JP5761305B2 - パーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物 - Google Patents

パーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物 Download PDF

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Description

本発明は、パーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物に関する。また、本発明は、かかるパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物の製造方法、およびこれを含む表面処理剤等にも関する。
ある種の含フッ素シラン化合物は、基材の表面処理に用いると、優れた撥水性、撥油性、防汚性などを提供し得ることが知られている。含フッ素シラン化合物を含む表面処理剤から得られる層(以下、「表面処理層」とも言う)は、いわゆる機能性薄膜として、例えばガラス、プラスチック、繊維、建築資材など種々多様な基材に施されている。
そのような含フッ素シラン化合物として、パーフルオロポリエーテル基を分子主鎖に有し、Si原子に結合した加水分解可能な基を分子末端または末端部に有するパーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物が知られている。例えば、特許文献1には、パーフルオロポリエーテル基を有する分子主鎖と、加水分解可能な基を有するSi原子が、シロキサン結合を含むリンカー部を介して連結された含フッ素シラン化合物が記載されている。また、特許文献2には、パーフルオロポリエーテル基を有する分子主鎖の末端にアミドを有し、該アミドのN原子に、リンカーを介して、加水分解可能な基を有するSi原子が2個結合した含フッ素シラン化合物が記載されている。さらに、特許文献3には、パーフルオロポリエーテル基を有する分子主鎖の末端に、複数の加水分解可能な基を有するSi原子を有する含フッ素シラン化合物が記載されている。
特開2002−348370号公報 特開2000−327772号公報 特開2012−72272号公報
表面処理層には、所望の機能を基材に対して長期に亘って提供するべく、高い耐久性が求められる。パーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物を含む表面処理剤から得られる層は、上記のような機能を薄膜でも発揮し得ることから、光透過性ないし透明性が求められるメガネやタッチパネルなどの光学部材に好適に利用されており、とりわけこれらの用途において、摩擦耐久性の一層の向上が要求されている。
しかしながら、上記したような従来のパーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物を含む表面処理剤から得られる層では、次第に高まる摩擦耐久性向上の要求に応えるには、もはや必ずしも十分とは言えない。
本発明は、撥水性、撥油性、防汚性を有し、かつ、高い摩擦耐久性を有する層を形成することのできる新規なパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物を提供することを目的とする。また、本発明は、かかるパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物の製造方法、これを含む表面処理剤等を提供することを目的とする。さらに、本発明は、上記パーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物の製造における中間体およびかかる中間体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討した結果、パーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物であって、パーフルオロ(ポリ)エーテル基を有する分子主鎖の末端にSi原子を有し、該Si原子に、少なくとも1個の別のSi原子が、リンカーを介して結合し、該別のSi原子のいずれかに水酸基または加水分解可能な基が結合している化合物が、撥水性、撥油性および防汚性に加え、優れた摩擦耐久性を有する表面処理層を形成することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の第1の要旨によれば、式(1a)または式(1b):
Figure 0005761305
(式中、Aは、1個またはそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよいC1−16アルキル基を表し、
Rfは、−(OC−(OC−(OC−(OCF−を表し、ここに、a、b、cおよびdはそれぞれ独立して0以上200以下の整数であって、a、b、cおよびdの和は少なくとも1であり、a、b、cまたはdを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意であり、
Xは、2価の有機基を表し、
Yは、各出現において、それぞれ独立して、水酸基、加水分解可能な基、または炭化水素基を表し、
Qは、各出現において、それぞれ独立して、−Z−SiR 3−nを表し、
Zは、各出現において、それぞれ独立して、2価の有機基を表し:ただし、Zは、式(1a)または式(1b)における分子主鎖の末端のSi原子とシロキサン結合を形成するものを除く、
は、各出現において、それぞれ独立して、水酸基または加水分解可能な基を表し、
は、各出現において、それぞれ独立して、C1−22アルキル基、またはQ’を表し、
Q’は、Qと同意義であり、
nは、各QおよびQ’において、それぞれ独立して、0〜3から選択される整数であって、nの総和は1以上であり、
Q中、Z基を介して直鎖状に連結されるSiは最大で5個であり、
kは、それぞれ独立して、1〜3から選択される整数である。)
で表されるパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物が提供される。
本発明の第2の要旨によれば、上記式(1a)または式(1b)で表されるパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物の製造方法であって、下記工程:
工程(1):式(1a−1)または式(1b−1):
Figure 0005761305
(式中、AおよびRfは上記と同意義であり、X’は2価の有機基を表す。)
で表される化合物を、HSiM(式中、Mは、それぞれ独立して、ハロゲン原子またはC1−6アルコキシ基である)と反応させて、式(1a−2)または式(1b−2):
Figure 0005761305
(式中、A、Rf、X’およびMは、上記と同意義である。)
で表される化合物を得る工程;
工程(2):上記式(1a−2)または式(1b−2)で表される化合物を、
式:Hal−J−Z’−CH=CH(式中、Z’は結合または2価の有機基を表し、Jは、Mg、Cu、PdまたはZnを表し、Halはハロゲン原子を表す。)
で表される化合物、および、所望により
式:YL(式中、Yは上記と同意義であり、Lは、Yと結合可能な基を表し、hは1〜3の整数である。)
で表される化合物と反応させて、式(1a−3)または式(1b−3):
Figure 0005761305
(式中、A、Rf、X’、YおよびZ’は、上記と同意義であり、k’は1〜3の整数である。)
で表される化合物を得る工程;および
工程(3):式(1a−3)または式(1b−3)で表される化合物を、HSiM(式中、Mは上記と同意義である)および/または
式:R L’(式中、Rは上記と同意義であり、L’は、Rと結合可能な基を表し、iは1〜3の整数である。)
で表される化合物、および所望により
式:R2’ L”(式中、R2’は、C1−22アルキル基を表し、L”は、R2’と結合可能な基を表し、jは1〜3の整数である。)
で表される化合物と反応させる工程、
を含む方法が提供される。
本発明の第3の要旨によれば、式(1a−3’)または式(1b−3’):
Figure 0005761305
(式中、Aは、1個またはそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよいC1−16アルキル基を表し、
Rfは、−(OC−(OC−(OC−(OCF−を表し、ここに、a、b、cおよびdはそれぞれ独立して0以上200以下の整数であって、a、b、cおよびdの和は少なくとも1であり、a、b、cまたはdを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意であり、
Xは、2価の有機基を表し、
Yは、各出現において、それぞれ独立して、水酸基、加水分解可能な基、または炭化水素基を表し、
Z’は、結合または2価の有機基である。)
で表される化合物が提供される。かかる化合物は、上記式(1a)または式(1b)で表されるパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物の製造方法における中間体である。
本発明の第4の要旨によれば、上記式(1a−3’)または式(1b−3’)で表される化合物の製造方法であって:
式(1a−2’)または式(1b−2’):
Figure 0005761305
(式中、A、Rf、XおよびMは、上記と同意義である。)
で表される化合物を、
式:Hal−J−Z’−CH=CH(式中、Z’は、上記と同意義であり、Jは、Mg、Cu、PdまたはZnを表し、Halはハロゲン原子を表す。)
で表される化合物、および、所望により
式:YL(式中、Yは上記と同意義であり、Lは、Yと結合可能な基を表し、hは1〜3の整数である。)
で表される化合物と反応させる工程を含む方法が提供される。
本発明の第5の要旨によれば、上記式(1a)および/または式(1b)で表される少なくとも1種のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物を含有する表面処理剤が提供される。
本発明の第6の要旨によれば、基材と、該基材の表面に、上記式(1a)および/または式(1b)で表されるパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物または上記表面処理剤より形成された層とを含む物品が提供される。
本発明によれば、新規なパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物が提供される。さらに、本発明のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物を使用して得られる表面処理剤が提供される。これらを用いることにより、撥水性、撥油性、防汚性を有し、かつ、優れた摩擦耐久性を有する表面処理層を形成することができる。
以下、本発明の化合物について説明する。
本明細書において用いられる場合、「2価の有機基」とは、炭素を含有する2価の基を意味する。かかる2価の有機基としては、特に限定されるものではないが、炭化水素基からさらに1個の水素原子を脱離させた2価の基が挙げられる。
本明細書において用いられる場合、「炭化水素基」とは、炭素および水素を含む基を意味する。かかる炭化水素基としては、特に限定されるものではないが、1つまたはそれ以上の置換基により置換されていてもよい、炭素数1〜20の炭化水素基、例えば、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基等が挙げられる。上記「脂肪族炭化水素基」は、直鎖状、分枝鎖状または環状のいずれであってもよく、飽和または不飽和のいずれであってもよい。また、炭化水素基は、1つまたはそれ以上の環構造を含んでいてもよい。なお、かかる炭化水素基は、その末端または分子鎖中に、1つまたはそれ以上のN、O、S、Si、アミド、スルホニル、シロキサン、カルボニル、カルボニルオキシ等を有していてもよい。
本明細書において用いられる場合、「炭化水素基」の置換基としては、特に限定されるものではないが、例えば、ハロゲン原子;1個またはそれ以上のハロゲン原子により置換されていてもよい、C1−6アルキル基、C2−6アルケニル基、C2−6アルキニル基、C3−10シクロアルキル基、C3−10不飽和シクロアルキル基、5〜10員のヘテロシクリル基、5〜10員の不飽和ヘテロシクリル基、C6−10アリール基、5〜10員のヘテロアリール基等が挙げられる。
本発明は、式(1a)または式(1b)で表されるパーフルオロ(ポリ)エーテル基(以下、「PFPE」ともいう)含有シラン化合物を提供する(以下、「本発明のPFPE含有シラン化合物」ともいう)。
Figure 0005761305
上記式(1a)および式(1b)中、Aは、1個またはそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよいC1−16アルキル基を表す。
上記1個またはそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよいC1−16アルキル基における「C1−16アルキル基」は、直鎖または分枝鎖の炭素数1〜16のアルキル基であり、好ましくは、直鎖または分枝鎖の炭素数1〜6、特に炭素数1〜3のアルキル基であり、より好ましくは直鎖の炭素数1〜3のアルキル基である。
上記Aは、好ましくは、1個またはそれ以上のフッ素原子により置換されているC1−16アルキル基であり、より好ましくはCFH−C1−15パーフルオロアルキレン基であり、さらに好ましくはC1−16パーフルオロアルキル基である。
該C1−16パーフルオロアルキル基は、直鎖または分枝鎖の炭素数1〜16のパーフルオロアルキル基であり、好ましくは、直鎖または分枝鎖の炭素数1〜6、特に炭素数1〜3のパーフルオロアルキル基であり、より好ましくは直鎖の炭素数1〜3のパーフルオロアルキル基、具体的には−CF、−CFCF、または−CFCFCFである。
上記式(1a)および式(1b)中、Rfは、−(OC−(OC−(OC−(OCF−を表し、パーフルオロ(ポリ)エーテル基に該当する。ここに、a、b、cおよびdは、それぞれ独立して0または1以上の整数であって、a、b、cおよびdの和が少なくとも1であれば特に限定されるものではない。好ましくは、a、b、cおよびdは、それぞれ独立して0以上200以下の整数、例えば1以上200以下の整数であり、より好ましくは、それぞれ独立して0以上100以下の整数、例えば1以上100以下の整数である。さらに好ましくは、a、b、cおよびdの和は、10以上、好ましくは20以上であり、200以下、好ましくは100以下である。また、a、b、cまたはdを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意である。これら繰り返し単位のうち、−(OC)−は、−(OCFCFCFCF)−、−(OCF(CF)CFCF)−、−(OCFCF(CF)CF)−、−(OCFCFCF(CF))−、−(OC(CFCF)−、−(OCFC(CF)−、−(OCF(CF)CF(CF))−、−(OCF(C)CF)−および−(OCFCF(C))−のいずれであってもよいが、好ましくは−(OCFCFCFCF)−である。−(OC)−は、−(OCFCFCF)−、−(OCF(CF)CF)−および−(OCFCF(CF))−のいずれであってもよいが、好ましくは−(OCFCFCF)−である。また、−(OC)−は、−(OCFCF)−および−(OCF(CF))−のいずれであってもよいが、好ましくは−(OCFCF)−である。
一の態様において、Rfは、−(OC−(式中、bは1以上200以下、好ましくは10以上100以下の整数である)であり、好ましくは−(OCFCFCF−(式中、bは上記と同意義である)である。
別の態様において、Rfは、−(OC−(OC−(OC−(OCF−(式中、aおよびbは、それぞれ独立して0以上または1以上30以下、好ましくは0以上10以下の整数であり、cおよびdは、それぞれ独立して1以上200以下、好ましくは10以上100以下の整数である。a、b、cおよびdの和は、10以上、好ましくは20以上であり、200以下、好ましくは100以下である。添字a、b、cまたはdを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は、式中において任意である)であり、好ましくは−(OCFCFCFCF−(OCFCFCF−(OCFCF−(OCF−(式中、a、b、cおよびdは上記と同意義である)である。
上記式(1a)および式(1b)中、Xは、2価の有機基を表す。当該X基は、式(1a)および式(1b)で表される化合物において、主に撥水性および表面滑り性を提供するパーフルオロポリエーテル部(A−Rf−部または−Rf−部)と、加水分解して基材との結合能を提供するシラン部(−SiQ3−k部)とを連結するリンカーと解される。したがって、当該X基は、式(1a)および式(1b)で表される化合物が安定に存在し得るものであれば、いずれの2価の有機基であってもよい。
上記Xの例としては、特に限定するものではないが、例えば、下記式:
−(R−(X−R
