JP5370241B2 - Method for producing porous silica - Google Patents

Method for producing porous silica Download PDF

Info

Publication number
JP5370241B2
JP5370241B2 JP2010079557A JP2010079557A JP5370241B2 JP 5370241 B2 JP5370241 B2 JP 5370241B2 JP 2010079557 A JP2010079557 A JP 2010079557A JP 2010079557 A JP2010079557 A JP 2010079557A JP 5370241 B2 JP5370241 B2 JP 5370241B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
less
film
present
porous silica
composition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010079557A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010254559A (en
Inventor
律子 山内
正典 山崎
隆彦 武脇
勝矢 船山
淳一 大泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP2010079557A priority Critical patent/JP5370241B2/en
Publication of JP2010254559A publication Critical patent/JP2010254559A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5370241B2 publication Critical patent/JP5370241B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silica porous material which has a low refractive index and excellent wear resistance and is stable to water, and to provide a method for producing a laminate for optical applications using the same. <P>SOLUTION: The method for producing the silica porous material from a silica-based composition includes forming the composition into a film having a film thickness of 0.05-0.5 &mu;m, then heating the film at 100-200&deg;C, and further heating the film at 300-700&deg;C, wherein the composition contains components (A)-(E) as below. In the composition, the molar ratio of water to the all silicon atoms derived from alkoxysilanes is 10-50. The component (A) is (a) and/or (b) as below. (a): at least one kind selected from the group of tetraalkoxysilanes comprising at least tetraalkoxysilanes, their hydrolyzates and their partial condensates and at least one kind selected from the group of other alkoxysilanes comprising alkoxysilanes except the tetraalkoxysilanes, their hydrolyzates, and their partial condensates. (b): a partial condensate of at least one kind selected from the group of the tetraalkoxysilanes and of at least one kind selected from the group of the other alkoxysilanes. The component (B): water, the component (C): an organic solvent, the component (D): a catalyst, and the component (E): an organic polymer. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、シリカ多孔質体の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a porous silica material.

低屈折率材料として多孔質シリカ膜の技術は色々報告されている。
多孔質シリカ膜を製造する方法として、特許文献1には、シリカ膜を液化炭酸ガスの超臨界乾燥することで低屈折率体(シリカエアロゲル)を得る方法が開示されている。この方法は極めて低屈折率を提供することが可能である。
また、特許文献2〜6には、アルコキシシランのゾル−ゲル反応に特定の有機物を共存させることで、シリカ/有機物−ハイブリッドを形成し、その後、有機物を除去することで、均一、かつ規則的な空孔を有するシリカ多孔質体を得る方法が開示されている。
Various techniques of porous silica films as low refractive index materials have been reported.
As a method for producing a porous silica film, Patent Document 1 discloses a method for obtaining a low refractive index (silica aerogel) by supercritical drying of a silica film with liquefied carbon dioxide gas. This method can provide a very low refractive index.
In Patent Documents 2 to 6, a specific organic substance is allowed to coexist in the sol-gel reaction of alkoxysilane to form a silica / organic substance-hybrid, and then the organic substance is removed, so that it is uniform and regular. A method for obtaining a porous silica material having various pores is disclosed.

特開2001−202827号公報JP 2001-202827 A 特開2001−226171号公報JP 2001-226171 A 特開2003−64307号公報JP 2003-64307 A 特開2003−142476号公報JP 2003-142476 A 特開2004−143029号公報JP 2004-143029 A 特表2005−503664号公報JP 2005-503664 A

しかしながら、特許文献1記載の技術は、膜の機械強度が極めて弱く、耐水性にも劣るという課題があった。
また、特許文献2〜6記載の技術で得られるシリカ多孔質体形成用組成物は、ポットライフが短く、安定してシリカ多孔質体を得ることが困難であった。また、特許文献2〜6に記載されているように、従来の方法は低誘電率材料として開発されたものが多く、半導体プロセスにおける銅デュアルダマシン配線構造の形成のための化学的機械的研磨(CMP)に対する機械的な強度不足を課題としていた。このため、シリカ材料特有の水に対する膜の安定性に欠けていた。したがって、従来技術による低屈折率材料は光学用途として低屈折率の維持が困難であるという重要な課題があった。
However, the technique described in Patent Document 1 has a problem that the mechanical strength of the film is extremely weak and the water resistance is poor.
Moreover, the composition for forming a porous silica material obtained by the techniques described in Patent Documents 2 to 6 has a short pot life and it is difficult to stably obtain the porous silica material. In addition, as described in Patent Documents 2 to 6, many of the conventional methods have been developed as low dielectric constant materials, and chemical mechanical polishing for forming a copper dual damascene wiring structure in a semiconductor process ( The problem was insufficient mechanical strength against CMP. For this reason, the stability of the film | membrane with respect to the water characteristic of a silica material was missing. Therefore, the low refractive index material according to the prior art has an important problem that it is difficult to maintain a low refractive index for optical applications.

また、特許文献2及び特許文献6に記載のシリカ多孔質体形成用組成物では、アルコキシシランに対する水量が少ないため、ゾル−ゲル反応のコントロールが難しく、ポットライフも短く、極めて疎水的な膜表面を有するシリカ多孔質体が得られる。このため、膜の耐水性も悪く均一な膜を作成することは困難、膜表面も荒れると予想される。
一方、特許文献3及び特許文献5に記載のシリカ多孔質体形成用組成物では、用いる有機物の分子量が低く、得られるシリカ多孔質体の多孔度を高く維持することが困難であり、低屈折率なシリカ多孔質体を安定して製造することができないと予想される。
Moreover, in the composition for forming a porous silica material described in Patent Document 2 and Patent Document 6, since the amount of water relative to alkoxysilane is small, it is difficult to control the sol-gel reaction, the pot life is short, and the surface of the membrane is extremely hydrophobic. A porous silica material having the following is obtained. For this reason, it is difficult to produce a uniform film with poor water resistance, and the film surface is expected to be rough.
On the other hand, in the composition for forming a porous silica material described in Patent Document 3 and Patent Document 5, the molecular weight of the organic material to be used is low, and it is difficult to maintain a high porosity of the obtained porous silica material. It is expected that a porous silica material cannot be stably produced.

上記課題を解決するには、低屈折率なシリカ多孔質体としては、強度が大きく耐摩耗性性能が高く、耐水性のあることが必要であり、さらに光学用途に用いる場合、より薄膜であることが透過率を大きくする可能性があり、膜厚を小さくする方法が求められていた。そこで、本発明は上記の課題に鑑みて創案されたもので、屈折率が低く、耐摩耗性に優れ、水に対して安定なシリカ多孔質体、および、それを用いた光学用途積層体の製造方法を提供することを目的とする。   In order to solve the above problems, the low refractive index porous silica material needs to have high strength, high wear resistance, and water resistance, and is thinner when used in optical applications. This may increase the transmittance, and a method for reducing the film thickness has been demanded. Therefore, the present invention was devised in view of the above problems, and a porous silica material having a low refractive index, excellent wear resistance, and stable against water, and an optical use laminate using the silica porous material. An object is to provide a manufacturing method.

本発明者らが鋭意検討した結果、特定の条件下でシリカ多孔質体を製造することにより、上記課題を解決できることが分かり本発明に到達した。
すなわち、本発明は、シリカ系組成物からシリカ多孔質体を製造する製造方法であって、該組成物が、下記(A)〜(E)を含み、該組成物中の全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する水の割合(mol/mol)が12以上20以下であって、該組成物を膜厚が0.05〜0.5μmになるように膜化し、大気雰囲気下100℃〜200℃で加熱した後、更に大気雰囲気下300℃〜700℃で加熱することを特徴とするシリカ多孔質体の製造方法に存する。
(A):下記(a)及び/又は(b)
(a)少なくともテトラアルコキシシラン類、その加水分解物及び部分縮合物からなるテトラアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種、並びにテトラアルコキシシラン類以外のアルコキシシラン類、その加水分解物及び部分縮合物からなる他のアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種
(b)該テトラアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種及び他のアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種の部分縮合物
(B):水
(C):2種類以上の有機溶媒
(D):触媒
(E):有機ポリマー
As a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that the above problems can be solved by producing a porous silica under specific conditions, and the present invention has been achieved.
That is, this invention is a manufacturing method which manufactures a silica porous body from a silica type composition, Comprising: This composition contains the following (A)-(E), and originates in all the alkoxysilanes in this composition a is the ratio of water to silicon atoms (mol / mol) is 12 to 20, the composition formed into a film in a film thickness of 0.05 to 0.5 [mu] m, 100 ° C. under an air atmosphere to 200 DEG ° C. And then heating at 300 ° C. to 700 ° C. in an air atmosphere , followed by a method for producing a porous silica material.
(A): (a) and / or (b) below
(A) At least one selected from the group of tetraalkoxysilanes consisting of at least tetraalkoxysilanes, hydrolysates and partial condensates thereof, and alkoxysilanes other than tetraalkoxysilanes, hydrolysates and partial condensates thereof At least one selected from other alkoxysilanes (b) at least one selected from the tetraalkoxysilanes and at least one partial condensate selected from other alkoxysilanes (B): water (C): two or more the organic solvent (D): catalyst (E): organic polymer

本発明によれば、屈折率が低く、耐摩耗性に優れ、水に対して安定なシリカ多孔質体を提供できる。   According to the present invention, a porous silica material having a low refractive index, excellent wear resistance, and stable against water can be provided.

本発明の光学用途積層体の用途(太陽電池)の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the use (solar cell) of the optical use laminated body of this invention.

以下、本発明について実施形態や例示物等を示して詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態や例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施できる。
[1.組成物]
本発明の製造方法は、シリカ系前駆体組成物(本明細書ではシリカ系組成物や本発明の組成物ともいう)を使用したシリカ多孔質体膜の製造方法である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments, examples, etc., but the present invention is not limited to the following embodiments, examples, etc., and may be arbitrarily selected without departing from the gist of the present invention. You can change it to
[1. Composition]
The production method of the present invention is a method for producing a porous silica membrane using a silica-based precursor composition (also referred to herein as a silica-based composition or a composition of the present invention).

そして、本発明の組成物は、下記(A)〜(E)を含み、全アルコキシシラン類由来のケイ素原子に対する水の割合(mol/mol)が12以上20以下である。

(A):下記(a)及び/又は(b)
(a)少なくともテトラアルコキシシラン類、その加水分解物及び部分縮合物からなるテトラアルコキシシラン類群(以下適宜、「テトラアルコキシシラン類群」という)より選ばれる少なくとも一種、並びにテトラアルコキシシラン類以外のアルコキシシラン類(以下適宜、「他のアルコキシシラン類」という)、その加水分解物及び部分縮合物からなる他のアルコキシシラン類群(以下適宜、「他のアルコキシシラン類群」という)より選ばれる少なくとも一種
(b)該テトラアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種及び他のアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種の部分縮合物(以下適宜、「特定部分縮合物」という)
(B):水
(C):2種類以上の有機溶媒
(D):触媒
(E):有機ポリマー
より好ましくは、該組成物は下記(1)、(2)を満たすものである。

(1)全アルコキシシラン類由来のケイ素原子に対するテトラアルコキシシラン類由来のケイ素原子の割合が0.3(mol/mol)〜0.7(mol/mol)である。
(2)該有機溶媒中の80重量%以上が、沸点55℃〜140℃の溶媒である。
The compositions of the present invention comprises the following (A) ~ (E), ratio of water to silicon atoms derived from the entire alkoxysilanes (mol / mol) is 12 to 20.

(A): (a) and / or (b) below
(A) at least one selected from a tetraalkoxysilane group consisting of at least tetraalkoxysilanes, a hydrolyzate thereof and a partial condensate thereof (hereinafter referred to as “tetraalkoxysilane group” as appropriate), and alkoxysilanes other than tetraalkoxysilanes At least one selected from the group (hereinafter referred to as “other alkoxysilanes” as appropriate) and other alkoxysilane groups consisting of hydrolysates and partial condensates thereof (hereinafter referred to as “other alkoxysilanes group” as appropriate) (b) ) At least one partial condensate selected from the tetraalkoxysilane group and at least one partial condensate selected from other alkoxysilane groups (hereinafter referred to as “specific partial condensate” as appropriate).
(B): Water (C): Two or more organic solvents (D): Catalyst (E): More preferably than an organic polymer, the composition satisfies the following (1) and (2).

(1) The ratio of silicon atoms derived from tetraalkoxysilanes to silicon atoms derived from all alkoxysilanes is 0.3 (mol / mol) to 0.7 (mol / mol).
(2) 80% by weight or more in the organic solvent is a solvent having a boiling point of 55 ° C to 140 ° C.

[1−1.アルコキシシラン類]
本発明の組成物は、アルコキシシラン類として、少なくとも、以下の第1及び第2化合物(群)のうちいずれか一方又は両方を含有する。
〔第1の化合物(群)〕
テトラアルコキシシラン類群(即ち、テトラアルコキシシラン類、その加水分解物及び部分縮合物からなる群)より選ばれる少なくとも一種と、他のアルコキシシラン類群(即ち、他のアルコキシシラン類、その加水分解物及び部分縮合物からなる群)より選ばれる少なくとも一種との組み合わせ。
[1-1. Alkoxysilanes]
The composition of the present invention contains at least one or both of the following first and second compounds (group) as alkoxysilanes.
[First Compound (Group)]
At least one selected from the group of tetraalkoxysilanes (ie, a group consisting of tetraalkoxysilanes, hydrolysates and partial condensates thereof), and another group of alkoxysilanes (ie, other alkoxysilanes, hydrolysates thereof, and A combination with at least one selected from the group consisting of partial condensates.

〔第2の化合物(群)〕
特定部分縮合物(即ち、テトラアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種と他のアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種との部分縮合物)。
[1−1−1.テトラアルコキシシラン類群]
テトラアルコキシシラン類の種類に制限は無い。好適なものの例を挙げると、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ(n−プロポキシ)シラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ(n−ブトキシ)シランなどが挙げられる。また、テトラアルコキシシラン類群の例としては、前記のテトラアルコキシシラン類の加水分解物及び部分縮合物(オリゴマー等)なども挙げられる。
[Second compound (group)]
A specific partial condensate (that is, a partial condensate of at least one selected from the tetraalkoxysilane group and at least one selected from another alkoxysilane group).
[1-1-1. Tetraalkoxysilane group]
There is no restriction | limiting in the kind of tetraalkoxysilane. Examples of suitable ones include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra (n-propoxy) silane, tetraisopropoxysilane, tetra (n-butoxy) silane and the like. Examples of the tetraalkoxysilane group include hydrolysates and partial condensates (such as oligomers) of the above tetraalkoxysilanes.

中でも、本発明の組成物の安定性及び生産性という観点では、テトラメトキシシラン及びテトラエトキシシラン並びにそれらのオリゴマーが好ましく、テトラエトキシシランがさらに好ましい。
ただし、テトラアルコキシシラン類は経時的に加水分解及び部分縮合を生じやすいため、テトラアルコキシシラン類のみを用意した場合でも、通常はそのテトラアルコキシシラン類の加水分解物及び部分縮合物がテトラアルコキシシラン類と共存することが多い。 なお、テトラアルコキシシラン類群に属する化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Among them, from the viewpoint of stability and productivity of the composition of the present invention, tetramethoxysilane and tetraethoxysilane and oligomers thereof are preferable, and tetraethoxysilane is more preferable.
However, since tetraalkoxysilanes tend to undergo hydrolysis and partial condensation over time, even when only tetraalkoxysilanes are prepared, the hydrolysates and partial condensates of tetraalkoxysilanes are usually tetraalkoxysilanes. Often co-exists with other species. In addition, the compound which belongs to the tetraalkoxysilane group may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

[1−1−2.他のアルコキシシラン類群]
他のアルコキシシラン類は、上述したテトラアルコキシシラン類に属さないアルコキシシランであれば、任意のものを使用できる。好適なものの例を挙げると、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のトリアルコキシシラン類;ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン等のジアルコキシシラン類;ビス(トリメトキシシリル)メタン、ビス(トリエトキシシリル)メタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン、1,4−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,3,5−トリス(トリメトキシシリル)ベンゼン等の有機残基が2つ以上のトリアルコキシシリル基を結合したもの;3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロイロキシプロピルトリメトキシシラン、3−カルボキシプロピルトリメトキシシラン等のケイ素原子に置換するアルキル基が反応性官能基を有するもの;などが挙げられる。また、他のアルコキシシラン類群の例としては、前記の他のアルコキシシラン類の加水分解物及び部分縮合物(オリゴマー等)なども挙げられる。
[1-1-2. Other alkoxysilane groups]
As the other alkoxysilanes, any alkoxysilane that does not belong to the above-described tetraalkoxysilanes can be used. Examples of suitable ones include trialkoxysilanes such as trimethoxysilane, triethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane; dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane Dialkoxysilanes such as diphenyldimethoxysilane and diphenyldiethoxysilane; bis (trimethoxysilyl) methane, bis (triethoxysilyl) methane, 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane, 1,2-bis ( 2 organic residues such as triethoxysilyl) ethane, 1,4-bis (trimethoxysilyl) benzene, 1,4-bis (triethoxysilyl) benzene, 1,3,5-tris (trimethoxysilyl) benzene One or more trialkoxysilyl groups Bonded; 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-acryloyl And those having an alkyl group substituted with a silicon atom, such as loxypropyltrimethoxysilane and 3-carboxypropyltrimethoxysilane, having a reactive functional group. Examples of other alkoxysilane groups include hydrolysates and partial condensates (such as oligomers) of the other alkoxysilanes.

中でも、芳香族炭化水素基又は脂肪族炭化水素基を有するモノアルキルアルコキシシラン及びジアルキルアルコキシシランが好ましい。具体的には、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエチルシランなどが挙げられる。
ただし、他のアルコキシシラン類は経時的に加水分解及び部分縮合を生じやすいため、他のアルコキシシラン類のみを用意した場合でも、通常はその他のアルコキシシラン類の加水分解物及び部分縮合物が他のアルコキシシラン類と共存することが多い。
なお、他のアルコキシシラン類に属する化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Of these, monoalkylalkoxysilanes and dialkylalkoxysilanes having an aromatic hydrocarbon group or an aliphatic hydrocarbon group are preferred. Specific examples include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, and dimethyldiethylsilane.
However, since other alkoxysilanes tend to undergo hydrolysis and partial condensation over time, even when only other alkoxysilanes are prepared, other alkoxysilane hydrolysates and partial condensates are usually other. Often coexists with other alkoxysilanes.
In addition, the compound which belongs to other alkoxysilanes may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

[1−1−3.テトラアルコキシシラン類群と他のアルコキシシラン類群との部分縮合物]
特定部分縮合物としては、上述したテトラアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種と他のアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種とが部分縮合した部分縮合物であれば、任意のものを用いることができる。好適な例を挙げると、テトラアルコキシシラン類の好適な例として例示したものと、他のアルコキシシラン類の好適な例として例示したものとが部分縮合した部分縮合物が挙げられる。
なお、特定部分縮合物は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。さらに、特定部分縮合物は、特定部分縮合物のみで用いてもよいが、上述したテトラアルコキシシラン類及び他のアルコキシシラン類の一方又は両方と併用してもよい。
[1-1-3. Partially Condensed Products of Tetraalkoxysilanes and Other Alkoxysilanes]
Any specific condensate may be used as long as it is a partial condensate obtained by partial condensation of at least one selected from the above-described tetraalkoxysilane group and at least one selected from another alkoxysilane group. When a suitable example is given, the partial condensate which the thing illustrated as a suitable example of tetraalkoxysilane and the thing illustrated as a suitable example of another alkoxysilane will be mentioned.
In addition, the specific partial condensate may use only 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. Furthermore, although the specific partial condensate may be used only as the specific partial condensate, it may be used in combination with one or both of the tetraalkoxysilanes and other alkoxysilanes described above.

