JP2762205B2 - 新規含フッ素チタノシロキサン化合物及びそれを用いた硬化皮膜形成剤 - Google Patents

新規含フッ素チタノシロキサン化合物及びそれを用いた硬化皮膜形成剤

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JP2762205B2
JP2762205B2 JP5086695A JP8669593A JP2762205B2 JP 2762205 B2 JP2762205 B2 JP 2762205B2 JP 5086695 A JP5086695 A JP 5086695A JP 8669593 A JP8669593 A JP 8669593A JP 2762205 B2 JP2762205 B2 JP 2762205B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガラス、セラミックス、
金属等の無機質表面を処理することにより、常温で優れ
た撥水性、撥油性、防汚性を示す硬化皮膜を形成するこ
とのできる硬化皮膜形成剤として有用な新規な含フッ素
チタノシロキサン化合物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ガラス、セラミックス、金属などの無機
質材料は、その表面を各種表面処理剤で処理することに
より表面の性質を改良し、更に高性能化、応用範囲の拡
大化等を図ることが従来から行なわれている。その1つ
として、本来親水性の表面をシリコーン系組成物で処理
することにより撥水性を付与する方法が知られており、
かかる処理剤として、例えばパーフロロアルキル基等の
含フッ素基を有するポリシロキサンもしくはポリシラザ
ンが提案されている(特開昭58−147484号公
報、特開昭60−221470号公報、特開平4−96
935号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、これらの
ポリシロキサンもしくはポリシラザンは、撥水効果を有
する皮膜を形成することができるというものの、水滴の
落下性という点では、未だ撥水効果が不満足である。例
えば窓ガラス、自動車のドアミラー、フロントガラス等
に適用した場合、水滴が落下せずガラス表面に水玉状に
とどまるため、空気中のチリ、油分等が付着して新たな
汚れを生じたり、視界を悪くしたりするという欠点を有
しているのである。
【0004】また、特開平3−290437号公報に
は、上記の欠点が改善された含フッ素シラザン化合物が
提案されているが、この化合物は、通常使用される一般
有機溶剤に対する溶解性が悪く、フロン規制対象物質で
ある1,1,3−トリクロロトリフロロエタンのような
フロン類や高価なフッ化炭化水素類にしか安定に溶けな
いという欠点があり、その適用範囲が限定されるという
問題がある。
【0005】従って本発明の課題は、撥水効果が著しく
優れ、例えば満足し得る水滴の落下性を有する硬化皮膜
を形成し得るとともに、一般の有機溶剤にも容易に溶解
し、種々の用途に広範囲に使用することが可能な新規な
含フッ素化合物及びその製造方法を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、下記一
般式(1):
【化4】 式中、aは0又は1、及びbは1又は2であり、a+b
は1又は2とする、cは1又は2、pは、1〜12の整
数であり、R及びRは、それぞれ炭素原子数1〜4
の一価炭化水素基であり、Rは、炭素原子数3又は4
の一価炭化水素基であり、R、下記式(1a):
【化5】 (式中、nは0〜50の整数)で表される基である、で
表される含フッ素チタノシロキサン化合物が提供され
る。
【0007】本発明によればまた、下記一般式(2):
【化6】 式中、a,p及びRは前記と同じである、で表される
含フッ素シラン化合物と、下記一般式(3): R Si(OR −c (3) 式中、c,R及びRは前記と同じである、で表され
るケイ素化合物及び下記一般式(4): Ti(OR (4) 式中、Rは前記と同じである、で表されるテトラアル
コキシチタン化合物とを、脱アルキルクロライド反応さ
せることを特徴とする含フッ素チタノシロキサン化合物
の製造法が提供される。
【0008】含フッ素チタノシロキサン化合物 本発明の含フッ素チタノシロキサン化合物は、前記一般
式(1)で表されるものであり、該式中のa,b及びc
の値から明らかな通り、アルコキシシラン及びアルコキ
シチタンに由来する基を有していることが顕著な特徴で
ある。即ち、ケイ素に結合したアルコキシ基の加水分解
性、及びアルコキシチタンの縮合触媒作用を併せ持って
おり、このことから、各種の無機質表面との反応性に優
れており、撥水性(特に水滴落下性)、撥油性、防汚性
に優れた硬化皮膜を常温で形成できる。
【0009】また、この含フッ素チタノシロキサン化合
物は、一般の有機溶剤に可溶であり、特殊なフッ素系溶
剤を使用しなくても良いという利点を有している。従っ
て、この化合物は硬化皮膜形成剤として極めて有用であ
り、その適用範囲が制限されず、広範囲に適用可能であ
るという顕著な利点を有している。
【0010】前記一般式(1)において、ケイ素原子に
はパーフルオロアルキルエチル基が結合しており、該基
中のパーフルオロアルキル基(Cp 2p+1−)の炭素原