[式中:
は、−(CH−またはo−、m−もしくはp−フェニレン基を表し、好ましくは−(CH−であり、
は、−(CH−またはo−、m−もしくはp−フェニレン基を表し、好ましくは−(CH−であり、
は、−(X−を表し、
は、各出現において、それぞれ独立して、−O−、−S−、o−、m−もしくはp−フェニレン基、−C(O)O−、−CONR−、−O−CONR−、−NR−、−Si(R−、−(Si(RO)−Si(R−および−(CH−からなる群から選択される基を表し、
は、各出現において、それぞれ独立して、フェニル基またはC1−6アルキル基を表し、好ましくはC1−6アルキル基、より好ましくはメチル基であり、
は、各出現において、それぞれ独立して、水素原子、フェニル基またはC1−6アルキル基(好ましくはメチル基)を表し、
mは、各出現において、それぞれ独立して、1〜100の整数、好ましくは1〜20の整数であり、
vは、各出現において、それぞれ独立して、1〜20の整数、好ましくは1〜6の整数、より好ましくは1〜3の整数であり、
sは、1〜20の整数、好ましくは1〜6の整数、より好ましくは1〜3の整数、さらにより好ましくは1または2であり、
tは、1〜20の整数、好ましくは2〜6の整数、より好ましくは2〜3の整数であり、
rは、1〜10の整数、好ましくは1〜5の整数、より好ましくは1〜3の整数であり、
pは、0または1であり、
qは、0または1である。]
で表される基が挙げられる。
好ましくは、上記Xは、
1−20アルキレン基、
−R−X−R−、または
−X−R
[式中、RおよびRは、上記と同意義である。]
であり得る。
より好ましくは、上記Xは、
1−20アルキレン基、
−(CH−X−(CH−、または
−X−(CH
[式中、sおよびtは、上記と同意義である。]
である。
上記式中、Xは、
−O−、
−S−、
−C(O)O−、
−CONR−、
−O−CONR−、
−Si(R−、
−(Si(RO)−Si(R−、
−O−(CHu−(Si(RO)−Si(R−、
−CONR−(CHu−(Si(RO)−Si(R−、
−CONR−(CH−N(R)−、または
−CONR−(o−、m−またはp−フェニレン)−Si(R
[式中、R、R、mおよびvは、上記と同意義であり、
uは1〜20の整数、好ましくは2〜6の整数、より好ましくは2〜3の整数である。]を表す。Xは、好ましくは−O−である。
上記式中、Xは、
−S−、
−C(O)O−、
−CONR−、
−CONR−(CHu−(Si(RO)−Si(R−、
−CONR−(CH−N(R)−、または
−CONR−(o−、m−またはp−フェニレン)−Si(R
を表す。
より好ましくは、上記Xは、
1−20アルキレン基、
−(CH−X−(CH−、または
−X−(CH
[式中、各記号は、上記と同意義である。]
であり得る。
さらにより好ましくは、上記Xは、
1−20アルキレン基、
−(CH−O−(CH−、
−(CH−(Si(RO)−Si(R−(CH−、または
−(CH−O−(CHu−(Si(RO)−Si(R−(CH−、
[式中、各記号は、上記と同意義である。]
である。
上記X基は、フッ素原子、C1−3アルキル基およびC1−3フルオロアルキル基(好ましくは、C1−3パーフルオロアルキル基)から選択される1個またはそれ以上の置換基により置換されていてもよい。
上記Xの具体的な例としては、例えば:
−CHO(CH−、
−CHO(CH−、
−CHO(CH−、
−CHO(CHSi(CHOSi(CH(CH−、
−CHO(CHSi(CHOSi(CHOSi(CH(CH−、
−CHO(CHSi(CHO(Si(CHO)Si(CH(CH−、
−CHO(CHSi(CHO(Si(CHO)Si(CH(CH−、
−CHO(CHSi(CHO(Si(CHO)10Si(CH(CH−、
−CHO(CHSi(CHO(Si(CHO)20Si(CH(CH−、
−(CH−、
−(CH−、
−(CH4−、
−(CH−、
−CONH−(CH−、
−CON(CH)−(CH−、
−CON(Ph)−(CH−(式中、Phはフェニルを意味する)、
−CONH−(CH−、
−CON(CH)−(CH−、
−CON(Ph)−(CH−(式中、Phはフェニルを意味する)、
−CONH−(CHNH(CH−、
−CONH−(CHNH(CH−、
−CHO−CONH−(CH−、
−CHO−CONH−(CH−、
−S−(CH−、
−(CHS(CH−、
−CONH−(CHSi(CHOSi(CH(CH−、
−CONH−(CHSi(CHOSi(CHOSi(CH(CH−、
−CONH−(CHSi(CHO(Si(CHO)Si(CH(CH−、
−CONH−(CHSi(CHO(Si(CHO)10Si(CH(CH−、
−CONH−(CHSi(CHO(Si(CHO)20Si(CH(CH
−C(O)O−(CH−、
−C(O)O−(CH−、
Figure 0005761305
などが挙げられる
また、別のX基の例としては、例えば下記の基が挙げられる:
Figure 0005761305
Figure 0005761305
[式中、Dは、
−CHO(CH−、
−CHO(CH−、
−CFO(CH−、
−(CH−、
−(CH−、
−(CH4−、
−CONH−(CH−、
−CON(CH)−(CH−、
−CON(Ph)−(CH−(式中、Phはフェニルを意味する)、および
Figure 0005761305
から選択される基であり、
Eは、−(CH−(nは2〜6の整数)であり、
Dは、式(1a)および式(1b)の分子主鎖のA−Rf−に結合し、Eは、式(1a)および式(1b)の分子主鎖のSi原子に結合する。]
さらに別のX基の例として、下記の基が挙げられる:
Figure 0005761305
[式中、各X基において、Tのうち任意の1つは、式(1a)および式(1b)の分子主鎖のA−Rf−に結合する以下の基:
−CHO(CH−、
−CHO(CH−、
−CFO(CH−、
−(CH−、
−(CH−、
−(CH4−、
−CONH−(CH−、
−CON(CH)−(CH−、
−CON(Ph)−(CH−(式中、Phはフェニルを意味する)、または
Figure 0005761305
であり、
、別の任意の1つは、式(1a)および式(1b)の分子主鎖のSi原子に結合する−(CH−(nは2〜6の整数)であり、残りは、それぞれ独立して、メチル基またはフェニル基である。]
上記式(1a)および式(1b)中、Yは、水酸基、加水分解可能な基、または炭化水素基を表す。水酸基は、特に限定されないが、加水分解可能な基が加水分解して生じたものであってよい。
上記「加水分解可能な基」とは、本明細書において用いられる場合、加水分解反応により、化合物の主骨格から脱離し得る基を意味する。かかる加水分解可能な基としては、特に限定されるものではないが、−OR、−OCOR、−O−N=C(R、−N(R、−NHR、ハロゲン原子(これら式中、Rは、各出現において、それぞれ独立して、置換または非置換のC1−3アルキル基を表す)などが挙げられる。
上記Yは、好ましくは、水酸基、−O(R)(式中、RはC1−12アルキル基、好ましくはC1−6アルキル基、より好ましくはC1−3アルキル基を表す)、C1−12アルキル基、C2−12アルケニル基、C2−12アルキニル基、またはフェニル基であり、より好ましくは、−OCH、−OCHCH、−OCH(CH)である。これらの基は、例えば、フッ素原子、C1−6アルキル基、C2−6アルケニル基、およびC2−6アルキニル基から選択される1個またはそれ以上の置換基により置換されていてもよい。
上記式(1a)および式(1b)中、Qは、−Z−SiR 3−nを表す。
上記Zは、各出現において、それぞれ独立して、2価の有機基を表す。
上記Zは、好ましくは、式(1a)または式(1b)における分子主鎖の末端のSi原子とシロキサン結合を形成するものを含まない。
上記Zは、好ましくは、C1−6アルキレン基、−(CHs’−O−(CHt’−(式中、s’は、1〜6の整数であり、t’は、1〜6の整数である)または、−フェニレン−(CHu’−(式中、u’は、0〜6の整数である)であり、より好ましくはC1−3アルキレン基である。これらの基は、例えば、フッ素原子、C1−6アルキル基、C2−6アルケニル基、およびC2−6アルキニル基から選択される1個またはそれ以上の置換基により置換されていてもよい。
上記Rは、各出現において、それぞれ独立して、水酸基または加水分解可能な基を表す。好ましくは、Rは、−OR(式中、Rは、置換または非置換のC1−3アルキル基、より好ましくはメチル基を表す)である。
上記Rは、各出現において、それぞれ独立して、C1−22アルキル基、またはQ’を表す。
上記Q’は、Qと同意義である。
上記nは、各QおよびQ’において、それぞれ独立して、0〜3から選択される整数であり、nの総和は1以上である。各QまたはQ’において、上記nが0である場合、そのQまたはQ’中のSiは、水酸基および加水分解可能な基を有さないことになる。したがって、上記nの総和は、少なくとも1以上でなければならない。
パーフルオロポリエーテル基を有する分子主鎖の末端のSi原子に結合する、−Q−Q’0−5鎖の末端のQ’において、上記nは、好ましくは2であり、より好ましくは3である。
上記QにおけるRの少なくとも1つがQ’である場合、Q中にZ基を介して直鎖状に連結されるSi原子が2個以上存在する。かかるZ基を介して直鎖状に連結されるSi原子の数は最大で5個である。なお、「Q中のZ基を介して直鎖状に連結されるSi原子の数」とは、Q中において直鎖状に連結される−Z−Si−の繰り返し数と等しくなる。
例えば、下記にQ中においてZ基を介してSi原子が連結された一例を示す。
Figure 0005761305
上記式において、*は、主鎖のSiに結合する部位を意味し、…は、ZSi以外の所定の基が結合していること、即ち、Si原子の3本の結合手がすべて…である場合、ZSiの繰り返しの終了箇所を意味する。また、Siの右肩の数字は、*から数えたZ基を介して直鎖状に連結されたSiの出現数を意味する。即ち、SiでZSi繰り返しが終了している鎖は「Q中のZ基を介して直鎖状に連結されるSi原子の数」が2個であり、同様に、Si、SiおよびSiでZSi繰り返しが終了している鎖は、それぞれ、「Q中のZ基を介して直鎖状に連結されるSi原子の数」が3、4および5個である。なお、上記の式から明らかなように、Q中には、ZSi鎖が複数存在するが、これらはすべて同じ長さである必要はなく、それぞれ任意の長さであってもよい。
本発明の好ましい態様において、下記に示すように、「Q中のZ基を介して直鎖状に連結されるSi原子の数」は、すべての鎖において、1個(左式)または2個(右式)である。
Figure 0005761305
一の態様において、Q中のZ基を介して直鎖状に連結されるSi原子の数は1個(すなわち、Q中にSi原子は1個のみ存在する)または2個、好ましくは1個である。
上記式(1a)および式(1b)中、kは、1〜3から選択される整数であり、好ましくは2以上、より好ましくは3である。kを3とすることにより、基材との結合が強固となり、高い摩擦耐久性を得ることができる。
一の態様において、本発明のPFPE含有シラン化合物は、QにおけるRが、C1−22アルキル基である式(1a)または式(1b)で表される化合物である。
一の態様において、本発明のPFPE含有シラン化合物は、QにおけるRの少なくとも1つがQ’である式(1a)または式(1b)で表される化合物である。
上記式(1a)または式(1b)で表されるPFPE含有シラン化合物において、A−Rf−部分の平均分子量は、特に限定されるものではないが、500〜30,000、好ましくは1,500〜30,000、より好ましくは2,000〜10,000である。
上記式(1a)または式(1b)で表される本発明のPFPE含有シラン化合物は、特に限定されるものではないが、5×10〜1×10の平均分子量を有し得る。かかる範囲のなかでも、2,000〜30,000、より好ましくは2,500〜12,000の平均分子量を有することが、摩擦耐久性の観点から好ましい。なお、本発明において「平均分子量」は数平均分子量を言い、「平均分子量」は、19F−NMRにより測定される値とする。
次に、本発明のPFPE含有シラン化合物の製造方法について説明する。
式(1a)または式(1b)で表されるPFPE含有シラン化合物は、下記工程:
工程(1):式(1a−1)または式(1b−1):
Figure 0005761305
(式中、AおよびRfは上記と同意義であり、X’は2価の有機基を表す。)
で表される化合物を、HSiM(式中、Mは、それぞれ独立して、ハロゲン原子またはC1−6アルコキシ基である)と反応させて、式(1a−2)または式(1b−2):
Figure 0005761305
(式中、A、Rf、X’およびMは、上記と同意義である。)
で表される化合物を得る工程;
工程(2):上記式(1a−2)または式(1b−2)で表される化合物を、
式:Hal−J−Z’−CH=CH(式中、Z’は結合または2価のリンカー基を表し、Jは、Mg、Cu、PdまたはZnを表し、Halはハロゲン原子を表す。)
で表される化合物、および、所望により
式:YL(式中、Yは上記と同意義であり、Lは、Yと結合可能な基を表し、hは1〜3の整数である。)
で表される化合物と反応させて、式(1a−3)または式(1b−3):
Figure 0005761305
(式中、A、Rf、X’、YおよびZ’は、上記と同意義であり、k’は1〜3の整数である。)
で表される化合物を得る工程;および
工程(3):式(1a−3)または式(1b−3)で表される化合物を、HSiM(式中、Mは、それぞれ独立して、ハロゲン原子またはC1−6アルコキシ基である)および、所望により
式:R L’(式中、Rは上記と同意義であり、L’は、Rと結合可能な基を表し、iは1〜3の整数である。)
で表される化合物、および/または
式:R2’ L”(式中、R2’は、C1−22アルキル基を表し、L”は、R2’と結合可能な基を表し、jは1〜3の整数である。)
で表される化合物と反応させる工程、
を含む方法により製造することができる。
別法として、工程(2)を、下記工程(2’)に置換してもよい。
工程(2’):
上記式(1a−2)または式(1b−2)で表される化合物を、
式:G−Z’−CH=CH(式中、Z’は結合または2価の有機基を表し、Gは、Li、NaまたはKを表す。)
で表される化合物、および、所望により
式:YL(式中、Yは請求項1の記載と同意義であり、Lは、Yと結合可能な基を表し、hは1〜3の整数である。)
で表される化合物と反応させて、式(1a−3)または式(1b−3):
Figure 0005761305
(式中、A、Rf、X’、YおよびZ’は、上記と同意義であり、k’は1〜3の整数である。)
で表される化合物を得る工程;および
以下、上記工程(1)について、より詳細に説明する。
工程(1)において、式(1a−1)または式(1b−1):
Figure 0005761305
で表される化合物を、HSiMと反応させて、式(1a−2)または式(1b−2):
Figure 0005761305
で表される化合物を得る。
上記式(1a−1)または式(1b−1)中、AおよびRfは、上記式(1a)および式(1b)の記載と同意義である。
上記式(1a−1)または式(1b−1)中、X’は2価の有機基を表す。なお、X’−CHCH−が、上記式(1a)および式(1b)中のXに対応する。
式(1a−1)または式(1b−1)で表される化合物は、市販されているか、または市販されている化合物から、当該技術分野における通常の技術を用いて製造することができる。
工程(1)おいて用いられるHSiM中、Mは、それぞれ独立して、ハロゲン原子(例えば、I、Br、Cl、F等)またはC1−6アルコキシ基であり、好ましくはハロゲン原子であり、より好ましくはClである。該化合物は、市販されているか、または市販されている化合物から、当該技術分野における通常の技術を用いて製造することができる。
上記HSiMの量は、上記式(1a−1)および/または式(1b−1)で表される化合物の末端−CH=CH基(2種以上の化合物を用いる場合にはその合計、以下も同様)1モルに対して、1モル以上であることが好ましい。
工程(1)の反応は、適当な触媒の存在下、適当な溶媒中で行われることが好ましい。
適当な触媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、Pt、Pd、Rh等が挙げられる。かかる触媒は任意の形態、例えば錯体の形態であってもよい。
適当な溶媒としては、反応に悪影響を及ぼさない溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、パーフルオロブチルエチルエーテル、パーフルオロヘキシルメチルエーテル等が挙げられる。
かかる反応における反応温度は、特に限定されないが、通常、0〜100℃、好ましくは50〜80℃であり、反応時間は、特に限定されないが、通常、60〜600分、好ましくは120〜240分であり、反応圧力は、特に限定されないが、−0.2〜1MPa(ゲージ圧)であり、簡便には常圧である。
以下、上記工程(2)について、より詳細に説明する。
工程(2)において、上記工程(1)で得られた式(1a−2)または式(1b−2)で表される化合物を、
式:Hal−J−Z’−CH=CH