[1−1−4.好ましい組み合わせ]
上述したテトラアルコキシシラン類及び他のテトラアルコキシシラン類の組み合わせの中でも、特に好ましい組み合わせとしては、テトラアルコキシシラン類としてのテトラエトキシシランと、他のアルコキシシラン類としての芳香族炭化水素基又は脂肪族炭化水素基を有するモノアルキルアルコキシシラン又はジアルキルアルコキシシランとの組み合わせが挙げられる。この組み合わせによれば、均質且つ耐久性を有するシリカ多孔質体が得られる。
[1-1-4. Preferred combination]
Among the combinations of tetraalkoxysilanes and other tetraalkoxysilanes described above, particularly preferred combinations include tetraethoxysilane as tetraalkoxysilanes and aromatic hydrocarbon groups or aliphatic groups as other alkoxysilanes. The combination with the monoalkyl alkoxysilane or dialkyl alkoxysilane which has a hydrocarbon group is mentioned. According to this combination, a silica porous body having a homogeneity and durability can be obtained.

[1−1−5.アルコキシシラン類の比率]
本発明の組成物において、上述したアルコキシシラン類は、以下の条件を満たすものとする。即ち、全アルコキシシラン類由来のケイ素原子に対するテトラアルコキシシラン類由来のケイ素原子の割合が、通常0.3(mol/mol)以上、好ましくは0.35(mol/mol)以上、より好ましくは0.4(mol/mol)以上であり、また、通常0.7(mol/mol)以下、好ましくは0.65(mol/mol)以下、より好ましくは0.6(mol/mol)以下である。前記の割合が小さすぎる場合、得られるシリカ多孔質体の疎水性は高くなるが、−O−Si−O−の結合が少なくなることで、シリカ多孔質体の機械的強度が極めて弱く、同様に耐水性も低下する可能性がある。一方、前記の割合が大きすぎる場合、シリカ多孔質体中の残存シラノール基が多くなり、やはり耐水性が低下する可能性がある。
[1-1-5. Ratio of alkoxysilanes]
In the composition of the present invention, the alkoxysilanes described above satisfy the following conditions. That is, the ratio of silicon atoms derived from tetraalkoxysilanes to silicon atoms derived from all alkoxysilanes is usually 0.3 (mol / mol) or more, preferably 0.35 (mol / mol) or more, more preferably 0. .4 (mol / mol) or more, and usually 0.7 (mol / mol) or less, preferably 0.65 (mol / mol) or less, more preferably 0.6 (mol / mol) or less. . When the ratio is too small, the hydrophobicity of the resulting silica porous body becomes high, but the mechanical strength of the porous silica body is extremely weak due to the decrease in —O—Si—O— bonds, In addition, the water resistance may be lowered. On the other hand, when the said ratio is too large, the residual silanol group in a silica porous body will increase, and water resistance may fall too.

ここで、全アルコキシシラン類由来のケイ素原子とは、本発明の組成物に含有されるテトラアルコキシシラン類群、他のアルコキシシラン類群及び特定部分縮合物が有するケイ素原子の数の合計をいう。また、テトラアルコキシシラン類由来のケイ素原子とは、本発明の組成物に含有されるテトラアルコキシシラン類群が有するケイ素原子の数と、特定部分縮合物が有するケイ素原子のうちテトラアルコキシシラン類群に対応する部分構造に属するケイ素原子の数との合計をいう。したがって、本発明の組成物が含有していたとしても、当該化合物が有するケイ素原子は前記の割合の算出には関与しない。   Here, the silicon atoms derived from all alkoxysilanes refer to the total number of silicon atoms contained in the tetraalkoxysilane group, other alkoxysilane groups and the specific partial condensate contained in the composition of the present invention. Moreover, the silicon atom derived from tetraalkoxysilane corresponds to the number of silicon atoms contained in the tetraalkoxysilane group contained in the composition of the present invention and the tetraalkoxysilane group among silicon atoms contained in the specific partial condensate. And the total number of silicon atoms belonging to the partial structure. Accordingly, even if the composition of the present invention is contained, the silicon atom contained in the compound is not involved in the calculation of the ratio.

なお、前記の全アルコキシシラン類由来のケイ素原子に対するテトラアルコキシシラン類由来のケイ素原子の割合は、Si−NMRにより測定することができる。 ケイ素原子含有化合物は組成物中に通常0.05重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.5重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上含有されている
ことが好ましく、また通常70重量%以下、好ましくは50重量%以下、より好ましくは40重量%以下、さらに好ましくは20重量%以下含有されていることが好ましい。0.05重量%を下回ると膜厚むらといった造膜性が低下する可能性があり、70重量%を越えると組成物の安定性が低下する可能性がある。なお、ケイ素原子含有化合物とは、ケイ素原子を含有する化合物であるが、具体的には前述の、テトラアルコキシシラン類、テトラアルコキシシラン類群、他のアルコキシシラン類、他のアルコキシシラン類群、特定部分縮合物が挙げられる。
また、シリカ多孔質体の製造プロセスの観点では、前記ケイ素原子含有化合物や下記に説明する有機ポリマーなどを含む固形分濃度は通常0.1重量%以上であり、好ましくは0.5重量%以上、より好ましくは1重量%以上である。また通常50重量%以下が好ましく、40重量%以下がより好ましく、35重量%以下がさらに好ましい。
In addition, the ratio of the silicon atom derived from tetraalkoxysilane to the silicon atom derived from all the alkoxysilanes can be measured by Si-NMR. The silicon atom-containing compound is preferably contained in the composition in an amount of usually 0.05% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, and further preferably 1% by weight or more. In addition, it is preferably contained in an amount of usually 70% by weight or less, preferably 50% by weight or less, more preferably 40% by weight or less, still more preferably 20% by weight or less. If it is less than 0.05% by weight, the film forming property such as film thickness unevenness may be lowered, and if it exceeds 70% by weight, the stability of the composition may be lowered. In addition, although a silicon atom containing compound is a compound containing a silicon atom, specifically, the above-mentioned tetraalkoxysilanes, tetraalkoxysilane groups, other alkoxysilanes, other alkoxysilane groups, specific parts A condensate is mentioned.
Further, from the viewpoint of the production process of the porous silica, the solid content concentration containing the silicon atom-containing compound and the organic polymer described below is usually 0.1% by weight or more, preferably 0.5% by weight or more. More preferably, it is 1% by weight or more. Further, it is usually preferably 50% by weight or less, more preferably 40% by weight or less, and further preferably 35% by weight or less.

[1−2.水]
本発明の組成物は、水を含有する。用いる水の純度は高いほうが好ましい。通常は、イオン交換及び蒸留のうち、いずれか一方または両方の処理を施した水を用いればよい。ただし、本発明の光学用途積層体のような微小不純物を特に嫌う用途分野に本発明のシリカ多孔質体を用いる際には、より純度の高いシリカ多孔質体が望ましいため、蒸留水をさらにイオン交換した超純水を用いることが好ましい。詳しくは、例えば0.01μm〜0.5μmの孔径を有するフィルターを通した水を用いればよい。
[1-2. water]
The composition of the present invention contains water. The purity of the water used is preferably higher. Usually, water subjected to either or both of ion exchange and distillation may be used. However, when the porous silica material of the present invention is used in an application field that particularly dislikes minute impurities such as the optical application laminate of the present invention, since a porous silica material with higher purity is desirable, distilled water is further ionized. It is preferable to use exchanged ultrapure water. Specifically, for example, water that has passed through a filter having a pore size of 0.01 μm to 0.5 μm may be used.

シリカ系組成物中の水の含有量は、全アルコキシシラン類由来のケイ素原子に対する水の割合が10〜50(mol/mol)の範囲内とする(請求項1)。通常10(mol/mol)以上、好ましくは11(mol/mol)以上、より好ましくは12(mol/mol)以上とする。また、30(mol/mol)以下、20(mol/mol)以下とする。全アルコキシシラン類由来のケイ素原子に対する水の割合が前記の範囲よりも小さいと、ゾル−ゲル反応のコントロールが難しく、ポットライフも短く、また、不均質な状態で膜が形成され、表面が荒れてしまうため、耐摩耗性が劣る可能性がある。
また、前期の範囲よりも大きいと、ゾル−ゲル反応が進みにくくなるため反応に時間がかかり、より親水的な表面を有するシリカ多孔質体が得られるため耐水性が低下する可能性がある。
従って、上記範囲内に水を制御することは、耐摩耗性および耐水性の向上のためには必須の条件である。
なお、水の量は、カールフィッシャー法(電量滴定法)により算出できる。
The content of water in the silica-based composition is such that the ratio of water to silicon atoms derived from all alkoxysilanes is within a range of 10 to 50 (mol / mol). Usually, it is 10 (mol / mol) or more, preferably 11 (mol / mol) or more, more preferably 12 (mol / mol) or more. Moreover, it shall be 30 (mol / mol) or less and 20 (mol / mol) or less. If the ratio of water to silicon atoms derived from all alkoxysilanes is smaller than the above range, it is difficult to control the sol-gel reaction, the pot life is short, the film is formed in a non-homogeneous state, and the surface is rough. Therefore, the wear resistance may be inferior.
On the other hand, if it is larger than the previous range, the sol-gel reaction is difficult to proceed, so that the reaction takes time, and a porous silica body having a more hydrophilic surface can be obtained, so that the water resistance may be lowered.
Therefore, controlling water within the above range is an essential condition for improving wear resistance and water resistance.
The amount of water can be calculated by the Karl Fischer method (coulometric titration method).

[1−3.有機溶媒]
本発明の組成物は、有機溶媒を含有する。この有機溶媒の種類は、本発明の効果を損なわない限り制限は無い。中でも、有機溶媒としては、上述したアルコキシシラン類及び水を混和させる能力を有するものを1種以上用いることが好ましい。好適な有機溶媒の例を挙げると、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブタノール、1−ペンタノール等の炭素数1〜4の一価アルコール、炭素数1〜4の二価アルコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールなどのアルコール類;ジエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、2−エトキシエタノール、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メチルエーテルアセテート等の、前記アルコール類のエーテルまたはエステル化物;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N−エチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N−エチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、N−ホルミルモルホリン、N−アセチルモルホリン、N−ホルミルピペリジン、N−アセチルピペリジン、N−ホルミルピロリジン、N−アセチルピロリジン、N,N’−ジホルミルピペラジン、N,N’−ジホルミルピペラジン、N,N’−ジアセチルピペラジン等のアミド類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;テトラメチルウレア、N,N’−ジメチルイミダゾリジン等のウレア類;ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。これらの中でも、含有するアルコキシシラン類がより安定な条件下で加水分解を行なうためには、アルコール類が好ましく、1価アルコールがより好ましい。
[1-3. Organic solvent]
The composition of the present invention contains an organic solvent. There is no restriction | limiting in the kind of this organic solvent, unless the effect of this invention is impaired. Among these, as the organic solvent, it is preferable to use one or more organic silanes having the ability to mix the alkoxysilanes and water described above. Examples of suitable organic solvents include C1-C4 monohydric alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, t-butanol, 1-pentanol, Alcohols such as polyhydric alcohols such as dihydric alcohols having 1 to 4 carbon atoms, glycerin and pentaerythritol; diethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, 2-ethoxyethanol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol methyl ether acetate Ethers or esterified products of the above alcohols; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; formamide, N-methylformamide, N-ethylformamide, N, N-dimethylphenol Muamide, N, N-diethylformamide, N-methylacetamide, N-ethylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N-methylpyrrolidone, N-formylmorpholine, N-acetylmorpholine, N- Amides such as formylpiperidine, N-acetylpiperidine, N-formylpyrrolidine, N-acetylpyrrolidine, N, N′-diformylpiperazine, N, N′-diformylpiperazine, N, N′-diacetylpiperazine; Examples include lactones such as butyrolactone; ureas such as tetramethylurea and N, N′-dimethylimidazolidine; dimethyl sulfoxide and the like. Among these, alcohols are preferable and monohydric alcohols are more preferable for the contained alkoxysilanes to perform hydrolysis under more stable conditions.

なお、有機溶媒は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。中でも、本発明のシリカ多孔質体において、屈折率が低く、かつ耐水性の優れた多孔質構造をより確実に得るには、2種類以上の有機溶媒を併用し、その混合物を有機溶媒として使用することが好ましい。
また、組成物の成膜性の観点で、沸点の高いエーテル化物やエステル化物を少量混合することも可能である。
In addition, only 1 type may be used for an organic solvent and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. Among them, in the silica porous body of the present invention, in order to more reliably obtain a porous structure having a low refractive index and excellent water resistance, two or more kinds of organic solvents are used in combination, and the mixture is used as the organic solvent. It is preferable to do.
In addition, from the viewpoint of the film formability of the composition, it is possible to mix a small amount of etherified product or esterified product having a high boiling point.

ただし、本発明の組成物を膜状等の形状に成形し、加熱処理して均質なシリカ多孔質体を形成するには、第一工程目の加熱処理(プリベーク)の際に、ある程度の溶媒の除去と水の除去とが同時に行なわれることが好ましい。したがって、表面近傍又は内部に存在する水分と同時に本発明の組成物内の有機溶媒が揮発するような有機溶媒を用いることが好ましい。   However, in order to form the composition of the present invention into a film-like shape and heat-treat to form a homogeneous silica porous body, a certain amount of solvent is used during the heat treatment (pre-baking) in the first step. The removal of water and the removal of water are preferably performed simultaneously. Therefore, it is preferable to use an organic solvent in which the organic solvent in the composition of the present invention volatilizes at the same time as the moisture present near or inside the surface.

したがって、本発明の組成物には、有機溶媒として所定範囲の沸点を有する有機溶媒を所定の高い割合で含有させるようにする。具体的には、以下の条件を満たすようにする。即ち、沸点が通常55℃以上、好ましくは60℃以上、より好ましくは65℃以上、また、通常140℃以下、好ましくは135℃以下、より好ましくは130℃以下の有機溶媒(以下適宜、「所定沸点溶媒」という)を少なくとも1種用いるとともに、全有機溶媒中に占める当該所定沸点溶媒の割合を、通常80重量%以上、好ましくは83重量%以上、より好ましくは85重量%以上とする。なお、当該割合の上限は100重量%である。前記の沸点が低すぎるとゾル−ゲル反応が不十分な状態で本発明の組成物が硬化し、本発明のシリカ多孔質体が極めて耐水性に劣ることになる可能性がある。   Therefore, the composition of the present invention contains an organic solvent having a predetermined range of boiling point as the organic solvent in a predetermined high ratio. Specifically, the following conditions are satisfied. That is, an organic solvent having a boiling point of usually 55 ° C. or higher, preferably 60 ° C. or higher, more preferably 65 ° C. or higher, and usually 140 ° C. or lower, preferably 135 ° C. or lower, more preferably 130 ° C. or lower. At least one kind of “boiling point solvent” is used, and the ratio of the predetermined boiling point solvent in the total organic solvent is usually 80% by weight or more, preferably 83% by weight or more, more preferably 85% by weight or more. The upper limit of the ratio is 100% by weight. If the boiling point is too low, the composition of the present invention is cured with insufficient sol-gel reaction, and the porous silica of the present invention may be extremely inferior in water resistance.

一方、前記の沸点が高すぎると、局所的にゾル−ゲル反応が進むことで、本発明のシリカ多孔質体が不均質となり、表面性の低下や耐水性の低下につながる可能性がある。さらに、前記の所定沸点溶媒の割合が低い場合には、上記の利点が得られない可能性がある。このような観点から前記の所定沸点溶媒の例を挙げると、エタノール、1−プロパノール、t−ブタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、1−ペンタノール、エチルアセテートなどが挙げられる。したがって、上記の有機溶媒としては、これらの中から選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましい。   On the other hand, if the boiling point is too high, the sol-gel reaction proceeds locally, so that the porous silica of the present invention becomes heterogeneous, which may lead to a decrease in surface properties and a decrease in water resistance. Furthermore, when the ratio of the predetermined boiling point solvent is low, the above advantages may not be obtained. From this point of view, examples of the predetermined boiling point solvent include ethanol, 1-propanol, t-butanol, 2-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, and ethyl acetate. Therefore, it is preferable to use at least one selected from these as the organic solvent.

また、有機溶媒全体の使用量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。ただし、全アルコキシシラン類由来のケイ素原子に対して、通常0.01mol/mol以上、中でも0.1mol/mol以上、特には1mol/mol以上が好ましく、また、通常100mol/mol以下、中でも70mol/mol以下、特には20mol/mol以下が好ましい。有機溶媒の使用量が少なすぎるとシリカ多孔質体の表面性が低くなる可能性があり、多すぎるとシリカ多孔質体を基板上に膜として形成した場合に膜質が基板の表面エネルギーに影響されやすくなる可能性がある。   Moreover, the usage-amount of the whole organic solvent is arbitrary unless the effect of this invention is impaired remarkably. However, with respect to the silicon atoms derived from all alkoxysilanes, usually 0.01 mol / mol or more, particularly 0.1 mol / mol or more, particularly 1 mol / mol or more is preferable, and usually 100 mol / mol or less, particularly 70 mol / mol. It is preferably not more than mol, particularly not more than 20 mol / mol. If the amount of the organic solvent used is too small, the surface property of the porous silica material may be lowered, and if it is too large, the film quality is affected by the surface energy of the substrate when the porous silica material is formed as a film on the substrate. May be easier.

