JP2016175981A - Organic-inorganic hybrid coating agent and method for producing the same - Google Patents

Organic-inorganic hybrid coating agent and method for producing the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic-inorganic hybrid coating agent formed of a silica-based particle dispersion which is excellent in dispersion stability, exhibits high hydrophobicity and is surface-treated, and a polymer resin material; and a method for producing the same.SOLUTION: An organic-inorganic hybrid coating agent contains a silica-based particle dispersion (A) which is surface-treated with a trialkoxysilane compound having a (meth)acryloyl group and a trialkoxysilane compound having an alkyl group, a polyfunctional (meth)acrylate compound (B) having two or more (meth)acryloyl groups, and a polymerization initiator (C); and is produced by surface-treating the silica-based particle dispersion (A), adding and dispersing the polyfunctional (meth)acrylate compound (B) thereto, adding the polymerization initiator (C) thereto, and curing the resultant substance.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、表面処理されたシリカ系粒子と多官能(メタ)アクリレート化合物とが混合されてなる有機無機ハイブリッドコーティング剤およびその製造方法に関する。   The present invention relates to an organic-inorganic hybrid coating agent obtained by mixing surface-treated silica-based particles and a polyfunctional (meth) acrylate compound, and a method for producing the same.

プラスチックは、軽量、成形性、衝撃性などに優れているが、表面硬度、耐摩耗性に欠けており、傷つきやすいという欠点がある。そのため、プラスチックに表面硬度、耐摩耗性を付与するハードコーティング法が求められている。   Plastics are excellent in light weight, moldability, impact properties, etc., but lack the surface hardness and wear resistance and have the disadvantage of being easily damaged. Therefore, there is a demand for a hard coating method that imparts surface hardness and wear resistance to plastics.

上記の問題点を解決するためにハードコーティング組成物として、シロキサン、(メタ)アクリル、ウレタンなどの材料を塗布、硬化し、被覆する方法が用いられている。その中でも特に、シロキサン材料は表面硬度、耐摩耗性の点で優れているが、熱硬化性であり、その生産性に問題がある。一方、アクリル材料では、光硬化法による耐摩耗性などの改善が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、光硬化アクリル系樹脂組成物は、表面硬度と耐摩耗性を十分に満足できるまでには至っていない。   In order to solve the above problems, a method of applying, curing, and coating a material such as siloxane, (meth) acryl, urethane, or the like as a hard coating composition is used. Among them, siloxane materials are particularly excellent in terms of surface hardness and wear resistance, but are thermosetting and have problems with their productivity. On the other hand, for acrylic materials, improvements such as wear resistance by photocuring have been proposed (see, for example, Patent Document 1). However, the photo-curing acrylic resin composition has not yet fully satisfied the surface hardness and the wear resistance.

特開2004−277512号公報JP 2004-277512 A

本発明の目的は、表面硬度と耐摩耗性の両方に優れるだけでなく光学的な透明性にも優れた皮膜を形成できる(メタ)アクリル系有機無機ハイブリッドコーティング剤およびその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a (meth) acrylic organic-inorganic hybrid coating agent capable of forming a film not only excellent in both surface hardness and wear resistance but also excellent in optical transparency, and a method for producing the same. It is in.

本発明の有機無機ハイブリッドコーティング剤は、(メタ)アクリロイル基を有するトリアルコキシシラン化合物とアルキル基を有するトリアルコキシシラン化合物とで表面処理されたシリカ系粒子分散体(A)と、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレート化合物(B)と、重合開始剤(C)と、を含むことを特徴とする。   The organic-inorganic hybrid coating agent of the present invention includes a silica-based particle dispersion (A) surface-treated with a trialkoxysilane compound having a (meth) acryloyl group and a trialkoxysilane compound having an alkyl group, and two or more A polyfunctional (meth) acrylate compound (B) having a (meth) acryloyl group and a polymerization initiator (C) are included.

また、前記シリカ系粒子分散体(A)は、湿式法で得られた平均粒子径が1〜50nmの範囲にあるシリカ粒子を親水性有機溶媒に分散され、一般式(1)(M)A−(CH)n−Si(OR (式中、(M)Aは、(メタ)アクリロイル基であり、Rは、炭素数1〜4のアルキル基であり、nは、1〜4の整数である)で表される(メタ)アクリロイル基を有するトリアルコキシシラン化合物と、一般式(2)R−Si(OR (式中、Rは、炭素数10以下のアルキル基であり、Rは、炭素数1〜4のアルキル基である)で表されるアルキル基を有するトリアルコキシシラン化合物と、からなるシランカップリング剤で表面処理されたことを特徴とする。 In the silica-based particle dispersion (A), silica particles having an average particle diameter of 1 to 50 nm obtained by a wet method are dispersed in a hydrophilic organic solvent, and the general formula (1) (M) A - (CH 2) n-Si (OR 1) 3 ( wherein, (M) a is a (meth) acryloyl group, R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, n is 1 A trialkoxysilane compound having a (meth) acryloyl group represented by formula (2) R 2 —Si (OR 3 ) 3 (wherein R 2 has 10 or less carbon atoms). And R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) and a surface-treated with a silane coupling agent comprising a trialkoxysilane compound having an alkyl group represented by To do.

また、本発明の有機無機ハイブリッドコーティング剤の製造方法は、(メタ)アクリロイル基を有するトリアルコキシシラン化合物とアルキル基を有するトリアルコキシシラン化合物とからなるシランカップリング剤と、シリカ粒子が分散した分散液とを混合してシリカ系粒子分散体を表面処理する工程と、前記シリカ系粒子分散体に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレート化合物を添加して分散させる工程と、前記シリカ系粒子分散体と前記多官能(メタ)アクリレート化合物の混合物に重合開始剤を添加して硬化させる工程と、を含むことを特徴とする。   In addition, the method for producing the organic-inorganic hybrid coating agent of the present invention includes a silane coupling agent comprising a trialkoxysilane compound having a (meth) acryloyl group and a trialkoxysilane compound having an alkyl group, and a dispersion in which silica particles are dispersed. A step of mixing a liquid to surface-treat the silica-based particle dispersion, and a step of adding and dispersing a polyfunctional (meth) acrylate compound having two or more (meth) acryloyl groups in the silica-based particle dispersion. And a step of adding a polymerization initiator to the mixture of the silica-based particle dispersion and the polyfunctional (meth) acrylate compound and curing the mixture.

