JP2021088620A - Crosslinked structure, method for manufacturing crosslinked structure, and surface-treated base material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フレキシブルで低摩擦性の架橋構造体、及びその製造方法、並びにそれを用いた表面処理基材に関する。 The present invention relates to a flexible and low friction crosslinked structure, a method for producing the same, and a surface-treated substrate using the same.
物品などの基材の表面にポリマー層を設けて表面改質する方法として、吸着性基又は反応性基をその末端に有するポリマーを基材の表面に作用させ、基材の表面に物理的又は化学的にグラフトしたポリマー層を形成する方法が知られている。また、基材の表面に付与した重合性基からモノマーを重合させ、基材の表面からグラフトしたポリマー層を形成する方法も知られている。 As a method of providing a polymer layer on the surface of a base material such as an article to modify the surface, a polymer having an adsorptive group or a reactive group at the end thereof is allowed to act on the surface of the base material, and the surface of the base material is physically or A method of forming a chemically grafted polymer layer is known. Further, a method of polymerizing a monomer from a polymerizable group imparted to the surface of a base material to form a polymer layer grafted from the surface of the base material is also known.
近年、1990年代に発展したリビングラジカル重合の技術を用いて基板上にポリマーを高密度にグラフトした、いわゆる濃厚ポリマーブラシが研究されている。濃厚ポリマーブラシは、高分子鎖が1〜4nm間隔の高密度で基板上にグラフトされたものである。このような濃厚ポリマーブラシによって基材の表面を改質し、低摩擦性、タンパク質吸着抑制、サイズ排除特性、親水性、撥水性等の特性を基材に付与することが提案されている(特許文献1及び2、非特許文献1〜3)。 In recent years, so-called concentrated polymer brushes in which a polymer is densely grafted onto a substrate using a living radical polymerization technique developed in the 1990s have been studied. A concentrated polymer brush is a polymer chain grafted onto a substrate at a high density of 1 to 4 nm intervals. It has been proposed that the surface of the base material is modified by such a concentrated polymer brush to impart properties such as low friction, protein adsorption suppression, size exclusion property, hydrophilicity, and water repellency to the base material (patented). Documents 1 and 2 and Non-Patent Documents 1 to 3).
濃厚ポリマーブラシは、潤滑、摩擦、摩耗などのトライボロジー分野において、低摩擦性を示す。濃厚ポリマーブラシは、例えば、リビングラジカル重合しうる重合開始基をその表面に付与した基材を、酸素や水などの不純物のないモノマー重合溶液に浸漬し、原子移動ラジカル重合などのリビングラジカル重合によってブラシ状のポリマーを形成することで製造することができる。なお、重合終了後は重合溶液から取り出した基材を洗浄及び乾燥する必要があるので、製造工程が全体として長く、煩雑であるといった課題があった。さらに、余剰の重合溶液については廃棄せざるを得ず、環境及び資源の面でも課題があった。 Concentrated polymer brushes exhibit low friction in tribological areas such as lubrication, friction and wear. In the concentrated polymer brush, for example, a substrate having a polymerization initiating group capable of living radical polymerization added to its surface is immersed in a monomer polymerization solution having no impurities such as oxygen and water, and by living radical polymerization such as atomic transfer radical polymerization. It can be produced by forming a brush-like polymer. Since it is necessary to wash and dry the base material taken out from the polymerization solution after the completion of the polymerization, there is a problem that the manufacturing process as a whole is long and complicated. Furthermore, the surplus polymerization solution had to be discarded, and there were problems in terms of environment and resources.
また、摩擦時に用いる潤滑油や溶剤によって、濃厚ポリマーブラシを構成するポリマー層が基材表面から脱離する場合があった。濃厚ポリマーブラシは、通常、単分子膜層である重合開始基層を形成した後、モノマーを重合することで形成される。しかし、単分子膜層の結合力がさほど強くないとともに、密着性も弱いため、摩擦時にポリマー層が脱離しやすくなると考えられる。 In addition, the polymer layer constituting the concentrated polymer brush may be detached from the surface of the base material due to the lubricating oil or solvent used during friction. The concentrated polymer brush is usually formed by forming a polymerization initiation base layer, which is a monomolecular film layer, and then polymerizing a monomer. However, since the binding force of the monolayer is not so strong and the adhesion is weak, it is considered that the polymer layer is easily detached at the time of friction.
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、表面の摩擦係数が小さく、優れた低摩擦性を示すとともに、機械的な強度及び耐久性に優れており、摺動部材の摺動面を構成するための材料等として好適な、容易に製造可能な架橋構造体を提供することにある。また、本発明の課題とするところは、この架橋構造体の製造方法、及びこの架橋構造体を用いた表面処理基材を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and the problems thereof are that the friction coefficient of the surface is small, excellent low friction property is exhibited, and mechanical strength and mechanical strength are exhibited. An object of the present invention is to provide an easily manufacturable crosslinked structure which is excellent in durability and is suitable as a material or the like for forming a sliding surface of a sliding member. Another object of the present invention is to provide a method for producing the crosslinked structure and a surface-treated base material using the crosslinked structure.
すなわち、本発明によれば、以下に示す架橋構造体が提供される。
[1]数平均分子量10,000〜100,000のポリシロキサングラフトポリマーと、イソシアネート系架橋剤、ポリグリシジル系架橋剤、ポリカルボン酸系化合物、ポリオール、及びポリアミンからなる群より選択される少なくとも一種の架橋剤と、の架橋物であり、前記ポリシロキサングラフトポリマーが、片末端に(メタ)アクリロイル基を持った分子量1,000〜20,000のポリジメチルシロキサンに由来する構成単位(a)と、水酸基、カルボキシ基、イソシアネート基、ブロック化イソシアート基、及びグリシジル基からなる群より選択される少なくとも一種の架橋性官能基を有する(メタ)アクリレート系モノマーに由来する構成単位(b)と、ラジカル重合性ビニル系モノマーに由来する構成単位(c)と、を有し、前記ポリシロキサングラフトポリマー中の前記構成単位(a)、前記構成単位(b)、及び前記構成単位(c)の質量比が、(a):(b):(c)=50〜90:5〜50:0〜45である架橋構造体。
[2]炭化水素系潤滑油、ポリエステルポリオール系潤滑油、ポリオレフィン系潤滑油、シリコーン系潤滑油、及びハロゲン化アルキル系潤滑油からなる群より選択される少なくとも一種のオイルで膨潤しており、膨潤前に比して1.5倍以上に線膨張したゲル膨潤体である前記[1]に記載の架橋構造体。
[3]前記ポリジメチルシロキサンが、相互に分子量が異なる第1のポリジメチルシロキサン及び第2のポリジメチルシロキサンを含み、前記第1のポリジメチルシロキサンの分子量が1,000〜5,000であるとともに、前記第2のポリジメチルシロキサンの分子量が5,000〜20,000であり前記構成単位(a)が、前記第1のポリジメチルシロキサンに由来する構成単位(a−1)と、前記第2のポリジメチルシロキサンに由来する構成単位(a−2)と、を含む前記[1]又は[2]に記載の架橋構造体。
[4]前記ポリシロキサングラフトポリマーの分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が、1.5以下である前記[1]〜[3]のいずれかに記載の架橋構造体。
[5]その厚さが100nm以上の膜状成形物である前記[1]〜[4]のいずれかに記載の架橋構造体。
That is, according to the present invention, the following crosslinked structure is provided.
[1] At least one selected from the group consisting of a polysiloxane graft polymer having a number average molecular weight of 10,000 to 100,000, an isocyanate-based cross-linking agent, a polyglycidyl-based cross-linking agent, a polycarboxylic acid-based compound, a polyol, and a polyamine. The cross-linked product of the above, and the polysiloxane graft polymer is a structural unit (a) derived from a polydimethylsiloxane having a molecular weight of 1,000 to 20,000 having a (meth) acryloyl group at one end. , A structural unit (b) derived from a (meth) acrylate-based monomer having at least one crosslinkable functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carboxy group, an isocyanate group, a blocked isocyanate group, and a glycidyl group, and a radical. It has a structural unit (c) derived from a polymerizable vinyl-based monomer, and has a mass ratio of the structural unit (a), the structural unit (b), and the structural unit (c) in the polysiloxane graft polymer. However, the crosslinked structure in which (a): (b): (c) = 50 to 90: 5 to 50: 0 to 45.
[2] It is swollen with at least one oil selected from the group consisting of hydrocarbon-based lubricating oil, polyester polyol-based lubricating oil, polyolefin-based lubricating oil, silicone-based lubricating oil, and alkyl halide-based lubricating oil, and is swollen. The crosslinked structure according to the above [1], which is a gel swelling body that has linearly expanded 1.5 times or more as compared with the previous one.
[3] The polydimethylsiloxane contains a first polydimethylsiloxane and a second polydimethylsiloxane having different molecular weights from each other, and the first polydimethylsiloxane has a molecular weight of 1,000 to 5,000. The second polydimethylsiloxane has a molecular weight of 5,000 to 20,000, and the structural unit (a) is a structural unit (a-1) derived from the first polydimethylsiloxane, and the second. The crosslinked structure according to the above [1] or [2], which comprises a structural unit (a-2) derived from the polydimethylsiloxane of.
[4] The crosslinked structure according to any one of [1] to [3], wherein the polysiloxane graft polymer has a molecular weight distribution (weight average molecular weight / number average molecular weight) of 1.5 or less.
[5] The crosslinked structure according to any one of [1] to [4] above, which is a film-like molded product having a thickness of 100 nm or more.
また、本発明によれば、以下に示す架橋構造体の製造方法が提供される。
[6]前記[1]〜[5]のいずれかに記載の架橋構造体の製造方法であって、前記ポリジメチルシロキサン、前記(メタ)アクリレート系モノマー、及び前記ラジカル重合性ビニル系モノマーを含むモノマー成分を重合して前記ポリシロキサングラフトポリマーを得る重合工程と、得られた前記ポリシロキサングラフトポリマーを前記架橋剤で架橋する架橋工程と、を有する架橋構造体の製造方法。
[7]ヨウ素原子を有する有機化合物を重合開始剤とするリビングラジカル重合方法により前記モノマー成分を重合して前記ポリシロキサングラフトポリマーを得る前記[6]に記載の架橋構造体の製造方法。
Further, according to the present invention, a method for producing a crosslinked structure shown below is provided.
[6] The method for producing a crosslinked structure according to any one of [1] to [5], which comprises the polydimethylsiloxane, the (meth) acrylate-based monomer, and the radically polymerizable vinyl-based monomer. A method for producing a crosslinked structure, comprising a polymerization step of polymerizing a monomer component to obtain the polysiloxane graft polymer, and a crosslinking step of crosslinking the obtained polysiloxane graft polymer with the crosslinking agent.
[7] The method for producing a crosslinked structure according to the above [6], wherein the monomer component is polymerized by a living radical polymerization method using an organic compound having an iodine atom as a polymerization initiator to obtain the polysiloxane graft polymer.
さらに、本発明によれば、以下に示す表面処理基材が提供される。
[8]基材と、前記基材の少なくとも一部の表面上に配置されたポリマー層と、備え、前記ポリマー層が、前記[1]〜[5]のいずれかに記載の架橋構造体である表面処理基材。
Further, according to the present invention, the following surface-treated base materials are provided.
[8] A crosslinked structure according to any one of [1] to [5], comprising a base material and a polymer layer arranged on the surface of at least a part of the base material. A surface treatment substrate.
本発明によれば、表面の摩擦係数が小さく、優れた低摩擦性を示すとともに、機械的な強度及び耐久性に優れており、摺動部材の摺動面を構成するための材料等として好適な、容易に製造可能な架橋構造体を提供することができる。また、本発明によれば、この架橋構造体の製造方法、及びこの架橋構造体を用いた表面処理基材を提供することができる。 According to the present invention, the friction coefficient of the surface is small, the friction coefficient is excellent, and the mechanical strength and durability are excellent, which is suitable as a material for forming a sliding surface of a sliding member. It is possible to provide a crosslinked structure that can be easily manufactured. Further, according to the present invention, it is possible to provide a method for producing the crosslinked structure and a surface-treated base material using the crosslinked structure.
