JP6289356B2 - オルガノシロキサン網目構造組成物 - Google Patents

Description

本開示は、架橋したシロキサン組成物を提供する。架橋したシロキサン組成物は、約２〜約１２個のアルコキシシラン前駆体物質を含む混合物の重合生成物である。アルコキシシラン前駆体物質の少なくとも１つは、疎水性アルコキシシラン前駆体物質である。それに加え、アルコキシシラン前駆体物質の少なくとも１つは、芳香族アルコキシシラン前駆体物質である。

いくつかの実施形態では、本開示は、さらに、架橋したシロキサン組成物を提供する。この組成物は、２〜４個のアルコキシシラン前駆体物質を含む混合物の重合生成物を含む。アルコキシシラン前駆体物質の少なくとも１つは、下式
によってあらわされる疎水性アルコキシシランであり、
少なくとも１つのアルコキシシラン前駆体物質は、下式
によってあらわされる芳香族であり、
式中、ｎは、０〜４であり、Ｘ_１、Ｘ_２およびＸ_３は、それぞれ、１〜１２個の炭素原子を含む炭化水素基であるか、または１〜６個の炭素原子を含むアルコキシ基であり；Ｒ_１は、直鎖または分枝鎖の炭化水素基、直鎖または分枝鎖のポリエーテル基、直鎖または分枝鎖のポリエステル基、直鎖または分枝鎖のペルフルオロ炭化水素基、直鎖または分枝鎖の部分的にフッ素化された炭化水素基、直鎖または分枝鎖のペルフルオロポリエーテル基、直鎖または分枝鎖の部分的にフッ素化されたポリエーテル基、直鎖または分枝鎖のペルフルオロポリエステル基、直鎖または分枝鎖の部分的にフッ素化されたポリエステル基である。Ａｒは、４〜２４個の炭素原子を含む芳香族基またはヘテロ芳香族基をあらわす。Ａｒ基は、場合によりフッ素原子で置換されていてもよい。

いくつかの実施形態では、本開示は、さらに、基材と、基材の上に配置された表面層とを備える表面層も提供する。表面層は、２〜４個のアルコキシシラン前駆体物質を含む混合物の重合生成物を含む架橋したシロキサン組成物を含む。アルコキシシラン前駆体物質の少なくとも１つは、下式
によってあらわされる疎水性であり、少なくとも１つのアルコキシシラン前駆体物質は、下式
によってあらわされる芳香族であり、式中、ｎは、０〜４であり、Ｘ_１、Ｘ_２およびＸ_３は、それぞれ、１〜１２個の炭素原子を含む炭化水素基であるか、または１〜６個の炭素原子を含むアルコキシ基であり；Ｒ_１は、直鎖または分枝鎖の炭化水素基、直鎖または分枝鎖のポリエーテル基、直鎖または分枝鎖のポリエステル基、直鎖または分枝鎖のペルフルオロ炭化水素基、直鎖または分枝鎖の部分的にフッ素化された炭化水素基、直鎖または分枝鎖のペルフルオロポリエーテル基、直鎖または分枝鎖の部分的にフッ素化されたポリエーテル基、直鎖または分枝鎖のペルフルオロポリエステル基、直鎖または分枝鎖の部分的にフッ素化されたポリエステル基である。Ａｒは、４〜２４個の炭素原子を含む芳香族基またはヘテロ芳香族基をあらわす。Ａｒ基は、場合によりフッ素原子で置換されていてもよい。

図１は、実施例３で使用する発色団の吸収スペクトルである。 図２は、実施例３で使用する配合物のレーザーアブレーションされた開口部の光学顕微鏡写真である。 図３は、実施例４で使用する発色団の吸収スペクトルである。 図４は、実施例４で使用する配合物のレーザーアブレーションされた開口部の光学顕微鏡写真である。

図面の詳細はある程度単純化されており、厳格な構造的正確性、詳細および縮尺を維持するのではなく、実施形態の理解を容易にするように描かれることを注記しておくべきである。

以下の本明細書および特許請求の範囲において、単数形、例えば、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、本文中で他の意味であると明確に示されていない限り、複数形も含む。

