may be provided on the hydrophilic layer. The protective layer has a function of preventing damage to the hydrophilic surface during handling, transportation, storage, and the like, and deterioration of hydrophilicity due to adhesion of dirt substances. As the protective layer, the release layer or the hydrophilic polymer layer used for the undercoat layer can be used. The protective layer is peeled off after the hydrophilic member is attached to an appropriate substrate.

[親水性部材の形態]
親水性部材は、シート状、ロール状あるいはリボン状の形態で供給されてもよく、適切な基材に貼り付けるために、あらかじめカットされたもとして供給することもできる。
[Form of hydrophilic member]
The hydrophilic member may be supplied in the form of a sheet, a roll, or a ribbon, or may be supplied as a material that has been cut in advance so as to be attached to an appropriate substrate.

[親水性層の物性]
(水滴接触角)
親水性は、汎用的に、水滴接触角で測定される。本発明の親水性部材は、20℃にて測定した表面の空中水滴接触角が20°以下であり、好ましくは15°以下である。
[Physical properties of hydrophilic layer]
(Water drop contact angle)
The hydrophilicity is generally measured by a water droplet contact angle. The hydrophilic member of the present invention has a surface airborne water droplet contact angle measured at 20 ° C. of 20 ° or less, preferably 15 ° or less.

(膨潤率)
本発明の親水性部材の親水性層は膨潤率が10〜100%である。
膨潤率は、乾燥状態から湿潤状態になった時にどの程度層厚が大きくなるかを表すものである。膨潤率は、親水性層を形成したガラス基板サンプルをエリプソメトリを用いて乾燥状態、湿潤状態の層厚を算出し、下記式により算出できる。
膨潤率(%)=(湿潤状態の膜厚−乾燥状態の膜厚)/(乾燥状態の膜厚)×100
親水性層の膜厚は300nm以下で形成させることが好ましい。
一般的に親水性層の場合、表面の親水性を向上させれば膨潤率は大きくなる。膨潤率は好ましくは20〜60%である。
(Swell rate)
The hydrophilic layer of the hydrophilic member of the present invention has a swelling rate of 10 to 100%.
The swelling rate represents how much the layer thickness increases when the dry state changes to the wet state. The swelling ratio can be calculated by the following equation by calculating the layer thickness of the glass substrate sample on which the hydrophilic layer is formed using an ellipsometry in a dry state and a wet state.
Swelling rate (%) = (wet film thickness-dry film thickness) / (dry film thickness) × 100
The hydrophilic layer is preferably formed to a thickness of 300 nm or less.
In general, in the case of a hydrophilic layer, the swelling rate increases if the hydrophilicity of the surface is improved. The swelling rate is preferably 20 to 60%.

(弾性率)
弾性率は、ナノインデンテーションと呼ばれる方法で測定できる。この方法は、圧子(インデンタ)を測定材料(薄膜)表面に押し付けて荷重を準静的に変化させたときの荷重と圧子の位置(変位)を正確に測定することにより弾性率を求めるものである。
ここで、ナノインデンテーション法において、弾性率(E)は下記式で定義される(特開2001−349815号公報参照)。
E=(π/2A)1/2dP/dh〔但し、Aは最大荷重時の圧子の接触面積、dP/dhはアンローディング曲線の最大荷重時の傾きを示す。dPは荷重の変位、dhは圧子の押し込み深さの変位を表す。〕
(Elastic modulus)
The elastic modulus can be measured by a method called nanoindentation. This method obtains the elastic modulus by accurately measuring the load and the position (displacement) of the indenter when the indenter is pressed against the surface of the measurement material (thin film) and the load is changed quasi-statically. is there.
Here, in the nanoindentation method, the elastic modulus (E) is defined by the following formula (see JP 2001-349815 A).
E = (π / 2A) 1/2 dP / dh [where A is the contact area of the indenter at the maximum load, and dP / dh is the slope of the unloading curve at the maximum load. dP represents the displacement of the load, and dh represents the displacement of the indentation depth of the indenter. ]