本発明の架橋構造体は、特定のポリシロキサングラフトポリマー及び架橋剤を含有するコーティング液等の混合物を基材表面に塗布した後、架橋反応させることで容易に形成することができる。すなわち、濃厚ポリマーブラシを製造する際の煩雑な工程や厳密な重合条件管理が不要となるので、低コスト化及び省資源化の面で有利である。また、必要に応じてオイル(潤滑油)で膨潤させることで、ゲル膨潤体とすることができる。このように形成されるゲル膨潤体は、濃厚ポリマーブラシと同等又はそれ以上の低摩擦性を示すので、摺動部材の摺動面を構成するための材料等として好適である。 The crosslinked structure of the present invention can be easily formed by applying a mixture of a specific polysiloxane graft polymer and a coating liquid containing a crosslinking agent to the surface of a base material and then subjecting the crosslinks to a crosslinking reaction. That is, since complicated steps and strict polymerization condition control when manufacturing a concentrated polymer brush are not required, it is advantageous in terms of cost reduction and resource saving. Further, a gel swelling body can be obtained by swelling with oil (lubricating oil) as needed. The gel swelling body thus formed exhibits low frictional properties equal to or higher than that of the concentrated polymer brush, and is therefore suitable as a material for forming the sliding surface of the sliding member.
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。なお、本明細書中の各種物性値は、特に断りのない限り、常温(25℃)における値である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiments. Unless otherwise specified, the various physical property values in the present specification are values at room temperature (25 ° C.).
<架橋構造体>
本発明の架橋構造体は、数平均分子量10,000〜100,000のポリシロキサングラフトポリマーと、特定の架橋剤との架橋物である。ポリシロキサングラフトポリマーは、ポリジメチルシロキサンに由来する構成単位(a)と、架橋性官能基を有する(メタ)アクリレート系モノマーに由来する構成単位(b)と、ラジカル重合性ビニル系モノマーに由来する構成単位(c)とを有する。構成単位(a)を構成するポリジメチルシロキサンは、その片末端に(メタ)アクリロイル基を持った分子量1,000〜20,000のシリコーンマクロモノマーである。構成単位(b)を構成する(メタ)アクリレート系モノマーは、水酸基、カルボキシ基、イソシアネート基、ブロック化イソシアート基、及びグリシジル基からなる群より選択される少なくとも一種の架橋性官能基を有する。以下、本発明の架橋構造体の詳細について説明する。
<Cross-linked structure>
The crosslinked structure of the present invention is a crosslinked product of a polysiloxane graft polymer having a number average molecular weight of 10,000 to 100,000 and a specific crosslinking agent. The polysiloxane graft polymer is derived from a structural unit (a) derived from polydimethylsiloxane, a structural unit (b) derived from a (meth) acrylate-based monomer having a crosslinkable functional group, and a radically polymerizable vinyl-based monomer. It has a structural unit (c). The polydimethylsiloxane constituting the structural unit (a) is a silicone macromonomer having a molecular weight of 1,000 to 20,000 and having a (meth) acryloyl group at one end thereof. The (meth) acrylate-based monomer constituting the structural unit (b) has at least one crosslinkable functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carboxy group, an isocyanate group, a blocked isocyanate group, and a glycidyl group. Hereinafter, the details of the crosslinked structure of the present invention will be described.
(ポリシロキサングラフトポリマー)
[構成単位(a)]
ポリシロキサングラフトポリマーは、その片末端に(メタ)アクリロイル基を有するポリジメチルシロキサン(以下、単に「ポリジメチルシロキサン」とも記す)に由来する構成単位(a)を有する。このポリジメチルシロキサンは、重合性基である(メタ)アクリロイル基をその片末端に有する、いわゆるシリコーンマクロモノマーである。(メタ)アクリロイル基とポリジメチルシロキサンとの連結部や、(メタ)アクリロイル基以外の末端は、任意の有機基であってよく、炭化水素であることが好ましい。シリコーンマクロモノマーは、高分子量のマクロモノマーであり、重合反応性が乏しく、重合中にゲル化しにくいことから、その両末端や側鎖の一部に(メタ)アクリロイル基が結合していてもよく、2以上の(メタ)アクリロイル基を有していてもよい。
(Polysiloxane graft polymer)
[Structural unit (a)]
The polysiloxane graft polymer has a structural unit (a) derived from polydimethylsiloxane having a (meth) acryloyl group at one end thereof (hereinafter, also simply referred to as "polydimethylsiloxane"). This polydimethylsiloxane is a so-called silicone macromonomer having a (meth) acryloyl group, which is a polymerizable group, at one end thereof. The connecting portion between the (meth) acryloyl group and the polydimethylsiloxane and the terminal other than the (meth) acryloyl group may be any organic group, preferably a hydrocarbon. Silicone macromonomer is a high-molecular-weight macromonomer, has poor polymerization reactivity, and is difficult to gel during polymerization. Therefore, (meth) acryloyl groups may be bonded to both ends or a part of the side chain. It may have two or more (meth) acryloyl groups.
シリコーンマクロモノマー(ポリジメチルシロキサン)としては、(メタ)アクリロイルオキシプロピルポリジメチルシロキサンメチル、(メタ)アクリロイルオキシプロピルポリジメチルシロキサンブチル等を挙げることができる。これらのシリコーンマクロモノマーとしては、信越化学工業社、東亞合成社、JNC社等から販売されている市販品を用いてもよいし、アニオン重合により調製したものを用いてもよい。 Examples of the silicone macromonomer (polydimethylsiloxane) include (meth) acryloyloxypropyl polydimethylsiloxane methyl and (meth) acryloyloxypropyl polydimethylsiloxane butyl. As these silicone macromonomers, commercially available products sold by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Toagosei Co., Ltd., JNC Corporation, etc. may be used, or those prepared by anionic polymerization may be used.
シリコーンマクロモノマーの分子量は1,000〜20,000であり、好ましくは2,000〜15,000、さらに好ましくは2,200〜13,000である。シリコーンマクロモノマー(ポリジメチルシロキサン)の分子量は、核磁気共鳴装置(NMR)で測定した末端の(メタ)クリロイル基1モル当たりのジメチルシロキサンのプロトン数から換算して得られる値である。シリコーンマクロモノマーの分子量が1,000未満であると、低摩擦性が不十分になるとともに、オイル(潤滑油)で膨潤させようとする場合に、膨潤性が不足することがあるする。一方、シリコーンマクロモノマーの分子量が20,000超であると、反応性が低下して重合しない成分が残存する、又は粘度が高くなりすぎてゲル化することがある。 The molecular weight of the silicone macromonomer is 1,000 to 20,000, preferably 2,000 to 15,000, and even more preferably 2,200 to 13,000. The molecular weight of the silicone macromonomer (polydimethylsiloxane) is a value obtained by converting from the number of protons of dimethylsiloxane per mol of the terminal (meth) cryloyl group measured by a nuclear magnetic resonance apparatus (NMR). If the molecular weight of the silicone macromonomer is less than 1,000, the low friction property becomes insufficient, and when swelling with oil (lubricating oil) is attempted, the swelling property may be insufficient. On the other hand, if the molecular weight of the silicone macromonomer is more than 20,000, the reactivity may decrease and non-polymerizing components may remain, or the viscosity may become too high and gelation may occur.
ポリジメチルシロキサンは、相互に分子量が異なる第1のポリジメチルシロキサン及び第2のポリジメチルシロキサンを含むことが好ましい。第1のポリジメチルシロキサンの分子量は、1,000〜5,000である。また、第2のポリジメチルシロキサンの分子量は、5,000〜20,000である。そして、ポリシロキサングラフトポリマー中の構成単位(a)が、第1のポリジメチルシロキサンに由来する構成単位(a−1)と、第2のポリジメチルシロキサンに由来する構成単位(a−2)と、を含むことが好ましい。第2のポリジメチルシロキサンは相対的に高分子量であるため、構成単位(a)の全部を第2のポリジメチルシロキサンで構成しようとすると、反応しきれなかった第2のポリジメチルシロキサンが残存することがある。一方、第1のポリジメチルシロキサンは相対的に低分子量であるため、構成単位(a)の全部を第1のポリジメチルシロキサンで構成しようとすると、得られる架橋構造体の摩擦性が十分に低下しなくなることがある。そこで、構成単位(a)に、構成単位(a−1)と、構成単位(a−2)とを共存させることで、より高分子量のシリコーンマクロモノマーをポリシロキサングラフトポリマー中に無理なく導入することができる。さらに、反応しきれなかったモノマーが残存しにくく、ポリシロキサングラフトポリマーをより高い重合率で得ることができる。なお、構成単位(a)中の構成単位(a−2)含有割合は、10〜50質量%であることが好ましく、20〜40質量%であることがさらに好ましい。 The polydimethylsiloxane preferably contains a first polydimethylsiloxane and a second polydimethylsiloxane having different molecular weights from each other. The molecular weight of the first polydimethylsiloxane is 1,000 to 5,000. The molecular weight of the second polydimethylsiloxane is 5,000 to 20,000. Then, the structural unit (a) in the polysiloxane graft polymer is a structural unit (a-1) derived from the first polydimethylsiloxane and a structural unit (a-2) derived from the second polydimethylsiloxane. , Are preferably included. Since the second polydimethylsiloxane has a relatively high molecular weight, if all of the structural unit (a) is to be composed of the second polydimethylsiloxane, the second polydimethylsiloxane that could not be completely reacted remains. Sometimes. On the other hand, since the first polydimethylsiloxane has a relatively low molecular weight, if all of the structural unit (a) is to be composed of the first polydimethylsiloxane, the frictional property of the obtained crosslinked structure is sufficiently lowered. It may not be possible. Therefore, by coexisting the structural unit (a-1) and the structural unit (a-2) in the structural unit (a), a higher molecular weight silicone macromonomer is reasonably introduced into the polysiloxane graft polymer. be able to. Further, the unreacted monomer is unlikely to remain, and the polysiloxane graft polymer can be obtained at a higher polymerization rate. The content ratio of the structural unit (a-2) in the structural unit (a) is preferably 10 to 50% by mass, and more preferably 20 to 40% by mass.
[構成単位(b)]
ポリシロキサングラフトポリマーは、架橋性官能基を有する(メタ)アクリレート系モノマー(以下、単に「(メタ)アクリレート系モノマー」とも記す)に由来する構成単位(b)を有する。架橋性官能基は、水酸基、カルボキシ基、イソシアネート基、ブロック化イソシアート基、及びグリシジル基からなる群より選択される少なくとも一種である。この架橋性官能基が架橋剤と反応することで、三次元網目構造を有する架橋構造体が形成される。
[Structural unit (b)]
The polysiloxane graft polymer has a structural unit (b) derived from a (meth) acrylate-based monomer having a crosslinkable functional group (hereinafter, also simply referred to as “(meth) acrylate-based monomer”). The crosslinkable functional group is at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, a carboxy group, an isocyanate group, a blocked isociate group, and a glycidyl group. When this crosslinkable functional group reacts with the crosslinking agent, a crosslinked structure having a three-dimensional network structure is formed.
水酸基を有する(メタ)アクリレート系モノマーとしては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ポリ(n=2以上)アルキレン(C2〜C4)グリコールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイロオキシ1−クロロ−2−ヒドロキシプロパン、メタアクリロイルオキシ1,2−ジヒドロキシプロパン等を挙げることができる。 Examples of the (meth) acrylate-based monomer having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, and poly (n = 2 or more) alkylene (C2-). C4) Glycol mono (meth) acrylate, (meth) acryloyloxy 1-chloro-2-hydroxypropane, metaacryloyloxy 1,2-dihydroxypropane and the like can be mentioned.