また、前記シリカ系粒子分散体を表面処理する工程は、湿式法で得られて平均粒子径が1〜50nmであるシリカ粒子を親水性有機溶媒に分散させる工程を含み、湿式法により得られるシリカ粒子が分散した分散液と、一般式(1)(M)A−(CH)n−Si(OR (式中、(M)Aは(メタ)アクリロイル基であり、Rは炭素数1〜4のアルキル基であり、nは1〜4の整数である)で表される(メタ)アクリロイル基を有するトリアルコキシシラン化合物と、一般式(2)R−Si(OR (式中、Rは炭素数10以下のアルキル基であり、Rは炭素数1〜4のアルキル基である)で表されるアルキル基を有するトリアルコキシシラン化合物と、からなるシランカップリング剤と、を混合してシリカ系粒子分散体を表面処理することを特徴とする。 The surface treatment of the silica-based particle dispersion includes a step of dispersing silica particles obtained by a wet method and having an average particle diameter of 1 to 50 nm in a hydrophilic organic solvent, and obtained by a wet method. and dispersion particles dispersed, the general formula (1) (M) A- ( CH 2) n-Si (OR 1) 3 ( wherein, (M) a is a (meth) acryloyl group, R 1 is A trialkoxysilane compound having a (meth) acryloyl group represented by an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and n is an integer of 1 to 4, and a general formula (2) R 2 —Si (OR 3 ) 3 (wherein R 2 is an alkyl group having 10 or less carbon atoms, and R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms), and a trialkoxysilane compound having an alkyl group Coupling agent and silica Wherein the surface treatment of child dispersion.

本発明に係る有機無機ハイブリッドコーティング剤は、シリカ粒子表面への反応性基の付与と疎水性化が十分に行われ、疎水性の樹脂材料に対しても、いずれの比率でも溶解可能であり、共重合可能な樹脂材料に添加して光硬化反応をさせると、有機無機ハイブリッド材料を得ることができ、また、熱硬化ではなく光硬化であるため、耐熱性の低いプラスチックを劣化させることなくハードコーティングが可能である。   The organic-inorganic hybrid coating agent according to the present invention is sufficiently imparted with a reactive group on the surface of silica particles and hydrophobized, and can be dissolved in any ratio to a hydrophobic resin material. When added to a copolymerizable resin material and allowed to undergo a photo-curing reaction, an organic-inorganic hybrid material can be obtained, and since it is not heat-curing but photo-curing, it can be hardened without degrading plastic with low heat resistance. Coating is possible.

本発明の実施形態にかかわる有機無機ハイブリッドコーティング剤の製造方法の第一工程について以下に示す。
まず、表面処理されたシリカ系粒子分散体の製造について以下に示す。
本実施形態の表面処理されたシリカ系粒子分散体は、湿式法により得られたシリカ粒子が親水性有機溶媒に分散した分散液を使用し、この分散液に、一般式(1)(M)A−(CH)n−Si(OR (式中、(M)Aは、(メタ)アクリロイル基であり、Rは、炭素数1〜4のアルキル基であり、nは、1〜4の整数である)で表される(メタ)アクリロイル基を有する化合物及び、一般式(2) R−Si(OR (式中、Rは、炭素数10以下のアルキル基であり、Rは、炭素数1〜4のアルキル基である)で表されるアルキル基を有するトリアルコキシシラン化合物とからなるシランカップリング剤を同時に添加して表面処理を行うことにより、製造される。
It shows below about the 1st process of the manufacturing method of the organic inorganic hybrid coating agent in connection with embodiment of this invention.
First, production of a surface-treated silica-based particle dispersion will be described below.
As the surface-treated silica-based particle dispersion of the present embodiment, a dispersion in which silica particles obtained by a wet method are dispersed in a hydrophilic organic solvent is used, and the general formula (1) (M) is used for this dispersion. A- (CH 2) in n-Si (OR 1) 3 ( wherein, (M) a is a (meth) acryloyl group, R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, n is And a compound having a (meth) acryloyl group represented by formula (2) R 2 —Si (OR 3 ) 3 (wherein R 2 is an alkyl having 10 or less carbon atoms). A surface treatment by simultaneously adding a silane coupling agent comprising a trialkoxysilane compound having an alkyl group represented by: R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, Manufactured.

シリカ粒子について以下に示す。
表面処理に供するシリカ粒子は、所定のナノサイズの平均粒子径、具体的には1〜50nm、好適には1〜35nm、最も好ましくは5〜25nmの平均粒子径を有するものであり、湿式法により得られたものであればよい。
The silica particles are shown below.
The silica particles subjected to the surface treatment have a predetermined nano-sized average particle diameter, specifically 1 to 50 nm, preferably 1 to 35 nm, and most preferably 5 to 25 nm. What is necessary is just to be obtained.

尚、粒径が上記範囲よりも小さいものは、製造が困難な上、シランカップリング剤による表面処理も難しく、また、上記範囲よりも大きな粒子は、可視光の散乱が大きくなるため、例えば、透明樹脂に配合したときに透明性を低下させてしまう。   In addition, those having a particle size smaller than the above range are difficult to produce and surface treatment with a silane coupling agent is difficult, and particles larger than the above range have a large scattering of visible light. When blended with a transparent resin, the transparency is lowered.

湿式法には、加水分解法、中和法、イオン交換法、沈殿法など多くの方法が提案、実施されているが、溶媒中に分散した微細な粒子を容易に、しかも比較的粒径の揃った形態で得ることができるという観点から、シラン化合物を加水分解、縮合させるゾルゲル法を用いることが最も好適である。   Many methods such as a hydrolysis method, a neutralization method, an ion exchange method, and a precipitation method have been proposed and implemented as a wet method, but fine particles dispersed in a solvent are easily and relatively small in particle size. From the viewpoint that it can be obtained in a uniform form, it is most preferable to use a sol-gel method in which a silane compound is hydrolyzed and condensed.