測定深さとしては、基板の影響を受けない程度が良い。具体的には、膜厚の1/10が好ましく、更に好ましくは膜厚の1/20が良い。
用いる圧子としては、特に限定はされないがベルコビッチ型圧子、ビッカース型圧子が好ましい。
測定装置としては、例えば、フィッシャースコープHM500(フィッシャー・インストルメンツ社製)、Nano Indenter G200(MTS社製)、UMIS−2000(CSIRO製)、DUH−211(島津製作所)、NI1100(エリオニクス社製)、TriboScope(HYSITRON社製)を用いて測定することができる。いずれの装置においても分解能がμN、押し込み深さの分解能がnmであることが望ましい。
The measurement depth is preferably not affected by the substrate. Specifically, 1/10 of the film thickness is preferable, and 1/20 of the film thickness is more preferable.
The indenter to be used is not particularly limited, but a Belkovic indenter and a Vickers indenter are preferable.
As a measuring device, for example, a Fischer scope HM500 (manufactured by Fischer Instruments), Nano Indenter G200 (manufactured by MTS), UMIS-2000 (manufactured by CSIRO), DUH-211 (manufactured by Shimadzu Corporation), NI1100 (manufactured by Elionix) , TriboScope (manufactured by HYSITRON) can be used for measurement. In any apparatus, it is desirable that the resolution is μN and the resolution of the indentation depth is nm.

弾性率の値が大き過ぎる場合、膜質が脆く、外部応力が集中し易いため耐傷性に劣る。また、弾性率の値が小さ過ぎる場合、応力による膜の変形が大きくなるため耐傷性が低くなる。そのため、親水性層の弾性率は50〜2000kgf/mmであり、90〜1500kgf/mmが好ましい。
一般的に親水性の塗膜の場合、塗膜内における親水性基の相互作用により弾性率は大きくなり、結果的に脆くなってしまう。そのため親水性層の弾性率を低くする方向に設計することが重要である。
親水性層の弾性率を低くするための具体的な方法としては、例えば、連結基の長さ、架橋基の種類、親水性基の種類、親水性基の量を調節、選択することが挙げられる。
When the value of the elastic modulus is too large, the film quality is brittle and external stress tends to concentrate, so that the scratch resistance is poor. On the other hand, if the value of the elastic modulus is too small, the film is greatly deformed by stress, so that the scratch resistance is lowered. Therefore, the elastic modulus of the hydrophilic layer is 50 to 2000 kgf / mm 2 , and preferably 90 to 1500 kgf / mm 2 .
In general, in the case of a hydrophilic coating film, the elastic modulus increases due to the interaction of hydrophilic groups in the coating film, resulting in brittleness. Therefore, it is important to design in a direction that lowers the elastic modulus of the hydrophilic layer.
Specific methods for reducing the elastic modulus of the hydrophilic layer include, for example, adjusting and selecting the length of the linking group, the type of the crosslinking group, the type of the hydrophilic group, and the amount of the hydrophilic group. It is done.

親水性層を塗設した親水性部材は、窓ガラス等に適用(使用、貼り付け)する場合、視界確保の観点から透明性が重要である。本発明における親水性層は、透明性に優れ、膜厚が厚くても透明度が損なわれず、耐久性との両立が可能である。
親水性層の厚さは、0.01μm〜100μmが好ましく、0.05μm〜50μmがさらに好ましく、0.1μm〜20μmが最も好ましい。膜厚が0.01μm以上の場合は、十分な親水性、耐久性が得られるため好ましく、膜厚が100μm以下の場合は、クラックが入るなど製膜性に問題を来たすことがなく好ましい。
When applying (using or pasting) a hydrophilic member provided with a hydrophilic layer to a window glass or the like, transparency is important from the viewpoint of ensuring visibility. The hydrophilic layer in the present invention is excellent in transparency, and even if the film thickness is large, the transparency is not impaired and compatibility with durability is possible.
The thickness of the hydrophilic layer is preferably 0.01 μm to 100 μm, more preferably 0.05 μm to 50 μm, and most preferably 0.1 μm to 20 μm. When the film thickness is 0.01 μm or more, it is preferable because sufficient hydrophilicity and durability can be obtained. When the film thickness is 100 μm or less, there is no problem in film-forming properties such as cracks.

透明性は、分光光度計で可視光領域(400nm〜800nm)の光透過率を測定し評価することができる。光透過率が100%〜70%が好ましく、95%〜75%がより好ましく、95%〜80%の範囲にあることが最も好ましい。この範囲にあることによって、視界をさえぎることなく、親水性層を塗設した親水性部材を各種用途に適用することができる。   Transparency can be evaluated by measuring the light transmittance in the visible light region (400 nm to 800 nm) with a spectrophotometer. The light transmittance is preferably 100% to 70%, more preferably 95% to 75%, and most preferably in the range of 95% to 80%. By being in this range, the hydrophilic member provided with a hydrophilic layer can be applied to various applications without obstructing the field of view.

