JP6218133B2 - Coating agent containing ionic liquid capable of binding to substrate, coating layer and coating substrate obtained therefrom, and coating method using the same - Google Patents

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Description

本発明は特徴的な化学構造を有するイオン液体の新規の用途に関する。   The present invention relates to a novel application of an ionic liquid having a characteristic chemical structure.

従来、ガラス表面を疎水化するためには、主に有機シランカップリング剤を用いた表面処理が行われている。また、PDMSのような疎水性の基板の親水化においては、プラズマ処理や強酸を用いた化学処理法などが用いられている。   Conventionally, in order to hydrophobize the glass surface, surface treatment mainly using an organosilane coupling agent has been performed. Further, in the hydrophilization of a hydrophobic substrate such as PDMS, a plasma treatment or a chemical treatment method using a strong acid is used.

また、イオン液体は、常温での溶融塩であり、カチオン種とアニオン種の組み合わせによって様々な分子構造のイオン液体を合成できる。イオン液体のなかには、水とも油とも相溶しない性質を有する液体もあり、特殊な溶媒として現在様々な分野で応用研究が展開されている(非特許文献1,非特許文献2)。   The ionic liquid is a molten salt at room temperature, and ionic liquids having various molecular structures can be synthesized by a combination of a cationic species and an anionic species. Some ionic liquids have properties that are incompatible with water and oil, and application studies are currently being developed as special solvents in various fields (Non-patent Documents 1 and 2).

特許文献1には、イオン(性)液体を含む表面処理組成物、具体的にはイオン液体を汚れに対する有効な溶媒として用いた洗剤等の組成物が記載されている(特許請求の範囲、段落0051等)。しかしながら特許文献1には、加水分解性シリル基を有するイオン液体や、それを用いてシラノール基を有する基材を処理することにより当該基材に親水性、疎水性等の性質を賦与することができることは、記載も示唆もされていない。   Patent Document 1 describes a surface treatment composition containing an ionic (sexual) liquid, specifically a composition such as a detergent using the ionic liquid as an effective solvent against dirt (Claims, paragraphs). 0051). However, in Patent Document 1, it is possible to impart properties such as hydrophilicity and hydrophobicity to the base material by treating the base material having a silanol group using the ionic liquid having a hydrolyzable silyl group. There is no mention or suggestion of what can be done.

特許文献2には、アニオンにシロキサン結合からなる長鎖(側鎖にメトキシ基またはエトキシ基を含みうる)を有するイオン(性)液体、および当該イオン液体の添加剤、界面活性剤、改質剤または軟化剤としての使用が記載されている(特許請求の範囲)。しかしながら、特許文献2に記載されているイオン液体は、本発明で用いられるカチオンに加水分解性シリル基を有するイオン液体と構造上明確に相違する。また特許文献2には、アニオンにシロキサン結合からなる長鎖を有するイオン液体については、具体性を有する実施例をもって開示されておらず、その特性や用途について全く詳細に記載されていない。さらに特許文献2に記載の発明は、アニオンにハロゲン化物イオンを有するイオン液体を問題視し、ハロゲンを含まずに特定の融点またはガラス転移点と粘度とを有し、改善された加水分解安定性を示すイオン液体を提供するためになされたものであり(段落0006、0007および0009)、アニオンにハロゲン化物イオンを有するイオン液体ないしそのハロゲン化物イオンを他のアニオンに置換したイオン液体の用途を否定している。   Patent Document 2 discloses an ionic liquid having a long chain composed of a siloxane bond in an anion (which may contain a methoxy group or an ethoxy group in a side chain), and an additive, surfactant, and modifier for the ionic liquid. Or the use as a softener is described (Claims). However, the ionic liquid described in Patent Document 2 is clearly different in structure from the ionic liquid having a hydrolyzable silyl group in the cation used in the present invention. Further, Patent Document 2 does not disclose an ionic liquid having a long chain composed of a siloxane bond in an anion with specific examples, and does not describe the characteristics and applications in detail at all. Furthermore, the invention described in Patent Document 2 considers an ionic liquid having halide ions as anions, has a specific melting point or glass transition point and viscosity without containing halogen, and has improved hydrolysis stability. (Paragraphs 0006, 0007 and 0009), and the use of an ionic liquid having halide ions as anions or ionic liquids in which the halide ions are substituted with other anions is denied. doing.

非特許文献3には、銅などの金属触媒を担体としてのシリカ微粒子に固定化するための化合物として、イミダゾリウムカチオンに加水分解性シリル基が連結されている構造を有するイオン液体が合成されており、当該イオン液体の加水分解性シリル基とシリカ微粒子のシラノール基とを反応させてこれらを結合させた後、上記金属触媒(塩化物)を反応させて2つのイミダゾリウムイオンの間に固定化することが記載されている。   In Non-Patent Document 3, an ionic liquid having a structure in which a hydrolyzable silyl group is linked to an imidazolium cation is synthesized as a compound for immobilizing a metal catalyst such as copper on silica fine particles as a carrier. After reacting the hydrolyzable silyl group of the ionic liquid with the silanol group of the silica fine particles to bind them, the metal catalyst (chloride) is reacted to immobilize between the two imidazolium ions. It is described to do.

非特許文献4にも、金属触媒であるパラジウムをシリカ微粒子に固定化するための化合物として非特許文献3と同様のイオン液体が合成されており、当該イオン液体と酢酸パラジウムとを反応させて複合体を形成した後、シリカ微粒子に固定化することが記載されている。   Non-Patent Document 4 also synthesizes an ionic liquid similar to Non-Patent Document 3 as a compound for immobilizing palladium, which is a metal catalyst, on silica fine particles, and reacts the ionic liquid with palladium acetate to form a composite. After forming the body, it is described that it is immobilized on silica fine particles.

しかしながら、非特許文献3および4におけるイオン液体を用いたシリカ微粒子の処理は金属触媒を固定化するためのものであり、そのため、最終的にシリカ微粒子の表面に必ず金属触媒が固定化されることになる。非特許文献3および4には、上記特定のイオン性液体を金属触媒と分離して単独で使用し、シリカ微粒子または他のシラノール基を有する基材にイオン液体のアニオンの作用によって親水性や親油性を賦与するという用途は、記載も示唆もされていない。   However, the treatment of the silica fine particles using the ionic liquid in Non-Patent Documents 3 and 4 is for immobilizing the metal catalyst, so that the metal catalyst is always immobilized on the surface of the silica fine particles. become. In Non-Patent Documents 3 and 4, the specific ionic liquid is separated from the metal catalyst and used alone, and the base material having silica fine particles or other silanol groups is treated with hydrophilicity or parent by the action of the anion of the ionic liquid. The use of imparting oiliness is not described or suggested.

特表2005−530910号公報JP 2005-530910 A 特開2005−538039号公報JP 2005-538039 A

M. J. Earle et al, Pure Appl. Chem., 72, 1391-1398 (2000)M. J. Earle et al, Pure Appl. Chem., 72, 1391-1398 (2000) K. Shimojo et al, Anal. Chem. 76, 5039-5044 (2004)K. Shimojo et al, Anal. Chem. 76, 5039-5044 (2004) Chem. Commun., 2005, 2506-2508Chem. Commun., 2005, 2506-2508 Pure Appl. Chem., Vol.79, No.9, pp.1553-1559, 2007Pure Appl. Chem., Vol.79, No.9, pp.1553-1559, 2007

従来の技術では、材料表面の親水性および疎水性を制御するために、上述したような手法を用いて材料表面に親水基または疎水基を付与することが行われてきた。しかしながら、たとえばプラズマ処理によって基材に化学分解反応を引き起こし、水酸基を生じさせることで親水性を付与する方法では、長期間親水性を維持することは困難であり、時間と共に親水処理の効果は薄れてゆく。そのため、恒久的な表面処理技術が多くの応用分野において必要とされている。また、用途に応じて、材料表面の濡れ性(親水性−撥水性および親油性−撥油性)を変化させたい場合があるが、従来の技術ではそのような自在性がない。   In the prior art, in order to control the hydrophilicity and hydrophobicity of the material surface, a hydrophilic group or a hydrophobic group has been imparted to the material surface using the method described above. However, it is difficult to maintain hydrophilicity for a long period of time by a method of imparting hydrophilicity by causing a chemical decomposition reaction to the base material by, for example, plasma treatment and generating a hydroxyl group, and the effect of the hydrophilic treatment diminishes with time. Go. Therefore, permanent surface treatment technology is required in many application fields. Further, there is a case where it is desired to change the wettability (hydrophilicity-water repellency and oleophilicity-oil repellency) of the material surface depending on the use, but the conventional technique does not have such flexibility.

本発明は、材料表面に多様な濡れ性を賦与することができ、かつ安定的にその状態を保持することができる手段を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide means capable of imparting various wettability to a material surface and capable of stably maintaining the state.

発明者らは、カチオンの置換基として加水分解性シリル基(アルコキシ基のような加水分解性基を有するシリル基、後記一般式(I)に含まれる−SiR11 n3-nで表される部位、いわゆるシランカップリング部位)を有するイオン液体を合成し、それをガラスやPDMS表面のシラノール基と穏和な条件で反応させることで、その表面にイオン液体部位を共有結合的に導入することに成功した。このとき、用いるアニオン種によって表面処理後の濡れ性を大きく変化させることができ、従来にはない水も油もはじく表面も調製することが可能になることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The inventors have represented a hydrolyzable silyl group (a silyl group having a hydrolyzable group such as an alkoxy group, -SiR 11 n W 3-n contained in the general formula (I) described later as a cation substituent. An ionic liquid with a silanol group on the surface of glass or PDMS, and the ionic liquid is covalently introduced onto the surface by synthesizing it with a silanol group on the surface of glass or PDMS. succeeded in. At this time, it has been found that the wettability after the surface treatment can be greatly changed depending on the anion species used, and it is possible to prepare a surface that repels water and oil, which has not been conventionally used, and thus the present invention has been completed. It was.

