JP2013500357A - フッ素化ハイブリッド組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
b)約600〜約100,000の重量平均分子量を有し、任意選択的に反応性官能基を有するフッ素およびケイ素含有ポリマーを含む約0〜約95重量%の成分(II);
c)約600未満の重量平均分子量を有し、そして少なくとも1つの官能基を有する反応性希釈剤を含む約5〜約99.9重量%の成分(III);
d)約10,000未満の数平均分子量を有するフッ素含有の非官能性オリゴマーまたはポリマーを含む約0〜約20重量%の成分(IV);ならびに
e)無機粒子を含む約0〜約80重量%の成分(V)
を含む組成物であって、
組成物の約0.1〜約95重量%が成分(I)および成分(II)の1つまたは両方であり、組成物の約5〜約99.9重量%が成分(III)であり、組成物の残りが成分IVおよびVの1つまたは両方であり、ここで、重量百分率はすべて成分I〜Vの総重量を基準としており、そしてただし両方が存在するとき成分(I)は成分(IV)と同一ではない組成物が本明細書において記載される。
反応性希釈剤、および任意選択的に非反応性オリゴマーフルオロ添加物、架橋剤、または無機粒子とともに、フルオロポリマーまたはフルオロおよびケイ素ポリマーを含む組成物であって、特に光学用途において、トップコートとして有用な接着性、機械的特性、耐引っ掻き性、低い表面エネルギー、撥性、および透明性の良好なバランスを、硬化すると、コーティングに提供する組成物、この組成物を含むコーティング付きの物品、およびコーティングの方法が本明細書において開示される。
b)約600〜約100,000の重量平均分子量を有し、任意選択的に反応性官能基を有するフッ素およびケイ素含有ポリマーを含む約0〜約95重量%の成分(II);
c)約600未満の重量平均分子量を有し、そして少なくとも1つの官能基を有する反応性希釈剤を含む約5〜約99.9重量%の成分(III);
d)約10,000未満の数平均分子量を有するフッ素含有の非官能性オリゴマーまたはポリマーを含む約0〜約20重量%の成分(IV);ならびに
e)無機粒子を含む約0〜約80重量%の成分(V)
を含む組成物であって、
組成物の約0.1〜約95重量%が成分(I)および成分(II)の1つまたは両方であり、組成物の約5〜約99.9重量%が成分(III)であり、組成物の残りが成分IVおよびVの1つまたは両方であり、ここで、重量百分率はすべて成分(I)〜(V)の総重量を基準としており、そしてただし両方が存在するとき成分(I)は成分(IV)と同一ではない組成物が本明細書において記載される。
成分(I)は、約600〜約100,000の重量平均分子量を有する、任意選択的に反応性官能基を有するフッ素含有ポリマーを含む。フルオロポリマーとしても知られる、「フッ素含有ポリマー」とは、ハロゲンおよび水素原子の総数の少なくとも10%がフッ素原子であるポリマーを意味する。本出願の目的のためには、フッ素含有ポリマーは、フルオロオレフィン(たとえば、フルオロエチレン、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、およびヘキサフルオロプロピレン)、(メタ)アクリル酸の部分もしくは完全フッ素化アルキルエステル誘導体、ならびに部分もしくは完全フッ素化ビニルエーテルを含むフッ素含有ビニルモノマーから得られる。この観点から、フッ素含有ビニルモノマーは、生じた、任意選択的に架橋性の、ポリマーにおいて、約10重量%〜約70重量%、または約30重量%から約50重量%までのフッ素含有率%を与えるために一般に使用される。
成分(II)は、上に定義されたように、約600〜約100,000の重量平均分子量を有する、任意選択的に反応性官能基を有するフッ素およびケイ素含有ポリマーを含む。「フッ素およびケイ素含有ポリマー」とは、さらに1つ以上のケイ素官能基またはケイ素非反応性基を含有する、上に定義されたようなフッ素含有ポリマー、または低分子量フッ素含有置換基/セグメントを有するポリマー主鎖中にケイ素を含有するポリマーを意味する。