[1−4.触媒]
本発明の組成物は、触媒を含有する。触媒は、上述したアルコキシシラン類の加水分解および脱水縮合反応を促進させる物質を任意に用いることができる。
その例を挙げると、塩酸、硝酸、硫酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸、マレイン酸などの酸類;アンモニア、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類;ピリジンなどの塩基類;アルミニウムのアセチルアセトン錯体などのルイス酸類;などが挙げられる。
また、触媒の例としては、金属キレート化合物も挙げられる。この金属キレート化合物の金属種としては、例えば、チタン、アルミニウム、ジルコニウム、スズ、アンチモン等が挙げられる。金属キレート化合物の具体例としては、以下のようなものが挙げられる。
[1-4. catalyst]
The composition of the present invention contains a catalyst. As the catalyst, a substance that promotes the hydrolysis and dehydration condensation reaction of the above-mentioned alkoxysilanes can be arbitrarily used.
Examples include acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, formic acid, acetic acid, oxalic acid and maleic acid; amines such as ammonia, butylamine, dibutylamine and triethylamine; bases such as pyridine; acetylacetone complexes of aluminum, etc. Lewis acids; and the like.
Moreover, a metal chelate compound is also mentioned as an example of a catalyst. Examples of the metal species of the metal chelate compound include titanium, aluminum, zirconium, tin, and antimony. Specific examples of the metal chelate compound include the following.

即ち、アルミニウム錯体としては、例えば、ジ−エトキシ・モノ(アセチルアセトナート)アルミニウム、ジ−n−プロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)アルミニウム、ジ−イソプロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)アルミニウム、ジ−n−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)アルミニウム、ジ−sec−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)アルミニウム、ジ−tert−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)アルミニウム、モノエトキシ・ビス(アセチルアセトナート)アルミニウム、モノ−n−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)アルミニウム、モノイソプロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)アルミニウム、モノ−n−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)アルミニウム、モノ−sec−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)アルミニウム、モノ−tert−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)アルミニウム、トリス(アセチルアセトナート)アルミニウム、ジエトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)アルミニウム、ジ−n−プロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)アルミニウム、ジイソプロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)アルミニウム、ジ−n−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)アルミニウム、ジ−sec−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)アルミニウム、ジ−tert−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)アルミニウム、モノエトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、モノ−n−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、モノイソプロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、モノ−n−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、モノ−sec−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、モノ−tert−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、トリス(エチルアセトアセテート)アルミニウム等のアルミニウムキレート化合物等を挙げることができる。   That is, examples of the aluminum complex include di-ethoxy mono (acetylacetonato) aluminum, di-n-propoxy mono (acetylacetonato) aluminum, di-isopropoxy mono (acetylacetonato) aluminum, di- n-butoxy mono (acetylacetonato) aluminum, di-sec-butoxy mono (acetylacetonato) aluminum, di-tert-butoxy mono (acetylacetonato) aluminum, monoethoxy bis (acetylacetonato) aluminum Mono-n-propoxy bis (acetylacetonato) aluminum, monoisopropoxy bis (acetylacetonato) aluminum, mono-n-butoxy bis (acetylacetonato) aluminum, mono-sec Butoxy bis (acetylacetonato) aluminum, mono-tert-butoxy bis (acetylacetonato) aluminum, tris (acetylacetonato) aluminum, diethoxy mono (ethylacetoacetate) aluminum, di-n-propoxy mono ( Ethyl acetoacetate) aluminum, diisopropoxy mono (ethyl acetoacetate) aluminum, di-n-butoxy mono (ethyl acetoacetate) aluminum, di-sec-butoxy mono (ethyl acetoacetate) aluminum, di-tert- Butoxy mono (ethyl acetoacetate) aluminum, monoethoxy bis (ethyl acetoacetate) aluminum, mono-n-propoxy bis (ethyl acetoacetate) aluminum Monoisopropoxy bis (ethyl acetoacetate) aluminum, mono-n-butoxy bis (ethyl acetoacetate) aluminum, mono-sec-butoxy bis (ethyl acetoacetate) aluminum, mono-tert-butoxy bis (ethyl acetoacetate) Examples include aluminum chelate compounds such as acetate) aluminum and tris (ethylacetoacetate) aluminum.

チタン錯体としては、トリエトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−n−プロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリイソプロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−n−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−sec−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−tert−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、ジエトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−n−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジイソプロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−n−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−sec−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−tert−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、モノエトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−n−プロポキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノイソプロポキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−n−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−sec−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−tert−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、テトラキス(アセチルアセトナート)チタン、トリエトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−n−プロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリイソプロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−n−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−sec−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−tert−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、ジエトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−n−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジイソプロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−n−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−sec−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−tert−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、モノエトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−n−プロポキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノイソプロポキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−n−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−sec−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−tert−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、テトラキス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ(アセチルアセトナート)トリス(エチルアセトアセテート)チタン、ビス(アセチルアセトナート)ビス(エチルアセトアセテート)チタン、トリス(アセチルアセトナート)モノ(エチルアセトアセテート)チタン等を挙げることができる。   Titanium complexes include triethoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-n-propoxy mono (acetylacetonato) titanium, triisopropoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-n-butoxy mono (acetyl). Acetonato) titanium, tri-sec-butoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-tert-butoxy mono (acetylacetonato) titanium, diethoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-n-propoxy bis (Acetylacetonato) titanium, diisopropoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-n-butoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-sec-butoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-tert -Butoxy bis (ace Ruacetonate) titanium, monoethoxy tris (acetylacetonato) titanium, mono-n-propoxy tris (acetylacetonato) titanium, monoisopropoxy tris (acetylacetonato) titanium, mono-n-butoxy tris (acetyl) Acetonato) titanium, mono-sec-butoxy-tris (acetylacetonato) titanium, mono-tert-butoxy-tris (acetylacetonato) titanium, tetrakis (acetylacetonato) titanium, triethoxy mono (ethylacetoacetate) titanium , Tri-n-propoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, triisopropoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, tri-n-butoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, tri-sec-butyl Xy mono (ethyl acetoacetate) titanium, tri-tert-butoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, diethoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-n-propoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, diiso Propoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-n-butoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-sec-butoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-tert-butoxy bis (ethyl acetoacetate) Titanium, monoethoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, mono-n-propoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, monoisopropoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, mono-n-butoxy tris (ethyl acetoacetate) Acetate) titanium, mono-sec-butoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, mono-tert-butoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, tetrakis (ethyl acetoacetate) titanium, mono (acetylacetonate) tris (ethyl aceto) Acetate) titanium, bis (acetylacetonato) bis (ethylacetoacetate) titanium, tris (acetylacetonato) mono (ethylacetoacetate) titanium and the like.

上述したものの中でも、アルコキシシラン類の加水分解および脱水縮合反応をより容易に制御するためには、酸類若しくは金属キレート化合物が好ましく、酸類がさらに好ましい。
なお、触媒は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Among those described above, acids or metal chelate compounds are preferable and acids are more preferable in order to more easily control the hydrolysis and dehydration condensation reaction of alkoxysilanes.
In addition, a catalyst may use only 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

触媒の使用量は本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。ただし、アルコキシシラン類に対して、通常0.001mol倍以上、中でも0.003mol倍以上、特には0.005mol倍以上が好ましく、また、通常0.8mol倍以下、中でも0.5mol倍以下、特には0.1mol倍以下が好ましい。触媒の使用量が少なすぎると加水分解反応が適度に進まず、製造後にシリカ多孔質体中にシラノール基などの活性基が残存しやすくなり、シリカ多孔質体の耐水性が低下する可能性があり、多すぎると反応制御が困難になり、製造中に触媒濃度が更に高くなることで、シリカ多孔質体の表面性が低下する可能性がある。
また、造膜性の観点で組成物のpHは通常7未満であるが、5.5以下であることが好ましく、より好ましくは4.5以下、さらに好ましくは3以下、特に好ましくは2以下である。この範囲にすることで成膜時に基材の表面改質を同時に行うことができ、より造膜性が向上する傾向になる。
The amount of the catalyst used is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. However, it is usually 0.001 mol times or more, especially 0.003 mol times or more, particularly preferably 0.005 mol times or more, and usually 0.8 mol times or less, especially 0.5 mol times or less, especially with respect to alkoxysilanes. Is preferably 0.1 mol times or less. If the amount of the catalyst used is too small, the hydrolysis reaction will not proceed moderately, and active groups such as silanol groups are likely to remain in the porous silica material after production, which may reduce the water resistance of the porous silica material. If the amount is too large, it becomes difficult to control the reaction, and the catalyst concentration is further increased during production, so that the surface property of the porous silica material may be lowered.
From the viewpoint of film forming property, the pH of the composition is usually less than 7, but preferably 5.5 or less, more preferably 4.5 or less, further preferably 3 or less, particularly preferably 2 or less. is there. By making it in this range, the surface modification of the substrate can be simultaneously performed at the time of film formation, and the film forming property tends to be further improved.

[1−5.有機ポリマー]
本発明の組成物は、有機ポリマーを含有する。有機ポリマーとしては、ポリエチレングリコール(以下適宜、「PEG」という)、ポリプロピレングリコール、ポリイソブチレングリコールポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポリ(2−エチルー2−オキサゾリン)、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸マレイン酸共重合体、ポリアクリル酸塩などが挙げられる。
[1-5. Organic polymer]
The composition of the present invention contains an organic polymer. Examples of the organic polymer include polyethylene glycol (hereinafter appropriately referred to as “PEG”), polypropylene glycol, polyisobutylene glycol polyethylene glycol, polyethylene glycol alkyl ether, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyvinyl pyrrolidone, poly (2-ethyl-2- Oxazoline), carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, acrylic acid maleic acid copolymer, polyacrylic acid salt and the like.

特に好ましい有機ポリマーとしては、エチレンオキサイド部位を有する有機ポリマーである。中でも非イオン性高分子とすることが特に好ましい。エチレンオキサイド部位を有することにより、本発明に係る有機ポリマーは、アルコキシシラン類のゾル−ゲル反応中において形成されるアルコキシシラン類の加水分解物や縮合物に対して安定となる。
この際、本発明に係る有機ポリマー中のエチレンオキサイド部位の含有量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常20重量%以上、好ましくは23重量%以上、より好ましくは25重量%以上であり、また、通常100重量%以下、好ましくは90重量%以下、より好ましくは85重量%以下である。エチレンオキサイド部位の含有量が上記の範囲に収まることで、アルコキシシラン類のゾル−ゲル反応中において形成されるアルコキシシラン類の加水分解物や縮合物に対して、有機ポリマーがさらに安定に存在することができる。
A particularly preferable organic polymer is an organic polymer having an ethylene oxide moiety. Of these, nonionic polymers are particularly preferred. By having an ethylene oxide moiety, the organic polymer according to the present invention is stable against a hydrolyzate or condensate of alkoxysilanes formed during the sol-gel reaction of alkoxysilanes.
At this time, the content of the ethylene oxide moiety in the organic polymer according to the present invention is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 20% by weight or more, preferably 23% by weight or more, more preferably 25%. It is usually not more than 100% by weight, preferably not more than 90% by weight, more preferably not more than 85% by weight. When the content of the ethylene oxide moiety falls within the above range, the organic polymer is more stable than the hydrolyzate or condensate of alkoxysilanes formed during the sol-gel reaction of alkoxysilanes. be able to.

また、エチレンオキサイド部位を有していれば、主鎖骨格構造は特に限定されることはない。主鎖骨格構造の具体例を挙げると、ポリエーテル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリジエン、ポリビニルエーテル、ポリスチレン、及びそれらの誘導体などが挙げられる。中でも、ポリエーテルを構成成分とする高分子が好ましい。その具体例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリイソブチレングリコールなどが挙げられる。中でも、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイド トリブロックポリマー、及び/又は、ポリエチレングリコールが特に好ましい。   Moreover, as long as it has an ethylene oxide part, the main chain skeleton structure is not particularly limited. Specific examples of the main chain skeleton structure include polyether, polyester, polyurethane, polyolefin, polycarbonate, polydiene, polyvinyl ether, polystyrene, and derivatives thereof. Among these, a polymer containing a polyether as a constituent component is preferable. Specific examples thereof include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyisobutylene glycol and the like. Among these, polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide triblock polymer and / or polyethylene glycol are particularly preferable.

なお、本発明に係る有機ポリマーは、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
重量平均分子量は、好ましくは、4,300以上であり、より好ましくは5,000以上、特に好ましくは6,000以である。高分子の重量平均分子量が小さすぎると、得られるシリカ多孔質体の多孔度を高く維持することが困難となり、低屈折率なシリカ多孔質体を安定して製造することができなくなる可能性がある。なお、前記重量平均分子量の上限は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常100,000以下、好ましくは70,000以下、より好ましくは40,000以下である。重量平均分子量が大きすぎると均質なシリカ多孔質体を製造できなくなり、シリカ多孔質体の耐水性が低下する可能性がある。
In addition, the organic polymer concerning this invention may use only 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
The weight average molecular weight is preferably 4,300 or more, more preferably 5,000 or more, and particularly preferably 6,000 or less. If the weight average molecular weight of the polymer is too small, it is difficult to maintain the porosity of the resulting silica porous body high, and it may not be possible to stably produce a low refractive index silica porous body. is there. The upper limit of the weight average molecular weight is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but is usually 100,000 or less, preferably 70,000 or less, more preferably 40,000 or less. If the weight average molecular weight is too large, a homogeneous silica porous body cannot be produced, and the water resistance of the silica porous body may be lowered.

また、本発明に係る有機ポリマーの使用量は本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。ただし、全アルコキシシラン類由来のケイ素原子に対する本発明に係る有機ポリマーの割合が、通常0.001(mol/mol)以上、好ましくは0.002(mol/mol)以上、より好ましくは0.003(mol/mol)以上、また、通常0.05(mol/mol)以下、好ましくは0.04(mol/mol)以下、より好ましくは0.03(mol/mol)以下となるようにする。前記の割合が小さすぎると本発明のシリカ多孔質体が十分な多孔質構造を形成することができず、光学用途に有効な低屈折率を実現できない可能性がある。一方、前記の割合が大きすぎる場合には、本発明のシリカ多孔質体を成形した場合に表面に本発明に係る有機ポリマーが過剰に析出し、表面を荒らす可能性がある。   Moreover, the usage-amount of the organic polymer which concerns on this invention is arbitrary unless the effect of this invention is impaired remarkably. However, the ratio of the organic polymer according to the present invention to silicon atoms derived from all alkoxysilanes is usually 0.001 (mol / mol) or more, preferably 0.002 (mol / mol) or more, more preferably 0.003. (Mol / mol) or more, usually 0.05 (mol / mol) or less, preferably 0.04 (mol / mol) or less, more preferably 0.03 (mol / mol) or less. If the ratio is too small, the porous silica of the present invention cannot form a sufficient porous structure, and there is a possibility that a low refractive index effective for optical applications cannot be realized. On the other hand, when the said ratio is too large, when the silica porous body of this invention is shape | molded, the organic polymer which concerns on this invention will precipitate excessively on the surface, and there exists a possibility of roughening the surface.

さらに、光学用途として応用する際の不純物を減らす観点から、本発明に係る有機ポリマーは、カチオンを含まないことが好ましい。また、カチオンを含んでいたとしても、カチオンの量は少ないことが好ましい。具体的な範囲を挙げると、本発明に係る有機ポリマー中のカチオンの量は、10重量%以下が好ましく、より好ましくは5重量%以下、特に好ましくは1重量%以下である。カチオン成分が残存すると、基材が機能低下する可能性や、本発明のシリカ多孔質体が着色したりする可能性がある。   Furthermore, it is preferable that the organic polymer which concerns on this invention does not contain a cation from a viewpoint of reducing the impurity at the time of applying as an optical use. Moreover, even if it contains a cation, the amount of the cation is preferably small. Specifically, the amount of the cation in the organic polymer according to the present invention is preferably 10% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, and particularly preferably 1% by weight or less. When the cation component remains, there is a possibility that the function of the base material is lowered and the porous silica of the present invention may be colored.

[1−6.その他]
本発明のシリカ多孔質体を製造することが可能である限り、本発明の組成物には、上述したアルコキシシラン類、水、有機溶媒、触媒及び本発明に係る有機ポリマー以外の成分を含有していても良い。また、当該成分は1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
[1-6. Others]
As long as it is possible to produce the porous silica of the present invention, the composition of the present invention contains components other than the above-mentioned alkoxysilanes, water, organic solvent, catalyst and the organic polymer according to the present invention. May be. Moreover, the said component may use only 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

[1−7.利点]
本発明の組成物は、屈折率が低く耐摩耗性、耐水性に優れる本発明のシリカ多孔質体を製造することができる。なお、本発明の組成物から本発明のシリカ多孔質体を製造する具体的な方法については、後述する。
また、本発明の組成物はポットライフが長く安定しているため、従来の技術に比べて安定して均一なシリカ多孔質体膜を製造できる。
さらに、本発明の組成物においては、耐水性に優れたシリカ多孔質体の屈折率を、所望の範囲に収めることができる。
[1-7. advantage]
The composition of the present invention can produce the porous silica of the present invention having a low refractive index and excellent wear resistance and water resistance. A specific method for producing the porous silica of the present invention from the composition of the present invention will be described later.
In addition, since the composition of the present invention has a long pot life and is stable, it can produce a silica porous body film that is more stable and uniform than conventional techniques.
Furthermore, in the composition of this invention, the refractive index of the porous silica excellent in water resistance can be kept in a desired range.

[2.シリカ多孔質体の製造方法]
本発明のシリカ多孔質体の製造方法に制限は無いが、通常は、上述した本発明の組成物を膜状等の所望の形状に成形し、加熱により硬化させて本発明のシリカ多孔質体を製造する。以下、この製造方法(以下適宜、「本発明の製造方法」という)について詳細に説明する。
本発明の製造方法では、本発明の組成物を調合し、これを膜化した後、加熱して本発明のシリカ多孔質体を製造する。また、本発明の製造方法では、必要に応じて、その他の操作を行なってもよい。例えば、本発明の組成物の調合中又は調合後に熟成を行なってもよく、硬化後の本発明のシリカ多孔質体の冷却及び後処理などを行なってもよい。
[2. Method for producing silica porous body]
The method for producing the porous silica of the present invention is not limited, but usually, the above-described composition of the present invention is formed into a desired shape such as a film and cured by heating to form the porous silica of the present invention. Manufacturing. Hereinafter, this production method (hereinafter referred to as “the production method of the present invention” as appropriate) will be described in detail.
In the production method of the present invention, the composition of the present invention is prepared, formed into a film, and then heated to produce the porous silica of the present invention. Moreover, in the manufacturing method of this invention, you may perform other operation as needed. For example, aging may be performed during or after the preparation of the composition of the present invention, and the silica porous body of the present invention after curing may be cooled and post-treated.

[2−1.調合工程]
調合工程では、本発明の組成物を構成する各成分を混合して、本発明の組成物を用意する。この際、各成分の混合の順番に制限は無い。また、各成分は、全量を一回で混合しても良く、2回以上に分けて連続又は断続的に混合しても良い。
[2-1. Formulation process]
In the blending step, the components of the composition of the present invention are mixed to prepare the composition of the present invention. At this time, there is no limitation on the order of mixing the components. In addition, each component may be mixed all at once, or may be mixed continuously or intermittently in two or more times.