[親水性部材の作製方法]
本発明の親水性部材は、親水性組成物を適切な基材上に塗布し、加熱、乾燥して親水性層を形成することで作製することができる。親水性層形成のための加熱温度と加熱時間は、ゾル液中の溶媒が除去され、強固な皮膜が形成できる温度と時間であれば特に制限はないが、親水性と膜強度の観点から加熱温度は80〜160℃であることが好ましく、100〜150℃がより好ましい。加熱時間は10分〜8時間が好ましく、30分〜2時間がより好ましい。
[Method for producing hydrophilic member]
The hydrophilic member of the present invention can be produced by applying a hydrophilic composition on a suitable substrate, heating and drying to form a hydrophilic layer. The heating temperature and heating time for forming the hydrophilic layer are not particularly limited as long as the solvent in the sol solution is removed and a strong film can be formed, but heating is performed from the viewpoint of hydrophilicity and film strength. The temperature is preferably 80 to 160 ° C, more preferably 100 to 150 ° C. The heating time is preferably 10 minutes to 8 hours, more preferably 30 minutes to 2 hours.

親水性部材は、公知の塗布方法で作製することが可能であり、特に限定がなく、例えばスプレーコーティング法、ディップコーティング法、フローコーティング法、スピンコーティング法、ロールコーティング法、フィルムアプリケーター法、スクリーン印刷法、バーコーター法、刷毛塗り、スポンジ塗り等の方法が適用できる。   The hydrophilic member can be produced by a known application method, and is not particularly limited. For example, a spray coating method, a dip coating method, a flow coating method, a spin coating method, a roll coating method, a film applicator method, or screen printing. Methods such as coating, bar coating, brush coating, and sponge coating are applicable.

塗布量は特に制限ないが、一般には、約0.1μm〜500μmの範囲で充分である。   The coating amount is not particularly limited, but generally a range of about 0.1 μm to 500 μm is sufficient.

本発明にかかる親水性組成物、親水性層、および親水性部材が適用可能な用途を例示するが、これらに限定されるものではない。
車両用バックミラー、浴室用鏡、洗面所用鏡、歯科用鏡、道路鏡のような鏡;眼鏡レンズ、光学レンズ、写真機レンズ、内視鏡レンズ、照明用レンズ、半導体用レンズ、複写機用レンズのようなレンズ;プリズム;建物や監視塔の窓ガラス;その他建材用ガラス;自動車、鉄道車両、航空機、船舶、潜水艇、雪上車、ロープウエイのゴンドラ、遊園地のゴンドラ等の種々の乗物の窓ガラス;自動車、鉄道車両、航空機、船舶、潜水艇、雪上車、スノーモービル、オートバイ、ロープウエイのゴンドラ、遊園地のゴンドラ等の種々の乗物の風防ガラス;防護用ゴーグル、スポーツ用ゴーグル、防護用マスクのシールド、スポーツ用マスクのシールド、ヘルメットのシールド、冷凍食品陳列ケースのガラス;計測機器のカバーガラス、建材、外壁や屋根のような建物外装、建物内装、窓枠、窓ガラス、構造部材、自動車、鉄道車両、航空機、船舶、自転車、オートバイのような乗物の外装および塗装、機械装置や物品の外装、防塵カバーおよび塗装、交通標識、各種表示装置、広告塔、道路用防音壁、鉄道用防音壁、橋梁、ガードレールの外装および塗装、トンネル内装および塗装、碍子、太陽電池カバー、太陽熱温水器集熱カバー、ビニールハウス、車両用照明灯のカバー、住宅設備、便器、浴槽、洗面台、照明器具、照明カバー、台所用品、食器、食器洗浄器、食器乾燥器、流し、調理レンジ、キッチンフード、換気扇、看板、交通標識、防音壁、ビニールハウス、碍子、乗物用カバー、テント材、反射板、雨戸、網戸、太陽電池用カバー、太陽熱温水器等の集熱器用カバー、街灯、舗道、屋外照明、人工滝・人工噴水用石材・タイル、橋、温室、外壁材、壁間や硝子間のシーラー、ガードレール、ベランダ、自動販売機、エアコン室外機、屋外ベンチ、各種表示装置、シャッター、料金所、料金ボックス、屋根樋、車両用ランプ保護カバー、防塵カバーおよび塗装、機械装置や物品の塗装、広告塔の外装および塗装、構造部材、住宅設備、便器、浴槽、洗面台、照明器具、台所用品、食器、食器乾燥器、流し、調理レンジ、キッチンフード、換気扇、窓レール、窓枠、トンネル内壁、トンネル内照明、窓サッシ、熱交換器用放熱フィン、舗道、浴室用洗面所用鏡、ビニールハウス天井、洗面化粧台、自動車ボディ、雪国用屋根材、アンテナ、送電線および上記物品表面に貼着可能なフィルム、医療用診断装置の各部材、医療用のカテーテル、パソコンやテレビのディスプレイ、化粧品の容器、フィルター、自動車用アルミホイール、カメラのファインダー、CCDのカバーガラス、印刷装置の各部材、ワッペン等を含む。
Although the use which can apply the hydrophilic composition concerning this invention, a hydrophilic layer, and a hydrophilic member is illustrated, it is not limited to these.
Vehicle rearview mirrors, bathroom mirrors, toilet mirrors, dental mirrors, mirrors such as road mirrors; spectacle lenses, optical lenses, camera lenses, endoscope lenses, lighting lenses, semiconductor lenses, and copying machines Lenses such as lenses; prisms; window glass for buildings and monitoring towers; glass for other building materials; various vehicles such as automobiles, railway vehicles, aircraft, ships, submersibles, snow vehicles, ropeway gondola, amusement park gondola, etc. Windshields; Windshields for various vehicles such as automobiles, railway vehicles, aircraft, ships, submersibles, snowmobiles, snowmobiles, motorcycles, ropeway gondola, amusement park gondola; protective goggles, sports goggles, protective Mask shield, sports mask shield, helmet shield, frozen food display case glass; measuring instrument cover glass, building material, outer wall Building exteriors such as roofs, building interiors, window frames, window glass, structural members, automobiles, railway vehicles, aircraft, ships, bicycles, exteriors and paintings of vehicles such as motorcycles, exteriors of machinery and equipment, dustproof covers and Paint, traffic signs, various display devices, advertising towers, sound barriers for roads, sound barriers for railways, bridges, guardrail exteriors and paints, tunnel interiors and paints, insulators, solar battery covers, solar water heater heat collection covers, greenhouses , Vehicle lighting cover, housing equipment, toilet bowl, bathtub, wash basin, lighting fixture, lighting cover, kitchenware, tableware, dishwasher, dish dryer, sink, cooking range, kitchen hood, exhaust fan, signage, transportation Signs, noise barriers, greenhouses, insulators, vehicle covers, tent materials, reflectors, shutters, screen doors, solar battery covers, solar water heater covers, etc. Pavement, outdoor lighting, artificial waterfall / artificial fountain stone / tile, bridge, greenhouse, exterior wall material, sealer between walls and glass, guardrail, veranda, vending machine, air conditioner outdoor unit, outdoor bench, various display devices, shutter , Toll booths, toll boxes, roof gutters, vehicle lamp protection covers, dust covers and coatings, painting of machinery and equipment, exterior and coating of advertising towers, structural members, housing equipment, toilets, bathtubs, washstands, lighting fixtures , Kitchen utensils, tableware, tableware dryer, sink, cooking range, kitchen hood, ventilation fan, window rail, window frame, tunnel inner wall, tunnel lighting, window sash, heat exchanger fins, pavement, bathroom toilet mirror, Greenhouse ceilings, vanities, automobile bodies, snow country roofing materials, antennas, power transmission lines and films that can be attached to the surface of the above articles, medical diagnostic device components, medical Includes medical catheters, personal computer and television displays, cosmetic containers, filters, automotive aluminum wheels, camera finders, CCD cover glasses, printing device components, patches, etc.