で表される。典型的にはAはヒドロキシル、シラン、アミン、不飽和モノカルボン酸、またはエチレン系不飽和基である。より典型的にはAはヒドロキシルまたは−CH=CH2である。
成分(III)は、約600未満の重量平均分子量を有し、そして少なくとも1つの官能基を有する反応性希釈剤を含む。
成分(IV)は、約10,000未満の数平均分子量を有するフッ素含有の非官能性オリゴマーまたはポリマーを含む。「フッ素含有の非官能性オリゴマーまたはポリマー」とは、約10,000未満の重量平均分子量に限定される、そして官能基をまったく持たないフッ素含有オリゴマーまたはポリマーを意味する。フッ素含有オリゴマーは、フルオロオレフィン(たとえば、フルオロエチレン、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、およびヘキサフルオロプロピレン)、(メタ)アクリル酸の部分もしくは完全フッ素化アルキルエステル誘導体、および部分もしくは完全フッ素化ビニルエーテルを含むフッ素含有ビニルモノマーから得られる。フッ素含有ビニルモノマーは、生じた、任意選択的に架橋性のポリマー中に、約10重量%、または約30重量%、または約50重量%から約50重量%、または約70重量%、または約90重量%までのフッ素含有率を与えるために一般に使用される。好適なオリゴマーまたはポリマーの一実施形態は、パーフルオロポリアルキルエーテルとも呼ばれる、パーフルオロポリエーテルである。別の実施形態は、化学構造:F−(CF(CF3)−CF2−O)n−CF2CF3(式中、nは約10〜約60である)のオリゴマーである。好適な一例は、Krytox(登録商標)フッ素化オイル(E.I.du Pont de Nemours and Company,Wilmington,DEから入手可能な)のクラスである。
成分(V)は無機粒子を含む。
くは多重コア/シェル構造体)を使用することができる。粒子はまた、表面官能化することができる。
本発明の別の態様は、上記の組成物を含むコーティングである。
(i)約600〜約100,000の重量平均分子量を有し、任意選択的に反応性官能基を有するフッ素含有ポリマーを含む約0〜約95重量%の成分(I);
(ii)約600〜約100,000の重量平均分子量を有し、任意選択的に反応性官能基を有するフッ素およびケイ素含有ポリマーを含む約0〜約95重量%の成分(II);
(iii)約600未満の重量平均分子量を有し、そして少なくとも1つの官能基を有する反応性希釈剤を含む約5〜約99.9重量%の成分(III);
(iv)約10,000未満の数平均分子量を有するフッ素含有の非官能性オリゴマーまたはポリマーを含む約0〜約20重量%の成分(IV);ならびに
(v)無機粒子を含む約0〜約80重量%の成分(V)
を含み、
ここで、コーティング組成物の約0.1〜約95重量%が成分(I)および成分(II)の1つまたは両方であり、コーティング組成物の約5〜約99.9重量%が成分(III)であり、コーティング組成物の残りが成分(I)〜(V)の1つまたは両方であり、ここで、重量百分率はすべて成分(I)〜(V)の総重量を基準としており、そしてただし両方が存在するとき成分(I)は成分(IV)と同一ではない工程と;
b)コーティング組成物を基材に塗布する工程と;
c)任意選択的に、溶媒をコーティング組成物から少なくとも部分的に除去する工程と;
d)コーティング組成物を硬化させる工程と
を含む、基材上のコーティングの製造方法が本明細書において記載される。
本発明の別の態様は、本組成物の反応生成物でコートされた基材、または、上記のような、乾燥したおよび硬化したコーティング、ならびに前記基材を含む物品である。