ただし、従来、制御困難とされているゾル−ゲル反応を制御して、本発明の組成物をより工業的に調合するためには、以下の要領で混合することが好ましい。即ち、アルコキシシラン類、水、触媒及び溶媒を混合し、その混合物を熟成させることでアルコキシシラン類をある程度加水分解及び脱水縮合させる。そして、その混合物に本発明に係る有機ポリマーを混合して、本発明の組成物を調合する。これにより、ゾル−ゲル反応条件下で、アルコキシシラン類と有機ポリマーとの親和性を維持することができる。なお、熟成は、前記の混合物と本発明に係る有機ポリマーを混合した後で行なってもよい。   However, in order to control the sol-gel reaction, which has heretofore been difficult to control, and to more industrially prepare the composition of the present invention, it is preferable to mix in the following manner. That is, alkoxysilanes, water, a catalyst and a solvent are mixed, and the mixture is aged to hydrolyze and dehydrate and condense alkoxysilanes to some extent. And the organic polymer which concerns on this invention is mixed with the mixture, and the composition of this invention is prepared. Thereby, the affinity of alkoxysilanes and organic polymer can be maintained under sol-gel reaction conditions. The aging may be performed after mixing the mixture and the organic polymer according to the present invention.

前記の熟成の際、アルコキシシラン類の加水分解・脱水縮合反応を進めるためには、加熱することが好ましい。加熱条件として、用いる溶媒の沸点を超えなければ特に制限は無いが、通常40℃以上、中でも50℃以上、特には60℃以上とすることが好ましい。加熱温度が低すぎると反応時間が極度に長くなり、生産性が低下する可能性がある。一方、加熱温度の上限は、100℃以下が好ましく、95℃以下がより好ましい。100℃を超えると本発明の組成物中の水が沸騰し、分解・脱水縮合反応を制御できなくなる可能性がある。   During the ripening, heating is preferably performed in order to advance hydrolysis / dehydration condensation reaction of alkoxysilanes. The heating condition is not particularly limited as long as it does not exceed the boiling point of the solvent to be used, but it is usually 40 ° C. or higher, preferably 50 ° C. or higher, and particularly preferably 60 ° C. or higher. If the heating temperature is too low, the reaction time becomes extremely long, and the productivity may decrease. On the other hand, the upper limit of the heating temperature is preferably 100 ° C. or less, and more preferably 95 ° C. or less. If it exceeds 100 ° C., the water in the composition of the present invention will boil, and the decomposition / dehydration condensation reaction may not be controlled.

また、熟成時間に制限は無いが、通常10分以上、好ましくは20分以上、より好ましくは30分以上、また、通常10時間以下、好ましくは8時間以下、より好ましくは5時間以下である。熟成時間が短すぎると均一に熟成反応を進めることが難しくなる可能性があり、長すぎると溶媒の揮発が無視できなくなり、組成比が変化して組成物の安定性が低くなったり、得られるシリカ多孔質体の耐水性が低下する可能性がある。   The aging time is not limited, but is usually 10 minutes or more, preferably 20 minutes or more, more preferably 30 minutes or more, and usually 10 hours or less, preferably 8 hours or less, more preferably 5 hours or less. If the aging time is too short, it may be difficult to proceed with the aging reaction uniformly.If the aging time is too long, the volatilization of the solvent cannot be ignored, the composition ratio changes, and the stability of the composition is lowered. There is a possibility that the water resistance of the porous silica material is lowered.

さらに、熟成時の圧力条件に制限は無いが、通常は常圧で熟成を行なう。圧力が変化すると溶媒の沸点も変化し、熟成中の溶媒が揮発(蒸発)することで、組成比が変化して、組成物の安定性が低くなったり、高い耐水性を有するシリカ多孔質体が得られなかったりする可能性がある。
また、熟成の後、膜化工程の前に本発明の組成物は有機溶媒を更に混合して希釈することが好ましい。これにより、本発明の組成物内でのゾル−ゲル反応速度を低下させることができ、本発明の組成物のポットライフを長く維持することが可能となる。
Furthermore, although there is no restriction | limiting in the pressure conditions at the time of ageing | curing | ripening, Usually, it matures by a normal pressure. When the pressure changes, the boiling point of the solvent also changes, and the aging solvent volatilizes (evaporates), so that the composition ratio changes, resulting in a low stability of the composition, and a porous silica material having high water resistance. May not be obtained.
Further, it is preferable that the composition of the present invention is further mixed with an organic solvent and diluted after the aging and before the film forming step. Thereby, the sol-gel reaction rate in the composition of this invention can be reduced, and it becomes possible to maintain the pot life of the composition of this invention long.

[2−2.膜化工程]
調合工程の後、用意した本発明の組成物を膜化する膜化工程を行なう。膜化工程では、通常、所定の基材の表面に本発明の組成物を成膜して本発明の組成物の膜を形成する。
成膜の方法に制限は無いが、例えば、本発明の組成物をバーコーター、アプリケーター、ドクターブレード等を使用して基材上に延ばす流延法;本発明の組成物に基材を浸漬し引き上げるディップコート法;スピンコート法、キャピラリーコート法、ダイコート法、スプレーコート法などの周知を挙げることができる。これらの方法のうち、流延法、ダイコート法、スプレーコート法及びスピンコート法が本発明の組成物を均一に塗布することができるので好ましく採用される。中でも、均質な膜を形成する上ではスピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法が特に好ましい。
[2-2. Membrane formation process]
After the blending process, a film forming process for forming the prepared composition of the present invention into a film is performed. In the film forming step, the composition of the present invention is usually formed on the surface of a predetermined substrate to form a film of the composition of the present invention.
There is no limitation on the method of film formation. For example, a casting method in which the composition of the present invention is spread on a substrate using a bar coater, applicator, doctor blade, etc .; the substrate is immersed in the composition of the present invention. Examples of the dip coating method include a spin coating method, a capillary coating method, a die coating method, and a spray coating method. Among these methods, a casting method, a die coating method, a spray coating method, and a spin coating method are preferably employed because the composition of the present invention can be uniformly applied. Among these, spin coating, dip coating, and spray coating are particularly preferable for forming a homogeneous film.

膜厚は、通常0.05μm〜0.5μm、好ましくは、0.10μm〜0.3μm より好ましくは、0.10μm〜0.2μmの範囲に制御することが好ましい。この範囲に膜厚を制御するここで、基材との密着性がよく、耐摩耗性に優れた膜を形成することができる。また、この範囲外になると、基材との密着性に劣るため磨耗しやすく、膜としての強度が小さいために耐久性に劣る傾向がある。   The film thickness is usually controlled in the range of 0.05 μm to 0.5 μm, preferably 0.10 μm to 0.3 μm, more preferably 0.10 μm to 0.2 μm. Here, the film thickness is controlled within this range, and it is possible to form a film having good adhesion to the substrate and excellent wear resistance. Moreover, when it is outside this range, it tends to be worn because it is inferior in adhesion to the substrate, and it tends to be inferior in durability because of its low strength as a film.

膜厚の制御方法のひとつとして、本発明の組成物を熟成後に希釈のために加える有機溶媒量を変更することで制御することが可能である。
流延法で本発明の組成物を膜化する場合、流延速度に制限は無いが、通常0.1m/分以上、好ましくは0.5m/分以上、より好ましくは1m/分以上、また、通常1000m/分以下、好ましくは700m/分以下、より好ましくは500m/分以下である。流延速度が遅すぎると膜厚にムラができる可能性があり、速すぎると基材との濡れ性の制御が困難になる可能性がある。
As one of the methods for controlling the film thickness, it can be controlled by changing the amount of the organic solvent added for dilution after aging of the composition of the present invention.
When the composition of the present invention is formed into a film by the casting method, the casting speed is not limited, but is usually 0.1 m / min or more, preferably 0.5 m / min or more, more preferably 1 m / min or more, Usually, it is 1000 m / min or less, preferably 700 m / min or less, more preferably 500 m / min or less. If the casting speed is too slow, the film thickness may be uneven, and if it is too fast, it may be difficult to control the wettability with the substrate.

また、ディップコート法においては、任意の速度で、基材を塗布液に浸漬し引き上げればよい。この際の引き上げ速度に制限は無いが、通常0.01mm/秒以上、好ましくは0.05mm/秒以上、より好ましくは0.1mm/秒以上、また、通常50mm/秒以下、好ましくは30mm/秒以下、より好ましくは20mm/秒以下である。引き上げ速度が遅すぎたり速すぎたりすると、膜厚にムラができる可能性がある。一方、基材を塗布液中に浸漬する速度に制限はないが、通常は、引き上げ速度と同程度の速度で基材を塗布液中に浸漬することが好ましい。さらに、基材を塗布液中に浸漬してから引き上げるまでの間、適当な時間浸漬を継続してもよい。この浸漬を継続する時間に制限は無いが、通常1秒以上、好ましくは3秒以上、より好ましくは5秒以上、また、通常48時間以下、好ましくは24時間以下、より好ましくは12時間以下である。この時間が短すぎると基材への密着性が低い可能性があり、長すぎると浸漬中に膜が形成されて平滑性が低い可能性がある。   In the dip coating method, the substrate may be dipped in the coating solution and pulled up at an arbitrary speed. The pulling speed at this time is not limited, but is usually 0.01 mm / second or more, preferably 0.05 mm / second or more, more preferably 0.1 mm / second or more, and usually 50 mm / second or less, preferably 30 mm / second. Second or less, more preferably 20 mm / second or less. If the pulling speed is too slow or too fast, the film thickness may be uneven. On the other hand, although there is no restriction | limiting in the speed | rate which immerses a base material in a coating liquid, Usually, it is preferable to immerse a base material in a coating liquid at a speed | rate comparable as a raising speed. Further, the immersion may be continued for an appropriate time from when the substrate is immersed in the coating solution until it is pulled up. There is no limitation on the duration of this immersion, but it is usually 1 second or more, preferably 3 seconds or more, more preferably 5 seconds or more, and usually 48 hours or less, preferably 24 hours or less, more preferably 12 hours or less. is there. If this time is too short, the adhesion to the substrate may be low, and if it is too long, a film may be formed during the immersion and the smoothness may be low.

さらに、スピンコート法で本発明の組成物を塗布形成する場合、回転速度は、通常10回転/分以上、好ましくは50回転/分以上、より好ましくは100回転/分以上、また、通常100000回転/分以下、好ましくは50000回転/分以下、より好ましくは10000回転/分以下である。回転速度が遅すぎると膜厚にムラができる可能性があり、速すぎると溶媒の気化が進みやすくなりアルコキシシラン類の加水分解等の反応が十分進まず耐水性が低い可能性がある。   Further, when the composition of the present invention is formed by spin coating, the rotational speed is usually 10 revolutions / minute or more, preferably 50 revolutions / minute or more, more preferably 100 revolutions / minute or more, and usually 100,000 revolutions. / Min or less, preferably 50000 revolutions / minute or less, more preferably 10,000 revolutions / minute or less. If the rotational speed is too slow, the film thickness may be uneven. If the rotational speed is too fast, the vaporization of the solvent tends to proceed and the reaction such as hydrolysis of alkoxysilanes does not proceed sufficiently and the water resistance may be low.

また、好ましい回転数の範囲内において、回転数を増加させることで膜厚を小さくしたり、回転数を減少させることで膜厚を大きくしたり、膜厚の調整が可能である。
また、スプレーコート法で本発明の組成物を塗布形成する場合、スプレーノズルの方式には特に限定されないが、各々のスプレーノズルの利点を考慮して選択すればよい。代表的な例として、二流体スプレーノズル(二流体霧化方式)、超音波スプレーノズル(超音波霧化方式)、回転式スプレーノズル(回転霧化方式)などが挙げられる。組成物の霧化と気体流による霧化粒子の基材への搬送を独立に制御できる点では、超音波スプレーノズル、及び回転式スプレーノズルが好ましく、組成物の液性維持の観点では二流体スプレーノズルが好ましい。
Further, within the preferable range of the number of rotations, the film thickness can be reduced by increasing the number of rotations, the film thickness can be increased by decreasing the number of rotations, and the film thickness can be adjusted.
Further, when the composition of the present invention is applied and formed by the spray coating method, the method of the spray nozzle is not particularly limited, but may be selected in consideration of the advantages of each spray nozzle. Typical examples include a two-fluid spray nozzle (two-fluid atomization method), an ultrasonic spray nozzle (ultrasonic atomization method), a rotary spray nozzle (rotary atomization method), and the like. An ultrasonic spray nozzle and a rotary spray nozzle are preferable in that the atomization of the composition and the conveyance of the atomized particles to the substrate by the gas flow can be controlled independently. From the viewpoint of maintaining the liquidity of the composition, two fluids are preferable. A spray nozzle is preferred.

さらに、霧化粒子の搬送に利用する気体流の気流速度は、用いる組成物により適宜調整することが好ましいが、通常5m/秒以下、好ましくは4m/秒以下、より好ましくは3m/秒以下である。気流速度が高過ぎると、膜が不均質になる可能性がある。また用いる気体としては特に限定されないが、窒素などの不活性ガスが好ましい。
スプレーノズルと基材との距離は基材サイズにより適宜調整することが好ましいが、通常5cm以上、好ましくは10cm以上、より好ましくは15cm以上である。また通常100cm以下、好ましくは80cm以下、より好ましくは50cm以下である。この範囲を超えると膜厚むらが発生する可能性がある。
Furthermore, the air velocity of the gas flow used for transporting the atomized particles is preferably adjusted as appropriate depending on the composition used, but is usually 5 m / sec or less, preferably 4 m / sec or less, more preferably 3 m / sec or less. is there. If the air velocity is too high, the membrane can become inhomogeneous. The gas used is not particularly limited, but an inert gas such as nitrogen is preferable.
The distance between the spray nozzle and the substrate is preferably adjusted as appropriate according to the substrate size, but is usually 5 cm or more, preferably 10 cm or more, more preferably 15 cm or more. Moreover, it is 100 cm or less normally, Preferably it is 80 cm or less, More preferably, it is 50 cm or less. If this range is exceeded, film thickness unevenness may occur.

ただし、本発明の製造方法の膜化工程では、相対湿度が通常20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上、また、通常85%以下、好ましくは80%以下、より好ましくは75%以下の環境下において膜化を行なうようにする。膜化工程での相対湿度を前記の範囲にすることにより、表面平滑性の高い膜が得られる。
膜化工程における雰囲気に制限は無い。例えば、空気雰囲気中で膜化を行なっても良く、例えばアルゴン等の不活性雰囲気中で膜化を行な・BR>チてもよい。
However, in the film-forming step of the production method of the present invention, the relative humidity is usually 20% or more, preferably 25% or more, more preferably 30% or more, and usually 85% or less, preferably 80% or less, more preferably Film formation is performed in an environment of 75% or less. By setting the relative humidity in the film forming step within the above range, a film having high surface smoothness can be obtained.
There is no restriction | limiting in the atmosphere in a film-forming process. For example, the film may be formed in an air atmosphere, or the film may be formed in an inert atmosphere such as argon.

膜化工程を行なう際の温度に制限は無いが、通常0℃以上、好ましくは10℃以上、より好ましくは20℃以上、また、通常100℃以下、好ましくは80℃以下、より好ましくは70℃以下、更に好ましくは60℃以下、中でも好ましくは50℃以下、特に好ましくは40℃以下である。膜化の際の温度が低すぎると溶媒が気化しにくくなり膜の表面平滑性が低下する可能性があり、高すぎるとアルコキシシラン類の硬化が急速に進み膜歪みが大きくなる可能性がある。   Although there is no restriction | limiting in the temperature at the time of performing a film-forming process, Usually 0 degreeC or more, Preferably it is 10 degreeC or more, More preferably, it is 20 degreeC or more, Usually, 100 degreeC or less, Preferably it is 80 degreeC or less, More preferably, it is 70 degreeC. Hereinafter, it is more preferably 60 ° C. or less, particularly preferably 50 ° C. or less, particularly preferably 40 ° C. or less. If the temperature at the time of film formation is too low, the solvent is difficult to evaporate and the surface smoothness of the film may be reduced. If it is too high, the curing of alkoxysilanes may proceed rapidly and the film distortion may increase. .

膜化工程を行なう際の圧力に制限は無いが、通常0.05MPa以上、好ましくは0.08MPa以上、より好ましくは0.1MPa以上、また、通常0.3MPa以下、好ましくは0.2MPa以下、より好ましくは0.15MPa以下である。圧力が低すぎると溶媒が気化しやすくなり膜化後のレベリング効果が得られず膜の平滑性が低くなる可能性があり、高すぎると溶媒が気化しにくくなり膜の表面性が低くなる可能性がある。   Although there is no restriction | limiting in the pressure at the time of performing a film-forming process, Usually, 0.05 Mpa or more, Preferably it is 0.08 Mpa or more, More preferably, it is 0.1 Mpa or more, Usually, 0.3 Mpa or less, Preferably it is 0.2 Mpa or less, More preferably, it is 0.15 MPa or less. If the pressure is too low, the solvent tends to evaporate and the leveling effect after film formation cannot be obtained, and the smoothness of the film may be reduced. If it is too high, the solvent is less likely to evaporate and the surface property of the film may be reduced. There is sex.

ところで、ディップコート法、スピンコート法、スプレーコート法では、乾燥速度に違いがあり、膜化直後の膜の安定構造に僅かな違いが生じることがある。これは膜化中の雰囲気を変えることで調整する事ができる。また、前記の膜の安定構造の僅かな違いは、基材の表面処理によっても対処する事ができる。
なお、本発明の組成物を基材上に成膜するのに先立って、本発明の組成物の濡れ性、形成されるシリカ多孔質体の密着性の観点から、基材に表面処理を施しておいてもよい。そのような表面処理の例を挙げると、シランカップリング処理、コロナ処理、UVオゾン処理などが挙げられる。また、表面処理は、1種のみを行なってもよく、2種以上を任意に組み合わせて行なってもよい。
また、膜化工程は一回で行なってもよいが、二回以上に分けて行なってもよい。例えば、後述する加熱工程を介して膜化工程を二回以上行なうようにすれば、積層構造を有するシリカ多孔質体を形成することが可能である。これは、例えば屈折率が異なる層を積層したい場合などに有用である。
By the way, in the dip coating method, the spin coating method, and the spray coating method, there is a difference in drying speed, and a slight difference may occur in the stable structure of the film immediately after film formation. This can be adjusted by changing the atmosphere during film formation. In addition, the slight difference in the stable structure of the film can be dealt with by surface treatment of the substrate.
Prior to the film formation of the composition of the present invention on the substrate, the substrate is subjected to a surface treatment from the viewpoint of the wettability of the composition of the present invention and the adhesion of the formed silica porous body. You may keep it. Examples of such surface treatment include silane coupling treatment, corona treatment, UV ozone treatment and the like. Moreover, only 1 type may be performed for a surface treatment and you may perform it combining 2 or more types arbitrarily.
The film forming step may be performed once, but may be performed in two or more steps. For example, if the film forming step is performed twice or more via a heating step described later, it is possible to form a porous silica body having a laminated structure. This is useful, for example, when it is desired to stack layers having different refractive indexes.