本明細書で使用する場合、ある量と組み合わせて使用する修飾語「約」は、述べられている値を含み、その内容で示されている意味を有する（例えば、特定の量の測定に関連する程度の誤差を少なくとも含む）。ある範囲という内容で使用する場合、修飾語「約」は、２つの終点の絶対値によって定義される範囲を開示しているものとも考えるべきである。例えば、「約２〜約４」の範囲は、「２〜４」の範囲も開示している。

「炭化水素」および「アルカン」という用語は、例えば、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２を有する分岐した分子および分岐していない分子を指し、ここで、ｎは、１以上、例えば、約１〜約６０、または約２〜約３０、または約４〜約２０の数である。例示的なアルカンとしては、メタン、エタン、ｎ−プロパン、イソプロパン、ｎ−ブタン、イソブテン、ｔｅｒｔ−ブテン、オクタン、デカン、テトラデカン、ヘキサデカン、エイコサン、テトラコサンなどが挙げられる。アルカンは、アルカン誘導体化合物を生成するために、水素原子を１個以上の官能基と置き換えてもよい。

「官能基」という用語は、例えば、原子群および原子群が接続した分子の化学的特性を決定するような様式で整列した原子群を指す。官能基の例としては、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボン酸基などが挙げられる。

いくつかの実施形態では、本開示は、レーザーアブレーションを用いてきれいにパターン形成し、成型することができる配合組成物（相互に置き換え可能に「組成物」または「配合物」とも呼ばれる）を提供する。このような組成物を硬化させ、架橋したオルガノシロキサン網目構造（ＯＳＮ）を調製してもよい。表面でコーティングを硬化させ、架橋したオルガノシロキサン層を作成してもよい。本開示にしたがって製造したコーティングは、熱的に安定であり、レーザーアブレーションを用いて容易に成型することができる。このコーティングは、表面摩耗または損傷にも耐性がある。

特定の用途では、レーザーアブレーションを用いてきれいにパターン形成し、成型することができる薄膜組成物が必要である。きれいな開口部または他の形状を、コーティングにレーザードリルで孔を作成することができることが必要である。材料は、観察可能な亀裂、フレーキングまたは剥離が起こらずに、きれいにアブレーションすることができなければならないため、この作業は、些細なことではない。

一般的に、オルガノシロキサン網目構造は、シロキサン結合を介して結合した有機セグメントを含む高度に架橋した材料である。これらの材料は、高い熱堅牢性と高い機械強度を示す。適切なビルディングブロックおよびコーティング配合物を選択することによって、オルガノシロキサン網目構造の表面特性および機械特性を特定の用途に合うように調整することができる。言い換えると、本開示のオルガノシロキサン網目構造は、オルガノシロキサン網目構造を製造するために用いられる特定の前駆体の種類および量を選択することによって特性を変えることができる調整可能な物質である。オルガノシロキサン網目構造の調整能によって、堅牢性の高いコーティングが魅力的な物質となる。

いくつかの実施形態では、本開示の配合組成物を、安定な濡れた層として表面に塗布してもよい。いくつかの実施形態では、配合組成物を硬化させ、表面に架橋したシロキサンコーティングを作成してもよい。本開示の方法によって作られるコーティングは、熱的に堅牢性が高い。それに加え、本開示にしたがって製造したコーティングは、典型的な溶媒との化学的相互作用をほとんど示さない。言い換えると、本開示にしたがって調製した架橋したシロキサンコーティングは、非常に低い付着性を示す。

本開示の配合組成物を、種々の溶液系処理方法（噴霧、浸漬、ブレードコーティング）によって、ステンレス鋼およびポリイミドを含む種々の基材に塗布してもよく、ユーザによってあらかじめ決定された適切な厚みを得る。配合組成物は、レーザーアブレーションによる成型を促進するために、所定の波長の光を吸収するように選択してもよい。

本明細書に開示する配合組成物は、約２〜約１２個のアルコキシシラン前駆体物質、例えば、約２〜約１０個のアルコキシシラン前駆体物質、または約２〜約８個のアルコキシシラン前駆体物質を含む混合物の重合生成物である。いくつかの実施形態では、アルコキシシラン材料の少なくとも１つは、疎水性アルコキシシラン前駆体物質であり、アルコキシシラン前駆体物質の少なくとも１つは、芳香族アルコキシシラン前駆体物質である。