本発明の反射防止コーティングでコートされた基材フィルムの3.7cm×7.5cm片を、背面反射を防ぐために、捕捉気泡を排除するやり方で、黒色PVC絶縁用テープ(日東電工、PVCプラスチックテープ#21)のストリップをフィルムの非コート面に接着することによって測定の準備する。このフィルムを次に、分光計の光路に垂直に保持する。垂直入射の約2度内にある反射光を捕捉し、赤外拡張範囲分光計(Filmetrics、モデルF50)に導く。分光計を、その背面が粗くされ、そして黒くされたBK7ガラスの低反射率標準を使って400nm〜1700nm間で較正する。正反射性反射は、約2度の受光角での垂直入射で測定する。反射スペクトルを約1nmの間隔で400nm〜1700nmの範囲で記録する。低ノイズ・スペクトルは、機器がフルレンジにあるかまたは約6%反射で飽和するように長い検出器積分時間を用いることによって得られる。さらなるノイズ減少は、スペクトルの3つ以上の別個の測定値を平均することによって達成される。記録されたスペクトルから報告される反射率は、x、y、および正反射性反射率(RVIS)として報告されるYの色計算の結果である。色座標計算は、タイプC光源を使って10°標準観測者について行う。
曇り度は、BYK−Gardner USA,Columbia,MDから入手可能な「BYK Gardner Haze−Guard Plus」を用いて、ASTM D 1003、「透明プラスチックの曇り度および視感透過率についての標準試験方法(Standard Test Method for Haze and Luminous Transmittance of Transparent Plastics)」の方法に従って測定する。
本発明の反射防止コーティングでコートされた基材フィルムの3.7cm×7.5cm片を、コートされた面を上にして、フィルムの端を接着テープでプレートに固定することによって平坦ガラスプレートの表面上に取り付ける。Liberon銘柄#0000スチールウールを1cm×1cmより僅かに大きいパッチへカットする。1cm×1cmにカットしたソフト(柔軟)発泡体パッドをスチールウールパッドの一面に置き、スリップフィットDelrin(登録商標)スリーブ中に保持された200gの真ちゅう重りを発泡体パッドのトップ上に置く。このスリーブを、ステッピングモーター駆動移動ステージモデルMB2509P5J−S3 CO18762によって移動させる。VELMEX VXMステッピングモーター制御器がこのステッピングモーターを駆動する。スチールウールおよび重りアセンブリをフィルム表面上に置き、5cm/秒の速度で3cmの距離にわたって10サイクル(20パス)の間、フィルム表面の一面に前後に擦りつける。
本方法は、擦過フィルムを画像形成する工程と、この画像のソフトウェア操作によって擦過フィルム上の引っ掻き傷のついたパーセント面積を定量化する工程とを含む。
サンプルの表面張力は、液滴法を用いて表面上で特定液体の接触角を測定することによって分析した。
(1)成分(II):0.2gのCH2=CHSi(CH3)2O[Si(CH3)(CH2CH2CF3)O]x(CH3)2SiCH=CH2(Gelest,Inc.,Morrisville,PA,USAから入手可能な、ポリヒドロメチルシロキサン架橋剤とともに、ビニルテレケリック−末端ポリトリフルオロプロピルメチルシロキサン、1,000より大きい分子量(MW)およびPt触媒、F065)、(2)成分(III):0.05gのF(CF2)8CH2CH2Si(OCH2CH3)3、(3)成分(IV):0.03gのフッ素化オイルKrytox(登録商標)GPL105、300〜900の分子量(E.I.duPont de Nemours and Company,Wilmington,DEから入手可能な)、(4)0.02gのトルエン中10重量%のPt/ViSiO錯体(Gelest,Inc.,Morrisville,PAから入手可能なSIP 6830.3)、(5)0.1gのトリフルオロ酢酸、(6)1gの酢酸プロピルおよび(7)5gのトルエンを含有する未硬化組成物を形成した。未硬化組成物を、プレートを30分間未硬化組成物中に浸漬することによってガラスプレート(Motorola製)上にコートし、引き続きトルエン中に短く浸漬して過剰の組成物を除去し、コートされたガラスを、蓋なし容器中の水からの高湿度のオーブン中65℃で3時間加熱し、最終的に真空オーブン中120℃で1.5時間ベーキングした。得られたきれいな透明で無色のコーティングは、水(106度)、ジヨードメタン(93度)およびヘキサデカン(69度)の高い接触角によって示されるように低い表面張力(<18ダイン/cm)、ならびに紙でのホイッピングに対する目に見える耐引っ掻き性を有した。