カルボキシ基を有する(メタ)アクリレート系モノマーとしては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリロイルオキシエチルフタル酸、(メタ)アクリロイルオキシエチルマレイン酸、(メタ)アクリロイルオキシエチルコハク酸等を挙げることができる Examples of the (meth) acrylate-based monomer having a carboxy group include (meth) acrylic acid, (meth) acryloyloxyethyl phthalic acid, (meth) acryloyloxyethyl maleic acid, and (meth) acryloyloxyethyl succinic acid. it can
イソシアネート基を有する(メタ)アクリレート系モノマーとしては、(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、(メタ)アクリロイルオキシエトキシエチルイソシアネート、1,5−(ビス(メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート等を挙げることができる。 Examples of the (meth) acrylate-based monomer having an isocyanate group include (meth) acryloyloxyethyl isocyanate, (meth) acryloyloxyethoxyethyl isocyanate, and 1,5- (bis (meth) acryloyloxymethyl) ethyl isocyanate. it can.
ブロック化イソシアネート基を有する(メタ)アクリレート系モノマーとしては、2−[(3,5−ジメチルピラゾリル)カルボキシアミノ]エチル(メタ)アクリレート、2−([1’−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。 Examples of the (meth) acrylate-based monomer having a blocked isocyanate group include 2-[(3,5-dimethylpyrazolyl) carboxyamino] ethyl (meth) acrylate and 2-([1'-methylpropyrineamino] carboxyamino). Ethyl (meth) acrylate and the like can be mentioned.
グリシジル基を有する(メタ)アクリレート系モノマーとしては、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、2−[2−(2−オキシラニルメトキシ)エトキシ]エチルメタクリレート等を挙げることができる。 Examples of the (meth) acrylate-based monomer having a glycidyl group include glycidyl (meth) acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, 2- [2- (2-oxylanylmethoxy) ethoxy] ethyl methacrylate and the like. Can be mentioned.
[構成単位(c)]
ポリシロキサングラフトポリマーは、構成単位(a)及び構成単位(b)のみで実質的に構成されていてもよく、構成単位(a)及び構成単位(b)以外のその他の構成単位(構成単位(c))をさらに有していてもよい。構成単位(c)は、ポリジメチルシロキサン及び(メタ)アクリレート系モノマーと共重合しうるラジカル重合性ビニル系モノマーに由来する構成単位である。
[Structural unit (c)]
The polysiloxane graft polymer may be substantially composed of only the structural unit (a) and the structural unit (b), and other structural units other than the structural unit (a) and the structural unit (b) (constituent unit (constituent unit (b)). c)) may be further provided. The structural unit (c) is a structural unit derived from a radically polymerizable vinyl-based monomer that can be copolymerized with polydimethylsiloxane and a (meth) acrylate-based monomer.
このようなラジカル重合性モノマーとしては、スチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、ビニル安息香酸、及びビニル安息香酸の低級アルコールエステル、ビニルカルバゾール、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸の低級アルコールエステル等の芳香族又は複素環ビニルモノマー;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、シクロヘキサンカルボン酸ビニル、安息香酸ビニル等の脂肪族、脂環族、又は芳香族カルボン酸ビニルエステルモノマー;メチル、エチル、プロピル、ブチル、アミル、ヘキシル、2−エチルヘキシル、オクチル、ノニル、ドデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、イソステアリル、ベヘニル、シクロヘキシル、トリメチルシクロヘキシル、t−ブチルシクロヘキシル、ジシクロペンタニル、ジシクロペンテニル、イソボルニル、ベンジル、メトキシエチル、ブトキシエチル、フェノキシエチル、ノニルフェノキシエチル、ジシクロペンテニロキシエチル、ジメチルアミノエチル、ジエチルアミノエチル等の置換基を有する単官能(メタ)アクタクリレート;(メタ)アクリルアミド、ジメチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロイルモルホリン、N−メチロール(メタ)アクリルアミド等のアミド系モノマー;(メタ)アクリロニトリル;N−ビニルピロリドン;無水マレイン酸、マレイン酸、及びマレイン酸の低級アルコールエステル、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、無水イタコン酸、イタコン酸、及びイタコン酸の低級アルコールエステルなどの二塩基酸ビニル系モノマー等を挙げることができる。 Examples of such radically polymerizable monomers include aromatics such as styrene, vinyltoluene, vinylnaphthalene, vinyl benzoic acid, and lower alcohol esters of vinyl benzoic acid, vinyl carbazole, styrene sulfonic acid, and lower alcohol esters of styrene sulfonic acid. Heterocyclic vinyl monomer; aliphatic, alicyclic, or aromatic carboxylic acid vinyl ester monomers such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl cyclohexanecarboxylate, vinyl benzoate; methyl, ethyl, propyl, butyl, amyl, hexyl, 2-Ethylhexyl, octyl, nonyl, dodecyl, hexadecyl, octadecyl, isostearyl, behenyl, cyclohexyl, trimethylcyclohexyl, t-butylcyclohexyl, dicyclopentanyl, dicyclopentenyl, isobornyl, benzyl, methoxyethyl, butoxyethyl, phenoxyethyl , Monofunctional (meth) actacrylates with substituents such as nonylphenoxyethyl, dicyclopentenyloxyethyl, dimethylaminoethyl, diethylaminoethyl; (meth) acrylamide, dimethyl (meth) acrylamide, (meth) acryloylmorpholine, Amido-based monomers such as N-methylol (meth) acrylamide; (meth) acrylonitrile; N-vinylpyrrolidone; lower alcohol esters of maleic anhydride, maleic acid, and maleic acid, N-phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, itacone anhydride Examples thereof include acid, itaconic acid, and vinyl dibasic acid-based monomers such as lower alcohol esters of itaconic acid.
ポリシロキサングラフトポリマー中の構成単位(a)、構成単位(b)、及び構成単位(c)の質量比は、(a):(b):(c)=50〜90:5〜50:0〜45である。ポリシロキサングラフトポリマー中の構成単位(b)の含有量が5質量%未満であると、架橋性官能基の濃度が低すぎるため、架橋密度が低下してしまい、得られる架橋構造体の強度が不足する。一方、ポリシロキサングラフトポリマー中の構成単位(b)の含有量が50質量%超であると、架橋密度が高くなりすぎてしまい、得られる架橋構造体にオイル(潤滑油)を添加しても膨潤度が低いか、膨潤しなくなる場合がある。ポリシロキサングラフトポリマー中の構成単位(b)の含有量は、ポリシロキサングラフトポリマー全体を基準として、7〜30質量%であることが好ましく、10〜20質量%であることがさらに好ましい。 The mass ratio of the structural unit (a), the structural unit (b), and the structural unit (c) in the polysiloxane graft polymer is (a) :( b) :( c) = 50 to 90: 5 to 50: 0. ~ 45. If the content of the structural unit (b) in the polysiloxane graft polymer is less than 5% by mass, the concentration of the crosslinkable functional group is too low, so that the crosslink density is lowered and the strength of the obtained crosslinked structure is increased. Run short. On the other hand, if the content of the structural unit (b) in the polysiloxane graft polymer is more than 50% by mass, the crosslink density becomes too high, and even if oil (lubricating oil) is added to the obtained crosslinked structure. The degree of swelling may be low or may not swell. The content of the structural unit (b) in the polysiloxane graft polymer is preferably 7 to 30% by mass, more preferably 10 to 20% by mass, based on the entire polysiloxane graft polymer.
[ポリシロキサングラフトポリマー]
ポリシロキサングラフトポリマーの数平均分子量は10,000〜100,000であり、好ましくは20,000〜50,000である。ポリシロキサングラフトポリマーの数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されるポリスチレン換算の値である。ポリシロキサングラフトポリマーの数平均分子量が10,000未満であると、架橋構造体の機械的強度が不足する。一方、ポリシロキサングラフトポリマーの数平均分子量が100,000超であると、このポリシロキサングラフトポリマーの溶液(コーティング液)の粘度が高くなりすぎて塗布性が低下する。なお、コーティング液の粘度を下げようとすると固形分量が不足してしまい、十分な厚さの膜(ポリマー層)を形成することが困難になる。
[Polysiloxane Graft Polymer]
The number average molecular weight of the polysiloxane graft polymer is 10,000 to 100,000, preferably 20,000 to 50,000. The number average molecular weight of the polysiloxane graft polymer is a polystyrene-equivalent value measured by gel permeation chromatography (GPC). If the number average molecular weight of the polysiloxane graft polymer is less than 10,000, the mechanical strength of the crosslinked structure is insufficient. On the other hand, when the number average molecular weight of the polysiloxane graft polymer is more than 100,000, the viscosity of the solution (coating liquid) of the polysiloxane graft polymer becomes too high and the coatability deteriorates. If an attempt is made to reduce the viscosity of the coating liquid, the amount of solid content becomes insufficient, and it becomes difficult to form a film (polymer layer) having a sufficient thickness.
ポリシロキサングラフトポリマーの分子量分布(PDI=重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))は、1.5以下であることが好ましく、1.3以下であることがさらに好ましい。すなわち、ポリシロキサングラフトポリマーの分子量は、バラツキが少なく、より均一であることが好ましい。分子量がより均一なポリシロキサングラフトポリマーを用いることで、形成される架橋構造体の三次元網目構造が均一になりやすく、膨潤度を高めることができる。 The molecular weight distribution (PDI = weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn)) of the polysiloxane graft polymer is preferably 1.5 or less, and more preferably 1.3 or less. That is, the molecular weight of the polysiloxane graft polymer is preferably less variable and more uniform. By using a polysiloxane graft polymer having a more uniform molecular weight, the three-dimensional network structure of the crosslinked structure to be formed tends to be uniform, and the degree of swelling can be increased.
ポリシロキサングラフトポリマーは、ポリシロキサンがグラフトしていれば、通常のランダムコポリマーであってもよい。また、シリコーンマクロモノマーが一方のポリマーブロックに集約されているとともに、(メタ)アクリレート系モノマー及びラジカル重合性ビニルモノマーが他方のポリマーブロックに集約されたブロックコポリマーであってもよく;シリコーンマクロモノマーが徐々に増加するグラジエント構造を有するポリマーであってもよい。なかでも、シリコーンマクロモノマーが一方のポリマーブロックに集約されているとともに、(メタ)アクリレート系モノマー及びラジカル重合性ビニルモノマーが他方のポリマーブロックに集約されたブロックコポリマーが好ましい。 The polysiloxane graft polymer may be an ordinary random copolymer as long as the polysiloxane is grafted. Further, the silicone macromonomer may be a block copolymer in which the (meth) acrylate-based monomer and the radically polymerizable vinyl monomer are concentrated in the other polymer block while the silicone macromonomer is concentrated in one polymer block; the silicone macromonomer may be a block copolymer. It may be a polymer having a gradually increasing gradient structure. Of these, block copolymers in which the silicone macromonomer is concentrated in one polymer block and the (meth) acrylate-based monomer and the radically polymerizable vinyl monomer are concentrated in the other polymer block are preferable.
(架橋剤)
本発明の架橋構造体は、上記のポリシロキサングラフトポリマーと、特定の架橋剤との架橋物である。具体的には、ポリシロキサングラフトポリマー中の架橋性官能基と架橋剤が多分子間で架橋反応して三次元網目構造を形成し、架橋構造体が形成される。架橋剤は、イソシアネート系架橋剤、ポリグリシジル系架橋剤、ポリカルボン酸系化合物、ポリオール、及びポリアミンからなる群より選択される少なくとも一種である。
(Crosslinking agent)
The crosslinked structure of the present invention is a crosslinked product of the above polysiloxane graft polymer and a specific crosslinking agent. Specifically, the crosslinkable functional group in the polysiloxane graft polymer and the crosslinking agent undergo a crosslink reaction between multiple molecules to form a three-dimensional network structure, and a crosslinked structure is formed. The cross-linking agent is at least one selected from the group consisting of isocyanate-based cross-linking agents, polyglycidyl-based cross-linking agents, polycarboxylic acid-based compounds, polyols, and polyamines.
