JP5549464B2 - Surface treatment agent composition, surface treatment method, surface treatment substrate, copolymer and production method thereof - Google Patents

Surface treatment agent composition, surface treatment method, surface treatment substrate, copolymer and production method thereof Download PDF

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Description

本発明は、表面処理剤組成物、その表面処理剤組成物を用いた表面処理方法、表面処理基材、表面処理剤組成物に利用可能な共重合体及び共重合体の製造方法に関する。   The present invention relates to a surface treatment agent composition, a surface treatment method using the surface treatment agent composition, a surface treatment substrate, a copolymer usable for the surface treatment agent composition, and a method for producing the copolymer.

従来、ガラス、金属等の基材表面に親水性を付与する処理を施し、防汚性、汚染の自己洗浄性、防曇性、水等の速乾性、帯電防止性等を向上させる試みが広くなされている。   Conventionally, a wide range of attempts to improve the antifouling property, contamination self-cleaning property, antifogging property, quick drying property of water, antistatic property, etc. Has been made.

基材に親水性を付与する方法として、加水分解性シリル基を含む構成単位及び/又はポリマー末端の加水分解性シリル基と、親水性基を含む構成単位とを有する親水性ポリマーを含んだ組成物を基材にコーティングする方法が提案されている。
例えば、特許文献1〜3では、加水分解性シリル基を含む構成単位及び親水性基を含む構成単位を有する親水性ポリマーを含んだ、基材表面の親水化処理用組成物が記載されている。
As a method for imparting hydrophilicity to a substrate, a composition containing a hydrophilic polymer having a structural unit containing a hydrolyzable silyl group and / or a hydrolyzable silyl group at a polymer terminal and a structural unit containing a hydrophilic group A method for coating an object with a substrate has been proposed.
For example, Patent Documents 1 to 3 describe compositions for hydrophilization treatment of a substrate surface including a hydrophilic polymer having a structural unit containing a hydrolyzable silyl group and a structural unit containing a hydrophilic group. .

特開2008−222998号公報JP 2008-222998 A 特開2010−47739号公報JP 2010-47739 A 特開2010−90373号公報JP 2010-90373 A

しかしながら、本発明者らの検討によると、加水分解性シリル基を含む構成単位及び親水性基を含む構成単位を有するポリマーと、溶媒とを含む組成物で基材表面をコーティングすることで、基材表面が親水化されても、基材表面の親水化が長時間持続しない場合があった。すなわち、基材表面の耐久性、とりわけ耐水性に改善の余地があった。特に水中に長時間浸漬された場合でも、基材表面で親水性が維持されるような優れた耐水性を持つ基材を得ることは困難であった。   However, according to the study by the present inventors, by coating the substrate surface with a composition comprising a polymer having a structural unit containing a hydrolyzable silyl group and a structural unit containing a hydrophilic group, and a solvent, Even if the surface of the material is made hydrophilic, the surface of the base material may not be kept hydrophilic for a long time. That is, there was room for improvement in the durability of the substrate surface, especially the water resistance. In particular, even when immersed in water for a long time, it has been difficult to obtain a substrate having excellent water resistance that maintains hydrophilicity on the surface of the substrate.

この実状に鑑み、本発明の課題は、基材表面に高い親水性を付与するとともに、長時間水中に浸漬されても付与された親水性が維持される優れた耐水性を付与する基材の表面処理剤組成物を提供することにある。   In view of this actual situation, the object of the present invention is to provide a substrate with high water resistance that imparts high hydrophilicity to the substrate surface and maintains excellent hydrophilicity even when immersed in water for a long time. It is in providing a surface treating agent composition.

本発明者らは、前記した課題を解決するために鋭意検討した結果、親水性基として特定のアミノ基を含む構成単位とエポキシ基を含む構成単位とを有する共重合体と、アミノシラン化合物と、溶媒とを含む表面処理剤組成物を用いれば、耐水性に優れた親水性コーティング層を基材に付与できることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that a copolymer having a structural unit containing a specific amino group as a hydrophilic group and a structural unit containing an epoxy group, an aminosilane compound, It has been found that if a surface treating agent composition containing a solvent is used, a hydrophilic coating layer having excellent water resistance can be imparted to the substrate, and the present invention has been completed.

従って、本発明は、耐水性に優れた基材表面の親水化処理を行うことができる表面処理剤組成物、その表面処理剤組成物を用いた表面処理方法、表面処理基材、表面処理剤組成物に利用可能な共重合体及び共重合体の製造方法を提供するものであり、以下の[1]〜[11]のいずれかに関するものである。   Accordingly, the present invention provides a surface treatment agent composition capable of performing a hydrophilic treatment on a substrate surface having excellent water resistance, a surface treatment method using the surface treatment agent composition, a surface treatment substrate, and a surface treatment agent. The present invention provides a copolymer that can be used in the composition and a method for producing the copolymer, and relates to any of the following [1] to [11].

[1].構成単位として下記一般式(I)

Figure 0005549464

(ただし、pは1〜6の整数を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R、R、及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Xa−はカウンターイオンを示し、aは該カウンターイオンの価数を示す)で表される構成単位(1)を少なくとも1種、及び、下記一般式(II)
Figure 0005549464

(ただし、Rは水素原子又はメチル基を示し、qは1〜3の整数を示す)
で表される構成単位(2)を少なくとも1種、含む共重合体(i)、
加水分解性シリル基と前記共重合体(i)中のエポキシ基と反応しうるアミノ基をそれぞれ1つ以上含むアミノシラン化合物(ii)、並びに
溶媒(iii)を含む表面処理剤組成物。
[2].前記アミノシラン化合物(ii)が下記一般式(III)
Figure 0005549464

(ただし、rは2〜5の整数を示し、sは0〜2の整数を示し、YはNH−又はNH−A−NH−を示し、R、及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Aは炭素数2〜5のアルキレン基を示す)で表されるアミノアルコキシシラン(iia)である[1]に記載の表面処理剤組成物。
[3].前記共重合体(i)中のエポキシ基と前記アミノシラン化合物(ii)中のアミノ基を反応させて共有結合を形成させた[1]又は[2]に記載の表面処理剤組成物。
[4].構成単位として下記一般式(I)
Figure 0005549464

(ただし、pは1〜6の整数を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R、R、及びRは独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Xa−はカウンターイオンを示し、aは該カウンターイオンの価数を示す)で表される構成単位(1)を少なくとも1種、及び、下記一般式(IV)
Figure 0005549464

(ただし、qは1〜3の整数を示し、rは2〜5の整数を示し、sは0〜2の整数を示し、Zは−NH−、−NH−A−NH−又は−NH(A−NH)−を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R、及びRは独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Aは炭素数2〜5のアルキレン基を示す)
で表される構成単位(4)を少なくとも1種、含む共重合体。
[5].構成単位としてさらに下記一般式(II)
Figure 0005549464

(ただし、Rは水素原子又はメチル基を示し、qは1〜3の整数を示す)
で表される構成単位(2)を少なくとも1種、含む[4]に記載の共重合体。
[6].[4]又は[5]に記載の共重合体と溶媒(iii)とを含む表面処理剤組成物。
[7].前記表面処理が基材表面へ親水性を付与する処理である[3]又は[6]に記載の表面処理剤組成物。
[8].基材上に[3]、[6]又は[7]に記載の表面処理剤組成物を塗布したのち、乾燥させて基材表面にコーティング層を形成させる基材の表面処理方法。
[9].[4]又は[5]に記載の共重合体を含むコーティング層が付与された表面処理基材。
[10].ラジカル重合開始剤の存在下、溶媒中で、下記一般式(V)
Figure 0005549464

(ただし、pは1〜6の整数を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R、R、及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Xa−はカウンターイオンを示し、aは該カウンターイオンの価数を示す)
で表される(メタ)アクリロイルアミノアルキル4級アンモニウム塩(1’)少なくとも1種と、
下記一般式(VI)
Figure 0005549464

(ただし、Rは水素原子又はメチル基を示し、qは1〜3の整数を示す)
で表されるグリシジル(メタ)アクリレート(2’)少なくとも1種とを共重合反応させる工程(ア)、及び、
前記工程(ア)の重合前、重合中又は重合後の反応液と、下記一般式(III)
Figure 0005549464

(ただし、rは2〜5の整数を示し、sは0〜2の整数を示し、YはNH−又はNH−A−NH−を示し、R、及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Aは炭素数2〜5のアルキレン基を示す)
で表されるアミノアルコキシシラン(iia)とを混合し、前記グリシジル(メタ)アクリレート(2’)及び/又は前記工程(ア)で得られた共重合体中のエポキシ基と前記アミノアルコキシシラン(iia)中のアミノ基とを反応させて共有結合を形成させる工程(イ)、
を有することを特徴とする[4]又は[5]に記載の共重合体の製造方法。
[11].構成単位として下記一般式(I)
Figure 0005549464

(ただし、pは1〜6の整数を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R、R、及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Xa−はカウンターイオンを示し、aは該カウンターイオンの価数を示す)
で表される構成単位(1)を少なくとも1種、及び、
下記一般式(II)
Figure 0005549464

(ただし、Rは水素原子又はメチル基を示し、qは1〜3の整数を示す)
で表される構成単位(2)を少なくとも1種、含む共重合体(i)、と
下記一般式(III)
Figure 0005549464

(ただし、rは2〜5の整数を示し、sは0〜2の整数を示し、YはNH−又はNH−A−NH−を示し、R、及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Aは炭素数2〜5のアルキレン基を示す)
で表されるアミノアルコキシシラン(iia)とを混合し、前記共重合体(i)中のエポキシ基と前記アミノアルコキシシラン(iia)中のアミノ基とを反応させて共有結合を形成させる工程(イ’)を有することを特徴とする、[4]又は[5]に記載の共重合体の製造方法。 [1]. As a structural unit, the following general formula (I)
Figure 0005549464

(Here, p represents an integer of 1 to 6, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2, R 3, and R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X a - represents a counter ion, a is at least one kind of structural unit (1) represented by indicating) the valency of the counter ion, and the following general formula (II)
Figure 0005549464

(Wherein, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, q is an integer of 1 to 3)
A copolymer (i) containing at least one structural unit (2) represented by:
A surface treating agent composition comprising an aminosilane compound (ii) containing at least one hydrolyzable silyl group and at least one amino group capable of reacting with an epoxy group in the copolymer (i), and a solvent (iii).
[2]. The aminosilane compound (ii) is represented by the following general formula (III)
Figure 0005549464

(Wherein r represents an integer of 2 to 5, s represents an integer of 0 to 2, Y represents NH 2 — or NH 2 —A—NH—, and R 6 and R 7 are each independently carbon. The surface treating agent composition according to [1], which is an aminoalkoxysilane (ia) represented by an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, wherein A represents an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms.
[3]. The surface treating agent composition according to [1] or [2], wherein an epoxy group in the copolymer (i) and an amino group in the aminosilane compound (ii) are reacted to form a covalent bond.
[4]. As a structural unit, the following general formula (I)
Figure 0005549464

(Here, p represents an integer of 1 to 6, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2, R 3, and R 4 are independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X a- Represents a counter ion, a represents a valence of the counter ion) and at least one structural unit (1) represented by the following general formula (IV):
Figure 0005549464

(Where q represents an integer of 1 to 3, r represents an integer of 2 to 5, s represents an integer of 0 to 2, and Z represents —NH—, —NH—A—NH— or —NH ( a-NH 2) - indicates, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 6, and R 7 independently represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a is an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms Indicates)
The copolymer containing at least 1 sort (s) of structural units (4) represented by these.
[5]. As a structural unit, the following general formula (II)
Figure 0005549464

(Wherein, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, q is an integer of 1 to 3)
The copolymer according to [4], which contains at least one structural unit (2) represented by
[6]. A surface treating agent composition comprising the copolymer according to [4] or [5] and a solvent (iii).
[7]. The surface treatment agent composition according to [3] or [6], wherein the surface treatment is a treatment for imparting hydrophilicity to the substrate surface.
[8]. A surface treatment method for a substrate, wherein the surface treatment agent composition according to [3], [6] or [7] is applied on the substrate and then dried to form a coating layer on the substrate surface.
[9]. The surface treatment base material provided with the coating layer containing the copolymer as described in [4] or [5].
[10]. In the presence of a radical polymerization initiator in a solvent, the following general formula (V)
Figure 0005549464

(Here, p represents an integer of 1 to 6, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2, R 3, and R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X a - represents a counter ion, a is shown the valency of the counter ion)
At least one (meth) acryloylaminoalkyl quaternary ammonium salt (1 ′) represented by:
The following general formula (VI)
Figure 0005549464

(Wherein, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, q is an integer of 1 to 3)
A step (a) of copolymerizing at least one glycidyl (meth) acrylate (2 ′) represented by
The reaction solution before, during or after polymerization in the step (a), and the following general formula (III)
Figure 0005549464

(Wherein r represents an integer of 2 to 5, s represents an integer of 0 to 2, Y represents NH 2 — or NH 2 —A—NH—, and R 6 and R 7 are each independently carbon. An alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and A represents an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms)
The epoxy group in the copolymer obtained by the said glycidyl (meth) acrylate (2 ') and / or the said process (a) and the said amino alkoxysilane ( a step of reacting with an amino group in ia) to form a covalent bond (a),
The method for producing a copolymer according to [4] or [5], wherein
[11]. As a structural unit, the following general formula (I)
Figure 0005549464

(Here, p represents an integer of 1 to 6, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2, R 3, and R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X a - represents a counter ion, a is shown the valency of the counter ion)
At least one structural unit (1) represented by:
The following general formula (II)
Figure 0005549464

(Wherein, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, q is an integer of 1 to 3)
A copolymer (i) containing at least one structural unit (2) represented by the general formula (III):
Figure 0005549464

(Wherein r represents an integer of 2 to 5, s represents an integer of 0 to 2, Y represents NH 2 — or NH 2 —A—NH—, and R 6 and R 7 are each independently carbon. An alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and A represents an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms)
And a step of reacting an epoxy group in the copolymer (i) with an amino group in the aminoalkoxysilane (ia) to form a covalent bond ( A process for producing a copolymer as described in [4] or [5],

本発明によれば、水中に長時間浸漬しても高い親水性を維持する、耐水性に優れた親水化処理を基材表面に実施可能な表面処理剤組成物、及び表面処理剤組成物に含まれる共重合体を提供することができる。また、この表面処理剤組成物を用いた表面処理を基材表面に施すことによって、耐水性に優れた親水性コーティング層を有する基材を提供することができる。   According to the present invention, a surface treatment agent composition that maintains a high hydrophilicity even when immersed in water for a long time and that can perform a hydrophilic treatment excellent in water resistance on a substrate surface, and a surface treatment agent composition. Copolymers included can be provided. Moreover, the base material which has the hydrophilic coating layer excellent in water resistance can be provided by performing the surface treatment using this surface treating agent composition on the base-material surface.

実施例1において得られたメタクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロリド及びメタクリル酸グリシジルの共重合体のIRスペクトルを示した図である。1 is a diagram showing an IR spectrum of a copolymer of methacryloylaminopropyltrimethylammonium chloride and glycidyl methacrylate obtained in Example 1. FIG. 実施例1において得られたメタクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロリド及びメタクリル酸グリシジルの共重合体とN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランとの反応物のIRスペクトルを示した図である。FIG. 3 is a diagram showing an IR spectrum of a reaction product of a copolymer of methacryloylaminopropyltrimethylammonium chloride and glycidyl methacrylate obtained in Example 1 and N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane. is there. 実施例7において得られたメタクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロリド及びメタクリル酸グリシジルの共重合体と3−アミノプロピルトリメトキシシランとの反応物のIRスペクトルを示した図である。It is the figure which showed IR spectrum of the reaction material of the copolymer of methacryloylaminopropyltrimethylammonium chloride and glycidyl methacrylate obtained in Example 7 and 3-aminopropyltrimethoxysilane.

本発明の表面処理剤組成物は、一つの態様では、構成単位として、下記一般式(I)   In one embodiment, the surface treating agent composition of the present invention has the following general formula (I) as a structural unit.