以下本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

〔実施例1〕
最も一般的な透明の板ガラスであるフロート板ガラス(厚み2mm)を準備し、該板ガラスの表面を10分間UV/O処理により親水化し、塗布用基板とした。表1に示した組成の塗布液を25℃で2時間攪拌し、塗布用基板に塗布バーで塗布した後、150℃、30分乾燥して、膜厚3.0μmの親水性層を形成した。このようにして親水性部材を得た。
[Example 1]
Float plate glass (thickness 2 mm), which is the most common transparent plate glass, was prepared, and the surface of the plate glass was hydrophilized by UV / O 3 treatment for 10 minutes to obtain a coating substrate. The coating liquid having the composition shown in Table 1 was stirred at 25 ° C. for 2 hours, applied to a coating substrate with a coating bar, and then dried at 150 ° C. for 30 minutes to form a hydrophilic layer having a thickness of 3.0 μm. . In this way, a hydrophilic member was obtained.

〔実施例2〜27、比較例1〜5〕
表1に示した組成の塗布液を用い、該塗布液の乾燥を表1に示した加熱温度および乾燥時間で行った以外は実施例1と同様に親水性層を形成した。
以下に、表1に示した成分の調製法あるいは入手先を記す。
[Examples 2-27, Comparative Examples 1-5]
A hydrophilic layer was formed in the same manner as in Example 1 except that the coating liquid having the composition shown in Table 1 was used and the coating liquid was dried at the heating temperature and drying time shown in Table 1.
The preparation methods or sources of the components shown in Table 1 are described below.