で表される化合物、および、所望により
式:Y
で表される化合物と反応させて、式(1a−3)または式(1b−3):
Figure 0005761305
で表される化合物を得る。
上記工程(2)における式:Hal−J−Z’−CH=CH中、Halはハロゲン原子(例えば、I、Br、Cl、F等)を表し、Jは、Mg、Cu、PdまたはZnを表し、Z’は結合または2価の有機基を表す。当該「2価の有機基」は、上記式(1a)および式(1b)中のZにおける「2価の有機基」と同意義である。なお、Z’−CHCH−基が、上記式(1a)および式(1b)中のZに対応する。
式:Hal−J−Z’−CH=CHで表される化合物は、好ましくはJがMgである化合物であり、この化合物は、グリニャール試薬として当該技術分野で公知のものであり、市販されているか、または市販されている化合物から当該技術分野における通常の技術を用いて製造することができる。
工程(2)おいて用いられるHal−J−Z’−CH=CHで表される化合物の量は、特に限定されるものではないが、上記式(1a−2)および/または式(1b−2)で表される化合物の末端SiCl基1モルに対して、好ましくは2モル以上であり、より好ましくは2〜4モルである。なお、この量は、下記するYLで表される化合物の使用量に応じて変化し得ることは理解されるだろう。
上記工程(2)における式:YL中、Yは、上記式(1a)および式(1b)の記載と同意義であり、Lは、Yと結合可能な基を表し、hは1〜3の整数である。かかる「Yと結合可能な基」は、Yと結合可能であり、上記の反応においてYが脱離できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば水素原子、リチウム、ナトリウム等が挙げられる。かかるYと結合可能な基は、複数のY基を有し得る基、例えば=CH、≡CHであってもよく、この場合、YLで表される化合物は、それぞれ、CH、CHYであり得る。当業者であれば、反応させる化合物の種類、溶媒、温度等の条件に応じて、適当なYと結合可能な基を選択することができる。
工程(2)おいてYLで表される化合物を用いる場合、その使用量は、導入したいY基の量に応じて変化させることができ、このような量は、当業者であれば、適宜決定することができる。
かかる反応は、式:Hal−J−Z’−CH=CHで表される化合物と式:YLで表される化合物を同時に反応させてもよく、あるいは、いずれか一方の化合物を先に反応させ、ついで他方の化合物を反応させて2段階で行ってもよい。当業者であれば、反応させる化合物の種類、目的の化合物等に応じて、同時に反応させるか、またはどちらの化合物から順次反応させるか適宜選択することができる。
工程(2)の反応は、適当な溶媒中で行われることが好ましい。また、適当な触媒の存在下行ってもよい。
適当な触媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、Zn、Cu、Fe等が挙げられる。かかる触媒は任意の形態、例えば錯体の形態であってもよい。
適当な溶媒としては、反応に悪影響を及ぼさない溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、パーフルオロブチルエチルエーテル、パーフルオロヘキシルメチルエーテル等が挙げられる。
かかる反応における反応温度は、特に限定されないが、通常、−78〜150℃、好ましくは−20〜30℃であり、反応時間は、特に限定されないが、通常、60〜720分、好ましくは120〜240分であり、反応圧力は、特に限定されないが、−0.2〜1MPa(ゲージ圧)であり、簡便には常圧である。
以下、上記工程(2’)について、より詳細に説明する。
工程(2’)において、上記式(1a−2)または式(1b−2)で表される化合物を、
式:G−Z’−CH=CH
で表される化合物、および、所望により
式:Y
で表される化合物と反応させて、式(1a−3)または式(1b−3):
Figure 0005761305
で表される化合物を得る。
上記工程(2’)は、工程(2)の、Hal−J−Z’−CH=CHの代わりにG−Z’−CH=CHを用いたものと理解できる。
上記式G−Z’−CH=CH中、Z’は結合または2価の有機基を表し、Gは、Li、NaまたはKを表す。当該「2価の有機基」は、上記式(1a)および式(1b)中のZにおける「2価の有機基」と同意義である。なお、Z’−CHCH−基が、上記式(1a)および式(1b)中のZに対応する。
工程(2’)おいて用いられるG−Z’−CH=CHで表される化合物の量は、特に限定されるものではないが、上記式(1a−2)および/または式(1b−2)で表される化合物の末端SiCl基1モルに対して、好ましくは2モル以上であり、より好ましくは2〜4モルである。なお、この量は、下記するYLで表される化合物の使用量に応じて変化し得ることは理解されるだろう。
上記工程(2’)における式:YLは、工程(2)における式:YLと同意義である。
工程(2’)おいてYLで表される化合物を用いる場合、その使用量は、導入したいY基の量に応じて変化させることができ、このような量は、当業者であれば、適宜決定することができる。
かかる反応は、式:G−Z’−CH=CHで表される化合物と式:YLで表される化合物を同時に反応させてもよく、あるいは、いずれか一方の化合物を先に反応させ、ついで他方の化合物を反応させて2段階で行ってもよい。当業者であれば、反応させる化合物の種類、目的の化合物等に応じて、同時に反応させるか、またはどちらの化合物から順次反応させるか適宜選択することができる。
工程(2’)の反応は、適当な触媒の存在下、適当な溶媒中で行われることが好ましい。
適当な触媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、Zn、Cu、Fe等が挙げられる。かかる触媒は任意の形態、例えば錯体の形態であってもよい。
適当な溶媒としては、反応に悪影響を及ぼさない溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、パーフルオロブチルエチルエーテル、パーフルオロヘキシルメチルエーテル等が挙げられる。
かかる反応における反応温度は、特に限定されないが、通常、−78〜150℃、好ましくは−20〜30℃であり、反応時間は、特に限定されないが、通常、60〜720分、好ましくは120〜240分であり、反応圧力は、特に限定されないが、−0.2〜1MPa(ゲージ圧)であり、簡便には常圧である。
以下、上記工程(3)について、より詳細に説明する。
工程(3)において、上記工程(2)で得られた式(1a−3)または式(1b−3)で表される化合物を、HSiM(式中、Mは、上記と同意義であり、好ましくはハロゲン原子であり、より好ましくはClである)および、所望により式:R L’で表される化合物、および/または式:R2’ L”で表される化合物と反応させる。
上記工程(3)における式:R L’中、Rは、上記式(1a)および式(1b)の記載と同意義であり、L’は、Rと結合可能な基を表し、iは1〜3の整数である。
上記工程(3)における式:R2’ L”中、R2’は、C1−22アルキル基を表し、L”は、R2’と結合可能な基を表し、jは1〜3の整数である。
それぞれ上記L’およびL”で表される「Rと結合可能な基」および「R2’と結合可能な基」は、それぞれ、RおよびR2’に結合可能であり、上記の反応において、RおよびR2’が脱離できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、上記Lと同様のものであり得る。当業者であれば、反応させる化合物の種類、溶媒、温度等の条件に応じて、適当なRと結合可能な基およびR2’と結合可能な基を選択することができる。
工程(3)おいて用いられるHSiMの量は、上記式(1a−3)および/または式(1b−3)で表される化合物の末端−CH=CH基1モルに対して、1モル以上であればよいが、好ましくは2モルである。
工程(3)おいてR L’で表される化合物を用いる場合、その使用量は、導入したいR基の量に応じて変化させることができ、このような量は、当業者であれば、適宜決定することができる。
工程(3)おいてR2’ L”で表される化合物を用いる場合、その使用量は、導入したいR基の量に応じて変化させることができ、このような量は、当業者であれば、適宜決定することができる。
工程(3)の反応においては、最初に、上記式(1a−3)および/または式(1b−3)で表される化合物の末端−CH=CH基とHSiMが反応して、末端が−CHCHSiM基に変換される。末端−CH=CH基が全て−CHCHSiM基に変換される場合、式(1a−2)または式(1b−2)中のk’は、式(1a)または式(1b)中のkと等しくなる。ついで、この末端−CHCHSiM基と、R L’で表される化合物および/またはR2’ L”で表される化合物が反応して、MがRまたはR2’により置換される。なお、R L’で表される化合物およびR2’ L”で表される化合物は、同時または別個に反応させてもよい。
しかしながら、本発明の一の態様においては、HSiM、R L’で表される化合物、およびR2’ L”で表される化合物を、HSi(R )(R2’ )(この場合、i+jは3である)で表される化合物として用いることもできる。HSi(R )(R2’ )で表される化合物は、当業者であれば、当該技術分野における通常の技術を用いて製造することができる。
別の態様において、工程(3)におけるR L’で表される化合物および/またはR2’ L”で表される化合物の使用量の合計を、上記式(1a−3)および/または式(1b−3)で表される化合物の末端−CH=CH基1モルに対して3モル以上とする。かかる態様によれば、工程(3)の反応において生じる末端−CHCHSiMのMを、実質的にすべてRまたはR2’により置換することができる。すなわち、QにおいてZ基を介して直鎖状に連結されるSi原子の数が1つである上記式(1a)または式(1b)で表される化合物を得ることができる。
さらに別の態様において、工程(3)におけるR L’で表される化合物および/またはR2’ L”で表される化合物の使用量の合計を、上記式(1a−3)および/または式(1b−3)で表される化合物の末端−CH=CH基1モルに対して0以上3モル未満とする。かかる態様によれば、工程(3)の反応において生じる末端−CHCHSiMのMのすべてまたはいくつかが、RまたはR2’により置換されることなく残り得る。このように残ったSi−M部を、上記工程(2)と同様に、式:Hal−J−Z’−CH=CH(式中、Halはハロゲン原子を表し、Jは、Mg、CuまたはZnを表し、Z’は結合または2価の有機基を表す。)で表される化合物と反応させることにより、再度、末端部を−CH=CHとすることができ、工程(3)と同様の反応に付すことが可能になる。この操作を繰り返すことにより、上記式(1a)または式(1b)で示される化合物の末端に、Z基を介してSi原子をツリー状に連結させることができる。
工程(3)の反応は、適当な触媒の存在下、適当な溶媒中で行われることが好ましい。
適当な触媒としては、特に限定されるものではないが、例えばPt、Pd、Rh等が挙げられる。かかる触媒は任意の形態、例えば錯体の形態であってもよい。
工程(1)および(3)の反応は、適当な転位防止剤の存在下で行われることが好ましい。
適当な転位防止剤としては、特に限定されるものではないが、カルボン酸化合物が挙げられる。当該カルボン酸化合物は、(a)カルボン酸、(b)カルボン酸無水物、(c)シリル化カルボン酸、および/または(d)工程(3)の反応において上記のカルボン酸化合物(即ち、(a)、(b)または(c))を生成する物質を含み得る。これらのカルボン酸化合物は、1種のみで用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
転位防止剤が(a)カルボン酸を含む場合に、カルボキシル基を有するいずれかのカルボン酸を用いてよい。適当なカルボン酸の例としては、特に限定されるものではないが、飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸、モノカルボン酸、およびジカルボン酸が挙げられる。適当なカルボン酸の具体例としては、特に限定されるものではないが、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、n−酪酸、イソ酪酸、ヘキサン酸、シクロヘキサン酸、ラウリン酸、およびステアリン酸などの飽和モノカルボン酸;シュウ酸およびアジピン酸などの飽和ジカルボン酸;安息香酸およびp−フタル酸などの芳香族カルボン酸;クロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、p−クロロ安息香酸、およびトリメチルシリル酢酸などの、これらのカルボン酸の炭化水素基の炭素上の水素原子がハロゲン原子または有機シリル基で置換されているカルボン酸;アクリル酸、メタクリル酸、およびオレイン酸などの不飽和脂肪酸;カルボキシル基に加えて、ヒドロキシ基、カルボニル基、またはアミノ基を有する化合物、即ち、乳酸などのヒドロキシ酸、アセト酢酸などのケト酸、グリオキシル酸などのアルデヒド酸、およびグルタミン酸などのアミノ酸を含む。
(b)カルボン酸無水物の例としては、特に限定されるものではないが、酢酸無水物、プロピオン酸無水物および安息香酸無水物が挙げられる。これらのカルボン酸無水物は、工程(3)の反応系において生じるものであってもよく、塩化アセチル、塩化ブチリル、塩化ベンゾイル、および他のカルボン酸ハロゲン化物;酢酸亜鉛、酢酸タリウムなどのカルボン酸金属塩;および、(2−ニトロベンジル)プロピオネートのような光または熱により分解されるカルボン酸エステルを含む。
(c)シリル化カルボン酸の例としては、特に限定されるものではないが、トリメチルシリルホルメート、トリメチルシリルアセテート、トリエチルシリルプロピオネート、安息香酸トリメチルシリルおよびトリフルオロ酢酸トリメチルシリルのようなトリアルキルシリル化カルボン酸;および、ジメチルジアセトキシシラン、ジフェニルジアセトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、エチルトリアセトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ジ−t−ブトキシジアセトキシシラン、およびシリコンテトラ安息香酸塩などのジ−、トリ−またはテトラカルボキシシリレートが挙げられる。
転位防止剤は、特に限定されるものではないが、0.001〜20重量%、例えば0.01〜5重量%、または0.01〜1重量%の量で用いられる。当業者であれば、用いる転位防止剤の量は、反応させる化合物、試薬、溶媒、その他の条件に応じて適宜選択することができる。転位防止剤は、例えば、Dow Corning Corporation(Midland、MI)から市販されているDOW CORNING(登録商標)ETS900またはXIAMETER(登録商標)OFS−1579 Silaneとして市販されている。
適当な溶媒としては、反応に悪影響を及ぼさない溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、パーフルオロブチルエチルエーテル、パーフルオロヘキシルメチルエーテル等が挙げられる。
かかる反応における反応温度は、特に限定されないが、通常、0〜100℃、好ましくは50〜80℃であり、反応時間は、特に限定されないが、通常、30〜600分、好ましくは60〜240分であり、反応圧力は、特に限定されないが、−0.2〜1MPa(ゲージ圧)であり、簡便には常圧である。
また、本発明は、式(1a−3’)または式(1b−3’):
Figure 0005761305
(式中、Aは、1個またはそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよいC1−16アルキル基を表し、
Rfは、−(OC−(OC−(OC−(OCF−を表し、ここに、a、b、cおよびdはそれぞれ独立して0以上200以下の整数であって、a、b、cおよびdの和は少なくとも1であり、a、b、cまたはdを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意であり、
Xは、2価の有機基を表し、
Yは、水酸基、加水分解可能な基、または炭化水素基を表し、
Z’は、結合または2価の有機基である。)
で表される化合物、すなわち上記製造方法における中間体を提供する。
さらに、本発明は、上記式(1a−3’)または式(1b−3’)で表される化合物の製造方法であって:
式(1a−2’)または式(1b−2’):
Figure 0005761305
(式中、A、Rf、およびXは、上記と同意義であり、Mは、ハロゲン原子またはC1−6アルコキシ基である。)
で表される化合物を、
式:Hal−J−Z’−CH=CH(式中、Z’は、上記と同意義であり、Jは、Mg、Cu、PdまたはZnを表し、Halはハロゲン原子を表す。)
で表される化合物、および、所望により
式:YL(式中、Yは、上記と同意義であり、Lは、Yと結合可能な基を表し、hは1〜3の整数である。)