すなわち、本発明は一つの側面において、濡れ性を調整するために基材の表面処理に用いることのできる被覆剤を提供する。本発明は別の側面において、前記被覆剤を用いることにより得られる、基材の濡れ性を変化させる被覆層および当該被覆層で被覆された被覆基剤を提供する。本発明はさらなる側面において、前記被覆剤を用いた基材の被覆方法を提供する。かかる本発明には下記の各発明が包含される。   That is, this invention provides the coating agent which can be used for the surface treatment of a base material in one side surface, in order to adjust wettability. In another aspect, the present invention provides a coating layer obtained by using the coating agent that changes the wettability of a substrate and a coating base coated with the coating layer. In a further aspect, the present invention provides a method for coating a substrate using the coating agent. The present invention includes the following inventions.

[項1] 少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する含窒素複素環カチオンまたは第四級アンモニウムカチオンとその対アニオンからなるイオン液体を含有することを特徴とする被覆剤。   [Item 1] A coating agent comprising an ionic liquid comprising a nitrogen-containing heterocyclic cation or quaternary ammonium cation having at least one hydrolyzable silyl group and a counter anion thereof.

[項2] 前記含窒素複素環カチオンまたは第四級アンモニウムカチオンが、少なくとも一個の下記一般式(I)で表される置換基で窒素原子が置換されたものである、項1に記載の被覆剤。
−R10−SiR11 n3-n (I)
式(I)中、nは0,1または2であり、R10は炭素原子数1〜12のアルキレン基であり、R11はそれぞれ独立して炭素原子数1〜12のアルキル基を表し、Wはそれぞれ独立して、−OR12[式中、R12は炭素原子数1〜12のアルキル基を表す。]または−OR13−OR14[式中、R13は炭素原子数1〜12のアルキレン基を表し、R14は炭素原子数1〜12のアルキル基を表す。]で表される加水分解性基を表す。
[Item 2] The coating according to item 1, wherein the nitrogen-containing heterocyclic cation or the quaternary ammonium cation is one in which a nitrogen atom is substituted with at least one substituent represented by the following general formula (I). Agent.
-R 10 -SiR 11 n W 3- n (I)
In the formula (I), n is 0, 1 or 2, R 10 is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, R 11 each independently represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, W is each independently -OR 12 [wherein R 12 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Or -OR 13 -OR 14 [wherein, R 13 represents an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, R 14 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. ] The hydrolyzable group represented by this.

[項3] 前記含窒素複素環カチオンまたは第四級アンモニウムカチオンが、一般式(II),(III),(IV)または(V)で表されるものである、項1または2に記載の被覆剤。   [Item 3] The item 1 or 2, wherein the nitrogen-containing heterocyclic cation or the quaternary ammonium cation is represented by the general formula (II), (III), (IV) or (V). Coating agent.

式(II)中、R1およびR2の少なくとも一つは、前記式(I)で表される置換基であってもよい、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する置換基であり、それ以外は、直鎖または分岐鎖の、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、アルコキシアルキル基、アルキレンアリール基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基である。 In formula (II), at least one of R 1 and R 2 is a substituent having at least one hydrolyzable silyl group, which may be a substituent represented by formula (I), Other than the above, a linear or branched, substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, alkoxyalkyl group, alkylenearyl group, hydroxyalkyl group or haloalkyl group.

式(III)中、R1は、前記式(I)で表される置換基であってもよい、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する置換基である。 In Formula (III), R 1 is a substituent having at least one hydrolyzable silyl group, which may be a substituent represented by Formula (I).

式(IV)中、R1およびR2の少なくとも一つは、前記式(I)で表される置換基であってもよい、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する置換基であり、それ以外は、直鎖または分岐鎖の、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、アルコキシアルキル基、アルキレンアリール基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基である。 In the formula (IV), at least one of R 1 and R 2 is a substituent having at least one hydrolyzable silyl group, which may be a substituent represented by the formula (I), Other than the above, a linear or branched, substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, alkoxyalkyl group, alkylenearyl group, hydroxyalkyl group or haloalkyl group.

式(V)中、R1,R2,R3およびR4の少なくとも一つは、前記式(I)で表される置換基であってもよい、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する置換基であり、それ以外は、それぞれ独立に、直鎖または分岐鎖の、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、アルコキシアルキル基、アルキレンアリール基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基である。 In the formula (V), at least one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 has at least one hydrolyzable silyl group which may be a substituent represented by the formula (I). The other substituents are each independently a linear or branched, substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, alkoxyalkyl group, alkylenearyl group, hydroxyalkyl group or haloalkyl group.

[項4] 前記対アニオンが、Cl-,Br-,I-,CF3CO2 -,CH3CO2 -,BF4 -,CF3SO3 -,PF6 -および(CF3SO22-からなる群より選ばれる少なくとも一種である、項1〜3のいずれか一項に記載の被覆剤。 [Item 4] The counter anion is Cl , Br , I , CF 3 CO 2 , CH 3 CO 2 , BF 4 , CF 3 SO 3 , PF 6 and (CF 3 SO 2 ). Item 4. The coating agent according to any one of Items 1 to 3, which is at least one selected from the group consisting of 2 N .

[項5] 項1〜4のいずれか一項に記載された被覆剤から形成された被膜を含むことを特徴とする、基材の濡れ性を変化させる被覆層。
[項6] 項5に記載の被覆層で被覆されていることを特徴とする被覆基材。
CLAIM | ITEM 5 The coating layer which changes the wettability of a base material characterized by including the film formed from the coating agent as described in any one of claim | item 1 -4.
[Item 6] A coated substrate which is coated with the coating layer according to Item 5.

[項7] 項1〜4のいずれか一項に記載の被覆剤を、前記加水分解性シリル基と結合可能な官能基を有する基材と接触させる工程を含むことを特徴とする被覆方法。
[項8] 前記加水分解性シリル基と結合可能な官能基がヒドロキシ基である、項7に記載の被覆方法。
[Item 7] A coating method comprising a step of bringing the coating agent according to any one of Items 1 to 4 into contact with a base material having a functional group capable of binding to the hydrolyzable silyl group.
[Item 8] The coating method according to Item 7, wherein the functional group capable of binding to the hydrolyzable silyl group is a hydroxy group.

[項9] 前記基材がポリジメチルシロキサン(PDMS)またはガラスである、項7または8に記載の被覆方法。
[項10] 前記被覆剤中のイオン液体の対アニオンを交換する工程をさらに含む、項7〜9のいずれか一項に記載の被覆方法。
[Item 9] The coating method according to item 7 or 8, wherein the substrate is polydimethylsiloxane (PDMS) or glass.
CLAIM | ITEM 10 The covering | coating method as described in any one of claim | item 7-9 which further includes the process of exchanging the counter anion of the ionic liquid in the said coating agent.

[項11] 前記接触工程および/または前記対アニオン交換工程が、前記被覆剤および/または対アニオン交換処理液をマイクロ流路に送液することを含む、項7〜10のいずれか一項に記載の被覆方法。   [Item 11] The method according to any one of Items 7 to 10, wherein the contacting step and / or the counter-anion exchange step includes feeding the coating agent and / or the counter-anion exchange treatment liquid to a microchannel. The coating method as described.

[項12] 前記接触工程の後に、加熱下にエージングする工程をさらに含む、項7〜11のいずれか一項に記載の被覆方法。
なお、上記の発明が、たとえば、前記被覆剤(の有効成分)として使用される前記イオン液体、前記被覆剤の調製における前記イオン液体の使用、前記被覆方法における前記イオン液体の使用、といった異なるカテゴリの発明に転換することができることは当業者にとって自明である。
[Item 12] The coating method according to any one of Items 7 to 11, further comprising a step of aging under heating after the contact step.
In addition, the above-mentioned invention has different categories such as, for example, the ionic liquid used as the coating agent (active ingredient thereof), the use of the ionic liquid in the preparation of the coating agent, and the use of the ionic liquid in the coating method. It is obvious to those skilled in the art that the present invention can be converted to the present invention.

従来の表面処理技術では、基材表面の親水性と疎水性を制御するだけであったが、本発明によるイオン液体を用いたコーティングによって、親水性でも疎水性でもない、水にも油にも馴染まない、新規な濡れ性を有する表面を提供することができる。たとえば、PDMSは油によって膨潤するため、これまではPDMS基板(マイクロ流路)に対して油を使用することはできなかったが、本発明の被覆剤を用いてコーティングすることにより、流路壁面を保護し、水を溶媒とする流体のみならず、油を溶媒とする流体を送液することが可能となる。   The conventional surface treatment technology only controls the hydrophilicity and hydrophobicity of the substrate surface, but the coating using the ionic liquid according to the present invention makes it neither hydrophilic nor hydrophobic, both water and oil. It is possible to provide a surface having a new wettability that is unfamiliar. For example, since PDMS swells with oil, it has not been possible to use oil for PDMS substrates (microchannels) until now, but by coating with the coating agent of the present invention, the channel wall surface It is possible to feed not only a fluid using water as a solvent but also a fluid using oil as a solvent.

本発明の被覆剤に配合する所定の構造を有するイオン液体は、常温で比較的粘性が低い(十分な流動性を有する)液体として調製することができるため、ウェットコーティングを適用することができる。たとえば、マイクロ流路の内壁面やその他の管状の構造物の内部表面など、他の手法ではコーティングが難しい場所も、イオン液体を送液することで容易に均一にコーティングできる。また、このような被覆剤は溶液状態で安定的であるため、試薬として販売することにも問題はない。   Since the ionic liquid having a predetermined structure to be blended with the coating agent of the present invention can be prepared as a liquid having a relatively low viscosity (having sufficient fluidity) at room temperature, wet coating can be applied. For example, even in places where coating is difficult by other techniques, such as the inner wall surface of a microchannel or the inner surface of another tubular structure, it can be easily and uniformly coated by feeding an ionic liquid. Moreover, since such a coating agent is stable in a solution state, there is no problem in selling it as a reagent.

また、イオン液体のアニオン種を交換するだけで、容易に基材表面の濡れ性を制御することができる。イオン液体はカチオンが有する加水分解性シリル基によって基板に共有結合しており、その安定的な結合を損なうことなく、アニオン種のみを事後的に交換することが可能である。本発明で用いることのできるイオン液体は多種多様であるため、特異な機能性を賦与するコーティング技術への展開が期待できる。   Moreover, the wettability of the substrate surface can be easily controlled simply by exchanging the anion species of the ionic liquid. The ionic liquid is covalently bonded to the substrate by a hydrolyzable silyl group possessed by the cation, and only anionic species can be exchanged afterwards without impairing the stable bond. Since there are a wide variety of ionic liquids that can be used in the present invention, the development of a coating technique that imparts specific functionality can be expected.