(1)成分(II):0.2gのCH2=CHSi(CH3)2O[Si(CH3)(CH2CH2CF3)O]x(CH3)2SiCH=CH2(Gelest,Inc.,Morrisville,PAから入手可能な、ポリヒドロメチルシロキサン架橋剤とともに、ビニルテレケリック−末端ポリトリフルオロプロピルメチルシロキサン、1,000より大きい分子量(MW)、およびPt触媒、F065)、(2)成分(III):0.1gのF(CF2)8CH2CH2Si(OCH2CH3)3、(3)成分(IV):0.02gのフッ素化オイルKrytox(登録商標)GPL105 300〜900の分子量(E.I.duPont de Nemours and Company,Wilmington,DEから入手可能な)、(4)0.03gのトルエン中10重量%のPt/ViSiO錯体(Gelest,Inc.,Morrisville,PAから入手可能なSIP 6830)、(5)0.1gのトリフルオロ酢酸、(6)1gの酢酸プロピルおよび(7)6gのトルエンを含有する未硬化組成物を形成した。未硬化組成物を、プレートを30分間未硬化組成物中に浸漬することによってガラスプレート(Motorola)上にコートし、引き続き酢酸プロピルでリンスして過剰の組成物を除去し、コートされたガラスを、蓋なし容器中の水からの高湿度のオーブン中65℃で2.5時間加熱し、最終的に真空オーブン中120℃で2時間ベーキングした。得られたきれいな透明で無色のコーティングは、水(104度)、ジヨードメタン(87度)およびヘキサデカン(63度)の高い接触角によって示されるように低い表面張力(<18ダイン/cm)ならびに紙でのホイッピングに対する目に見える耐引っ掻き性を有した。
(1)成分(II):0.06gのHO(Si(CH3)(CH2CH2CF3)O)xH(シラノール末端ポリトリフルオロプロピルメチルシロキサン、800〜1200の分子量、FMS−9922、Gelest)、(2)成分(III):0.015gのCH2=CHC(O)OCH2(CF2)4CH2O(O)CCH=CH2(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、MW=370)、(3)成分(III):0.3gの1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、および(4)0.3gの酢酸プロピル、(5)0.03gのIrgacure(登録商標)651を含有する未硬化組成物を形成した。未硬化組成物を、1ミルのドクターブレード・フィルム塗布機を用いてFuji TAC(トリアセチルセルロース)フィルム上にコートし、引き続き窒素で2分間パージし、次にUVランプによって85℃で5分間硬化させた。得られたコーティングは、RVIS=1.44(コートしていないFuji
TACに対して)、RMIN=0.72、曇り度=0.53、および引っ掻き傷のついた%=100を有した。
(1)成分(II):0.04gのHO(Si(CH3)(CH2CH2CF3)O)xH(シラノール末端ポリトリフルオロプロピルメチルシロキサン、MW=800〜1200、FMS−9922、Gelest,Inc.,Morrisville,PAから入手可能な)、(2)成分(II):0.02gのHO(Si(CH3)(CH2CH2CF3)O)yH(シラノール末端ポリトリフルオロプロピルメチルシロキサン、MW=550〜800、FMS−9921、Gelest,Inc.,Morrisville,PAから入手可能な)、(3)成分(III):0.05gのCH2=CHC(O)O