で表される化合物と反応させる工程を含む方法も提供する。かかる方法は、上記本発明のPFPE含有シラン化合物の製造方法における工程(2)に対応する。
次に、本発明の表面処理剤について説明する。
本発明の表面処理剤は、式(1a)および/または式(1b)で表される少なくとも1種のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物を含有する。
本発明の表面処理剤は、撥水性、撥油性、防汚性、摩擦耐久性を基材に対して付与することができ、特に限定されるものではないが、防汚性コーティング剤として好適に使用され得る。
一の態様において、本発明の表面処理剤は、kが3である式(1a)および/または式(1b)で表される化合物を少なくとも1種含む。
一の態様において、本発明の表面処理剤は、Q中、Z基を介して直鎖状に連結されるSiが1個または2個である式(1a)および/または式(1b)で表される化合物を少なくとも1種含む。
一の態様において、本発明の表面処理剤は、Aが、C1−16パーフルオロアルキル基である式(1a)および/または式(1b)で表される化合物を少なくとも1種含む。
一の態様において、本発明の表面処理剤は、QにおけるRが、C1−22アルキル基である式(1a)および/または式(1b)で表される化合物を少なくとも1種含む。
別の態様において、本発明の表面処理剤は、式(1a)および/または式(1b)で表されるパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物を2種以上含む。この場合、該化合物のすべてのkの平均値は、1以上3以下であってもよく、例えば2以上3以下であってもよいが、好ましくは3である。
さらに別の態様において、本発明の表面処理剤は、QにおけるRがC1−22アルキル基であり、kが3である式(1a)および/または式(1b)で表される1種またはそれ以上のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物を含む。かかる態様において、本発明の表面処理剤に含まれるパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物は、式(1a)で表される1種またはそれ以上の化合物であってもよい。
上記kの平均値とは、表面処理剤に含まれる、式(1a)および式(1b)で表される個々のPFPE含有シラン化合物のk値(式(1b)で表される化合物は、両末端にkを有する、すなわち2つのkを有する)の平均値を意味する。かかる平均値は、例えば、Si−NMRを用いて測定することができる。また、H−NMRを用いて測定することもできる。このような測定は当業者であれば容易に行うことができ、例えば、下記式:
A−Rf−CFCFCHOCHCHCHSi[CHCHCH−Si(OCH(OCH3−k
で表され、kが異なる複数の化合物が混合物として表面処理剤に含まれる場合、Si−NMRを用いて測定する場合、かかる混合物のSi−NMRスペクトルを取得し、Siのピーク面積の比を求めることにより、測定することができる。また、H−NMRを用いて測定する場合、かかる混合物のH−NMRスペクトルを取得し、CHOCHに結合した水素原子およびSi−CHCHCH−Siに結合した水素原子のピーク面積の比を求めることにより、測定することができる。
上記表面処理剤は、式(1a)および/または式(1b)で表される化合物に加え、他の成分を含んでいてもよい。かかる他の成分としては、特に限定されるものではないが、例えば、含フッ素オイルとして理解され得る(非反応性の)フルオロポリエーテル化合物、好ましくはパーフルオロ(ポリ)エーテル化合物(以下、「含フッ素オイル」と言う)、シリコーンオイルとして理解され得る(非反応性の)シリコーン化合物(以下、「シリコーンオイル」と言う)、触媒などが挙げられる。
上記含フッ素オイルとしては、特に限定されるものではないが、例えば、以下の一般式(3)で表される化合物(パーフルオロ(ポリ)エーテル化合物)が挙げられる。
21−(OCa’−(OCb’−(OCc’−(OCFd’−R22 ・・・(3)
式中、R21は、1個またはそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよい炭素数1〜16のアルキル基(好ましくは、炭素数1〜16のパーフルオロアルキル基)を表し、R22は、1個またはそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよい炭素数1〜16のアルキル基(好ましくは、炭素数1〜16のパーフルオロアルキル基)、フッ素原子または水素原子を表し、R21およびR22は、より好ましくは、それぞれ独立して、炭素数1〜3のパーフルオロアルキル基である。
a’、b’、c’およびd’は、ポリマーの主骨格を構成するパーフルオロ(ポリ)エーテルの4種の繰り返し単位数をそれぞれ表わし、互いに独立して0以上300以下の整数であって、a’、b’、c’およびd’の和は少なくとも1、好ましくは1〜300、より好ましくは20〜300である。添字a’、b’、c’またはd’を付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は、式中において任意である。これら繰り返し単位のうち、−(OC)−は、−(OCFCFCFCF)−、−(OCF(CF)CFCF)−、−(OCFCF(CF)CF)−、−(OCFCFCF(CF))−、−(OC(CFCF)−、−(OCFC(CF)−、−(OCF(CF)CF(CF))−、−(OCF(C)CF)−および−(OCFCF(C))−のいずれであってもよいが、好ましくは−(OCFCFCFCF)−である。−(OC)−は、−(OCFCFCF)−、−(OCF(CF)CF)−および−(OCFCF(CF))−のいずれであってもよく、好ましくは−(OCFCFCF)−である。−(OC)−は、−(OCFCF)−および−(OCF(CF))−のいずれであってもよいが、好ましくは−(OCFCF)−である。
上記一般式(3)で表されるパーフルオロ(ポリ)エーテル化合物の例として、以下の一般式(3a)および(3b)のいずれかで示される化合物(1種または2種以上の混合物であってよい)が挙げられる。
21−(OCFCFCFb’’−R22 ・・・(3a)
21−(OCFCFCFCFa’’−(OCFCFCFb’’−(OCFCFc’’−(OCFd’’−R22 ・・・(3b)
これら式中、R21およびR22は上記の通りであり;式(3a)において、b’’は1以上100以下の整数であり;式(3b)において、a’’およびb’’は、それぞれ独立して1以上30以下の整数であり、c’’およびd’’はそれぞれ独立して1以上300以下の整数である。添字a’’、b’’、c’’、d’’を付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は、式中において任意である。
上記含フッ素オイルは、1,000〜30,000の平均分子量を有していてよい。これにより、高い表面滑り性を得ることができる。
本発明の表面処理剤中、含フッ素オイルは、上記本発明のPFPE含有シラン化合物の合計100質量部(2種以上の場合にはこれらの合計、以下も同様)に対して、例えば0〜500質量部、好ましくは0〜400質量部、より好ましくは25〜400質量部で含まれ得る。
一般式(3a)で示される化合物および一般式(3b)で示される化合物は、それぞれ単独で用いても、組み合わせて用いてもよい。一般式(3a)で示される化合物よりも、一般式(3b)で示される化合物を用いるほうが、より高い表面滑り性が得られるので好ましい。これらを組み合わせて用いる場合、一般式(3a)で表される化合物と、一般式(3b)で表される化合物との質量比は、1:1〜1:30が好ましく、1:1〜1:10がより好ましい。かかる質量比によれば、表面滑り性と摩擦耐久性のバランスに優れた表面処理層を得ることができる。
一の態様において、含フッ素オイルは、一般式(3b)で表される1種またはそれ以上の化合物を含む。かかる態様において、表面処理剤中の式(1a)または式(1b)で表される化合物と、式(3b)で表される化合物との質量比は、4:1〜1:4であることが好ましい。
一の好ましい態様において、本発明の表面処理剤は、Rfが−(OCFCFCF−(bは1〜200の整数である)である式(1a)または式(1b)で表される化合物、および式(3b)で表される化合物を含む。かかる表面処理剤を用いて、湿潤被覆法または真空蒸着法、好ましくは真空蒸着法により表面処理層を形成することにより、優れた摩擦耐久性と表面滑り性を得ることができる。
一のより好ましい態様において、本発明の表面処理剤は、Rfが−(OC−(OC−(OC−(OCF−(式中、aおよびbは、それぞれ独立して0以上30以下、好ましくは0以上10以下の整数であり、cおよびdは、それぞれ独立して1以上200以下の整数であり、a、b、cおよびdの和は、10以上200以下の整数である。添字a、b、cまたはdを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は、式中において任意である)で表される化合物、および式(3b)で表される化合物を含む。かかる表面処理剤を用いて、湿潤被覆法または真空蒸着法、好ましくは真空蒸着により表面処理層を形成することにより、より優れた摩擦耐久性と表面滑り性を得ることができる。
これらの態様において、式(3a)で表される化合物の平均分子量は、2,000〜8,000であることが好ましい。
これらの態様において、式(3b)で表される化合物の平均分子量は、乾燥被覆法、例えば真空蒸着法により表面処理層を形成する場合には、8,000〜30,000であることが好ましく、湿潤被覆法、例えばスプレー処理により表面処理層を形成する場合には、2,000〜10,000、特に3,000〜5,000であることが好ましい。
好ましい態様において、真空蒸着法により表面処理層を形成する場合には、式(1a)または式(1b)で表される化合物の平均分子量よりも、含フッ素オイルの平均分子量を大きくしてもよい。このような式(1a)または式(1b)で表される化合物および含フッ素オイルの平均分子量とすることにより、より優れた摩擦耐久性と表面滑り性を得ることができる。
また、別の観点から、含フッ素オイルは、一般式A’−F(式中、A’はC5−16パーフルオロアルキル基である。)で表される化合物であってよい。A’−Fで表される化合物は、AがC1−16パーフルオロアルキル基である上記式(1a)および式(1b)で表される化合物と高い親和性が得られる点で好ましい。
含フッ素オイルは、表面処理層の表面滑り性を向上させるのに寄与する。
上記シリコーンオイルとしては、例えばシロキサン結合が2,000以下の直鎖状または環状のシリコーンオイルを用い得る。直鎖状のシリコーンオイルは、いわゆるストレートシリコーンオイルおよび変性シリコーンオイルであってよい。ストレートシリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイルが挙げられる。変性シリコーンオイルとしては、ストレートシリコーンオイルを、アルキル、アラルキル、ポリエーテル、高級脂肪酸エステル、フルオロアルキル、アミノ、エポキシ、カルボキシル、アルコールなどにより変性したものが挙げられる。環状のシリコーンオイルは、例えば環状ジメチルシロキサンオイルなどが挙げられる。
本発明の表面処理剤中、かかるシリコーンオイルは、上記本発明のPFPE含有シラン化合物の合計100質量部(2種以上の場合にはこれらの合計、以下も同様)に対して、例えば0〜300質量部、好ましくは50〜200質量部で含まれ得る。
シリコーンオイルは、表面処理層の表面滑り性を向上させるのに寄与する。
上記触媒としては、酸(例えば酢酸、トリフルオロ酢酸等)、塩基(例えばアンモニア、トリエチルアミン、ジエチルアミン等)、遷移金属(例えばTi、Ni、Sn等)等が挙げられる。
触媒は、本発明のPFPE含有シラン化合物の加水分解および脱水縮合を促進し、表面処理層の形成を促進する。
他の成分としては、上記以外に、例えば、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、メチルトリアセトキシシラン等も挙げられる。
本発明の表面処理剤は、多孔質物質、例えば多孔質のセラミック材料、金属繊維、例えばスチールウールを綿状に固めたものに含浸させて、ペレットとすることができる。当該ペレットは、例えば、真空蒸着に用いることができる。
次に、本発明の物品について説明する。
本発明の物品は、基材と、該基材の表面に本発明のPFPE含有シラン化合物または表面処理剤(以下、これらを代表して単に「本発明の表面処理剤」と言う)より形成された層(表面処理層)とを含む。この物品は、例えば以下のようにして製造できる。
まず、基材を準備する。本発明に使用可能な基材は、例えばガラス、樹脂(天然または合成樹脂、例えば一般的なプラスチック材料であってよく、板状、フィルム、その他の形態であってよい)、金属(アルミニウム、銅、鉄等の金属単体または合金等の複合体であってよい)、セラミックス、半導体(シリコン、ゲルマニウム等)、繊維(織物、不織布等)、毛皮、皮革、木材、陶磁器、石材等、建築部材等、任意の適切な材料で構成され得る。
例えば、製造すべき物品が光学部材である場合、基材の表面を構成する材料は、光学部材用材料、例えばガラスまたは透明プラスチックなどであってよい。また、製造すべき物品が光学部材である場合、基材の表面(最外層)に何らかの層(または膜)、例えばハードコート層や反射防止層などが形成されていてもよい。反射防止層には、単層反射防止層および多層反射防止層のいずれを使用してもよい。反射防止層に使用可能な無機物の例としては、SiO、SiO、ZrO、TiO、TiO、Ti、Ti、Al、Ta、CeO、MgO、Y、SnO、MgF、WOなどが挙げられる。これらの無機物は、単独で、またはこれらの2種以上を組み合わせて(例えば混合物として)使用してもよい。多層反射防止層とする場合、その最外層にはSiOおよび/またはSiOを用いることが好ましい。製造すべき物品が、タッチパネル用の光学ガラス部品である場合、透明電極、例えば酸化インジウムスズ(ITO)や酸化インジウム亜鉛などを用いた薄膜を、基材(ガラス)の表面の一部に有していてもよい。また、基材は、その具体的仕様等に応じて、絶縁層、粘着層、保護層、装飾枠層(I−CON)、霧化膜層、ハードコーティング膜層、偏光フィルム、相位差フィルム、および液晶表示モジュールなどを有していてもよい。
基材の形状は特に限定されない。また、表面処理層を形成すべき基材の表面領域は、基材表面の少なくとも一部であればよく、製造すべき物品の用途および具体的仕様等に応じて適宜決定され得る。
かかる基材としては、少なくともその表面部分が、水酸基を元々有する材料から成るものであってよい。かかる材料としては、ガラスが挙げられ、また、表面に自然酸化膜または熱酸化膜が形成される金属(特に卑金属)、セラミックス、半導体等が挙げられる。あるいは、樹脂等のように、水酸基を有していても十分でない場合や、水酸基を元々有していない場合には、基材に何らかの前処理を施すことにより、基材の表面に水酸基を導入したり、増加させたりすることができる。かかる前処理の例としては、プラズマ処理(例えばコロナ放電)や、イオンビーム照射が挙げられる。プラズマ処理は、基材表面に水酸基を導入または増加させ得ると共に、基材表面を清浄化する(異物等を除去する)ためにも好適に利用され得る。また、かかる前処理の別の例としては、炭素炭素不飽和結合基を有する界面吸着剤をLB法(ラングミュア−ブロジェット法)や化学吸着法等によって、基材表面に予め単分子膜の形態で形成し、その後、酸素や窒素等を含む雰囲気下にて不飽和結合を開裂する方法が挙げられる。
またあるいは、かかる基材としては、少なくともその表面部分が、別の反応性基、例えばSi−H基を1つ以上有するシリコーン化合物や、アルコキシシランを含む材料から成るものであってもよい。
次に、かかる基材の表面に、上記の本発明の表面処理剤の膜を形成し、この膜を必要に応じて後処理し、これにより、本発明の表面処理剤から表面処理層を形成する。
本発明の表面処理剤の膜形成は、上記の表面処理剤を基材の表面に対して、該表面を被覆するように適用することによって実施できる。被覆方法は、特に限定されない。例えば、湿潤被覆法および乾燥被覆法を使用できる。
湿潤被覆法の例としては、浸漬コーティング、スピンコーティング、フローコーティング、スプレーコーティング、ロールコーティング、グラビアコーティングおよび類似の方法が挙げられる。
乾燥被覆法の例としては、蒸着(通常、真空蒸着)、スパッタリング、CVDおよび類似の方法が挙げられる。蒸着法(通常、真空蒸着法)の具体例としては、抵抗加熱、電子ビーム、マイクロ波等を用いた高周波加熱、イオンビームおよび類似の方法が挙げられる。CVD方法の具体例としては、プラズマ−CVD、光学CVD、熱CVDおよび類似の方法が挙げられる。
更に、常圧プラズマ法による被覆も可能である。