いくつかの実施形態では、架橋したシロキサン組成物は、疎水性アルコキシシラン前駆体物質と芳香族アルコキシシラン前駆体物質のモル比約１：９〜約９：１を含む。芳香族アルコキシシラン前駆体物質は、材料に光吸収特性を付与する。芳香族アルコキシシラン前駆体物質は、物質のレーザーアブレーションを弱める。

疎水性（超疎水性）という用語は、例えば、水、または他の極性種（例えばメタノール）をはじく特性を指す。さらに、疎水性は、水または他の水素結合種に対する強い水素結合を生成することができないことを暗示している。疎水性材料は、典型的には、接触角ゴニオメータおよび関連するデバイスを用いて測定し、水接触角が９０°より大きいことを特徴とする。高度に疎水性とは、本明細書で使用する場合、水滴が、ある表面と高い接触角を生成する場合（例えば、接触角が約１３０°〜約１８０°）であると記述することができる。超疎水性は、本明細書で使用する場合、水滴が、ある表面と高い接触角を生成し、例えば、接触角が約１５０°を超えるか、または約１５０°より大きく約１８０°までの接触角を生成するものとして記述することができる。

いくつかの実施形態では、疎水性前駆体は、独立して、アルコキシ置換基の数がさまざまであってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、疎水性アルコキシシラン前駆体物質は、独立して、一官能、二官能または三官能のアルコキシシランから選択されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、疎水性アルコキシシラン前駆体物質は、一官能アルコキシシラン、例えば、トリメチルメトキシシラン；二官能アルコキシシラン、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシランまたはメチルフェニル−ジメトキシシラン；または三官能アルコキシシラン、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシ−プロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシ−プロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシ−シラン、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリエトキシシラン、（３，３，３−トリフルオロプロピル）−トリメトキシシラン、３−（ヘプタフルオロイソプロポキシ）プロピルトリエトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ペルフルオロアルキルトリエトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ペルフルオロデシルトリエトキシシランまたは１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ペルフルオロオクチルトリエトキシシランであってもよい。

いくつかの実施形態では、疎水性アルコキシシラン前駆体物質は、直鎖または分枝鎖の炭化水素であってもよい。いくつかの実施形態では、疎水性アルコキシシラン前駆体は、シロキシフルオロカーボン（ＳＦＣ）前駆体を含んでいてもよい。ＳＦＣ前駆体は、フッ素鎖を組み込み、得られた材料に可とう性および低表面エネルギーといった特徴を付与するように設計される。シロキサンおよびフルオロカーボン成分がさまざまな種々のＳＦＣ前駆体を使用し、ジアルコキシシランおよびトリアルコキシシラン、直鎖および分枝鎖のフルオロアルカンおよびフルオロアレーンを含め、ＯＳＮコーティングを調製してもよい。

いくつかの実施形態では、疎水性アルコキシシラン前駆体物質は、以下の構造によってあらわされてもよく、
式中、ｎは、約０〜約４であり、Ｒ_１は、約１〜約３０個の炭素、例えば、約１〜約２０個の炭素または約１〜約１０個の炭素原子を含むアルキル基、または脂肪族または芳香族のフルオロカーボン鎖であり；Ｘ_１、Ｘ_２およびＸ_３は、約１個の炭素原子〜約１０個の炭素原子を含む反応性水酸化官能基、反応性アルコキシド官能基、非反応性脂肪族官能基、または約１個の炭素原子〜約１０個の炭素原子を含む非反応性芳香族官能基をあらわす。

上に列挙したモノマーに加え、疎水性アルコキシシラン前駆体は、以下の構造によってあらわされてもよく、
式中、ｎ、Ｒ_１、Ｘ_１、Ｘ_２およびＸ_３は上に定義したとおりである。

いくつかの実施形態では、芳香族アルコキシシラン前駆体物質は、以下の構造によってあらわされてもよく、
式中、ｎは、約１〜約４であり、Ｒ_１は、約１〜約３０個の炭素、例えば、約１〜約２０個の炭素または約１〜約１０個の炭素原子を含むアルキル基、または脂肪族または芳香族のフルオロカーボン鎖であり；Ｘ_１、Ｘ_２およびＸ_３は、約１個の炭素原子〜約１０個の炭素原子を含む反応性水酸化官能基、反応性アルコキシド官能基、非反応性脂肪族官能基、または約１個の炭素原子〜約１０個の炭素原子を含む非反応性芳香族官能基をあらわす。Ａｒは、４〜２４個の炭素原子を含む芳香族基またはヘテロ芳香族基をあらわす。Ａｒ基は、フッ素原子で場合により置換されていてもよい。いくつかの実施形態では、Ａｒ基としては、フェニル、ビフェニル、ナフチル、アントラセニル、ビナフチル、４−ニトロフェニル、４−フルオロフェニルなどが挙げられる。