[親水性ポリマー(1)の合成]
500ml三口フラスコにアクリルアミド11.9g、アクリルアミド−3−(エトキシシリル)プロピル11.1g、及び1−メトキシ−2−プロパノール260gを入れ、80℃窒素気流下、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオン酸)ジメチル1.7gを加えた。6時間攪拌しながら同温度に保った後、室温まで冷却した。その後、反応液をアセトン2リットル中に投入し、析出した固体をろ取した。得られた固体をアセトンにて洗浄後、親水性ポリマー(1)を得た。乾燥後の質量は22.1gであった。GPC(ポリエチレンオキシド標準)により求めたポリマーの質量平均分子量は25000であった。
以後、実施例及び比較例にて使用した親水性ポリマーは上記と同様の手法により合成し、評価に使用した。実施例及び比較例に使用した親水性ポリマー、硬化触媒、架橋剤、界面活性剤、その他の添加剤を以下に示す。
[Synthesis of hydrophilic polymer (1)]
A 500 ml three-necked flask was charged with 11.9 g of acrylamide, 11.1 g of acrylamide-3- (ethoxysilyl) propyl, and 260 g of 1-methoxy-2-propanol, and 2,2′-azobis (2-methyl) under a nitrogen stream at 80 ° C. 1.7 g of dimethyl propionate) was added. The mixture was kept at the same temperature with stirring for 6 hours, and then cooled to room temperature. Thereafter, the reaction solution was poured into 2 liters of acetone, and the precipitated solid was collected by filtration. The obtained solid was washed with acetone to obtain a hydrophilic polymer (1). The mass after drying was 22.1 g. The mass average molecular weight of the polymer determined by GPC (polyethylene oxide standard) was 25000.
Thereafter, the hydrophilic polymers used in Examples and Comparative Examples were synthesized by the same method as described above and used for evaluation. The hydrophilic polymers, curing catalysts, crosslinking agents, surfactants and other additives used in the examples and comparative examples are shown below.

Figure 2010030293
Figure 2010030293

Figure 2010030293
Figure 2010030293

(硬化触媒)
触媒(1):チタン(ジ−i−プロポキシド)ビス(アセチルアセトナート)(和光純薬工業(株)製)
触媒(2):アルミニウムアセチルアセトナート(和光純薬工業(株)製)
触媒(3):ジルコゾールZA−30(ZrO(C水溶液、第一稀元素化学(株)製)
(Curing catalyst)
Catalyst (1): Titanium (di-i-propoxide) bis (acetylacetonate) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Catalyst (2): Aluminum acetylacetonate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Catalyst (3): Zircozol ZA-30 (ZrO (C 2 H 3 O 2 ) 2 aqueous solution, manufactured by Daiichi Rare Elemental Chemical Co., Ltd.)

(架橋剤)
架橋剤(1):テトラメトキシシラン(和光純薬工業(株)製)
架橋剤(2):3−アミノプロピルトリメトキシシラン(ALDRICH社製)
(界面活性剤):
(Crosslinking agent)
Cross-linking agent (1): Tetramethoxysilane (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
Crosslinking agent (2): 3-aminopropyltrimethoxysilane (ALDRICH)
(Surfactant):

Figure 2010030293
Figure 2010030293

(その他添加剤)
ラテックス(1):Nipol LX421(日本ゼオン(株)製)
セルロースファイバー(1):2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシルとNaBrを溶解した水溶液に叩解した漂白広葉樹クラフトパルプを分散させ、NaClO水溶液とNaOHを添加してpH10に調整し、単離、洗浄、精製してセルロース分散物を得た(幅:3nm〜5nm、長さ:2μm〜3μm)
セルロースファイバー(2):特開2005−60680号公報を参考にバクテリアセルロース分散物を調製した(幅:30nm〜60nm、長さ:1μm〜100μm)
セルロースファイバー(3):セリッシュFD−100G(ダイセル化学工業(株)製、幅:10nm〜100nm、長さ:約100μm)
(Other additives)
Latex (1): Nipol LX421 (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.)
Cellulose fiber (1): Dispersed bleached hardwood kraft pulp in an aqueous solution in which 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N-oxyl and NaBr are dissolved, and an aqueous NaClO solution and NaOH are added to adjust the pH to 10 To obtain a cellulose dispersion (width: 3 nm to 5 nm, length: 2 μm to 3 μm).
Cellulose fiber (2): A bacterial cellulose dispersion was prepared with reference to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-60680 (width: 30 nm to 60 nm, length: 1 μm to 100 μm).
Cellulose fiber (3): Serisch FD-100G (manufactured by Daicel Chemical Industries, Ltd., width: 10 nm to 100 nm, length: about 100 μm)