湿潤被覆法を使用する場合、本発明の表面処理剤は、溶媒で希釈されてから基材表面に適用され得る。本発明の表面処理剤の安定性および溶媒の揮発性の観点から、次の溶媒が好ましく使用される:炭素数5〜12のパーフルオロ脂肪族炭化水素(例えば、パーフルオロヘキサン、パーフルオロメチルシクロヘキサンおよびパーフルオロ−1,3−ジメチルシクロヘキサン);ポリフルオロ芳香族炭化水素(例えば、ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン);ポリフルオロ脂肪族炭化水素(例えば、C13CHCH(例えば、旭硝子株式会社製のアサヒクリン(登録商標)AC−6000)、1,1,2,2,3,3,4−ヘプタフルオロシクロペンタン(例えば、日本ゼオン株式会社製のゼオローラ(登録商標)H);ヒドロフルオロエーテル(HFE)(例えば、パーフルオロプロピルメチルエーテル(COCH)(例えば、住友スリーエム株式会社製のNovec(商標)7000)、パーフルオロブチルメチルエーテル(COCH)(例えば、住友スリーエム株式会社製のNovec(商標)7100)、パーフルオロブチルエチルエーテル(COC)(例えば、住友スリーエム株式会社製のNovec(商標)7200)、パーフルオロヘキシルメチルエーテル(CCF(OCH)C)(例えば、住友スリーエム株式会社製のNovec(商標)7300)などのアルキルパーフルオロアルキルエーテル(パーフルオロアルキル基およびアルキル基は直鎖または分枝状であってよい)、あるいはCFCHOCFCHF(例えば、旭硝子株式会社製のアサヒクリン(登録商標)AE−3000))など。これらの溶媒は、単独で、または、2種以上の混合物として用いることができる。なかでも、ヒドロフルオロエーテルが好ましく、パーフルオロブチルメチルエーテル(COCH)および/またはパーフルオロブチルエチルエーテル(COC)が特に好ましい。
乾燥被覆法を使用する場合、本発明の表面処理剤は、そのまま乾燥被覆法に付してもよく、または、上記した溶媒で希釈してから乾燥被覆法に付してもよい。
膜形成は、膜中で本発明の表面処理剤が、加水分解および脱水縮合のための触媒と共に存在するように実施することが好ましい。簡便には、湿潤被覆法による場合、本発明の表面処理剤を溶媒で希釈した後、基材表面に適用する直前に、本発明の表面処理剤の希釈液に触媒を添加してよい。乾燥被覆法による場合には、触媒添加した本発明の表面処理剤をそのまま蒸着(通常、真空蒸着)処理するか、あるいは鉄や銅などの金属多孔体に、触媒添加した本発明の表面処理剤を含浸させたペレット状物質を用いて蒸着(通常、真空蒸着)処理をしてもよい。
触媒には、任意の適切な酸または塩基を使用できる。酸触媒としては、例えば、酢酸、ギ酸、トリフルオロ酢酸などを使用できる。また、塩基触媒としては、例えばアンモニア、有機アミン類などを使用できる。
次に、必要に応じて、膜を後処理する。この後処理は、特に限定されないが、例えば、水分供給および乾燥加熱を逐次的に実施するものであってよく、より詳細には、以下のようにして実施してよい。
上記のようにして基材表面に本発明の表面処理剤を膜形成した後、この膜(以下、「前駆体膜」とも言う)に水分を供給する。水分の供給方法は、特に限定されず、例えば、前駆体膜(および基材)と周囲雰囲気との温度差による結露や、水蒸気(スチーム)の吹付けなどの方法を使用してよい。
前駆体膜に水分が供給されると、本発明の表面処理剤中のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物のSiに結合した加水分解可能な基に水が作用し、当該化合物を速やかに加水分解させることができると考えられる。
水分の供給は、例えば0〜500℃、好ましくは100℃以上で、300℃以下の雰囲気下にて実施し得る。このような温度範囲において水分を供給することにより、加水分解を進行させることが可能である。このときの圧力は特に限定されないが、簡便には常圧とし得る。
次に、該前駆体膜を該基材の表面で、60℃を超える乾燥雰囲気下にて加熱する。乾燥加熱方法は、特に限定されず、前駆体膜を基材と共に、60℃を超え、好ましくは100℃を超える温度であって、例えば500℃以下、好ましくは300℃以下の温度で、かつ不飽和水蒸気圧の雰囲気下に配置すればよい。このときの圧力は特に限定されないが、簡便には常圧とし得る。
このような雰囲気下では、本発明のPFPE含有シラン化合物間では、加水分解後のSiに結合した基(上記式(1a)および(1b)のいずれかで表される化合物においてRが全て水酸基である場合にはその水酸基である。以下も同様)同士が速やかに脱水縮合する。また、かかる化合物と基材との間では、当該化合物の加水分解後のSiに結合した基と、基材表面に存在する反応性基との間で速やかに反応し、基材表面に存在する反応性基が水酸基である場合には脱水縮合する。この結果、本発明のPFPE含有シラン化合物間で結合が形成され、また、当該化合物と基材との間で結合が形成される。
上記の水分供給および乾燥加熱は、過熱水蒸気を用いることにより連続的に実施してもよい。
過熱水蒸気は、飽和水蒸気を沸点より高い温度に加熱して得られるガスであって、常圧下では、100℃を超え、一般的には500℃以下、例えば300℃以下の温度で、かつ、沸点を超える温度への加熱により不飽和水蒸気圧となったガスである。前駆体膜を形成した基材を過熱水蒸気に曝すと、まず、過熱水蒸気と、比較的低温の前駆体膜との間の温度差により、前駆体膜表面にて結露が生じ、これによって前駆体膜に水分が供給される。やがて、過熱水蒸気と前駆体膜との間の温度差が小さくなるにつれて、前駆体膜表面の水分は過熱水蒸気による乾燥雰囲気中で気化し、前駆体膜表面の水分量が次第に低下する。前駆体膜表面の水分量が低下している間、即ち、前駆体膜が乾燥雰囲気下にある間、基材の表面の前駆体膜は過熱水蒸気と接触することによって、この過熱水蒸気の温度(常圧下では100℃を超える温度)に加熱されることとなる。従って、過熱水蒸気を用いれば、前駆体膜を形成した基材を過熱水蒸気に曝すだけで、水分供給と乾燥加熱とを連続的に実施することができる。
以上のようにして後処理が実施され得る。かかる後処理は、摩擦耐久性を一層向上させるために実施され得るが、本発明の物品を製造するのに必須でないことに留意されたい。例えば、本発明の表面処理剤を基材表面に適用した後、そのまま静置しておくだけでもよい。
上記のようにして、基材の表面に、本発明の表面処理剤の膜に由来する表面処理層が形成され、本発明の物品が製造される。これにより得られる表面処理層は、高い表面滑り性と高い摩擦耐久性の双方を有する。また、この表面処理層は、高い摩擦耐久性に加えて、使用する表面処理剤の組成にもよるが、撥水性、撥油性、防汚性(例えば指紋等の汚れの付着を防止する)、表面滑り性(または潤滑性、例えば指紋等の汚れの拭き取り性や、指に対する優れた触感)などを有し得、機能性薄膜として好適に利用され得る。
すなわち本発明はさらに、前記硬化物を最外層に有する光学材料にも関する。
光学材料としては、後記に例示するようなディスプレイ等に関する光学材料のほか、多種多様な光学材料が好ましく挙げられる:例えば、陰極線管(CRT;例、TV、パソコンモニター)、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ、無機薄膜ELドットマトリクスディスプレイ、背面投写型ディスプレイ、蛍光表示管(VFD)、電界放出ディスプレイ(FED;Field Emission Display)などのディスプレイ又はそれらのディスプレイの保護板、又はそれらの表面に反射防止膜処理を施したもの。
本発明によって得られる表面処理層を有する物品は、特に限定されるものではないが、光学部材であり得る。光学部材の例には、次のものが挙げられる:眼鏡などのレンズ;PDP、LCDなどのディスプレイの前面保護板、反射防止板、偏光板、アンチグレア板;携帯電話、携帯情報端末などの機器のタッチパネルシート;ブルーレイ(Blu−ray(登録商標))ディスク、DVDディスク、CD−R、MOなどの光ディスクのディスク面;光ファイバーなど。
また、本発明によって得られる表面処理層を有する物品は、医療機器または医療材料であってもよい。
表面処理層の厚さは、特に限定されない。光学部材の場合、表面処理層の厚さは、1〜30nm、好ましくは1〜15nmの範囲であることが、光学性能、表面滑り性、摩擦耐久性および防汚性の点から好ましい。
以上、本発明の表面処理剤を使用して得られる物品について詳述した。なお、本発明の表面処理剤の用途、使用方法ないし物品の製造方法などは、上記で例示したものに限定されない。
本発明のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物、その製造方法、およびそれを含む表面処理剤について、以下の実施例を通じてより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、本実施例において、パーフルオロポリエーテルを構成する4種の繰り返し単位(CFO)、(CFCFO)、(CFCFCFO)および(CFCFCFCFO)の存在順序は任意である。
(合成例)
合成例1〜7の手順に従って、パーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物を合成した。
・合成例1
還流冷却器、温度計および撹拌機を取り付けた100mLの4つ口フラスコに、平均組成CFCFCFO(CFCFCFO)20CFCFCHOCHCH=CHで表されるパーフルオロポリエーテル変性アリルオキシ体20g、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン20g、トリアセトキシメチルシラン0.06g、トリクロロシラン1.36gを仕込み、窒素気流下、5℃で30分間撹拌した。続いて、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンのPt錯体を2%含むキシレン溶液を0.094ml加えた後、60℃まで昇温させ、この温度にて5時間撹拌した。その後、減圧下で揮発分を留去することにより、末端にトリクロロシランを有する下記式のパーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物(A)19gを得た。
・パーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物(A):
CF3CF2CF2O(CF2CF2CF2O)20CF2CF2CH2OCH2CH2CH2SiCl3
・合成例2
還流冷却器、温度計および撹拌機を取り付けた100mLの4つ口フラスコに、合成例1にて合成した末端にトリクロロシランを有するパーフルオロポリエーテル基含有トリクロロシラン化合物(A)19g、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン20gを仕込み、窒素気流下、5℃で30分間撹拌した。続いて、アリルマグネシウムブロマイドを0.7mol/L含むジエチルエーテル溶液を26.4ml加えた後、室温まで昇温させ、この温度にて10時間撹拌した。その後、5℃まで冷却し、メタノールを5ml加えた後、室温まで昇温させて不溶物をろ過した。続いて、減圧下で揮発分を留去した後、不揮発分をパーフルオロヘキサンで希釈し、分液ロートでメタノールによる洗浄操作(より詳細には、パーフルオロヘキサン相(フルオラス相)にフルオロ系化合物を維持し、メタノール相(有機相)に非フルオロ系化合物を分離除去する操作)を3回行った。続いて、減圧下で揮発分を留去することにより、末端にアリル基を有する下記のパーフルオロポリエーテル基含有アリル体(B)20gを得た。
・パーフルオロポリエーテル基含有アリル体(B):
CF3CF2CF2O(CF2CF2CF2O)20CF2CF2CH2OCH2CH2CH2Si(CH2CH=CH2)3
・合成例3
還流冷却器、温度計、撹拌機を取り付けた100mLの4つ口フラスコに、合成例2にて合成した末端にアリル基を有するパーフルオロポリエーテル基含有アリル体(B)15g、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン15g、トリアセトキシメチルシラン0.05g、トリクロロシラン3.15gを仕込み、窒素気流下、5℃で30分間撹拌した。続いて、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンのPt錯体を2%含むキシレン溶液を0.141ml加えた後、60℃まで昇温させ、この温度にて5時間撹拌した。その後、減圧下で揮発分を留去することにより、末端にトリクロロシランを有する下記のパーフルオロポリエーテル基含有トリクロロシラン化合物(C)16gを得た。
・パーフルオロポリエーテル基含有トリクロロシラン化合物(C):
CF3CF2CF2O(CF2CF2CF2O)20CF2CF2CH2OCH2CH2CH2Si(CH2CH2CH2SiCl3)3
・合成例4
還流冷却器、温度計、撹拌機を取り付けた100mLの4つ口フラスコに、合成例3にて合成した末端にトリクロロシランを有するパーフルオロポリエーテル基含有トリクロロシラン化合物(C)16g、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン15gを加え、窒素気流下、50℃で30分間撹拌した。続いて、メタノール0.78gとオルソギ酸トリメチル36gの混合溶液を加えた後、65℃まで昇温させ、この温度にて3時間撹拌した。その後、減圧下で揮発分を留去することにより、末端にトリメトキシシリル基を有する下記のパーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物(D)17gを得た。
・パーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物(D):
CF3CF2CF2O(CF2CF2CF2O)20CF2CF2CH2OCH2CH2CH2Si[CH2CH2CH2Si(OCH3)3]3
・合成例5
還流冷却器、温度計および撹拌機を取り付けた50mLの4つ口フラスコに、合成例1にて合成した末端にトリクロロシランを有するパーフルオロポリエーテル基含有トリクロロシラン化合物(A)10g、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン10gを仕込み、窒素気流下、5℃で30分間撹拌した。続いて、アリルマグネシウムブロマイドを0.7mol/L含むジエチルエーテル溶液を7.06ml加えた後、室温まで昇温させ、この温度にて10時間撹拌した。その後、5℃まで冷却し、メタノールを4ml加えた後、室温まで昇温させて不溶物をろ過した。続いて、減圧下で揮発分を留去した後、不揮発分をパーフルオロヘキサンで希釈し、分液ロートでメタノールによる洗浄操作(より詳細には、パーフルオロヘキサン相(フルオラス相)にフルオロ系化合物を維持し、メタノール相(有機相)に非フルオロ系化合物を分離除去する操作)を3回行った。続いて、減圧下で揮発分を留去することにより、末端にアリル基を有する下記の式で表されるパーフルオロポリエーテル基含有アリル体の混合物(E)9gを得た。
・パーフルオロポリエーテル基含有アリル体の混合物(E):
CF3CF2CF2O(CF2CF2CF2O)20CF2CF2CH2OCH2CH2CH2Si(CH2CH=CH2)2.2(OCH3)0.8
・合成例6
還流冷却器、温度計、撹拌機を取り付けた50mLの4つ口フラスコに、合成例5にて合成した末端にアリル基を有するパーフルオロポリエーテル基含有アリル体(E)5g、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン7g、トリアセトキシメチルシラン0.02g、トリクロロシラン1.30gを仕込み、窒素気流下、5℃で30分間撹拌した。続いて、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンのPt錯体を2%含むキシレン溶液を0.045ml加えた後、60℃まで昇温させ、この温度にて5時間撹拌した。その後、減圧下で揮発分を留去することにより、末端にトリクロロシランを有する下記の式で表されるパーフルオロポリエーテル基含有トリクロロシラン化合物の混合物(F)6gを得た。
・パーフルオロポリエーテル基含有トリクロロシラン化合物の混合物(F):
CF3CF2CF2O(CF2CF2CF2O)20CF2CF2CH2OCH2CH2CH2Si(CH2CH2CH2SiCl3)2.2(OCH3)0.8
・合成例7
還流冷却器、温度計、撹拌機を取り付けた50mLの4つ口フラスコに、合成例6にて合成した末端にトリクロロシランを有するパーフルオロポリエーテル基含有トリクロロシランの混合物(F)6g、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン6gを加え、窒素気流下、50℃で30分間撹拌した。続いて、メタノール0.21gとオルソギ酸トリメチル10gの混合溶液を加えた後、65℃まで昇温させ、この温度にて2時間撹拌した。その後、減圧下で揮発分を留去することにより、末端にトリメトキシシリル基を有する下記の式で表されるパーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物の混合物(G)5gを得た。
・パーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物の混合物(G):