上に列挙したモノマーに加え、芳香族アルコキシシラン前駆体は、以下の構造によってあらわされてもよく、
式中、ｎは、約０〜約４であり、Ｘ_１、Ｘ_２およびＸ_３は、約１個の炭素原子〜約１０個の炭素原子を含む反応性水酸化官能基、反応性アルコキシド官能基、非反応性脂肪族官能基、または約１個の炭素原子〜約１０個の炭素原子を含む非反応性芳香族官能基である。Ａｒは、４〜２４個の炭素原子を含む芳香族基またはヘテロ芳香族基をあらわす。Ａｒ基は、フッ素原子で場合により置換されていてもよい。いくつかの実施形態では、Ａｒ基は、フェニル、ビフェニル、ナフチル、アントラセニル、ビナフチル、４−ニトロフェニル、４−フルオロフェニルなどを含む。

上に列挙したモノマーに加え、シロキシフルオロカーボンが網目構造を形成したポリマーは、ケイ素テトラアルコキシドおよび分枝鎖ペンタシランからなる群から選択されるモノマーを用いて調製されてもよい。ケイ素テトラアルコキシドは、それぞれの構造によってあらわされる。
分枝鎖ペンタシランは、以下の構造によってあらわされ、
式中、Ｘ_１、Ｘ_２およびＸ_３は、上に定義したとおりである。

硬化したコーティング内で酸化ケイ素（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）接合部を介してすべてのモノマーが一緒に分子結合するように、モノマーから網目構造を形成する。したがって、コーティングが１つの系で架橋し得るため、シロキシフルオロカーボンによって網目構造が形成したポリマーについて、分子量を得ることはできない。

いくつかの実施形態では、アルコキシシラン前駆体をゾルゲル処理によって処理する（以下に記載する）。いくつかの実施形態では、疎水性アルコキシシラン前駆体と芳香族アルコキシシラン前駆体物質のモル比は、約１：９〜約９：１、例えば、約１：７〜約７：１、または約３：５〜約５：３、または約１：１であってもよい。

次いで、最終的なＯＳＮを、レーザーアブレーション技術を用いて成型してもよく、入射光の波長は、芳香族発色団の最大吸収または最大吸収付近である。いくつかの実施形態では、照射光の波長は、アリール発色団の最大吸収の２０ｎｍ以内である。物質の最終的な形状は、用途に依存して変わる。いくつかの具体的な形状またはパターンとしては、限定されないが、個々の孔または開口部、ナノピラー、ナノコーン、規則的な六方晶系パターン、線または管、表面レリーフ格子、および文字または記号を含む３Ｄ物体が挙げられる。

芳香族アルコキシシラン前駆体物質の芳香族基は、所定の波長の光を吸収するように調整される。これにより、所定波長のレーザーを用いて、組成物からの物質をアブレーションすることができる。

上述のように、いくつかの実施形態では、本開示は、オルガノシロキサン（ＯＳＮ）網目構造組成物を製造するための配合組成物を提供する。いくつかの実施形態では、配合組成物は、少なくとも１つのアルコキシシランモノマーを含むモノマー混合物；溶媒；触媒および水から調製されたゾルを含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、安定な配合物は、モノマーの量と触媒の量のバランスを保つことによって、また、適切な量のアルコール系溶媒を用いることによって、製造されてもよい。いくつかの実施形態では、ゾル相のままで配合組成物を基材に塗布してもよく、放置するか、または熱処理するとゲル化が起こることがある。

溶液ゲル化（または「ゾルゲル」）化学によってシロキシフルオロカーボンモノマーを架橋してもよく、アルコキシド基またはヒドロキシド基の加水分解および縮合が起こり、高温で硬化させると、コーティング（例えば、印刷ヘッド前面用コーティング）として使用してもよい架橋したシロキサンコーティングを製造する。本開示にしたがって調製し、架橋したフッ素化シロキサンコーティングは、溶融したり分解したりせずに高温条件に耐えることができ、このような条件で機械的に堅牢性が高く、このような条件で良好な剥離性を示す。