Figure 0005549464

(ただし、pは1〜6の整数を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R、R、及びRは独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Xa−はカウンターイオンを示し、aは該カウンターイオンの価数を示す)で表される構成単位(1)を少なくとも1種及び、下記一般式(II)
Figure 0005549464

(Here, p represents an integer of 1 to 6, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2, R 3, and R 4 are independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X a- Represents a counter ion, a represents a valence of the counter ion) and at least one structural unit (1) represented by the following general formula (II)

Figure 0005549464

(ただし、Rは水素原子又はメチル基を示し、qは1〜3の整数を示す)
で表される構成単位(2)を少なくとも1種、含む共重合体(i)、及び、加水分解性シリル基と前記共重合体(i)中のエポキシ基と反応しうるアミノ基をそれぞれ1つ以上含むアミノシラン化合物(ii)、並びに溶媒(iii)を含む表面処理剤組成物である。
Figure 0005549464

(Wherein, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, q is an integer of 1 to 3)
A copolymer (i) containing at least one structural unit (2) represented by the formula (1) and an amino group capable of reacting with a hydrolyzable silyl group and an epoxy group in the copolymer (i), respectively. It is a surface treating agent composition containing the aminosilane compound (ii) containing two or more, and the solvent (iii).

本発明の表面処理剤組成物は、別の態様では、構成単位として下記一般式(I)   In another aspect, the surface treating agent composition of the present invention has the following general formula (I) as a structural unit.

Figure 0005549464

(ただし、pは1〜6の整数を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R、R、及びRは独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Xa−はカウンターイオンを示し、aは該カウンターイオンの価数を示す)で表される構成単位(1)を少なくとも1種、及び、下記一般式(IV)
Figure 0005549464

(Here, p represents an integer of 1 to 6, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2, R 3, and R 4 are independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X a- Represents a counter ion, a represents a valence of the counter ion) and at least one structural unit (1) represented by the following general formula (IV):

Figure 0005549464

(ただし、qは1〜3の整数を示し、rは2〜5の整数を示し、sは0〜2の整数を示し、Zは−NH−、−NH−A−NH−又は−NH(A−NH)−を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R、及びRは独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Aは炭素数2〜5のアルキレン基を示す)で表される構成単位(4)を少なくとも1種、含む共重合体(iv)と、溶媒(iii)とを含む表面処理剤組成物である。
Figure 0005549464

(Where q represents an integer of 1 to 3, r represents an integer of 2 to 5, s represents an integer of 0 to 2, and Z represents —NH—, —NH—A—NH— or —NH ( a-NH 2) - indicates, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 6, and R 7 independently represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a is an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms A surface treatment agent composition comprising a copolymer (iv) containing at least one structural unit (4) represented by formula (1) and a solvent (iii).

本発明の表面処理剤組成物を構成する重合体(i)等を構成する構成単位(1)は、通常、(メタ)アクリロイルアミノアルキル4級アンモニウム塩(1’)から導かれる。構成単位(1)において、Rは水素原子又はメチル基である。構成単位(1)の構造を示す前記一般式(I)中、R、R、及びRとしてはメチル基、エチル基、プロピル基を例示できる。前記一般式(I)中、Xa−としては塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、カルボン酸イオン、ジカルボン酸イオン、リン酸イオン、アルキルスルホン酸イオン、スルファミン酸イオンを例示できるが、親水性付与という観点からは、塩素イオンが好ましい。前記一般式(I)中、pの値としては、2〜5が好ましく、3〜4がより好ましい。 The structural unit (1) constituting the polymer (i) and the like constituting the surface treating agent composition of the present invention is usually derived from a (meth) acryloylaminoalkyl quaternary ammonium salt (1 ′). In the structural unit (1), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. In the general formula (I) showing the structure of the structural unit (1), examples of R 2 , R 3 , and R 4 include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group. In the general formula (I), examples of X a- include chlorine ion, bromine ion, iodine ion, carboxylate ion, dicarboxylate ion, phosphate ion, alkylsulfonate ion, and sulfamate ion, but imparting hydrophilicity. From this point of view, chlorine ions are preferable. In the said general formula (I), as a value of p, 2-5 are preferable and 3-4 are more preferable.

本発明の表面処理剤組成物に構成する重合体(i)等を構成する構成単位(2)は、通常、グリシジル(メタ)アクリレート(2’)から導かれる。構成単位(2)において、Rは水素原子又はメチル基である。構成単位(2)の構造を示す前記一般式(II)中、qの値としては、1〜2が好ましい。 The structural unit (2) constituting the polymer (i) and the like constituting the surface treating agent composition of the present invention is usually derived from glycidyl (meth) acrylate (2 ′). In the structural unit (2), R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group. In the general formula (II) showing the structure of the structural unit (2), the value of q is preferably 1 or 2.

本発明の表面処理剤組成物を構成する共重合体(i)において、通常(メタ)アクリロイルアミノアルキル4級アンモニウム塩モノマー(1’)から導かれる構成単位(1)と通常グリシジル(メタ)アクリレートモノマー(2’)から導かれる構成単位(2)のモル比は、(1)/(2)の比として、99/1〜10/90の範囲が例示でき、99/1〜50/50の範囲が好ましく、95/5〜60/40の範囲がより好ましく、90/10〜65/35の範囲がさらに好ましく、85/15〜65/35の範囲が特に好ましく、80/20〜65/35の範囲が最も好ましい。なお、共重合体の構成単位のモル比は、共重合体から直接測定することも可能であるが、この重合反応の性質上仕込みの各モノマーのモル比とほぼ一致することが知られており、重合反応時の各モノマーのモル比によって推定してもよい。
構成単位(1)の比率が低すぎないので、この共重合体(i)を含む表面処理剤組成物が親水性付与の効果を有する。また、構成単位(2)の比率が低すぎないので、この共重合体を含む表面処理剤組成物で処理して得られる親水性表面が耐水性を有する。
In the copolymer (i) constituting the surface treating agent composition of the present invention, the structural unit (1) usually derived from the (meth) acryloylaminoalkyl quaternary ammonium salt monomer (1 ′) and the normal glycidyl (meth) acrylate The molar ratio of the structural unit (2) derived from the monomer (2 ′) can be exemplified by a range of 99/1 to 10/90 as a ratio of (1) / (2). The range is preferably 95/5 to 60/40, more preferably 90/10 to 65/35, particularly preferably 85/15 to 65/35, and 80/20 to 65/35. The range of is most preferable. The molar ratio of the structural units of the copolymer can be directly measured from the copolymer, but it is known that the molar ratio of each monomer charged is almost the same due to the nature of this polymerization reaction. Alternatively, it may be estimated by the molar ratio of each monomer during the polymerization reaction.
Since the ratio of the structural unit (1) is not too low, the surface treating agent composition containing this copolymer (i) has an effect of imparting hydrophilicity. Moreover, since the ratio of a structural unit (2) is not too low, the hydrophilic surface obtained by processing with the surface treating agent composition containing this copolymer has water resistance.

本発明の表面処理剤組成物において、構成単位(1)と構成単位(2)とを含む共重合体(i)の平均重合度は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法によるポリエチレングリコール換算の共重合体(i)の重量平均分子量と、各構成単位の分子量及びモル比から算出される構成単位の加重平均分子量とから求めることができ、10〜10000の範囲にあることが好ましく、30〜8000の範囲がより好ましく、50〜5000の範囲がさらに好ましく、80〜3000の範囲が特に好ましく、100〜2000の範囲が最も好ましい。   In the surface treatment agent composition of the present invention, the average degree of polymerization of the copolymer (i) containing the structural unit (1) and the structural unit (2) is in terms of polyethylene glycol by gel permeation chromatography (GPC) method. It can be obtained from the weight average molecular weight of the copolymer (i) and the weighted average molecular weight of the structural unit calculated from the molecular weight and molar ratio of each structural unit, and is preferably in the range of 10 to 10,000, The range of 8000 is more preferable, the range of 50 to 5000 is more preferable, the range of 80 to 3000 is particularly preferable, and the range of 100 to 2000 is most preferable.

本発明の表面処理剤組成物に用いられる共重合体(iv)を構成する構成単位(4)は、(メタ)アクリル酸アミノアルコキシシランモノマー(IV)から導かれる場合がある。構成単位(4)において、Rは水素原子又はメチル基であり、R、及びRとしては、メチル基、エチル基、プロピル基を例示できる。構成単位(4)の構造を表す前記一般式(IV)中、qの値としては、1〜2が好ましく、rの値としては3〜4が好ましく、sの値としては0〜1が好ましい。前記一般式(IV)中、アルキレン基は置換又は無置換のアルキレン基であり、直鎖状であっても分岐状であってもよい。前記一般式(IV)中、Zとしては、−NH−、−NH−(CH−NH−、−NH−(CH−NH−、−NH−(CH−NH−、−NH−(CH−NH−、−NH(CH−CH−NH)−、−NH(CH−(CH−NH)−、−NH(CH−(CH−NH)−、−NH(CH−(CH−NH)−を例示できる。 The structural unit (4) constituting the copolymer (iv) used in the surface treating agent composition of the present invention may be derived from a (meth) acrylic acid aminoalkoxysilane monomer (IV). In the structural unit (4), R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, and examples of R 6 and R 7 include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group. In the general formula (IV) representing the structure of the structural unit (4), the value of q is preferably 1 to 2, the value of r is preferably 3 to 4, and the value of s is preferably 0 to 1. . In the general formula (IV), the alkylene group is a substituted or unsubstituted alkylene group, which may be linear or branched. In the general formula (IV), as Z, —NH—, —NH— (CH 2 ) 2 —NH—, —NH— (CH 2 ) 3 —NH—, —NH— (CH 2 ) 4 —NH -, - NH- (CH 2) 5 -NH -, - NH (CH 2 -CH 2 -NH 2) -, - NH (CH 2 - (CH 2) 2 -NH 2) -, - NH (CH 2 - (CH 2) 3 -NH 2 ) -, - NH (CH 2 - (CH 2) 4 -NH 2) - can be exemplified.

本発明の表面処理剤組成物に用いられる構成単位(1)及び構成単位(4)を構成単位として含む共重合体(iv)は、本発明の表面処理剤組成物の有する効果、特に親水性付与の効果を損なわない限りにおいて、さらに第3成分として構成単位(1)及び構成単位(4)以外の構成単位を含んでもよい。第3成分としては、目的化合物の製造時に未反応の残余モノマー、又は残余モノマーに含まれる反応基に試薬を反応させて得られるモノマーから導かれる構成単位が例示できる。
ここで、残余モノマーから導かれる構成単位としては、下記一般式(II)
The copolymer (iv) containing the structural unit (1) and the structural unit (4) used as the structural unit for the surface treating agent composition of the present invention is an effect of the surface treating agent composition of the present invention, particularly hydrophilic. As long as the effect of imparting is not impaired, the third component may further include a structural unit other than the structural unit (1) and the structural unit (4). Examples of the third component include an unreacted residual monomer at the time of producing the target compound, or a structural unit derived from a monomer obtained by reacting a reagent with a reactive group contained in the residual monomer.
Here, as the structural unit derived from the residual monomer, the following general formula (II)

Figure 0005549464

(ただし、Rは水素原子又はメチル基を示し、qは1〜3の整数を示す)
で表される構成単位(2)が挙げられる。構成単位(2)は、通常、グリシジル(メタ)アクリレートモノマー由来である。ここで、Rは水素原子又はメチル基であり、qの値としては、1〜2が好ましい。
この構成単位(2)と反応させる試薬としては、加水分解性シリル基又は親水性基を有する求核剤を例示できる。
また、本発明の表面処理剤組成物に用いられる、第3成分を有する共重合体(iva)は、構成単位(1)及び構成単位(4)に加えて、さらに構成単位(2)を少なくとも1種、含む共重合体である。
Figure 0005549464

(Wherein, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, q is an integer of 1 to 3)
The structural unit (2) represented by these is mentioned. The structural unit (2) is usually derived from a glycidyl (meth) acrylate monomer. Wherein, R 5 is a hydrogen atom or a methyl group, as the value of q, 1 to 2 is preferred.
Examples of the reagent to be reacted with the structural unit (2) include a nucleophile having a hydrolyzable silyl group or a hydrophilic group.
In addition to the structural unit (1) and the structural unit (4), the copolymer (iva) having the third component used in the surface treating agent composition of the present invention further comprises at least the structural unit (2). It is a copolymer containing one kind.

本発明の表面処理剤組成物を構成する共重合体(iv)における構成単位(1と構成単位(4)のモル比、及び構成単位(2)をさらに含む共重合体(iva)における各成分のモル比は、それぞれ(1)/(4)の比、又は(1)/[(4)+(2)]の比として、99/1〜10/90の範囲が例示でき、99/1〜50/50の範囲が好ましく、95/5〜60/40の範囲がより好ましく、90/10〜65/35の範囲がさらに好ましく、85/15〜65/35の範囲が特に好ましく、80/20〜65/35の範囲が最も好ましい。なお、共重合体中の構成単位のモル比は、共重合体から直接測定することも可能であるが、この重合反応の性質上仕込みの各モノマーのモル比とほぼ一致することが知られており、重合反応時の各モノマーのモル比によって推定してもよい。
また、共重合体(iva)において構成単位(4)と構成単位(2)のモル比は、(4)/(2)の比として、99/1〜10/90の範囲が例示でき、99/1〜20/80の範囲が好ましく、99/1〜30/70がより好ましく、99/1〜40/60の範囲がさらに好ましい。なお、(メタ)アクリル酸アミノアルコキシシランモノマーはグリシジル(メタ)アクリレートモノマー(2’)中のエポキシ基にアミノアルコキシシランのアミノ基が反応して生成されるものであり、かかる反応は定量的であるため、(4)/(2)の値、すなわちエポキシ基へのアミノアルコキシシランの導入率は、反応時の、グリシジル(メタ)アクリレートモノマー(2’)とアミノアルコキシシランのモル比によってほぼ決定される。
構成単位(1)の比率が低すぎないので、この共重合体を含む表面処理剤組成物が親水性付与の効果を有する。また、構成単位(4)の比率が低すぎないので、この共重合体を含む表面処理剤組成物で処理して得られる親水性表面が耐水性を有する。
Each component in the copolymer (iva) further comprising the structural unit (molar ratio of 1 to the structural unit (4) and the structural unit (2) in the copolymer (iv) constituting the surface treating agent composition of the present invention. The molar ratio of (1) / (4) or the ratio of (1) / [(4) + (2)] can be exemplified by a range of 99/1 to 10/90, respectively. -50/50 is preferred, 95 / 5-60 / 40 is more preferred, 90 / 10-65 / 35 is even more preferred, 85 / 15-65 / 35 is particularly preferred, 80 / The range of 20 to 65/35 is most preferred, and the molar ratio of the structural units in the copolymer can be directly measured from the copolymer, but due to the nature of this polymerization reaction, It is known that it is almost the same as the molar ratio. It may be estimated by the molar ratio of the monomers.
In the copolymer (iva), the molar ratio of the structural unit (4) to the structural unit (2) can be exemplified by a range of 99/1 to 10/90 as the ratio of (4) / (2). / 1 to 20/80 is preferred, 99/1 to 30/70 is more preferred, and 99/1 to 40/60 is even more preferred. In addition, (meth) acrylic acid aminoalkoxysilane monomer is produced by reacting the amino group of aminoalkoxysilane with the epoxy group in glycidyl (meth) acrylate monomer (2 ′), and this reaction is quantitative. Therefore, the value of (4) / (2), that is, the introduction rate of aminoalkoxysilane into the epoxy group is almost determined by the molar ratio of glycidyl (meth) acrylate monomer (2 ′) to aminoalkoxysilane at the time of reaction. Is done.
Since the ratio of the structural unit (1) is not too low, the surface treating agent composition containing this copolymer has an effect of imparting hydrophilicity. Moreover, since the ratio of a structural unit (4) is not too low, the hydrophilic surface obtained by processing with the surface treating agent composition containing this copolymer has water resistance.