シランカップリング剤について以下に示す。
上述した分散液中のシリカ粒子の表面処理剤として、(メタ)アクリロイル基を有するトリアルコキシシラン化合物とアルキル基を有するトリアルコキシシラン化合物が使用される。前者のシランカップリング剤は、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物との相溶性を直接的に向上させるという点で、樹脂を構成するモノマーとの共重合性を有する官能基である(メタ)アクリロイル基とシリカ粒子表面のシラノール基と反応し得る基を生成する加水分解性の官能基とを有する化合物である。後者は本質的に疎水性の官能基であるアルキル基と前者と同様なシリカ粒子表面のシラノール基と反応し得る基を生成する加水分解性の官能基とを有する化合物である。したがって、シリカ粒子表面との反応性及び活性エネルギー線硬化性樹脂組成物との相溶性と疎水性の観点から、1分子中に(メタ)アクリロイル基またはアルキル基を1個有し、且つ加水分解性の官能基を3個有するシラン化合物が好適に使用される。
The silane coupling agent is shown below.
As the surface treatment agent for the silica particles in the dispersion described above, a trialkoxysilane compound having a (meth) acryloyl group and a trialkoxysilane compound having an alkyl group are used. The former silane coupling agent is a (meth) acryloyl functional group having a copolymerizability with the monomer constituting the resin in that the compatibility with the active energy ray-curable resin composition is directly improved. And a hydrolyzable functional group that generates a group capable of reacting with a silanol group on the surface of silica particles. The latter is a compound having an alkyl group that is essentially a hydrophobic functional group and a hydrolyzable functional group that generates a group that can react with a silanol group on the surface of the silica particles similar to the former. Therefore, from the viewpoints of reactivity with the silica particle surface and compatibility with the active energy ray-curable resin composition and hydrophobicity, each molecule has one (meth) acryloyl group or alkyl group and is hydrolyzed. A silane compound having three functional groups is preferably used.

一般式(1)(M)A−(CH)n−Si(OR (式中、(M)Aは、(メタ)アクリロイル基であり、Rは、炭素数1〜4のアルキル基であり、nは、1〜4の整数である)で表される(メタ)アクリロイル基を有する化合物として、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランや3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが好適に用いられる。 Formula (1) (M) A- ( CH 2) n-Si (OR 1) 3 ( wherein, (M) A is a (meth) acryloyl group, R 1 is 1 to 4 carbon atoms 3-acryloxypropyltrimethoxysilane or 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane is preferably used as the compound having a (meth) acryloyl group represented by the following formula: n is an alkyl group, and n is an integer of 1 to 4. Used.

また、一般式(2)R−Si(OR (式中、Rは、炭素数10以下のアルキル基であり、Rは、炭素数1〜4のアルキル基である)で表されるアルキル基を有するトリアルコキシシラン化合物としては、メチルトリメトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、イソオクチルトリメトキシシラン、n−デシルトリメトキシシラン、等を挙げることができ、これらは1種単独で使用することもできるし、2種以上を組み合わせて使用することもできる。 In general formula (2) R 2 -Si (OR 3) 3 ( wherein, R 2 is an alkyl group having 10 or less carbon atoms, R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) in Examples of the trialkoxysilane compound having an alkyl group include methyltrimethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-octyltrimethoxysilane, and isooctyltri A methoxysilane, n-decyltrimethoxysilane, etc. can be mentioned, These can also be used individually by 1 type and can also be used in combination of 2 or more type.

さらに、上記で例示した化合物中のメトキシ基をエトキシ基に置換した化合物(例えば3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシランやメチルトリエトキシシランなど)も、疎水性のシランカップリング剤として、上記と同様に好適に使用できる。   Further, a compound in which the methoxy group in the compound exemplified above is substituted with an ethoxy group (for example, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, methyltriethoxysilane, etc.) is also used as a hydrophobic silane coupling agent in the same manner as described above. It can be used suitably.

表面処理について以下に示す。
シランカップリング剤と、前述した微細なシリカ粒子が分散した分散液とを混合することにより、該粒子の表面処理が行われる。上記混合は、一般に、シリカ粒子が分散した分散液にシランカップリング剤を滴下して行なう方法が推奨される。
The surface treatment is shown below.
By mixing the silane coupling agent and the dispersion liquid in which the fine silica particles are dispersed, the surface treatment of the particles is performed. In general, it is recommended that the mixing be performed by dropping a silane coupling agent into a dispersion in which silica particles are dispersed.

尚、表面処理に際して用いるシランカップリング剤の量は、この微細なシリカ粒子をシランカップリング剤により均一に被覆するための理論使用量(g)を上限とし、下記式(3)
[カップリング剤の理論使用量]=A・B/C ・・・(3)
(式中、Aは、表面処理すべきシリカ系ナノ粒子の重量(g)であり、Bは、上記ナノ粒子の比表面積(m/g)であり、Cは、カップリング剤の最小被覆面積(m/g)である)によって求めることができる。
Incidentally, the amount of the silane coupling agent used for the surface treatment is limited to the theoretical amount (g) for uniformly coating the fine silica particles with the silane coupling agent, and the following formula (3)
[Theoretical use amount of coupling agent] = A · B / C (3)
(In the formula, A is the weight (g) of the silica-based nanoparticles to be surface-treated, B is the specific surface area (m 2 / g) of the nanoparticles, and C is the minimum coating of the coupling agent. Area (m 2 / g)).

また、上記のカップリング剤の最小被覆面積C(m/g)は下記式(4)
最小被覆面積C=(6.02×1023×13×10−20)/(シランカップリング剤の分子量)
・・・(4)
によって求められる。
The minimum coating area C (m 2 / g) of the above coupling agent is expressed by the following formula (4)
Minimum covering area C = (6.02 × 10 23 × 13 × 10 −20 ) / (Molecular weight of silane coupling agent)
... (4)
Sought by.

表面処理されたシリカ系粒子分散体について以下に示す。
本実施形態の表面処理されたシリカ系粒子分散体は、前述したシリカ粒子と同様、極めて微細なナノオーダーの粒径を有しており、電子顕微鏡で測定して平均粒子径が1〜50nm、好ましくは1〜35nmの範囲、最も好ましくは5〜25nmの範囲にあり、凝集しておらず、前述したシランカップリング剤によって個々の粒子が被覆されている。
The surface-treated silica-based particle dispersion is shown below.
The surface-treated silica-based particle dispersion of the present embodiment has a very fine nano-order particle size, similar to the silica particles described above, and an average particle size of 1 to 50 nm as measured with an electron microscope. Preferably it is in the range of 1-35 nm, most preferably in the range of 5-25 nm, it is not agglomerated and the individual particles are coated with the silane coupling agent described above.

