JP6467122B2 - フィルム形成用コーティング剤の製造方法およびその硬化物の製造方法 - Google Patents
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Description
を含有する構成であってもよい。
本発明において「A成分」として用いられる(A)無機化合物微粒子は、表面を保護するフィルム等の分野で用いられる公知の無機化合物微粒子であればよいが、特に好ましくは、(A−1)金属酸化物の微粒子ゾルまたは(A−2)金属または半金属窒化物の微粒子ゾル、もしくはその両方である。
本発明において「B成分」として用いられる(B)重合性化合物は、重合性を有し、所定の条件によって重合して硬化する公知の化合物であって、硬化させてフィルムまたはコーティング層として使用可能なものであれば、その具体的な種類は特に限定されない。
本発明において「C成分」として用いられる(C)イオン液体(イオン性液体)は、融点が100℃以下の塩(イオンのみで構成される化合物)であり、その具体的な種類は特に限定されない。
ンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジメチル−N−プロピル−ヘキシルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジメチル−N−プロピル−N−ヘプチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジメチル−N−ブチル−N−ヘキシルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジメチル−N−ブチル−N−ヘプチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジメチル−N−ペンチル−N−ヘキシルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジメチル−N,N−ジヘキシルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、トリメチルヘプチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジエチル−N−メチル−N−プロピルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジエチル−N−メチル−N−ペンチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジエチル−N−メチル−N−ヘプチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジエチル−N−プロピル−N−ペンチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、トリエチルプロピルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、トリエチルペンチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、トリエチルヘプチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジプロピル−N−メチル−N−エチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジプロピル−N−メチル−N−ペンチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジプロピル−N−ブチル−N−へキシルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジプロピル−N,N−ジヘキシルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジブチル−N−メチル−N−ペンチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N,N−ジブチル−N−メチル−N−ヘキシルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、トリオクチルメチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、N−メチル−N−エチル−N−プロピル−N−ペンチルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド等の前記一般式(5)に対応する化合物(Zが窒素原子であれば含窒素オニウム塩、Zが硫黄原子であれば含硫黄オニウム塩、Zがリン原子であれば含リンオニウム塩);等が挙げられるが、特に限定されない。
本発明に係るフィルム形成用コーティング剤は、前述した(A)〜(C)の各成分を少なくとも含む組成物であればよいが、さらに「D成分」として(D)分散剤を含有してもよい。(D)分散剤の含有により、フィルム形成用コーティング剤中における(A)無機化合物微粒子の分散性および分散状態の安定性をより一層向上することができる。
本発明においては、前述した(A)無機化合物微粒子、(B)重合性化合物、(C)イオン液体、並びに(D)分散剤に加えて、さらに「E成分」として(E)溶媒を用いることができる。この(E)溶媒としては、(A)〜(D)の各成分の種類、物性、使用条件等に応じて、公知の溶媒を適宜選択して用いることができる。
本発明に係るフィルム形成用コーティング剤は、前述した(A)無機化合物微粒子、(B)重合性化合物、および(C)イオン液体、並びに、必要に応じて(D)分散剤、(E)溶媒、(F)その他の成分を含有する組成物であり、少なくとも(A)〜(C)の各成分の配合比(含有量)については、各成分の種類、物性、フィルム形成用コーティング剤の使用対象、使用条件等の諸条件に応じて、適宜好適な範囲を設定することができる。
[表面抵抗値]
