JP2010234191A - 機能性複合体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材の少なくとも片面に、(A)成分:粒子径が1nm〜400nmの金属酸化物と、(B)成分:粒子径が10nm〜800nmの重合体エマルジョン粒子と、を含有する組成物を塗布して塗膜を得る工程と、塗膜に対して70℃以上の加熱処理及び/又は0.1kPa以上の加圧処理を施す工程とを有し、(B)成分が、加水分解性珪素化合物と、水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、エーテル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を含有するビニル単量体と、乳化剤と、水と、を含む重合原液を重合して得られる重合体エマルジョン粒子であり、前記組成物において、(A)成分と(B)成分との質量比(A)/(B)が50/100〜450/100である、機能性複合体の製造方法。
【選択図】なし
Description
すなわち、本発明は以下の通りである。
[1]基材の少なくとも片面に、(A)成分:粒子径が1nm〜400nmの金属酸化物と、(B)成分:粒子径が10nm〜800nmの重合体エマルジョン粒子と、を含有する組成物を塗布して塗膜を得る工程と、
前記塗膜に対して70℃以上の加熱処理及び/又は0.1kPa以上の加圧処理を施す工程と、
を有する機能性複合体の製造方法であって、
前記(B)成分が、(b1)成分:加水分解性珪素化合物と、(b2)成分:水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、エーテル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を含有するビニル単量体と、(b3)成分:乳化剤と、(b4)成分:水と、を含む重合原液を重合して得られる重合体エマルジョン粒子であり、
前記組成物において、前記(A)成分と前記(B)成分との質量比(A)/(B)が50/100〜450/100である、機能性複合体の製造方法。
[2]前記組成物において、前記(b2)成分と、前記(B)成分との質量比(b2)/(B)が、0.1/1〜0.5/1である、[1]の機能性複合体の製造方法。
[3]前記組成物において、前記(b2)成分と、前記(A)成分との質量比(b2)/(A)が、0.1/1〜1/1である、[1]又は[2]の機能性複合体の製造方法。
[4]前記(B)成分が、コア層と、当該コア層を被覆する1層又は2層以上のシェル層とを備えたコア/シェル構造を有する、[1]〜[3]のいずれか一つの機能性複合体の製造方法。
[5]前記コア層において、前記(b2)成分と前記(b1)成分との質量比(b2)/(b1)が0.01/1〜1/1であり、前記シェル層の最外層において、前記(b2)成分と前記(b1)成分との質量比(b2)/(b1)が0.1/1〜5/1である、[4]の機能性複合体の製造方法。
[6]前記(B)成分が、前記コア層を形成するシード粒子の存在下で前記重合原液を重合して得られ、
前記シード粒子が、前記(b1)成分、前記(b2)成分、及び
前記(b2)成分と共重合可能なビニル単量体よりなる群から選択される少なくとも1種以上を重合して得られる、[4]又は[5]の機能性複合体の製造方法。
[7]前記(b2)成分が2級及び/又は3級アミド基を有するビニル単量体である、[1]〜[6]のいずれか一つの機能性複合体の製造方法。
[8]前記(B)成分の粒子径が20〜250nmである、[1]〜[8]のいずれか一つの機能性複合体の製造方法。
[9]前記組成物は、
(C)成分:下記一般式(1)、一般式(2)又は一般式(3)で表される加水分解性珪素化合物を更に含み、
前記組成物において、前記(A)成分と前記(C)成分との質量比(C)/(A)が0.1/100〜500/100である、[1]〜[9]のいずれか一つの機能性複合体の製造方法。
R1 nSiX4-n (1)
(式(1)において、R1は水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はこれらの置換基を示し、Xは加水分解性基を示し、nは0〜3の整数である。)
X3Si−R2 n−SiX3 (2)
(式(2)において、Xは加水分解性基を示し、R2は炭素数1〜6のアルキレン基又はフェニレン基を示し、nは0又は1である。)
R3−(O−Si(OR3)2)n−OR3 (3)
(式(3)において、R3は炭素数1〜6のアルキル基を示し、nは2〜8の整数である。)
[10][1]〜[9]のいずれか一つの機能性複合体の製造方法により製造されたものである、機能性複合体。
[11][10]の機能性複合体を含むディスプレイ。
[12][10]の機能性複合体を含む外装表示用部材。
[13][10]の機能性複合体を含む窓用透明プラスチック。
[14][10]の機能性複合体を含む太陽光発電用透明保護材。
(A)成分に用いられる金属酸化物としては、(B)成分との相互作用の観点から、例えば、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化鉛、酸化鉄、珪酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、及び酸化セリウム等が使用可能である。なかでも、相互作用の強さの観点から、表面水酸基の多い二酸化珪素(シリカ)、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化アンチモン、及びそれらの複合酸化物等が好ましい。なお、(A)成分として、上述した金属酸化物の2種以上を併用してもよい。
SiWxRy (4)