また、高い疎水性を示し、しかもナノオーダーの微細な粒径を有しており、凝集していないことから、重量比が1:1のトルエンとn−ヘキサンの混合溶媒に粒子を2質量%含む分散液では、その可視光透過率が80%以上、特に85%以上、最も好ましくは90%以上となっており、分散液は高い透明性を有している。   In addition, since it exhibits high hydrophobicity and has a nano-order fine particle size and is not agglomerated, 2% by mass of particles in a mixed solvent of toluene and n-hexane having a weight ratio of 1: 1. In the containing dispersion, the visible light transmittance is 80% or more, particularly 85% or more, most preferably 90% or more, and the dispersion has high transparency.

本実施形態の有機無機ハイブリッドコーティング剤の製造方法の第二工程と第三工程について以下に示す。
上述した本実施形態の表面処理されたシリカ系粒子分散体は、その粒子径が著しく微細であり、しかも凝集による濁りをほとんど生じておらず、単分散性と同時に、疎水性を示すため、各種樹脂に均一分散させることができ、これにより、樹脂の耐熱性(熱膨張係数)や表面硬度、強度などの機械的特性の調整を行うことができ、さらに、透明樹脂の場合には、この粒子が凝集せずに均一に分散されるため、その優れた透明性が維持されることとなる。
It shows below about the 2nd process and the 3rd process of the manufacturing method of the organic inorganic hybrid coating agent of this embodiment.
The surface-treated silica-based particle dispersion of the present embodiment described above has a remarkably fine particle diameter, and hardly causes turbidity due to aggregation. It can be uniformly dispersed in the resin, which allows the adjustment of mechanical properties such as heat resistance (thermal expansion coefficient), surface hardness, and strength of the resin. Is uniformly dispersed without agglomeration, so that the excellent transparency is maintained.

例えば、本実施形態の表面処理されたシリカ系粒子分散体(A)を含む活性エネルギー線硬化性有機無機ハイブリッドコーティング剤を得るには、(メタ)アクリロイル基等の重合性基を有する化合物との分散体を調製すればよい。また、硬化物を得るには、上記コーティング剤に活性エネルギー線硬化剤(重合開始剤)を添加し、活性エネルギー線を照射することにより硬化物とすることができる。   For example, in order to obtain an active energy ray-curable organic-inorganic hybrid coating agent containing the surface-treated silica-based particle dispersion (A) of the present embodiment, a compound having a polymerizable group such as a (meth) acryloyl group is used. A dispersion may be prepared. Moreover, in order to obtain hardened | cured material, it can be set as hardened | cured material by adding an active energy ray hardening | curing agent (polymerization initiator) to the said coating agent, and irradiating an active energy ray.

本実施形態の第二工程で用いられる2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートの例としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート;ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサメチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートなどが挙げられ、また、3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレートの例としては、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、テトラメチロールメタンテトラアクリレート、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレートなどの分岐鎖状、環状の(メタ)アクリレート類、又はウレタンアクリレート類など、そしてこれらの重合体(オリゴマー、ポリマー)を挙げることができ、これらを1種類又は2種類以上の混合物にすることも可能である。
また、本実施形態の第三工程で用いられる光ラジカル重合開始剤及び光カチオン重合開始剤は、以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Examples of polyfunctional (meth) acrylates having two or more (meth) acryloyl groups used in the second step of this embodiment include, for example, ethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate; Diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetraethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, dipropylene glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate , Tetrapropylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, 1,4-butylene glycol di (meth) Examples thereof include acrylate, 1,6-hexamethylene glycol di (meth) acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, and three or more (meth) acryloyl. Examples of polyfunctional (meth) acrylates having a group include trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, dipenta Erythritol penta (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol tri (meth) acrylate, tetramethylol methane triacrylate, tetramethylol methane tetra Examples thereof include branched chain such as acrylate, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate triacrylate, cyclic (meth) acrylates, urethane acrylates, etc., and polymers (oligomers, polymers) thereof. Can be made into one kind or a mixture of two or more kinds.
Moreover, although the following are mentioned as a radical photopolymerization initiator and a photocationic polymerization initiator used at the 3rd process of this embodiment, it is not limited to these.

光ラジカル重合開始剤としては、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−〔4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル〕−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、チオキサントン及びチオキサントン誘導体、2,2’−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキシド、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−1−プロパノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタン−1−オンなどから選ばれる1種または2種類以上の混合系が、硬化性が高いコーティング用活性エネルギー線硬化型樹脂組成物が得られるため好ましい。その使用量は特に制限はないが、感度を良好に保ち、結晶の析出、塗膜物性の劣化等防止するため、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物100質量部に対して0.05〜20質量部用いることが好ましく、なかでも1〜10質量部が特に好ましい。   Examples of the photo radical polymerization initiator include 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy- 2-methyl-1-propan-1-one, thioxanthone and thioxanthone derivatives, 2,2′-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, bis (2 , 4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide, 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-1-propanone, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholino Phenyl) -butan-1-one, etc. Preferable since high coating the active energy ray curable resin composition is cured can be obtained. The amount used is not particularly limited, but is 0.05 to 20 masses per 100 parts by mass of the active energy ray-curable resin composition in order to maintain good sensitivity and prevent crystal precipitation, coating film property deterioration, and the like. It is preferable to use parts, particularly 1 to 10 parts by mass.

また、光カチオン重合開始剤は、スルホニウム塩系やヨードニウム塩系があり、その例として、ジフェニル−4−チオフェノキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリ−p−トリルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート、トリ−p−トリルスルホニウムヘキサフルオロフォスフェート、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボラート、4−イソプロピル−4’−メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムトリフルオロメタンスルホナート、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロヒ酸、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロフォスフェート、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられ、これらを1種類または2種類以上を併用して用いてもよい。添加量はアクリル樹脂に対して20質量%以下で、好ましくは1〜5質量%で使用する。   Further, the cationic photopolymerization initiator includes a sulfonium salt type and an iodonium salt type. Examples thereof include diphenyl-4-thiophenoxyphenylsulfonium hexafluoroantimonate, tri-p-tolylsulfonium trifluoromethanesulfonate, and tri-p. -Tolylsulfonium hexafluorophosphate, triphenylsulfonium tetrafluoroborate, 4-isopropyl-4'-methyldiphenyliodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium trifluoromethanesulfonate, bis (4-t-butylphenyl) iodonium hexafluorophosphate, diphenyliodonium hexafluoroarsenate, diphenyliodonium hexafluorophosphate , Such as diphenyl iodonium trifluoromethane sulfonic acid. These may be used in combination of these one kind or two or more kinds. The addition amount is 20% by mass or less, preferably 1 to 5% by mass with respect to the acrylic resin.

