JP6017881B2 - 表面改質方法及び表面改質弾性体 - Google Patents
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前記工程1は、重合開始剤を前記改質対象物に吸着させて、更に該重合開始剤を300〜400nmのLED光を用いて表面に固着させる工程であることが好ましい。
前記重合開始剤は、ベンゾフェノン系化合物及び/又はチオキサントン系化合物であることが好ましい。
前記重合禁止剤は4−メチルフェノールであることが好ましい。
本発明は、前記表面改質方法により得られる水存在下又は乾燥状態での摺動性、低摩擦又は水の低抵抗が要求される表面改質弾性体に関する。
本発明は、前記表面改質方法により三次元形状の固体表面の少なくとも一部が改質された表面改質弾性体に関する。
ここで、上記表面改質弾性体は、ポリマーブラシであることが好ましい。
本発明は更に、前記表面改質方法により改質された表面を少なくとも一部に有するカテーテルに関する。
本発明は更に、前記表面改質方法により改質された表面の溝を少なくとも一部に有するタイヤに関する。
上記加硫ゴム、上記熱可塑性エラストマーとしては、二重結合に隣接する炭素原子(アリル位の炭素原子)を有するものが好適に使用される。
また、非シラン系モノマーの使用量は、形成するポリマー鎖の長さ、その鎖により発揮される性能などにより、適宜設定すればよい。更に、還元剤、抗酸化物質の使用量も系内の酸素の補足などの点から、適宜設定すればよい。
図2〜3において、中央縦溝3a(溝深さD1)、ショルダー縦溝3b(溝深さD2)は、タイヤ周方向に直線状にのびるストレート溝で構成される。このようなストレート溝は、排水抵抗を小さくし、直進走行時に高い排水性能を発揮しうる。
イソプレンユニットを含むクロロブチルゴム(不飽和度:1〜2%)をトリアジンで架橋した加硫ゴム(180℃で10分加硫)をベンゾフェノンの3wt%アセトン溶液に浸漬して、加硫ゴム表面にベンゾフェノンを吸着させた。その後、加硫ゴムを取り出し乾燥した。次いで、加硫ゴム表面に365nmの波長を持つLEDライトを30分照射し、ベンゾフェノンを固着させた後、未反応のベンゾフェノンを除くために表面をアセトンで洗浄した。
乾燥した加硫ゴムをアクリル酸水溶液の入ったガラス反応容器に浸漬し、365nmの波長を持つLEDライトで、紫外線を30分照射してラジカル重合を行ってゴム表面にポリアクリル酸鎖を成長させた。
次いで、得られたポリアクリル鎖が形成された加硫ゴムを、再度ベンゾフェノンの3wt%アセトン溶液に浸漬し、ポリアクリル鎖が形成された加硫ゴムの表面に、新たにベンゾフェノンを吸着させた。その後、ポリアクリル鎖が形成された加硫ゴムを取り出し、乾燥した。続いて、ポリアクリル鎖が形成された加硫ゴムの表面に365nmの波長を持つLEDライトを30分照射し、ベンゾフェノンを固着させた後、未反応のベンゾフェノンを除くために表面をアセトンで洗浄した。
乾燥したポリアクリル鎖が形成された加硫ゴムを3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン(信越化学工業製:KBM−502)の入ったガラス反応容器に浸漬し、365nmの波長を持つLEDライトで、紫外線を120分照射してラジカル重合を行ってゴム表面にシラン系ポリマー鎖を成長させ、表面改質弾性体(ポリマーブラシ)を得た。
3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランに代えて、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業製:KBM−503)を用いた以外は、実施例1と同様にして表面改質弾性体を作製した。
3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランに代えて、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業製:KBM−5103)を用いた以外は、実施例1と同様にして表面改質弾性体を作製した。
クロロブチルゴムをトリアジンで架橋した加硫ゴム(180℃で10分加硫)を使用した。