図1は、実施例(比較実験)として行われた、PDMS基板(無処理またはUV処理)の大気中における水またはヘキサデカンとの接触角測定時の観察写真である。FIG. 1 is an observation photograph at the time of contact angle measurement with water or hexadecane in the atmosphere of a PDMS substrate (no treatment or UV treatment) conducted as an example (comparative experiment). 図2は、実施例として行われた、PDMS基板(イオン液体処理)の大気中における水またはヘキサデカンとの接触角測定時の観察写真である。FIG. 2 is an observation photograph at the time of contact angle measurement with water or hexadecane in the atmosphere of a PDMS substrate (ionic liquid treatment) performed as an example. 図3は、実施例として行われた、PDMS基板の液中における接触角測定実験の模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a contact angle measurement experiment in a liquid of a PDMS substrate performed as an example. 図4は、実施例として行われた、PDMS基板(無処理、UV処理またはイオン液体処理)の液中における接触角測定時の観察写真である。A:ヘキサデカン中における水との接触角。B:水中におけるヘキサデカンとの接触角。FIG. 4 is an observation photograph at the time of contact angle measurement in a liquid of a PDMS substrate (no treatment, UV treatment or ionic liquid treatment) performed as an example. A: Contact angle with water in hexadecane. B: Contact angle with hexadecane in water.

−被覆剤−
本発明の被覆剤は、少なくとも1個の加水分解性シリル基を有する含窒素複素環カチオンまたは第四級アンモニウムカチオンとその対アニオンとを含むイオン液体を含有する。このような被覆剤は、イオン液体単独からなる物質として調製されていてもよいし、イオン液体および任意の他の成分を含む組成物として調製されていてもよい。イオン液体は、一種類の化合物単独からなるものであってもよいし、二種類以上の化合物の混合物であってもよい。
-Coating agent-
The coating agent of the present invention contains an ionic liquid containing a nitrogen-containing heterocyclic cation or quaternary ammonium cation having at least one hydrolyzable silyl group and a counter anion thereof. Such a coating agent may be prepared as a substance composed of the ionic liquid alone, or may be prepared as a composition containing the ionic liquid and any other components. The ionic liquid may be composed of one kind of compound alone or a mixture of two or more kinds of compounds.

<イオン液体>
本発明で用いられるイオン液体は、以下に述べるような特定のカチオンおよびその対アニオンからなる塩である。なお、カチオンの置換基にヒロドキシ基が存在する場合など、イオン液体が特定の構造を有する場合には、イオン液体(前記の塩)は、それと水素結合が可能な中性分子(グリセロール、クエン酸、尿素などの、中性プロトン供与体もしくは受容体)と複合体を形成していてもよい。また、本発明においてイオン液体は、最終的に基材と結合した状態において、金属触媒の担体として用いられる場合(非特許文献3および4)と異なり、金属ないし金属化合物が結合している必要はなく、金属ないし金属化合物が結合していないことが望ましい。
<Ionic liquid>
The ionic liquid used in the present invention is a salt composed of a specific cation and its counter anion as described below. When the ionic liquid has a specific structure, such as when a hydroxyl group is present in the cation substituent, the ionic liquid (the salt) is a neutral molecule (glycerol, citric acid) capable of hydrogen bonding with it. Or a neutral proton donor or acceptor such as urea). Further, in the present invention, unlike the case where the ionic liquid is finally used as a carrier for a metal catalyst in a state of being bonded to a substrate (Non-patent Documents 3 and 4), it is necessary that a metal or a metal compound is bonded. It is desirable that no metal or metal compound is bonded.

イオン液体は一般的に、カチオンおよびその対アニオンの種類によって、粘度、融点、およびその他の性質を変化させることができる。本発明においても、被覆剤の用途を考慮しながら、そこに配合するイオン液体のカチオンおよびその対アニオンとして適切な種類のものを選択することができる。   Ionic liquids can generally change viscosity, melting point, and other properties depending on the type of cation and its counter anion. Also in the present invention, an appropriate type of cation and its counter anion of the ionic liquid to be blended can be selected in consideration of the application of the coating agent.

(カチオン)
本発明で用いられるイオン液体を構成するカチオンは、少なくとも1個の加水分解性シリル基を有する含窒素複素環カチオンまたは第四級アンモニウムカチオンである。加水分解性シリル基は、これらのカチオンに含まれる窒素原子の置換基として導入することができる。
(Cation)
The cation constituting the ionic liquid used in the present invention is a nitrogen-containing heterocyclic cation or a quaternary ammonium cation having at least one hydrolyzable silyl group. A hydrolyzable silyl group can be introduced as a substituent of a nitrogen atom contained in these cations.

含窒素複素環カチオンおよび第四級アンモニウムカチオン(加水分解性シリル基を有する置換基以外の部位)は、公知のイオン液体を構成するものの中から選択することができ、特に限定されるものではない。   The nitrogen-containing heterocyclic cation and the quaternary ammonium cation (site other than the substituent having a hydrolyzable silyl group) can be selected from those constituting a known ionic liquid, and are not particularly limited. .

含窒素複素環カチオンには、含窒素芳香族化合物から誘導されるカチオンおよび含窒素脂環式化合物から誘導されるカチオンが包含される。含窒素芳香族化合物から誘導されるカチオンとしては、たとえば、イミダゾリウムカチオン(一般式(II)参照)、ピリジニウムカチオン(一般式(III)参照)、ピラゾリウムカチオン、トリアゾリウムカチオンが挙げられる。含窒素脂環式化合物から誘導されるカチオンとしては、たとえば、ピロリジニウムカチオン(一般式(IV)参照)が挙げられる。   The nitrogen-containing heterocyclic cation includes a cation derived from a nitrogen-containing aromatic compound and a cation derived from a nitrogen-containing alicyclic compound. Examples of cations derived from nitrogen-containing aromatic compounds include imidazolium cations (see general formula (II)), pyridinium cations (see general formula (III)), pyrazolium cations, and triazolium cations. . Examples of the cation derived from the nitrogen-containing alicyclic compound include a pyrrolidinium cation (see general formula (IV)).

加水分解性シリル基中の加水分解性基は、加水分解反応および縮合反応を介して基材が有する官能基と結合することができれば特に限定されるものではなく、一般的なシランカップリング剤が有するものを利用することができる。そのような加水分解性基としてはアルコキシ基が好適であるが、アシルオキシ基(たとえばアセトキシ基)などのその他の加水分解性基であってもよい。   The hydrolyzable group in the hydrolyzable silyl group is not particularly limited as long as it can be bonded to the functional group of the base material through a hydrolysis reaction and a condensation reaction, and a general silane coupling agent is used. You can use what you have. Such a hydrolyzable group is preferably an alkoxy group, but may be other hydrolyzable groups such as an acyloxy group (for example, an acetoxy group).

イオン液体が基材に結合するためには、イオン液体(カチオン)1分子あたり少なくとも1つの加水分解性シリル基が必要であり、また当該加水分解性シリル基1つあたり少なくとも1つの加水分解性基が必要である。基材との結合性を考慮しながら、イオン液体(カチオン)1分子あたりの加水分解性シリル基の数および加水分解性シリル基1つあたりの加水分解性基の数は、適宜調整することができる。たとえば、3つの加水分解性基を有する加水分解性シリル基を1つ有するイオン液体は、本発明における使用にとって好適である。   In order for the ionic liquid to bind to the substrate, at least one hydrolyzable silyl group is required per molecule of the ionic liquid (cation), and at least one hydrolyzable group per one hydrolyzable silyl group. is necessary. The number of hydrolyzable silyl groups per molecule of the ionic liquid (cation) and the number of hydrolyzable groups per hydrolyzable silyl group can be adjusted as appropriate while considering the binding properties with the substrate. it can. For example, an ionic liquid having one hydrolyzable silyl group having three hydrolyzable groups is suitable for use in the present invention.

上述したような含窒素複素環カチオンおよび第四級アンモニウムカチオンの具体例として、少なくとも一個の下記一般式(I)で表される置換基で窒素原子が置換されたものが挙げられる。式(I)中の−SiR11 n3-nが本明細書で加水分解性シリル基と称する部分に相当し、W3-nで表される部分が加水分解性基に相当する。たとえば、Wが−OR12で表されるアルコキシ基である場合、一般式(I)で表される置換基は(加水分解性)アルコキシシリル基と称することができる。 Specific examples of the nitrogen-containing heterocyclic cation and the quaternary ammonium cation described above include those in which a nitrogen atom is substituted with at least one substituent represented by the following general formula (I). In formula (I), —SiR 11 n W 3-n corresponds to a portion referred to herein as a hydrolyzable silyl group, and a portion represented by W 3-n corresponds to a hydrolyzable group. For example, when W is an alkoxy group represented by —OR 12 , the substituent represented by the general formula (I) can be referred to as a (hydrolyzable) alkoxysilyl group.

−R10−SiR11 n3-n (I)
式(I)中、nは0,1または2であり、R10は炭素原子数1〜12のアルキレン基であり、R11はそれぞれ独立して炭素原子数1〜12のアルキル基を表し、Wはそれぞれ独立して、−OR12[式中、R12は炭素原子数1〜12のアルキル基を表す。]または−OR13−OR14[式中、R13は炭素原子数1〜12のアルキレン基を表し、R14は炭素原子数1〜12のアルキル基を表す。]で表される加水分解性基を表す。
-R 10 -SiR 11 n W 3- n (I)
In the formula (I), n is 0, 1 or 2, R 10 is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, R 11 each independently represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, W is each independently -OR 12 [wherein R 12 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Or -OR 13 -OR 14 [wherein, R 13 represents an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, R 14 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. ] The hydrolyzable group represented by this.