第三工程で得られた樹脂組成物を、スピンコート、スプレーコート、ディップコート、バーコート、フローコート法等を用いて所定の厚みだけプラスチック等からなる基板に塗布した後、活性エネルギー線により硬化させることにより、(メタ)アクリロリル基がラジカル重合し、また、表面処理されたシリカ系粒子とも重合して3次元架橋することによって、有機無機ハイブリッド化が行われる。これにより光学的な透明性を有する表面硬度や耐擦傷性を向上させる効果を持つコーティングを行えることとなる。上記塗工方法にて基板に塗布、溶剤乾燥、活性エネルギー線照射し成膜することとなるが、このときの膜厚は0.01〜50μm、好ましくは0.05〜10μmとなるようにする。活性エネルギー線照射は、水銀ランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ等の光源から発せられる活性エネルギー線を照射し硬化させて成膜する。ここで言う活性エネルギー線とは、紫外線や電子線など光ラジカル重合可能なものをいう。   The resin composition obtained in the third step is applied to a substrate made of plastic or the like by a predetermined thickness using spin coating, spray coating, dip coating, bar coating, flow coating, etc., and then cured with active energy rays. As a result, the (meth) acrylolyl group is radically polymerized, and the surface-treated silica-based particles are also polymerized to form a three-dimensional crosslink, whereby organic-inorganic hybridization is performed. As a result, a coating having an effect of improving the surface hardness and scratch resistance having optical transparency can be performed. The substrate is coated, dried with a solvent, and irradiated with active energy rays to form a film by the above coating method. The film thickness at this time is 0.01 to 50 μm, preferably 0.05 to 10 μm. . In the active energy ray irradiation, an active energy ray emitted from a light source such as a mercury lamp, a xenon lamp, or a metal halide lamp is irradiated and cured to form a film. The active energy rays referred to here are those capable of photo radical polymerization such as ultraviolet rays and electron beams.

実施例
以下、本実施形態の実施例を挙げて具体的に説明するが、本実施形態はこれらの実施例によって何ら制限されるものではない。
尚、以下の例において、各種の測定は以下の方法により行った。
平均粒子径は、走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡の撮影像を用いて100個以上の粒子のデータを解析することにより求めた。
Examples Hereinafter, the present embodiment will be specifically described with reference to examples. However, the present embodiment is not limited to these examples.
In the following examples, various measurements were performed by the following methods.
The average particle diameter was obtained by analyzing data of 100 or more particles using a scanning image of a scanning electron microscope or a transmission electron microscope.

表面処理したシリカ系粒子を、質量比1:1のトルエンとn−ヘキサンの混合溶媒にSiO2としての濃度が2質量%になるように分散した。該分散液を光路長1cmの石英セルに入れて分光光度計にセットし、波長593nmの透過率を測定して、可視光透過率とした。なお、光路長1cmの空の石英セルを参照セルとして用いた。
硬化膜の表面特性として、接触角計を用いて、水10μlにおける接触角を測定した。
The surface-treated silica-based particles were dispersed in a mixed solvent of toluene and n-hexane having a mass ratio of 1: 1 so that the concentration as SiO 2 was 2% by mass. The dispersion was placed in a quartz cell having an optical path length of 1 cm and set in a spectrophotometer, and the transmittance at a wavelength of 593 nm was measured to obtain the visible light transmittance. An empty quartz cell having an optical path length of 1 cm was used as a reference cell.
As the surface characteristics of the cured film, the contact angle in 10 μl of water was measured using a contact angle meter.

本実施例の第一工程について以下に示す。
まず、表面処理されたシリカ系粒子分散体の製造について以下に示す。
実施例1
ゾルゲル法により製造されたシリカ粒子(B)として、市販のシリカ分散液(SiO濃度30質量%、平均粒径12nm、粒子密度2.0g/cm、最大含水量3質量%、イソプロパノール溶媒)を用いた。そのシリカ粒子分散液40g(SiO2として12g)をトリアルコキシシリル系のシランカップリング剤により均一に被覆するための理論使用量は、0.0383molと計算される。
It shows below about the 1st process of a present Example.
First, production of a surface-treated silica-based particle dispersion will be described below.
Example 1
As silica particles (B) produced by the sol-gel method, a commercially available silica dispersion (SiO 2 concentration 30 mass%, average particle diameter 12 nm, particle density 2.0 g / cm 3 , maximum water content 3 mass%, isopropanol solvent) Was used. The theoretical amount used to uniformly coat 40 g of the silica particle dispersion (12 g as SiO 2) with a trialkoxysilyl-based silane coupling agent is calculated to be 0.0383 mol.

上記シリカ分散液40gにイソプロパノール80gとトルエン40gを添加し、撹拌下、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン2.85g(0.0115 mol)とメチルトリメトキシシラン3.65g(0.0268 mol)を加え、24時間以上加熱還流させた。その後、エバポレーターで溶媒を除去、濃縮し、トルエン分散液40gを得た(SiOとして30質量%)。 80 g of isopropanol and 40 g of toluene are added to 40 g of the silica dispersion, and 2.85 g (0.0115 mol) of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane and 3.65 g (0.0268 mol) of methyltrimethoxysilane are added with stirring. In addition, the mixture was heated to reflux for 24 hours or more. Then, the solvent was removed and concentrated with an evaporator to obtain 40 g of a toluene dispersion (30% by mass as SiO 2 ).

次に、上記のトルエン分散液、トルエン、n−ヘキサンを用いてトルエンとn−ヘキサンの質量比が1:1、且つ、SiO2濃度が2%になるようにして、3つの溶液を混合した。その結果、トルエンとn−ヘキサンとの1:1(質量比)混合溶媒に2質量%の濃度で表面処理されたシリカ系粒子が分散された分散液が準備できた。   Next, using the above toluene dispersion, toluene, and n-hexane, the three solutions were mixed such that the mass ratio of toluene and n-hexane was 1: 1 and the SiO 2 concentration was 2%. As a result, a dispersion in which silica-based particles surface-treated at a concentration of 2% by mass in a 1: 1 (mass ratio) mixed solvent of toluene and n-hexane was prepared.