イソシアネート系架橋剤としては、分子内に2以上のイソシアネート基、好ましくは3以上のイソシアネート基を有する化合物を用いる。2つのイソシアネート基を有する化合物としては、トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、キシ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、イソホロンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソプロピリデンビスシクロヘキシルイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート等を挙げることができる。3つのイソシアネート基を有する化合物としは、リジントリイソシアネート、トリス(イソシアナトフェニル)メタン、トリス(イソシアナトフェニル)チオホスフェート等を挙げることができる。4以上のイソシアネート基を有する多官能イソシアネートとしては、上記の化合物のビウレット体、ウレトジオン体、イソシアヌレート体、及びアダクト体等を挙げることができる。 As the isocyanate-based cross-linking agent, a compound having 2 or more isocyanate groups, preferably 3 or more isocyanate groups in the molecule is used. Examples of the compound having two isocyanate groups include toluene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, naphthalenediocyanate, xylylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, and dicyclohexylmethane diisocyanate. Examples thereof include isopropyridene biscyclohexyl isocyanate and diphenyl ether diisocyanate. Examples of the compound having three isocyanate groups include lysine triisocyanate, tris (isocyanatophenyl) methane, tris (isocyanatophenyl) thiophosphate and the like. Examples of the polyfunctional isocyanate having 4 or more isocyanate groups include a biuret form, a uretdione form, an isocyanurate form, and an adduct form of the above compounds.
また、上記の多官能イソシアネートと、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールフェノール、ベンジルアルコール、メチルアミン、エチルアミン、ジブチルアミン、イプシロンカプロラクトン等の活性水素化合物とを反応させた、イソシアネート基がブロックされたブロックイソシアネート化合物等を用いることもできる。 Further, a blocked isocyanate in which an isocyanate group is blocked by reacting the above-mentioned polyfunctional isocyanate with an active hydrogen compound such as methanol, ethanol, propanol, butanolphenol, benzyl alcohol, methylamine, ethylamine, dibutylamine, and epsilon caprolactone. Compounds and the like can also be used.
ポリグリシジル系架橋剤は、分子内に2以上のグリシジル基、好ましくは3以上のグリシジル基を有する化合物である。2つのグリシジル基を有する化合物としては、1,4−ブタンジオールジ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、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ビフェノールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAとエピクロロヒドリンの縮合生成物、ビスフェノールFとエピクロロヒドリンの縮合生成物、ビスフェノールSとエピクロロヒドリンの縮合生成物、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジル、フタル酸ジグリシジル、ポリジメチルシロキサンジプロピルジグリシジルエーテル等を挙げることができる。 A polyglycidyl-based cross-linking agent is a compound having two or more glycidyl groups, preferably three or more glycidyl groups in the molecule. Compounds having two glycidyl groups include 1,4-butanediol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, and propylene glycol. Diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, biphenol diglycidyl ether, bisphenol A diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, resorcinol diglycidyl ether, cyclohexanedimethanol diglycidyl ether, condensation of bisphenol A and epichlorohydrin Products, condensation products of bisphenol F and epichlorohydrin, condensation products of bisphenol S and epichlorohydrin, diglycidyl 1,2-cyclohexanedicarboxylate, diglycidyl phthalate, polydimethylsiloxane dipropyldiglycidyl ether, etc. Can be mentioned.
3以上のグリシジル基を有する化合物としては、グリセリントリ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、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ポリ(n>2)グリセロールポ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、フェノールノボラックポリグリシジルエーテル、クレゾールノボラックポリグリシジルエーテル、イソシアヌル酸トリグリシジル、エポキシ化大豆油、エポキシ化亜麻仁油、ポリジメチルシロキサンアルキルポリグリシジルエーテル、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−m−キシリレンジアミン等を挙げることができる。 Examples of the compound having 3 or more glycidyl groups include glycerin triglycidyl ether, trimethylpropan triglycidyl ether, pentaerythritol tetraglycidyl ether, poly (n> 2) glycerol polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, and phenol novolac polyglycidyl ether. , Cresol novolac polyglycidyl ether, triglycidyl isocyanurate, epoxidized soybean oil, epoxidized flaxseed oil, polydimethylsiloxane alkyl polyglycidyl ether, N, N, N', N'-tetraglycidyl-m-xylylene diamine, etc. Can be mentioned.
ポリカルボン酸系化合物は、分子内に2以上のカルボン酸基(カルボキシ基)を有する化合物である。ポリカルボン酸系化合物としては、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、ヘプタデカン二酸、オクタデカン二酸、メチルコハク酸、オクチルコハク酸、ドデシルコハク酸、オクタデシルコハク酸、メチルグルタル酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキサンジメチルジカルボン酸、1,2,3,6−ヘキサヒドロフタル酸、フタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ブテントリカルボン酸、シクロヘキサントリカルボン酸、3−ブテン−1,2,3−トリカルボン酸、シクロヘキサントリカルボン酸、ペンタントリカルボン酸、トリス(2−カルボキシエチル)−1,3,5−トリアジン、トリス(3−カルボキシプロピル)−1,3,5−トリアジン、イソシアヌル酸トリス(2−カルボキシエチル)、イソシアヌル酸トリス(3−カルボキシプロピル)、トリメリット酸、ヘミメリット酸、ベンゼン−1,3,5−トリカルボン酸、ブタンテトラカルボン酸、シクロヘキサンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、ベンゾフェノンンテトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、オキシジフタル酸、ナフタレンテトラカルボン酸、フルオレン−9,9−ビスフタル酸、シクロヘキサンヘキサカルボン酸等を挙げることができる。これらのポリカルボン酸系化合物のカルボキシ基は、ビニルエーテル、ベンジルアルコール、t−ブチルアルコールなどでブロックされていてもよい。また、ポリカルボン酸系化合物は、酸無水物であってもよい。 A polycarboxylic acid-based compound is a compound having two or more carboxylic acid groups (carboxy groups) in the molecule. Examples of polycarboxylic acid compounds include oxalic acid, succinic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, dodecanedioic acid, tridecanedioic acid, tetradecanedioic acid, pentadecanedioic acid, hexadecanedioic acid, and heptadecanedioic acid. , Octadecandioic acid, methylsuccinic acid, octylsuccinic acid, dodecylsuccinic acid, octadecylsuccinic acid, methylglutaric acid, fumaric acid, maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, cyclohexanedimethyldicarboxylic acid, 1, 2, 3 , 6-Hexahydrophthalic acid, phthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, butentricarboxylic acid, cyclohexanetricarboxylic acid, 3-butene-1,2,3-tricarboxylic acid, cyclohexanetricarboxylic acid, pentantricarboxylic acid, tris (2) -Carboxyethyl) -1,3,5-triazine, tris (3-carboxypropyl) -1,3,5-triazine, trisisosianurate (2-carboxyethyl), trisisocyanurate (3-carboxypropyl), tri Merit acid, hemimeritic acid, benzene-1,3,5-tricarboxylic acid, butanetetracarboxylic acid, cyclohexanetetracarboxylic acid, pyromellitic acid, benzophenonnetetracarboxylic acid, biphenyltetracarboxylic acid, diphenylsulfonetetracarboxylic acid, oxydiphthal Examples thereof include acids, naphthalenetetracarboxylic acids, fluorene-9,9-bisphthalic acids, cyclohexanehexacarboxylic acids and the like. The carboxy group of these polycarboxylic acid compounds may be blocked with vinyl ether, benzyl alcohol, t-butyl alcohol and the like. Moreover, the polycarboxylic acid compound may be an acid anhydride.
ポリオールは、分子内に2以上の水酸基を有する化合物である。ポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサメチレンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、キシリレングリコール、ポリ(n≧2)エチレングリコール、ポリ(n≧2)プロピレングリコール、ポリ(n≧2)エチレンプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリジメチルシロキサンプロピルジオール、ポリヘキサメチレンカーボネート等のジオール化合物;の他、グリセリン、ポリグリセリン、ジメチロールプロパン、ジメチロールブタン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、これらのEO又はPO付加物、ジカルボン酸とジオール化合物のエステル化物、ジオールを開始基とした環状エステルの開環重合物であるポリエステル、ジイソシアネートとジオールを反応させて得られる両末端水酸基ポリウレタン、水酸基を有するビニル系モノマーを共重合成分として有するポリビニルポリオール、ビスフェノールAとジアミンの反応生成物等を挙げることができる。 A polyol is a compound having two or more hydroxyl groups in the molecule. Examples of the polyol include ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, hexamethylenediol, neopentyl glycol, cyclohexanediol, cyclohexanedimethanol, xylylene glycol, poly (n ≧ 2) ethylene glycol, and poly (n ≧ 2) propylene glycol. Diol compounds such as poly (n ≧ 2) ethylene propylene glycol, polytetramethylene glycol, polydimethylsiloxane propyldiol, polyhexamethylene carbonate; other glycerin, polyglycerin, dimethylolpropane, dimethylolbutane, pentaerythritol, di Pentaerythritol, sorbitol, EO or PO adducts thereof, esterified products of dicarboxylic acid and diol compound, polyester which is a ring-opening polymer of cyclic ester starting from diol, both ends obtained by reacting diisocyanate with diol. Examples thereof include hydroxyl group polyurethane, polyvinyl polyol having a vinyl monomer having a hydroxyl group as a copolymerization component, and a reaction product of bisphenol A and diamine.
ポリアミンは、分子内に2以上のアミノ基を有する化合物である。ポリアミンとしては、ヒドラジン、エチレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,4−ブタンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジフェニルメタンジアミン、1,3−または1,4−キシリレンジアミン、イソホロンジアミン)、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−シクロヘキサンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンジアミン等を挙げることができる。 A polyamine is a compound having two or more amino groups in the molecule. Examples of polyamines include hydrazine, ethylenediamine, 1,3-propanediamine, 1,4-butanediamine, hexamethylenediamine, 4,4'-diphenylmethanediamine, 1,3- or 1,4-xylylenediamine, and isophoronediamine). , 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,4-cyclohexanediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, polyethylenediamine and the like.
架橋剤は、ポリシロキサングラフトポリマー中の架橋性官能基の種類に応じて適宜選択して用いることができる。例えば、架橋性官能基が水酸基である場合には、イソシアネート系架橋剤、ポリカルボン酸化合物を用いることが好ましい。架橋性官能基がカルボキシ基である場合には、イソシアネート系架橋剤、ポリオール、ポリグリシジル系架橋剤を用いることが好ましい。架橋性官能基がイソシアネート又はブロックイソシアネート基である場合には、ポリグリシジル系架橋剤、ポリカルボン酸系化合物、ポリオール、ポリアミンを用いることが好ましい。また、架橋性官能基がグリシジル基である場合には、イソシアネート系架橋剤、ポリカルボン酸系化合物、ポリアミンを用いることが好ましい。 The cross-linking agent can be appropriately selected and used depending on the type of cross-linking functional group in the polysiloxane graft polymer. For example, when the crosslinkable functional group is a hydroxyl group, it is preferable to use an isocyanate-based crosslinker or a polycarboxylic acid compound. When the crosslinkable functional group is a carboxy group, it is preferable to use an isocyanate-based crosslinker, a polyol, or a polyglycidyl-based crosslinker. When the crosslinkable functional group is an isocyanate or a blocked isocyanate group, it is preferable to use a polyglycidyl-based cross-linking agent, a polycarboxylic acid-based compound, a polyol, or a polyamine. When the crosslinkable functional group is a glycidyl group, it is preferable to use an isocyanate-based cross-linking agent, a polycarboxylic acid-based compound, or a polyamine.
ポリシロキサングラフトポリマー中の架橋性官能基のモル数MPと、ポリシロキサングラフトポリマーを架橋させるために用いる架橋剤中の反応性基のモル数MCとが、MP≧MCの関係を満たすことが好ましい。上記の関係を満たすように、ポリシロキサングラフトポリマーと架橋剤を反応させることで、架橋性能をより高めることができる。なお、ポリシロキサングラフトポリマー中の架橋性官能基のすべてが反応して消費される必要はなく、架橋構造体が形成される量の架橋性官能基が反応すればよい。 A number of moles M P crosslinkable functional groups in the polysiloxane graft polymer, the number of moles M C reactive groups in the crosslinking agent used for crosslinking the polysiloxane graft polymer, the relationship between the M P ≧ M C It is preferable to satisfy. By reacting the polysiloxane graft polymer with the cross-linking agent so as to satisfy the above relationship, the cross-linking performance can be further enhanced. It is not necessary that all the crosslinkable functional groups in the polysiloxane graft polymer are reacted and consumed, and it is sufficient that the amount of the crosslinkable functional groups in which the crosslinked structure is formed reacts.