ゾルゲルを作成する一般的なプロセスは、例えば、Ｃ．Ｊ．Ｂｒｉｎｋｅｒ ＆ Ｇ．Ｓｃｈｅｒｅｒ、Ｓｏｌ−Ｇｅｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ：Ｔｈｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｓｏｌ−Ｇｅｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、Ｂｏｓｔｏｎ、１９９０）、および米国特許公開第２００７／００８２２０７に記載され、これらの開示内容は、その全体が本明細書に参考として組み込まれる。混和性１液相溶液を２相物質に変換する２工程反応プロセスは、「ゾルゲル転移」と呼ばれる。一般的に、アルコキシシラン／溶媒／水混合物は、ゆっくりと加水分解する。しかし、加水分解速度は、溶液ｐＨの関数であり、したがって、酸または塩基を触媒として加えることによって制御されてもよい。反応混合物は、さらに他の物質（例えば、有機モノマーまたは有機ポリマー、またはポリマー網目構造に化学的に結合することができるか、またはポリマー構造に取り込むことができる他の添加剤）を含んでいてもよい。

本開示のゾルゲル重合プロセスは、任意の適切な温度で、例えば、約２５℃〜約２００℃、または約４０℃〜約１５０℃、または約６５℃〜約１００℃で行われてもよい。

硬化したコーティング内で酸化ケイ素（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）接合部を介してすべてのモノマーが一緒に結合するように、モノマーから網目構造を形成する。したがって、コーティングが１つの系で架橋しているため、シロキシフルオロカーボンによって網目構造が形成したポリマーについて、分子量を得ることはできない。

いくつかの実施形態では、フルオロカーボン鎖の架橋成分として金属アルコキシド（Ｍ＝Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉなど）官能基を使用することができる。コンポジット全体で効率的に架橋させるために、二官能フルオロカーボン鎖を使用する。フッ素含有量を多くするために、一官能フルオロカーボン鎖も加えることができる。末端がＣＦ_３の鎖は、融合表面で整列し、表面エネルギーを下げ、剥離性を高める。

シロキシカーボン前駆体およびコーティングの層のゾルゲルプロセスに使用する溶媒としては、有機炭化水素溶媒およびフッ素化溶媒が挙げられる。アルコール（例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール）を使用し、溶液中のゾルゲル反応を促進する。溶媒のさらなる例としては、ケトン（例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン）が挙げられる。溶媒の混合物を使用してもよい。いくつかの実施形態では、溶媒は、アルコール溶媒であってもよい。いくつかの実施形態では、アルコール溶媒は、配合組成物の少なくとも２０重量％、例えば、約２０重量％〜約７０重量％、または約３０重量％〜約５０重量％の量で存在していてもよい。

いくつかの実施形態では、溶媒系は、一部に水（例えば、シロキシフルオロカーボン前駆体または末端がシロキサンのフルオロカーボンと比較して、約１モル当量〜約１０モル当量の水、または約２モル当量〜約６モル当量の水）の添加を含んでいてもよい。

ゾルゲル前駆体の溶液に水を添加すると、アルコキシ基が水と反応し、縮合し、部分的に網目構造になった凝集物を形成し、これをゾルと呼ぶ。ゾルは、放置するか、または乾燥させるとゲルを生成する場合がある。

いくつかの実施形態では、ゾルの粘度は、ゾルを調製するとき、約１センチポイズ（ｃＰ）〜約１０ｃＰ、例えば、約２ｃＰ〜約９ｃＰ、または約３ｃＰ〜約８ｃＰであってもよい。いくつかの実施形態では、ゾルを基材に塗布したときのゾルの粘度。

いくつかの実施形態では、ゾルを基材に塗布してもよい。基材にゾルをコーティングした後、放置したとき、または熱処理による乾燥によってゲルを生成し、完全に網目構造のシロキサンコーティングを基材の上に塗布してもよい。

いくつかの実施形態では、架橋したシロキサン組成物は、溶媒（例えば、ケトン、塩素化溶媒、エーテルなど）にさらしても溶解せず、３５０℃までの温度では分解せず、系によってはもっと高い温度で安定である。