上記分散液の可視光透過率を測定したところ、96%であった。また、透過型電子顕微鏡で分散液中の粒子を観察したところ、粗粒は観察されず、粒子形状は球状で、平均粒径は12nm、粒径の変動係数は10%であった。特に、平均粒径に関し、表面処理前のシリカ粒子と同等であった。   The visible light transmittance of the dispersion was measured and found to be 96%. When the particles in the dispersion were observed with a transmission electron microscope, no coarse particles were observed, the particle shape was spherical, the average particle size was 12 nm, and the variation coefficient of the particle size was 10%. In particular, the average particle size was equivalent to the silica particles before the surface treatment.

実施例2
実施例1のメチルトリメトキシシランの代わりに、分子内にアルコキシ基を3個有するトリアルコキシシランの一種であるn−プロピルトリメトキシシラン4.40g(0.0268 mol)を用いた以外実施例1と同様にして表面処理を行った。
その結果、可視光透過率は93%であった。
Example 2
Example 1 except that 4.40 g (0.0268 mol) of n-propyltrimethoxysilane, which is a kind of trialkoxysilane having three alkoxy groups in the molecule, was used instead of methyltrimethoxysilane of Example 1. The surface treatment was performed in the same manner as described above.
As a result, the visible light transmittance was 93%.

実施例3
実施例1のメチルトリメトキシシランの代わりに、分子内にアルコキシ基を3個有するトリアルコキシシランの一種であるデシルトリメトキシシラン7.04g(0.0268 mol)を用いた以外実施例1と同様にして表面処理を行った。
その結果、可視光透過率は90%であった。
Example 3
Similar to Example 1 except that 7.04 g (0.0268 mol) of decyltrimethoxysilane which is a kind of trialkoxysilane having three alkoxy groups in the molecule was used instead of methyltrimethoxysilane of Example 1. The surface treatment was performed.
As a result, the visible light transmittance was 90%.

実施例4
シランカップリング剤として、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.43g(0.00575 mol)とメチルトリメトキシシラン4.43g(0.0326 mol)を用い、実施例1と同様にして表面処理を行った。
その結果、可視光透過率は96%であった。
Example 4
Surface treatment was carried out in the same manner as in Example 1 using 1.43 g (0.00575 mol) of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane and 4.43 g (0.0326 mol) of methyltrimethoxysilane as silane coupling agents. went.
As a result, the visible light transmittance was 96%.

本実施例の第二工程と第三工程について以下に示す。
実施例5
実施例1で得られた表面処理されたシリカ系粒子分散液を用いて、ナノコンポジットの実験を行った。
ペンタエリスリトールテトラアクリレート20gと光重合開始剤0.2gを混合して紫外線硬化性樹脂を用意した。
It shows below about the 2nd process and 3rd process of a present Example.
Example 5
Using the surface-treated silica-based particle dispersion obtained in Example 1, a nanocomposite experiment was conducted.
An ultraviolet curable resin was prepared by mixing 20 g of pentaerythritol tetraacrylate and 0.2 g of a photopolymerization initiator.

実施例1で得られた表面処理されたシリカ系粒子のトルエン分散液を用いて、前記紫外線硬化性樹脂に対して、重量比でシリカ粒子の含有量が10%になるように添加し、十分に撹拌し、シリカ系粒子添加の有機無機ハイブリッドコーティング剤を得た。コーティング剤は透明であった。   Using the toluene dispersion of the surface-treated silica-based particles obtained in Example 1, it was added to the ultraviolet curable resin so that the content of silica particles was 10% by weight, and sufficient To obtain an organic-inorganic hybrid coating agent containing silica-based particles. The coating agent was transparent.

次に、ピラニア洗浄液で洗浄し、風乾したガラス板にバーコーターを用いて上記有機無機ハイブリッドコーティング剤をコーティングし、80Wの高圧水銀ランプを窒素雰囲気中で30秒間照射して樹脂を硬化させ、コーティング膜を得た。上記膜は透明で、水の接触角は60度で、鉛筆硬度は2Hであった。   Next, the organic / inorganic hybrid coating agent was coated on a glass plate that had been washed with piranha cleaning solution and dried in air using a bar coater, and the resin was cured by irradiation with an 80 W high-pressure mercury lamp in a nitrogen atmosphere for 30 seconds. A membrane was obtained. The film was transparent, the water contact angle was 60 degrees, and the pencil hardness was 2H.

実施例6
実施例2で得られた表面処理されたシリカ系粒子分散液を用いて、ナノコンポジットの実験を行った。なお、実験例5の紫外線硬化性樹脂に多官能アクリレートとして、フッ素含有アクリレートを添加した。
フッ素含有アクリレート1g、ペンタエリスリトールテトラアクリレート20g、光重合開始剤0.2gを混合して紫外線硬化性樹脂を用意した。
Example 6
Using the surface-treated silica-based particle dispersion obtained in Example 2, experiments on nanocomposites were conducted. In addition, the fluorine-containing acrylate was added to the ultraviolet curable resin of Experimental Example 5 as a polyfunctional acrylate.
An ultraviolet curable resin was prepared by mixing 1 g of a fluorine-containing acrylate, 20 g of pentaerythritol tetraacrylate, and 0.2 g of a photopolymerization initiator.

実施例2で得られた表面処理されたシリカ系粒子のトルエン分散液を用いて、前記紫外線硬化性樹脂に対して、重量比でシリカ粒子の含有量が30%になるように添加し、十分に撹拌し、シリカ系粒子添加の有機無機ハイブリッドコーティング剤を得た。コーティング剤は透明であった。   Using the toluene dispersion of the surface-treated silica-based particles obtained in Example 2, it was added to the ultraviolet curable resin so that the content of silica particles was 30% by weight, and sufficient To obtain an organic-inorganic hybrid coating agent containing silica-based particles. The coating agent was transparent.