[親水性部材の評価]
(弾性率)
測定はベルコビッチ圧子を用いて行い、最大荷重時Paでの押し込み深さhmは親水性層の膜厚の1/10に設定した。皮膜硬さ計:フィッシャースコープHM500(フィッシャー・インストルメンツ(株)製)で、負荷時間:10s、除荷時間:10s、それぞれ10点ずつ測定し、平均値をとった。
[Evaluation of hydrophilic member]
(Elastic modulus)
The measurement was performed using a Belkovic indenter, and the indentation depth hm at the maximum load Pa was set to 1/10 of the film thickness of the hydrophilic layer. Film hardness meter: Fischer scope HM500 (manufactured by Fischer Instruments Co., Ltd.) was used to measure 10 points each for loading time: 10 s and unloading time: 10 s.

(膨潤率)
エリプソメトリを用いて乾燥状態、湿潤状態の膜厚を算出し、下記式により膨潤率を算出した。
膨潤率(%)=(湿潤状態の膜厚−乾燥状態の膜厚)/(乾燥状態の膜厚)×100
乾燥状態の膜厚は、室温20℃湿度50RH%で、湿潤状態の膜厚は、純水に10分間浸漬させた後測定した。
測定は、分光エリプソメトリM−2000U(ジェー・エー・ウーラム(株)製)を用いて、それぞれ3点測定し、平均値をとった。
(Swell rate)
The film thickness in a dry state and a wet state was calculated using ellipsometry, and the swelling ratio was calculated by the following formula.
Swelling rate (%) = (wet film thickness-dry film thickness) / (dry film thickness) × 100
The dry film thickness was measured at room temperature of 20 ° C. and humidity of 50 RH%, and the wet film thickness was measured after being immersed in pure water for 10 minutes.
The measurement was performed at three points using a spectroscopic ellipsometry M-2000U (manufactured by JA Woollam Co., Ltd.), and the average value was taken.

(接触角)
20℃における空中水滴接触角(θ)を3回測定し、その平均を水滴接触角の値とした(協和界面科学株式会社製DropMaster500で測定)。
(Contact angle)
The aerial water droplet contact angle (θ) at 20 ° C. was measured three times, and the average was taken as the value of the water droplet contact angle (measured with DropMaster 500 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).

(鉛筆硬度:ドライ耐傷性)
JIS K 5400に準じ、試験(安田精機製作所製鉛筆引っ掻き硬度試験機553−Mで試験)を行った。
(Pencil hardness: dry scratch resistance)
A test (tested with a pencil scratch hardness tester 553-M manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho) was performed in accordance with JIS K 5400.

(耐水擦り性:ウェット耐傷性)
磨耗試験:水を含ませた不織布(BEMCOT、旭化学繊維社製)で塗膜を500g荷重で1000往復、3000往復、5000往復、15000往復した後、目視で傷付きを確認し、次のように評価した。
◎◎:15000往復でも傷付かない
◎:5000往復で傷付かず、15000往復で傷付く
〇:3000往復で傷付かず、5000往復で傷付く
△:1000往復で傷付かず、3000往復で傷付く
×:1000往復で傷付く
(Water rub resistance: wet scratch resistance)
Abrasion test: After the coating film was reciprocated 1000 times, 3000 times, 5000 times, and 15000 times with a 500 g load with a non-woven fabric (BEMCOT, manufactured by Asahi Chemical Fibers Co., Ltd.) containing water, it was visually checked for scratches as follows. Evaluated.
◎◎: No damage after 15000 round trips ◎: No damage after 5000 round trips, 15000 round trips
◯: Not damaged at 3000 round trips, damaged at 5000 round trips △: Not damaged at 1000 round trips, damaged at 3000 round trips ×: Damaged at 1000 round trips

(柔軟性)
塗布液をアルミ板に塗布膜厚が0.3mmとなるように塗布し、150℃で30分間乾燥させた。この試料についてJIS K5600−5−1に準じ試験を行い、目視で次のように評価した。マンドレルは直径2mmのものを用いた。
◎:白濁、クラックなし
○:白濁が生じる
×:クラックが発生
(Flexibility)
The coating solution was applied to an aluminum plate so that the coating film thickness was 0.3 mm, and dried at 150 ° C. for 30 minutes. This sample was tested according to JIS K5600-5-1 and evaluated visually as follows. A mandrel having a diameter of 2 mm was used.
◎: White turbidity, no cracks ○: White turbidity occurs ×: Cracks occur