[2−3.加熱工程]
膜化工程の後、本発明の組成物の膜を加熱する加熱工程を行なう。加熱工程は2段階に分けて各工程別に詳細な温度制御を行なうことも本発明の特徴である。加熱工程を二つに分けることにより、より均質な膜の形成が可能になり、耐摩耗性も向上する。さらに、生産途中でラインを停止することも可能になり生産性の向上にも寄与することが可能である。加熱工程により、本発明の組成物中の有機溶媒及び/又は水が乾燥、除去されて、膜が硬化することにより、本発明のシリカ多孔質体が形成される。なお、本発明では2段階に分けて各工程別に詳細な温度制御を行うが、第一加熱工程(プリベーク)では、下記に示す温度範囲において、組成物中の有機溶媒及び/又は水が乾燥、除去されれば特に制限はないが、除去される割合は、第一加熱工程(プリベーク)を行う前の有機溶媒及び水の量それぞれに対して通常50%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは90%以上、特に好ましくは100%である。つまり、第一加熱工程(プリベーク)において有機溶媒及び/又は水が乾燥、除去された後に、第二加熱工程(本ベーク、硬化)の工程を行う。
[2-3. Heating process]
After the film forming step, a heating step of heating the film of the composition of the present invention is performed. It is also a feature of the present invention that the heating process is divided into two stages and detailed temperature control is performed for each process. By dividing the heating process into two, a more homogeneous film can be formed and the wear resistance is improved. Furthermore, the line can be stopped during production, which can contribute to the improvement of productivity. By the heating process, the organic solvent and / or water in the composition of the present invention is dried and removed, and the film is cured, whereby the porous silica of the present invention is formed. In the present invention, detailed temperature control is performed for each process in two stages. In the first heating process (pre-baking), the organic solvent and / or water in the composition is dried in the temperature range shown below. Although there is no particular limitation as long as it is removed, the removal ratio is usually 50% or more, preferably 70% or more, more preferably with respect to each amount of the organic solvent and water before the first heating step (pre-baking). Is 90% or more, particularly preferably 100%. That is, after the organic solvent and / or water is dried and removed in the first heating step (pre-baking), the second heating step (main baking, curing) is performed.

加熱処理の方式は特に制限されないが、例としては、加熱炉(ベーク炉)内に基材を配置して本発明の組成物の膜を加熱する炉内ベーク方式、プレート(ホットプレート)上に基材を搭載しそのプレートを介して本発明の組成物の膜を加熱するホットプレート方式、前記基材の上面側及び/又は下面側にヒーターを配置し、ヒーターから電磁波(例えば赤外線)を照射して、本発明の組成物の膜を加熱する方式、などが挙げられる。なお工業的な方式は、第一加熱工程及び第二加熱工程に対応する独立した炉やプレート、ヒーター等の上記装置を準備しておくのが好ましい。   The method of the heat treatment is not particularly limited, but as an example, an in-furnace bake method in which a substrate is placed in a heating furnace (baking furnace) to heat the film of the composition of the present invention, on a plate (hot plate) A hot plate system in which a substrate is mounted and the film of the composition of the present invention is heated through the plate. A heater is disposed on the upper surface side and / or lower surface side of the substrate, and electromagnetic waves (for example, infrared rays) are irradiated from the heater. And a method of heating the film of the composition of the present invention. In addition, as for an industrial system, it is preferable to prepare the said apparatus, such as an independent furnace, plate, heater corresponding to a 1st heating process and a 2nd heating process.

第一加熱工程(プリベーク)では、通常100℃以上200℃以下が好ましい。より好ましくは140℃以上、さらに好ましくは150℃以上、また、好ましくは180℃以下、より好ましくは170℃以下である。加熱温度が低すぎると溶媒が除去できず、膜に流動性があり、不安定で均質な膜ができない。さらに、表面がべたついているために、生産の途中で重ねておいて置くこともできず、ごみ等が付着する可能性もあり、生産適正に劣る。一方、温度が高すぎると、膜の硬化が始まってしまうため、プリベークによる利点が損なわれる。   In the first heating step (pre-baking), the temperature is usually preferably 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. More preferably, it is 140 degreeC or more, More preferably, it is 150 degreeC or more, Preferably it is 180 degreeC or less, More preferably, it is 170 degreeC or less. If the heating temperature is too low, the solvent cannot be removed, the film has fluidity, and an unstable and homogeneous film cannot be formed. In addition, since the surface is sticky, it cannot be placed in the middle of production, and there is a possibility that dust or the like may adhere, which is inferior in production. On the other hand, if the temperature is too high, the curing of the film starts, so the advantage of pre-baking is impaired.

第二加熱工程(本ベーク、硬化)では、通常300℃以上、700℃以下が好ましい。好ましくは320℃以上、更に好ましくは350℃以上、また、好ましくは500℃以下、より好ましくは450℃以下である。加熱温度が低すぎると得られる膜(即ち、本発明のシリカ多孔質体)の屈折率が下がらなかったり、着色したりする可能性がある。一方、加熱温度が高すぎると基材と本発明のシリカ多孔質体との密着性が低下する可能性がある。なお、加熱工程において、前記の加熱温度で連続的に加熱を行なってもよいが、断続的に加熱を行なうようにしてもよい。   In a 2nd heating process (this baking, hardening), 300 degreeC or more and 700 degrees C or less are preferable normally. Preferably it is 320 degreeC or more, More preferably, it is 350 degreeC or more, Preferably it is 500 degrees C or less, More preferably, it is 450 degrees C or less. If the heating temperature is too low, the refractive index of the resulting film (that is, the silica porous body of the present invention) may not be lowered or may be colored. On the other hand, if the heating temperature is too high, the adhesion between the substrate and the porous silica of the present invention may be lowered. In the heating step, the heating may be performed continuously at the heating temperature, but the heating may be performed intermittently.

第一加熱工程(プリベーク)、第二加熱工程(本ベーク、硬化)ともに、加熱を行なう際、昇温速度は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常1℃/分以上、好ましくは10℃/分以上、また、通常500℃/分以下、好ましくは300℃/分以下で昇温する。昇温速度が遅すぎると膜が緻密化し、膜歪みが大きくなって耐水性が低くなる可能性があり、昇温速度が速すぎると膜歪みが大きくなって耐水性が低くなる可能性がある。   In both the first heating step (pre-baking) and the second heating step (main baking, curing), the heating rate is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired. The temperature is preferably raised at 10 ° C./min or more, usually 500 ° C./min or less, preferably 300 ° C./min or less. If the rate of temperature increase is too slow, the film may become dense, resulting in increased film strain and low water resistance, and if the rate of temperature increase is too high, the film strain may be increased and water resistance may be decreased. .

第一加熱工程(プリベーク)において加熱を行なう時間は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常30秒以上、好ましくは1分以上、より好ましくは2分以上、また、通常5時間以下、好ましくは2時間以下、より好ましくは1時間以下である。加熱時間が短すぎると十分に溶媒を除去できず、膜に流動性があり、第二加熱工程までの間に表面が変形したり、ごみが付着して均一な膜ができなくなる可能性がある。   The heating time in the first heating step (pre-baking) is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 30 seconds or longer, preferably 1 minute or longer, more preferably 2 minutes or longer, and usually 5 Time or less, preferably 2 hours or less, more preferably 1 hour or less. If the heating time is too short, the solvent cannot be removed sufficiently, the film has fluidity, and the surface may be deformed until the second heating step, or dust may adhere and a uniform film may not be formed. .

第二加熱工程(本ベーク、硬化)において加熱を行なう時間は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常30秒以上、好ましくは1分以上、より好ましくは2分以上、また、通常5時間以下、好ましくは2時間以下、より好ましくは1時間以下である。加熱時間が短すぎると十分に有機ポリマーを取り除けなくなる可能性があり、長すぎるとアルコキシシランの反応が進み、基板との密着性が低くなる可能性がある。   The time for heating in the second heating step (main baking, curing) is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 30 seconds or longer, preferably 1 minute or longer, more preferably 2 minutes or longer, Usually, 5 hours or less, preferably 2 hours or less, more preferably 1 hour or less. If the heating time is too short, there is a possibility that the organic polymer cannot be removed sufficiently. If the heating time is too long, the reaction of the alkoxysilane proceeds and the adhesion to the substrate may be lowered.

第一加熱工程と第二加熱工程時の加熱を行なう際の圧力は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、減圧環境とすることが好ましい。アルコキシシランの反応よりも溶媒の気化が進行し、耐水性が低い膜になる可能性があるためである。この観点から、加熱工程では、圧力を、通常0.2MPa以下、好ましくは0.15MPa以下、より好ましくは0.1MPa以下とする。一方、圧力の下限に制限は無いが、通常10−4MPa以上、好ましくは10−3MPa以上、より好ましくは10−2MPa以上である。圧力が低すぎるとアルコキシシランの反応よりも溶媒の気化が進行し、耐水性が低い膜になる可能性がある。 Although the pressure at the time of performing the heating in the first heating step and the second heating step is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, a reduced pressure environment is preferable. This is because the vaporization of the solvent proceeds more than the reaction of alkoxysilane, which may result in a film having low water resistance. From this viewpoint, in the heating step, the pressure is usually 0.2 MPa or less, preferably 0.15 MPa or less, more preferably 0.1 MPa or less. On the other hand, the lower limit of the pressure is not limited, but is usually 10 −4 MPa or more, preferably 10 −3 MPa or more, more preferably 10 −2 MPa or more. If the pressure is too low, the vaporization of the solvent proceeds more than the reaction of alkoxysilane, which may result in a film with low water resistance.

加熱を行なう際の雰囲気は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、中でも、乾燥ムラの生じにくい環境が好ましい。その中でも、大気雰囲気下で加熱を行なうことが好ましい。また、不活性ガス処理を行ない、不活性雰囲気下で乾燥を行なうことも可能である。
以上のように、加熱処理を行なうことにより、本発明の組成物の膜を硬化させて、本発明のシリカ多孔質体を得ることができる。また、前記の膜は通常は基材表面に形成されるため、本発明の製造方法によれば、本発明の光学用積層体を製造することも可能である。
The atmosphere during heating is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Among them, an environment in which drying unevenness is unlikely to occur is preferable. Among these, it is preferable to perform heating in an air atmosphere. It is also possible to perform an inert gas treatment and dry in an inert atmosphere.
As described above, by performing the heat treatment, the film of the composition of the present invention can be cured to obtain the porous silica of the present invention. Moreover, since the said film | membrane is normally formed in the base-material surface, according to the manufacturing method of this invention, it is also possible to manufacture the optical laminated body of this invention.

[2−4.冷却工程]
加熱工程の後、必要に応じて、冷却工程を行なってもよい。冷却工程では、加熱工程で高温となった本発明のシリカ多孔質体を冷却する。この際、冷却速度は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常0.1℃/分以上、好ましくは0.5℃/分以上、より好ましくは0.8℃/分以上、更に好ましくは1℃/分以上、また、通常100℃/分以下、好ましくは50℃/分以下、より好ましくは30℃/分以下、更に好ましくは20℃/分以下である。冷却速度が遅すぎると製造コストが高くなる可能性があり、速すぎると隣接する膜間の線膨張が異なることによる膜質の低下が予想される。
また、冷却工程における雰囲気は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であり、例えば、真空環境、不活性ガス環境であってもよい。さらに、温度及び湿度に制限は無いが、通常は常温・常湿で冷却する。
[2-4. Cooling process]
You may perform a cooling process after a heating process as needed. In the cooling step, the porous silica of the present invention that has become high temperature in the heating step is cooled. At this time, the cooling rate is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.1 ° C./min or more, preferably 0.5 ° C./min or more, more preferably 0.8 ° C./min or more, More preferably, it is 1 ° C./min or more, usually 100 ° C./min or less, preferably 50 ° C./min or less, more preferably 30 ° C./min or less, still more preferably 20 ° C./min or less. If the cooling rate is too slow, the production cost may increase. If it is too fast, the film quality is expected to deteriorate due to the difference in linear expansion between adjacent films.
The atmosphere in the cooling step is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, and may be, for example, a vacuum environment or an inert gas environment. Furthermore, although there is no restriction | limiting in temperature and humidity, normally it cools at normal temperature and normal humidity.

[2−5.後処理工程]
加熱工程の後、必要に応じて、後処理工程を行なってもよい。後処理工程で行なう具体的な操作に制限は無いが、例えば、得られたシリカ多孔質体をシリル化剤で処理することで、本発明のシリカ多孔質体の表面をより機能性に優れたものにできる。具体例を挙げると、シリル化剤で処理することにより、本発明のシリカ多孔質体に疎水性が付与され、アルカリ水などの不純物により空孔が汚染されるのを防ぐことができる。
[2-5. Post-processing process]
After the heating step, a post-processing step may be performed as necessary. Although there is no restriction | limiting in the specific operation performed by a post-processing process, For example, the surface of the silica porous body of this invention was excellent in functionality by processing the obtained silica porous body with a silylating agent. Can be a thing. Specifically, by treating with a silylating agent, hydrophobicity is imparted to the porous silica of the present invention, and the pores can be prevented from being contaminated by impurities such as alkaline water.

シリル化剤としては、例えば、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、メチルジエトキシシラン、ジメチルビニルメトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン類;トリメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、メチルジクロロシラン、ジメチルクロロソラン、ジメチルビニルクロロシラン、メチルビニルジクロロシラン、メチルクロロジシラン、トリフェニルクロロシラン、メチルジフェニルクロロシラン、ジフェニルジクロロシランなどのクロロシラン類;ヘキサメチルジシラザン、N,N’−ビス(トリメチルシリル)ウレア、N−トリメチルシリルアセトアミド、ジメチルトリメチルシリルアミン、ジエチルトリエチルシリルアミン、トリメチルシリルイミダゾールなどのシラザン類;(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリエトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリエトキシシラン等のフッ化アルキル基やフッ化アリール基を有するアルコキシシラン類;などが挙げられる。   Examples of the silylating agent include trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethylethoxysilane, methyldiethoxysilane, dimethylvinylmethoxysilane, and dimethyl. Alkoxysilanes such as vinylethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane; trimethylchlorosilane, dimethyldichlorosilane, methyltrichlorosilane, methyldichlorosilane, dimethylchlorosolane, dimethylvinylchlorosilane , Methyl vinyl dichlorosilane, methyl chloro disilane, triphenyl chloro silane, methyl diphenyl chloro Chlorosilanes such as silane and diphenyldichlorosilane; Silazanes such as hexamethyldisilazane, N, N′-bis (trimethylsilyl) urea, N-trimethylsilylacetamide, dimethyltrimethylsilylamine, diethyltriethylsilylamine, trimethylsilylimidazole; 3,3-trifluoropropyl) trimethoxysilane, (3,3,3-trifluoropropyl) triethoxysilane, pentafluorophenyltrimethoxysilane, pentafluorophenyltriethoxysilane, etc. Alkoxysilanes having a group; and the like.

なお、シリル化剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 シリル化の具体的操作としては、例えば、シリル化剤をシリカ多孔質体に塗布したり、シリル化剤中にシリカ多孔質体を浸漬したり、シリカ多孔質体をシリル化剤の蒸気中に曝したりすることにより、行なうことができる。   In addition, a silylating agent may use only 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. Specific operations of silylation include, for example, applying a silylating agent to the porous silica, immersing the porous silica in the silylating agent, or placing the porous silica in the vapor of the silylating agent. It can be done by exposing.

また、後処理の別の例としては、本発明のシリカ多孔質体を多湿条件下でエージングすることで、多孔質構造中に存在する未反応シラノールを減らすことができ、これにより、本発明のシリカ多孔質体の耐水性をより向上させることも可能である。
[2−6.その他]
本発明の製造方法では、本発明の効果を著しく損なわない限り、上述した各工程の工程前、工程中及び工程後の任意の段階で、任意の工程を行なってもよい。
Further, as another example of the post-treatment, the silica porous body of the present invention is aged under humid conditions, whereby unreacted silanol present in the porous structure can be reduced. It is also possible to further improve the water resistance of the silica porous body.
[2-6. Others]
In the production method of the present invention, unless the effects of the present invention are significantly impaired, an arbitrary process may be performed at any stage before, during, or after each process described above.

[2−7.利点]
本発明の製造方法によれば、屈折率が低く、耐摩耗性、耐水性に優れる本発明のシリカ多孔質体を製造できる。また、本発明の製造方法によれば、本発明の組成物及び光学用途積層体を製造することもできる。即ち、本発明の製造方法によれば、低屈折率という光学的性能を安定して維持できるシリカ多孔質体、光学用途積層体及び組成物、並びに、それを用いた光学用途積層体を提供できる。特に、製造できるシリカ多孔質体は、耐摩耗性、耐水性に優れるため、屋外での使用を前提とした用途にも好適に使用できる。
[2-7. advantage]
According to the production method of the present invention, the porous silica of the present invention having a low refractive index and excellent wear resistance and water resistance can be produced. Moreover, according to the manufacturing method of this invention, the composition and optical use laminated body of this invention can also be manufactured. That is, according to the production method of the present invention, it is possible to provide a porous silica material, an optical use laminate and a composition that can stably maintain the optical performance of a low refractive index, and an optical use laminate using the same. . In particular, since the porous silica that can be produced is excellent in wear resistance and water resistance, it can be suitably used for applications premised on outdoor use.

[3.シリカ多孔質体]
[3−1.多孔質構造]
本発明のシリカ多孔質体は、多数の空孔を有したシリカを主成分とする多孔質構造を有する多孔質体である。その空孔は、通常、トンネル状や独立空孔がつながった連結孔であるが、詳細な空孔の構造には特に制限はない。ただし、当該空孔の構造としては連続的な空孔が好ましく、こうした連続的な空孔は電子顕微鏡により確認することができる。
[3. Silica porous body]
[3-1. Porous structure]
The porous silica of the present invention is a porous body having a porous structure mainly composed of silica having a large number of pores. The hole is usually a connecting hole in which a tunnel or an independent hole is connected, but there is no particular limitation on the detailed structure of the hole. However, as the structure of the holes, continuous holes are preferable, and such continuous holes can be confirmed by an electron microscope.

また、シリカを主成分とする、とは、酸化ケイ素組成において、ケイ素を含む全ての陽性元素に対するケイ素の割合が、通常50mol%以上、好ましくは70mol%以上、より好ましくは80mol%以上、特に好ましくは90mol%以上であることをいう。前記のケイ素の含有割合が前記下限値未満であると、シリカ多孔質体の表面粗さが極端に大きくなり、機械的強度も低下する可能性がある。また、ケイ素の含有割合が高いほど表面平滑性のよいシリカ多孔質体が形成される。なお、上限は理想的には100mol%である。   The term “mainly composed of silica” means that, in the silicon oxide composition, the ratio of silicon to all positive elements including silicon is usually 50 mol% or more, preferably 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, particularly preferably. Means 90 mol% or more. If the silicon content is less than the lower limit, the surface roughness of the porous silica material may become extremely large, and the mechanical strength may also decrease. Moreover, a silica porous body with better surface smoothness is formed, so that the content rate of silicon is high. The upper limit is ideally 100 mol%.