いくつかの実施形態では、任意の適切な液体堆積技術を用い、コーティング溶液を基材に堆積させてもよい。基材にコーティング溶液を堆積させる例示的な方法としては、ドローダウンコーティング、スプレーコーティング、スピンコーティング、フローコーティング、浸漬、噴霧（例えば、非常に微細な薄い膜を複数回噴霧塗布）、キャスト成型、ウェブコーティング、ロールコーティング、押出成形、積層などが挙げられる。コーティング溶液の厚みは、約１００ｎｍ〜約２０μｍ、例えば、約５００ｎｍ〜約１０μｍ、または約１μｍ〜約５μｍであってもよい。

ある実施形態では、使用可能なコーティング技術は、コーティング中に閉塞するのを防ぐために開口部に正圧を加えつつ、表面が鋼鉄の吐出部の積み重ねをメニスカスコーティングする。ポリイミド開口プレートを製造するとき、吐出部の開口部は、コーティング後のレーザーアブレーションによって作られる。コーティングは、アブレーションプロセスを補助するためにレーザー吸収性材料を含んでいてもよい。

上述のように、安定な配合組成物は、モノマーの量と触媒の量のバランスを保ち、十分な量の溶媒（例えばアルコール系溶媒）を用いることによって製造されてもよい。いくつかの実施形態では、モノマーをエタノールまたは別のアルコール（例えば、メタノールまたはイソプロパノール）、またはアルコールを含有する混合物に溶かした溶液であり、溶媒は、配合組成物の少なくとも２０重量％の量で存在する。配合組成物は、シロキシフルオロカーボン前駆体または末端がシロキサンのフルオロカーボンに対し、約１モル当量〜約１０モル当量の水、または約２モル当量〜約６モル当量の水を、網目構造形成を開始するために触媒量の酸または塩基とともに加えることによって調製されてもよい。いくつかの実施形態では、触媒は、ケイ素原子あたりの水酸化物イオンの量が、約０．１ｍｏｌ％〜約５ｍｏｌ％、例えば、約０．２ｍｏｌ％〜約３ｍｏｌ％、または約０．３ｍｏｌ％〜約１ｍｏｌ％であるような量で存在する水酸化物イオン触媒である。

いくつかの実施形態では、固形分保持量が約２０重量％〜約８０重量％、例えば、約３０重量％〜約７０重量％、または約４０重量％〜約６０重量％を使用してもよい。

いくつかの実施形態では、このようにして製造されたゾルをコーティングの前に濾過してもよい。いくつかの実施形態では、ゾルについて、例えば、約４０℃〜約６０℃、例えば、約４５℃〜約５５℃の温度で、約１０〜約４５分間、例えば、約２０〜約４０分間、または約２５〜約３５分間加熱することによって、濾過の後に前硬化工程を行ってもよい。いくつかの実施形態では、ゾルを基材にコーティングする前に、前硬化を行ってもよい。いくつかの実施形態では、ゾルを基材にコーティングした後に前硬化を行ってもよい。

いくつかの実施形態では、配合組成物を基材にコーティングし、配合組成物の層を基材の上に作成してもよい。いくつかの実施形態では、コーティング後に、配合組成物の層を風乾し、熱処理してもよい。いくつかの実施形態では、風乾し、１００℃〜２５０℃で熱処理した後、配合組成物の層から網目構造が生成し、コーティングを得る。

いくつかの実施形態では、配合組成物を表面にコーティングしてもよい。配合物を硬化させ、表面に架橋したシロキサン層を得てもよい。このような実施形態では、架橋したシロキサン層は、接着性（例えば、金属またはポリマー前面）が高く、耐摩耗性が高い。いくつかの実施形態では、トップコート層も、接着性をほとんど示さないか、またはまったく示さない。

以下の実施例は、本開示の実施形態を示すために提示される。これらの実施例は、単なる説明を意図したものであり、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。部および割合は、他の意味であると示されていない限り、重量基準である。