(防汚性)
カーボンブラック(FW−200、デクサ社製)5gを水95gに懸濁させたスラリーを調製し、親水性部材の表面に、全体が均一になるようにスプレーコートした後、60℃1時間乾燥させた。該サンプルを流水で流しながら、ガーゼで洗浄し、乾燥させた後のカーボンブラックの付着状況を明度差(△L)を測定し(MINOLTA製分光測色計CM2600d使用)、次のように評価した。△L値の絶対値が小さいほど明度変化が少なく、防汚性に優れている。
◎:△Lの絶対値が0.5未満
○:△Lの絶対値が0.5以上〜1未満
△:△Lの絶対値が1以上〜2未満
×:△Lの絶対値が2以上
(Anti-fouling property)
A slurry is prepared by suspending 5 g of carbon black (FW-200, manufactured by Dexa) in 95 g of water, spray-coated on the surface of the hydrophilic member so that the whole is uniform, and then dried at 60 ° C. for 1 hour. It was. The sample was washed with gauze, washed with gauze, and the carbon black after being dried was measured for lightness difference (ΔL) (using MINOLTA spectrophotometer CM2600d) and evaluated as follows. . The smaller the absolute value of the ΔL value, the less the change in brightness and the better the antifouling property.
A: Absolute value of ΔL is less than 0.5 ○: Absolute value of ΔL is 0.5 or more to less than 1 Δ: Absolute value of ΔL is 1 or more to less than 2 ×: Absolute value of ΔL is 2 or more

上記評価法に従った評価結果を表1に示す。   The evaluation results according to the evaluation method are shown in Table 1.

Figure 2010030293
Figure 2010030293

実施例1〜27の親水性部材は、ドライ耐傷性、ウェット耐傷性、柔軟性、防汚性に優れた親水性部材といえる。
実施例4、17と他の実施例との対比によって、親水性層の弾性率が低く柔軟性が高いとドライ耐傷性が向上することが分かる。
また、実施例4、17、23、27と他の実施例との対比から、親水性層の水滴接触角が小さく親水性が高いほど、防汚性に優れるということが分かる。
更に、実施例10、15と他の実施例との対比から、親水性組成物中に一般式(I)で表される構造を含む親水性ポリマーと一般式(II)で表される構造を含む親水性ポリマーとを併用することによってドライ耐傷性が向上することが分かる。
比較例1は脆く、親水性も低いため、ドライ耐傷性、柔軟性、防汚性に劣る。比較例2、3は親水性が低く、膨潤率が高いため防汚性、ウェット耐傷性に劣る。比較例4は、柔らか過ぎ、親水性が低いため、ドライ耐傷性、防汚性に劣る。比較例5は、脆く、親水性が低いため、ドライ耐傷性、柔軟性、防汚性に劣る。
実施例1〜11と実施例12〜15との対比によって、セルロースファイバーを添加することによってウェット耐傷性がさらに向上することが分かる。
The hydrophilic members of Examples 1 to 27 can be said to be hydrophilic members excellent in dry scratch resistance, wet scratch resistance, flexibility, and antifouling properties.
By comparing Examples 4 and 17 with other examples, it can be seen that dry scratch resistance is improved when the elastic modulus of the hydrophilic layer is low and the flexibility is high.
Moreover, it turns out that it is excellent in antifouling property, so that the water droplet contact angle of a hydrophilic layer is small and hydrophilicity is high from the comparison with Example 4, 17, 23, 27 and another Example.
Furthermore, from the comparison between Examples 10 and 15 and other examples, the hydrophilic polymer containing the structure represented by the general formula (I) in the hydrophilic composition and the structure represented by the general formula (II) It turns out that dry scratch resistance improves by using together with the hydrophilic polymer to contain.
Since Comparative Example 1 is brittle and has low hydrophilicity, it is inferior in dry scratch resistance, flexibility, and antifouling properties. Comparative Examples 2 and 3 are poor in antifouling property and wet scratch resistance because of low hydrophilicity and high swelling rate. Since Comparative Example 4 is too soft and has low hydrophilicity, it is inferior in dry scratch resistance and antifouling properties. Since Comparative Example 5 is brittle and has low hydrophilicity, it is inferior in dry scratch resistance, flexibility, and antifouling properties.
By contrast with Examples 1-11 and Examples 12-15, it turns out that wet flaw resistance improves further by adding a cellulose fiber.