(オイル)
架橋構造体は、炭化水素系潤滑油、ポリエステルポリオール系潤滑油、ポリオレフィン系潤滑油、シリコーン系潤滑油、及びハロゲン化アルキル系潤滑油からなる群より選択される少なくとも一種のオイル(潤滑油)で膨潤したゲル膨潤体であることが好ましい。オイルで膨潤したゲル膨潤体とすることで、低摩擦性等の特性がより向上した表面処理膜とすることかできる。なお、ゲル膨潤体は、膨潤前に比して1.5倍以上に線膨張していることが好ましい。
(oil)
The crosslinked structure is at least one oil (lubricating oil) selected from the group consisting of hydrocarbon-based lubricating oils, polyester polyol-based lubricating oils, polyolefin-based lubricating oils, silicone-based lubricating oils, and alkyl halide-based lubricating oils. It is preferably a swollen gel swollen body. By forming a gel swelling body swollen with oil, it is possible to obtain a surface treatment film having further improved characteristics such as low friction. The gel swelling body is preferably linearly expanded 1.5 times or more as compared with that before swelling.
オイル(潤滑油)は、鉱物系潤滑油基油であっても、合成系潤滑油基油であってもよい。炭化水素系潤滑油としては、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ジ(n−オクチル)シクロペンタン、ジ(n−デシル)シクロペンタン、ジ(n−ドデシル)シクロペンタン、トリス−(n−オクチル)シクロペンタン、トリス(n−デシル)シクロペンタン、トリス(n−ドデシル)シクロペンタン、トリス(2−オクチルドデシル)シクロペンタン等を挙げることができる。 The oil (lubricating oil) may be a mineral-based lubricating oil base oil or a synthetic lubricating oil base oil. Hydrocarbon-based lubricating oils include alkylbenzene, alkylnaphthalene, di (n-octyl) cyclopentane, di (n-decyl) cyclopentane, di (n-dodecyl) cyclopentane, tris- (n-octyl) cyclopentane, Examples thereof include tris (n-decyl) cyclopentane, tris (n-dodecyl) cyclopentane, and tris (2-octyldodecyl) cyclopentane.
ポリエステルポリオール系潤滑油としては、ブチルステアレート、オクチルラウレート、ジトリデシルグルタレート、ジ−2−エチルヘキシルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジ−2−エチルヘキシルセバケート、トリメリット酸トリオクチルエステル、トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパントリヘキサノエート、トリメチロールプロパントリラウレート、トリメチロールプロパントリオレエート、トリメチロールプロパントリイソステアレート、ペンタエリスリトール−2−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールテトラオレエート、トリクレジルホスフェート等を挙げることができる。 Examples of polyester polyol-based lubricating oils include butylstearate, octyllaurate, dimethylolpropane, di-2-ethylhexyl adipate, diisodecyl adipate, ditridecyl adipate, di-2-ethylhexyl sevacate, and trimellitic acid trioctyl ester. Trimethylolpropane caprilate, trimethylolpropane trihexanoate, trimethylolpropane trilaurate, trimethylolpropane trioleate, trimethylolpropane triisostearate, pentaerythritol-2-ethylhexanoate, pentaerythritol tetraoleate , Tricredyl phosphate and the like.
ポリオレフィン系潤滑油としては、エチレン−プロピレン共重合体、ポリブテン、1−オクテンオリゴマー、1−デセンオリゴマー、これらの水添物等を挙げることができる。シリコーン系潤滑油としては、ジメチルシロキサン、フェニルメチルシロキサン、環状ジメチルシリコーンオイル等を挙げることができる。ハロゲン化アルキル系潤滑油としては、クロロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン等のノンフロンタイプの冷媒等を挙げることができる。 Examples of the polyolefin-based lubricating oil include ethylene-propylene copolymers, polybutenes, 1-octene oligomers, 1-decene oligomers, hydrogenated products thereof and the like. Examples of the silicone-based lubricating oil include dimethylsiloxane, phenylmethylsiloxane, and cyclic dimethylsilicone oil. Examples of the alkyl halide-based lubricating oil include non-fluorocarbon type refrigerants such as chlorofluorocarbon and hydrochlorofluorocarbon.
架橋構造体をオイルで膨潤させればゲル膨潤体(ゲル膨潤膜)とすることができる。
架橋構造体を膨潤させる方法としては、例えば、基材の表面等に配設した架橋構造体を潤滑油に浸漬し、必要に応じて加温する方法;架橋構造体をその表面に配設した基材を用いて成形体や装置等を組み立てた後、架橋構造体(基材の表面)にオイルを注入する方法;などがある。また、ポリシロキサングラフトポリマーと架橋剤を予めオイルに溶解させて得た溶液を基材表面等に塗布した後、加熱して架橋させることで、オイルで膨潤した状態の架橋構造体(ゲル膨潤体)を形成することができる。なお、余剰のオイルは、スピンコーターで振り切る、又は遠心処理して除去することができる。
By swelling the crosslinked structure with oil, it can be made into a gel swelling body (gel swelling film).
As a method of swelling the crosslinked structure, for example, a method of immersing the crosslinked structure arranged on the surface of the base material in lubricating oil and heating it as necessary; the crosslinked structure is arranged on the surface thereof. After assembling a molded body, an apparatus, or the like using a base material, there is a method of injecting oil into a crosslinked structure (surface of the base material). Further, a crosslinked structure (gel swollen body) in a state of being swollen with oil is obtained by applying a solution obtained by previously dissolving a polysiloxane graft polymer and a crosslinking agent in oil on the surface of a base material and then heating and crosslinking. ) Can be formed. The excess oil can be removed by shaking off with a spin coater or by centrifuging.
ゲル膨潤体は、膨潤前に比して1.5倍以上に線膨張していることが好ましく、2.0倍以上に線膨張していることがさらに好ましい。架橋構造体がオイルで膨潤したゲル膨潤体は、グラフトしているによって低摩擦性を示す。これば、膨潤することでジメチルシロキサン鎖が自由運動しうるフリーのポリマー鎖になるためであると考えられる。さらに、表面にオイルを供給することができるとともに、オイルを吸収することもできるので、オイルの液貯めとしての機能を有する。線膨張が1.5倍未満であると、膨潤が不十分である場合があり、低摩擦性等の特性がやや不足することがある。 The gel swelling body is preferably linearly expanded 1.5 times or more as compared with that before swelling, and more preferably 2.0 times or more. The gel swelling body in which the crosslinked structure is swelled with oil exhibits low friction due to grafting. It is considered that this is because the dimethylsiloxane chain becomes a free polymer chain capable of free movement by swelling. Further, since oil can be supplied to the surface and oil can be absorbed, it has a function as a liquid reservoir of oil. If the linear expansion is less than 1.5 times, the expansion may be insufficient, and the characteristics such as low friction may be slightly insufficient.
<架橋構造体の製造方法>
本発明の架橋構造体は、例えば、以下に示す方法に従って製造することができる。すなわち、本発明の架橋構造体の製造方法は、ポリジメチルシロキサン、(メタ)アクリレート系モノマー、及びラジカル重合性ビニル系モノマーを含むモノマー成分を重合してポリシロキサングラフトポリマーを得る重合工程と、得られたポリシロキサングラフトポリマーを架橋剤で架橋する架橋工程と、を有する。
<Manufacturing method of crosslinked structure>
The crosslinked structure of the present invention can be produced, for example, according to the method shown below. That is, the method for producing a crosslinked structure of the present invention includes a polymerization step of polymerizing a monomer component containing a polydimethylsiloxane, a (meth) acrylate-based monomer, and a radically polymerizable vinyl-based monomer to obtain a polysiloxane graft polymer. It has a cross-linking step of cross-linking the obtained polysiloxane graft polymer with a cross-linking agent.
(重合工程)
重合工程では、ポリジメチルシロキサン、(メタ)アクリレート系モノマー、及びラジカル重合性ビニル系モノマーを含むモノマー成分を、例えば、ラジカル重合やリビングラジカル重合によって重合する。ラジカル重合は、例えば、有機溶媒中、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系化合物や過酸化ベンゾイル等の過酸化物をラジカル発生剤として使用し、必要に応じてチオール化合物やハロゲン化物等を連鎖移動剤として使用し、加熱して実施することができる。リビングラジカル重合としては、(i)ハロゲン化有機化合物を開始基化合物とし、銅やルテニウム等の金属錯体を使用する、金属錯体の酸化還元を利用した原子移動ラジカル重合法;(ii)ニトロキサイド化合物を用いる熱リビングラジカル重合法;(iii)ジチオエステル、ジチオカーバメート、ザンテート等を用いる可逆的付加解裂型連鎖移動重合;(iv)有機テルルを使用する方法;(v)ヨウ素化合物を開始剤とするヨウ素移動重合;(vi)ハロゲン化有機化合物を開始剤とし、ヨウ素ラジカルを引き抜き可能な有機化合物を触媒とする可逆的移動触媒重合や可逆的触媒媒介重合;等を挙げることができる。また、シリコーンマクロモノマーの急激な重合によるゲル化を防止すべく、連鎖移動剤を加えたラジカル重合方法やリビングラジカル重合方法によっても、ポリシロキサングラフトポリマーを得ることができる。
(Polymerization process)
In the polymerization step, a monomer component containing a polydimethylsiloxane, a (meth) acrylate-based monomer, and a radically polymerizable vinyl-based monomer is polymerized by, for example, radical polymerization or living radical polymerization. In radical polymerization, for example, an azo compound such as azobisisobutyronitrile or a peroxide such as benzoyl peroxide is used as a radical generator in an organic solvent, and a thiol compound, a halide or the like is chained as necessary. It can be used as a transfer agent and heated to carry out. As the living radical polymerization, (i) an atomic transfer radical polymerization method using an oxidation-reduction of a metal complex using a halogenated organic compound as an initiating group compound and a metal complex such as copper or ruthenium; (ii) a nitroxide compound. Thermal living radical polymerization method to be used; (iii) Reversible addition-disruption type chain transfer polymerization using dithioester, dithiocarbamate, zantate, etc .; (iv) Method using organic tellurium; (v) Using an iodine compound as an initiator Iodine transfer polymerization; (vi) Reversible mobile catalyst polymerization or reversible catalyst-mediated polymerization using a halogenated organic compound as an initiator and an organic compound capable of extracting iodine radicals as a catalyst; and the like can be mentioned. Further, in order to prevent gelation due to rapid polymerization of the silicone macromonomer, a polysiloxane graft polymer can also be obtained by a radical polymerization method or a living radical polymerization method in which a chain transfer agent is added.
なかでも、ヨウ素原子を有する有機化合物を重合開始剤とするリビングラジカル重合方法によりモノマー成分を重合してポリシロキサングラフトポリマーを得ることが好ましい。このリビングラジカル重合方法は、例えば、特許第4543178号公報、特許第5850599号公報、特許第5697026号公報、特許第5881292号公報、特許第5610402号公報、特許第5995848号公報等に詳細に記載されている。
このリビングラジカル重合方法では、ヨウ素原子を有する有機化合物(ヨウ素化合物)重合開始剤として用いることで、分子量がより均一で、分子量分布がより狭い(例えば、PDI≦1.5)ポリシロキサングラフトポリマーを得ることができるために好ましい。さらに、特殊な材料を必要とせず、市販の安価な材料を用いることでポリシロキサングラフトポリマーを得ることができるので、コスト的に優位であるとともに環境にも優しい。
Among them, it is preferable to obtain a polysiloxane graft polymer by polymerizing the monomer components by a living radical polymerization method using an organic compound having an iodine atom as a polymerization initiator. This living radical polymerization method is described in detail in, for example, Japanese Patent No. 4543178, Japanese Patent No. 5850599, Japanese Patent No. 5697026, Japanese Patent No. 5881292, Japanese Patent No. 5610402, Japanese Patent No. 5995884, and the like. ing.