いくつかのフッ素化オルガノシロキサン網目構造（ｆＯＳＮ）の代表的な例として、以下の実施例に記載するような、異なるフッ素化したアリールジアルコキシシランビルディングブロックを用い、Ｕｐｉｌｅｘポリイミドまたは石英基材に対する薄膜（厚みが１〜２μｍ）を調製した。ｎ−ブタノール中（固形分保持量が約３０重量％〜約７０重量％）、水酸化テトラブチルアンモニウム塩基を触媒として用い（約０．５モル％〜約１モル％）、水で活性化し（１モル当量）、配合物を調製した。十分に混合した後、配合物を０．４５μｍ ＰＴＦＥシリンジフィルタによって濾過し、スピンコーティング技術またはドローダウンコーティング技術を用いて堆積させた。約１５５℃で約４０分間硬化させた後、膜をＵＶ−Ｖｉｓ分光計によって評価し、２４８ｎｍレーザーを用いたレーザーアブレーションによって、個々の開口部をレーザードリルによって開けた。使用した材料は、ＨＤピエゾインクジェット印刷ヘッドの前面のための濡れ防止コーティングとしての用途のために設計され、最適化されたが、限定する意味はない。結果を以下の実施例で示す。

（比較例１。ｆＯＳＮのベースラインレーザードリル性能）
以下のフッ素化ビルディングブロック構造１ａからｆＯＳＮコーティングを調製し、２４８ｎｍでのベースラインレーザードリル性能を確立した。この物質は、添加した発色団を含んでおらず、２４８ｎｍで吸収しない。結果として、レーザードリル性能は悪く、この組成物を用いて完全な開口部を製造することができた。

（比較例２）
フッ素化ビルディングブロック構造１ａ、構造２ａおよび構造３ａからｆＯＳＮコーティングを調製し、良好な濡れ性を有し、２４８ｎｍで優れたレーザードリル性能を有する低表面エネルギー材料を確立した。この材料は、２４８ｎｍで弱い吸収を有する発色団を含む。構造３ａによってあらわされるアリール発色団の吸光度は、約２０２ｎｍの波長でピークを有する。構造３ａによってあらわされるアリール発色団の２４８ｎｍでの吸光度は、約０．１Ａ．Ｕ．である。結果として、レーザードリル性能は悪く、この組成物を用い、完全な開口部を製造することができなかった。

（実施例３）
構造１ａ、２ｂおよび３ｃで以下に示すようなフッ素化ビルディングブロックからｆＯＳＮを調製した。得られた材料は、低い表面エネルギーを有しており、これによって、優れた濡れ防止特性を有するということがわかる。この材料は、正しい発色団を含み、図１に示すように、２４８ｎｍで強く吸収する。２４８ｎｍでのレーザードリル性能は、図２に示される。その結果、レーザードリル性能が優れており、この組成物を用い、完全な開口部を製造することができた。

（実施例４）
構造１ａ、２ｂおよび３ｃで以下に示すようなフッ素化ビルディングブロックからｆＯＳＮを調製した。得られた材料は、低い表面エネルギーを有しており、これによって優れた濡れ防止特性を有するということがわかる。この材料は、正しい発色団を含み、図３のＵＶスペクトルに示すように、２４８ｎｍで強く吸収する。２４８ｎｍでのレーザードリル性能は、図４に示される。その結果、レーザードリル性能が優れており、この組成物を用い、完全な開口部を製造することができた。図４では、開口部の縁の周囲に亀裂も剥離も観察されない。この配合物では、すべてのシランビルディングブロックは、同様の反応性を有し、優れたレーザードリル性能を有し、コーティング中に発色団が均一に分布する。

本明細書に開示するのは、発色団が共有結合し、レーザーアブレーション技術を用いてきれいに「成型またはパターン形成」することができる成型可能なＯＳＮ組成物である。本発明を可能にする鍵となる特徴は、網目構造に統計学的かつ均一に分布し、パターン形成する波長で高い吸収係数を有する共有結合した発色団の組み込みである。

上述の開示された特徴および機能、および他の特徴および機能、またはその代替物を、望ましくは、多くの他の異なるシステムまたは用途と組み合わせてもよいことが理解されるだろう。さらに、その後、当業者によって、種々の現時点では予測されていないか、または予期されていない代替物、改変物、変形例または改良が作られてもよく、これらも、以下の特許請求の範囲に包含されることが意図される。

Claims (10)