加水分解性シリル基を構成するn、R11、Wは、当業者であれば、シランカップリング剤における一般的な実施形態の範囲において、被覆剤の用途やそのために必要等される基材に対する結合性(加水分解速度等)などを考慮しながら適切なものを選択することができる。 Those skilled in the art will know n, R 11 and W constituting the hydrolyzable silyl group within the range of the general embodiments of the silane coupling agent, with respect to the use of the coating agent and the base material required therefor. An appropriate one can be selected in consideration of binding properties (hydrolysis rate and the like).

nは0,1または2であるが、0または1である(3−nで表される加水分解性基の数が3または2になる)ことが好ましく、0である(加水分解性基の数が3になる)ことがより好ましい。   n is 0, 1 or 2, but is preferably 0 or 1 (the number of hydrolyzable groups represented by 3-n is 3 or 2), and is 0 (of the hydrolyzable group). More preferably, the number is 3.

10のアルキレン基は、直鎖状でも分岐状でもよく、また不飽和結合を含んでいてもよいが、通常は不飽和結合を含まない直鎖状である。このアルキレン基の炭素原子数は、通常1〜12、好ましくは1〜6である。たとえば、エチレン基(C2)、プロピレン基(C3)が好適である。 The alkylene group for R 10 may be linear or branched, and may contain an unsaturated bond, but is usually a straight chain that does not contain an unsaturated bond. The number of carbon atoms of the alkylene group is usually 1 to 12, preferably 1 to 6. For example, an ethylene group (C 2 ) and a propylene group (C 3 ) are preferable.

11のアルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよく、また不飽和結合を含んでいてもよいが、通常は不飽和結合を含まない直鎖状である。このアルキル基の炭素原子数は、通常1〜12、好ましくは1〜3である。たとえば、メチル基(C1)が好適である。 The alkyl group represented by R 11 may be linear or branched and may contain an unsaturated bond, but is usually a straight chain containing no unsaturated bond. The number of carbon atoms of this alkyl group is usually 1 to 12, preferably 1 to 3. For example, a methyl group (C 1 ) is preferable.

Wが−OR12で表されるアルコキシ基である場合、R12のアルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよく、また不飽和結合を含んでいてもよいが、通常は不飽和結合を含まない直鎖状である。このアルキル基の炭素原子数は、通常1〜12、好ましくは1〜3である。たとえば、メチル基(C1)およびエチル基(C2)が好適である。 When W is an alkoxy group represented by —OR 12 , the alkyl group of R 12 may be linear or branched and may contain an unsaturated bond, but usually contains an unsaturated bond. There is no linear. The number of carbon atoms of this alkyl group is usually 1 to 12, preferably 1 to 3. For example, a methyl group (C 1 ) and an ethyl group (C 2 ) are preferable.

Wが−OR13−OR14で表されるアルコキシアルコキシ基である場合、R13のアルキレン基は、直鎖状でも分岐状でもよく、また不飽和結合を含んでいてもよいが、通常は不飽和結合を含まない直鎖状である。このアルキレン基の炭素原子数は、通常1〜12、好ましくは1〜3であり、たとえばメチル基(C1)およびエチル基(C2)が挙げられる。一方、R14のアルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよく、また不飽和結合を含んでいてもよいが、通常は不飽和結合を含まない直鎖状である。このアルキル基の炭素原子数は、通常1〜12、好ましくは1〜3であり、たとえばメチル基(C1)が挙げられる。OR13−OR14で表される基全体としては、たとえば2−メトキシエトキシ基が挙げられる。 When W is an alkoxyalkoxy group represented by —OR 13 —OR 14 , the alkylene group represented by R 13 may be linear or branched, and may contain an unsaturated bond, but is usually an unsaturated group. It is a straight chain that does not contain a saturated bond. The number of carbon atoms of the alkylene group is usually 1 to 12, preferably 1 to 3, and examples thereof include a methyl group (C 1 ) and an ethyl group (C 2 ). On the other hand, the alkyl group of R 14 may be linear or branched, and may contain an unsaturated bond, but is usually a straight chain that does not contain an unsaturated bond. The number of carbon atoms of the alkyl group is usually 1 to 12, preferably 1 to 3, and examples thereof include a methyl group (C 1 ). Examples of the entire group represented by OR 13 -OR 14 include a 2-methoxyethoxy group.

上述したような含窒素複素環カチオンおよび第四級アンモニウムカチオンのさらなる具体例として、一般式(II)、(III)、(IV)または(V)で表されるものが挙げられる。これらのカチオンに含まれる、R1〜R2がとりうる、直鎖または分岐鎖の、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、アルコキシアルキル基、アルキレンアリール基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基は、公知の多種多様なイオン液体が有するものの中から選択することができる。 Specific examples of the nitrogen-containing heterocyclic cation and the quaternary ammonium cation as described above include those represented by the general formula (II), (III), (IV) or (V). In these cations, R 1 to R 2 can be a linear or branched, substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, alkoxyalkyl group, alkylenearyl group, hydroxyalkyl group or haloalkyl group. It can be selected from among a variety of known ionic liquids.

式(II)中、R1およびR2の少なくとも一つは、前記式(I)で表される置換基であってもよい、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する置換基であり、それ以外は、直鎖または分岐鎖の、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、アルコキシアルキル基、アルキレンアリール基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基である。 In formula (II), at least one of R 1 and R 2 is a substituent having at least one hydrolyzable silyl group, which may be a substituent represented by formula (I), Other than the above, a linear or branched, substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, alkoxyalkyl group, alkylenearyl group, hydroxyalkyl group or haloalkyl group.

式(III)中、R1は、前記式(I)で表される置換基であってもよい、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する置換基である。 In Formula (III), R 1 is a substituent having at least one hydrolyzable silyl group, which may be a substituent represented by Formula (I).

式(IV)中、R1およびR2の少なくとも一つは、前記式(I)で表される置換基であってもよい、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する置換基であり、それ以外は、直鎖または分岐鎖の、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、アルコキシアルキル基、アルキレンアリール基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基である。 In the formula (IV), at least one of R 1 and R 2 is a substituent having at least one hydrolyzable silyl group, which may be a substituent represented by the formula (I), Other than the above, a linear or branched, substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, alkoxyalkyl group, alkylenearyl group, hydroxyalkyl group or haloalkyl group.

式(V)中、R1,R2,R3およびR4の少なくとも一つは、前記式(I)で表される置換基であってもよい、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する置換基であり、それ以外は、それぞれ独立に、直鎖または分岐鎖の、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、アルコキシアルキル基、アルキレンアリール基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基である。 In the formula (V), at least one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 has at least one hydrolyzable silyl group which may be a substituent represented by the formula (I). The other substituents are each independently a linear or branched, substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, alkoxyalkyl group, alkylenearyl group, hydroxyalkyl group or haloalkyl group.

なお、本発明で用いられるイオン液体を構成する、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する含窒素複素環カチオンまたは第四級アンモニウムカチオンは、たとえば式(II)で表されるようなカチオンに由来する、構成単位の繰り返しを含むものであってもよい。たとえば、下記式(IIa)で表されるイオン液体は、イミダゾリウムカチオンに由来する繰り返し単位とその対アニオン(X-)を含んでおり、各繰り返し単位は式(II)中のR2と類似の2価の基Rを介して結合しており、右端のイミダゾリウムカチオンが式(II)中のR1に相当する基として−R10−SiW3(式(I)中、n=0)で表される加水分解性シリル基を有する。このような長いイオン液体の分子には正に荷電した(上記カチオンに由来する)部位が複数存在し、それぞれに対アニオンが結合する。 The nitrogen-containing heterocyclic cation or quaternary ammonium cation having at least one hydrolyzable silyl group constituting the ionic liquid used in the present invention is derived from a cation represented by, for example, the formula (II) It may also include repeating structural units. For example, the ionic liquid represented by the following formula (IIa) contains a repeating unit derived from an imidazolium cation and its counter anion (X ), and each repeating unit is similar to R 2 in the formula (II). And the rightmost imidazolium cation is —R 10 —SiW 3 (in formula (I), n = 0) as the group corresponding to R 1 in formula (II). It has a hydrolyzable silyl group represented by. In such a long ionic liquid molecule, there are a plurality of positively charged sites (derived from the cation), and a counter anion binds to each site.

(アニオン)
本発明で用いられるイオン液体を構成するアニオンは、特に限定されるものではない。アニオンの選択によって、基材に多様な濡れ性を賦与することができる。被覆剤としての用途を考慮し、基材に所望の濡れ性(親水性−撥水性および/または親油性−撥油性)を賦与できるアニオンを用いればよい。
(Anion)
The anion constituting the ionic liquid used in the present invention is not particularly limited. Depending on the choice of anion, various wettability can be imparted to the substrate. Considering the use as a coating agent, an anion that can impart desired wettability (hydrophilicity-water repellency and / or lipophilicity-oil repellency) to the substrate may be used.

対アニオンの具体例としては、たとえば、Cl-,Br-,I-,CF3CO2 -,CH3CO2 -,BF4 -,CF3SO3 -,PF6 -および(CF3SO22-が挙げられる。
一般的に、Cl-,Br-,I-,CF3CO2 -,CH3CO2 -は親水的であり、PF6 -,(CF3SO22-は疎水的であり、BF4 -,CF3SO3 -はその中間的な傾向を示すが、本発明において基材表面を修飾することによって賦与される濡れ性は様々である。たとえば、PDMS基材に対して、イオン液体の対アニオンとしてのCl-は、大気中、油中いずれにおいても強い親水性を示す一方、大気中では極めて弱い(無処理のPDMSに近い)撥油性を示し、逆に水中では極めて強い撥油性を示す濡れ性を賦与することができる。また、同じくPDMS基材に対して、イオン液体の対アニオンとしてのPF6 -は、大気中においては弱い親水性および弱い撥油性しか示さない(つまり無処理のPDMSと比較したときの改質効果が弱い)一方で、油中における一定の親水性と水中における一定の撥油性とを示す(つまり、どちらについても無処理のPDMSに対する一定の改質効果が認められる)興味深い濡れ性を賦与することができる。
Specific examples of the counter anion include, for example, Cl , Br , I , CF 3 CO 2 , CH 3 CO 2 , BF 4 , CF 3 SO 3 , PF 6 and (CF 3 SO 2. ) 2 N - and the like.
In general, Cl , Br , I , CF 3 CO 2 and CH 3 CO 2 are hydrophilic, PF 6 and (CF 3 SO 2 ) 2 N are hydrophobic, and BF Although 4 and CF 3 SO 3 show an intermediate tendency, wettability imparted by modifying the substrate surface in the present invention varies. For example, with respect to a PDMS substrate, Cl as a counter anion of an ionic liquid exhibits strong hydrophilicity in both air and oil, but is extremely weak (close to untreated PDMS) oil repellency in air. On the contrary, wettability showing extremely strong oil repellency can be imparted in water. Similarly, PF 6 as the counter anion of the ionic liquid shows only weak hydrophilicity and weak oil repellency in the atmosphere (that is, the modification effect when compared with untreated PDMS) against the PDMS substrate. Imparting interesting wettability while exhibiting a certain hydrophilicity in oil and a certain oil repellency in water (ie, both have a certain modification effect on untreated PDMS) Can do.