本発明のシリカ多孔質体は、屈折率が低く、当該屈折率を所望の範囲に制御できることから、例えば、低反射材料、反射防止材料として応用できる。即ち、樹脂や硝子など、あらゆる基材に対して、低反射層として最適な屈折率を本発明のシリカ多孔質体により提供することができる。
シリカ多孔質体を低反射層として使用する場合、シリカ多孔質体は一定サイズ以上の基材に備えることが好ましい。即ち0.1m以上が好ましく、0.25m以上がより好ましく、1m以上がさらに好ましい。かかるサイズより小さいと、低反射効果が十分に現れない可能性がある。
Since the porous silica of the present invention has a low refractive index and the refractive index can be controlled within a desired range, it can be applied as, for example, a low reflection material and an antireflection material. That is, the silica porous body of the present invention can provide an optimum refractive index as a low reflection layer for any substrate such as resin and glass.
When using a porous silica as a low reflection layer, the porous silica is preferably provided on a substrate having a certain size or more. That is, 0.1 m 2 or more is preferable, 0.25 m 2 or more is more preferable, and 1 m 2 or more is more preferable. If it is smaller than this size, the low reflection effect may not be sufficiently exhibited.

また、本発明のシリカ多孔質体は平滑性に優れているため、例えば、エレクトロルミネッセンス素子における光取出し材料としても応用が期待される。
さらに、本発明のシリカ多孔質体は、磨耗性に対して耐性があり、水に対して安定であるため、屋外での使用を前提とした用途にも利用できることから、太陽電池に対しても応用できる。この場合、本発明のシリカ多孔質体は、太陽電池用低反射層として用いて好適である。この太陽電池用低反射層は、通常は太陽電池の最表面に形成され、光取り込み膜として機能するものである。即ち、太陽電池用低反射層は、太陽電池に入射する光を効率よく内部に取り込み、太陽電池の発光効率を高める働きをするものである。
Moreover, since the porous silica of the present invention is excellent in smoothness, it is expected to be applied as, for example, a light extraction material in an electroluminescence element.
Furthermore, since the porous silica of the present invention is resistant to wear and stable to water, it can be used for applications presumed to be used outdoors. Can be applied. In this case, the silica porous body of the present invention is suitable for use as a low reflective layer for solar cells. This low reflection layer for solar cells is usually formed on the outermost surface of the solar cell and functions as a light capturing film. That is, the low reflective layer for solar cells functions to efficiently take in the light incident on the solar cells and increase the luminous efficiency of the solar cells.

[3−2屈折率]
本発明のシリカ多孔質体は、屈折率が1.3以下である。中でも、1.28以下が好ましく、1.27以下がより好ましく、1.25以下が特に好ましい。さらに好ましくは1.23以下である。屈折率が大きすぎると本発明のシリカ多孔質体中の歪みが大きくなり、外力に対して弱くなる可能性がある。一方、屈折率の下限に特に制限は無いが、通常1.05以上、好ましくは1.08以上である。屈折率が小さすぎると本発明のシリカ多孔質体の機械的強度が著しく低下する可能性がある。
[3-2 Refractive index]
The porous silica of the present invention has a refractive index of 1.3 or less. Among these, 1.28 or less is preferable, 1.27 or less is more preferable, and 1.25 or less is particularly preferable. More preferably, it is 1.23 or less. If the refractive index is too large, the strain in the porous silica of the present invention becomes large and may be weak against external force. On the other hand, the lower limit of the refractive index is not particularly limited, but is usually 1.05 or more, preferably 1.08 or more. If the refractive index is too small, the mechanical strength of the porous silica of the present invention may be significantly reduced.

なお、屈折率は、分光エリプソメーター法、反射率測定、反射分光スペクトル測定或いはプリズムカプラーなどの光学的手法で測定された波長400nm〜700nmにおける値をいい、好ましくは分光エリプソメーターで測定されたものをいう。分光エリプソメーターで測定する場合、測定値をCauthyモデルでフィッティングすることで、屈折率を見積もることができる。
また、中心線平均粗さの大きい基材上に備えられたシリカ多孔質体の場合、反射率分光スペクトル測定によっても屈折率を見積もることが可能であり、測定領域を10μm以下にすることが好ましい。
The refractive index means a value at a wavelength of 400 nm to 700 nm measured by an optical technique such as a spectroscopic ellipsometer method, reflectance measurement, reflection spectroscopic spectrum measurement or prism coupler, and preferably measured by a spectroscopic ellipsometer. Say. When measuring with a spectroscopic ellipsometer, the refractive index can be estimated by fitting the measured value with a Cauchy model.
Further, in the case of a porous silica material provided on a base material having a large center line average roughness, the refractive index can be estimated also by reflectance spectrum measurement, and the measurement region is preferably 10 μm or less. .

[3−3.耐水性]
本発明のシリカ多孔質体は、水に浸漬する前と、水に24時間浸漬した後との波長550nmでの屈折率差が、0.15以下である(条件(2))。中でも0.1以下がより好ましく、0.05以下が更に好ましく、0.03以下が特に好ましい。これにより、本発明のシリカ多孔質体は、耐水性に優れ、光学用途でも安定した屈折率性能を得ることができる。また、屈折率差が前記上限値より大きい場合、シリカ多孔質体の多孔質構造内部に水を拘束していると同時に、上記処理によりシリカ多孔質体内部でシラノール基の縮合反応が進んでいる可能性が高い。この場合、処理前の段階で既にシリカ多孔質体が不安定な状態にあった可能性がある。
[3-3. water resistant]
In the porous silica material of the present invention, the difference in refractive index at a wavelength of 550 nm before being immersed in water and after being immersed in water for 24 hours is 0.15 or less (condition (2)). Among these, 0.1 or less is more preferable, 0.05 or less is more preferable, and 0.03 or less is particularly preferable. Thereby, the silica porous body of the present invention is excellent in water resistance and can obtain a stable refractive index performance even in optical applications. Further, when the refractive index difference is larger than the upper limit value, water is constrained inside the porous structure of the silica porous body, and at the same time, the condensation reaction of silanol groups proceeds inside the silica porous body by the above treatment. Probability is high. In this case, there is a possibility that the porous silica was already in an unstable state before the treatment.

また、前記の屈折率差の下限値は、0.001以上が好ましく、0.002以上がより好ましく、0.004以上がさらに好ましい。前記の屈折率差が前記下限値より小さいと、本発明のシリカ多孔質体は、水との親和性という観点で疎水的な性質となる。この際、多孔質構造における毛細管現象により、水がシリカ多孔質体の内部に拘束される可能性がある。この場合、拘束された水は極めて抜けにくい状態になり、シリカ多孔質体の屈折率性能を維持できなくなる可能性がある。これは、屋外での使用を前提とした用途に対しては重要である。   Further, the lower limit value of the refractive index difference is preferably 0.001 or more, more preferably 0.002 or more, and further preferably 0.004 or more. When the refractive index difference is smaller than the lower limit, the porous silica of the present invention has a hydrophobic property in terms of affinity with water. At this time, there is a possibility that water is restrained inside the porous silica due to the capillary phenomenon in the porous structure. In this case, the constrained water becomes extremely difficult to escape, and the refractive index performance of the porous silica material may not be maintained. This is important for applications that are intended for outdoor use.

なお、前記の屈折率差は、以下の要領で測定できる。即ち、本発明のシリカ多孔質体の波長550nmにおける屈折率n1を事前に測定した後、このシリカ多孔質体を常温・常湿(温度18℃〜28℃、湿度20%〜80%RH)の条件下で水に浸し、24時間後に取り出し、乾燥させる。以下、この処理を適宜「水浸漬処理」という。なお、乾燥は、100℃以上の加熱で行わず、風乾により行なう。その後、このシリカ多孔質体の波長550nmにおける屈折率n2を再度測定する。このときの屈折率差の絶対値Δn=|n2−n1|が前記の屈折率差となる。   In addition, the said refractive index difference can be measured in the following ways. That is, after the refractive index n1 at a wavelength of 550 nm of the porous silica material of the present invention is measured in advance, the porous silica material is subjected to normal temperature and normal humidity (temperature 18 ° C. to 28 ° C., humidity 20% to 80% RH). Soak in water under conditions, remove after 24 hours and dry. Hereinafter, this treatment is appropriately referred to as “water immersion treatment”. In addition, drying is not performed by heating at 100 ° C. or higher, but by air drying. Thereafter, the refractive index n2 of the porous silica is measured again at a wavelength of 550 nm. The absolute value Δn = | n2−n1 | of the refractive index difference at this time is the refractive index difference.

また、耐水性の評価は上記水浸漬処理の他に、以下に説明する「高温高湿処理」によっても可能である。即ち、本発明のシリカ多孔質体の波長550nmにおける屈折率n1を事前に測定した後、このシリカ多孔質体を温度85℃、湿度85%RHの条件下に静置し、500時間後に取り出す。その後、このシリカ多孔質体の波長550nmにおける屈折率n3を再度測定する。このときの屈折率差の絶対値Δn´=|n3−n1|が前記の屈折率差となる。屈折率差は0.001以上が好ましく、0.003以上がより好ましく、0.005以上がさらに好ましく、0.008以上が特に好ましい。また0.15以下が好ましく、0.12以下がより好ましく、0.1以下が更に好ましく、0.08以下が特に好ましい。   In addition to the water immersion treatment, the water resistance can be evaluated by “high temperature and high humidity treatment” described below. That is, after the refractive index n1 at a wavelength of 550 nm of the porous silica material of the present invention is measured in advance, the porous silica material is allowed to stand at a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85% RH, and taken out after 500 hours. Then, the refractive index n3 at a wavelength of 550 nm of this porous silica material is measured again. The absolute value Δn ′ = | n3−n1 | of the refractive index difference at this time is the refractive index difference. The refractive index difference is preferably 0.001 or more, more preferably 0.003 or more, further preferably 0.005 or more, and particularly preferably 0.008 or more. Moreover, 0.15 or less is preferable, 0.12 or less is more preferable, 0.1 or less is still more preferable, 0.08 or less is especially preferable.

[3−4.膜厚の測定]
膜厚の測定は、ケーエルエー・テンコール社製P−15型接触式表面粗さ計を用い、測定条件はスタイラス・フォース(触圧)0.2mg、スキャン速度10μm/秒として行なえばよい。また分光エリプソメーター、反射分光スペクトル法、プリズムカップラによっても評価できる。
[3-4. Measurement of film thickness]
The film thickness may be measured using a P-15 type contact surface roughness meter manufactured by KLA-Tencor, Inc., and the measurement conditions may be stylus force (contact pressure) 0.2 mg and scan speed 10 μm / second. It can also be evaluated by a spectroscopic ellipsometer, a reflection spectroscopic method, and a prism coupler.

[4.光学用途積層体]
本発明の光学用途積層体は、基材と、当該基材上に設けられた本発明のシリカ多孔質体とを備えて構成される。また、本発明の光学用途積層体は、必要に応じて、基材及びシリカ多孔質体以外の部材を備えていても良い。 [4−1.基材]
基材は用途に応じて任意のものを用いることができる。中でも、汎用材料からなる透明基板を用いることが好ましい。
[4. Optical use laminate]
The optical use laminated body of this invention is comprised including a base material and the silica porous body of this invention provided on the said base material. Moreover, the optical use laminated body of this invention may be equipped with members other than a base material and a silica porous body as needed. [4-1. Base material]
Any substrate can be used depending on the application. Among these, it is preferable to use a transparent substrate made of a general-purpose material.

基材の材料の例を挙げると、珪酸ガラス、高珪酸ガラス、珪酸アルカリガラス、鉛アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、カリ石灰ガラス、バリウムガラスなどの珪酸塩ガラス、硼珪酸ガラスやアルミナ珪酸ガラス、燐酸塩ガラスなどのガラス及びこれらの強化ガラス;ポリメチルメタクリレート、架橋アクリレート等のアクリル樹脂、ピスフェノールAポリカーボネート等の芳香族ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリシクロオレフィン等の非晶性ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン等のスチレン樹脂、ポリエーテルスルホン等のポリスルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等の合成樹脂、ETFE、PFA、PCTFE、ECTFE、PVDF、PVFなどのフッ素含有樹脂などが挙げられる。これらは1種単独で、または2種以上を任意の組合せで用いることができる。   Examples of base materials include silicate glass, high silicate glass, alkali silicate glass, lead alkali glass, soda lime glass, potash lime glass, barium glass and other silicate glasses, borosilicate glass, alumina silicate glass, phosphoric acid Glass such as salt glass and tempered glass thereof; acrylic resin such as polymethyl methacrylate and cross-linked acrylate; aromatic polycarbonate resin such as bisphenol A polycarbonate; polyester resin such as polyethylene terephthalate; amorphous polyolefin resin such as polycycloolefin , Epoxy resins, styrene resins such as polystyrene, polysulfone resins such as polyethersulfone, synthetic resins such as polyetherimide resin, fluorine-containing resins such as ETFE, PFA, PCTFE, ECTFE, PVDF, PVF, etc. And the like. These can be used alone or in any combination of two or more.

中でも寸法安定性の観点では、ガラス、芳香族ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスルホン樹脂、フッ素含有樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂が好ましく、価格の点で、ソーダ石灰ガラス、芳香族ポリカーボネート樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂が好ましい。さらに、耐衝撃性の観点から強化ガラス、芳香族ポリカーボネート樹脂を使用することも好ましい。
例えば透光基材として太陽電池用カバーガラスを用いる場合、シリカ系多孔質膜は透光基材表面の反射防止膜として機能し、出力の向上を実現する。本発明の製造方法により得られる多孔質シリカ膜は耐久性に優れているため、このような用途に好適である。なお単結晶太陽電池や多結晶太陽電池などの近赤外光でも光電変換可能な太陽電池に用いられる太陽電池用カバーガラスを透光基材として用いる場合には、通常のソーダ石灰ガラスでは含有される2価の鉄イオンによって近赤外領域に吸収を持つため、鉄イオン含有量を低減することで光透過性を高めることが好ましく、さらに耐衝撃強度が優れた白板強化ガラスを上記透光基材として用いることがより好ましい。
また、樹脂カバーフィルムとしてフッ素含有樹脂を用いる場合は、樹脂の表面処理を施した上に製膜することが好ましい。
Among these, from the viewpoint of dimensional stability, glass, aromatic polycarbonate resin, polyetherimide resin, polyester resin, polysulfone resin, fluorine-containing resin, and amorphous polyolefin resin are preferable. From the viewpoint of price, soda lime glass and aromatic polycarbonate are preferable. A resin and an amorphous polyolefin resin are preferred. Furthermore, it is also preferable to use tempered glass or aromatic polycarbonate resin from the viewpoint of impact resistance.
For example, when a solar cell cover glass is used as the light-transmitting substrate, the silica-based porous film functions as an antireflection film on the surface of the light-transmitting substrate and realizes an improvement in output. Since the porous silica film obtained by the production method of the present invention is excellent in durability, it is suitable for such applications. In addition, when using a solar cell cover glass used for a solar cell capable of photoelectric conversion even in the near-infrared light such as a single crystal solar cell and a polycrystalline solar cell, it is contained in a normal soda-lime glass. The divalent iron ions absorb in the near-infrared region, and therefore it is preferable to increase the light transmittance by reducing the iron ion content. More preferably, it is used as a material.
Moreover, when using fluorine-containing resin as a resin cover film, it is preferable to form into a film after performing the surface treatment of resin.

基材の寸法は任意である。ただし、基材として板状の基板を用いる場合には、当該基板の厚さは、機械的強度及びガスバリア性の観点から、0.1mm以上が好ましく、0.2mm以上がより好ましい。また、当該厚さは、軽量化及び光線透過率の観点から、80mm以下が好ましく、50mm以下がより好ましく、30mm以下が特に好ましい。
また、基材の中心線平均粗さも任意である。ただし、積層するシリカ多孔質体の成膜性の観点から、当該中心線平均粗さは10nm以下が好ましく、8nm以下がより好ましく、5nm以下が更に好ましく、3nm以下が特に好ましい。
The dimensions of the substrate are arbitrary. However, when a plate-like substrate is used as the base material, the thickness of the substrate is preferably 0.1 mm or more and more preferably 0.2 mm or more from the viewpoint of mechanical strength and gas barrier properties. The thickness is preferably 80 mm or less, more preferably 50 mm or less, and particularly preferably 30 mm or less, from the viewpoints of weight reduction and light transmittance.
The center line average roughness of the substrate is also arbitrary. However, from the viewpoint of the film formability of the laminated silica porous body, the center line average roughness is preferably 10 nm or less, more preferably 8 nm or less, still more preferably 5 nm or less, and particularly preferably 3 nm or less.