子数pは12以下であることが必要である。このpが1
2よりも大きくなると、有機溶剤に対する溶解性が低下
する。またこのパーフルオロアルキル基は、直鎖状、分
岐状の何れでもよい。
【0011】またR1 及びR2 は、それぞれ炭素原子数
1〜4の一価炭化水素基であり、一例として、メチル
基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−
ブチル基、イソブチル基、 sec−ブチル基等のアルキル
基を例示することができる。これらは、その水素原子の
一部がハロゲン原子等で置換されていてもよいが、一般
的には、未置換のものが好適である。尚、前記aの値
(0又は1)から明らかな通り、R1 は必須の基ではな
い。
【0012】R3 は、炭素原子数3または4の一価炭化
水素基であり、具体的にはアルキル基、例えばn−プロ
ピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、 sec−ブチル
基、イソブチル基を例示することができる。
【0013】さらにR、前記一般式(1a)で表さ
れる基である。
【0014】硬化皮膜形成剤 上記の含フッ素チタノシロキサン化合物を硬化皮膜形成
剤として使用する場合は、通常、これを溶剤で稀釈した
形で使用される。この溶剤としては、ベンゼン、トルエ
ン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、アセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキ
サノンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸イソブチルな
どのエステル類、メタノール、エタノール、イソプロパ
ノール、n−ブタノールなどのアルコール類のような一
般的な有機溶剤が好適に使用される。勿論、塩化メチレ
ン、トリクロロエチレン、パークロルエチレンなどの塩
素化炭化水素類や特殊なフッ素系溶剤を使用することも
できるが、これらは環境汚染等の問題のため、その使用
が制限されるので好ましくない。
【0015】かかる硬化皮膜形成剤は、これを被処理物
の表面に浸漬、スプレー、刷毛、スピンナー等の手段で
塗布すればよく、この塗膜が常温で硬化して各種基体の
表面によく接着した硬化皮膜を形成し、撥水性、撥油
性、防汚性に優れた表面が得られる。特に撥水性が極め
て良好であり、水滴の落下性が極めて大きい。
【0016】なお、各種基体に塗布された塗膜は上記し
たように常温で硬化するが、塗布後に熱風処理、赤外線
照射などによって加熱を行なえば硬化を促進することが
できるし、また硬化を促進させるために、すず、鉛、鉄
などの脂肪酸金属塩の適量を添加しておくこもできる。
さらに、ガラスビーズ、石英粉、カーボン、グラファイ
ト、タルク、マイカ、さらには銀、銅、ニッケル、アル
ミニウム、亜鉛などの金属粉末、アルミナ、亜鉛 、酸
化チタンなどの金属酸化物、ガラス繊維、カーボン繊
維、有機繊維などの繊維物質、窒化ほう素、炭化けい
素、窒化けい素などのセラミック粉末などを必要に応じ
て添加することも可能である。
【0017】本発明の硬化皮膜形成剤は、例えば家屋、
自動車、鉄道、航空機等の窓ガラス、鏡、ガラスレンズ
等の光学部品、各種ガラス器具、陶器、タイル、反射防
止膜、シリコンハードコーティング等の処理をしたプラ
スチック材料などの無機質表面を有する材料の表面処理
に有効に適用される。
【0018】製造法 一般式(1)の含フッ素チタノシロキサン化合物は、例
えば前記一般式(2)で表される含フッ素シラン化合物
と、前記一般式(3)で表されるケイ素化合物及び前記
一般式(4)で表されるテトラアルコキシチタン化合物
とを、脱アルキルクロライド反応に供することによって
製造される。
【0019】前記一般式(2)〜(4)中の各基は、前
述した一般式(1)について説明した通りのものである
が、これら一般式で表される各化合物の代表例として
は、次のものを例示することができる。
【0020】例えば、一般式(2)の含フッ素シラン化
合物としては、次式で表されるものを挙げることができ
る。
【化7】
【0021】一般式(3)のケイ素化合物としては、次
式で表されるものを挙げることができる。
【化8】
【0022】一般式(4)のテトラアルコキシチタン化
合物としては、次式で表されるものを挙げることができ
る。
【化9】
【0023】前記の各化合物を用いての脱アルキルクロ
ライド反応は、これらを混合し、必要により触媒を使用
し、室温〜200℃、好ましくは50〜150℃に加熱
することにより行うことができる。触媒としては、塩化
亜鉛、塩化鉄等が好適に使用される。
【0024】上記の脱アルキルクロライド反応は、無溶
剤でも行うことができるが、ベンゼン、トルエン、キシ
レンなどの芳香族炭化水素類、アセトン、メチルエチル
ケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンな
どのケトン類、酢酸エチル、酢酸イソブチルなどのエス
テル類等を使用することもできる。また塩素化炭化水素
類等の溶剤も使用可能であるが、これらは先にも説明し
た通り、環境汚染上の問題があるのであまり好適ではな
い。
【0025】反応終了後は、反応系を適宜アルカリで中