(式(4)において、Wは炭素数1〜20のアルコキシ基、水酸基、炭素数1〜20のアセトキシ基、ハロゲン原子、水素原子、炭素数1〜20のオキシム基、エノキシ基、アミノキシ基、アミド基から選ばれた少なくとも1種の基を示す。Rは、直鎖状又は分岐状の炭素数が1〜30個のアルキル基、炭素数5〜20のシクロアルキル基、及び置換されていないか又は炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のアルコキシ基若しくはハロゲン原子で置換されている炭素数6〜20のアリール基から選ばれる少なくとも1種の炭化水素基を示す。xは1以上4以下の整数であり、yは0以上3以下の整数である。また、x+y=4である。)
(R’2SiO)m (5)
(式(5)において、R’は、水素原子、直鎖状又は分岐状の炭素数が1〜30個のアルキル基、炭素数5〜20のシクロアルキル基、及び置換されていないか又は炭素数1〜20のアルキル基若しくは炭素数1〜20のアルコキシ基若しくはハロゲン原子で置換されている炭素数6〜20のアリール基から選ばれる少なくとも1種を示す。mは整数であり、2≦m≦20である。)
R1 nSiX4-n (6)
(式(6)において、R1は水素又は炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基を示す。またこれらの置換基上にさらにハロゲン基、ヒドロキシ基、メルカプト基、アミノ基、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基等の官能基を有していてもよい。Xは加水分解性基を示し、nは0〜3の整数である。加水分解性基とは加水分解により水酸基が生じる基であればよく、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、アミノ基、フェノキシ基、オキシム基等が挙げられる。)
X3Si−R2 n−SiX3 (7)
(式(7)において、Xは加水分解性基を表し、R2は炭素数1〜6のアルキレン基又はフェニレン基を示す。また、nは0又は1である。)
R3−(O−Si(OR3)2)n−OR3 (8)
(式(8)において、R3は炭素数1〜6のアルキル基を示す。nは2〜8の整数である。)
加圧の際に必要な圧力は0.1kPa以上であり、好ましくは100kPa以上である。また、その圧力は、好ましくは1000kPa未満であると好ましい。圧力が1000kPa以上であると、塗膜にクラックが入る恐れがある。
試料中の固形分含有量が1〜20質量%となるよう適宜溶媒を加えて希釈し、湿式粒度分析計(日本国日機装製マイクロトラックUPA−9230)を用いて測定した。
機能性複合体表面(比較例については塗膜表面)に脱イオン水の水滴を乗せ、23℃で1分間放置した後、接触角測定装置(日本国協和界面科学製 CA−X150型接触角計)を用いて測定した。
濁度計(日本国日本電色工業製NDH2000)を用い、機能性複合体(比較例については塗膜)について、JIS−K7105に準じてヘイズ値を測定した(初期ヘイズ値)。
機能性複合体表面(比較例については塗膜表面)の外観をマイクロスコープ(キーエンス社製)で100倍の倍率にて観察した。その結果を以下のように評価した。○:微小クラックがほとんどない、△:微小クラックが多い、×:成膜できない
機能性複合体(比較例については塗膜)を作製した後、アセトンを浸した綿棒でその表面を10往復擦って、その後の表面の外観を目視判定した。◎:ほとんど変化ない、○:わずかに変化有り、△:多少白化、×:著しい白化
機能性複合体(比較例については塗膜)の鉛筆硬度を鉛筆硬度計(テスター産業社製)を用いて測定した。
(重合体エマルジョン粒子(B−1)水分散体の合成)
還流冷却器、滴下槽、温度計及び撹拌装置を有する反応器に、イオン交換水1600g、ドデシルベンゼンスルホン酸6gを投入した後、撹拌下で温度を80℃に加温した。これに、ジメチルジメトキシシラン185g、フェニルトリメトキシシラン117gの混合液を反応容器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下し、その後、反応容器中の温度が80℃の状態で約1時間撹拌を続行した。次にアクリル酸ブチル86g、フェニルトリメトキシシラン133g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.3gの混合液とジエチルアクリルアミド137g、アクリル酸3g、反応性乳化剤(商品名「アデカリアソープSR−1025」、旭電化(株)製、固形分25%水溶液)13g、過硫酸アンモニウムの2質量%水溶液40g、イオン交換水1900gの混合液を、反応容器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下した。さらに反応容器中の温度が80℃の状態で約2時間撹拌を続行した後、室温まで冷却し、100メッシュの金網で濾過した後、イオン交換水で固形分を10.0質量%に調整し、数平均粒子径70nmの重合体エマルジョン粒子(B−1)水分散体を得た。
還流冷却器、滴下槽、温度計及び撹拌装置を有する反応器に、イオン交換水1600g、ドデシルベンゼンスルホン酸4.6gを投入した後、撹拌下で温度を80℃に加温した。これに、ジメチルジメトキシシラン185g、フェニルトリメトキシシラン117gの混合液を反応容器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下し、その後、反応容器中の温度が80℃の状態で約1時間撹拌を続行した。次にアクリル酸ブチル86g、フェニルトリメトキシシラン133g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.3gの混合液とジエチルアクリルアミド137g、アクリル酸3g、反応性乳化剤(商品名「アデカリアソープSR−1025」、旭電化(株)製、固形分25%水溶液)13g、過硫酸アンモニウムの2質量%水溶液40g、イオン交換水1900gの混合液を、反応容器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下した。さらに反応容器中の温度が80℃の状態で約2時間撹拌を続行した後、室温まで冷却し、100メッシュの金網で濾過した後、イオン交換水で固形分を10.0質量%に調整し、数平均粒子径100nmの重合体エマルジョン粒子(B−2)水分散体を得た。