(合成方法)
本発明で用いられるイオン液体の合成方法は公知である(たとえば非特許文献1および2参照)。含窒素複素環カチオンまたは第四級アンモニウムカチオンは一般的に、含窒素複素環またはアミンの窒素原子を四級化する、たとえばアルキル化試薬を用いてアルキル化することにより合成される。加水分解性シリル基を有する含窒素複素環カチオンまたは第四級アンモニウムカチオンは、そのような四級化の際に、加水分解性シリル基および前記窒素原子に結合しうる反応性官能基を有する分子を用いることによって合成することができる。本発明で用いられるイオン液体は、典型的には、上記の四級化のための分子としてシランカップリング剤を用いることにより合成することができる。
(Synthesis method)
Methods for synthesizing ionic liquids used in the present invention are known (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2). Nitrogen-containing heterocyclic cations or quaternary ammonium cations are generally synthesized by quaternizing a nitrogen-containing heterocyclic ring or the nitrogen atom of an amine, for example, using an alkylating reagent. A nitrogen-containing heterocyclic cation or quaternary ammonium cation having a hydrolyzable silyl group is a molecule having a hydrolyzable silyl group and a reactive functional group capable of binding to the nitrogen atom during such quaternization. Can be synthesized. The ionic liquid used in the present invention can be typically synthesized by using a silane coupling agent as the quaternization molecule.

また、一般的に、四級化の際の試薬に由来するアニオンが含窒素複素環カチオンまたは第四級アンモニウムカチオンの対アニオンとなる。上記の典型的な合成方法により得られるイオン液体では、反応性官能基としてハロゲン原子を有するシランカップリング剤に由来するハロゲン化物イオンが、加水分解性シリル基を有する含窒素複素環カチオンまたは第四級アンモニウムカチオンの対アニオンとなる。   In general, the anion derived from the reagent for quaternization becomes a counter anion of a nitrogen-containing heterocyclic cation or a quaternary ammonium cation. In the ionic liquid obtained by the above typical synthesis method, a halide ion derived from a silane coupling agent having a halogen atom as a reactive functional group is converted into a nitrogen-containing heterocyclic cation having a hydrolyzable silyl group or a quaternary cation. It becomes the counter anion of the quaternary ammonium cation.

ただし、本発明で用いられるイオン液体は上記のような合成方法によって得られたものには限定されず、本発明で規定する所定の構造を有する限り、他の製造方法によって得られたものであってもよい。   However, the ionic liquid used in the present invention is not limited to those obtained by the synthesis method as described above, and may be obtained by other production methods as long as it has a predetermined structure defined in the present invention. May be.

上述したような合成方法において用いられるシランカップリング剤は、一方の末端に加水分解性シリル基を有し、もう一方の末端に、置換基を導入しようとする含窒素複素環またはアミンの窒素原子に結合しうる反応性官能基を有し、それらの基を適切な長さの分子鎖が連結している構造を有するものであればよい。上記の反応性官能基としては、たとえばハロゲン基(塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子)が好ましい。このような構造を有するシランカップリング剤(たとえば、3−クロロプロピルトリメトキシシラン)は、Aldrich,信越化学工業株式会社などから製造販売されているものを購入することもできるし、公知の方法により合成することもできる(たとえば R. Wakabayashi et al, Angew. Chem. Int. Ed, 50, 10708-10711 (2011)参照)。   The silane coupling agent used in the synthesis method as described above has a hydrolyzable silyl group at one end and a nitrogen-containing heterocycle or amine nitrogen atom to which a substituent is to be introduced at the other end. Any functional group may be used as long as it has a reactive functional group that can be bonded to the molecule, and a molecular chain having an appropriate length connected to these groups. As the reactive functional group, for example, a halogen group (halogen atom such as chlorine, bromine, iodine, etc.) is preferable. Silane coupling agents having such a structure (for example, 3-chloropropyltrimethoxysilane) can be purchased from Aldrich, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., etc. They can also be synthesized (see, for example, R. Wakabayashi et al, Angew. Chem. Int. Ed, 50, 10708-10711 (2011)).

また、シランカップリング剤を用いる合成方法において、カチオンの生成と同時に所望の対アニオンを生成させることができない場合は、さらなる工程において対アニオンを交換することができる。そのような対アニオンの交換はイオン液体について公知であり、本発明においても同様に行うことができる。たとえば、PF6-、(CF3SO22-などのアニオンへの交換は、それらのアルカリ金属塩と合成されたイオン液体とを反応させることにより行うことができる。また、所望のアニオンを有する陰イオン交換樹脂が充填されたカラムに合成されたイオン液体を通過させることによっても、アニオンの交換を行うことが可能である。 In the synthesis method using a silane coupling agent, when a desired counter anion cannot be generated simultaneously with the generation of a cation, the counter anion can be exchanged in a further step. Such counter-anion exchange is well known for ionic liquids and can be similarly performed in the present invention. For example, the exchange to anions such as PF 6− and (CF 3 SO 2 ) 2 N can be performed by reacting these alkali metal salts with the synthesized ionic liquid. Anion exchange can also be performed by passing the synthesized ionic liquid through a column filled with an anion exchange resin having a desired anion.

<任意成分等>
本発明の被覆剤またはそれから形成される被膜ないし被覆層の実施形態を考慮して、必要に応じて、イオン液体以外の物質を任意成分として被覆剤に配合してもよい。たとえば、イオン液体とともに濡れ性に関与する物質、濡れ性以外の特性を基材に賦与するための物質、被膜ないし被覆層の強度などの物性に関与する物質などを、任意成分として配合することが可能である。
<Optional components, etc.>
In consideration of the embodiment of the coating agent of the present invention or the coating film or coating layer formed therefrom, if necessary, a substance other than the ionic liquid may be added to the coating agent as an optional component. For example, a substance that participates in wettability with an ionic liquid, a substance that imparts characteristics other than wettability to the substrate, a substance that participates in physical properties such as the strength of the coating or coating layer, etc. can be blended as optional components Is possible.

任意成分を用いる場合は、それと前述したようなイオン液体とを一般的な手法で混合することにより、被覆剤を調製することができる。
また、後述するような本発明の被覆層の一実施形態において用いることのできる、イオン液体で表面処理されたシリカ微粒子と、必要に応じて配合される任意成分、たとえば当該シリカ微粒子処理物の分散性や基材への付着性を高めるための添加物ないし分散媒とを含有する組成物も、本発明の被覆剤として調製することができる。なお、このような被覆剤の実施形態においては、イオン液体は、あらかじめシリカ微粒子に結合した状態で、被覆材中に含有されているといえる。
When an optional component is used, the coating agent can be prepared by mixing it with an ionic liquid as described above by a general method.
Also, dispersion of silica fine particles surface-treated with an ionic liquid, which can be used in one embodiment of the coating layer of the present invention as will be described later, and optional components blended as necessary, for example, the treated silica fine particles. A composition containing an additive or a dispersion medium for improving the adhesion and adhesion to the substrate can also be prepared as the coating agent of the present invention. In this embodiment of the coating agent, it can be said that the ionic liquid is contained in the coating material in a state of being bonded to the silica fine particles in advance.

以上の本発明の被覆剤は、次に述べるように、基材の濡れ性を変化させる(それによって水および/または油に対する耐性を高める)被覆層を形成するために用いることができる。   The coating agent of the present invention as described above can be used to form a coating layer that changes the wettability of the substrate (thus increasing the resistance to water and / or oil) as described below.

−被覆層および被覆基材−
本発明の被覆層は、上述したような本発明の被覆剤から形成された被膜を含むものであり、基材の濡れ性を変化させることができる。また、本発明の被覆基材は、上述したような被覆層で被覆されているものであり、無処理の状態の基材とは異なる濡れ性を有する。これらの被覆層および被覆基材は、次に述べるような被覆方法を用いて形成ないし製造することができる。たとえば基材の説明は、次の被覆方法における説明を参照することができる。
-Coating layer and coated substrate-
The coating layer of the present invention includes a film formed from the coating agent of the present invention as described above, and can change the wettability of the substrate. Moreover, the coating base material of this invention is coat | covered with the above coating layers, and has the wettability different from the base material of an unprocessed state. These coating layers and coated substrates can be formed or manufactured using the following coating method. For example, for the explanation of the substrate, the explanation in the following coating method can be referred to.

被覆層は、被覆剤から形成された被膜のみから構成されるものであってもよいし、そのような被膜とそれ以外の物質とによって構成されるものであってもよい。後者の実施形態としては、たとえば、あらかじめイオン液体で表面処理をしたシリカ微粒子(シリカ微粒子の表面にイオン液体が結合している)を調製しておき、そのシリカ微粒子処理物でもってより広い平面を有する基材表面を被覆することが挙げられる。この場合、イオン液体で表面処理されたシリカ微粒子の分散液(必要に応じてさらに任意成分が配合されていてもよい。)が本発明の被覆剤に相当し、そのシリカ微粒子処理物(個々のシリカ微粒子の表面にイオン液体からなる被膜が形成されている)および必要に応じて配合される任意成分からなる層が本発明の被覆層に相当する。   A coating layer may be comprised only from the film formed from the coating agent, and may be comprised with such a film and another substance. As the latter embodiment, for example, silica fine particles that have been surface-treated with an ionic liquid in advance (the ionic liquid is bonded to the surface of the silica fine particles) are prepared, and a wider plane can be formed with the treated silica fine particles. For example, the surface of the substrate having the coating may be coated. In this case, a dispersion of silica fine particles surface-treated with an ionic liquid (optional components may be further blended as necessary) corresponds to the coating agent of the present invention, and the silica fine particle treated product (individual A layer made of an ionic liquid is formed on the surface of the silica fine particles) and a layer made of an optional component blended as necessary corresponds to the coating layer of the present invention.