和し、中和塩を除去することによって、一般式(1)の
含フッ素チタノシロキサン化合物が得られる。この化合
物は、適宜、前述した溶剤で稀釈して使用に供される。
【0026】
【実施例】合成例1 を攪拌機、冷却器、温度系を付けた1リットルガラス反
応器に仕込んだのち、攪拌下に、 塩化亜鉛 2.4g を添加し、100℃で2時間脱メチレンクロライド反応
を行なった。次いで、 テトライソプロポキシチタン 113.6g を加え、150℃で3時間反応を行なった。次いで反応
液を50℃に冷却し、 炭酸ナトリウム 24g を加え、50℃で2時間中和反応を行ない、中和塩をろ
別したところ、25℃における粘度が86cSt、比重
が1.10、屈折率が1.3915の淡黄色透明な液体
が642g得られた。これはIR,H−NMR,13
C−NMR、19F−NMR,29Si−NMR測定よ
り、下記に示す平均式の含フッ素チタノシロキサン化合
物であることがわかった。
【0027】
【化10】
【0028】
【0029】
【0030】実施例1、比較例1,2 合成例1で得られた含フッ素チタノシロキサン化合物
を、メチルエチルケトンで1重量%濃度となるように稀
釈し、あらかじめアセトンで脱脂洗滌、乾燥しておいた
ガラス板に浸漬によりコーティングを行なった後、常温
で24時間乾燥した。この表面を下記に示す方法により
評価を行なったところ表に示す結果を得た。また、比
較例のために、n−C17CHCHSi(N
H)1.5(含フッ素ポリシラザン)を1重量%含む
1,1,2−トリフロロトリクロロエタン溶液(比較例
1)、及びn−C17CHCHSi(OC
含フッ素シラン化合物)を1重量%含むメチル
エチルケトン溶液(比較例2)を用いても同様な評価を
行なった。
【0031】(水の接触角)水平に保ったガラス板上に
5mlの水を垂し、Contact Angle Meter CA-A(協和科学
(株)製)を用いて接触角を測定した。 (ヘキサデカンの接触角)水平に保ったガラス板上に5
mlのn−ヘキサデカンを垂し、上記の ContactAngle Me
ter CA-Aを用いて接触角を測定した。 (水滴落下角度)静摩擦係数測定機(新東科学(株)製
HEIDON−10型)にガラス板を水平にセットし、
100mlの水を垂す。ついで徐々に傾きをかけ水が落下
し始めた時の角度を測定した。 (防汚性)サンシャインウェザーメーター(スガ試験機
製)中にガラス板を45°の角度でセットし100時間
暴露した後、外観を観察した。
【0032】
【表1】
【0033】
【発明の効果】本発明の含フッ素チタノシロキサン化合
物は、撥水効果が著しく優れ、例えば水滴の落下性が極
めて高い硬化皮膜を、常温で容易に形成することが可能
となる。しかもこの化合物は、一般に汎用されている炭
化水素系溶剤等の有機溶剤にも容易に溶解し、フッ素
系、塩素系等の格別の溶剤を使用する必要がなく、種々
の用途に広範囲に使用することが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C09D 185/00 C09D 185/00 // C09G 1/00 C09G 1/00 A 1/16 1/16 C09K 3/00 112 C09K 3/00 112F 3/18 104 3/18 104 (72)発明者 一戸 省二 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (56)参考文献 特開 平5−43840(JP,A) 特開 平5−125083(JP,A) 特開 平6−145600(JP,A) 特開 平6−25600(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08G 79/00 C08G 77/00 - 77/62 C07F 7/28 C09D 5/00 C09D 183/00 - 183/16 C09D 185/00 C09G 1/00 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1): 【化1】 式中、aは0又は1、及びbは1又は2であり、a+b
    は1又は2とする、 cは1又は2、 pは、1〜12の整数であり、 R及びRは、それぞれ炭素原子数1〜4の一価炭化
    水素基であり、 Rは、炭素原子数3又は4の一価炭化水素基であり、 R、下記式(1a): 【化2】 (式中、nは0〜50の整数)で表される基である、で
    表される含フッ素チタノシロキサン化合物。
  2. 【請求項2】 請求項1の含フッ素チタノシロキサン化
    合物から成る硬化皮膜形成剤。
  3. 【請求項3】 下記一般式(2): 【化3】 式中、a,p及びRは前記と同じである、 で表される含フッ素シラン化合物と、下記一般式
    (3): R Si(OR4−c (3) 式中、c,R及びRは前記と同じである、 で表されるケイ素化合物及び下記一般式(4): Ti(OR (4) 式中、Rは前記と同じである、 で表されるテトラアルコキシチタン化合物とを、脱アル
    キルクロライド反応させることを特徴とする請求項1記
    載の含フッ素チタノシロキサン化合物の製造法。
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