本発明の表面処理剤組成物において、構成単位(1)及び構成単位(4)を含む共重合体(iv)又は構成単位(2)をさらに含む共重合体(iva)の平均重合度は、これらの共重合体の原材料となる共重合体(i)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法によるポリエチレングリコール換算の重量平均分子量と、共重合体(i)の各構成単位の分子量及びモル比から算出される構成単位の加重平均分子量とから求めることができ、10〜10000の範囲にあることが好ましく、30〜8000の範囲がより好ましく、50〜5000の範囲がさらに好ましく、80〜3000の範囲が特に好ましく、100〜2000の範囲が最も好ましい。   In the surface treating agent composition of the present invention, the average degree of polymerization of the copolymer (iv) containing the structural unit (1) and the structural unit (4) or the copolymer (iva) further containing the structural unit (2) is: The weight average molecular weight in terms of polyethylene glycol of the copolymer (i) used as a raw material of these copolymers by the gel permeation chromatography (GPC) method, and the molecular weight and molar ratio of each constituent unit of the copolymer (i) It can be obtained from the weighted average molecular weight of the structural unit calculated from the above, preferably in the range of 10 to 10000, more preferably in the range of 30 to 8000, still more preferably in the range of 50 to 5000, and 80 to 3000. A range is particularly preferred, with a range of 100-2000 being most preferred.

本発明の表面処理剤組成物に用いられるアミノシラン化合物(ii)は、加水分解性シリル基と前記共重合体(i)等の中のエポキシ基と反応しうるアミノ基をそれぞれ1つ以上含むものである。ここで、加水分解性シリル基としては、トリメトキシシリル基、メチルジメトキシシリル基、エチルジメトキシシリル基、ジメチルメトキシシリル基、ジエチルメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、メチルジエトキシシリル基、ジメチルエトキシシシル基、トリプロポキシシリル基等のアルコキシシリル基、トリクロロシリル基、ジメチルクロロシリル基、トリブロモシリル基、トリヨードシリル基等のハロシリル基を例示でき、加水分解性シリル基の数としては1〜2個を例示できる。また、本発明に用いられるアミノシラン化合物(ii)が含むアミノ基の数としては1〜3個を例示でき、好ましくはアミノ基を2つ有するジアミノシラン化合物である。また、本発明のアミノシラン化合物は、好ましくは5〜25の炭素原子を有する。   The aminosilane compound (ii) used in the surface treating agent composition of the present invention contains at least one amino group capable of reacting with a hydrolyzable silyl group and an epoxy group in the copolymer (i) or the like. . Here, as the hydrolyzable silyl group, trimethoxysilyl group, methyldimethoxysilyl group, ethyldimethoxysilyl group, dimethylmethoxysilyl group, diethylmethoxysilyl group, triethoxysilyl group, methyldiethoxysilyl group, dimethylethoxycisyl group Group, alkoxysilyl group such as tripropoxysilyl group, halosilyl group such as trichlorosilyl group, dimethylchlorosilyl group, tribromosilyl group and triiodosilyl group can be exemplified, and the number of hydrolyzable silyl groups is 1-2. Can be exemplified. The number of amino groups contained in the aminosilane compound (ii) used in the present invention may be 1 to 3, and is preferably a diaminosilane compound having two amino groups. The aminosilane compound of the present invention preferably has 5 to 25 carbon atoms.

本発明に用いられるアミノシラン化合物(ii)は、好ましくは、下記一般式(III)

Figure 0005549464

(ただし、rは2〜5の整数を示し、sは0〜2の整数を示し、YはNH−又はNH−A−NH−を示し、R、及びRは独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Aは炭素数2〜5のアルキレン基を示す)に表されるアミノアルコキシシラン(iia)である。 The aminosilane compound (ii) used in the present invention is preferably the following general formula (III)
Figure 0005549464

(Wherein r represents an integer of 2 to 5, s represents an integer of 0 to 2, Y represents NH 2 — or NH 2 —A—NH—, and R 6 and R 7 independently represent carbon numbers. 1 to 3 alkyl group, and A represents an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms).

前記一般式(III)中、R、及びRとしては、メチル基、エチル基、プロピル基を例示できる。前記一般式(III)中、rの値としては3〜4が好ましく、sの値としては0〜1が好ましい。前記一般式(IV)中、アルキレン基は置換又は無置換のアルキレン基であり、直鎖状であっても分岐状であってもよい。前記一般式(III)中、Yとしては、NH−、NH−(CH−NH−、NH−(CH−NH−、NH−(CH−NH−、NH−(CH−NH−を例示できる。 In the general formula (III), examples of R 6 and R 7 include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group. In the general formula (III), the value of r is preferably 3 to 4, and the value of s is preferably 0 to 1. In the general formula (IV), the alkylene group is a substituted or unsubstituted alkylene group, which may be linear or branched. In the general formula (III), Y represents NH 2 —, NH 2 — (CH 2 ) 2 —NH—, NH 2 — (CH 2 ) 3 —NH—, NH 2 — (CH 2 ) 4 —NH. -, NH 2 - (CH 2 ) 5 -NH- and can be exemplified.

前記一般式(III)で表されるアミノアルコキシシラン(iia)としては、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−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、3−アミノプロピルエチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルジエチルエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、3−アミノプロピルジエチルメトキシシラン、3−アミノプロピルエチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリプロポキシシラン、4−アミノブチルトリメトキシシラン、4−アミノブチルトリエトキシシラン、4−アミノブチルメチルジメトキシシラン、4−アミノブチルジメチルメトキシシラン、4−アミノブチルエチルジエトキシシラン、4−アミノブチルジエチルエトキシシラン、4−アミノブチルメチルジエトキシシラン、4−アミノブチルジメチルエトキシシラン、4−アミノブチルジエチルメトキシシラン、4−アミノブチルエチルジメトキシシラン、4−アミノブチルトリプロポキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルエチルジエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルジエチルエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルジエチルメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルエチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリプロポキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルエチルジエトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルジエチルエトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルジエチルメトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルエチルジメトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルトリプロポキシシランを例示できる。中でも、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン又は3−アミノプロピルトリメトキシシランが好ましく、エポキシ基との反応性が特に高いことから、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランがより好ましい。   Examples of the aminoalkoxysilane (ia) represented by the general formula (III) include 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, and 3-aminopropyldimethylmethoxysilane. 3-aminopropylethyldiethoxysilane, 3-aminopropyldiethylethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyldimethylethoxysilane, 3-aminopropyldiethylmethoxysilane, 3-aminopropylethyldimethoxysilane 3-aminopropyltripropoxysilane, 4-aminobutyltrimethoxysilane, 4-aminobutyltriethoxysilane, 4-aminobutylmethyldimethoxysilane, 4-aminobutyldimethylmethoxy Silane, 4-aminobutylethyldiethoxysilane, 4-aminobutyldiethylethoxysilane, 4-aminobutylmethyldiethoxysilane, 4-aminobutyldimethylethoxysilane, 4-aminobutyldiethylmethoxysilane, 4-aminobutylethyldimethoxy Silane, 4-aminobutyltripropoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, N- (2-amino Ethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyldimethylmethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylethyldiethoxysilane, N- (2 -Aminoethyl) -3-aminopropyldi Tylethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldiethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyldimethylethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3- Aminopropyldiethylmethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylethyldimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltripropoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3 -Aminopropyltrimethoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (3-aminopropyl)- 3-aminopropyldimethylmethoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3-amino Nopropylethyldiethoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3-aminopropyldiethylethoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3-aminopropylmethyldiethoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3-aminopropyldimethylethoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3-aminopropyldiethylmethoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3-aminopropylethyldimethoxysilane, N- (3-aminopropyl) ) -3-Aminopropyltripropoxysilane. Among these, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane or 3-aminopropyltrimethoxysilane is preferable, and since the reactivity with the epoxy group is particularly high, N- (2-aminoethyl)- 3-aminopropyltrimethoxysilane is more preferred.

本発明の表面処理剤組成物において、アミノシラン化合物(ii)は、構成単位(2)中のエポキシ基に対して、10〜100モル%含まれることが例示でき、20〜100モル%含まれることが好ましく、30〜100モル%含まれることがより好ましく、40〜100モル%含まれることが特に好ましい。   In the surface treating agent composition of the present invention, the aminosilane compound (ii) can be exemplified to be contained in an amount of 10 to 100 mol% with respect to the epoxy group in the structural unit (2). Is more preferable, 30 to 100 mol% is more preferable, and 40 to 100 mol% is particularly preferable.

本発明の表面処理剤組成物に用いられる溶媒(iii)としては、水及び/又は有機溶媒が例示できる、ここで、有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の有機溶媒が好ましい。   Examples of the solvent (iii) used in the surface treating agent composition of the present invention include water and / or an organic solvent. Here, the organic solvent is preferably an organic solvent such as methanol, ethanol or isopropyl alcohol.

本発明の表面処理剤組成物において、溶媒(iii)が全体の1〜99wt%となるように含まれることが例示でき、5〜95wt%となるように含まれることがより好ましく、残部が前述の共重合体(iv)等、又は、アミノシラン化合物を含む態様においては、前述の共重合体(i)等及びアミノシラン化合物(ii)である。   In the surface treating agent composition of the present invention, it can be exemplified that the solvent (iii) is contained in an amount of 1 to 99 wt% of the whole, more preferably 5 to 95 wt%, and the remainder is the aforementioned. In the embodiment containing the copolymer (iv) or the like, or the aminosilane compound, the above-mentioned copolymer (i) or the like and the aminosilane compound (ii).

本発明の表面処理剤組成物は、基材への接着性を向上させ、また本発明の表面処理剤組成物を用いて行われる表面処理の耐久性を向上させるために、シランカップリング剤を全体の10wt%以下の範囲でさらに含んでもよい。ここでシランカップリング剤としては、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシランを例示できる。
また、本発明の表面処理剤組成物は、組成物成分の分散安定性及び基材への塗布性を向上させるために、界面活性剤を全体の10wt%以下の範囲でさらに含んでもよい。ここで、界面活性剤としては、第4級アンモニウム塩等のカチオン性界面活性剤、アルキル硫酸エステル塩等のアニオン性界面活性剤、アルキルベタイン等の両性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等のノニオン性界面活性剤、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール等のフッ素系界面活性剤を例示できる。
The surface treatment agent composition of the present invention improves the adhesion to a substrate, and in order to improve the durability of the surface treatment performed using the surface treatment agent composition of the present invention, a silane coupling agent is used. You may further include in the range of 10 wt% or less of the whole. Here, examples of the silane coupling agent include dimethyldimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, and diphenyldimethoxysilane.
In addition, the surface treating agent composition of the present invention may further contain a surfactant in the range of 10 wt% or less of the whole in order to improve the dispersion stability of the composition component and the coating property to the substrate. Here, as the surfactant, a cationic surfactant such as a quaternary ammonium salt, an anionic surfactant such as an alkyl sulfate ester salt, an amphoteric surfactant such as an alkylbetaine, a polyoxyethylene alkyl ether, etc. Nonionic surfactants and fluorine-based surfactants such as perfluoroalkyl polyoxyethylene ethanol can be exemplified.

本発明のアミノシラン化合物(ii)を含む態様の表面処理剤組成物においては、構成単位(2)中のエポキシ基とアミノシラン化合物(ii)中のアミノ基を反応させることが好ましい。かかる反応を進行させる手段としては、加熱することが好ましい。ここで、反応温度としては、25℃以上が例示でき、25〜100℃が好ましく、30〜80℃がより好ましく、35〜70℃がさらに好ましい。また、反応時間としては15〜30時間を例示できる。   In the surface treating agent composition of the aspect containing the aminosilane compound (ii) of the present invention, it is preferable to react the epoxy group in the structural unit (2) with the amino group in the aminosilane compound (ii). As a means for causing the reaction to proceed, heating is preferred. Here, as reaction temperature, 25 degreeC or more can be illustrated, 25-100 degreeC is preferable, 30-80 degreeC is more preferable, and 35-70 degreeC is further more preferable. Moreover, 15-30 hours can be illustrated as reaction time.

本発明の表面処理剤組成物を含む表面処理剤は、基材表面に親水性、防汚性、汚染の自己洗浄性、防曇性、水等の速乾性、帯電防止性を付与する処理に用いることが可能であるが、中でも基材表面に親水性を付与する処理に好適である。   The surface treatment agent containing the surface treatment agent composition of the present invention is a treatment for imparting hydrophilicity, antifouling property, self-cleaning property of contamination, antifogging property, quick drying property such as water, and antistatic property to the substrate surface. Although it can be used, it is particularly suitable for the treatment for imparting hydrophilicity to the substrate surface.

本発明の表面処理剤組成物によって表面処理可能な基材としては、加水分解性シリル基と反応し、結合を形成する無機物質であれば特に限定されず、その形状も限定されない。例えば、鉄、アルミニウム、銅、銀、金等の金属、ガラス、プラスチック又はセラミクスからなる基板、繊維、クロス、フィルム、微粒子又はコーティング層を挙げることができる。中でも、ガラス製の基材、例えばガラスクロスやスライドガラスが、本発明の表面処理剤組成物による表面処理の効果が大きいため好ましい。   The substrate that can be surface-treated with the surface treating agent composition of the present invention is not particularly limited as long as it is an inorganic substance that reacts with a hydrolyzable silyl group to form a bond, and the shape thereof is not limited. Examples thereof include a substrate made of a metal such as iron, aluminum, copper, silver, and gold, glass, plastic, or ceramic, a fiber, a cloth, a film, a fine particle, or a coating layer. Among them, a glass substrate, for example, a glass cloth or a slide glass is preferable because the surface treatment effect of the surface treatment agent composition of the present invention is large.

本発明の表面処理剤組成物を用いて基材を処理する場合には、本発明の表面処理剤組成物と酸を混合し、放置し、得られる処理液を用いることが好ましい。なお、酸は、アルコキシシリル基又はハロシリル基等の加水分解性シリル基を加水分解できる酸であれば特に限定されないが、好ましくは、pKaが大きくとも5.0である酸であり、特に好ましくは塩酸、硫酸、硝酸、メタンスルホン酸、トリクロロ酢酸、アミド硫酸、グリコール酸、酢酸等を用いることができる。
ここで、処理液には、本発明の表面処理剤組成物の固形分が、1〜20wt%含まれることが好ましく、3〜10wt%含まれることがより好ましい。また、処理液のpHは、1.0〜6.0であることが好ましく、2.0〜5.0であることがより好ましく、2.5〜4.0であることがさらに好ましい。なお、pHは室温条件下(23±5℃)でpHメーター(HORIBA社製)により測定するものとする。
When the substrate is treated with the surface treatment agent composition of the present invention, it is preferable to use the treatment liquid obtained by mixing the surface treatment agent composition of the present invention and an acid and leaving it to stand. The acid is not particularly limited as long as it is an acid capable of hydrolyzing a hydrolyzable silyl group such as an alkoxysilyl group or a halosilyl group, but is preferably an acid having a pKa of 5.0 at most. Hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, methanesulfonic acid, trichloroacetic acid, amidosulfuric acid, glycolic acid, acetic acid and the like can be used.
Here, it is preferable that 1-20 wt% of solid content of the surface treating agent composition of this invention is contained in a process liquid, and it is more preferable that 3-10 wt% is contained. Moreover, it is preferable that the pH of a process liquid is 1.0-6.0, it is more preferable that it is 2.0-5.0, and it is further more preferable that it is 2.5-4.0. In addition, pH shall be measured with a pH meter (made by HORIBA) under room temperature conditions (23 ± 5 ° C.).

本発明の表面処理方法では、本発明の表面処理剤組成物を前記基材に塗布し、乾燥させる。
表面処理剤組成物を前記基材に塗布する方法としては、フローコート(浸漬法)、スピンコート等を例示することができる。例えば、フローコートの場合、前記の処理液に、3〜60秒間、好ましくは、5〜30秒間に基材を浸漬することで行うことができる。
表面処理剤組成物を前記基材に塗布した後、加熱、乾燥させて表面処理剤組成物を硬化させることができる。ここで、加熱、乾燥の条件としては、60〜200℃、好ましくは80〜160℃で、例えば5〜120分間加熱、乾燥することを例示できる。
加熱、乾燥することで本発明の表面処理剤組成物中の溶媒が除去されるとともに、本発明の表面処理剤組成物に含まれる共重合体の加水分解性シリル基が基材表面と反応し、結合して、親水性のコーティング層が基材表面に形成される。
In the surface treatment method of the present invention, the surface treatment agent composition of the present invention is applied to the substrate and dried.
Examples of the method for applying the surface treating agent composition to the substrate include flow coating (dipping method), spin coating and the like. For example, in the case of flow coating, it can be carried out by immersing the substrate in the treatment liquid for 3 to 60 seconds, preferably 5 to 30 seconds.
After applying the surface treatment agent composition to the substrate, the surface treatment agent composition can be cured by heating and drying. Here, examples of the heating and drying conditions include heating and drying at 60 to 200 ° C., preferably 80 to 160 ° C., for example, for 5 to 120 minutes.
The solvent in the surface treatment agent composition of the present invention is removed by heating and drying, and the hydrolyzable silyl group of the copolymer contained in the surface treatment agent composition of the present invention reacts with the substrate surface. , And a hydrophilic coating layer is formed on the substrate surface.