一方、防眩性や隠蔽性を付与する場合、基材の中心線平均粗さは上記の限りではなく、基材の表面は凸凹を有することが好ましい。かかる凹凸は基材の片面のみでも、両面に有していてもよいが、シリカ多孔質体が積層される面に有することが好ましい。具体的には、中心線平均粗さは通常0.1μm以上、好ましくは0.2μm以上、より好ましくは0.4μm以上であり、また通常15μm以下、好ましくは10μm以下である。表面粗さの最大高さRmaxは通常0.1μm以上であり、好ましくは0.3μm以上、より好ましくは0.5μm以上、特に好ましくは0.8μm以上であり、通常100μm以下、好ましくは80μm以下、より好ましくは50μm以下、さらに好ましくは30μm以下、特に好ましくは10μm以下である。上記中心線平均粗さ及び表面粗さの最大高さRmaxの範囲にある基材上に本発明のシリカ多孔質体を備えることで低反射特性に優れ、かつ防眩性にも優れた光学用途積層体を提供することができる。この範囲を下回る、若しくは超えた場合、低反射効果が損なわれる可能性があり、また外観が不透明になる可能性がある。また基材表面の凹凸の平均間隔Smは、通常0.01mm以上、好ましくは0.03mm以上であり、通常30mm以下、好ましくは15mm以下とすることも可能である。上記中心線平均粗さ、表面粗さの最大高さRmax及び凹凸の平均間隔Smは、JIS−B0601:1994に従った汎用の表面粗さ計(例えば、(株)東京精密社製サーフコム570A)により測定される。   On the other hand, when imparting antiglare properties and concealing properties, the center line average roughness of the substrate is not limited to the above, and the surface of the substrate preferably has irregularities. Such irregularities may be provided on one side or both sides of the substrate, but are preferably provided on the surface on which the porous silica material is laminated. Specifically, the center line average roughness is usually 0.1 μm or more, preferably 0.2 μm or more, more preferably 0.4 μm or more, and usually 15 μm or less, preferably 10 μm or less. The maximum height Rmax of the surface roughness is usually 0.1 μm or more, preferably 0.3 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, particularly preferably 0.8 μm or more, usually 100 μm or less, preferably 80 μm or less. More preferably, it is 50 μm or less, more preferably 30 μm or less, and particularly preferably 10 μm or less. Optical use that is excellent in low reflection characteristics and anti-glare property by providing the porous silica of the present invention on the base material in the range of the centerline average roughness and the maximum height Rmax of the surface roughness. A laminate can be provided. Below or above this range, the low reflection effect may be impaired and the appearance may become opaque. Moreover, the average interval Sm of the irregularities on the surface of the substrate is usually 0.01 mm or more, preferably 0.03 mm or more, and can be usually 30 mm or less, preferably 15 mm or less. The centerline average roughness, the maximum height Rmax of the surface roughness, and the average interval Sm of the irregularities are general-purpose surface roughness meters according to JIS-B0601: 1994 (for example, Surfcom 570A manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.) Measured by

[4−2.光学用途積層体のシリカ多孔質体]
光学用途積層体において、本発明のシリカ多孔質体としては上述したものを用いる。
また、本発明のシリカ多孔質体は、直接又は他の層を介して基材上に設けられることになるが、通常は、本発明のシリカ多孔質体は膜状に設けられることになる。膜厚は通常0.05μm以上0.5μm以下が好ましく、好ましくは、0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上。上限は、0.25μm以下より好ましくは、0.2μm以下。膜厚が薄すぎると、本発明の シリカ多孔質体と他の部材との界面(例えば、密着した基材とシリカ多孔質体との界面)の影響がシリカ多孔質体中の歪み及び表面性において支配的となり、本発明の光学用途積層体の膜質や耐水性が低下する可能性がある。膜厚が大きすぎると、シリカ多孔質体中の歪みが極度に増大し、成膜性が低下する可能性があり、耐摩耗性が十分に発揮できない可能性がある。本発明のシリカ多孔質体が前記の好適な膜厚となることにより、本発明の光学用途積層体に、光学用途部材を構成する部材として有効な光学性能と性能の安定性とを備えさせることができる。
また、光学用途積層体におけるシリカ多孔質体の表面粗さは、基材の表面粗さの影響を受ける事がある。基材表面が凹凸である場合、光学用途積層体におけるシリカ多孔質体の表面粗さは、前述の基板の表面粗さと同程度になる。
[4-2. Silica porous body of laminated body for optical use]
In the optical use laminate, the above-mentioned porous silica material of the present invention is used.
Moreover, although the silica porous body of this invention is provided on a base material directly or through another layer, the silica porous body of this invention will be normally provided in film form. The film thickness is usually preferably 0.05 μm or more and 0.5 μm or less, preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more. The upper limit is 0.25 μm or less, preferably 0.2 μm or less. If the film thickness is too thin, the influence of the interface between the porous silica material of the present invention and another member (for example, the interface between the adhered base material and the porous silica material) may cause distortion and surface properties in the porous silica material. The film quality and water resistance of the optical application laminate of the present invention may be reduced. If the film thickness is too large, the strain in the porous silica material is extremely increased, the film formability may be lowered, and the wear resistance may not be sufficiently exhibited. By making the silica porous body of the present invention have the above-mentioned preferable film thickness, the optical application laminate of the present invention is provided with optical performance and stability of performance effective as a member constituting an optical application member. Can do.
Moreover, the surface roughness of the silica porous body in the optical application laminate may be affected by the surface roughness of the substrate. When the substrate surface is uneven, the surface roughness of the porous silica material in the optical application laminate is approximately the same as the surface roughness of the substrate described above.

[4−3.その他の部材]
本発明の光学用途積層体には、必要に応じてその他の部材を備えさせても良い。例えば基材のシリカ多孔質体が形成された面とは反対側の面に電極を有するものとしてもよい。
基材のシリカ多孔質体が形成された面とは反対側の面に電極を有する光学積層体とすることで、ディスプレイや太陽電池といった光デバイスの部材として好適である。また、電極は直接又は他の層を介して基板に設けることができる。電極としてアルミニウム、錫、マグネシウム、金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、白金、又はこれらを含む合金、酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化インジウム、酸化亜鉛などが挙げられる。中でも透明性の観点で酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化インジウム、酸化亜鉛、又はこれを主組成としたものが好ましく、これらは1種単独で、または2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。またその膜厚は通常10nm以上、好ましくは40nm以上、より好ましくは80nm以上、さらに好ましくは100nm以上である。また通常500nm以下、好ましくは400nm以下、より好ましくは300nm以下、さらに好ましくは200nm以下である。10nmを下回ると膜に欠陥ができ易くなる傾向があり、500nmを越えると透明性を損なう可能性がある。
[4-3. Other parts]
The optical application laminate of the present invention may be provided with other members as necessary. For example, it is good also as what has an electrode in the surface on the opposite side to the surface in which the silica porous body of the base material was formed.
By using an optical laminate having electrodes on the surface opposite to the surface on which the porous silica material of the substrate is formed, it is suitable as a member of an optical device such as a display or a solar cell. Moreover, an electrode can be provided in a board | substrate directly or through another layer. Examples of the electrode include aluminum, tin, magnesium, gold, silver, copper, nickel, palladium, platinum, or an alloy containing these, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium oxide, and zinc oxide. Among them, indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), indium oxide, zinc oxide, or a main composition thereof is preferable from the viewpoint of transparency. These are one kind alone, or two or more kinds are arbitrarily selected. Can be used in any combination and ratio. The film thickness is usually 10 nm or more, preferably 40 nm or more, more preferably 80 nm or more, and further preferably 100 nm or more. Moreover, it is 500 nm or less normally, Preferably it is 400 nm or less, More preferably, it is 300 nm or less, More preferably, it is 200 nm or less. If the thickness is less than 10 nm, defects tend to be formed in the film, and if it exceeds 500 nm, the transparency may be impaired.

ここで、本発明の光学用途積層体を太陽電池として構成した一例を図1に示す。例えば、本発明の光学用途積層体を太陽電池として構成する場合には、通常シリカ多孔質体6及び基材5を、太陽電池の光エネルギーを取り入れる受光面側の被覆に用いる構成とする。
更に、太陽電池では、通常は一対の電極1及び3を設け、当該電極1及び3の間に半導体層2が位置するように構成する。
Here, an example in which the optical application laminate of the present invention is configured as a solar cell is shown in FIG. For example, when the optical use laminate of the present invention is configured as a solar cell, the silica porous body 6 and the base material 5 are usually used for coating on the light receiving surface side that takes in the light energy of the solar cell.
Further, the solar cell is usually configured such that a pair of electrodes 1 and 3 are provided, and the semiconductor layer 2 is positioned between the electrodes 1 and 3.

また、基材5と電極3との間に中間層4があってもよい。さらには、熱線遮断層、紫外線劣化防止層、親水性層、防汚性層、防曇層、防湿層、粘着層、ハード層、導電性層、反射層、アンチグレア層、拡散層等(図示せず)と組み合わせてもよい。
ここで、太陽電池とは、光起電力効果を利用して、光エネルギーを電力に変換することのできる素子または装置であり、例として、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池などのシリコン系太陽電池、CIS系太陽電池、CIGS系太陽電池、GaAs系太陽電池などの化合物太陽電池、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池、また多接合型太陽電池、HIT太陽電池が挙げられるが、特にこれらに限定するものではない。
There may also be an intermediate layer 4 between the substrate 5 and the electrode 3. Furthermore, a heat ray blocking layer, an ultraviolet degradation preventing layer, a hydrophilic layer, an antifouling layer, an antifogging layer, a moisture proof layer, an adhesive layer, a hard layer, a conductive layer, a reflective layer, an antiglare layer, a diffusion layer, etc. (not shown) May be combined with
Here, the solar cell is an element or device that can convert light energy into electric power by utilizing the photovoltaic effect, and examples thereof include a single crystal silicon solar cell, a polycrystalline silicon solar cell, and amorphous silicon. Silicon solar cells such as solar cells, CIS solar cells, CIGS solar cells, compound solar cells such as GaAs solar cells, dye-sensitized solar cells, organic thin film solar cells, multi-junction solar cells, HIT solar cells However, it is not particularly limited to these.

半導体層は、半導体材料を含有する層である。太陽電池では、通常、光を取り込むことで半導体層で電気エネルギーが生じ、その電気エネルギーを取り出すことで電池として機能するようになっている。
この際、半導体層に用いられる半導体の種類に制限は無い。また、半導体は1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。さらに、半導体層には、太陽電池としての機能を著しく損なわない限りその他の材料が含有されていても良い。
The semiconductor layer is a layer containing a semiconductor material. In a solar cell, electric energy is usually generated in a semiconductor layer by taking in light, and functions as a battery by taking out the electric energy.
At this time, there is no limitation on the type of semiconductor used for the semiconductor layer. Moreover, only 1 type may be used for a semiconductor and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. Further, the semiconductor layer may contain other materials as long as the function as a solar cell is not significantly impaired.

また、半導体層は、単一の膜のみによって構成されていてもよく、2以上の膜によって構成されていても良い。具体的な型式でいえば、太陽電池における半導体層としては、例えば、バルクヘテロ接合型、積層型(ヘテロpn接合型)、ショットキー型、ハイブリッド型などのいずれであってもよい。
なお、半導体層の厚さに特に制限はないが、通常5nm以上、好ましくは10nm以上、また、通常10μm以下、好ましくは5μm以下の寸法で形成する。
Moreover, the semiconductor layer may be composed of only a single film or may be composed of two or more films. As a specific type, the semiconductor layer in the solar cell may be any of a bulk heterojunction type, a stacked type (hetero pn junction type), a Schottky type, a hybrid type, and the like.
The thickness of the semiconductor layer is not particularly limited, but is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more, and usually 10 μm or less, preferably 5 μm or less.

一方、電極は、導電性を有する任意の材料により形成することが可能である。電極は、半導体層で生じた電気エネルギーを取り出すためのものである。ただし、半導体層の種類に応じて一対の電極のうち、少なくとも一方は透明である(即ち、太陽電池が発電するために半導体層が吸収する光を透過させる)ことが好ましい。
透明な電極の材料を挙げると、例えば、ITO、酸化インジウム亜鉛(IZO)等の酸化物;金属薄膜などが挙げられる。なお、電極の材料は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
On the other hand, the electrode can be formed of any material having conductivity. The electrode is for taking out electric energy generated in the semiconductor layer. However, it is preferable that at least one of the pair of electrodes is transparent in accordance with the type of the semiconductor layer (that is, the light absorbed by the semiconductor layer for generating power by the solar cell is transmitted).
Examples of transparent electrode materials include oxides such as ITO and indium zinc oxide (IZO); and metal thin films. In addition, the material of an electrode may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

さらに、電極は2層以上積層してもよく、表面処理による特性(電気特性やぬれ特性等)を改良してもよい。
ただし、本発明の光学用途積層体を太陽電池として構成する場合には、シリカ多孔質体から半導体層までのC光の全光線透過率を、80%以上とすることが好ましく、83%以上とすることがより好ましく、86%以上とすることがさらに好ましく、90%以上とすることが特に好ましい。光の透過率が高いほど太陽電池が効率よく発電できるからである。また、前記全光線透過率は理想的には100%であるが、光学用途積層体の表面での部分反射を考慮すると通常99%以下である。本発明のシリカ多孔質体は、低屈折率を有するとともに耐摩耗性、耐水性に優れるため、このように太陽電池に非常に適した性能を発揮することが可能である。
Furthermore, two or more electrodes may be laminated, and characteristics (electric characteristics, wetting characteristics, etc.) due to surface treatment may be improved.
However, when the optical application laminate of the present invention is configured as a solar cell, the total light transmittance of C light from the porous silica to the semiconductor layer is preferably 80% or more, and 83% or more. More preferably, it is more preferably 86% or more, and particularly preferably 90% or more. This is because the higher the light transmittance, the more efficiently the solar cell can generate power. The total light transmittance is ideally 100%, but is usually 99% or less in consideration of partial reflection on the surface of the optical use laminate. Since the porous silica of the present invention has a low refractive index and is excellent in abrasion resistance and water resistance, it is possible to exhibit performance very suitable for a solar cell in this way.

また、本発明の光学用途積層体を太陽電池として構成する場合には、シリカ多孔質体及び基材のC光の全透過率を、80%以上とすることが好ましく、83%以上とすることがより好ましく、86%以上とすることがさらに好ましく、90%以上とすることが特に好ましい。光の透過率が高いほど太陽電池が効率よく発電できるからである。また、前記全光線透過率は理想的には100%であるが、光学用途積層体の表面での部分反射を考慮すると通常99%以下である。本発明のシリカ多孔質体は、低屈折率を有するとともに耐水性に優れるため、このように太陽電池に非常に適した性能を発揮することが可能である。   When the optical application laminate of the present invention is configured as a solar cell, the total C light transmittance of the porous silica material and the base material is preferably 80% or more, and more preferably 83% or more. Is more preferably 86% or more, and particularly preferably 90% or more. This is because the higher the light transmittance, the more efficiently the solar cell can generate power. The total light transmittance is ideally 100%, but is usually 99% or less in consideration of partial reflection on the surface of the optical use laminate. Since the porous silica of the present invention has a low refractive index and is excellent in water resistance, it is possible to exhibit performance very suitable for a solar cell in this way.

なお、本発明の光学用途積層体を太陽電池以外の光学用途に用いる場合であっても、通常は、シリカ多孔質体の光線透過率は高いことが好ましい。これにより、本発明の光学用途積層体に、光学用途部材を構成する部材として有効な光学性能と性能の安定性とを備えさせることができるからである。
また、本発明の光学用途積層体は、耐摩耗性、耐水性に優れ、平滑な表面を有する点において、エレクトロルミネッセンス(EL)素子にも好適である。
In addition, even if it is a case where the optical use laminated body of this invention is used for optical uses other than a solar cell, it is preferable that the light transmittance of a silica porous body is high normally. Thereby, the optical use laminate of the present invention can be provided with optical performance and stability of performance effective as a member constituting the optical use member.
Moreover, the optical use laminated body of this invention is suitable also for an electroluminescent (EL) element in the point which is excellent in abrasion resistance and water resistance, and has a smooth surface.

本発明のエレクトロルミネッセンス素子は、本発明の多孔質膜、2つの電極、及び上記電極の間にエレクトロルミネッセンス層を有するものであればよく、通常、(i)電極(陰極)、(ii)エレクトロルミネッセンス層、(iii)電極(陽極)、(iv)本発明の多孔質膜、及び(v)透光体がこの順に配置される構成をとること等が可能である。(i)〜(v)の順を維持するものであれば、それぞれの層の間に他の層を有していてもよい。例えば(iii)電極(陽極)と(iv)本発明の多孔質膜との間に、光散乱層及び/または高屈折率層を入れること等も可能である。   The electroluminescent element of the present invention may be any one as long as it has the porous film of the present invention, two electrodes, and an electroluminescent layer between the electrodes, and is usually (i) an electrode (cathode), (ii) electro It is possible to adopt a configuration in which the luminescence layer, (iii) the electrode (anode), (iv) the porous film of the present invention, and (v) the light transmitting body are arranged in this order. As long as the order of (i)-(v) is maintained, you may have another layer between each layer. For example, a light scattering layer and / or a high refractive index layer may be inserted between (iii) the electrode (anode) and (iv) the porous film of the present invention.

(i)陰極として用いられる材料は、仕事関数の低い金属が好ましい。特に、アルミニウム、錫、マグネシウム、インジウム、カルシウム、金、銀、銅、ニッケル、クロム、パラジウム、白金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金等で形成される。特にアルミニウムで形成することが好ましい。陰極の厚さは、通常10nm以上、好ましくは30nm以上、より好ましくは50nm以上である。また通常1000nm以下、好ましくは500nm以下、より好ましくは300nm以下である。   (I) The material used as the cathode is preferably a metal having a low work function. In particular, it is made of aluminum, tin, magnesium, indium, calcium, gold, silver, copper, nickel, chromium, palladium, platinum, magnesium-silver alloy, magnesium-indium alloy, aluminum-lithium alloy, or the like. In particular, it is preferable to form with aluminum. The thickness of the cathode is usually 10 nm or more, preferably 30 nm or more, more preferably 50 nm or more. Moreover, it is 1000 nm or less normally, Preferably it is 500 nm or less, More preferably, it is 300 nm or less.

(ii)エレクトロルミネッセンス層は、電界が印加されることにより発光現象を示す物質により成膜されたものであり、その物質としては、付活酸化亜鉛ZnS:X(ただし、Xは、Mn、Tb、Cu、Sm等の付活元素である。)、CaS:Eu、SrS:Ce、SrGa:Ce、CaGa:Ce、CaS:Pb、BaAl:Eu等の従来使用されている無機EL物質、8−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体、芳香族アミン類、アントラセン単結晶等の低分子色素系の有機EL物質、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリ[2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン]、ポリ(3−アルキルチオフェン)、ポリビニルカルバゾール等の共役高分子系の有機EL物質等、従来使用されている有機EL物質を用いることができる。エレクトロルミネッセンス層の厚さは、通常10nm以上、好ましくは30nm以上、より好ましくは50nm以上であり、通常1000nm以下、好ましくは500nm以下、より好ましくは200nm以下とされる。エレクトロルミネッセンス層は、蒸着やスパッタリング等の真空成膜プロセス、あるいはキシレン、トルエン、シクロヘキシルベンゼン等を溶媒とする塗布プロセスにより形成することが可能である。 (Ii) The electroluminescent layer is formed by a material that exhibits a light emission phenomenon when an electric field is applied. The material includes activated zinc oxide ZnS: X (where X is Mn, Tb , Cu, an activation element of Sm, etc.), CaS:. Eu, SrS : Ce, SrGa 2 S 4: Ce, CaGa 2 S 4: Ce, CaS: Pb, BaAl 2 S 4: conventionally used, such as Eu Inorganic EL materials, 8-hydroxyquinoline aluminum complexes, aromatic amines, low molecular weight organic EL materials such as anthracene single crystals, poly (p-phenylene vinylene), poly [2-methoxy-5- Conjugated polymer organic EL materials such as (2-ethylhexyloxy) -1,4-phenylenevinylene], poly (3-alkylthiophene), and polyvinylcarbazole Etc., can be used organic EL materials are conventionally used. The thickness of the electroluminescence layer is usually 10 nm or more, preferably 30 nm or more, more preferably 50 nm or more, and usually 1000 nm or less, preferably 500 nm or less, more preferably 200 nm or less. The electroluminescent layer can be formed by a vacuum film forming process such as vapor deposition or sputtering, or a coating process using xylene, toluene, cyclohexylbenzene or the like as a solvent.