In this living radical polymerization method, a polysiloxane graft polymer having a more uniform molecular weight and a narrower molecular weight distribution (for example, PDI ≤ 1.5) is obtained by using it as an organic compound (iodine compound) polymerization initiator having an iodine atom. It is preferable because it can be obtained. Further, since a polysiloxane graft polymer can be obtained by using a commercially available inexpensive material without requiring a special material, it is cost-effective and environmentally friendly.
重合用の有機溶媒としては、ポリシロキサングラフトポリマー中の架橋性官能基と容易に反応しない有機溶媒を用いることが好ましい。例えば、得られるポリシロキサングラフトポリマーがイソシアネート基を有する場合には、水酸基を含む有機溶媒を用いることは好ましくない。重合用の有機溶媒としては、ヘキサン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、ドデカノール等のアルコール系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、イソブチルメチルケトン等のケトン系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチル、乳酸メチル、乳酸ジメチル等のエステル系溶媒;ジプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒;ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ピロリドン、N−メチルピロリドン、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド、3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロパンアミド等のアミド系溶媒;テトラメチルウレア、ジメチルイミダゾリジノン等のウレア系溶媒;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド溶媒;エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールモノエーテル系溶媒;エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等のグリコールジエーテル系溶媒;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルモノエーテルエステル系溶媒;ポリジメチルシロキサン、ポリフェニルメチルシロキサン等のシリコーン系溶媒;塩化メチレン、テトラフロロエタン、ポリフロロアルカン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;等を挙げることができる。なかでも、シロキサンマクロモノマーを溶解しうる低〜中極性の溶媒を用いることが好ましく、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、グリコールエステル系溶媒、シリコーン系溶媒がさらに好ましい。 As the organic solvent for polymerization, it is preferable to use an organic solvent that does not easily react with the crosslinkable functional group in the polysiloxane graft polymer. For example, when the obtained polysiloxane graft polymer has an isocyanate group, it is not preferable to use an organic solvent containing a hydroxyl group. Examples of the organic solvent for polymerization include hydrocarbon solvents such as hexane, toluene and xylene; alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol and dodecanol; and ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone and isobutyl methyl ketone. Ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, amyl acetate, dimethyl succinate, dimethyl adipate, methyl lactate, dimethyl lactate; ether solvents such as dipropyl ether, tetrahydrofuran, dioxane; dimethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate Such as carbonate solvents; N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, pyrrolidone, N-methylpyrrolidone, 3-methoxy-N, N-dimethylpropanamide, 3-butoxy-N, N-dimethylpropanamide. Amido-based solvents such as: Tetramethylurea, Urea-based solvents such as dimethylimidazolidinone; Sulfoxide solvents such as dimethylsulfoxide; Ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol butyl ether, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol mono Glycol monoether solvents such as butyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether; ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, dipropylene Glycoldiether-based solvent such as glycol dimethyl ether; glycol ether monoether ester solvent such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate; polydimethylsiloxane, polyphenylmethyl siloxane And the like; silicone-based solvents such as methylene chloride, tetrafluoroethane, polyfluoroalkane and the like; and the like. Of these, it is preferable to use a low to medium polar solvent capable of dissolving the siloxane macromonomer, and more preferably a hydrocarbon solvent, a ketone solvent, an ether solvent, an ester solvent, a glycol ester solvent, and a silicone solvent. ..
(架橋工程)
架橋工程では、重合工程で得られたポリシロキサングラフトポリマーに架橋剤を反応させて架橋する。これにより、目的とする架橋構造体を得ることができる。ポリシロキサングラフトポリマーと架橋剤を適当な有機溶媒に溶解させることで、1液型のコーティング液を調製することができる。また、ポリシロキサングラフトポリマーを有機溶媒に溶解させた第1液と、架橋剤を有機溶媒に溶解させた第2液とで構成される2液型のコーティング液を調製してもよい。いずれの場合であっても、コーティング液を適当な基材の表面に塗布し、必要に応じて加熱し、溶媒を揮発させるとともにポリシロキサングラフトポリマーと架橋剤を架橋反応させれば、架橋構造体を形成することができる。
(Crosslinking process)
In the cross-linking step, the polysiloxane graft polymer obtained in the polymerization step is reacted with a cross-linking agent to cross-link. Thereby, the desired crosslinked structure can be obtained. A one-component coating solution can be prepared by dissolving the polysiloxane graft polymer and the cross-linking agent in an appropriate organic solvent. Further, a two-component coating solution composed of a first solution in which a polysiloxane graft polymer is dissolved in an organic solvent and a second solution in which a cross-linking agent is dissolved in an organic solvent may be prepared. In any case, if the coating liquid is applied to the surface of a suitable base material, heated as necessary, the solvent is volatilized, and the polysiloxane graft polymer and the cross-linking agent are cross-linked, the cross-linked structure is formed. Can be formed.
架橋反応時の温度(加熱温度)は、ポリシロキサングラフトポリマー中の架橋性官能基と、架橋剤中の反応性基との反応性、ブロック化してある架橋性官能基の脱保護のしやすさ等を考慮して適宜設定される。具体的には、100℃以上に加熱すれば架橋反応を実質的に進行させることができるために好ましい。コーティング液中のポリシロキサングラフトポリマー及び架橋剤の濃度は、コーティング液の塗布性や、形成しようとする架橋構造体(膜状構造体)の厚さ等を考慮して適宜設定すればよい。 The temperature (heating temperature) at the time of the cross-linking reaction is the reactivity between the cross-linking functional group in the polysiloxane graft polymer and the reactive group in the cross-linking agent, and the ease of deprotection of the blocked cross-linking functional group. It is set appropriately in consideration of such factors. Specifically, heating to 100 ° C. or higher is preferable because the cross-linking reaction can be substantially advanced. The concentrations of the polysiloxane graft polymer and the cross-linking agent in the coating liquid may be appropriately set in consideration of the coatability of the coating liquid, the thickness of the cross-linked structure (film-like structure) to be formed, and the like.
コーティング液には、塗布性を向上させるための添加剤や、架橋反応を促進させる触媒等を添加することができる。さらに、コーティング液には、従来公知の添加剤を添加してもよい。添加剤としては、例えば、濡れ剤、たれ防止剤、レベリング剤、チクソトロピック付与剤、消泡剤、粘度調整剤、乾燥防止剤、硬化触媒、光酸発生剤、光塩基発生剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、界面活性剤、染料、顔料、他のポリマー成分等を挙げることができる。また、シリカ、炭素繊維、セルロース繊維、セルロースナノファイバー、セルロースナノウィスカー等の架橋構造体の強度を向上させるためのフィラー等を添加することもできる。 Additives for improving coatability, catalysts for promoting cross-linking reaction, and the like can be added to the coating liquid. Further, conventionally known additives may be added to the coating liquid. Additives include, for example, wetting agents, anti-dripping agents, leveling agents, thixotropic agents, defoaming agents, viscosity modifiers, anti-drying agents, curing catalysts, photoacid generators, photobase generators, antioxidants. , Ultraviolet absorbers, light stabilizers, surfactants, dyes, pigments, other polymer components and the like. Further, a filler for improving the strength of the crosslinked structure such as silica, carbon fiber, cellulose fiber, cellulose nanofiber, and cellulose nanowhisker can also be added.
<表面処理基材>
上述の架橋構造体を基材の表面に配置することで、本発明の表面処理基材とすることができる。すなわち、本発明の表面処理基材は、基材と、この基材の少なくとも一部の表面上に配置されたポリマー層とを備えるものであり、このポリマー層が前述の架橋構造体である。
<Surface treatment base material>
By arranging the above-mentioned crosslinked structure on the surface of the base material, the surface-treated base material of the present invention can be obtained. That is, the surface-treated base material of the present invention includes a base material and a polymer layer arranged on the surface of at least a part of the base material, and this polymer layer is the above-mentioned crosslinked structure.
基材については、その材質、形状、大きさ等に特に制限はなく、従来公知の基材を用いることができる。基材の材質の具体例としては、金属、プラスチック、木材、鉱物、有機物等を挙げることができる。基材の形状の具体例としては、微粒子、粒子、塊、フィルム、各種成形物、繊維、シート等を挙げることができる。 As for the base material, the material, shape, size and the like are not particularly limited, and a conventionally known base material can be used. Specific examples of the material of the base material include metals, plastics, woods, minerals, and organic substances. Specific examples of the shape of the base material include fine particles, particles, lumps, films, various molded products, fibers, sheets and the like.
架橋構造体であるポリマー層を基材の表面に配置するには、前述の通り、ポリシロキサングラフトポリマー及び架橋剤を含有するコーティング液を基材に塗布した後、常法にしたがってポリシロキサングラフトポリマーを架橋させて架橋構造体(ポリマー層)を形成すればよい。コーティング液を基材に塗布する方法としては、スピンコート、ディップコート、インクジェット、エッジキャスト、スプレーコート、フローコート、ロールコーティング、ドクターブレードコート、バーコーティング、スリットコート、クラビアコート、スクリーン印刷等の方法がある。 In order to arrange the polymer layer, which is a crosslinked structure, on the surface of the base material, as described above, a coating liquid containing a polysiloxane graft polymer and a crosslinking agent is applied to the base material, and then the polysiloxane graft polymer is applied according to a conventional method. May be crosslinked to form a crosslinked structure (polymer layer). Methods for applying the coating liquid to the substrate include spin coating, dip coating, inkjet, edge casting, spray coating, flow coating, roll coating, doctor blade coating, bar coating, slit coating, clavier coating, screen printing, and the like. There is.
基材の表面上に配置されるポリマー層は、所定の厚さを有する架橋構造体の膜状成形物である。この膜状成形物(ポリマー層)の厚さは、適度な低摩擦性を発揮させる等の観点から、100nm以上であることが好ましく、200nm以上であることがさらに好ましく、500nm以上であることが特に好ましい。 The polymer layer arranged on the surface of the base material is a film-like molded product of a crosslinked structure having a predetermined thickness. The thickness of this film-shaped molded product (polymer layer) is preferably 100 nm or more, more preferably 200 nm or more, and further preferably 500 nm or more, from the viewpoint of exhibiting appropriate low frictional properties. Especially preferable.
本発明の架橋構造体及びこれを用いた表面処理基材の表面(ポリマー層)は、グラフトしているポリシロキサンがすべり性を示すことから、低摩擦性に優れている。また、架橋構造を有するので、機械的強度に優れているとともに、耐擦過性等も良好である。さらには、軟質のゲル物質であることから、フレキシブルであるといった特性を有する。このため、本発明の架橋構造体及びこれを用いた表面処理基材を、例えば、機械部品、装置の可動部、装置の回転部、装置の駆動部等の摩擦によりエネルギーロスが生じやすい部分の構成部材とすることで、エネルギー損失を低減することができる。 The crosslinked structure of the present invention and the surface (polymer layer) of the surface-treated substrate using the crosslinked structure are excellent in low friction because the grafted polysiloxane exhibits slipperiness. Further, since it has a crosslinked structure, it is excellent in mechanical strength and also has good scratch resistance and the like. Furthermore, since it is a soft gel substance, it has the property of being flexible. Therefore, the crosslinked structure of the present invention and the surface-treated base material using the same can be used as a portion where energy loss is likely to occur due to friction of, for example, mechanical parts, moving parts of equipment, rotating parts of equipment, driving parts of equipment, and the like. Energy loss can be reduced by using the constituent members.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, "part" and "%" in Examples and Comparative Examples are based on mass unless otherwise specified.