Claims (10)

基材上に少なくとも親水性層を有する親水性部材であって、該親水性層が、親水性基を含む構造単位を1分子内に30モル%以上含みかつ加水分解性シリル基を含む親水性ポリマーを含有する組成物から形成され、該親水性層の膨潤率が10〜100%、弾性率が50〜2000kgf/mm、20℃での水滴接触角が20°以下であることを特徴とする親水性部材。 A hydrophilic member having at least a hydrophilic layer on a substrate, wherein the hydrophilic layer contains 30 mol% or more of a structural unit containing a hydrophilic group in one molecule and contains a hydrolyzable silyl group It is formed from a composition containing a polymer, the swelling ratio of the hydrophilic layer is 10 to 100%, the elastic modulus is 50 to 2000 kgf / mm 2 , and the water droplet contact angle at 20 ° C. is 20 ° or less. A hydrophilic member. 前記水滴接触角が15°以下であることを特徴とする請求項1に記載の親水性部材。   The hydrophilic member according to claim 1, wherein the water droplet contact angle is 15 ° or less. 前記膨潤率が20〜60%であることを特徴とする請求項1または2に記載の親水性部材。   The hydrophilic member according to claim 1 or 2, wherein the swelling ratio is 20 to 60%. 前記弾性率が90〜1500kgf/mmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の親水性部材。 The hydrophilic member according to claim 1, wherein the elastic modulus is 90 to 1500 kgf / mm 2 . 前記親水性基を含む構造単位を1分子内に30モル%以上含みかつ加水分解性シリル基を含む親水性ポリマーが、下記一般式(II)で表される構造を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の親水性部材。
Figure 2010030293
{一般式(II)中、R、R、RおよびRはそれぞれ独立に水素原子または炭化水素基を表し、Xは下記一般式(a)で表される加水分解性シリル基を表し、LおよびLはそれぞれ独立に単結合または連結基を表し、Yは−NHCOR、−CONH、−N(R)、−CON(R)、−COR、−OH、−COM、−SOM、−POM、−OPOM、−(CHCHO)H、−(CHCHO)CHまたはN(R)を表し、ここで、Rはアルキル基、アリール基、またはアラルキル基を表し、Mは水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属またはオニウムを表し、nは整数を表し、Zはハロゲンイオンを表す。Rは複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよい。}
一般式(a): −Si(R102−(OR1013−a
{一般式(a)中、R101は水素原子またはアルキル基、R102は水素原子またはアルキル基、アリール基およびアラルキル基から選ばれる1価の炭化水素基、aは0〜2の整数を表す。R101またはR102は複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよい。}
The hydrophilic polymer containing 30 mol% or more of structural units containing a hydrophilic group in one molecule and containing a hydrolyzable silyl group contains a structure represented by the following general formula (II): Item 5. The hydrophilic member according to any one of Items 1 to 4.
Figure 2010030293
{In the general formula (II), R 3 , R 4 , R 5 and R 6 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and X represents a hydrolyzable silyl group represented by the following general formula (a). L 2 and L 3 each independently represent a single bond or a linking group, and Y represents —NHCOR, —CONH 2 , —N (R) 2 , —CON (R) 2 , —COR, —OH, —CO 2 M, -SO 3 M, -PO 3 M, -OPO 3 M, - (CH 2 CH 2 O) n H, - (CH 2 CH 2 O) represents the n CH 3 or n (R) 3 Z 1 Here, R represents an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group, M represents a hydrogen atom, an alkali metal, an alkaline earth metal, or onium, n represents an integer, and Z 1 represents a halogen ion. When a plurality of R are present, they may be the same as or different from each other. }
General formula (a): -Si (R < 102 >) a- (OR <101> ) 3-a
{In General Formula (a), R 101 is a hydrogen atom or an alkyl group, R 102 is a monovalent hydrocarbon group selected from a hydrogen atom or an alkyl group, an aryl group and an aralkyl group, and a is an integer of 0 to 2. . When a plurality of R 101 or R 102 are present, they may be the same as or different from each other. }
前記親水性層が、さらに、幅が3nm〜1000nm、長さが0.1μm〜100μmのファイバーを含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の親水性部材。   The hydrophilic member according to claim 1, wherein the hydrophilic layer further contains fibers having a width of 3 nm to 1000 nm and a length of 0.1 μm to 100 μm. 前記ファイバーがセルロースからなることを特徴とする請求項6に記載の親水性部材。   The hydrophilic member according to claim 6, wherein the fiber is made of cellulose. 前記親水性層が加熱乾燥工程を経て形成されたものであり、該加熱乾燥工程における加熱温度が80〜160℃であり、加熱時間が10分〜8時間であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の親水性部材。   The hydrophilic layer is formed through a heat drying step, the heating temperature in the heat drying step is 80 to 160 ° C, and the heating time is 10 minutes to 8 hours. The hydrophilic member in any one of -7. 前記組成物が、さらに硬化触媒を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の親水性部材。   The hydrophilic member according to claim 1, wherein the composition further contains a curing catalyst. 前記硬化触媒が金属錯体触媒であることを特徴とする請求項9に記載の親水性部材。   The hydrophilic member according to claim 9, wherein the curing catalyst is a metal complex catalyst.
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