本発明の表面処理基材は、本発明の表面処理剤組成物に含まれる構成単位(1)及び構成単位(4)含む共重合体(iv)、又は構成単位(1)及び構成単位(4)並びに構成単位(2)を含む共重合体(iva)を含有するコーティング層を表面に有する。前記共重合体(iv)中の加水分解性シリル基と基材が結合することによってコーティング層は基材表面に強固に結びついており、これにより耐久性、特に耐水性を有するものと推定される。また、前記共重合体(iv)中の第4級アミノ基に起因して、コーティング層は優れた親水性を有するものと推定される。   The surface treatment substrate of the present invention comprises a copolymer (iv) containing the structural unit (1) and the structural unit (4) contained in the surface treating agent composition of the present invention, or the structural unit (1) and the structural unit (4 ) And a coating layer containing a copolymer (iva) containing the structural unit (2) on the surface. The coating layer is firmly bonded to the surface of the base material by bonding the hydrolyzable silyl group in the copolymer (iv) and the base material, which is presumed to have durability, particularly water resistance. . Further, it is estimated that the coating layer has excellent hydrophilicity due to the quaternary amino group in the copolymer (iv).

本発明の共重合体(iv)は、構成単位として下記一般式(I)   The copolymer (iv) of the present invention has the following general formula (I) as a structural unit.

Figure 0005549464

(ただし、pは1〜6の整数を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R、R、及びRは独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Xa−はカウンターイオンを示し、aは該カウンターイオンの価数を示す)で表される、通常は(メタ)アクリロイルアミノアルキル4級アンモニウム塩モノマーから導かれる構成単位(1)を少なくとも1種、及び、下記一般式(IV)
Figure 0005549464

(Here, p represents an integer of 1 to 6, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2, R 3, and R 4 are independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X a- Represents a counter ion, and a represents a valence of the counter ion), and is usually at least one structural unit (1) derived from a (meth) acryloylaminoalkyl quaternary ammonium salt monomer, and The following general formula (IV)

Figure 0005549464

(ただし、qは1〜3の整数を示し、rは2〜5の整数を示し、sは0〜2の整数を示し、Zは−NH−、−NH−A−NH−又は−NH(A−NH)−を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R、及びRは独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Aは炭素数2〜5のアルキレン基を示す)で表される、(メタ)アクリル酸アミノアルコキシシランモノマーから導かれる場合がある構成単位(4)を少なくとも1種、含む共重合体である。
Figure 0005549464

(Where q represents an integer of 1 to 3, r represents an integer of 2 to 5, s represents an integer of 0 to 2, and Z represents —NH—, —NH—A—NH— or —NH ( a-NH 2) - indicates, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 6, and R 7 independently represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a is an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms And a copolymer containing at least one structural unit (4) which may be derived from a (meth) acrylic acid aminoalkoxysilane monomer.

本発明の共重合体(iv)の構成単位である構成単位(1)は、通常(メタ)アクリロイルアミノアルキル4級アンモニウム塩モノマー(1’)から導かれる。構成単位(1)において、Rは水素原子又はメチル基である。構成単位(1)の構造を示す前記一般式(I)中、R、R、及びRとしてはメチル基、エチル基、プロピル基を例示できる。前記一般式(I)中、Xa−としては塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、カルボン酸イオン、ジカルボン酸イオン、リン酸イオン、アルキルスルホン酸イオン、スルファミン酸イオンを例示できるが、親水性付与という観点からは、塩素イオンが好ましい。前記一般式(I)中、pの値としては、2〜5が好ましく、3〜4がより好ましい。 The structural unit (1) which is a structural unit of the copolymer (iv) of the present invention is usually derived from a (meth) acryloylaminoalkyl quaternary ammonium salt monomer (1 ′). In the structural unit (1), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. In the general formula (I) showing the structure of the structural unit (1), examples of R 2 , R 3 , and R 4 include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group. In the general formula (I), examples of X a- include chlorine ion, bromine ion, iodine ion, carboxylate ion, dicarboxylate ion, phosphate ion, alkylsulfonate ion, and sulfamate ion, but imparting hydrophilicity. From this point of view, chlorine ions are preferable. In the said general formula (I), as a value of p, 2-5 are preferable and 3-4 are more preferable.

本発明の共重合体(iv)の構成単位である構成単位(4)において、Rは水素原子又はメチル基であり、R、及びRとしては、メチル基、エチル基、プロピル基を例示できる。構成単位(4)の構造を表す前記一般式(IV)中、qの値としては、1〜2が好ましく、rの値としては3〜4が好ましく、sの値としては0〜1が好ましい。前記一般式(IV)中、アルキレン基は置換又は無置換のアルキレン基であり、直鎖状であっても分岐状であってもよい。前記一般式(IV)中、Zとしては、−NH−、−NH−(CH−NH−、−NH−(CH−NH−、−NH−(CH−NH−、−NH−(CH−NH−、−NH(CH−CH−NH)−、−NH(CH−(CH−NH)−、−NH(CH−(CH−NH)−、−NH(CH−(CH−NH)−を例示できる。 In the structural unit (4) which is a structural unit of the copolymer (iv) of the present invention, R 5 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 6 and R 7 are each a methyl group, an ethyl group, or a propyl group. It can be illustrated. In the general formula (IV) representing the structure of the structural unit (4), the value of q is preferably 1 to 2, the value of r is preferably 3 to 4, and the value of s is preferably 0 to 1. . In the general formula (IV), the alkylene group is a substituted or unsubstituted alkylene group, which may be linear or branched. In the general formula (IV), as Z, —NH—, —NH— (CH 2 ) 2 —NH—, —NH— (CH 2 ) 3 —NH—, —NH— (CH 2 ) 4 —NH -, - NH- (CH 2) 5 -NH -, - NH (CH 2 -CH 2 -NH 2) -, - NH (CH 2 - (CH 2) 2 -NH 2) -, - NH (CH 2 - (CH 2) 3 -NH 2 ) -, - NH (CH 2 - (CH 2) 4 -NH 2) - can be exemplified.

本発明の共重合体(iv)は、本発明の共重合体を含む表面処理剤組成物の有する効果、特に親水性付与の効果を損なわない限りにおいて、さらに第3成分として(I)、(IV)以外のモノマーを含んでもよい。第3成分としては、目的化合物の製造時に未反応の残余モノマー、又は残余モノマーに含まれる反応基に試薬を反応させて得られるモノマーに由来する構成単位が例示できる。
ここで、残余モノマーに由来する構成単位としては、下記一般式(II)
As long as the copolymer (iv) of the present invention does not impair the effect of the surface treatment agent composition containing the copolymer of the present invention, particularly the effect of imparting hydrophilicity, (I), (3) Monomers other than IV) may be included. Examples of the third component include a structural unit derived from a monomer obtained by reacting a reagent with an unreacted residual monomer or a reactive group contained in the residual monomer when the target compound is produced.
Here, as the structural unit derived from the residual monomer, the following general formula (II)

Figure 0005549464

(ただし、Rは水素原子又はメチル基を示し、qは1〜3の整数を示す)
で表されるグリシジル(メタ)アクリレートモノマー由来の構成単位(2)が挙げられる。ここで、Rは水素原子又はメチル基であり、qの値としては、1〜2が好ましい。
この構成単位(2)と反応させる試薬としては、加水分解性シリル基又は親水性基を有する求核剤を例示できる。
また、本発明の第3成分を有する共重合体(iva)は、構成単位(1)及び構成単位(4)に加えて、さらに構成単位(2)を少なくとも1種、含む共重合体である。
Figure 0005549464

(Wherein, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, q is an integer of 1 to 3)
The structural unit (2) derived from the glycidyl (meth) acrylate monomer represented by these is mentioned. Wherein, R 5 is a hydrogen atom or a methyl group, as the value of q, 1 to 2 is preferred.
Examples of the reagent to be reacted with the structural unit (2) include a nucleophile having a hydrolyzable silyl group or a hydrophilic group.
The copolymer (iva) having the third component of the present invention is a copolymer further containing at least one structural unit (2) in addition to the structural unit (1) and the structural unit (4). .

本発明の共重合体(iv)における構成単位(1)と構成単位(4)のモル比、及び構成単位(2)をさらに含む共重合体(iva)における各成分のモル比は、それぞれ(1)/(4)又は(1)/[(4)+(2)]の比として、99/1〜10/90の範囲が例示でき、99/1〜50/50の範囲が好ましく、95/5〜60/40の範囲がより好ましく、90/10〜65/35の範囲がさらに好ましく、85/15〜65/35の範囲が特に好ましく、80/20〜65/35の範囲が最も好ましい。なお、共重合体中の構成単位のモル比は重合体から直接測定することも可能であるが、重合反応時の各モノマーのモル比からも精度良く推定できる。
また、共重合体(iva)において構成単位(4)と(2)のモル比は、(4)/(2)の比として、99/1〜10/90の範囲が例示でき、99/1〜20/80の範囲が好ましく、99/1〜30/70がより好ましく、99/1〜40/60の範囲がさらに好ましい。なお、構成単位(4)は構成単位(2)中のエポキシ基にアミノアルコキシシランのアミノ基が反応して生成されるものであり、かかる反応は定量的であるため、構成単位(4)/(2)の値、すなわちエポキシ基へアミノシラン化合物の導入率は、反応時の、構成単位(2)とアミノアルコキシシランのモル比によって決定される。
構成単位(1)の比率が低すぎないので、この共重合体を含む表面処理剤組成物が親水性付与の効果を有する。また、構成単位(4)の比率が低すぎないので、この共重合体を含む表面処理剤組成物で処理して得られる親水性表面が耐水性を有する。
The molar ratio of the structural unit (1) and the structural unit (4) in the copolymer (iv) of the present invention, and the molar ratio of each component in the copolymer (iva) further comprising the structural unit (2) are ( As a ratio of 1) / (4) or (1) / [(4) + (2)], a range of 99/1 to 10/90 can be exemplified, and a range of 99/1 to 50/50 is preferable. The range of / 5 to 60/40 is more preferable, the range of 90/10 to 65/35 is more preferable, the range of 85/15 to 65/35 is particularly preferable, and the range of 80/20 to 65/35 is most preferable. . In addition, although the molar ratio of the structural unit in a copolymer can also be measured directly from a polymer, it can be accurately estimated from the molar ratio of each monomer during the polymerization reaction.
In the copolymer (iva), the molar ratio of the structural units (4) and (2) can be exemplified by the range of 99/1 to 10/90 as the ratio of (4) / (2). The range of -20/80 is preferable, 99 / 1-30 / 70 is more preferable, and the range of 99 / 1-40 / 60 is further more preferable. The structural unit (4) is produced by the reaction of the amino group of aminoalkoxysilane with the epoxy group in the structural unit (2). Since this reaction is quantitative, the structural unit (4) / The value of (2), that is, the introduction rate of the aminosilane compound into the epoxy group is determined by the molar ratio of the structural unit (2) and aminoalkoxysilane at the time of reaction.
Since the ratio of the structural unit (1) is not too low, the surface treating agent composition containing this copolymer has an effect of imparting hydrophilicity. Moreover, since the ratio of a structural unit (4) is not too low, the hydrophilic surface obtained by processing with the surface treating agent composition containing this copolymer has water resistance.

本発明の共重合(iv)又は共重合体(iva)の平均重合度は、これらの共重合体の原材料となる共重合体(i)のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法によるポリエチレングリコール換算の重量平均分子量と、共重合体(i)の各構成単位の分子量及びモル比から算出される構成単位の加重平均分子量とから求めることができ、10〜10000の範囲にあることが好ましく、30〜8000の範囲がより好ましく、50〜5000の範囲がさらに好ましく、80〜3000の範囲が特に好ましく、100〜2000の範囲が最も好ましい。   The average degree of polymerization of the copolymer (iv) or copolymer (iva) of the present invention is converted to polyethylene glycol by gel permeation chromatography (GPC) method of the copolymer (i) used as a raw material of these copolymers. And a weighted average molecular weight of the structural unit calculated from the molecular weight and molar ratio of each structural unit of the copolymer (i), and is preferably in the range of 10 to 10,000, The range of -8000 is more preferable, the range of 50-5000 is further more preferable, the range of 80-3000 is especially preferable, and the range of 100-2000 is the most preferable.

本発明の共重合体は、ラジカル重合開始剤の存在下、溶媒中で、下記一般式(V)   The copolymer of the present invention is represented by the following general formula (V) in a solvent in the presence of a radical polymerization initiator.

Figure 0005549464

(ただし、pは1〜6の整数を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R、R、及びRは独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Xa−はカウンターイオンを示し、aは該カウンターイオンの価数を示す)で表される(メタ)アクリロイルアミノアルキル4級アンモニウム塩(1’)と、下記一般式(VI)
Figure 0005549464

(Here, p represents an integer of 1 to 6, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2, R 3, and R 4 are independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X a- Represents a counter ion, and a represents a valence of the counter ion), and a (meth) acryloylaminoalkyl quaternary ammonium salt (1 ′) represented by the following general formula (VI):

Figure 0005549464

(ただし、Rは水素原子又はメチル基を示し、qは1〜3の整数を示す)
で表されるグリシジル(メタ)アクリレート(2’)とを共重合させる工程(ア)と、前記工程(ア)の重合前、重合中又は重合後の反応液と、下記一般式(III)
Figure 0005549464

(Wherein, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, q is an integer of 1 to 3)
A step (a) of copolymerizing glycidyl (meth) acrylate (2 ′) represented by formula (1), a reaction solution before, during or after the polymerization of the step (a), and the following general formula (III)

Figure 0005549464

(ただし、rは2〜5の整数を示し、sは0〜2の整数を示し、YはNH−又はNH−A−NH−を示し、R、及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Aは炭素数2〜5のアルキレン基を示す)で表されるアミノアルコキシシラン(iia)とを混合し、前記グリシジル(メタ)アクリレート(2’)及び/又は前記工程(ア)で得られた共重合体中のエポキシ基と前記アミノアルコキシシラン(iia)中のアミノ基とを反応させて共有結合を形成させることで製造可能である。
Figure 0005549464

(Wherein r represents an integer of 2 to 5, s represents an integer of 0 to 2, Y represents NH 2 — or NH 2 —A—NH—, and R 6 and R 7 are each independently carbon. And an aminoalkoxysilane (ia) represented by formula (1-3), wherein A represents an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms), and the glycidyl (meth) acrylate (2 ′) and / or Alternatively, it can be produced by reacting the epoxy group in the copolymer obtained in the step (a) with the amino group in the aminoalkoxysilane (ia) to form a covalent bond.

本発明の製造方法に用いる原材料である(メタ)アクリロイルアミノアルキル4級アンモニウム塩(1’)において、Rは水素原子又はメチル基である。前記一般式(V)中、R、R、及びRとしてはメチル基、エチル基、プロピル基を例示できる。前記一般式(V)中、Xa−としては塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、カルボン酸イオン、ジカルボン酸イオン、リン酸イオン、アルキルスルホン酸イオン、スルファミン酸イオンを例示できるが、親水性付与という観点からは、塩素イオンが好ましい。前記一般式(V)中、pの値としては、2〜5が好ましく、3〜4がより好ましい。 In the (meth) acryloylaminoalkyl quaternary ammonium salt (1 ′) which is a raw material used in the production method of the present invention, R 1 is a hydrogen atom or a methyl group. In the general formula (V), examples of R 2 , R 3 , and R 4 include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group. In the general formula (V), examples of X a- include chlorine ion, bromine ion, iodine ion, carboxylate ion, dicarboxylate ion, phosphate ion, alkylsulfonate ion, and sulfamate ion, but imparting hydrophilicity. From this point of view, chlorine ions are preferable. In the said general formula (V), as a value of p, 2-5 are preferable and 3-4 are more preferable.