<ポリシロキサングラフトポリマーの製造>
(合成例1)
撹拌装置、冷却管、窒素導入装置、及び温度計を備えたセパラブルフラスコに、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(DPGDM)300部、メタクリロイルオキシプロピルポリジメチルシロキサンブチル(シリコーンマクロモノマー(1)、分子量:4,600)100部、メタクリル酸(MAA)20部、2−エチルヘキシルメタクリレート(2EHMA)60部、及びビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシカーボネート(TCP)1部を仕込んだ。45℃で8時間重合して、ポリシロキサングラフトポリマーSG−1の溶液を得た。
<Manufacturing of polysiloxane graft polymer>
(Synthesis Example 1)
In a separable flask equipped with a stirrer, a cooling tube, a nitrogen introduction device, and a thermometer, 300 parts of dipropylene glycol dimethyl ether (DPGDM), methacryloyloxypropyl polydimethylsiloxane butyl (silicone macromonomer (1), molecular weight: 4, 600) 100 parts, 20 parts of methacrylic acid (MAA), 60 parts of 2-ethylhexyl methacrylate (2EHMA), and 1 part of bis (4-t-butylcyclohexyl) peroxycarbonate (TCP) were charged. Polymerization at 45 ° C. for 8 hours gave a solution of the polysiloxane graft polymer SG-1.
シリコーンマクロモノマー(1)の分子量は、NMRで測定した末端メタクリロイル基1モル当たりのジメチルシロキサンのプロトン数から換算して得た値である。得られたポリシロキサングラフトポリマーSG−1の数平均分子量(Mn)は88,000であり、分子量分布(PDI=重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))は1.78であった。ポリシロキサングラフトポリマーのMn及びMwは、テトラヒドロフラン(THF)を展開溶媒とするゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)により測定したポリスチレン換算の値である。GPCの結果、シリコーンマクロモノマー(1)に由来するピークはなく、ほとんどのマクロモノマーがポリマーに組み込まれたことを確認した。ガスクロマトグラフ(GC)により、シリコーンマクロモノマー(1)以外のモノマー成分が残留していないことを確認した。サンプリングした溶液の一部をダクトのついた180℃の恒温層に30分間放置した後、恒量に達するまで加温して得た残分から求めた固形分は、40.1%であった。ポリシロキサングラフトポリマーSG−1の酸価は129.1mgKOH/gであり、メタクリル酸の導入量から算出した理論値とほぼ一致した。ポリシロキサングラフトポリマーの酸価は、サンプリングした溶液の一部をトルエン/エタノール混合溶剤(1/5(v/v))で希釈し、フェノールフタレインエタノールを指示薬とし、0.1N水酸化カリウムエタノール溶液で滴定して求めた。 The molecular weight of the silicone macromonomer (1) is a value obtained by converting from the number of protons of dimethylsiloxane per mole of the terminal methacryloyl group measured by NMR. The obtained polysiloxane graft polymer SG-1 had a number average molecular weight (Mn) of 88,000 and a molecular weight distribution (PDI = weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn)) of 1.78. .. Mn and Mw of the polysiloxane graft polymer are polystyrene-equivalent values measured by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran (THF) as a developing solvent. As a result of GPC, it was confirmed that there was no peak derived from the silicone macromonomer (1) and most of the macromonomer was incorporated into the polymer. By gas chromatography (GC), it was confirmed that no monomer component other than the silicone macromonomer (1) remained. A part of the sampled solution was left in a constant temperature layer at 180 ° C. with a duct for 30 minutes, and then heated until the constant amount was reached. The solid content obtained from the residue was 40.1%. The acid value of the polysiloxane graft polymer SG-1 was 129.1 mgKOH / g, which was almost the same as the theoretical value calculated from the amount of methacrylic acid introduced. The acid value of the polysiloxane graft polymer is 0.1N potassium hydroxide ethanol, which is obtained by diluting a part of the sampled solution with a mixed solvent of toluene / ethanol (1/5 (v / v)) and using phenolphthalein ethanol as an indicator. It was determined by titrating with a solution.
(合成例2〜5)
表1に示す種類及び量のモノマー成分を用いたこと以外は、前述の合成例1と同様にして、ポリシロキサングラフトポリマーSG−2〜5の溶液を得た。得られたポリシロキサングラフトポリマーSG−2〜5の詳細を表1に示す。なお、表1中のモノマー成分の詳細を以下に示す。
・シリコーンマクロモノマー(2):メタクリロイルオキシプロピルポリジメチルシロキサンブチル、分子量:2,300
・シリコーンマクロモノマー(3):メタクリロイルオキシプロピルポリジメチルシロキサンブチル、分子量:12,000
・MOMA:2−メタクリロイルオキシエチルコハク酸
(Synthesis Examples 2-5)
Solutions of polysiloxane graft polymers SG-2 to 5 were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 described above, except that the types and amounts of monomer components shown in Table 1 were used. Details of the obtained polysiloxane graft polymers SG-2 to SG-2 to 5 are shown in Table 1. The details of the monomer components in Table 1 are shown below.
-Silicone macromonomer (2): methacryloyloxypropyl polydimethylsiloxane butyl, molecular weight: 2,300
-Silicone macromonomer (3): methacryloyloxypropyl polydimethylsiloxane butyl, molecular weight: 12,000
-MOMA: 2-methacryloyloxyethyl succinic acid
(合成例6〜8)
表2に示す種類及び量のモノマー成分を用いたこと以外は、前述の合成例1と同様にして、ポリシロキサングラフトポリマーSG−6〜8の溶液を得た。得られたポリシロキサングラフトポリマーSG−6〜8の詳細を表2に示す。また、表2中のモノマー成分の詳細を以下に示す。水酸基価は、仕込み量から算出した理論値である。また、官能基当量は、ポリシロキサングラフトポリマー1gに含まれる架橋性官能基のモル数(mmol)であり、配合比から算出した。
・MOI−BM:2−[0−(1’−メチルプロピリデンアミノ)カルボキシアミノ]エチルメタクリラート(商品名「カレンズMOI−BM」、昭和電工社製)
・GMA:グリシジルメタクリレート
・HEMA:2−ヒドロキシエチルメタクリレート
・MMA:メチルメタクリレート
・BMA:ブチルメタクリレート
(Synthesis Examples 6 to 8)
A solution of the polysiloxane graft polymer SG-6 to 8 was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 described above, except that the types and amounts of monomer components shown in Table 2 were used. Details of the obtained polysiloxane graft polymers SG-6 to 8 are shown in Table 2. The details of the monomer components in Table 2 are shown below. The hydroxyl value is a theoretical value calculated from the charged amount. The functional group equivalent was the number of moles (mmol) of the crosslinkable functional group contained in 1 g of the polysiloxane graft polymer, and was calculated from the blending ratio.
MOI-BM: 2- [0- (1'-methylpropyrine amino) carboxyamino] ethyl methacrylate (trade name "Karenzu MOI-BM", manufactured by Showa Denko KK)
・ GMA: Glycidyl methacrylate ・ HEMA: 2-Hydroxyethyl methacrylate ・ MMA: Methyl methacrylate ・ BMA: Butyl methacrylate
(合成例9〜13)
表3に示す種類及び量のモノマー成分を用いたこと以外は、前述の合成例1と同様にして、ポリシロキサングラフトポリマーSG−9〜13の溶液を得た。得られたポリシロキサングラフトポリマーSG−9〜13の詳細を表3に示す。
(Synthesis Examples 9 to 13)
Solutions of polysiloxane graft polymers SG-9 to 13 were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 described above, except that the types and amounts of monomer components shown in Table 3 were used. Details of the obtained polysiloxane graft polymers SG-9 to 13 are shown in Table 3.
(合成例14)
撹拌装置、冷却管、窒素導入装置、及び温度計を備えたセパラブルフラスコに、窒素を吹き込みながら、DPGDM418.2部、2−アイオド−2−シアノ−プロパン1.95部、アゾビスイソブチロニトリル2.46部、N−アイオドコハク酸イミド0.2部、シリコーンマクロモノマー(2)69.0部、シリコーンマクロモノマー(3)120部、HEMA26部、及び2EHMA59.4部を仕込んだ。75℃で8時間重合して、固形分37.1%であるポリシロキサングラフトポリマーSG−14の溶液を得た。得られたポリシロキサングラフトポリマーSG−14のMnは28,000であり、PDIは1.26であった。GPCの結果、シリコーンマクロモノマーに由来するピークはなく、ほとんどのマクロモノマーがポリマーに組み込まれたことを確認した。ポリシロキサングラフトポリマーSG−14の酸価は40.9mgKOH/gであった。
(Synthesis Example 14)
DPGDM 418.2 parts, 2-iodo-2-cyano-propane 1.95 parts, azobisisobutyro while blowing nitrogen into a separable flask equipped with a stirrer, cooling tube, nitrogen introduction device, and thermometer. 2.46 parts of nitrile, 0.2 part of N-iodosuccinate imide, 69.0 parts of silicone macromonomer (2), 120 parts of silicone macromonomer (3), 26 parts of HEMA, and 59.4 parts of 2EHMA were charged. Polymerization at 75 ° C. for 8 hours gave a solution of the polysiloxane graft polymer SG-14 having a solid content of 37.1%. The obtained polysiloxane graft polymer SG-14 had an Mn of 28,000 and a PDI of 1.26. As a result of GPC, it was confirmed that there was no peak derived from the silicone macromonomer and most of the macromonomer was incorporated into the polymer. The acid value of the polysiloxane graft polymer SG-14 was 40.9 mgKOH / g.
(比較合成例1〜4)
表4に示す種類及び量のモノマー成分を用いたこと以外は、前述の合成例1と同様にして、ポリシロキサングラフトポリマー比較SG−1〜4の溶液を得た。得られたポリシロキサングラフトポリマー比較SG−1〜4の詳細を表4に示す。表4中、「シリコーンマクロモノマー(4)」は、メタクリロイルオキシプロピルポリジメチルシロキサンブチル(分子量:900)である。
(Comparative Synthesis Examples 1 to 4)
A solution of Polysiloxane Graft Polymer Comparative SG-1 to SG-1 to 4 was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 described above, except that the types and amounts of monomer components shown in Table 4 were used. Details of the obtained polysiloxane graft polymer comparison SG-1 to SG-1 to 4 are shown in Table 4. In Table 4, "silicone macromonomer (4)" is methacryloyloxypropyl polydimethylsiloxane butyl (molecular weight: 900).
<コーティング液の製造>
(配合例1〜18、比較配合例1〜4)
製造したポリシロキサングラフトポリマーに、架橋性官能基の種類に応じた架橋剤を選択してそれぞれ配合し、コーティング液1〜18及び比較コーティング液1〜4を製造した。より具体的には、まず、ポリシロキサングラフトポリマー溶液に、表5及び6に示す官能基比(%)となるように表5及び6に示す種類の架橋剤を配合した。次いで、固形分20%となる量の追加溶剤(表5及び6)を添加して希釈し、各コーティング液を製造した。製造した各コーティング液の粘度を表5及び6に示す。「官能基比(%)」は、ポリマーの架橋性官能基1molに対する、架橋剤の官能基の反応モル比率(%)である。また、表5及び6中の各成分の詳細を以下に示す。
・PGMAc:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
・SBB:ヘキサメチルジイソシアネート系ブロック化ポリイソシアネート、商品名「デュラネートSBB−70P」、旭化成社製、PGMAc溶液、有効成分:70%、有効NCO:10.1%
・TETRAD:4官能エポキシ化合物、商品名「TETRAD−C」、三菱ガス化学社製、官能基当量:98.6g/1mol
・G3450:ポリカーボネートジオール、商品名「デュラノールG3450」、旭化成社製、平均分子量:800、水酸基価:140.2mgKOH/g
・162C:ポリジメチルシロキサン両末端カルボン酸、商品名「X−22−162C」、信越化学社製、官能基当量:2,300g/mol
・ジアミン:4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルアミン)
<Manufacturing of coating liquid>
(Formulation Examples 1 to 18, Comparative Formulation Examples 1 to 4)
Crosslinking agents according to the type of crosslinkable functional group were selected and blended with the produced polysiloxane graft polymer, respectively, to produce coating liquids 1 to 18 and comparative coating liquids 1 to 4. More specifically, first, the polysiloxane graft polymer solution was blended with the types of cross-linking agents shown in Tables 5 and 6 so as to have the functional group ratio (%) shown in Tables 5 and 6. Next, additional solvents (Tables 5 and 6) having a solid content of 20% were added and diluted to prepare each coating liquid. The viscosities of each of the produced coating liquids are shown in Tables 5 and 6. The "functional group ratio (%)" is the reaction molar ratio (%) of the functional group of the cross-linking agent to 1 mol of the cross-linking functional group of the polymer. The details of each component in Tables 5 and 6 are shown below.