コロイダルシリカ(日産化学工業(株)製、商品名「スノーテックスO」、(A)を水中に分散させたもの、固形分10質量%、数平均粒子径10nm)と、製造例で得られた重合体エマルジョン粒子(B−1)、(B−2)とテトラエトキシシラン(C)とを表1に示す比率で配合してコーティング組成物を得た。
組成を表1に示すように変更した以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を得た。5cm×5cmの基材(ポリカーボネート樹脂製、厚さ:3mm)上に、得られたコーティング組成物を膜厚が1μmとなるようにバーコートした後、70℃で10分間乾燥して塗膜を得た。さらに、条件1を条件2(大気中、150℃にて30分間加熱)に代えて、塗膜に加熱処理を施し、機能性複合体を得た。評価結果を表1に示す。
組成を表1に示すように変更した(比較例1は組成を変更せず。)以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を得た。5cm×5cmの基材(ポリカーボネート樹脂製、厚さ:3mm)上に、得られたコーティング組成物を膜厚が1μmとなるようにバーコートした後、70℃で10分間乾燥して塗膜を得た。評価結果を表1に示す。
Claims (14)
- 基材の少なくとも片面に、(A)成分:粒子径が1nm〜400nmの金属酸化物と、(B)成分:粒子径が10nm〜800nmの重合体エマルジョン粒子と、を含有する組成物を塗布して塗膜を得る工程と、
前記塗膜に対して70℃以上の加熱処理及び/又は0.1kPa以上の加圧処理を施す工程と、
を有する機能性複合体の製造方法であって、
前記(B)成分が、(b1)成分:加水分解性珪素化合物と、(b2)成分:水酸基、カルボキシル基、アミド基、アミノ基、エーテル基よりなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を含有するビニル単量体と、(b3)成分:乳化剤と、(b4)成分:水と、を含む重合原液を重合して得られる重合体エマルジョン粒子であり、
前記組成物において、前記(A)成分と前記(B)成分との質量比(A)/(B)が50/100〜450/100である、機能性複合体の製造方法。 - 前記組成物において、前記(b2)成分と、前記(B)成分との質量比(b2)/(B)が、0.1/1〜0.5/1である、請求項1に記載の機能性複合体の製造方法。
- 前記組成物において、前記(b2)成分と、前記(A)成分との質量比(b2)/(A)が、0.1/1〜1/1である、請求項1又は2に記載の機能性複合体の製造方法。
- 前記(B)成分が、コア層と、当該コア層を被覆する1層又は2層以上のシェル層とを備えたコア/シェル構造を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の機能性複合体の製造方法。
- 前記コア層において、前記(b2)成分と前記(b1)成分との質量比(b2)/(b1)が0.01/1〜1/1であり、前記シェル層の最外層において、前記(b2)成分と前記(b1)成分との質量比(b2)/(b1)が0.1/1〜5/1である、請求項4に記載の機能性複合体の製造方法。
- 前記(B)成分が、前記コア層を形成するシード粒子の存在下で前記重合原液を重合して得られ、
前記シード粒子が、前記(b1)成分、前記(b2)成分、及び
前記(b2)成分と共重合可能なビニル単量体よりなる群から選択される少なくとも1種以上を重合して得られる、請求項4又は5に記載の機能性複合体の製造方法。 - 前記(b2)成分が2級及び/又は3級アミド基を有するビニル単量体である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の機能性複合体の製造方法。
- 前記(B)成分の粒子径が20〜250nmである、請求項1〜8のいずれか一項に記載の機能性複合体の製造方法。
- 前記組成物は、
(C)成分:下記一般式(1)、一般式(2)又は一般式(3)で表される加水分解性珪素化合物を更に含み、
前記組成物において、前記(A)成分と前記(C)成分との質量比(C)/(A)が0.1/100〜500/100である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の機能性複合体の製造方法。
R1 nSiX4-n (1)
(式(1)において、R1は水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基又はこれらの置換基を示し、Xは加水分解性基を示し、nは0〜3の整数である。)
X3Si−R2 n−SiX3 (2)
(式(2)において、Xは加水分解性基を示し、R2は炭素数1〜6のアルキレン基又はフェニレン基を示し、nは0又は1である。)
R3−(O−Si(OR3)2)n−OR3 (3)
(式(3)において、R3は炭素数1〜6のアルキル基を示し、nは2〜8の整数である。) - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の機能性複合体の製造方法により製造されたものである、機能性複合体。
- 請求項10記載の機能性複合体を含むディスプレイ。
- 請求項10記載の機能性複合体を含む外装表示用部材。
- 請求項10記載の機能性複合体を含む窓用透明プラスチック。
- 請求項10記載の機能性複合体を含む太陽光発電用透明保護材。
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