1. ２〜１２個のアルコキシシラン前駆体物質を含む混合物の重合生成物を含み、
   前記アルコキシシラン前駆体物質の少なくとも１つは、直鎖のフルオロアルカン、分枝鎖のフルオロアルカン、およびフルオロアレーンからなる群から選択される少なくとも１つの疎水性アルコキシシラン前駆体物質であり、
   前記アルコキシシラン前駆体物質の少なくとも１つは、
   によってあらわされる芳香族アルコキシシラン前駆体物質であり、
   式中、ｎは、０〜４であり、Ｘ_１、Ｘ_２およびＸ_３は、それぞれ、１〜１２個の炭素原子を含む炭化水素基であるか、または１〜６個の炭素原子を含むアルコキシ基であり、Ｘ _１ 、Ｘ _２ およびＸ _３ のうち少なくとも１つは、１〜６個の炭素原子を含むアルコキシ基であり、Ａｒは、ビフェニル、ナフチル、アントラセニル、ビナフチル、４−ニトロフェニル、および４−フルオロフェニルからなる群から選択され、Ａｒは、場合によりフッ素原子で置換されていてもよく、Ａｒは、２４８ｎｍの２０ｎｍ以内に最大吸収を有する、架橋したシロキサン組成物。
2. 前記架橋したシロキサン組成物は、２〜８個のアルコキシシラン前駆体物質を含む混合物の重合生成物である、請求項１に記載の架橋したシロキサン組成物。
3. 前記疎水性アルコキシシラン前駆体物質および前記芳香族アルコキシシラン前駆体物質は、前記架橋したシロキサン組成物中に均一に分布する、請求項１に記載の架橋したシロキサン組成物。
4. 疎水性アルコキシシラン前駆体物質と芳香族アルコキシシラン前駆体物質のモル比は、１：９〜９：１である、請求項１に記載の架橋したシロキサン組成物。
5. 疎水性アルコキシシラン前駆体物質と芳香族アルコキシシラン前駆体物質のモル比は、１：７〜７：１である、請求項１に記載の架橋したシロキサン組成物。
6. 全てのアルコキシシラン前駆体物質は、酸化ケイ素（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合を介し、単一の系で一緒に結合しており、この単一の系は、ケトン、塩素化溶媒およびエーテルからなる群から選択される溶媒に不溶性である、請求項１に記載の架橋したシロキサン組成物。
7. ２〜４個のアルコキシシラン前駆体物質を含む混合物の重合生成物を含み、
   前記アルコキシシラン前駆体物質の少なくとも１つは、
   によってあらわされる疎水性アルコキシシラン前駆体物質であり、
   前記アルコキシシラン前駆体物質の少なくとも１つは、
   によってあらわされる芳香族アルコキシシラン前駆体物質であり、
   式中、ｎは、０〜４であり、Ｘ _１ 、Ｘ _２ およびＸ _３ は、それぞれ、１〜１２個の炭素原子を含む炭化水素基であるか、または１〜６個の炭素原子を含むアルコキシ基であり、Ｘ _１ 、Ｘ _２ およびＸ _３ のうち少なくとも１つは、１〜６個の炭素原子を含むアルコキシ基であり、Ｒ _１ は、直鎖または分枝鎖のペルフルオロ炭化水素基、直鎖または分枝鎖の部分的にフッ素化された炭化水素基、直鎖または分枝鎖のペルフルオロポリエーテル基、直鎖または分枝鎖の部分的にフッ素化されたポリエーテル基、直鎖または分枝鎖のペルフルオロポリエステル基、直鎖または分枝鎖の部分的にフッ素化されたポリエステル基であり、Ａｒは、ビフェニル、ナフチル、アントラセニル、ビナフチル、４−ニトロフェニル、および４−フルオロフェニルからなる群から選択され、Ａｒは、場合によりフッ素原子で置換されていてもよく、Ａｒは、２４８ｎｍの２０ｎｍ以内に最大吸収を有する、架橋したシロキサン組成物。
8. 疎水性アルコキシシラン前駆体物質の芳香族アルコキシシラン前駆体物質に対するモル比は、１：９〜９：１である、請求項７に記載の架橋したシロキサン組成物。
9. 疎水性アルコキシシラン前駆体物質の芳香族アルコキシシラン前駆体物質に対するモル比は、１：７〜７：１である、請求項７に記載の架橋したシロキサン組成物。
10. 全てのアルコキシシラン前駆体物質は、酸化ケイ素（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合を介し、単一の系で一緒に結合しており、この単一の系は、ケトン、塩素化溶媒およびエーテルからなる群から選択される溶媒に不溶性である、請求項７に記載の架橋したシロキサン組成物。