本発明の製造方法の原材料である(メタ)アクリロイルアミノアルキル4級アンモニウム塩(1’)としては、(メタ)アクリロイルアミノエチルトリメチルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルアミノエチルトリメチルアンモニウムブロミド、(メタ)アクリロイルアミノエチルトリメチルアンモニウムヨージド、(メタ)アクリロイルアミノエチルトリメチルアンモニウムメチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノエチルトリメチルアンモニウムエチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノエチルトリエチルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルアミノエチルトリエチルアンモニウムブロミド、(メタ)アクリロイルアミノエチルトリエチルアンモニウムヨージド、(メタ)アクリロイルアミノエチルトリエチルアンモニウムメチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノエチルトリエチルアンモニウムエチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノエチルトリプロピルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルアミノエチルトリプロピルアンモニウムブロミド、(メタ)アクリロイルアミノエチルトリプロピルアンモニウムヨージド、(メタ)アクリロイルアミノエチルトリプロピルアンモニウムメチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノエチルトリプロピルアンモニウムエチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムブロミド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムヨージド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムメチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムエチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリエチルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリエチルアンモニウムブロミド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリエチルアンモニウムヨージド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリエチルアンモニウムメチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリエチルアンモニウムエチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリプロピルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリプロピルアンモニウムブロミド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリプロピルアンモニウムヨージド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリプロピルアンモニウムメチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリプロピルアンモニウムエチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノブチルトリメチルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルアミノブチルトリメチルアンモニウムブロミド、(メタ)アクリロイルアミノブチルトリメチルアンモニウムヨージド、(メタ)アクリロイルアミノブチルトリメチルアンモニウムメチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノブチルトリメチルアンモニウムエチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノブチルトリエチルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルアミノブチルトリエチルアンモニウムブロミド、(メタ)アクリロイルアミノブチルトリエチルアンモニウムヨージド、(メタ)アクリロイルアミノブチルトリエチルアンモニウムメチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノブチルトリエチルアンモニウムエチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノブチルトリプロピルアンモニウムクロリド、(メタ)アクリロイルアミノブチルトリプロピルアンモニウムブロミド、(メタ)アクリロイルアミノブチルトリプロピルアンモニウムヨージド、(メタ)アクリロイルアミノブチルトリプロピルアンモニウムメチルサルフェート、(メタ)アクリロイルアミノブチルトリプロピルアンモニウムエチルサルフェートを例示できる。中でも、メタクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロリドが入手容易性の点から好ましい。   The (meth) acryloylaminoalkyl quaternary ammonium salt (1 ′) that is a raw material of the production method of the present invention includes (meth) acryloylaminoethyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloylaminoethyltrimethylammonium bromide, (meth) acryloyl. Aminoethyltrimethylammonium iodide, (meth) acryloylaminoethyltrimethylammonium methylsulfate, (meth) acryloylaminoethyltrimethylammonium ethylsulfate, (meth) acryloylaminoethyltriethylammonium chloride, (meth) acryloylaminoethyltriethylammonium bromide, (Meth) acryloylaminoethyl triethylammonium iodide, (meth) acryloylaminoethylto Ethylammonium methylsulfate, (meth) acryloylaminoethyltriethylammonium ethylsulfate, (meth) acryloylaminoethyltripropylammonium chloride, (meth) acryloylaminoethyltripropylammonium bromide, (meth) acryloylaminoethyltripropylammonium iodide, (Meth) acryloylaminoethyltripropylammonium methylsulfate, (meth) acryloylaminoethyltripropylammonium ethylsulfate, (meth) acryloylaminopropyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloylaminopropyltrimethylammonium bromide, (meth) acryloylaminopropyl Trimethylammonium iodide, (medium ) Acryloylaminopropyltrimethylammonium methyl sulfate, (meth) acryloylaminopropyltrimethylammonium ethyl sulfate, (meth) acryloylaminopropyltriethylammonium chloride, (meth) acryloylaminopropyltriethylammonium bromide, (meth) acryloylaminopropyltriethylammonium iodide , (Meth) acryloylaminopropyltriethylammonium methyl sulfate, (meth) acryloylaminopropyltriethylammonium ethyl sulfate, (meth) acryloylaminopropyltripropylammonium chloride, (meth) acryloylaminopropyltripropylammonium bromide, (meth) acryloylamino Propyl Tripropylammonium iodide, (meth) acryloylaminopropyltripropylammonium methyl sulfate, (meth) acryloylaminopropyltripropylammonium ethyl sulfate, (meth) acryloylaminobutyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloylaminobutyltrimethylammonium bromide, (Meth) acryloylaminobutyltrimethylammonium iodide, (meth) acryloylaminobutyltrimethylammonium methyl sulfate, (meth) acryloylaminobutyltrimethylammonium ethyl sulfate, (meth) acryloylaminobutyltriethylammonium chloride, (meth) acryloylaminobutyltriethyl Ammonium bromide, (meth) Acryloylaminobutyltriethylammonium iodide, (meth) acryloylaminobutyltriethylammonium methyl sulfate, (meth) acryloylaminobutyltriethylammonium ethyl sulfate, (meth) acryloylaminobutyltripropylammonium chloride, (meth) acryloylaminobutyltripropyl Examples thereof include ammonium bromide, (meth) acryloylaminobutyltripropylammonium iodide, (meth) acryloylaminobutyltripropylammonium methyl sulfate, and (meth) acryloylaminobutyltripropylammonium ethyl sulfate. Among these, methacryloylaminopropyltrimethylammonium chloride is preferable from the viewpoint of availability.

本発明の製造方法に用いる原材料であるグリシジル(メタ)アクリレート(2’)において、Rは水素原子又はメチル基であり、qの値としては、1〜2が好ましい。 In glycidyl (meth) acrylate (2 ′) which is a raw material used in the production method of the present invention, R 5 is a hydrogen atom or a methyl group, and the value of q is preferably 1 or 2.

本発明の製造方法に用いる原材料であるグリシジル(メタ)アクリレート(2’)としては、グリシジル(メタ)アクリレート、グリシジルメチル(メタ)アクリレート、グリシジルエチル(メタ)アクリレートを例示できる。中でも、グリシジルメタクリレートが入手容易性の点から好ましい。   Examples of the glycidyl (meth) acrylate (2 ') used as the raw material for the production method of the present invention include glycidyl (meth) acrylate, glycidylmethyl (meth) acrylate, and glycidylethyl (meth) acrylate. Among these, glycidyl methacrylate is preferable from the viewpoint of availability.

本発明の製造方法に用いる原材料であるアミノアルコキシシラン(iia)において、R、及びRとしては、メチル基、エチル基、プロピル基を例示できる。前記一般式(III)中、rの値としては3〜4が好ましく、sの値としては0〜1が好ましい。前記一般式(IV)中、アルキレン基は置換又は無置換のアルキレン基であり、直鎖状であっても分岐状であってもよい。前記一般式(III)中、Yとしては、NH−、NH−(CH−NH−、NH−(CH−NH−、NH−(CH−NH−、NH−(CH−NH−を例示できる。 In aminoalkoxysilane (ia), which is a raw material used in the production method of the present invention, examples of R 6 and R 7 include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group. In the general formula (III), the value of r is preferably 3 to 4, and the value of s is preferably 0 to 1. In the general formula (IV), the alkylene group is a substituted or unsubstituted alkylene group, which may be linear or branched. In the general formula (III), Y represents NH 2 —, NH 2 — (CH 2 ) 2 —NH—, NH 2 — (CH 2 ) 3 —NH—, NH 2 — (CH 2 ) 4 —NH. -, NH 2 - (CH 2 ) 5 -NH- and can be exemplified.

本発明の製造方法に用いる原材料であるアミノアルコキシシラン(iia)としては、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−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、3−アミノプロピルエチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルジエチルエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、3−アミノプロピルジエチルメトキシシラン、3−アミノプロピルエチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリプロポキシシラン、4−アミノブチルトリメトキシシラン、4−アミノブチルトリエトキシシラン、4−アミノブチルメチルジメトキシシラン、4−アミノブチルジメチルメトキシシラン、4−アミノブチルエチルジエトキシシラン、4−アミノブチルジエチルエトキシシラン、4−アミノブチルメチルジエトキシシラン、4−アミノブチルジメチルエトキシシラン、4−アミノブチルジエチルメトキシシラン、4−アミノブチルエチルジメトキシシラン、4−アミノブチルトリプロポキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルエチルジエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルジエチルエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルジエチルメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルエチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリプロポキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルエチルジエトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルジエチルエトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルジメチルエトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルジエチルメトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルエチルジメトキシシラン、N−(3−アミノプロピル)−3−アミノプロピルトリプロポキシシランが例示できる。中でも、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン又は3−アミノプロピルトリメトキシシランが好ましく、エポキシ基との反応性が高いことから、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランがより好ましい。   As the aminoalkoxysilane (ia) used as the raw material for the production method of the present invention, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropyldimethylmethoxysilane 3-aminopropylethyldiethoxysilane, 3-aminopropyldiethylethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyldimethylethoxysilane, 3-aminopropyldiethylmethoxysilane, 3-aminopropylethyldimethoxysilane , 3-aminopropyltripropoxysilane, 4-aminobutyltrimethoxysilane, 4-aminobutyltriethoxysilane, 4-aminobutylmethyldimethoxysilane, 4-aminobutyldimethyl Toxisilane, 4-aminobutylethyldiethoxysilane, 4-aminobutyldiethylethoxysilane, 4-aminobutylmethyldiethoxysilane, 4-aminobutyldimethylethoxysilane, 4-aminobutyldiethylmethoxysilane, 4-aminobutylethyldimethoxy Silane, 4-aminobutyltripropoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, N- (2-amino Ethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyldimethylmethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylethyldiethoxysilane, N- (2 -Aminoethyl) -3-aminopro Rudiethylethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldiethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyldimethylethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3 -Aminopropyldiethylmethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylethyldimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltripropoxysilane, N- (3-aminopropyl)- 3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3-aminopropyldimethylmethoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3 -Aminopropylethyldiethoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3-aminopropyldiethylethoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3-aminopropylmethyldiethoxysilane, N- (3-aminopropyl) ) -3-aminopropyldimethylethoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3-aminopropyldiethylmethoxysilane, N- (3-aminopropyl) -3-aminopropylethyldimethoxysilane, N- (3-amino) (Propyl) -3-aminopropyltripropoxysilane. Among these, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane or 3-aminopropyltrimethoxysilane is preferable, and N- (2-aminoethyl) -3 is highly reactive with an epoxy group. -Aminopropyltrimethoxysilane is more preferred.

本発明の製造方法に用いるラジカル重合開始剤としては、第三−ブチルヒドロパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイドのような有機過酸化物、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)のような脂肪族アゾ化合物、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムのような無機過酸化物、硝酸アンモニウム、硝酸カリウムのような硝酸塩等が挙げられる。また、空気等の酸素を含む気体、放射線、紫外線、可視光線を例示できる。   Examples of the radical polymerization initiator used in the production method of the present invention include organic peroxides such as tert-butyl hydroperoxide and cumene hydroperoxide, 2,2′-azobisisobutyronitrile, dimethyl 2,2 Examples thereof include aliphatic azo compounds such as' -azobis (2-methylpropionate), inorganic peroxides such as ammonium persulfate and potassium persulfate, and nitrates such as ammonium nitrate and potassium nitrate. Moreover, the gas containing oxygen, such as air, a radiation, an ultraviolet-ray, and visible light can be illustrated.

本発明の製造方法において用いる溶媒としては、有機溶媒を例示できる。ここで、有機溶媒としては、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコールが好ましい。   Examples of the solvent used in the production method of the present invention include organic solvents. Here, as the organic solvent, lower alcohols such as ethanol, methanol and isopropyl alcohol are preferable.

本発明の製造方法において、(メタ)アクリロイルアミノアルキル4級アンモニウム塩(1’)とグリシジル(メタ)アクリレート(2’)は、1’/2’のモル比として、99/1〜10/90の範囲で共重合させることが例示でき、99/1〜50/50の範囲が好ましく、95/5〜60/40の範囲がより好ましく、90/10〜65/35の範囲がさらに好ましく、85/15〜65/35の範囲が特に好ましく、80/20〜65/35の範囲が最も好ましい。   In the production method of the present invention, (meth) acryloylaminoalkyl quaternary ammonium salt (1 ′) and glycidyl (meth) acrylate (2 ′) are 99/1 to 10/90 as a molar ratio of 1 ′ / 2 ′. The range of 99/1 to 50/50 is preferable, the range of 95/5 to 60/40 is more preferable, the range of 90/10 to 65/35 is still more preferable, and 85 The range of / 15 to 65/35 is particularly preferred, and the range of 80/20 to 65/35 is most preferred.

本発明の製造方法において、反応液中の(メタ)アクリロイルアミノアルキル4級アンモニウム塩(1’)とグリシジル(メタ)アクリレート(2’)とを合わせたモノマー濃度としては、10〜90wt%を例示でき、25〜75wt%がより好ましく、35〜65wt%がさらに好ましく、35〜55wt%が特に好ましい。モノマー濃度が25〜75wt%の場合、得られる共重合体を用いることで、耐水性に優れた親水化処理を基材に施すことができる。モノマー濃度が35〜65wt%の場合、特に耐水性に優れた親水化処理を基材に施すことができる。一方、共重合体の製造という観点からは、モノマー濃度が35%より低い場合、収率が低くなる場合がある。また、モノマー濃度が55%より高い場合、重合反応時に反応液の粘性が上昇し、重合反応中に反応液を溶媒で希釈する必要が生じる場合がある。   In the production method of the present invention, the monomer concentration of (meth) acryloylaminoalkyl quaternary ammonium salt (1 ′) and glycidyl (meth) acrylate (2 ′) in the reaction solution is exemplified by 10 to 90 wt%. 25 to 75 wt% is more preferable, 35 to 65 wt% is more preferable, and 35 to 55 wt% is particularly preferable. When the monomer concentration is 25 to 75 wt%, the base material can be subjected to a hydrophilic treatment excellent in water resistance by using the obtained copolymer. When the monomer concentration is 35 to 65 wt%, a hydrophilic treatment with particularly excellent water resistance can be applied to the substrate. On the other hand, from the viewpoint of production of the copolymer, the yield may be low when the monomer concentration is lower than 35%. Moreover, when the monomer concentration is higher than 55%, the viscosity of the reaction solution may increase during the polymerization reaction, and it may be necessary to dilute the reaction solution with a solvent during the polymerization reaction.

本発明の製造方法において、重合開始剤の使用量及び使用方法は特に限定されないが、全モノマーの合計モル量に対して、2〜10モル%の重合開始剤を反応液に添加することを例示できる。   In the production method of the present invention, the use amount and use method of the polymerization initiator are not particularly limited, but it is exemplified that 2 to 10 mol% of the polymerization initiator is added to the reaction solution with respect to the total molar amount of all monomers. it can.

本発明の製造方法においては、(メタ)アクリロイルアミノアルキル4級アンモニウム塩(1’)、グリシジル(メタ)アクリレート(2’)及び溶媒を含む反応液に、ラジカル重合開始剤を加え、室温下または加熱条件下、適宜撹拌操作を加えることにより共重合反応が行われる。重合温度は−100〜80℃が好ましい。また、重合時間は1〜100時間が好ましい。   In the production method of the present invention, a radical polymerization initiator is added to a reaction solution containing (meth) acryloylaminoalkyl quaternary ammonium salt (1 ′), glycidyl (meth) acrylate (2 ′) and a solvent, at room temperature or The copolymerization reaction is carried out by adding an appropriate stirring operation under heating conditions. The polymerization temperature is preferably -100 to 80 ° C. The polymerization time is preferably 1 to 100 hours.

本発明の製造方法において、アミノアルコキシシラン(iia)の使用量は、グリシジル(メタ)アクリレート(2’)中のエポキシ基に対して、10〜200モル%を例示でき、20〜100モル%が好ましく、30〜100モル%がより好ましく、40〜100モル%がさらに好ましい。   In the production method of the present invention, the use amount of the aminoalkoxysilane (ia) can be 10 to 200 mol% with respect to the epoxy group in the glycidyl (meth) acrylate (2 '), and 20 to 100 mol% can be exemplified. Preferably, 30-100 mol% is more preferable, and 40-100 mol% is further more preferable.