(iii)陽極としては、錫を混合した酸化インジウム(通常ITOと呼ばれている。)、アルミニウムを混合した酸化亜鉛(通常AZOと呼ばれている。)、インジウムを混合した酸化亜鉛(通称IZOと呼ばれている。)等の複合酸化物薄膜が好ましく用いられる。特にITOであることが好ましい。
陽極は、可視光に対して透明性を有する透明電極層とすることも可能であり、透明電極層として形成される場合、可視光波長領域における光線透過率は大きいほど好ましい。この際、下限としては通常50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上である。また上限としては通常99%以下である。また陽極の電気抵抗は、面抵抗値として小さいほど好ましく、通常1Ω/□(オームパースクウェア;□=1cm2)以上とされ、通常100Ω/□以下、好ましくは70Ω/□以下、より好ましくは50Ω/□以下とされる。
(Iii) As an anode, indium oxide mixed with tin (usually called ITO), zinc oxide mixed with aluminum (usually called AZO), zinc oxide mixed with indium (commonly called IZO) A complex oxide thin film is preferably used. In particular, ITO is preferable.
The anode can be a transparent electrode layer that is transparent to visible light. When the anode is formed as a transparent electrode layer, the higher the light transmittance in the visible light wavelength region, the better. In this case, the lower limit is usually 50% or more, preferably 60% or more, more preferably 70% or more. The upper limit is usually 99% or less. In addition, the electrical resistance of the anode is preferably as small as the surface resistance value, and is usually 1Ω / □ (ohm per square; □ = 1 cm 2 ) or more, usually 100Ω / □ or less, preferably 70Ω / □ or less, more preferably 50Ω. / □ or less.

また陽極を透明電極とする場合の厚さとしては、上述した光線透過率及び面抵抗値を満足するものであれば特に限定されないが、通常、0.01μm以上であり、また導電性の観点から好ましくは0.03μm以上、より好ましくは0.05μm以上である。また上限としては通常、10μm以下であるが、光線透過率の観点から1μm以下が好ましく、より好ましくは0.5μm以下である。
また、本発明の光学用途積層体には、例えば、他の光学機能層及び保護膜を備えさせても良い。他の光学機能層は、用いる用途により適宜選択することができる。また、これらの層は1層のみを備えさせてもよく、2以上の層を任意に組み合わせて備えさせるようにしても良い。
Further, the thickness when the anode is a transparent electrode is not particularly limited as long as it satisfies the light transmittance and the surface resistance described above, but is usually 0.01 μm or more, and from the viewpoint of conductivity. Preferably it is 0.03 micrometer or more, More preferably, it is 0.05 micrometer or more. The upper limit is usually 10 μm or less, preferably 1 μm or less, more preferably 0.5 μm or less from the viewpoint of light transmittance.
Moreover, you may equip the optical use laminated body of this invention with another optical function layer and a protective film, for example. Other optical functional layers can be appropriately selected depending on the application to be used. Further, these layers may be provided with only one layer, or may be provided with an arbitrary combination of two or more layers.

[4−4.利点]
本発明の光学用途積層体は、本発明のシリカ多孔質体を備えるため、屈折率が低く、耐水性に優れる。このため、本発明のシリカ多孔質体を例えば低反射層、反射防止層、エレクトロルミネッセンス素子における光取出し層などとして好適に使用することができる。特に、耐摩耗性、耐水性に優れる点を利用して屋外での使用を前提とした用途にも利用できるため、太陽電池の低反射層として用いて特に好適である。
[4-4. advantage]
Since the optical use laminated body of this invention is equipped with the silica porous body of this invention, its refractive index is low and it is excellent in water resistance. For this reason, the silica porous body of the present invention can be suitably used as, for example, a low reflection layer, an antireflection layer, a light extraction layer in an electroluminescence element, and the like. In particular, since it can be used for applications presumed to be used outdoors by utilizing its excellent wear resistance and water resistance, it is particularly suitable for use as a low reflection layer of a solar cell.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。
[実施例1]
〔組成物の調合〕
テトラエトキシシラン 1.70g、メチルトリエトキシシラン 1.73g、エタノール(沸点78.3℃)0.58g、水 1.39g、及び、0.3重量%の塩酸水溶液3.25gを混合し、60℃のウォーターバス中で30分、さらに室温で30分攪拌することで、混合物(A)を調製した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist of the present invention.
[Example 1]
[Composition of composition]
1.70 g of tetraethoxysilane, 1.73 g of methyltriethoxysilane, 0.58 g of ethanol (boiling point 78.3 ° C.), 1.39 g of water, and 3.25 g of 0.3% by weight hydrochloric acid aqueous solution were mixed. The mixture (A) was prepared by stirring in a water bath at 30 ° C. for 30 minutes and further at room temperature for 30 minutes.

次に、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイド−ポリエチレンオキサイド トリブロックポリマー(BASF社製 PLURONIC P123(重量平均分子量5,650、エチレンオキサイド部位の割合は30重量%);以下適宜「P123」という)1.54gとエタノール0.8gとを混合した混合物(B)に、前記の混合物(A)を添加し、室温で60分撹拌し混合物(C)を調製した。   Next, 1.54 g of polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide triblock polymer (PLURONIC P123 manufactured by BASF (weight average molecular weight 5,650, the proportion of ethylene oxide moiety is 30% by weight); hereinafter referred to as “P123” as appropriate) The mixture (A) was added to a mixture (B) mixed with 0.8 g of ethanol, and stirred at room temperature for 60 minutes to prepare a mixture (C).

この混合物(C)に希釈溶媒として1−ブタノール(沸点117.3℃) 30gとを混合し、室温で30分撹拌することで組成物を得た。 この組成物において、全アルコキシシラン類(テトラエトキシシランとメチルトリエトキシシラン)由来のケイ素原子に対する水の割合 水/シリカ比は、14.40(mol/mol)である。   30 g of 1-butanol (boiling point 117.3 ° C.) as a diluting solvent was mixed with this mixture (C) and stirred at room temperature for 30 minutes to obtain a composition. In this composition, the ratio of water to silicon atoms derived from all alkoxysilanes (tetraethoxysilane and methyltriethoxysilane) is 14.40 (mol / mol).

〔シリカ多孔質体の製造〕
得られた組成物を、0.45μmのフィルターでろ過し、75mm角のガラス基材(中心線平均粗さ=0.01μm、表面粗さの最大高さRmax=0.13μm)に対して、2ml滴下した。そして、ミカサ製スピンコーターにて1000回転2分間回転させることで薄膜を作製した。この時の相対湿度は45%であった。
[Production of porous silica]
The obtained composition was filtered through a 0.45 μm filter, and a 75 mm square glass substrate (centerline average roughness = 0.01 μm, maximum height of surface roughness Rmax = 0.13 μm), 2 ml was dropped. And the thin film was produced by rotating 1000 rotation 2 minutes with a Mikasa spin coater. The relative humidity at this time was 45%.

次に150℃に設定したホットプレート上に前記薄膜を置き、大気雰囲気下で2分加熱した。続いて450℃に設定したホットプレート上に置き、大気雰囲気下で2分間加熱することで外観の良好なシリカ多孔質体を得た。〔屈折率・膜厚測定〕
分光エリプソメーターにより測定し、Cauthyモデルで解析する。その結果、得られたシリカ多孔質体の波長550nmにおける屈折率は1.17であり、膜厚は0.146μmであった。
〔生産性〕
第一加熱工程の後で、生産ラインを止めて、保管が可能なのかどうかを生産性の指標とする。保管可能かどうかは、ごみの付着等がしやすいかどうかで判断する。
第一加熱工程後にごみの代わりにベンコットM−3(小津産業(株))を塗布面に置き、一日室温で保管した後、ベンコットM−3を取り除き、塗布面の様子を確認した。
ベンコットの跡が残っていたら×。残っていなければ○とした。
〔耐摩耗性1〕
往復磨耗試験機(スガ試験機製)を使用して、研磨紙としてベンコットM−3(小津産業(株))をサンプル表面に押し付けて、荷重200g、50往復試験後の膜の表面状態を顕微鏡で確認した。
試験後に膜全面がはがれた場合は、×、膜が残っていた場合は、○とした。
〔耐磨耗性2〕
研磨紙としてチーズクロスをサンプル表面に押し付けて、荷重500g、3往復試験後の膜の表面状態を確認した。
試験後に膜全面がはがれた場合は、×、膜が残っていた場合は、○とした。
Next, the thin film was placed on a hot plate set at 150 ° C. and heated in an air atmosphere for 2 minutes. Then, it put on the hotplate set to 450 degreeC, and obtained the porous silica body with a favorable external appearance by heating for 2 minutes by an atmospheric condition. (Refractive index / film thickness measurement)
Measure with a spectroscopic ellipsometer and analyze with Cauchy model. As a result, the obtained porous silica had a refractive index of 1.17 at a wavelength of 550 nm and a film thickness of 0.146 μm.
〔productivity〕
After the first heating step, the production line is stopped and whether or not storage is possible is used as an index of productivity. Whether storage is possible or not is determined by whether or not dust is easily attached.
After the first heating step, Bencott M-3 (Ozu Sangyo Co., Ltd.) was placed on the coated surface instead of garbage, and stored at room temperature for one day. Then, Bencott M-3 was removed, and the state of the coated surface was confirmed.
If there is a trace of Bencott, ×. If it does not remain, it was marked as “Good”.
[Abrasion resistance 1]
Using a reciprocating abrasion tester (manufactured by Suga Test Instruments), Bencot M-3 (Ozu Sangyo Co., Ltd.) was pressed against the sample surface as abrasive paper, and the surface condition of the film after a 50 reciprocation test with a load of 200 g was observed with a microscope. confirmed.
When the whole film peeled after the test, it was marked as x, and when the film remained, it was marked as ◯.
[Abrasion resistance 2]
Cheese cloth was pressed against the sample surface as abrasive paper, and the surface state of the film after a load of 500 g and 3 reciprocation tests was confirmed.
When the whole film peeled after the test, it was marked as x, and when the film remained, it was marked as ◯.

[実施例2]
希釈溶剤の1−ブタノールを50.0g加えたこと以外は実施例1と同様の操作を行なってシリカ多孔質体を製造し、各評価を行なった。結果を表1に示す。
[Example 2]
Except that 50.0 g of 1-butanol as a diluting solvent was added, the same operation as in Example 1 was performed to produce a porous silica, and each evaluation was performed. The results are shown in Table 1.

[比較例1]
希釈溶剤の1−ブタノールを11.0g加えたこと以外は実施例1と同様の操作を行なってシリカ多孔質体を製造し、各評価を行なった。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
Except that 11.0 g of 1-butanol as a diluting solvent was added, the same operation as in Example 1 was performed to produce a porous silica, and each evaluation was performed. The results are shown in Table 1.

[比較例2]
第一加熱工程での加熱温度を40℃としたこと以外は実施例1と同様の操作を行なってシリカ多孔質体を製造した。 表面はべたつきがあり、ガラス基材との密着性は不十分であった。
[比較例3]
混合物(A)において水を加えず、塩酸水溶液を0.6重量%の塩酸水溶液 1.63gに変更し、混合物(C)作製時の希釈溶剤の1−ブタノールを21.8gに変更した以外は実施例1と同様の操作を行なってシリカ多孔質体を製造し、各評価を行なった。結果を表1に示す。
[比較例4]
混合物(A)において水を20g、混合物(C)作製時の希釈溶剤の1−ブタノールを80.87g加えたこと以外は実施例1と同様の操作を行なってシリカ多孔質体を製造し、各評価を行なった。結果を表1に示す。
上記実施例と比較例の結果を下記に示す。
[Comparative Example 2]
A porous silica material was produced in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature in the first heating step was 40 ° C. The surface was sticky and the adhesion to the glass substrate was insufficient.
[Comparative Example 3]
In the mixture (A), water was not added, the hydrochloric acid aqueous solution was changed to 1.63 g of a 0.6% by weight hydrochloric acid aqueous solution, and 1-butanol as a dilution solvent at the time of preparing the mixture (C) was changed to 21.8 g. The same operations as in Example 1 were performed to produce a porous silica, and each evaluation was performed. The results are shown in Table 1.
[Comparative Example 4]
In the mixture (A), 20 g of water and 80.87 g of 1-butanol as a dilution solvent at the time of preparation of the mixture (C) were added in the same manner as in Example 1 to produce a porous silica, Evaluation was performed. The results are shown in Table 1.
The results of the above examples and comparative examples are shown below.

Figure 0005370241
Figure 0005370241

本発明は産業上の任意の分野で用いることが可能であり、例えば任意の光学用途に用いることができる。中でも、本発明によれば従来よりも耐磨耗性、耐水性を向上させることが可能であるため、例えば太陽電池等の屋外にて使用する用途に用いて好適である。   The present invention can be used in any industrial field, and can be used, for example, in any optical application. Among them, according to the present invention, it is possible to improve wear resistance and water resistance as compared with the prior art, and therefore it is suitable for use in outdoor applications such as solar cells.

1、3 電極
2 半導体層
4 中間層
5 透明基板
6 多孔質体
1, 3 electrodes
2 Semiconductor layer
4 middle class
5 Transparent substrate
6 Porous material

Claims (3)

シリカ系組成物からシリカ多孔質体を製造する製造方法であって、該組成物が、下記(A)〜(E)を含み、該組成物中の全アルコキシシラン類由来の珪素原子に対する水の割合(mol/mol)が12以上20以下であって、該組成物を膜厚が0.05〜0.5μmになるように膜化し、大気雰囲気下100℃〜200℃で加熱した後、更に大気雰囲気下300℃〜700℃で加熱することを特徴とするシリカ多孔質体の製造方法。

(A):下記(a)及び/又は(b)
(a)少なくともテトラアルコキシシラン類、その加水分解物及び部分縮合物からなるテトラアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種、並びにテトラアルコキシシラン類以外のアルコキシシラン類、その加水分解物及び部分縮合物からなる他のアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種
(b)該テトラアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種及び他のアルコキシシラン類群より選ばれる少なくとも一種の部分縮合物
(B):水
(C):2種類以上の有機溶媒
(D):触媒
(E):有機ポリマー
A method for producing a porous silica material from a silica-based composition, wherein the composition comprises the following (A) to (E), and water for silicon atoms derived from all alkoxysilanes in the composition: After the ratio (mol / mol) is 12 or more and 20 or less, the composition is formed into a film having a film thickness of 0.05 to 0.5 μm, and heated at 100 ° C. to 200 ° C. in an air atmosphere. A method for producing a porous silica material comprising heating at 300 ° C. to 700 ° C. in an air atmosphere .

(A): (a) and / or (b) below
(A) At least one selected from the group of tetraalkoxysilanes consisting of at least tetraalkoxysilanes, hydrolysates and partial condensates thereof, and alkoxysilanes other than tetraalkoxysilanes, hydrolysates and partial condensates thereof At least one selected from other alkoxysilanes (b) at least one selected from the tetraalkoxysilanes and at least one partial condensate selected from other alkoxysilanes (B): water (C): two or more the organic solvent (D): catalyst (E): organic polymer
シリカ多孔質体の屈折率が1.3以下であることを特徴とする請求項1に記載のシリカ多孔質体の製造方法。   The method for producing a porous silica material according to claim 1, wherein the refractive index of the porous silica material is 1.3 or less. シリカ多孔質体が太陽電池用低反射層であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のシリカ多孔質体の製造方法。 The method for producing a porous silica material according to claim 1 or 2, wherein the porous silica material is a low reflective layer for solar cells.
JP2010079557A 2009-03-31 2010-03-30 Method for producing porous silica Active JP5370241B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010079557A JP5370241B2 (en) 2009-03-31 2010-03-30 Method for producing porous silica

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009086843 2009-03-31
JP2009086843 2009-03-31
JP2010079557A JP5370241B2 (en) 2009-03-31 2010-03-30 Method for producing porous silica

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010254559A JP2010254559A (en) 2010-11-11
JP5370241B2 true JP5370241B2 (en) 2013-12-18

Family

ID=43315930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010079557A Active JP5370241B2 (en) 2009-03-31 2010-03-30 Method for producing porous silica

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5370241B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101596120B1 (en) * 2014-03-27 2016-02-22 한서대학교 산학협력단 Porous organic-inorganic composite and fabricating method thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000044874A (en) * 1998-07-30 2000-02-15 Hitachi Chem Co Ltd Coating solution for forming silica-based film, silica-based film and semiconductor device using the same
JP2001287910A (en) * 2000-04-04 2001-10-16 Asahi Kasei Corp Method for producing porous silicon oxide coating film
JP2004067434A (en) * 2002-08-06 2004-03-04 Asahi Kasei Corp Process for preparing coating composition for manufacturing interlayer insulation film
JP4284083B2 (en) * 2002-08-27 2009-06-24 株式会社アルバック Method for forming porous silica film
JP2005272188A (en) * 2004-03-23 2005-10-06 Mitsui Chemicals Inc Method for manufacturing hydrophobized porous silica, hydrophobized porous silica, and hydrophobized porous silica thin film
JP2006036598A (en) * 2004-07-28 2006-02-09 Ube Nitto Kasei Co Ltd Method for producing porous silica-based thin film, porous silica-based thin film, and structure
WO2009022583A1 (en) * 2007-08-10 2009-02-19 Ulvac, Inc. Porous silica precursor composition and method for preparing the same, porous silica film and method for forming the same, semiconductor device, image display device, and liquid crystal display device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010254559A (en) 2010-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5644825B2 (en) Silica porous body, laminated body and composition for optical use, and method for producing silica porous body
JP5556878B2 (en) Laminated cover substrate for solar cell, solar cell, and method for producing laminated cover substrate for solar cell
JP5239663B2 (en) Method for producing silica-based porous membrane
JP5888329B2 (en) Gas barrier film, method for producing gas barrier film, and electronic device
JP4140541B2 (en) Electroluminescence element
JP4186688B2 (en) Electroluminescence element
JP2004296438A (en) Electroluminescent element
JP4186847B2 (en) Electroluminescence element
EP3203273B1 (en) Low reflection coated glass plate, glass substrate and photoelectric conversion device
JP4279064B2 (en) Porous silica film and laminate having the same
JP5621486B2 (en) Method for producing silica-based porous body
JP5640310B2 (en) Composition, antireflection film substrate, and solar cell system
JP2010219518A (en) Building material, solar cell module, and method of installing solar cell module
JP4279063B2 (en) Porous silica film and laminate having the same
JP4356308B2 (en) Porous silica film, laminated substrate having the same, method for producing the same, and electroluminescence device
JP5652270B2 (en) Method for producing silica-based porous membrane
JPWO2019093076A1 (en) Light absorbing composition and optical filter
JP5370241B2 (en) Method for producing porous silica
JP5685884B2 (en) Silica body and method for producing the same
JP6094308B2 (en) Silica porous membrane
JP5742519B2 (en) Ceramic porous body
JP2015072429A (en) Porous silica film
JP4927293B2 (en) Porous silica film, laminated substrate having the same, and electroluminescence device
JP5206653B2 (en) Method for producing porous silica film and method for producing laminated substrate
JP2012030592A (en) Laminate having porous silica film, and method of manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121003

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130515

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130521

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130719

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130820

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130902

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5370241

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350