CH2(CF2)4CH2O(O)CCH=CH2(2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、MW=370)、(4)成分(III):0.3gの1,4−ブタンジオールジアクリレート、および(5)0.3gの酢酸プロピル、(6)0.03gのIrgacure(登録商標)651を含有する未硬化組成物を形成した。未硬化組成物を、1ミルのドクターブレード・フィルム塗布機を用いてFuji TAC(トリアセチルセルロース)フィルム上にコートし、引き続き窒素で2分間パージし、次にUVランプによって85℃で5分間硬化させた。得られたコーティングは、RVIS=1.32(コートしていないFuji TACについての4.3に対して)、RMIN=0.83、曇り度=0.84、および引っ掻き傷のついた%=80を有した。
(1)成分(II):0.06gのHO(Si(CH3)(CH2CH2CF3)O)yH(シラノール末端ポリトリフルオロプロピルメチルシロキサン、MW=550〜800、FMS−9921、Gelest,Inc.,Morrisville,PAから入手可能な)、(2)成分(III):0.05gのF(CF2)8CH2CH2Si(OCH2CH3)3、(3)成分(III):0.3gの1,3−ブタンジオールジアクリレート、および(4)0.3gの酢酸プロピル、(5)0.03gのIrgacure(登録商標)651を含有する未硬化組成物を形成した。未硬化組成物を、1ミルのドクターブレード・フィルム塗布機を用いてFuji TAC(トリアセチルセルロース)フィルム上にコートし、引き続き窒素で2分間パージし、次にUVランプによって85℃で5分間硬化させた。得られたコーティングは、RVIS=1.24(コートしていないFuji TACについての4.3に対して)、RMIN=0.98、曇り度=0.74、および引っ掻き傷のついた%=100を有した。
(1)成分(II):0.037gのHO(Si(CH3)(CH2CH2CF3)O)yH(シラノール末端ポリトリフルオロプロピルメチルシロキサン、MW=800〜1200、FMS−9922、Gelest,Inc.,Morrisville,PAから入手可能な)、(2)成分(I):0.015gのE10−DA、パーフルオロポリエーテルジアクリレート、Mn=1200〜1500(Sartomer Company,Inc.,Exton,PAから入手可能な、製品コードCN4000)、(3)成分(III):0.8gの1,4−ブタンジオールジアクリレート、および(4)0.8gの酢酸プロピル、(5)0.08gのIrgacure(登録商標)651を含有する未硬化組成物を形成した。未硬化組成物を、1ミルのドクターブレード・フィルム塗布機を用いてFuji TAC(トリアセチルセルロース)フィルム上にコートし、引き続き窒素で2分間パージし、次にUVランプによって85℃で5分間硬化させた。得られたコーティングは、RVIS=1.89(コートしていないFuji TACについての4.3に対して)、RMIN=1.72、曇り度=0.56、および引っ掻き傷のついた%=21を有した。
(1)成分(II):0.05gのHO(Si(CH3)(CH2CH2CF3)O)yH(シラノール末端ポリトリフルオロプロピルメチルシロキサン、MW=550〜800、FMS−9921、Gelest,Inc.,Morrisville,PAから入手可能な)、(2)成分(I):0.015gのE10−DA、パーフルオロポリエーテルジアクリレート、Mn=1200〜1500(Sartomer Company,Inc.,Exton,PAから入手可能な、製品コードCN4000)、(3)成分(III):0.8gの1,3−ブタンジオールジアクリレート、および(4)0.8gの酢酸プロピル、(5)0.08gのIrgacure(登録商標)651を含有する未硬化
組成物を形成した。未硬化組成物を、1ミルのドクターブレード・フィルム塗布機を用いてFuji TAC(トリアセチルセルロース)フィルム上にコートし、引き続き窒素で2分間パージし、次にUVランプによって85℃で5分間硬化させた。得られたコーティングは、RVIS=1.73(コートしていないFuji TACについての4.3に対して)、RMIN=1.72、曇り度=0.24、および引っ掻き傷のついた%=98を有した。