本発明の製造方法において、アミノアルコキシシラン(iia)は、重合前、重合中又は重合後の、(メタ)アクリロイルアミノアルキル4級アンモニウム塩(1’)、グリシジル(メタ)アクリレート(2’)及び/又はこれらの共重合体を含む反応液と混合する。中でも、重合後の反応液と混合することが、重合前又は重合中に混合する場合と比較して、反応液が低粘度となるため好ましい。
本発明の製造方法の別の態様として、(メタ)アクリロイルアミノアルキル4級アンモニウム塩(1’)とグリシジル(メタ)アクリレート(2’)とを原材料として合成された共重合体(i)を開始物質とし、この共重合体を含む溶液にアミノアルコキシシラン(iia)を混合してもよい。
In the production method of the present invention, the aminoalkoxysilane (iii) is a (meth) acryloylaminoalkyl quaternary ammonium salt (1 ′), glycidyl (meth) acrylate (2 ′), and before or after polymerization. / Or mixed with a reaction solution containing these copolymers. Especially, it is preferable to mix with the reaction liquid after superposition | polymerization since a reaction liquid becomes low viscosity compared with the case where it mixes before superposition | polymerization or during superposition | polymerization.
As another embodiment of the production method of the present invention, a copolymer (i) synthesized using (meth) acryloylaminoalkyl quaternary ammonium salt (1 ′) and glycidyl (meth) acrylate (2 ′) as raw materials is started. As a substance, aminoalkoxysilane (iii) may be mixed in a solution containing this copolymer.

本発明の製造方法において、アミノアルコキシシラン(iia)と反応液とを混合した後、アミノアルコキシシラン(iia)中のアミノ基と、グリシジル(メタ)アクリレート(2’)及び/又は共重合体中のエポキシ基とを反応させ、共有結合を形成させる。
本発明の製造方法の前記工程(ア)の重合前又は重合中の反応液とアミノアルコキシシラン(iia)とを混合した場合には、例えば、25〜80℃の反応温度で、15〜30時間をかけて反応を行わせることで、かかるエポキシ基とアミノ基との反応と共重合反応を同時に進行させることができる。
一方、前記工程(ア)の重合後の反応液とアミノアルコキシシラン(iia)とを混合した場合には、これらを混合した後に加熱することで、アミノアルコキシシラン(iia)中のエポキシ基と共重合体中のアミノ基との反応を進行させることができる。ここで、反応温度としては、25℃以上が例示でき、25〜100℃が好ましく、30〜80℃がより好ましく、35〜70℃がさらに好ましい。また、反応時間としては15〜30時間を例示できる。
In the production method of the present invention, after the aminoalkoxysilane (ia) and the reaction liquid are mixed, the amino group in the aminoalkoxysilane (ia) and the glycidyl (meth) acrylate (2 ′) and / or the copolymer To form a covalent bond.
When the reaction solution before or during polymerization in the step (a) of the production method of the present invention and aminoalkoxysilane (ia) are mixed, for example, at a reaction temperature of 25 to 80 ° C., 15 to 30 hours. The reaction and the copolymerization reaction of the epoxy group and the amino group can be caused to proceed at the same time by carrying out the reaction.
On the other hand, when the reaction liquid after polymerization in the step (a) and aminoalkoxysilane (ia) are mixed, the mixture is heated after being mixed with the epoxy group in aminoalkoxysilane (ia). The reaction with the amino group in the polymer can proceed. Here, as reaction temperature, 25 degreeC or more can be illustrated, 25-100 degreeC is preferable, 30-80 degreeC is more preferable, and 35-70 degreeC is further more preferable. Moreover, 15-30 hours can be illustrated as reaction time.

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited at all by these Examples.

先ず、実施例及び比較例で得られた、反応物の平均重合度及び表面処理を受けたガラスの接触角の測定方法を示す。   First, the measurement method of the contact angle of the glass which received the average degree of polymerization of the reaction material and surface treatment which were obtained in the Example and the comparative example is shown.

[平均重合度]
反応物の平均重合度は、反応物である共重合体を構成する各構成単位の分子量及びこれらのモル比から算出される構成単位の加重平均分子量で、反応物の重量平均分子量を除すことで求めた。
ここで、反応物の重量平均分子量(Mw)は、日立L−6000型高速液体クロマトグラフを使用し、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC法)によって測定した。溶離液流路ポンプは日立L−6000、検出器はショーデックスRI−101示差屈折率検出器、カラムはショーデックスアサヒパックの水系ゲル濾過タイプのGS−220HQ(排除限界分子量3,000)とGS−620HQ(排除限界分子量200万)とを直列に接続したものを用いた。サンプルは溶離液で0.5g/100mlの濃度に調製し、20μlを用いた。溶離液には、0.4モル/リットルの塩化ナトリウム水溶液を使用した。カラム温度は30℃で、流速は1.0ml/分で実施した。標準物質として、分子量106、194、440、600、1470、4100、7100、10300、12600、23000などのポリエチレングリコールを用いて較正曲線を求め、その較正曲線を基に共重合体の重量平均分子量(Mw)を求めた。
[Average polymerization degree]
The average degree of polymerization of the reactant is obtained by dividing the weight average molecular weight of the reactant by the molecular weight of each constituent unit constituting the copolymer as the reactant and the weighted average molecular weight of the constituent unit calculated from the molar ratio thereof. I asked for it.
Here, the weight average molecular weight (Mw) of the reaction product was measured by gel permeation chromatography (GPC method) using Hitachi L-6000 type high performance liquid chromatograph. The eluent flow path pump is Hitachi L-6000, the detector is a Shodex RI-101 differential refractive index detector, and the column is a water gel filtration type GS-220HQ (exclusion limit molecular weight 3,000) and GS of Shodex Asahi Pack. -620HQ (exclusion limit molecular weight 2 million) connected in series was used. Samples were prepared with an eluent to a concentration of 0.5 g / 100 ml, and 20 μl was used. As an eluent, a 0.4 mol / liter sodium chloride aqueous solution was used. The column temperature was 30 ° C. and the flow rate was 1.0 ml / min. A calibration curve is obtained using polyethylene glycol having a molecular weight of 106, 194, 440, 600, 1470, 4100, 7100, 10300, 12600, 23000 or the like as a standard substance, and the weight average molecular weight of the copolymer ( Mw) was determined.

[接触角]
接触角は、乾燥させたガラス表面上の1μLの水に対する接触角を、協和界面科学(株)製DM−301を用いて測定した。
なお、一般的に、接触角が小さい程、基材表面の親水性が高いことを意味する。
[Contact angle]
The contact angle was measured by using DM-301 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. with respect to 1 μL of water on the dried glass surface.
In general, the smaller the contact angle, the higher the hydrophilicity of the substrate surface.

[実施例1]
(i)メタクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロリド(75モル%)とメタクリル酸グリシジル(25%)との共重合体の合成
先ず、温度計、撹拌機、冷却管を備えた100mL3つ口フラスコに、メタクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロリド(和光ケミカル(株)製;以下、MAPTACと記載することもある)の98%溶液20.27g(MAPTAC0.09モル相当分)、メタクリル酸グリシジル(東京化成工業(株)製;以下、GMAと記載することもある)の100%溶液4.26g(GMA0.03モル相当分)及びエタノール35.79g(モノマー濃度40wt%調整相当量)を加え、ウォーターバスで60℃に加温した。
次いで、得られるモノマー濃度40wt%液にラジカル重合開始剤ジメチル2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬工業(株)製;以下、V−601と記載することもある)1.24g(モノマーに対して4モル%相当分)を添加して重合させ、MAPTACとGMAの共重合体(以下、P(MAPTAC/GMA)と記載することもある)を得た。得られたP(MAPTAC/GMA)溶液は粘性が高いため、エタノール20.1gを加えて希釈した。
なお、得られたP(MAPTAC/GMA)溶液は固形分濃度が30wt%であり、アセトン溶媒での再沈収率は95%であった。また、得られたP(MAPTAC/GMA)の重量平均分子量は99000であり、平均重合度は490であった。
再沈物のIRスペクトル(図1)には、エポキシ基に由来する900cm−1付近の吸収が観測されたことから、MAPTACとGMAの共重合反応が進行していることが確認された。また、この反応の性質上、その共重合比は、モノマーの仕込みにほぼ一致しているものと推定された。
[Example 1]
(I) Synthesis of copolymer of methacryloylaminopropyltrimethylammonium chloride (75 mol%) and glycidyl methacrylate (25%) First, methacryloylamino was added to a 100 mL three-necked flask equipped with a thermometer, stirrer and condenser. 20.27 g (corresponding to MAPTAC 0.09 mol) of a 98% solution of propyltrimethylammonium chloride (manufactured by Wako Chemical Co., Ltd .; hereinafter sometimes referred to as MAPTAC), glycidyl methacrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.); Hereinafter, 4.26 g (sometimes referred to as GMA) of 4.26 g (corresponding to 0.03 mol of GMA) and 35.79 g of ethanol (corresponding to adjustment of monomer concentration of 40 wt%) are added and heated to 60 ° C. in a water bath. did.
Then, a radical polymerization initiator to obtain a monomer concentration of 40 wt% solution of dimethyl 2,2 '- azobis (2-methylpropionate) (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., hereinafter sometimes to be referred to as V-601 ) 1.24 g (corresponding to 4 mol% relative to the monomer) was added and polymerized to obtain a copolymer of MAPTAC and GMA (hereinafter sometimes referred to as P (MAPTAC / GMA)). Since the obtained P (MAPTAC / GMA) solution was highly viscous, it was diluted by adding 20.1 g of ethanol.
In addition, the obtained P (MAPTAC / GMA) solution had a solid content concentration of 30 wt%, and the reprecipitation yield in an acetone solvent was 95%. The obtained P (MAPTAC / GMA) had a weight average molecular weight of 99000 and an average degree of polymerization of 490.
In the IR spectrum (FIG. 1) of the reprecipitate, absorption near 900 cm −1 derived from an epoxy group was observed, confirming that the copolymerization reaction of MAPTAC and GMA was in progress. In addition, due to the nature of this reaction, it was estimated that the copolymerization ratio almost coincided with the monomer charge.

(ii)P(MAPTAC/GMA)とN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランの反応物の合成
先ず、温度計、撹拌機、冷却管を備えた100mL3つ口フラスコに、(i)で得られたP(MAPTAC/GMA)溶液21.17gとエタノール31.72gを加え、室温で混合した。
次いで、得られた液に、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学(株)製;以下、AEAPTMSと記載することもある)の95%溶液1.87g(P(MAPTAC/GMA)中のGMAに対して100モル%相当分)を添加し、40℃で24時間反応させ、P(MAPTAC/GMA)とAEAPTMSの反応物(以下、P(MAPTAC/GMA)−AEAPTMSと記載することもある)を得た。
なお、得られたP(MAPTAC/GMA)−AEAPTMS溶液は固形分濃度が16wt%であった。
反応終了後の溶液でTLCのスポットの移動が見られたこと、アセトン溶媒での再沈物のIRスペクトル(図2)よりSi−O−Cに由来する1064cm−1の吸収が観測されたことから、反応が進行していることが確認された。
(Ii) Synthesis of reaction product of P (MAPTAC / GMA) and N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane First, in a 100 mL three-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a condenser tube, 21.17 g of the P (MAPTAC / GMA) solution obtained in (i) and 31.72 g of ethanol were added and mixed at room temperature.
Next, 1.87 g of a 95% solution of N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .; hereinafter sometimes referred to as AEAPTMS) was added to the resulting liquid. P (MAPTAC / GMA) is added, and the reaction is carried out at 40 ° C. for 24 hours, and a reaction product of P (MAPTAC / GMA) and AEAPTMS (hereinafter referred to as P (MAPTAC / GMA)). -It may be described as -AEAPTMS).
The obtained P (MAPTAC / GMA) -AEAPTMS solution had a solid content concentration of 16 wt%.
The movement of the TLC spot was observed in the solution after the completion of the reaction, and the absorption of 1064 cm −1 derived from Si—O—C was observed from the IR spectrum (FIG. 2) of the reprecipitation with acetone solvent. From this, it was confirmed that the reaction was progressing.

(iii)表面処理ガラスの作成
先ず(ii)で得られたP(MAPTAC/GMA)−AEAPTMS溶液の固形分濃度が5.0wt%、35%濃塩酸(ナカライテスク(株)製)2.5wt%、水が92.5wt%となるように、水、塩酸、P(MAPTAC/GMA)−AEAPTMS溶液の順で混合し、室温で1時間静置し、ガラス処理液を作成した。なお、ガラス処理液のpHは、室温条件下(23±5℃)でpHメーター(HORIBA社製)により測定して、2.6であった。
次いで、スライドガラス(アズワン(株)製)をガラス処理液に10秒間浸漬し、引き上げた後、130℃で15分間加熱処理して乾燥させ、スライドガラスを表面処理剤でコーティングした。
(Iii) Preparation of surface-treated glass First, the solid content concentration of the P (MAPTAC / GMA) -AEAPTMS solution obtained in (ii) is 5.0 wt%, 35% concentrated hydrochloric acid (manufactured by Nacalai Tesque) 2.5 wt% %, Water was 92.5 wt%, water, hydrochloric acid, and P (MAPTAC / GMA) -AEAPTMS solution were mixed in this order, and allowed to stand at room temperature for 1 hour to prepare a glass treatment solution. The pH of the glass treatment solution was 2.6 as measured with a pH meter (manufactured by HORIBA) under room temperature conditions (23 ± 5 ° C.).
Next, the slide glass (manufactured by AS ONE Co., Ltd.) was dipped in a glass treatment solution for 10 seconds, pulled up, heated at 130 ° C. for 15 minutes and dried, and the slide glass was coated with a surface treatment agent.

[実施例2]
実施例1の(ii)においてAEAPTMS95%溶液1.87gに代えて、AEAPTMS95%溶液0.94g(P(MAPTAC/GMA)中のGMAに対して50モル%相当分)を用いた以外は実施例1と同様にして表面処理ガラスを作成した。
なお、得られたP(MAPTAC/GMA)−AEAPTMS溶液は固形分濃度が16%であった。
[Example 2]
Example 1 except that 0.94 g of AEAPTMS 95% solution (corresponding to 50 mol% with respect to GMA in P (MAPTAC / GMA)) was used instead of 1.87 g of AEAPTMS 95% solution in Example (ii). A surface-treated glass was prepared in the same manner as in 1.
The obtained P (MAPTAC / GMA) -AEAPTMS solution had a solid content of 16%.

[実施例3]
実施例1の(i)において、MAPTAC98%溶液20.27gに代えてMAPTAC98%溶液13.51g(MAPTAC0.06モル相当分)を用い、GMA100%溶液4.26gに代えてGMA100%溶液2.84g(GMA0.02モル相当分)、エタノール35.79gに代えてエタノール37.27g(モノマー濃度30wt%調整相当量)を用いた。また、得られたP(MAPTAC/GMA)溶液の希釈は行わなかった。
実施例1の(ii)において、P(MAPTAC/GMA)溶液21.17gとエタノール31.72gに代えて、P(MAPTAC/GMA)溶液17.73gとエタノール21.93gを用いた。また、AEAPTMS95%溶液1.87gに代えて、AEAPTMS95%溶液1.41g(P(MAPTAC/GMA)中のGMAに対して100モル%相当分)を用いた。
それ以外は実施例1と同様にして表面処理ガラスを作成した。
なお、得られたP(MAPTAC/GMA)溶液は固形分濃度が27wt%であり、アセトン溶媒での再沈収率は93%であった。また、得られたP(MAPTAC/GMA)の重量平均分子量は30000であり、平均重合度は150であった。
また、得られたP(MAPTAC/GMA)−AEAPTMS溶液は固形分濃度が14wt%であった。
[Example 3]
In Example 1 (i), 13.51 g of MAPTAC 98% solution (corresponding to MAPTAC 0.06 mol) was used instead of 20.27 g of MAPTAC 98% solution, and 2.84 g of GMA 100% solution was used instead of 4.26 g of GMA 100% solution. (GMA equivalent to 0.02 mol), instead of ethanol 35.79 g, ethanol 37.27 g (monomer concentration 30 wt% adjustment equivalent) was used. Further, the obtained P (MAPTAC / GMA) solution was not diluted.
In Example (ii), in place of 21.17 g of P (MAPTAC / GMA) solution and 31.72 g of ethanol, 17.73 g of P (MAPTAC / GMA) solution and 21.93 g of ethanol were used. Further, instead of 1.87 g of AEAPTMS 95% solution, 1.41 g of AEAPTMS 95% solution (corresponding to 100 mol% with respect to GMA in P (MAPTAC / GMA)) was used.
Otherwise, a surface-treated glass was prepared in the same manner as in Example 1.
In addition, the obtained P (MAPTAC / GMA) solution had a solid content concentration of 27 wt%, and the reprecipitation yield in the acetone solvent was 93%. The obtained P (MAPTAC / GMA) had a weight average molecular weight of 30,000 and an average degree of polymerization of 150.
Moreover, the obtained P (MAPTAC / GMA) -AEAPTMS solution had a solid content of 14 wt%.