次に、イソプロパノールで洗浄し、風乾したポリメチルメタクリレート樹脂板にバーコーターを用いて上記有機無機ハイブリッドコーティング剤をコーティングし、80Wの高圧水銀ランプを窒素雰囲気中で30秒間照射して樹脂を硬化させ、コーティング膜を得た。上記膜は透明で、水の接触角は110度で、鉛筆硬度は3Hであった。   Next, the organic / inorganic hybrid coating agent was coated on a polymethylmethacrylate resin plate washed with isopropanol and air-dried using a bar coater, and the resin was cured by irradiation with an 80 W high-pressure mercury lamp in a nitrogen atmosphere for 30 seconds. A coating film was obtained. The film was transparent, the water contact angle was 110 degrees, and the pencil hardness was 3H.

比較例1
シリカ粒子として、表面処理を施していないシリカ粒子分散液を使用した以外は、実施例5と同様にナノコンポジットの実験を行った。
その結果、上記の有機無機ハイブリッドコーティング剤は、顕著な白濁が見られ、シリカ粒子が凝集していることが確認された。硬化した膜も透明でなく、濁りが観察された。
Comparative Example 1
A nanocomposite experiment was conducted in the same manner as in Example 5 except that a silica particle dispersion without surface treatment was used as the silica particles.
As a result, the above organic-inorganic hybrid coating agent was found to be markedly clouded, confirming that the silica particles were agglomerated. The cured film was not transparent and turbidity was observed.

以上述べたように、本実施形態の有機無機ハイブリッドコーティング剤は、(メタ)アクリロイル基を有するトリアルコキシシラン化合物とアルキル基を有するトリアルコキシシラン化合物とで表面処理されたシリカ系粒子分散体(A)と、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレート化合物(B)と、重合開始剤(C)と、を含む。   As described above, the organic-inorganic hybrid coating agent of this embodiment is a silica-based particle dispersion (A) surface-treated with a trialkoxysilane compound having a (meth) acryloyl group and a trialkoxysilane compound having an alkyl group. ), A polyfunctional (meth) acrylate compound (B) having two or more (meth) acryloyl groups, and a polymerization initiator (C).

また、シリカ系粒子分散体(A)は、湿式法で得られた平均粒子径が1〜50nmの範囲にあるシリカ粒子を親水性有機溶媒に分散され、一般式(1)(M)A−(CH)n−Si(OR (式中、(M)Aは、(メタ)アクリロイル基であり、Rは、炭素数1〜4のアルキル基であり、nは、1〜4の整数である)で表される(メタ)アクリロイル基を有するトリアルコキシシラン化合物と、一般式(2)R−Si(OR (式中、Rは、炭素数10以下のアルキル基であり、Rは、炭素数1〜4のアルキル基である)で表されるアルキル基を有するトリアルコキシシラン化合物と、からなるシランカップリング剤で表面処理されたものである。 The silica-based particle dispersion (A) is obtained by dispersing silica particles having an average particle diameter in the range of 1 to 50 nm obtained by a wet method in a hydrophilic organic solvent, and having the general formula (1) (M) A- (CH 2 ) n—Si (OR 1 ) 3 (wherein (M) A is a (meth) acryloyl group, R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n is 1 to 1) A trialkoxysilane compound having a (meth) acryloyl group represented by the formula (2) R 2 —Si (OR 3 ) 3 (wherein R 2 has 10 or less carbon atoms) It is an alkyl group, and R 3 is a surface-treated with a silane coupling agent comprising a trialkoxysilane compound having an alkyl group represented by a C 1-4 alkyl group.

また、本実施形態の有機無機ハイブリッドコーティング剤の製造方法は、(メタ)アクリロイル基を有するトリアルコキシシラン化合物とアルキル基を有するトリアルコキシシラン化合物とからなるシランカップリング剤と、シリカ粒子が分散した分散液とを混合してシリカ系粒子分散体を表面処理する工程と、シリカ系粒子分散体に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレート化合物を添加して分散させる工程と、シリカ系粒子分散体と多官能(メタ)アクリレート化合物の混合物に重合開始剤を添加して硬化させる工程と、を含む。   Moreover, the manufacturing method of the organic-inorganic hybrid coating agent of this embodiment has a silane coupling agent composed of a trialkoxysilane compound having a (meth) acryloyl group and a trialkoxysilane compound having an alkyl group, and silica particles dispersed therein. A step of mixing the dispersion with the surface treatment of the silica-based particle dispersion, and a step of adding and dispersing the polyfunctional (meth) acrylate compound having two or more (meth) acryloyl groups in the silica-based particle dispersion. And a step of adding a polymerization initiator to a mixture of the silica-based particle dispersion and the polyfunctional (meth) acrylate compound and curing the mixture.

また、シリカ系粒子分散体を表面処理する工程は、湿式法で得られて平均粒子径が1〜50nmであるシリカ粒子を親水性有機溶媒に分散させる工程を含み、湿式法により得られるシリカ粒子が分散した分散液と、一般式(1)(M)A−(CH)n−Si(OR (式中、(M)Aは(メタ)アクリロイル基であり、Rは炭素数1〜4のアルキル基であり、nは1〜4の整数である)で表される(メタ)アクリロイル基を有するトリアルコキシシラン化合物と、一般式(2)R−Si(OR (式中、Rは炭素数10以下のアルキル基であり、Rは炭素数1〜4のアルキル基である)で表されるアルキル基を有するトリアルコキシシラン化合物と、からなるシランカップリング剤と、を混合してシリカ系粒子分散体を表面処理する。 Further, the step of surface treating the silica-based particle dispersion includes a step of dispersing silica particles obtained by a wet method and having an average particle diameter of 1 to 50 nm in a hydrophilic organic solvent, and the silica particles obtained by a wet method the dispersion but being dispersed, the general formula (1) (M) A- ( CH 2) n-Si (OR 1) 3 ( wherein, (M) a is a (meth) acryloyl group, R 1 is carbon A trialkoxysilane compound having a (meth) acryloyl group represented by formula (2) R 2 —Si (OR 3 ) represented by formula (2), an alkyl group having 1 to 4 and n being an integer of 1 to 4. 3 (wherein R 2 is an alkyl group having 10 or less carbon atoms, and R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms), and a trialkoxysilane compound having an alkyl group Silica-based particles mixed with a ring agent Chikarada surface-treating.