CF3CF2CF2O(CF2CF2CF2O)20CF2CF2CH2OCH2CH2CH2Si[CH2CH2CH2Si(OCH3)3]2.2(OCH3)0.8
・合成例8
還流冷却器、温度計および撹拌機を取り付けた50mLの3つ口フラスコに、合成例3にて合成した末端にトリクロロシランを有するパーフルオロポリエーテル基含有トリクロロシラン化合物(C)2.5g、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン3.0gを仕込み、窒素気流下、5℃で30分間撹拌した。続いて、アリルマグネシウムブロマイドを0.7mol/L含むジエチルエーテル溶液を9.0ml加えた後、室温まで昇温させ、この温度にて10時間撹拌した。その後、5℃まで冷却し、メタノールを2ml加えた後、室温まで昇温させて不溶物をろ過した。続いて、減圧下で揮発分を留去した後、不揮発分をパーフルオロヘキサンで希釈し、分液ロートでメタノールによる洗浄操作(より詳細には、パーフルオロヘキサン相(フルオラス相)にフルオロ系化合物を維持し、メタノール相(有機相)に非フルオロ系化合物を分離除去する操作)を3回行った。続いて、減圧下で揮発分を留去することにより、末端にアリル基を有する下記のパーフルオロポリエーテル基含有アリル体(H)2.2gを得た。
・パーフルオロポリエーテル基含有アリル体(H):
CF3CF2CF2O(CF2CF2CF2O)20CF2CF2CH2OCH2CH2CH2Si[CH2CH2CH2Si(CH2CH=CH2)2.5(OCH3)0.5]3
・合成例9
還流冷却器、温度計、撹拌機を取り付けた50mLの3つ口フラスコに、合成例8にて合成した末端にアリル基を有するパーフルオロポリエーテル基含有アリル体(H)2.2g、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン5.0g、トリアセトキシメチルシラン7.0mg、トリクロロシラン1.5gを仕込み、窒素気流下、5℃で30分間撹拌した。続いて、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンのPt錯体を2%含むキシレン溶液を0.04ml加えた後、60℃まで昇温させ、この温度にて5時間撹拌した。その後、減圧下で揮発分を留去することにより、末端にトリクロロシランを有する下記のパーフルオロポリエーテル基含有トリクロロシラン化合物(I)2.2gを得た。
・パーフルオロポリエーテル基含有トリクロロシラン化合物(I):
CF3CF2CF2O(CF2CF2CF2O)20CF2CF2CH2OCH2CH2CH2Si[CH2CH2CH2Si(CH2CH2CH2SiCl3)2.5(OCH3)0.5]3
・合成例10
還流冷却器、温度計、撹拌機を取り付けた50mLの3つ口フラスコに、合成例9にて合成した末端にトリクロロシランを有するパーフルオロポリエーテル基含有トリクロロシラン化合物(I)2.2g、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン5.0gを加え、窒素気流下、50℃で30分間撹拌した。続いて、メタノール0.5gとオルソギ酸トリメチル17gの混合溶液を加えた後、65℃まで昇温させ、この温度にて3時間撹拌した。その後、室温まで冷却させて不溶物をろ過し、減圧下で揮発分を留去することにより、末端にトリメトキシシリル基を有する下記のパーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物(J)1.9gを得た。
・パーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物(J):
CF3CF2CF2O(CF2CF2CF2O)20CF2CF2CH2OCH2CH2CH2Si{CH2CH2CH2Si[CH2CH2CH2Si(OCH3)3]2.5(OCH3)0.5}3
・合成例11
還流冷却器、温度計および撹拌機を取り付けた100mLの4つ口フラスコに、平均組成CF3O(CF2CF2O)15(CF2O)16CF2CH2OH(ただし、混合物中には(CF2CF2CF2CF2O)および/または(CF2CF2CF2O)の繰り返し単位を微量含む化合物も微量含まれる)で表されるパーフルオロポリエーテル変性アルコール体30g、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン20g、NaOH0.8gを仕込み、65℃で4時間撹拌した。続いて、アリルブロマイド2.4gを加えた後、65℃で6時間撹拌した。その後、室温まで冷却し、パーフルオロヘキサン20g加えて不溶物をろ過し、分液ロートで3N塩酸による洗浄操作(より詳細には、パーフルオロヘキサン相(フルオラス相)にフルオロ系化合物を維持し、塩酸層(水相)に非フルオロ系化合物を分離除去する操作)を3回行った。続いて、減圧下で揮発分を留去することにより、末端にアリルオキシ基を有する下記のパーフルオロポリエーテル基含有アリルオキシ化合物(K)24gを得た。
・パーフルオロポリエーテル基含有アリルオキシ化合物(K):
CF3O(CF2CF2O)15(CF2O)16CF2CH2OCH2CH=CH2
・合成例12
還流冷却器、温度計および撹拌機を取り付けた100mLの4つ口フラスコに、合成例11にて合成した末端にアリルオキシ基を有するパーフルオロポリエーテル基含有アリルオキシ化合物(K)20g、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン20g、トリアセトキシメチルシラン0.06g、トリクロロシラン1.80gを仕込み、窒素気流下、5℃で30分間撹拌した。続いて、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンのPt錯体を2%含むキシレン溶液を0.10ml加えた後、60℃まで昇温させ、この温度にて5時間撹拌した。その後、減圧下で揮発分を留去することにより、末端にトリクロロシランを有する下記式のパーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物(L)20gを得た。
・パーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物(L):
CF3O(CF2CF2O)15(CF2O)16CF2CH2OCH2CH2CH2SiCl3
・合成例13
還流冷却器、温度計および撹拌機を取り付けた100mLの4つ口フラスコに、合成例12にて合成した末端にトリクロロシランを有するパーフルオロポリエーテル基含有トリクロロシラン化合物(L)20g、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン20gを仕込み、窒素気流下、5℃で30分間撹拌した。続いて、アリルマグネシウムブロマイドを0.7mol/L含むジエチルエーテル溶液を35.2ml加えた後、室温まで昇温させ、この温度にて10時間撹拌した。その後、5℃まで冷却し、メタノールを5ml加えた後、室温まで昇温させて不溶物をろ過した。続いて、減圧下で揮発分を留去した後、不揮発分をパーフルオロヘキサンで希釈し、分液ロートでメタノールによる洗浄操作(より詳細には、パーフルオロヘキサン相(フルオラス相)にフルオロ系化合物を維持し、メタノール相(有機相)に非フルオロ系化合物を分離除去する操作)を3回行った。続いて、減圧下で揮発分を留去することにより、末端にアリル基を有する下記のパーフルオロポリエーテル基含有アリル体(M)18gを得た。
・パーフルオロポリエーテル基含有アリル体(M):
CF3O(CF2CF2O)15(CF2O)16CF2CH2OCH2CH2CH2Si(CH2CH=CH2)3
・合成例14
還流冷却器、温度計、撹拌機を取り付けた100mLの4つ口フラスコに、合成例13にて合成した末端にアリル基を有するパーフルオロポリエーテル基含有アリル体(M)15g、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン15g、トリアセトキシメチルシラン0.05g、トリクロロシラン4.2g仕込み、窒素気流下、5℃で30分間撹拌した。続いて、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンのPt錯体を2%含むキシレン溶液を0.15ml加えた後、60℃まで昇温させ、この温度にて5時間撹拌した。その後、減圧下で揮発分を留去することにより、末端にトリクロロシランを有する下記のパーフルオロポリエーテル基含有トリクロロシラン化合物()16gを得た。
・パーフルオロポリエーテル基含有トリクロロシラン化合物(N):
CF3O(CF2CF2O)15(CF2O)16CF2CH2OCH2CH2CH2Si(CH2CH2CH2SiCl3)3
・合成例15
還流冷却器、温度計、撹拌機を取り付けた100mLの4つ口フラスコに、合成例14にて合成した末端にトリクロロシランを有するパーフルオロポリエーテル基含有トリクロロシラン化合物(N)16g、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン15gを加え、窒素気流下、50℃で30分間撹拌した。続いて、メタノール1.04gとオルソギ酸トリメチル48gの混合溶液を加えた後、65℃まで昇温させ、この温度にて3時間撹拌した。その後、室温まで冷却させて不溶物をろ過し、減圧下で揮発分を留去することにより、末端にトリメトキシシリル基を有する下記のパーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物(O)16gを得た。
・パーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物(O):
CF3O(CF2CF2O)15(CF2O)16CF2CH2OCH2CH2CH2Si[CH2CH2CH2Si(OCH3)3]3
(なお、平均組成としては、(CF2CF2CF2CF2O)の繰り返し単位が0.17個および(CF2CF2CF2O)の繰り返し単位が0.18個含まれていたが、微量のため省略した。)
・表面処理剤の調製および表面処理層の形成(真空蒸着処理)
(実施例1)
上記合成例4で得た化合物(D)を、濃度20wt%になるように、ハイドロフルオロエーテル(スリーエム社製、ノベックHFE7200)に溶解させて、表面処理剤1を調製した。
上記で調製した表面処理剤1を化学強化ガラス(コーニング社製、「ゴリラ」ガラス、厚さ0.7mm)上に真空蒸着した。真空蒸着の処理条件は、圧力3.0×10−3Paとし、まず、電子線蒸着方式により二酸化ケイ素を7nmの厚さで、この化学強化ガラスの表面に蒸着させて二酸化ケイ素膜を形成し、続いて、化学強化ガラス1枚(55mm×100mm)あたり、表面処理剤2mg(即ち、化合物(D)を0.4mg含有)を蒸着させた。その後、蒸着膜付き化学強化ガラスを、温度20℃および湿度65%の雰囲気下で24時間静置した。これにより、蒸着膜が硬化して、表面処理層が形成された。
(実施例2〜4)
化合物(D)に代えて、それぞれ、上記合成例7で得た化合物(G)、上記合成例10で得た化合物(J)および上記合成例15で得た化合物(O)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、表面処理剤を調製し、表面処理層を形成した。
(比較例1〜5)
化合物(D)に代えて、下記対照化合物1〜5を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、表面処理剤を調製し、表面処理層を形成した。
・対照化合物1
Figure 0005761305
(式中、mは1〜6の整数である。)
・対照化合物2
CF3CF2CF2O(CF2CF2CF2O)20CF2CF2CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
・対照化合物3
CF3O(CF2CF2O)17(CF2O)18CF2CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
・対照化合物4
(CH3O)3SiCH2CH2CH2OCH2CF2O(CF2CF2O)28(CF2O)26CF2CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
・対照化合物5
CF3CF2CF2O(CF2CF2CF2O)20CF2CF2CON[CH2CH2CH2Si(OCH3)3]2
(試験例1)
・摩擦耐久性評価
上記の実施例および比較例にて基材表面に形成された表面処理層について、水の静的接触角を測定した。水の静的接触角は、接触角測定装置(協和界面科学社製)を用いて、水1μLにて実施した。
まず、初期評価として、表面処理層形成後、その表面に未だ何も触れていない状態で、水の静的接触角を測定した(摩擦回数 ゼロ回)。
その後、摩擦耐久性評価として、スチールウール摩擦耐久性評価を実施した。具体的には、表面処理層を形成した基材を水平配置し、スチールウール(番手♯0000、寸法5mm×10mm×10mm)を表面処理層の露出上面に接触させ、その上に1,000gfの荷重を付与し、その後、荷重を加えた状態でスチールウールを140mm/秒の速度で往復させた。往復回数1,000回毎に水の静的接触角(度)を測定した(接触角の測定値が100度未満となった時点で評価を中止した。
実施例1〜4の結果を表1に、比較例1〜5の結果を表2に示す(表中、記号「−」は測定せず)。
Figure 0005761305
Figure 0005761305
上記の表1および表2から理解されるように、本発明のパーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物を用いた実施例1〜4は、従来のパーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物を用いた比較例1〜5に比べて摩擦耐久性が著しく向上することが確認された。
(実施例5)
化学強化ガラス1枚あたりの表面処理剤の量を3mg(即ち、化合物(D)を0.6mg含有)としたこと以外は、実施例1と同様にして、表面処理層を形成した。
(実施例6)
化合物(D)に代えて、化合物(O)を用いたこと以外は、実施例5と同様にして、表面処理剤を調製し、表面処理層を形成した。
(実施例7)
化学強化ガラス1枚あたりの表面処理剤の量を1.5mg(即ち、化合物(D)を0.3mg含有)としたこと以外は、実施例1と同様にして、表面処理層を形成した。
(実施例8)
化合物(D)に代えて、化合物(O)を用いたこと以外は、実施例7と同様にして、表面処理剤を調製し、表面処理層を形成した。
(比較例6)
化合物(D)に代えて、対象化合物1を用いたこと以外は、実施例5と同様にして、表面処理剤を調製し、表面処理層を形成した。
(比較例7)
化合物(D)に代えて、対象化合物3を用いたこと以外は、実施例5と同様にして、表面処理剤を調製し、表面処理層を形成した。
(比較例8)
化合物(D)に代えて、対象化合物1を用いたこと以外は、実施例7と同様にして、表面処理剤を調製し、表面処理層を形成した。
(比較例9)
化合物(D)に代えて、対象化合物3を用いたこと以外は、実施例7と同様にして、表面処理剤を調製し、表面処理層を形成した。
(試験例2)
・摩擦耐久性評価
上記の実施例5〜8および比較例6〜9にて基材表面に形成された表面処理層について、上記試験例1と同様に、水の静的接触角を測定した。なお、実施例6は、20,000回往復した時点で、スチールウールが磨り減り、それ以上試験を続けることができなかった。
実施例5〜8の結果を表3に、比較例6〜9の結果を表4に示す(表中、記号「−」は測定せず)。
Figure 0005761305
Figure 0005761305
表1〜表4から理解されるように、本発明のパーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物を用いた表面処理剤は、処理量を3mgに増やした場合であっても(実施例5および6)、1.5mgに減らした場合であっても(実施例7および8)、優れた摩擦耐久性を与えることが示された。一方、従来のパーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物を用いた表面処理剤は、処理量を3mgに増やした場合には(比較例6および7)、2mgの場合(比較例1および3)と同様の効果を発揮したが、上記本発明の表面処理剤と比較すると、摩擦耐久性は大きく劣っていた。また、処理量を1.5mgに減らした場合(比較例8および9)には、摩擦耐久性が非常に低い値になり、特に比較例9は摩擦耐久性がほぼ無くなった。これらの結果から、本発明の表面処理剤は、従来の表面処理剤と比較して、少ない処理量でも優れた摩擦耐久性を発揮し得ることが確認された。
(実施例9)
化合物(D)および下記の平均分子量が約25,000のパーフルオロポリエーテル化合物(P)(Solvay社製、FOMBLIN(品番)M60)を、質量比2:1の割合で、濃度20wt%(化合物(D)および化合物(P)の合計)になるようにハイドロフルオロエーテル(スリーエム社製、ノベックHFE7200)に溶解させて表面処理剤を調製した以外は、実施例1と同様にして(即ち、化学強化ガラス1枚あたりの表面処理剤の量は2mg)、表面処理層を形成した。