[実施例4]
実施例1の(i)において、エタノール35.79gに代えてエタノール315.68g(モノマー濃度60wt%調整相当量)を用いた。なお、反応液の粘性が高くなるため共重合反応中にエタノール20.1gを分割して添加して希釈し、得られたP(MAPTAC/GMA)溶液にさらにエタノール20.1gを加えて希釈した。
実施例1の(ii)において、P(MAPTAC/GMA)溶液21.17gとエタノール31.72gに代えて、P(MAPTAC/GMA)溶液20.05gとエタノール32.84gを用いた。また、AEAPTMS95%溶液1.87g(P(MAPTAC/GMA)中のGMAに対して100モル%相当分)を用いた。
それ以外は実施例1と同様にして表面処理ガラスを作成した。
なお、得られたP(MAPTAC/GMA)溶液は固形分濃度が32wt%であり、アセトン溶媒での再沈収率は93%であった。また、得られたP(MAPTAC/GMA)の重量平均分子量は320000であり、平均重合度は1600であった。
また、得られたP(MAPTAC/GMA)−AEAPTMS溶液は固形分濃度が15wt%であった。
[Example 4]
In Example 1 (i), 315.68 g of ethanol (monomer concentration adjusted to 60 wt%) was used instead of 35.79 g of ethanol. In addition, since the viscosity of the reaction solution is increased, 20.1 g of ethanol was added in portions during the copolymerization reaction and diluted, and the resulting P (MAPTAC / GMA) solution was further diluted with 20.1 g of ethanol. .
In Example (ii), 20.05 g of P (MAPTAC / GMA) solution and 32.84 g of ethanol were used instead of 21.17 g of P (MAPTAC / GMA) solution and 31.72 g of ethanol. Further, 1.87 g of AEAPTMS 95% solution (corresponding to 100 mol% with respect to GMA in P (MAPTAC / GMA)) was used.
Otherwise, a surface-treated glass was prepared in the same manner as in Example 1.
In addition, the obtained P (MAPTAC / GMA) solution had a solid content concentration of 32 wt%, and the reprecipitation yield in the acetone solvent was 93%. The obtained P (MAPTAC / GMA) had a weight average molecular weight of 320,000 and an average degree of polymerization of 1600.
Further, the obtained P (MAPTAC / GMA) -AEAPTMS solution had a solid content concentration of 15 wt%.

[実施例5]
実施例1の(i)において、MAPTAC98%溶液20.27gに代えてMAPTAC98%溶液18.02g(MAPTAC0.08モル相当分)を用い、GMA100%溶液4.26gに代えてGMA100%溶液5.69g(GMA0.04モル相当分)、エタノール35.79gに代えてエタノール34.66g(モノマー濃度40%調整相当量)を用いた。また、得られたP(MAPTAC/GMA)溶液の希釈は行わなかった。なお、V601は1.86g(モノマーに対して6モル%相当分)を用いた。
実施例1の(ii)において、P(MAPTAC/GMA)溶液21.17gとエタノール31.72gに代えて、P(MAPTAC/GMA)溶液5.61gとエタノール15.47gを用いた。また、AEAPTMS95%溶液1.87gに代えて、AEAPTMS95%溶液0.94g(P(MAPTAC/GMA)中のGMAに対して100モル%相当分)を用いた。
それ以外は実施例1と同様にして表面処理ガラスを作成した。
なお、得られたP(MAPTAC/GMA)溶液は固形分濃度が43%であり、アセトン溶媒での再沈収率は95%であった。また、得られたP(MAPTAC/GMA)の重量平均分子量は52000であり、平均重合度は270であった。
また、得られたP(MAPTAC/GMA)−AEAPTMS溶液は固形分濃度が17%であった。
[Example 5]
In Example 1 (i), instead of 20.27 g of the MAPTAC 98% solution, 18.02 g of MAPTAC 98% solution (corresponding to MAPTAC 0.08 mol) was used, and instead of 4.26 g of the GMA 100% solution, 5.69 g of the GMA 100% solution. (GMA equivalent to 0.04 mol), ethanol 34.66 g (monomer concentration 40% adjustment equivalent) was used instead of 35.79 g of ethanol. Further, the obtained P (MAPTAC / GMA) solution was not diluted. V601 used was 1.86 g (corresponding to 6 mol% with respect to the monomer).
In Example 1 (ii), instead of 21.17 g of P (MAPTAC / GMA) solution and 31.72 g of ethanol, 5.61 g of P (MAPTAC / GMA) solution and 15.47 g of ethanol were used. Further, 0.94 g of AEAPTMS 95% solution (corresponding to 100 mol% with respect to GMA in P (MAPTAC / GMA)) was used instead of 1.87 g of AEAPTMS 95% solution.
Otherwise, a surface-treated glass was prepared in the same manner as in Example 1.
The obtained P (MAPTAC / GMA) solution had a solid content of 43% and a reprecipitation yield in an acetone solvent of 95%. The obtained P (MAPTAC / GMA) had a weight average molecular weight of 52,000 and an average degree of polymerization of 270.
The obtained P (MAPTAC / GMA) -AEAPTMS solution had a solid content of 17%.

[実施例6]
実施例1の(i)において、MAPTAC98%溶液20.27g(MAPTAC0.09モル相当分)を用い、GMA100%溶液4.26gに代えてGMA100%溶液1.42g(GMA0.01モル相当分)、エタノール35.79gに代えてエタノール31.53g(モノマー濃度40%調整相当量)を用いた。また、得られたP(MAPTAC/GMA)溶液は、エタノール27.6gで希釈した。
実施例1の(ii)において、P(MAPTAC/GMA)溶液21.17gとエタノール31.72gに代えて、P(MAPTAC/GMA)溶液24.13gとエタノール29.91gを用いた。また、AEAPTMS95%溶液0.935gに代えて、AEAPTMS95%溶液0.82g(P(MAPTAC/GMA)中のGMAに対して100モル%相当分)を用いた。
それ以外は実施例1と同様にして表面処理ガラスを作成した。
なお、得られたP(MAPTAC/GMA)は固形分濃度が31%であり、アセトン溶媒での再沈収率は105%であった。また、得られたP(MAPTAC/GMA)の重量平均分子量は99000であり、平均重合度は470であった。
また、得られたP(MAPTAC/GMA)−AEAPTMSは固形分濃度が15%であった。
[Example 6]
In Example 1 (i), 20.27 g of MAPTAC 98% solution (corresponding to MAPTAC 0.09 mol) was used, and instead of 4.26 g of GMA 100% solution, 1.42 g of GMA 100% solution (corresponding to 0.01 mol of GMA), Instead of 35.79 g of ethanol, 31.53 g of ethanol (monomer concentration adjusted to 40%) was used. Further, the obtained P (MAPTAC / GMA) solution was diluted with 27.6 g of ethanol.
In Example (ii), instead of 21.17 g of P (MAPTAC / GMA) solution and 31.72 g of ethanol, 24.13 g of P (MAPTAC / GMA) solution and 29.91 g of ethanol were used. Further, instead of 0.935 g of AEAPTMS 95% solution, 0.82 g of AEAPTMS 95% solution (corresponding to 100 mol% with respect to GMA in P (MAPTAC / GMA)) was used.
Otherwise, a surface-treated glass was prepared in the same manner as in Example 1.
The obtained P (MAPTAC / GMA) had a solid concentration of 31%, and the reprecipitation yield in an acetone solvent was 105%. The obtained P (MAPTAC / GMA) had a weight average molecular weight of 99000 and an average degree of polymerization of 470.
The obtained P (MAPTAC / GMA) -AEAPTMS had a solid content of 15%.

[実施例7]
実施例1の(ii)において、AEAPTMS95%溶液1.87gに代えて、3−アミノプロピルトリメトキシシラン(東京化成工業(株)製;以下、APTMSと記載することもある)97%溶液1.48g(P(MAPTAC/GMA)中のGMAに対して100モル%相当分)を用いた以外は実施例1と同様にして表面処理ガラスを作成した。
なお、得られたP(MAPTAC/GMA)−APTMSは固形分濃度が14%であった。
反応終了後の溶液でTLCのスポットの移動が見られたこと、アセトン溶媒での再沈物のIRスペクトル(図3)よりSi−O−Cに由来する1064cm−1の吸収が観測されたことから、反応が進行していることが確認された。
[Example 7]
In (ii) of Example 1, instead of 1.87 g of the AEAPTMS 95% solution, 3-aminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd .; hereinafter sometimes referred to as APTMS) 97% solution A surface-treated glass was prepared in the same manner as in Example 1 except that 48 g (corresponding to 100 mol% with respect to GMA in P (MAPTAC / GMA)) was used.
The obtained P (MAPTAC / GMA) -APTMS had a solid content concentration of 14%.
The movement of the TLC spot was observed in the solution after the completion of the reaction, and the absorption of 1064 cm −1 derived from Si—O—C was observed from the IR spectrum (FIG. 3) of the reprecipitate in the acetone solvent. From this, it was confirmed that the reaction was progressing.

[実施例8]
実施例1の(ii)において、AEAPTMS95%溶液1.87gに代えて、3−アミノプロピルトリメトキシシラン(東京化成工業(株)製;以下、APTMSと記載することもある)97%溶液0.74g(P(MAPTAC/GMA)中のGMAに対して50モル%相当分)を用いた以外は実施例1と同様にして表面処理ガラスを作成した。
なお、得られたP(MAPTAC/GMA)−APTMSは固形分濃度が15%であった。
[Example 8]
In (ii) of Example 1, instead of 1.87 g of the AEAPTMS 95% solution, 3-aminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd .; hereinafter sometimes referred to as APTMS) 97% solution Surface-treated glass was prepared in the same manner as in Example 1 except that 74 g (corresponding to 50 mol% with respect to GMA in P (MAPTAC / GMA)) was used.
The obtained P (MAPTAC / GMA) -APTMS had a solid content concentration of 15%.

[比較例1]
実施例1の(iii)において、P(MAPTAC/GMA)−AEAPTMS溶液に代えて、実施例1の(i)と同様にして得られたP(MAPTAC/GMA)溶液を用いて表面処理ガラスを作成した。
[Comparative Example 1]
In (iii) of Example 1, in place of the P (MAPTAC / GMA) -AEAPTMS solution, the P (MAPTAC / GMA) solution obtained in the same manner as in (i) of Example 1 was used for the surface-treated glass. Created.

[比較例2]
ポリアリルアミン(日東紡績(株)製;濃度20.6%のポリアリルアミンエタノール溶液、重量平均分子量3000;以下、PAAと記載することもある、またアリルアミンをAAと記載することもある)溶液27.72g、エタノール84.11gを加え、撹拌しながらウォーターバスを用いて30℃に加温した。
次いで、得られる液に、3−グリシドプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製;以下、GPTMSと記載することもある)2.36g(PAAのアミノ基に対して10モル%)を滴下した。滴下終了後、30℃で24時間反応させることにより、固形分濃度6%のGPTMS(10モル%)とAA(90%)とを含む高分子化合物(P(GPTMS/AA)ということもある)を得た。
次いで、実施例1の(iii)において、P(MAPTAC/GMA)−AEAPTMS溶液に代えて、得られたP(GPTMS/AA)溶液を用いて表面処理ガラスを作成した。
ここで、P(GPTMS/AA)は、従来技術による各種の親水性ポリマーの中で、親水性基の中でも特に親水性の高い第1級アミノ基を有するため、特に親水性に優れたポリマーであると推定される。そのため、本明細書においては、このP(GPTMS/AA)を比較例として用いた。
[Comparative Example 2]
Polyallylamine (manufactured by Nittobo Co., Ltd .; polyallylamine ethanol solution having a concentration of 20.6%, weight average molecular weight 3000; hereinafter, may be referred to as PAA, and allylamine may also be referred to as AA) 27. 72 g and 84.11 g of ethanol were added, and the mixture was heated to 30 ° C. using a water bath with stirring.
Next, 2.36 g (10 mol% with respect to the amino group of PAA) of 3-glycidpropylpropylmethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .; hereinafter sometimes referred to as GPTMS) was added to the resulting liquid. It was dripped. After completion of the dropwise addition, the reaction is carried out at 30 ° C. for 24 hours, whereby a polymer compound containing GPMS (10 mol%) and AA (90%) having a solid content concentration of 6% (sometimes referred to as P (GPTMS / AA)). Got.
Subsequently, in (iii) of Example 1, it replaced with the P (MAPTAC / GMA) -AEAPTMS solution, and produced the surface treatment glass using the obtained P (GPTMS / AA) solution.
Here, P (GPTMS / AA) is a polymer having particularly excellent hydrophilicity because it has a primary amino group having a particularly high hydrophilicity among hydrophilic groups among various hydrophilic polymers according to the prior art. Presumed to be. Therefore, in this specification, this P (GPTMS / AA) was used as a comparative example.

[親水性及び耐水性評価試験]
実施例1〜8及び比較例1〜2で得られた表面処理ガラスおいて、未洗浄時の表面処理ガラスの接触角を測定することで、表面処理ガラスに親水性が付与されたか否かを評価した。
次いで、室温(23±5℃)の水中に表面処理ガラスを2日間浸漬した。その後、表面処理ガラスを水中から引き上げて、接触角を測定することで、表面処理ガラスに施された表面処理が耐水性を有するか否かを評価した。
なお、比較例3として未処理のスライドガラスについて同様の評価を行った。
親水性及び耐水性の評価結果は表1に示す。
[Hydrophilicity and water resistance evaluation test]
In the surface-treated glass obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2, it was determined whether or not hydrophilicity was imparted to the surface-treated glass by measuring the contact angle of the surface-treated glass when not washed. evaluated.
Next, the surface-treated glass was immersed in water at room temperature (23 ± 5 ° C.) for 2 days. Thereafter, the surface-treated glass was pulled up from the water and the contact angle was measured to evaluate whether the surface treatment applied to the surface-treated glass had water resistance.
In addition, the same evaluation was performed about the untreated slide glass as the comparative example 3.
The evaluation results of hydrophilicity and water resistance are shown in Table 1.

Figure 0005549464
Figure 0005549464

なお、表1において、反応基モル%は、シラン化合物がAEAPTMS又はAPTMSの場合は、P(MAPTAC/GMA)中のGMAが有するエポキシ基に対する値であり、シラン化合物がGPTMSの場合は、PAAが有するアミノ基に対する値である。   In Table 1, when the silane compound is AEAPTMS or APTMS, the reactive group mol% is a value relative to the epoxy group of GMA in P (MAPTAC / GMA), and when the silane compound is GPTMS, PAA is It is the value for the amino group it has.