-PGMAc: Propylene glycol monomethyl ether acetate-SBB: Hexamethyldiisocyanate-based blocked polyisocyanate, trade name "Duranate SBB-70P", manufactured by Asahi Kasei Corporation, PGMAc solution, active ingredient: 70%, effective NCO: 10.1%
-TETRAD: 4-functional epoxy compound, trade name "TETRAD-C", manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Company, functional group equivalent: 98.6 g / 1 mol
-G3450: Polycarbonate diol, trade name "Duranol G3450", manufactured by Asahi Kasei Corporation, average molecular weight: 800, hydroxyl value: 140.2 mgKOH / g
162C: Polydimethylsiloxane both-terminal carboxylic acid, trade name "X-22-162C", manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., functional group equivalent: 2,300 g / mol
・ Diamine: 4,4'-methylenebis (cyclohexylamine)
<表面処理基板の製造>
(実施例1〜18、比較例1〜4)
2.5cm×7cmのシリコン基板を用意した。スピンコーターを使用し、3,000回転/1分間の条件で、用意したシリコン基板上に各コーティング液を塗布した。25℃(室温)で30分間放置した後、180℃で30分間ベイクして硬化(架橋)反応させて、シリコン基板の表面にポリマー層(架橋構造体)を形成した。分光エリプソメータを使用して形成されたポリマー層の厚さ(膨潤前)を測定した。表面にポリマー層を形成したシリコン基板をシリコーンオイル(ジメチルシリコーンオイル、商品名「50−J」、信越化学社製、動粘度:50cSt)に室温で1時間浸漬させてポリマー層を膨潤させた。その後、スピンコーターを使用してシリコーンオイルを振り切って、シリコン基板の表面にゲル膨潤体であるポリマー層が形成された表面処理基板(表面処理基板1〜18、比較表面処理基板1〜4)を得た。分光エリプソメータを使用して形成されたポリマー層(ゲル膨潤体)の厚さ測定するとともに、測定した膨潤前後のポリマー層の厚さから、ポリマー層の線膨張比(膨潤後/膨潤前)を算出した。結果を表7及び8に示す。
<Manufacturing of surface treatment substrate>
(Examples 1 to 18, Comparative Examples 1 to 4)
A 2.5 cm × 7 cm silicon substrate was prepared. Using a spin coater, each coating liquid was applied onto the prepared silicon substrate under the condition of 3,000 rpm / 1 minute. After leaving it at 25 ° C. (room temperature) for 30 minutes, it was baked at 180 ° C. for 30 minutes and subjected to a curing (crosslinking) reaction to form a polymer layer (crosslinked structure) on the surface of the silicon substrate. The thickness (before swelling) of the polymer layer formed was measured using a spectroscopic ellipsometer. A silicon substrate having a polymer layer formed on its surface was immersed in silicone oil (dimethyl silicone oil, trade name "50-J", manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., kinematic viscosity: 50 cSt) at room temperature for 1 hour to swell the polymer layer. Then, the silicone oil is shaken off using a spin coater to form surface-treated substrates (surface-treated substrates 1 to 18, comparative surface-treated substrates 1 to 4) on which a polymer layer, which is a gel swelling material, is formed on the surface of the silicon substrate. Obtained. The thickness of the polymer layer (gel swelling body) formed using a spectroscopic ellipsometer is measured, and the linear expansion ratio (after swelling / before swelling) of the polymer layer is calculated from the measured thickness of the polymer layer before and after swelling. did. The results are shown in Tables 7 and 8.
実施例17と実施例18を比較すると、分子量分布が狭い(PDI値が小さい)ポリシロキサングラフトポリマーSG−14を含有するコーティング液18を用いて形成したポリマー層の線膨張比は、分子量分布が広い(PDI値が大きい)ポリシロキサングラフトポリマーSG−13を含有するコーティング液17を用いて形成したポリマー層の線膨張比よりも、大きい値であったことがわかる。これは、分子量がより均一なポリシロキサングラフトポリマーSG−14を用いたため、形成されたポリマー層の網目がより均一になったからであると推測される。 Comparing Example 17 and Example 18, the linear expansion ratio of the polymer layer formed by using the coating liquid 18 containing the polysiloxane graft polymer SG-14 having a narrow molecular weight distribution (small PDI value) has a molecular weight distribution. It can be seen that the value was larger than the linear expansion ratio of the polymer layer formed by using the coating liquid 17 containing the wide (large PDI value) polysiloxane graft polymer SG-13. It is presumed that this is because the polysiloxane graft polymer SG-14 having a more uniform molecular weight was used, so that the network of the formed polymer layer became more uniform.
<評価>
(摩擦試験)
得られた基板について、以下に示す条件にしたがって往復摺動摩擦試験を実施した。
・測定装置:表面試験機、商品名「HEIDON」、新東科学社製
・温度:25℃(室温)
・試験方法:ボールオンディスク
・ボール:SUS304製、径10mm
・使用オイル:ジメチルシリコーンオイル、商品名「50−J」、信越化学社製、動粘度50cSt
・スピード:200mm/min
・荷重:50gf
・往復運動幅:20mm
・往復回数:50往復、100往復
<Evaluation>
(Friction test)
The obtained substrate was subjected to a reciprocating sliding friction test according to the following conditions.
・ Measuring device: Surface tester, product name “HEIDON”, manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd. ・ Temperature: 25 ℃ (room temperature)
-Test method: Ball-on-disc-Ball: Made of SUS304, diameter 10 mm
-Oil used: Dimethyl silicone oil, trade name "50-J", manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., kinematic viscosity 50 cSt
・ Speed: 200mm / min
・ Load: 50gf
・ Reciprocating motion width: 20 mm
・ Number of round trips: 50 round trips, 100 round trips
表面処理基板1(膨潤前)、表面処理基板1〜18(いずれも膨潤後)、比較表面処理基板1及び2、並びにシリコン基板をそれぞれ測定装置にセットした後、ポリマー層の表面(シリコン基板についてはシリコン基板の表面)にオイルを数滴滴下してから往復摺動摩擦試験を開始し、100往復後の摩擦係数を測定した。結果を表9に示す。また、100往復後の摩擦面を観察した観察結果及び評価を表9に示す After setting the surface-treated substrates 1 (before swelling), surface-treated substrates 1 to 18 (all after swelling), comparative surface-treated substrates 1 and 2, and the silicon substrate in the measuring device, the surface of the polymer layer (about the silicon substrate). After dropping a few drops of oil on the surface of the silicon substrate, the reciprocating sliding friction test was started, and the friction coefficient after 100 reciprocations was measured. The results are shown in Table 9. Table 9 shows the observation results and evaluations of observing the friction surface after 100 round trips.
本発明の架橋構造体は、例えば、自動車、医療機器、ロボット、航空・宇宙産業等に属する各種機器を構成する摺動部材の摺動面に設けられる材料として有用である。 The crosslinked structure of the present invention is useful as a material provided on the sliding surface of a sliding member constituting various devices belonging to, for example, automobiles, medical devices, robots, aerospace industry, and the like.
Claims (8)
イソシアネート系架橋剤、ポリグリシジル系架橋剤、ポリカルボン酸系化合物、ポリオール、及びポリアミンからなる群より選択される少なくとも一種の架橋剤と、の架橋物であり、
前記ポリシロキサングラフトポリマーが、片末端に(メタ)アクリロイル基を持った分子量1,000〜20,000のポリジメチルシロキサンに由来する構成単位(a)と、水酸基、カルボキシ基、イソシアネート基、ブロック化イソシアート基、及びグリシジル基からなる群より選択される少なくとも一種の架橋性官能基を有する(メタ)アクリレート系モノマーに由来する構成単位(b)と、ラジカル重合性ビニル系モノマーに由来する構成単位(c)と、を有し、
前記ポリシロキサングラフトポリマー中の前記構成単位(a)、前記構成単位(b)、及び前記構成単位(c)の質量比が、(a):(b):(c)=50〜90:5〜50:0〜45である架橋構造体。 A polysiloxane graft polymer with a number average molecular weight of 10,000 to 100,000 and
It is a cross-linked product of at least one cross-linking agent selected from the group consisting of an isocyanate-based cross-linking agent, a polyglycidyl-based cross-linking agent, a polycarboxylic acid-based compound, a polyol, and a polyamine.
The polysiloxane graft polymer has a structural unit (a) derived from a polydimethylsiloxane having a molecular weight of 1,000 to 20,000 having a (meth) acryloyl group at one end, and a hydroxyl group, a carboxy group, an isocyanate group, and a block. A structural unit (b) derived from a (meth) acrylate-based monomer having at least one crosslinkable functional group selected from the group consisting of an isociate group and a glycidyl group, and a structural unit (b) derived from a radically polymerizable vinyl-based monomer ( c) and,
The mass ratio of the structural unit (a), the structural unit (b), and the structural unit (c) in the polysiloxane graft polymer is (a) :( b) :( c) = 50 to 90: 5. A crosslinked structure of ~ 50: 0 to 45.
膨潤前に比して1.5倍以上に線膨張したゲル膨潤体である請求項1に記載の架橋構造体。 It is swollen with at least one oil selected from the group consisting of hydrocarbon-based lubricants, polyester polyol-based lubricants, polyolefin-based lubricants, silicone-based lubricants, and alkyl halide-based lubricants.
The crosslinked structure according to claim 1, which is a gel swelling body that linearly swells 1.5 times or more as compared with that before swelling.
前記第1のポリジメチルシロキサンの分子量が1,000〜5,000であるとともに、前記第2のポリジメチルシロキサンの分子量が5,000〜20,000であり
前記構成単位(a)が、前記第1のポリジメチルシロキサンに由来する構成単位(a−1)と、前記第2のポリジメチルシロキサンに由来する構成単位(a−2)と、を含む請求項1又は2に記載の架橋構造体。 The polydimethylsiloxane contains a first polydimethylsiloxane and a second polydimethylsiloxane having different molecular weights from each other.
The first polydimethylsiloxane has a molecular weight of 1,000 to 5,000, and the second polydimethylsiloxane has a molecular weight of 5,000 to 20,000, and the structural unit (a) is the first. The crosslinked structure according to claim 1 or 2, which comprises a structural unit (a-1) derived from the polydimethylsiloxane of 1 and a structural unit (a-2) derived from the second polydimethylsiloxane.
前記ポリジメチルシロキサン、前記(メタ)アクリレート系モノマー、及び前記ラジカル重合性ビニル系モノマーを含むモノマー成分を重合して前記ポリシロキサングラフトポリマーを得る重合工程と、
得られた前記ポリシロキサングラフトポリマーを前記架橋剤で架橋する架橋工程と、を有する架橋構造体の製造方法。 The method for producing a crosslinked structure according to any one of claims 1 to 5.
A polymerization step of polymerizing a monomer component containing the polydimethylsiloxane, the (meth) acrylate-based monomer, and the radically polymerizable vinyl-based monomer to obtain the polysiloxane graft polymer.
A method for producing a crosslinked structure, comprising a crosslinking step of crosslinking the obtained polysiloxane graft polymer with the crosslinking agent.
前記ポリマー層が、請求項1〜5のいずれか一項に記載の架橋構造体である表面処理基材。 It comprises a substrate and a polymer layer disposed on the surface of at least a portion of the substrate.
A surface-treated base material in which the polymer layer is a crosslinked structure according to any one of claims 1 to 5.
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