基材の濡れ性は、一般的に親水性−撥水性または親油性−撥油性と称される性質である。濡れ性は、任意の気体中または液体中において測定される、任意の液体との接触角によって評価することができるが、被覆基材が使用されると想定される条件に則した接触角によって評価することが適切である。代表的には、大気中における水または油(たとえばヘキサデカンのような有機溶媒)との接触角、水中における油との接触角、あるいは油中における水との接触角によって、親水性−撥水性または親油性−撥油性が評価される。なお、基材の濡れ性は、親水性−撥水性または親油性−撥油性のどちらか一方によって評価してもよいし、親水性−撥水性および親油性−撥油性の両方によって評価してもよい。被覆剤に配合するイオン液体のアニオン種によっては、基材表面を撥水性かつ撥油性にすることができる。   The wettability of the substrate is a property generally called hydrophilicity-water repellency or lipophilicity-oil repellency. Wettability can be evaluated by contact angle with any liquid, measured in any gas or liquid, but by contact angle according to the conditions under which the coated substrate is assumed to be used. It is appropriate to do. Typically, depending on the contact angle with water or oil (for example, an organic solvent such as hexadecane) in the atmosphere, the contact angle with oil in water, or the contact angle with water in oil, Lipophilicity-oil repellency is evaluated. The wettability of the substrate may be evaluated by either hydrophilicity-water repellency or oleophilic-oil repellency, or may be evaluated by both hydrophilicity-water repellency and oleophilic-oil repellency. Good. Depending on the anionic species of the ionic liquid blended in the coating agent, the surface of the substrate can be rendered water and oil repellent.

水との接触角がどの程度であれば親水性または撥水性と定義するのか、あるいは油との接触角がどの程度であれば親油性または撥油性と定義するのかは一概に決められるものではないが、一般的には、接触角が40°以下の場合に親水性または親油性、10°以下の場合に超親水性または超親油性と称され、逆に接触角が90°以上の場合に撥水性または撥油性、120°以上150°未満の場合に高撥水性または高撥油性、150°以上の場合に超撥水性または超撥油性であると定義される。   The degree of contact angle with water is defined as hydrophilic or water repellency, or the degree of contact angle with oil is defined as oleophilic or oleophobic. However, in general, when the contact angle is 40 ° or less, it is referred to as hydrophilic or lipophilic, and when it is 10 ° or less, it is referred to as superhydrophilic or superlipophilic, and conversely, when the contact angle is 90 ° or more. It is defined as water repellency or oil repellency, high water repellency or high oil repellency when it is 120 ° or more and less than 150 °, and super water repellency or super oil repellency when it is 150 ° or more.

接触角の測定方法は特に限定されるものではなく、使用者の評価においては任意の測定方法を採用することができるが、一般的な手法として知られているθ/2法(算出される接触角は液滴の左右の平均値となる)または接線法(算出される接触角は左右別となり、固体表面の状態により、液滴左右の値にバラツキがある場合などはより有効な測定法となる)を用いることができる。   The measurement method of the contact angle is not particularly limited, and any measurement method can be employed in the user's evaluation, but the θ / 2 method (calculated contact) known as a general method. The angle is the average value of the left and right of the droplet) or the tangential method (the calculated contact angle is left and right separately, and if the value on the left and right of the droplet varies depending on the state of the solid surface, it is Can be used.

−被覆方法−
本発明の被覆方法は、上述したような本発明の被覆剤を、加水分解性シリル基と結合可能な官能基を有する基材と接触させる工程(接触工程)を含み、必要に応じてさらに、後述するようなエージング工程やアニオン交換工程などを含んでいてもよい。
-Coating method-
The coating method of the present invention includes a step of contacting the coating agent of the present invention as described above with a base material having a functional group capable of binding to a hydrolyzable silyl group (contacting step). An aging step and an anion exchange step as described later may be included.

基材が有する、前記加水分解性シリル基と結合可能な官能基は、そのような条件を満たすものであれば特に限定されるものではない。表面修飾しようとする基材に応じて、適切な加水分解性シリル基を有するイオン液体を選択すればよい。   The functional group that can be bonded to the hydrolyzable silyl group of the substrate is not particularly limited as long as it satisfies such a condition. An ionic liquid having an appropriate hydrolyzable silyl group may be selected according to the substrate to be surface-modified.

加水分解性シリル基と結合可能な官能基の代表例としてはヒドロキシ基が挙げられる。たとえば、加水分解性シリル基がアルコキシ基を有するものである場合、一般的に、大気中の水との加水分解反応により当該アルコキシ基から生成するヒドロキシ基(シラノール基)と、ガラス等の基材の表面に存在するヒドロキシ基とが、水素結合およびその後脱水縮合反応により形成される共有結合によって強固に結合する。   A representative example of a functional group that can be bonded to a hydrolyzable silyl group is a hydroxy group. For example, when the hydrolyzable silyl group has an alkoxy group, generally a hydroxy group (silanol group) generated from the alkoxy group by a hydrolysis reaction with water in the atmosphere, and a substrate such as glass The hydroxyl group present on the surface of the silane is firmly bonded by a hydrogen bond and then a covalent bond formed by a dehydration condensation reaction.

換言すれば、被覆剤によって表面修飾しようとする基材は、その被覆剤が含有するイオン液体が有する加水分解性シリル基と結合可能な官能基を有するものであれば、特に限定されるものではない。たとえば、表面に適当な量のヒドロキシ基を存在させることができ、汎用的な素材として多用されているポリジメチルシロキサン(PDMS)およびガラスないしシリカ(SiO2)は、好適な基材となる。その他にも、シリコン(Si)など、一般的なシランカップリング剤が用いられている基材を対象とすることもできる。 In other words, the substrate to be surface-modified with the coating agent is not particularly limited as long as it has a functional group capable of binding to the hydrolyzable silyl group of the ionic liquid contained in the coating agent. Absent. For example, a suitable amount of hydroxy groups can be present on the surface, and polydimethylsiloxane (PDMS) and glass or silica (SiO 2 ), which are widely used as general-purpose materials, are suitable substrates. In addition, a base material in which a general silane coupling agent such as silicon (Si) is used can be used.

上記のような基材と被覆剤とを接触させる際には、一般的なシランカップリング剤を用いる場合と同様、あらかじめ(接触工程の前に)基材表面にヒドロキシ基を形成するための処理を行っておくことが好ましい。そのような処理として、一般的には紫外線処理、プラズマ処理などが用いられている。   When the substrate and the coating agent are brought into contact with each other, a treatment for forming a hydroxy group on the substrate surface in advance (before the contact step) is performed in the same manner as in the case of using a general silane coupling agent. It is preferable to carry out. In general, ultraviolet treatment, plasma treatment, or the like is used as such treatment.

被覆剤と基材とを接触させる方法は、被覆剤中のイオン液体が有する加水分解性シリル基と基材が有する所定の官能基との間で結合反応が起きる限り、特に限定されるものではない。たとえば、一般的なウェットコーティング手法である、ディップコーティング、スピンコーティング、スプレー(インクジェット)コーティングなどの手法により、様々な形状の基材上面に温和な条件で被覆剤を塗布し、被膜を形成させることができる。   The method of bringing the coating agent into contact with the substrate is not particularly limited as long as a binding reaction occurs between the hydrolyzable silyl group of the ionic liquid in the coating agent and the predetermined functional group of the substrate. Absent. For example, a general wet coating technique such as dip coating, spin coating, or spray (inkjet) coating can be used to form a film by applying a coating on the top surface of various shapes under mild conditions. Can do.

また、接触工程の後に、被覆剤中のイオン液体の対アニオンを交換する工程(対アニオン交換工程)をさらに行ってもよい。この工程に用いられるアニオンの種類、試薬、交換方法などについては、所定のイオン液体に関するアニオンの項や合成方法の項において前述した記載を参照することができる。対アニオン交換工程は、たとえば、すでにある種類のイオン液体が結合している基材の表面に、対アニオン交換試薬(アルカリ金属塩等)の水溶液を、上記と同様のウェットコーティング手法を用いて塗布することによって行うことができる。このような対アニオン交換工程は、接触工程の後にさほど時間をおかずに連続して行ってもよいし(たとえば、所定のイオン液体を用いた一度の接触工程だけでは得られない、特定のアニオンを使用した被覆機材を含む製品を製造する場合)、接触工程の後に比較的長時間が経過してから行ってもよい(たとえば、ある種のイオン液体が結合している被覆基材を含む製品が製造されてから保管等により一定期間が経過した後、購入者が使用する段階になってから対アニオンを交換する場合)。   Moreover, you may further perform the process (counter anion exchange process) of exchanging the counter anion of the ionic liquid in a coating material after a contact process. Regarding the type of anion used in this step, the reagent, the exchange method, and the like, the description described above in the section on anion relating to a predetermined ionic liquid and the section on the synthesis method can be referred to. In the counter-anion exchange step, for example, an aqueous solution of a counter-anion exchange reagent (alkali metal salt, etc.) is applied to the surface of a substrate on which a certain type of ionic liquid is already bonded, using the same wet coating technique as described above. Can be done. Such a counter anion exchange step may be performed continuously without much time after the contact step (for example, a specific anion that cannot be obtained by a single contact step using a predetermined ionic liquid). May be performed after a relatively long time after the contact process (for example, a product containing a coated substrate to which a certain ionic liquid is bound). When the counter anion is exchanged after a certain period of time has elapsed since the product was manufactured and the purchaser is ready to use it).