(1)成分(I):0.11gのViton(登録商標)GF−200Sフルオロエラストマー(MW=30,000〜70,000、E.I.duPont de Nemours and Company,Wilmington,DEから入手可能な)、(2)成分(III):2.0gの1,4−ブタンジオールジアクリレート、および(3)0.19gの酢酸プロピル、(4)2.0gのVertrel(登録商標)XFスペシャルティ流体(E.I.duPont de Nemours and Company,Wilmington,DEから入手可能なフッ素化溶媒)、(5)0.0011gのIrgacure(登録商標)651を含有する未硬化組成物を形成した。未硬化組成物を、0.5ミルのドクターブレード・フィルム塗布機を用いてFuji TAC(トリアセチルセルロース)フィルム上にコートし、引き続き窒素で2分間パージし、次にUVランプによって85℃で5分間硬化させた。得られたコーティングは、47度のヘキサデカン前進接触角および26度の後退接触角を示し、RVIS=3.36(コートしていないFuji TACについての4.3に対して)、曇り度=0.62%を有した。
Claims (18)
- a)約600〜約100,000の質量平均分子量を有し、任意選択的に反応性官能基を有するフッ素含有ポリマーを含んでなる約0〜約95質量%の成分(I);
b)約600〜約100,000の質量平均分子量を有し、任意選択的に反応性官能基を有するフッ素およびケイ素含有ポリマーを含んでなる約0〜約95質量%の成分(II);
c)約600未満の質量平均分子量を有し、少なくとも1つの官能基を有する反応性希釈剤を含む約5〜約99.9質量%の成分(III);
d)約10,000未満の数平均分子量を有するフッ素含有の非官能性オリゴマーまたはポリマーを含む約0〜約20質量%の成分(IV);ならびに
e)無機粒子を含む約0〜約80質量%の成分(V)
を含んでなる組成物であって、
組成物の約0.1〜約95質量%が成分(I)および成分(II)の1つまたは両方であり、組成物の約5〜約99.9質量%が成分(III)であり、組成物の残りが成分(IV)および(V)の1つまたは両方であり、ここで、質量百分率はすべて成分(I)〜(V)の総質量に基づいており、ただし成分(I)と成分(IV)の両方が存在するとき、成分(I)は成分(IV)と同一ではない、上記組成物。 - 成分(I)が約0.1%〜約2%の質量%で存在する請求項1に記載の組成物。
- 成分(I)が約10,000〜約70,000の質量平均分子量を有する請求項1に記載の組成物。
- 成分(II)が約4%〜約75%の質量%で存在する請求項1に記載の組成物。
- 成分(II)が約600〜約3,000の質量平均分子量を有する請求項1に記載の組成物。
- 成分(III)が、約600未満の質量平均分子量を有し、少なくとも1つの官能基を有するフッ素含有反応性希釈剤を含んでなる成分(IIIa)を含んでなる、請求項1に記載の組成物。
- 成分(III)が、約600未満の質量平均分子量を有し、少なくとも1つの官能基を有するケイ素含有反応性希釈剤を含んでなる成分(IIIb)を含んでなる、請求項1に記載の組成物。
- 成分(III)が、約600未満の質量平均分子量を有し、少なくとも1つの官能基を有するフッ素およびケイ素含有反応性希釈剤を含んでなる成分(IIIc)を含んでなる、請求項1に記載の組成物。
- 成分(III)が約15%〜約80%の質量%で存在する請求項1に記載の組成物。
- 成分(III)が約200〜約600の質量平均分子量で存在する請求項1に記載の組成物。
- 成分(IV)が約5%〜約13%の質量%で存在する請求項1に記載の組成物。
- 成分(IV)が約3,000〜約8,000の数平均分子量を有する請求項1に記載の組成物。
- 成分(IV)がパーフルオロポリアルキルエーテルオリゴマーまたはポリマーである請求項1に記載の組成物。
- 成分(V)が約10%〜約40%の質量%で存在する請求項1に記載の組成物。
- 成分(V)が導電性または半導性無機粒子を含む請求項1に記載の組成物。
- 請求項1に記載の組成物を含むコーティング。
- 請求項1に記載の組成物でコートされた基材。
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