加硫ゴム表面に形成されたポリマー鎖の長さは、ポリマー鎖が形成された改質ゴム断面を、SEMを使用し、加速電圧15kV、1000倍で測定した。撮影されたポリマー層の厚みをポリマー鎖の長さとした。
表面改質弾性体の表面の摩擦抵抗力を測定するために、実施例及び比較例で作製した加硫ゴムガスケットを注射器のCOP樹脂シリンジにセットし、引張試験機を用いて押し込んでいき、そのときの摩擦抵抗力を測定した(押し込み速度:30mm/min)。比較例1の摩擦抵抗力を100とし、各ガスケットの摩擦抵抗力を下記式を用いて指数表示した(摩擦抵抗指数)。指数が小さい方が、摩擦抵抗力が低いことを示す。
(摩擦抵抗指数)=各実施例の摩擦抵抗力/比較例1の摩擦抵抗力×100
更に、乗用車などに使用されるタイヤのトレッドに形成された溝、サイドウォール、ダイヤフラム、スキーやスノーボード板の滑走面、水泳水着、道路標識、看板などの表面にポリマー鎖を形成することで、前述の効果も期待できる。
11a、11b、11c 環状突起部
13 底面部の表面
2 トレッド部
3a 中央縦溝
3b ショルダー縦溝
5 細溝
6 中間傾斜溝
7 継ぎ溝
8、8a、8b ショルダー横溝
Claims (13)
- 加硫ゴム又は熱可塑性エラストマーを改質対象物とする表面改質方法であって、
前記改質対象物に、重合開始点を形成する工程1と、
前記重合開始点を起点にして非シラン系モノマーを300〜400nmのLED光を照射してラジカル重合させ、前記改質対象物の表面に非シラン系ポリマー鎖を成長させる工程2と、
前記非シラン系ポリマー鎖を成長させた改質対象物の表面に、シラン系モノマーを300〜400nmのLED光を照射してラジカル重合させ、シラン系ポリマー鎖を成長させる工程3とを含む表面改質方法。 - 前記工程1が、重合開始剤を前記改質対象物に吸着させる工程である請求項1記載の表面改質方法。
- 前記工程1が、重合開始剤を前記改質対象物に吸着させて、更に該重合開始剤を300〜400nmのLED光を用いて表面に固着させる工程である請求項1記載の表面改質方法。
- 前記加硫ゴム又は熱可塑性エラストマーが二重結合に隣接する炭素原子であるアリル位の炭素原子を有する請求項1〜3のいずれかに記載の表面改質方法。
- 前記重合開始剤は、ベンゾフェノン系化合物及び/又はチオキサントン系化合物である請求項2又は3記載の表面改質方法。
- 前記工程2は、前記重合開始点を起点にして、還元剤又は抗酸化物質が添加されたモノマーを300〜400nmのLED光を照射してラジカル重合させ、前記改質対象物の表面に非シラン系ポリマー鎖を成長させる工程である請求項1〜5のいずれかに記載の表面改質方法。
- 前記還元剤又は抗酸化物質は、リボフラビン、アスコルビン酸、α−トコフェロール、β−カロテン及び尿酸からなる群より選択される少なくとも1種である請求項6記載の表面改質方法。
- 前記光照射時又は光照射前に反応容器及び反応液に不活性ガスを導入し、不活性ガス雰囲気に置換して重合させる又は真空引きを行い系内の酸素を除去して重合させる請求項1〜7のいずれかに記載の表面改質方法。
- 前記非シラン系モノマーは、アクリル酸、アクリル酸アルキル、メタクリル酸及びメタクリル酸アルキルからなる群より選択される少なくとも1種である請求項1〜8のいずれかに記載の表面改質方法。
- 前記シラン系モノマーは、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルエチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン及び3−メタクリロキシプロピルエチルジエトキシシランからなる群より選択される少なくとも1種である請求項1〜9のいずれかに記載の表面改質方法。
- 前記非シラン系モノマー及び前記シラン系モノマーが、液体状態のもの、又は該非シラン系モノマー及び該シラン系モノマーの溶液状態のもので、かつ、
前記ラジカル重合が、重合禁止剤の存在下で行われる請求項1〜10のいずれかに記載の表面改質方法。 - 前記重合禁止剤が4−メチルフェノールである請求項11記載の表面改質方法。
- 前記非シラン系ポリマー鎖及びシラン系ポリマー鎖の長さは、10〜50000nmである請求項1〜12のいずれかに記載の表面改質方法。
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