表1に示すように、親水基(第4級アミノ基)と加水分解性シリル基(アルコキシシリル基)を側鎖に有する高分子化合物であるP(MAPTAC/GMA)−AEAPTMS又はP(MAPTAC/GMA)−APTMSを含む表面処理剤で処理された実施例1〜8の表面処理ガラスは高い親水性を示した。さらに、実施例1〜8の表面処理ガラスは、親水基(第4級アミノ基)のみを有する高分子化合物であるP(MAPTAC/GMA)を含む表面処理剤で処理された比較例1の表面処理ガラスよりもはるかに高い耐水性を示した。
一方、親水基(第1級アミノ基)と加水分解性シリル基(アルコキシシリル基)を側鎖に有する高分子化合物であるP(GPTMS/AA)を含む表面処理剤で処理された比較例2の表面処理ガラスは耐水性を示さなかった。
また、比較例3の未処理スライドガラスは、親水性及び耐水性を示さなかった。
As shown in Table 1, P (MAPTAC / GMA) -AEAPTMS or P (MAPTAC / which is a polymer compound having a hydrophilic group (quaternary amino group) and a hydrolyzable silyl group (alkoxysilyl group) in the side chain. The surface-treated glass of Examples 1 to 8 treated with a surface treatment agent containing GMA) -APTMS showed high hydrophilicity. Furthermore, the surface-treated glass of Examples 1 to 8 is the surface of Comparative Example 1 treated with a surface treatment agent containing P (MAPTAC / GMA), which is a polymer compound having only hydrophilic groups (quaternary amino groups). It showed much higher water resistance than the treated glass.
On the other hand, Comparative Example 2 treated with a surface treating agent containing P (GPTMS / AA), which is a polymer compound having a hydrophilic group (primary amino group) and a hydrolyzable silyl group (alkoxysilyl group) in the side chain. The surface-treated glass did not show water resistance.
Moreover, the untreated slide glass of Comparative Example 3 did not show hydrophilicity and water resistance.

これらの結果より、P(MAPTAC/GMA)−AEAPTMS又はP(MAPTAC/GMA)−APTMSを用いて、耐水性に優れた親水性コーティングを基材に施せることが確認された。また、P(MAPTAC/GMA)−AEAPTMS又はP(MAPTAC/GMA)−APTMSは、親水基と加水分解性シリル基を側鎖に有する高分子化合物の中でも、とりわけ基材への親水性及び耐水性付与に優れることが確認された。   From these results, it was confirmed that a hydrophilic coating excellent in water resistance can be applied to the substrate using P (MAPTAC / GMA) -AEAPTMS or P (MAPTAC / GMA) -APTMS. Further, P (MAPTAC / GMA) -AEAPTMS or P (MAPTAC / GMA) -APTMS is a polymer compound having a hydrophilic group and a hydrolyzable silyl group in the side chain, in particular, hydrophilicity and water resistance to the substrate. It was confirmed that the application was excellent.

実施例1〜8の比較より、P(MAPTAC/GMA)においてMAPTAC:GMA=3:1であり、モノマー濃度が30〜60%であり、AEAPTMSの添加量がP(MAPTAC/GMA)のGMAに対して50〜100モル%であるP(MAPTAC/GMA)−AEAPTMSを含む表面処理剤が、特に優れた親水性及び耐水性を表面処理ガラスに付与可能なことが確認された。   From comparison of Examples 1-8, P (MAPTAC / GMA) is MAPTAC: GMA = 3: 1, the monomer concentration is 30 to 60%, and the addition amount of AEAPTMS is P (MAPTAC / GMA). On the other hand, it was confirmed that the surface treatment agent containing P (MAPTAC / GMA) -AEAPTMS that is 50 to 100 mol% can impart particularly excellent hydrophilicity and water resistance to the surface-treated glass.

[耐温水性の評価試験]
50℃の温水中に実施例1、3〜6及び比較例1〜2で得られた表面処理ガラスを15日間浸漬した。温水への浸漬から5日及び15日が経過した時点で、表面処理ガラスを水中から引き上げて、接触角を測定することで、表面処理ガラスに施された表面処理が耐温水性を有するか否かを評価した。
親水性及び耐温水性の評価結果は表2に示す。
[Evaluation test for hot water resistance]
The surface-treated glass obtained in Examples 1, 3-6 and Comparative Examples 1-2 was immersed in warm water at 50 ° C. for 15 days. Whether or not the surface treatment applied to the surface-treated glass has hot water resistance by raising the surface-treated glass from the water and measuring the contact angle when 5 days and 15 days have passed since the immersion in warm water Was evaluated.
The evaluation results of hydrophilicity and hot water resistance are shown in Table 2.

Figure 0005549464
Figure 0005549464

なお、表2において、対反応基モル%は、シラン化合物がAEAPTMSの場合は、P(MAPTAC/GMA)中のGMAが有するエポキシ基に対する値であり、シラン化合物がGPTMSの場合は、PAAが有するアミノ基に対する値である。   In Table 2, mol% for reactive groups is a value relative to the epoxy group of GMA in P (MAPTAC / GMA) when the silane compound is AEAPTMS, and PAA has when the silane compound is GPTMS. Values for amino groups.

表2に示すように、親水基(第4級アミノ基)と加水分解性シリル基(アルコキシシリル基)を側鎖に有する高分子化合物を含む本発明の表面処理剤で処理した表面処理ガラスは、比較例に比べて極めて高い耐温水性を示すことが確認された。   As shown in Table 2, the surface-treated glass treated with the surface treatment agent of the present invention containing a polymer compound having a hydrophilic group (quaternary amino group) and a hydrolyzable silyl group (alkoxysilyl group) in the side chain is It was confirmed that the water resistance was extremely high compared to the comparative example.

また、実施例1、3、4〜6の比較より、P(MAPTAC/GMA)においてMAPTAC:GMA=3:1であり、モノマー濃度が40〜60%である場合に、特に優れた耐温水性を表面処理ガラスに付与可能なことが確認された。   Further, from the comparison of Examples 1, 3, and 4 to 6, when MAPTAC: GMA = 3: 1 in P (MAPTAC / GMA) and the monomer concentration is 40 to 60%, particularly excellent hot water resistance It was confirmed that can be imparted to the surface-treated glass.

本発明の表面処理剤組成物を用いることで、基材表面に高い親水性を付与することができ、さらに得られる親水化表面は優れた耐久性、とりわけ耐水性を有する。それに伴い、本発明の表面処理剤組成物を用いることで、防汚性、防曇性、耐候性を基材に付与することができる。従って、本発明の表面処理剤組成物は、例えば、親水化処理剤、防曇剤、防汚コート剤として利用できる。また、抗菌又は防カビのための添加剤を本発明の表面処理剤組成物に含有させることで、本発明の表面処理剤組成物は、抗菌剤や防カビ剤として利用できる。
一方、本発明の表面処理基材は、例えば、防汚性や防曇性が求められる、浴室用又は洗面所用鏡、車両用ミラーのような鏡、及び眼鏡レンズ、光学レンズのような光学物品等に利用することができる。
By using the surface treating agent composition of the present invention, high hydrophilicity can be imparted to the substrate surface, and the resulting hydrophilized surface has excellent durability, especially water resistance. Along with this, antifouling properties, antifogging properties, and weather resistance can be imparted to the substrate by using the surface treating agent composition of the present invention. Therefore, the surface treatment agent composition of the present invention can be used as, for example, a hydrophilic treatment agent, an antifogging agent, and an antifouling coating agent. Moreover, the surface treatment agent composition of this invention can be utilized as an antibacterial agent or a fungicide by making the surface treatment agent composition of this invention contain the additive for antibacterial or mold prevention.
On the other hand, the surface-treated substrate of the present invention is, for example, a bathroom or toilet mirror, a mirror such as a vehicle mirror, and an optical article such as a spectacle lens or an optical lens, which require antifouling properties or antifogging properties. Etc. can be used.

Claims (11)

構成単位として下記一般式(I)
Figure 0005549464

(ただし、pは1〜6の整数を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R、R、及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Xa−はカウンターイオンを示し、aは該カウンターイオンの価数を示す)
で表される構成単位(1)を少なくとも1種、及び、
下記一般式(II)
Figure 0005549464

(ただし、Rは水素原子又はメチル基を示し、qは1〜3の整数を示す)
で表される構成単位(2)を少なくとも1種、含む共重合体(i)、
加水分解性シリル基と前記共重合体(i)中のエポキシ基と反応しうるアミノ基をそれぞれ1つ以上含むアミノシラン化合物(ii)、並びに
溶媒(iii)
を含む表面処理剤組成物。
As a structural unit, the following general formula (I)
Figure 0005549464

(Here, p represents an integer of 1 to 6, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2, R 3, and R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X a - represents a counter ion, a is shown the valency of the counter ion)
At least one structural unit (1) represented by:
The following general formula (II)
Figure 0005549464

(Wherein, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, q is an integer of 1 to 3)
A copolymer (i) containing at least one structural unit (2) represented by:
An aminosilane compound (ii) containing at least one amino group capable of reacting with a hydrolyzable silyl group and an epoxy group in the copolymer (i), and a solvent (iii)
A surface treatment composition comprising:
前記アミノシラン化合物(ii)が下記一般式(III)
Figure 0005549464

(ただし、rは2〜5の整数を示し、sは0〜2の整数を示し、YはNH−又はNH−A−NH−を示し、R、及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Aは炭素数2〜5のアルキレン基を示す)
で表されるアミノアルコキシシラン(iia)である請求項1に記載の表面処理剤組成物。
The aminosilane compound (ii) is represented by the following general formula (III)
Figure 0005549464

(Wherein r represents an integer of 2 to 5, s represents an integer of 0 to 2, Y represents NH 2 — or NH 2 —A—NH—, and R 6 and R 7 are each independently carbon. An alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and A represents an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms)
The surface treating agent composition of Claim 1 which is aminoalkoxysilane (ia) represented by these.
前記共重合体(i)中のエポキシ基と前記アミノシラン化合物(ii)中のアミノ基を反応させて共有結合を形成させた、請求項1又は2に記載の表面処理剤組成物。   The surface treating agent composition according to claim 1 or 2, wherein an epoxy group in the copolymer (i) and an amino group in the aminosilane compound (ii) are reacted to form a covalent bond. 構成単位として下記一般式(I)
Figure 0005549464

(ただし、pは1〜6の整数を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R、R、及びRは独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Xa−はカウンターイオンを示し、aは該カウンターイオンの価数を示す)
で表される構成単位(1)を少なくとも1種、及び、
下記一般式(IV)
Figure 0005549464

(ただし、qは1〜3の整数を示し、rは2〜5の整数を示し、sは0〜2の整数示し、Zは−NH−、−NH−A−NH−又は−NH(A−NH)−を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R、及びRは独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Aは炭素数2〜5のアルキレン基を示す)
で表される構成単位(4)を少なくとも1種、含む共重合体。
As a structural unit, the following general formula (I)
Figure 0005549464

(Here, p represents an integer of 1 to 6, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2, R 3, and R 4 are independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X a- Represents a counter ion, and a represents the valence of the counter ion)
At least one structural unit (1) represented by:
The following general formula (IV)
Figure 0005549464

(Where q represents an integer of 1 to 3, r represents an integer of 2 to 5, s represents an integer of 0 to 2, and Z represents —NH—, —NH—A—NH— or —NH (A -NH 2) - indicates, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 6, and R 7 independently represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, a is an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms Show)
The copolymer containing at least 1 sort (s) of structural units (4) represented by these.
構成単位としてさらに下記一般式(II)
Figure 0005549464

(ただし、Rは水素原子又はメチル基を示し、qは1〜3の整数を示す)
で表される構成単位(2)を少なくとも1種、含む請求項4に記載の共重合体。
As a structural unit, the following general formula (II)
Figure 0005549464

(Wherein, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, q is an integer of 1 to 3)
The copolymer of Claim 4 containing at least 1 sort (s) of structural units (2) represented by these.
請求項4又は5に記載の共重合体と溶媒(iii)とを含む表面処理剤組成物。   A surface treating agent composition comprising the copolymer according to claim 4 or 5 and a solvent (iii). 前記表面処理が基材表面へ親水性を付与する処理である請求項3又は6に記載の表面処理剤組成物。   The surface treatment agent composition according to claim 3 or 6, wherein the surface treatment is a treatment for imparting hydrophilicity to the substrate surface. 基材上に請求項3、6又は7に記載の表面処理剤組成物を塗布したのち、乾燥させて基材表面にコーティング層を形成させる基材の表面処理方法。   A surface treatment method for a substrate, wherein the surface treatment agent composition according to claim 3, 6 or 7 is applied on the substrate and then dried to form a coating layer on the substrate surface. 請求項4又は5に記載の共重合体を含むコーティング層が付与された表面処理基材。   A surface-treated substrate provided with a coating layer comprising the copolymer according to claim 4 or 5. ラジカル重合開始剤の存在下、溶媒中で、下記一般式(V)
Figure 0005549464

(ただし、pは1〜6の整数を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R、R、及びRは独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Xa−はカウンターイオンを示し、aは該カウンターイオンの価数を示す)
で表される(メタ)アクリロイルアミノアルキル4級アンモニウム塩(1’)少なくとも1種と、
下記一般式(VI)
Figure 0005549464

(ただし、Rは水素原子又はメチル基を示し、qは1〜3の整数を示す)
で表されるグリシジル(メタ)アクリレート(2’)少なくとも1種とを共重合反応させる工程(ア)、及び、
前記工程(ア)の重合前、重合中又は重合後の反応液と、下記一般式(III)
Figure 0005549464

(ただし、rは2〜5の整数を示し、sは0〜2の整数を示し、YはNH−又はNH−A−NH−を示し、R、及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Aは炭素数2〜5のアルキレン基を示す)
で表されるアミノアルコキシシラン(iia)とを混合し、前記グリシジル(メタ)アクリレート(2’)及び/又は前記工程(ア)で得られた共重合体中のエポキシ基と前記アミノアルコキシシラン(iia)中のアミノ基とを反応させて共有結合を形成させる工程(イ)、
を有することを特徴とする請求項4又は5に記載の共重合体の製造方法。
In the presence of a radical polymerization initiator in a solvent, the following general formula (V)
Figure 0005549464

(Here, p represents an integer of 1 to 6, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2, R 3, and R 4 are independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X a- Represents a counter ion, and a represents the valence of the counter ion)
At least one (meth) acryloylaminoalkyl quaternary ammonium salt (1 ′) represented by:
The following general formula (VI)
Figure 0005549464

(Wherein, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, q is an integer of 1 to 3)
A step (a) of copolymerizing at least one glycidyl (meth) acrylate (2 ′) represented by
The reaction solution before, during or after polymerization in the step (a), and the following general formula (III)
Figure 0005549464

(Wherein r represents an integer of 2 to 5, s represents an integer of 0 to 2, Y represents NH 2 — or NH 2 —A—NH—, and R 6 and R 7 are each independently carbon. An alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and A represents an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms)
The epoxy group in the copolymer obtained by the said glycidyl (meth) acrylate (2 ') and / or the said process (a) and the said amino alkoxysilane ( a step of reacting with an amino group in ia) to form a covalent bond (a),
It has these, The manufacturing method of the copolymer of Claim 4 or 5 characterized by the above-mentioned.
構成単位として下記一般式(I)
Figure 0005549464

(ただし、pは1〜6の整数を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R、R、及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Xa−はカウンターイオンを示し、aは該カウンターイオンの価数を示す)
で表される構成単位(1)を少なくとも1種、及び、
下記一般式(II)
Figure 0005549464

(ただし、Rは水素原子又はメチル基を示し、qは1〜3の整数を示す)
で表される構成単位(2)を少なくとも1種、含む共重合体(i)、と
下記一般式(III)
Figure 0005549464

(ただし、rは2〜5の整数を示し、sは0〜2の整数を示し、YはNH−又はNH−A−NH−を示し、R、及びRはそれぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基を示し、Aは炭素数2〜5のアルキレン基を示す)
で表されるアミノアルコキシシラン(iia)とを混合し、前記共重合体(i)中のエポキシ基と前記アミノアルコキシシラン(iia)中のアミノ基とを反応させて共有結合を形成させる工程(イ’)を有することを特徴とする、請求項4又は5に記載の共重合体の製造方法。
As a structural unit, the following general formula (I)
Figure 0005549464

(Here, p represents an integer of 1 to 6, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 2, R 3, and R 4 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X a - represents a counter ion, a is shown the valency of the counter ion)
At least one structural unit (1) represented by:
The following general formula (II)
Figure 0005549464

(Wherein, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group, q is an integer of 1 to 3)
A copolymer (i) containing at least one structural unit (2) represented by the general formula (III):
Figure 0005549464

(Wherein r represents an integer of 2 to 5, s represents an integer of 0 to 2, Y represents NH 2 — or NH 2 —A—NH—, and R 6 and R 7 are each independently carbon. An alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and A represents an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms)
And a step of reacting an epoxy group in the copolymer (i) with an amino group in the aminoalkoxysilane (ia) to form a covalent bond ( The method for producing a copolymer according to claim 4 or 5, wherein the copolymer has a).
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