本実施形態に係る有機無機ハイブリッドコーティング剤は、シリカ粒子表面への反応性基の付与と疎水性化が十分に行われ、疎水性の樹脂材料に対しても、いずれの比率でも溶解可能であり、共重合可能な樹脂材料に添加して光硬化反応をさせると、有機無機ハイブリッド材料を得ることができ、また、熱硬化ではなく光硬化であるため、耐熱性の低いプラスチックを劣化させることなくハードコーティングが可能である。   The organic-inorganic hybrid coating agent according to the present embodiment is sufficiently imparted with a reactive group on the surface of the silica particles and made hydrophobic, and can be dissolved in any ratio with respect to the hydrophobic resin material. When added to a copolymerizable resin material and allowed to undergo a photo-curing reaction, an organic-inorganic hybrid material can be obtained, and since it is not heat-curing but photo-curing, it does not degrade plastics with low heat resistance. Hard coating is possible.

以上により、分散安定性に優れ、高い疎水性を示す表面処理されたシリカ系粒子分散体と高分子樹脂材料とで形成された有機無機ハイブリッドコーティング剤およびその製造方法を提供することができる。
As described above, an organic-inorganic hybrid coating agent formed of a surface-treated silica-based particle dispersion having excellent dispersion stability and high hydrophobicity and a polymer resin material and a method for producing the same can be provided.

Claims (4)

(メタ)アクリロイル基を有するトリアルコキシシラン化合物とアルキル基を有するトリアルコキシシラン化合物とで表面処理されたシリカ系粒子分散体(A)と、
2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレート化合物(B)と、
重合開始剤(C)と、を含むことを特徴とする有機無機ハイブリッドコーティング剤。
A silica-based particle dispersion (A) surface-treated with a trialkoxysilane compound having a (meth) acryloyl group and a trialkoxysilane compound having an alkyl group;
A polyfunctional (meth) acrylate compound (B) having two or more (meth) acryloyl groups;
An organic-inorganic hybrid coating agent comprising a polymerization initiator (C).
前記シリカ系粒子分散体(A)は、湿式法で得られた平均粒子径が1〜50nmの範囲にあるシリカ粒子を親水性有機溶媒に分散され、
一般式(1)(M)A−(CH)n−Si(OR (式中、(M)Aは、(メタ)アクリロイル基であり、Rは、炭素数1〜4のアルキル基であり、nは、1〜4の整数である)で表される(メタ)アクリロイル基を有するトリアルコキシシラン化合物と、一般式(2)R−Si(OR (式中、Rは、炭素数10以下のアルキル基であり、Rは、炭素数1〜4のアルキル基である)で表されるアルキル基を有するトリアルコキシシラン化合物と、からなるシランカップリング剤で表面処理された請求項1記載の有機無機ハイブリッドコーティング剤。
The silica-based particle dispersion (A) is obtained by dispersing silica particles having an average particle diameter in the range of 1 to 50 nm obtained by a wet method in a hydrophilic organic solvent,
Formula (1) (M) A- ( CH 2) n-Si (OR 1) 3 ( wherein, (M) A is a (meth) acryloyl group, R 1 is 1 to 4 carbon atoms A trialkoxysilane compound having a (meth) acryloyl group represented by formula (2) R 2 —Si (OR 3 ) 3 (wherein n is an integer of 1 to 4). , R 2 is an alkyl group having 10 or less carbon atoms, and R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms), and a trialkoxysilane compound having an alkyl group represented by The organic-inorganic hybrid coating agent according to claim 1, which has been surface-treated with.
(メタ)アクリロイル基を有するトリアルコキシシラン化合物とアルキル基を有するトリアルコキシシラン化合物とからなるシランカップリング剤と、シリカ粒子が分散した分散液とを混合してシリカ系粒子分散体を表面処理する工程と、
前記シリカ系粒子分散体に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレート化合物を添加して分散させる工程と、
前記シリカ系粒子分散体と前記多官能(メタ)アクリレート化合物の混合物に重合開始剤を添加して硬化させる工程と、を含むことを特徴とする有機無機ハイブリッドコーティング剤の製造方法。
A silica-based particle dispersion is surface-treated by mixing a silane coupling agent comprising a trialkoxysilane compound having a (meth) acryloyl group and a trialkoxysilane compound having an alkyl group and a dispersion in which silica particles are dispersed. Process,
Adding and dispersing a polyfunctional (meth) acrylate compound having two or more (meth) acryloyl groups in the silica-based particle dispersion;
And a step of adding a polymerization initiator to the mixture of the silica-based particle dispersion and the polyfunctional (meth) acrylate compound and curing the mixture, and a method for producing an organic-inorganic hybrid coating agent.
前記シリカ系粒子分散体を表面処理する工程は、湿式法で得られて平均粒子径が1〜50nmであるシリカ粒子を親水性有機溶媒に分散させる工程を含み、
湿式法により得られるシリカ粒子が分散した分散液と、一般式(1)(M)A−(CH)n−Si(OR (式中、(M)Aは(メタ)アクリロイル基であり、Rは炭素数1〜4のアルキル基であり、nは1〜4の整数である)で表される(メタ)アクリロイル基を有するトリアルコキシシラン化合物と、一般式(2)R−Si(OR (式中、Rは炭素数10以下のアルキル基であり、Rは炭素数1〜4のアルキル基である)で表されるアルキル基を有するトリアルコキシシラン化合物と、からなるシランカップリング剤と、を混合してシリカ系粒子分散体を表面処理する請求項3記載の有機無機ハイブリッドコーティング剤の製造方法。
The step of surface-treating the silica-based particle dispersion includes a step of dispersing silica particles obtained by a wet method and having an average particle diameter of 1 to 50 nm in a hydrophilic organic solvent,
A dispersion in which silica particles obtained by a wet method are dispersed, and a general formula (1) (M) A- (CH 2 ) n-Si (OR 1 ) 3 (wherein (M) A is a (meth) acryloyl group. And R 1 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and n is an integer of 1 to 4), and a trialkoxysilane compound having a (meth) acryloyl group represented by the general formula (2) R Trialkoxysilane having an alkyl group represented by 2- Si (OR 3 ) 3 (wherein R 2 is an alkyl group having 10 or less carbon atoms, and R 3 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms). The method for producing an organic-inorganic hybrid coating agent according to claim 3, wherein the silica particle dispersion is surface-treated by mixing a compound and a silane coupling agent comprising the compound.
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