本発明の好適な実施形態の一例として、接触工程を、たとえばPDMS製またはガラス製の基材の内部に形成されている、一辺ないし直径が数μm〜数百μm程度のマイクロ流路に被覆剤を送液することにより、そのマイクロ流路の表面に被覆剤を接触させて被膜を形成する方法が挙げられる。必要に応じて行われるアニオン交換工程も同様に、そのための対アニオン交換処理液(たとえば所望のアニオンのアルカリ金属塩の水溶液)をマイクロ流路に送液することにより行うことができる。所定のイオン液体は、マイクロ流路について用いられている一般的な手段、たとえばシリンジポンプやペリスタポンプを用いて送液することができる。   As an example of a preferred embodiment of the present invention, the contact process is performed on a microchannel having a side or a diameter of about several μm to several hundreds of μm formed inside a PDMS or glass substrate, for example. A method of forming a film by bringing a coating agent into contact with the surface of the microchannel by feeding the solution. Similarly, the anion exchange step performed as necessary can also be performed by sending a counter anion exchange treatment solution (for example, an aqueous solution of an alkali metal salt of a desired anion) to the microchannel. The predetermined ionic liquid can be fed using a general means used for the microchannel, for example, a syringe pump or a peristaltic pump.

被覆剤に含まれる所定のイオン液体と基材との反応は、穏和な条件下で進行させることができる。通常、適切な湿度を有する常温の大気中において基材に被覆剤を接触させ(たとえば塗布し)、適切な時間反応させることにより、加水分解性シリル基から生じるシラノール基と、それと結合可能なヒドロキシ基等の官能基との間に十分な結合を生じさせることができる。必要に応じて、一般的なシランカップリング剤を無機材料に結合させる場合と同様に、反応を促進するため、または結合を安定化させるための工程ないし操作を追加してもよい。たとえば、接触工程の後に、加熱下にエージングする工程を設けてもよい。   The reaction between the predetermined ionic liquid contained in the coating agent and the substrate can be allowed to proceed under mild conditions. Usually, a silanol group generated from a hydrolyzable silyl group and a hydroxy group capable of binding thereto are obtained by contacting (for example, applying) the coating material to the substrate in a normal temperature atmosphere having a suitable humidity and reacting for a suitable time. Sufficient bonds can be formed between functional groups such as groups. If necessary, as in the case of bonding a general silane coupling agent to an inorganic material, a step or operation for accelerating the reaction or stabilizing the bond may be added. For example, a step of aging under heating may be provided after the contact step.

[合成例]   [Synthesis example]

上記スキームに従ってイオン液体を合成した(参考論文:K. Yamaguchi et al. J. Am. Chem. Soc., 127, 530-531 (2005))。すなわち、当量の化合物1と化合物2を一晩,無溶媒で撹拌しながら反応させ,反応物3を(収率85%程度)で得た。 An ionic liquid was synthesized according to the above scheme (reference paper: K. Yamaguchi et al. J. Am. Chem. Soc., 127, 530-531 (2005)). That is, an equivalent amount of Compound 1 and Compound 2 were allowed to react overnight with stirring without a solvent, and a reaction product 3 was obtained in a yield of about 85%.

1.大気中における(一般的な付着ぬれ実験に基づく)材料表面の接触角
(1)無処理のPDMS表面、1時間、2時間および3時間のUV処理を行ったPDMS表面、ならびに3時間のUV処理を行った後一晩放置したPDMS表面について、大気中における水との接触角(A)および大気中におけるヘキサデカンとの接触角(B)を測定した。UV処理には、UV.TC.NA.003(BioForce Nanosciences社)を用いた。接触角は、水またはヘキサデカンをPDMS表面に滴下した後、接触角測定装置を用いた画像解析においてθ/2法により算出した。結果を表1および図1に示す。
1. Contact angle of material surface ( based on general adhesion wetting experiment) in air (1) Untreated PDMS surface, PDMS surface treated with 1 hour, 2 hours and 3 hours UV treatment, and 3 hours UV treatment The contact angle (A) with water in the atmosphere and the contact angle (B) with hexadecane in the air were measured on the PDMS surface that was left overnight. For UV treatment, UV.TC.NA.003 (BioForce Nanosciences) was used. The contact angle was calculated by the θ / 2 method in image analysis using a contact angle measurement device after water or hexadecane was dropped on the PDMS surface. The results are shown in Table 1 and FIG.

(2)次に、アニオンとしてCl-を有するイオン液体で被覆されたPDMS表面、ならびにアニオン交換処理によりCl-がPF6 -に交換されたイオン液体で被覆されたPDMS表面について、大気中における水との接触角(A)および大気中におけるヘキサデカンとの接触角(B)を測定した。前者のイオン液体によるPDMS表面の被覆は、合成例で得られたイオン液体中にPDMS基材を浸漬した後、引き上げたPDMS基材を95℃の恒温槽中に一晩静置することにより行った。後者のイオン液体によるPDMS表面の被覆は、合成例で得られたイオン液体中にPDMS基材を浸漬し、続いてLiPF6水溶液(濃度10〜20wt%)に浸漬した後、引き上げたPDMS基材を95℃の恒温槽中に一晩静置することにより行った。接触角の測定方法は前述した通りである(θ/2法)。結果を表2および図2に示す。 (2) Next, regarding the PDMS surface coated with an ionic liquid having Cl as an anion and the PDMS surface coated with an ionic liquid in which Cl is exchanged with PF 6 by anion exchange treatment, water in the atmosphere is used. Contact angle (A) and contact angle (B) with hexadecane in the atmosphere. The former coating of the PDMS surface with the ionic liquid is performed by immersing the PDMS substrate in the ionic liquid obtained in the synthesis example, and then allowing the pulled PDMS substrate to stand in a constant temperature bath at 95 ° C. overnight. It was. The latter coating of the PDMS surface with the ionic liquid is performed by immersing the PDMS substrate in the ionic liquid obtained in the synthesis example, followed by immersing in a LiPF 6 aqueous solution (concentration: 10 to 20 wt%), and then lifting the PDMS substrate. Was allowed to stand in a constant temperature bath at 95 ° C. overnight. The method for measuring the contact angle is as described above (θ / 2 method). The results are shown in Table 2 and FIG.

まず、(1)の結果から分かるように、一般的にPDMS表面は比較的水をはじき、ヘキサデカンのような油に対しては馴染む性質を持つ。UV処理によってPDMS表面の親水性は増していくが、UV照射後一晩置くだけで親水性がかなり減ってしまう。また、表1の接触角Bの結果から分かるように、PDMSは油と親和性を有しており、従来PDMS基板が吸油性を示すために油を取り扱うことができないという欠点を表している。それゆえ、PDMS表面が油に対して耐性(撥油性)を示すだけでも、PDMS基板の油への適応を可能にするために実用上のメリットがあると言える。   First, as can be seen from the result of (1), the PDMS surface generally repels water relatively and is compatible with oils such as hexadecane. Although the hydrophilicity of the PDMS surface increases with UV treatment, the hydrophilicity decreases considerably only by placing it overnight after UV irradiation. Further, as can be seen from the results of the contact angle B in Table 1, PDMS has an affinity for oil, which represents a drawback that the conventional PDMS substrate cannot absorb oil because it exhibits oil absorption. Therefore, even if the PDMS surface is resistant to oil (oil repellency), it can be said that there is a practical merit for enabling the PDMS substrate to be adapted to oil.

次に、(2)の結果から分かるように、加水分解性シリル基を有するイオン液体でコーティング処理をすることによりPDMS表面の濡れ性を変化させることが可能であり、しかも被覆剤そのイオン液体のアニオン種によって異なる濡れ性を賦与することができる。   Next, as can be seen from the results of (2), it is possible to change the wettability of the PDMS surface by coating with an ionic liquid having a hydrolyzable silyl group, and the coating agent of the ionic liquid Different wettability can be imparted depending on the anion species.

アニオンとしてCl-を用いた場合、水との接触角は著しく小さくなる、すなわちPDMS表面の親水性は大きく向上した。この濡れ性は大気中で3〜4ヶ月保たれた。一方、ヘキサデカン(油)との接触角も小さくなり、本実験系では撥油性は示されなかった。これは、固体(PDMS)表面と空気(比較的疎水性)の間の相互作用の大きさ、および固体表面とヘキサデカン(油)の間の相互作用の大きさの相対的な関係によって、接触角が生まれていることに起因すると考えられる。
そこで、大気中ではなく液中(油中および水中)におけるPDMS表面の濡れ性を以下の実験で評価した。
When Cl - was used as an anion, the contact angle with water was remarkably reduced, that is, the hydrophilicity of the PDMS surface was greatly improved. This wettability was maintained in the atmosphere for 3-4 months. On the other hand, the contact angle with hexadecane (oil) also became small, and oil repellency was not shown in this experimental system. This depends on the contact angle depending on the magnitude of the interaction between the solid (PDMS) surface and air (relatively hydrophobic) and the magnitude of the interaction between the solid surface and hexadecane (oil). This is thought to be due to the fact that is born.
Therefore, the wettability of the PDMS surface in liquid (oil and water), not in the air, was evaluated in the following experiment.

2.溶液中における材料表面の接触角
図3に示す実験系において、前記1(2)で作製した、アニオンとしてCl-を有するイオン液体で被覆されたPDMS表面、アニオン交換処理によりCl-がPF6 -に交換されたイオン液体で被覆されたPDMS表面、および対照としての無処理のPDMS表面について、ヘキサデカン(0.773 g/cm3)(油)中における水との接触角(A)および水中におけるヘキサデカン(油)との接触角(B)を測定した。接触角の測定には前述した方法(θ/2法)または接線法(油滴下実験の場合)を用いた。結果を表3および図4に示す。
2. Contact angle of material surface in solution In the experimental system shown in FIG. 3, the PDMS surface prepared in 1 (2) above and coated with an ionic liquid having Cl as an anion, Cl is PF 6 by anion exchange treatment. The contact angle (A) with water in hexadecane (0.773 g / cm 3 ) (oil) and the hexadecane in water (for PDMS surfaces coated with an ionic liquid exchanged into the water and untreated PDMS surfaces as controls) The contact angle (B) with the oil) was measured. For the measurement of the contact angle, the above-described method (θ / 2 method) or tangential method (in the case of an oil dropping experiment) was used. The results are shown in Table 3 and FIG.