・パーフルオロポリエーテル化合物(P)
CF3O(CF2CF2O)139(CF2O)122(CF2CF2CF2O)4(CF2CF2CF2CF2O)4CF
(実施例10)
化合物(D)に代えて、化合物(O)を用いたこと以外は、実施例9と同様にして、表面処理剤を調製し、表面処理層を形成した。
(実施例11)
化学強化ガラス1枚あたりの表面処理剤の量を3mgにしたこと以外は、実施例9と同様にして、表面処理層を形成した。
(実施例12)
化合物(D)と化合物(P)の割合を、質量比1:1として表面処理剤を調製したこと以外は、実施例11と同様にして、表面処理層を形成した。
(実施例13)
化合物(D)と化合物(P)の割合を、質量比1:2として表面処理剤を調製したこと以外は、実施例11と同様にして、表面処理層を形成した。
(実施例14)
化学強化ガラス1枚あたりの表面処理剤の量を3mgにしたこと以外は、実施例10と同様にして、表面処理層を形成した。
(実施例15)
化合物(O)と化合物(P)の割合を、質量比1:1として表面処理剤を調製したこと以外は、実施例14と同様にして、表面処理層を形成した。
(実施例16)
化合物(O)と化合物(P)の割合を、質量比1:2として表面処理剤を調製したこと以外は、実施例14と同様にして、表面処理層を形成した。
(試験例3)
・摩擦耐久性評価
上記の実施例9〜16にて基材表面に形成された表面処理層について、上記試験例1と同様に、水の静的接触角を測定した。なお、実施例10〜12および14〜16は、20,000回往復した時点で、スチールウールが磨り減り、それ以上試験を続けることができなかった。
結果を表5に示す(表中、記号「−」は測定せず)。
Figure 0005761305
上記の表5から理解されるように、本発明のパーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物と、含フッ素オイルである化合物(P)を混合することにより、摩擦耐久性が向上することが確認された。なお、実施例13は、摩擦耐久性が9,000回であり、化合物(D)単独よりも劣っているが、これは化合物(D)と化合物(P)の比が1:2であり、化合物(D)の量が実質的に1/3となって少なすぎた為と考えられる。また、化合物(O)と化合物(P)を混合した実施例14〜16の摩擦耐久性は、化合物(O)単独の実施例6と同じく20,000回以上であるが、試験を続けた場合には、化合物(P)の混合効果は現われると考えられる。
(試験例4)
・滑り性の評価
上記の実施例1〜16および比較例1〜9にて基材表面に形成された表面処理層について、動摩擦係数を測定した。
表面性測定機(Labthink社製 FPT−1)を用いて、摩擦子として紙を使用し、ASTM D4917に準拠し、動摩擦係数(−)を測定した。具体的には、表面処理層を形成した機材を水平配置し、摩擦紙(2cm×2cm)を表面処理層の露出上面に接触させ、その上に200gfの荷重を付与し、その後、荷重を加えた状況で摩擦紙を500mm/秒の速度で平衡移動させて動摩擦係数を測定した。
結果を表6に示す。
Figure 0005761305
上記の表6から理解されるように、本発明のパーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物を用いた表面処理剤は、優れた滑り性を示すことが確認された。特に、化合物(O)を用いた場合(実施例4、6および8)、ならびに、含フッ素オイルである化合物(P)と混合した場合(実施例9〜16)には、より優れた滑り性を示すことが確認された。
・表面処理剤の調製および表面処理層の形成(スプレー処理)
(実施例17)
上記合成例4で得た化合物(D)を、濃度0.1wt%になるように、ハイドロフルオロエーテル(スリーエム社製、ノベックHFE7200)に溶解させて、表面処理剤2を調製した。
次に、市販の2流体ノズルを搭載したスプレー塗布装置を用いて、上記で調製した表面処理剤2をヘッドスピード70mm/secとして、化学強化ガラス(コーニング社製、「ゴリラ」ガラス、厚さ0.7mm)上に均一にスプレー塗布した。スプレー塗布の直前に、大気圧プラズマ発生装置(エネルコン・インダストリーズ社製、Dyne−A−Mite IT)を用いて、化学強化ガラス表面をプラズマ処理した。表面処理剤の塗布量は、化学強化ガラス1枚(55mm×100mm)あたり、表面処理剤0.2mlとした。その後、スプレー処理膜付き化学強化ガラスを、温度20℃および湿度65%の雰囲気下で48時間静置した。これにより、スプレー処理膜が硬化して、表面処理層が形成された。
(実施例18)
化合物(D)および下記の平均分子量が約4,000のパーフルオロポリエーテル化合物(Q)(Solvay社製、FOMBLIN(品番)M03)を、質量比2:1の割合で、濃度0.1wt%(化合物(D)および化合物(Q)の合計)になるようにハイドロフルオロエーテル(スリーエム社製、ノベックHFE7200)に溶解させて表面処理剤を調製した以外は、実施例17と同様にして、表面処理層を形成した。
・パーフルオロポリエーテル化合物(Q)
CF3O(CF2CF2O)20(CF2O)19(CF2CF2CF2O)1(CF2CF2CF2CF2O)1CF
(実施例19)
化合物(D)および平均分子量が約4,000のパーフルオロポリエーテル化合物(Q)を、質量比1:1の割合で、濃度0.1wt%(化合物(D)および化合物(Q)の合計)になるようにハイドロフルオロエーテル(スリーエム社製、ノベックHFE7200)に溶解させて表面処理剤を調製した以外は、実施例17と同様にして、表面処理層を形成した。
(実施例20)
化合物(D)に代えて、上記合成例15で得た化合物(O)を用いたこと以外は、実施例17と同様にして、表面処理剤を調製し、表面処理層を形成した。
(比較例10)
化合物(D)に代えて、上記対照化合物1を用いたこと以外は、実施例17と同様にして、表面処理剤を調製し、表面処理層を形成した。
(比較例11)
対照化合物1および平均分子量が約4,000のパーフルオロポリエーテル化合物(Q)を、質量比2:1の割合で、濃度0.1wt%(対照化合物1および化合物(Q)の合計)になるようにハイドロフルオロエーテル(スリーエム社製、ノベックHFE7200)に溶解させて表面処理剤を調製した以外は、実施例17と同様にして、表面処理層を形成した。
(比較例12)
対照化合物1および平均分子量が約4,000のパーフルオロポリエーテル化合物(Q)を、質量比1:1の割合で、濃度0.1wt%(対照化合物1および化合物(Q)の合計)になるようにハイドロフルオロエーテル(スリーエム社製、ノベックHFE7200)に溶解させて表面処理剤を調製した以外は、実施例17と同様にして、表面処理層を形成した。
(比較例13)
化合物(D)に代えて対照化合物3を用いたこと以外は、実施例17と同様にして、表面処理剤を調製し、表面処理層を形成した。
(試験例5)
・摩擦耐久性評価
上記の実施例17〜20および比較例10〜13にて基材表面に形成された表面処理層について、上記試験例1と同様に、水の静的接触角を測定した。
結果を表7に示す(表中、記号「−」は測定せず)。
Figure 0005761305
(試験例6)
・滑り性の評価
上記の実施例17〜20および比較例10〜13にて基材表面に形成された表面処理層について、上記試験例4と同様に、動摩擦係数を測定した。
結果を表8に示す。
Figure 0005761305
表7から理解されるように、スプレー処理で表面処理層を形成した場合でも、本発明のパーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物を用いた実施例17〜20は、比較例10〜13に比べて摩擦耐久性が著しく向上することが確認された。さらに、表8から、スプレー処理で表面処理層を形成した場合でも、本発明のパーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物を用いた表面処理剤は、優れた滑り性を示すことが確認された。特に、含フッ素オイルである化合物(Q)と混合した場合(実施例18および19)、ならびに化合物(O)を用いた場合(実施例20)には、より優れた滑り性を示すことが確認された。
本発明は、種々多様な基材、特に透過性が求められる光学部材の表面に、表面処理層を形成するために好適に利用され得る。

Claims (43)

  1. 式(1a)または式(1b):
    Figure 0005761305
    (式中、Aは、1個またはそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよいC1−16アルキル基を表し、
    Rfは、−(OC−(OC−(OC−(OCF−を表し、ここに、a、b、cおよびdは、それぞれ独立して0以上200以下の整数であって、a、b、cおよびdの和は少なくとも1であり、a、b、cまたはdを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意であり、
    Xは、2価の有機基を表し、
    Yは、各出現において、それぞれ独立して、水酸基、加水分解可能な基、または炭化水素基を表し、
    Qは、各出現において、それぞれ独立して、−Z−SiR 3−nを表し、
    Zは、各出現において、それぞれ独立して、2価の有機基を表し:ただし、Zは、式(1a)または式(1b)における分子主鎖の末端のSi原子とシロキサン結合を形成するものを除く、
    は、各出現において、それぞれ独立して、水酸基または加水分解可能な基を表し、
    は、各出現において、それぞれ独立して、C1−22アルキル基、またはQ’を表し、
    Q’は、Qと同意義であり、
    nは、各QおよびQ’において、それぞれ独立して、0〜3から選択される整数であって、nの総和は1以上であり、
    Q中、Z基を介して直鎖状に連結されるSiは最大で5個であり、
    kは、それぞれ独立して、2または3である。)
    で表されるパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  2. kが3である、請求項1に記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  3. 式(1a)または式(1b):
    Figure 0005761305
    (式中、Aは、1個またはそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよいC1−16アルキル基を表し、
    Rfは、−(OC−(OC−(OC−(OCF−を表し、ここに、a、b、cおよびdは、それぞれ独立して0以上200以下の整数であって、a、b、cおよびdの和は少なくとも1であり、a、b、cまたはdを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意であり、
    Xは、2価の有機基を表し、
    Yは、各出現において、それぞれ独立して、水酸基、加水分解可能な基、または炭化水素基を表し;ただし、すべてのYが炭化水素である場合を除く、
    Qは、各出現において、それぞれ独立して、−Z−SiR 3−nを表し、
    Zは、各出現において、それぞれ独立して、2価の有機基を表し:ただし、Zは、式(1a)または式(1b)における分子主鎖の末端のSi原子とシロキサン結合を形成するものを除く、
    は、各出現において、それぞれ独立して、水酸基または加水分解可能な基を表し、
    は、各出現において、それぞれ独立して、C1−22アルキル基、またはQ’を表し、
    Q’は、Qと同意義であり、
    nは、各QおよびQ’において、それぞれ独立して、0〜3から選択される整数であって、nの総和は1以上であり、
    Q中、Z基を介して直鎖状に連結されるSiは最大で5個であり、
    kは、1である。)
    で表されるパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  4. Q中、Z基を介して直鎖状に連結されるSiが1個または2個である、請求項1〜3のいずれかに記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  5. Q中、Z基を介して直鎖状に連結されるSiが1個である、請求項1〜4のいずれかに記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  6. Aが、C1−16パーフルオロアルキル基である、請求項1〜5のいずれかに記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  7. Rfが下記式(a)または(b):
    (a)−(OC
    (式中、bは1以上200以下の整数である);または
    (b)−(OC−(OC−(OC−(OCF
    (式中、aおよびbは、それぞれ独立して0以上30以下の整数であり、cおよびdは、それぞれ独立して1以上200以下整数であり、a、b、cおよびdの和は、10以上200以下であり、添字a、b、cまたはdを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は、式中において任意である)
    である、
    請求項1〜6のいずれかに記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  8. Rfにおいて:
    −(OC−が、−(OCFCFCFCF−であり、
    −(OC−が、−(OCFCFCF−であり、
    −(OC−が、−(OCFCF−である、
    請求項1〜7のいずれかに記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  9. Xが、−(R−(X−R
    [式中:
    は、−(CH−またはo−、m−もしくはp−フェニレン基を表し、
    は、−(CH−またはo−、m−もしくはp−フェニレン基を表し、
    は、−(X−を表し、
    は、各出現において、それぞれ独立して、−O−、−S−、o−、m−もしくはp−フェニレン基、−C(O)O−、−CONR−、−O−CONR−、−NR−、−Si(R−、−(Si(RO)−Si(R−および−(CH−からなる群から選択される基を表し、
    は、各出現において、それぞれ独立して、フェニル基またはC1−6アルキル基を表し、
    は、各出現において、それぞれ独立して、水素原子、フェニル基またはC1−6アルキル基を表し、
    mは、各出現において、それぞれ独立して、1〜100の整数であり、
    vは、各出現において、それぞれ独立して、1〜20の整数であり、
    sは、1〜20の整数であり、
    tは、1〜20の整数であり、
    rは、1〜10の整数であり、
    pは、0または1であり、
    qは、0または1である。]
    で表される基である、請求項1〜8のいずれかに記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  10. Xが、C1−20アルキレン基、−R−X−R−、または−X−R
    [式中、Xは、−O−、−S−、−C(O)O−、−CONR−、−O−CONR−、−Si(R−、−(Si(RO)−Si(R−、−O−(CHu−(Si(RO)−Si(R−、−CONR−(CHu−(Si(RO)−Si(R−、
    −CONR−(CH−N(R)−、または−CONR−(o−、m−またはp−フェニレン)−Si(R−を表し、
    は、−S−、−C(O)O−、−CONR−、−CONR−(CHu−(Si(RO)−Si(R−、−CONR−(CH−N(R)−、または−CONR−(o−、m−またはp−フェニレン)−Si(R−を表し、
    uは1〜20の整数であり、
    、R、R、R、mおよびvは、請求項9の記載と同意義である。]
    である、請求項1〜9のいずれかに記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  11. が−(CH−であり、Rが−(CH−である[式中、sおよびtは、請求項9の記載と同意義である。]、請求項9または10に記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  12. Xが、C1−20アルキレン基、−(CH−O−(CH−、−(CH−(Si(RO)−Si(R−(CH−、または−(CH−O−(CHu−(Si(RO)−Si(R−(CH
    [式中、R、s、tおよびmは、請求項9の記載と同意義であり、uは、請求項10の記載と同意義である。]
    である、請求項1〜11のいずれかに記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  13. Xが:
    −CHO(CH−、
    −CHO(CH−、
    −CHO(CH−、