本実験結果から分かるように、PDMS表面は油中において強い撥水性を示すが、Cl-を用いたイオン液体コーティングによって高い親水性を賦与することができる。このとき、油滴はこの表面に全く馴染まず接触角の測定が不可能なほどの撥油性を示した。一方、PF6 -を用いたイオン液体コーティングによって、一定の撥水性と同時に一定の撥油性を賦与することができるという興味深い結果を得た。そのようなイオン液体を含有する被覆剤を利用することにより、被覆剤PDMS表面に液中で水にも油にも馴染まない性質を賦与することが可能になり、従来にはない新しいコーティング技術になると考えられる。 As can be seen from the results of this experiment, PDMS surface exhibits a strong water repellency in oil, Cl - can impart high hydrophilicity by ionic liquids coating with. At this time, the oil droplets were completely unfamiliar with this surface and exhibited such oil repellency that the contact angle could not be measured. On the other hand, PF 6 - by an ionic liquid coating was used to obtain an interesting result that it is possible to impart the same time constant oil repellency constant water repellency. By using a coating containing such an ionic liquid, it becomes possible to give the coating PDMS surface a property that is not compatible with water or oil in the liquid, and this is a new coating technology that has never existed before. It is considered to be.

Claims (9)

加水分解性シリル基と結合可能な官能基を有する基材と、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する含窒素複素環カチオンまたは第四級アンモニウムカチオンと、その対アニオンとしてのPF6 -とからなるイオン液体を含有する被覆層とからなり、
前記基材がポリジメチルシロキサン(PDMS)またはガラスであることを特徴とする被覆基材。
From a base material having a functional group capable of binding to a hydrolyzable silyl group, a nitrogen-containing heterocyclic cation or quaternary ammonium cation having at least one hydrolyzable silyl group, and PF 6 as a counter anion A coating layer containing an ionic liquid,
A coated substrate, wherein the substrate is polydimethylsiloxane (PDMS) or glass.
前記含窒素複素環カチオンまたは第四級アンモニウムカチオンが、少なくとも一個の下記一般式(I)で表される置換基で窒素原子が置換されたものである、請求項1に記載の被覆基材。
−R10−SiR11 n3-n (I)
式(I)中、nは0,1または2であり、R10は炭素原子数1〜12のアルキレン基であり、R11はそれぞれ独立して炭素原子数1〜12のアルキル基を表し、Wはそれぞれ独立して、−OR12[式中、R12は炭素原子数1〜12のアルキル基を表す。]または−OR13−OR14[式中、R13は炭素原子数1〜12のアルキレン基を表し、R14は炭素原子数1〜12のアルキル基を表す。]で表される加水分解性基を表す。
The coated substrate according to claim 1, wherein the nitrogen-containing heterocyclic cation or the quaternary ammonium cation has a nitrogen atom substituted with at least one substituent represented by the following general formula (I).
-R 10 -SiR 11 n W 3- n (I)
In the formula (I), n is 0, 1 or 2, R 10 is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, R 11 each independently represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, W is each independently -OR 12 [wherein R 12 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Or -OR 13 -OR 14 [wherein, R 13 represents an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, R 14 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. ] The hydrolyzable group represented by this.
前記含窒素複素環カチオンまたは第四級アンモニウムカチオンが、一般式(II),(III),(IV)または(V)で表されるものである、請求項1または2に記載の被覆基材。
式(II)中、R1およびR2の少なくとも一つは、前記式(I)で表される置換基であってもよい、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する置換基であり、それ以外は、直鎖または分岐鎖の、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、アルコキシアルキル基、アルキレンアリール基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基である。
式(III)中、R1は、前記式(I)で表される置換基であってもよい、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する置換基である。
式(IV)中、R1およびR2の少なくとも一つは、前記式(I)で表される置換基であってもよい、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する置換基であり、それ以外は、直鎖または分岐鎖の、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、アルコキシアルキル基、アルキレンアリール基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基である。
式(V)中、R1,R2,R3およびR4の少なくとも一つは、前記式(I)で表される置換基であってもよい、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する置換基であり、それ以外は、それぞれ独立に、直鎖または分岐鎖の、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、アルコキシアルキル基、アルキレンアリール基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基である。
The coated substrate according to claim 1 or 2, wherein the nitrogen-containing heterocyclic cation or quaternary ammonium cation is represented by the general formula (II), (III), (IV) or (V). .
In formula (II), at least one of R 1 and R 2 is a substituent having at least one hydrolyzable silyl group, which may be a substituent represented by formula (I), Other than the above, a linear or branched, substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, alkoxyalkyl group, alkylenearyl group, hydroxyalkyl group or haloalkyl group.
In Formula (III), R 1 is a substituent having at least one hydrolyzable silyl group, which may be a substituent represented by Formula (I).
In the formula (IV), at least one of R 1 and R 2 is a substituent having at least one hydrolyzable silyl group, which may be a substituent represented by the formula (I), Other than the above, a linear or branched, substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, alkoxyalkyl group, alkylenearyl group, hydroxyalkyl group or haloalkyl group.
In the formula (V), at least one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 has at least one hydrolyzable silyl group which may be a substituent represented by the formula (I). The other substituents are each independently a linear or branched, substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, alkoxyalkyl group, alkylenearyl group, hydroxyalkyl group or haloalkyl group.
少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する含窒素複素環カチオンまたは第四級アンモニウムカチオンと、その対アニオンとしてのPF6 -とからなるイオン液体を含有する被覆剤を、ポリジメチルシロキサン(PDMS)またはガラスからなる基材と接触させる工程を含むことを特徴とする被覆方法。 A coating agent containing an ionic liquid composed of a nitrogen-containing heterocyclic cation or quaternary ammonium cation having at least one hydrolyzable silyl group and PF 6 as a counter anion thereof is made of polydimethylsiloxane (PDMS) or The coating method characterized by including the process made to contact with the base material which consists of glass. 前記含窒素複素環カチオンまたは第四級アンモニウムカチオンが、少なくとも一個の下記一般式(I)で表される置換基で窒素原子が置換されたものである、請求項4に記載の被覆方法。
−R10−SiR11 n3-n (I)
式(I)中、nは0,1または2であり、R10は炭素原子数1〜12のアルキレン基であり、R11はそれぞれ独立して炭素原子数1〜12のアルキル基を表し、Wはそれぞれ独立して、−OR12[式中、R12は炭素原子数1〜12のアルキル基を表す。]または−OR13−OR14[式中、R13は炭素原子数1〜12のアルキレン基を表し、R14は炭素原子数1〜12のアルキル基を表す。]で表される加水分解性基を表す。
The coating method according to claim 4, wherein the nitrogen-containing heterocyclic cation or the quaternary ammonium cation is one in which a nitrogen atom is substituted with at least one substituent represented by the following general formula (I).
-R 10 -SiR 11 n W 3- n (I)
In the formula (I), n is 0, 1 or 2, R 10 is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, R 11 each independently represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, W is each independently -OR 12 [wherein R 12 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. Or -OR 13 -OR 14 [wherein, R 13 represents an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, R 14 represents an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. ] The hydrolyzable group represented by this.
前記含窒素複素環カチオンまたは第四級アンモニウムカチオンが、一般式(II),(III),(IV)または(V)で表されるものである、請求項4または5に記載の被覆方法。
式(II)中、R1およびR2の少なくとも一つは、前記式(I)で表される置換基であってもよい、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する置換基であり、それ以外は、直鎖または分岐鎖の、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、アルコキシアルキル基、アルキレンアリール基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基である。
式(III)中、R1は、前記式(I)で表される置換基であってもよい、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する置換基である。
式(IV)中、R1およびR2の少なくとも一つは、前記式(I)で表される置換基であってもよい、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する置換基であり、それ以外は、直鎖または分岐鎖の、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、アルコキシアルキル基、アルキレンアリール基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基である。
式(V)中、R1,R2,R3およびR4の少なくとも一つは、前記式(I)で表される置換基であってもよい、少なくとも一個の加水分解性シリル基を有する置換基であり、それ以外は、それぞれ独立に、直鎖または分岐鎖の、置換または非置換の、アルキル基、アリール基、アルコキシアルキル基、アルキレンアリール基、ヒドロキシアルキル基またはハロアルキル基である。
The coating method according to claim 4 or 5, wherein the nitrogen-containing heterocyclic cation or quaternary ammonium cation is represented by the general formula (II), (III), (IV) or (V).
In formula (II), at least one of R 1 and R 2 is a substituent having at least one hydrolyzable silyl group, which may be a substituent represented by formula (I), Other than the above, a linear or branched, substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, alkoxyalkyl group, alkylenearyl group, hydroxyalkyl group or haloalkyl group.
In Formula (III), R 1 is a substituent having at least one hydrolyzable silyl group, which may be a substituent represented by Formula (I).
In the formula (IV), at least one of R 1 and R 2 is a substituent having at least one hydrolyzable silyl group, which may be a substituent represented by the formula (I), Other than the above, a linear or branched, substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, alkoxyalkyl group, alkylenearyl group, hydroxyalkyl group or haloalkyl group.
In the formula (V), at least one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 has at least one hydrolyzable silyl group which may be a substituent represented by the formula (I). The other substituents are each independently a linear or branched, substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, alkoxyalkyl group, alkylenearyl group, hydroxyalkyl group or haloalkyl group.
前記被覆剤中のイオン液体の対アニオンを交換する工程をさらに含む、請求項4〜6のいずれか一項に記載の被覆方法。   The coating method according to any one of claims 4 to 6, further comprising a step of exchanging a counter anion of the ionic liquid in the coating agent. 前記接触工程および/または前記対アニオン交換工程が、前記被覆剤および/または対アニオン交換処理液をマイクロ流路に送液することを含む、請求項4〜7のいずれか一項に記載の被覆方法。   The coating according to any one of claims 4 to 7, wherein the contacting step and / or the counter-anion exchange step includes feeding the coating agent and / or the counter-anion exchange treatment liquid to a microchannel. Method. 前記接触工程の後に、加熱下にエージングする工程をさらに含む、請求項4〜8のいずれか一項に記載の被覆方法。   The coating method according to any one of claims 4 to 8, further comprising a step of aging under heating after the contact step.
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