    −CHO(CHSi(CHOSi(CH(CH−、
    −CHO(CHSi(CHOSi(CHOSi(CH(CH−、
    −CHO(CHSi(CHO(Si(CHO)Si(CH(CH−、
    −CHO(CHSi(CHO(Si(CHO)Si(CH(CH−、
    −CHO(CHSi(CHO(Si(CHO)10Si(CH(CH−、
    −CHO(CHSi(CHO(Si(CHO)20Si(CH(CH−、
    −(CH−、
    −(CH−、
    −(CH4−、
    −(CH−、
    −CONH−(CH−、
    −CON(CH)−(CH−、
    −CON(Ph)−(CH−(式中、Phはフェニルを意味する)、
    −CONH−(CH−、
    −CON(CH)−(CH−、
    −CON(Ph)−(CH−(式中、Phはフェニルを意味する)、
    −CONH−(CHNH(CH−、
    −CONH−(CHNH(CH−、
    −CHO−CONH−(CH−、
    −CHO−CONH−(CH−、
    −S−(CH−、
    −(CHS(CH−、
    −CONH−(CHSi(CHOSi(CH(CH−、
    −CONH−(CHSi(CHOSi(CHOSi(CH(CH−、
    −CONH−(CHSi(CHO(Si(CHO)Si(CH(CH−、
    −CONH−(CHSi(CHO(Si(CHO)10Si(CH(CH−、
    −CONH−(CHSi(CHO(Si(CHO)20Si(CH(CH
    −C(O)O−(CH−、
    −C(O)O−(CH−、
    Figure 0005761305

    Figure 0005761305
    からなる群から選択される、請求項1〜10のいずれかに記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  14. Yが、各出現において、それぞれ独立して、水酸基、−O(R)(式中、RはC1−12アルキル基を表す)、C1−12アルキル基、C2−12アルケニル基、C2−12アルキニル基およびフェニル基からなる群から選択される、請求項1〜13のいずれかに記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  15. Yが、各出現において、それぞれ独立して、水酸基または−O(R)(式中、RはC1−12アルキル基を表す)である、請求項1〜14のいずれかに記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  16. Q中、nが3である、請求項1〜14のいずれかに記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  17. Aが、C1−16パーフルオロアルキル基であり、
    Rfが下記式(a)または(b):
    (a)−(OC
    (式中、bは1以上200以下の整数である);または
    (b)−(OC−(OC−(OC−(OCF
    (式中、aおよびbは、それぞれ独立して0以上30以下の整数であり、cおよびdは、それぞれ独立して1以上200以下整数であり、a、b、cおよびdの和は、10以上200以下であり、添字a、b、cまたはdを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は、式中において任意である)
    であり、
    Xが、C1−20アルキレン基、−(CH−O−(CH−、−(CH−(Si(RO)−Si(R−(CH−、または−(CH−O−(CHu−(Si(RO)−Si(R−(CH
    [式中、 sは、1〜20の整数であり、
    tは、1〜20の整数であり、
    は、各出現において、それぞれ独立して、C1−6アルキル基を表し、
    mは1〜100の整数であり、
    uは1〜20の整数である]
    であり、
    nが3であり、
    kが3である、
    請求項1〜16のいずれかに記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  18. A−Rf−部の数平均分子量が、500〜30,000である、請求項1〜17のいずれかに記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  19. 2,000〜32,000の数平均分子量を有する、請求項1〜18のいずれかに記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物。
  20. 請求項1または3に記載の式(1a)または式(1b)で表されるパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物の製造方法であって、下記工程:
    工程(1):式(1a−1)または式(1b−1):
    Figure 0005761305
    (式中、AおよびRfは請求項1の記載と同意義であり、X’は2価の有機基を表す。)
    で表される化合物を、HSiM(式中、Mは、それぞれ独立して、ハロゲン原子またはC1−6アルコキシ基である)と反応させて、式(1a−2)または式(1b−2):
    Figure 0005761305
    (式中、A、Rf、X’およびMは、上記と同意義である。)
    で表される化合物を得る工程;
    工程(2):上記式(1a−2)または式(1b−2)で表される化合物を、
    式:Hal−J−Z’−CH=CH(式中、Z’は結合または2価の有機基を表し、Jは、Mg、Cu、PdまたはZnを表し、Halはハロゲン原子を表す。)
    で表される化合物、および、所望により
    式:YL(式中、Yは請求項1の記載と同意義であり、Lは、Yと結合可能な基を表し、hは1〜3の整数である。)
    で表される化合物と反応させて、式(1a−3)または式(1b−3):
    Figure 0005761305
    (式中、A、Rf、X’、YおよびZ’は、上記と同意義であり、k’は1〜3の整数である。)
    で表される化合物を得る工程;および
    工程(3):式(1a−3)または式(1b−3)で表される化合物を、HSiM(式中、Mは上記と同意義である)および、所望により
    式:R L’(式中、Rは請求項1の記載と同意義であり、L’は、Rと結合可能な基を表し、iは1〜3の整数である。)
    で表される化合物、および/または
    式:R2’ L”(式中、R2’は、C1−22アルキル基を表し、L”は、R2’と結合可能な基を表し、jは1〜3の整数である。)
    で表される化合物と反応させる工程、
    を含む方法。
  21. 請求項1または3に記載の式(1a)または式(1b)で表されるパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物の製造方法であって、下記工程:
    工程(1):式(1a−1)または式(1b−1):
    Figure 0005761305
    (式中、AおよびRfは請求項1の記載と同意義であり、X’は2価の有機基を表す。)
    で表される化合物を、HSiM(式中、Mは、それぞれ独立して、ハロゲン原子またはC1−6アルコキシ基である)と反応させて、式(1a−2)または式(1b−2):
    Figure 0005761305
    (式中、A、Rf、X’およびMは、上記と同意義である。)
    で表される化合物を得る工程;
    工程(2’):上記式(1a−2)または式(1b−2)で表される化合物を、
    式:G−Z’−CH=CH(式中、Z’は結合または2価の有機基を表し、Gは、Li、NaまたはKを表す。)
    で表される化合物、および、所望により
    式:YL(式中、Yは請求項1の記載と同意義であり、Lは、Yと結合可能な基を表し、hは1〜3の整数である。)
    で表される化合物と反応させて、式(1a−3)または式(1b−3):
    Figure 0005761305
    (式中、A、Rf、X’、YおよびZ’は、上記と同意義であり、k’は1〜3の整数である。)
    で表される化合物を得る工程;および
    工程(3):式(1a−3)または式(1b−3)で表される化合物を、HSiM(式中、Mは上記と同意義である)および、所望により
    式:R L’(式中、Rは請求項1の記載と同意義であり、L’は、Rと結合可能な基を表し、iは1〜3の整数である。)
    で表される化合物、および/または
    式:R2’ L”(式中、R2’は、C1−22アルキル基を表し、L”は、R2’と結合可能な基を表し、jは1〜3の整数である。)
    で表される化合物と反応させる工程、
    を含む方法。
  22. 式(1a−3’)または式(1b−3’):
    Figure 0005761305
    (式中、Aは、1個またはそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよいC1−16アルキル基を表し、
    Rfは、−(OC−(OC−(OC−(OCF−を表し、ここに、a、b、cおよびdはそれぞれ独立して0以上200以下の整数であって、a、b、cおよびdの和は少なくとも1であり、a、b、cまたはdを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意であり、
    Xは、2価の有機基を表し、
    Yは、水酸基、加水分解可能な基、または炭化水素基を表し、
    Z’は、結合または2価の有機基であり、
    k’は、それぞれ独立して、2または3である。)
    で表される化合物。
  23. 式(1a−3’)または式(1b−3’):
    Figure 0005761305
    (式中、Aは、1個またはそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよいC1−16アルキル基を表し、
    Rfは、−(OC−(OC−(OC−(OCF−を表し、ここに、a、b、cおよびdはそれぞれ独立して0以上200以下の整数であって、a、b、cおよびdの和は少なくとも1であり、a、b、cまたはdを付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は式中において任意であり、
    Xは、2価の有機基を表し、
    Yは、水酸基、加水分解可能な基、または炭化水素基を表し;ただし、すべてのYが炭化水素である場合を除く、
    Z’は、結合または2価の有機基であり、
    k’は1である。)
    で表される化合物。
  24. 請求項22または23に記載の式(1a−3’)または式(1b−3’)で表される化合物の製造方法であって:
    式(1a−2’)または式(1b−2’):
    Figure 0005761305
    (式中、A、Rf、およびXは、請求項22の記載と同意義であり、Mは、ハロゲン原子またはC1−6アルコキシ基である。)
    で表される化合物を、
    式:Hal−J−Z’−CH=CH(式中、Z’は、請求項7の記載と同意義であり、Jは、Mg、Cu、PdまたはZnを表し、Halはハロゲン原子を表す。)
    で表される化合物、および、所望により
    式:YL(式中、Yは、請求項1の記載と同意義であり、Lは、Yと結合可能な基を表し、hは1〜3の整数である。)
    で表される化合物と反応させる工程を含む方法。
  25. 請求項22または23に記載の式(1a−3’)または式(1b−3’)で表される化合物の製造方法であって:
    式(1a−2’)または式(1b−2’):
    Figure 0005761305
    (式中、A、Rf、およびXは、請求項22の記載と同意義であり、Mは、ハロゲン原子またはC1−6アルコキシ基である。)
    で表される化合物を、
    式:G−Z’−CH=CH(式中、Z’は結合または2価の有機基を表し、Gは、Li、NaまたはKを表す。)
    で表される化合物、および、所望により
    式:YL(式中、Yは、請求項1の記載と同意義であり、Lは、Yと結合可能な基を表し、hは1〜3の整数である。)
    で表される化合物と反応させる工程を含む方法。
  26. 請求項1〜19のいずれかに記載の式(1a)および/または式(1b)で表される少なくとも1種のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物を含有する、表面処理剤。
  27. 含フッ素オイル、シリコーンオイル、および触媒から選択される1種またはそれ以上の他の成分をさらに含有する、請求項26に記載の表面処理剤。
  28. 含フッ素オイルが、式(3):
    21−(OCa’−(OCb’−(OCc’−(OCFd’−R22
    ・・・(3)
    [式中:
    21は、1個またはそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよい炭素数1〜16のアルキル基を表し;
    22は、1個またはそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよい炭素数1〜16のアルキル基、フッ素原子または水素原子を表し;
    a’、b’、c’およびd’は、ポリマーの主骨格を構成するパーフルオロ(ポリ)エーテルの4種の繰り返し単位数をそれぞれ表わし、互いに独立して0以上300以下の整数であって、a’、b’、c’およびd’の和は少なくとも1であり、添字a’、b’、c’またはd’を付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は、式中において任意である。]
    で表される1種またはそれ以上の化合物である、請求項27に記載の表面処理剤。
  29. 含フッ素オイルが、式(3a)または(3b):
    21−(OCFCFCFb’’−R22 ・・・(3a)
    21−(OCFCFCFCFa’’−(OCFCFCFb’’−(OCFCFc’’−(OCFd’’−R22 ・・・(3b)
    [式中:
    21は、1個またはそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよい炭素数1〜16のアルキル基を表し;
    22は、1個またはそれ以上のフッ素原子により置換されていてもよい炭素数1〜16のアルキル基、フッ素原子または水素原子を表し;
    式(3a)において、b’’は1以上100以下の整数であり;
    式(3b)において、a’’およびb’’は、それぞれ独立して0以上30以下の整数であり、c’’およびd’’は、それぞれ独立して1以上300以下の整数であり;
    添字a’’、b’’、c’’またはd’’を付して括弧でくくられた各繰り返し単位の存在順序は、式中において任意である。]
    で表される1種またはそれ以上の化合物である、請求項27または28に記載の表面処理剤。
  30. 少なくとも式(3b)で表される1種またはそれ以上の化合物を含む、請求項29に記載の表面処理剤。
  31. 式(3a)で表される化合物および式(3b)で表される化合物を、1:1〜1:30の質量比で含む、請求項29または30に記載の表面処理剤。
  32. 式(3a)で表される化合物および式(3b)で表される化合物を、1:1〜1:10の質量比で含む、請求項29〜31のいずれかに記載の表面処理剤。
  33. 請求項1〜19のいずれかに記載の式(1a)または式(1b)で表される少なくとも1種のパーフルオロ(ポリ)エーテル基含有シラン化合物と、式(3b)で表される化合物との質量比が、4:1〜1:4である、請求項30〜32のいずれかに記載の表面処理剤。
  34. 式(3a)で表される化合物が、2,000〜8,000の数平均分子量を有する、請求項29〜33のいずれかに記載の表面処理剤。
  35. 式(3b)で表される化合物が、2,000〜30,000の数平均分子量を有する、請求項29〜33のいずれかに記載の表面処理剤。
  36. 式(3b)で表される化合物が、8,000〜30,000の数平均分子量を有する、請求項29〜33のいずれかに記載の表面処理剤。
  37. さらに溶媒を含む、請求項26〜36のいずれかに記載の表面処理剤。
  38. 防汚性コーティング剤として使用される、請求項26〜37のいずれかに記載の表面処理剤。
  39. 真空蒸着用である、請求項26〜38のいずれかに記載の表面処理剤。
  40. 請求項26〜38のいずれかに記載の表面処理剤を含有するペレット。
  41. 基材と、該基材の表面に、請求項1〜19のいずれかに記載の化合物または請求項26〜39のいずれかに記載の表面処理剤より形成された層とを含む物品。
  42. 前記物品が光学部材である、請求項41に記載の物品。
  43. 前記物品がディスプレイである、請求項41に記載の物品。
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