株式会社アドバンテスト社製の表面抵抗測定装置(商品名:R8340A)を用いて、20℃、65%RHの雰囲気下で、得られた被膜(コーティング層)の表面抵抗値を測定して評価した。
スガ試験機株式会社製ヘーズコンピューター(型式:HGM−2DP)を用いて、JIS K7136に準拠して、得られた被膜(コーティング層)のヘイズを測定して評価した。
メトリコン社(Metricon Corporation)製屈折率測定装置(製品名:プリズムカプラ)を用いて、得られた被膜(コーティング層)の波長589nmにおける屈折率を測定して評価した。
JIS K5600に準拠して、負荷荷重を750gとして得られた被膜(コーティング層)の鉛筆硬度を測定して評価した。
トルエン溶媒中に、分岐C11〜14アルキルアルコール(製品名:EXXAL13,エクソンモービル社製)エチレンオキシド10モル付加物640g(1モル)およびモノクロロ酢酸ナトリウム152g(1.3モル)を反応器にとり、均一になるよう攪拌した。その後、反応系の温度を60℃の条件で水酸化ナトリウム52gを添加した。次いで、反応系の温度を80℃に昇温させ、3時間熟成させた。熟成後、反応系が50℃の条件で98%硫酸117g(1.2モル)を滴下することにより、白色懸濁溶液を得た。
分岐C11〜14アルキルアルコール(製品名:EXXAL13,エクソンモービル社製)エチレンオキシド10モル付加物640g(1モル)およびコハク酸無水物100g(1モル)を120℃で2時間反応させた以外は、前記製造例1と同様にして、(D)分散剤としての「界面活性剤D2」を得た。この界面活性剤D2は、一般式(1)における疎水基R0 が分岐C11〜14アルキル基であり、オキシアルキレン基AOがエチレンオキシドであり、オキシアルキレン鎖の平均付加モル数n=10であり、連結基Xが、−O−(C=O)−CH2 −CH2 −の構造となる。
ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)の3量体504g(1モル)と、ペンタエリスリトールトリアクリレート(商品名:ニューフロンティアPET−3、第一工業製薬株式会社製)894g(3モル)と、ハイドロキノンモノメチルエーテル0.8gを添加し、70℃〜80℃で残存イソシアネート濃度が0.1重量%以下になるまで反応させることにより、(B)重合性化合物としての「ウレタンアクリレートB1」を得た。
(A)無機化合物微粒子として、堺化学工業株式会社製の酸化ジルコニウムゾル(商品名:SZR−M,一次粒子径3nm,酸化ジルコニウム30重量%、メタノール(ゾル用溶媒)を含有する分散体)を用い、(B)重合性化合物として、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬株式会社製の商品名:KAYARAD DPHA)、ポリエチレングリコール600ジアクリレート(第一工業製薬株式会社製の商品名:ニューフロンティアPE−600)、およびω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノアクリレート(東亞合成株式会社製の商品名:アロニックスM−5300)を用い、(C)イオン液体として、含窒素オニウム塩(第一工業製薬株式会社製の商品名:エレクセルAS−804)を用い、(E)溶媒として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGM−AC,株式会社クラレ製)を用いた。
(B)重合性化合物として、前記製造例2で得られたウレタンアクリレートB1を8.5重量部、ポリエチレングリコールジアクリレート(商品名:ニューフロンティアPE−600)を3.5重量部用いるとともに、(D)分散剤として、製造例1で得られた界面活性剤D1を1重量部用いた以外は、前記実施例1と同様にして、実施例2のフィルム形成用コーティング剤を調製して目視にて評価するとともに、実施例2の被膜(膜厚10μm)を形成した。得られた被膜について前述したように評価を行った。その結果を表1に示す。
(B)重合性化合物として、カルボン酸含有多官能アクリレート(東亞合成株式会社製の商品名:M−510)を8.5重量部、ポリエチレングリコールジアクリレート(商品名:ニューフロンティアPE−600)を3.5重量部用いた以外は、前記実施例2と同様にして、実施例3のフィルム形成用コーティング剤を調製して目視にて評価するとともに、実施例3の被膜(膜厚10μm)を形成した。得られた被膜について前述したように評価を行った。その結果を表1に示す。
(C)イオン液体として、1−エチル−3−メチル−イミダゾリウムビス(フルオロスルホニル)イミドを1重量部用いた以外は、前記実施例3と同様にして、実施例4のフィルム形成用コーティング剤を調製して目視にて評価するとともに、実施例4の被膜(膜厚10μm)を形成した。得られた被膜について前述したように評価を行った。その結果を表1に示す。
(C)イオン液体として、1−メチル−1−プロピルピロリジニウムビス(フルオロスルホニル)イミドを1重量部用いた以外は、前記実施例3と同様にして、実施例5のフィルム形成用コーティング剤を調製して目視にて評価するとともに、実施例5の被膜(膜厚10μm)を形成した。得られた被膜について前述したように評価を行った。その結果を表1に示す。
(C)イオン液体として、1−メチル−1−プロピルピペリジニウムビス(フルオロスルホニル)イミドを1重量部用いた以外は、前記実施例3と同様にして、実施例6のフィルム形成用コーティング剤を調製して目視にて評価するとともに、実施例6の被膜(膜厚10μm)を形成した。得られた被膜について前述したように評価を行った。その結果を表1に示す。
(C)イオン液体として、ドデシルトリメチルアンモニウムビス(フルオロスルホニル)イミドを1重量部用いた以外は、前記実施例3と同様にして、実施例7のフィルム形成用コーティング剤を調製して目視にて評価するとともに、実施例7の被膜(膜厚10μm)を形成した。得られた被膜について前述したように評価を行った。その結果を表1に示す。
(C)イオン液体として、リチウムビスフルオロスルホニルイミド(LiFSI)を1重量部用いた以外は、前記実施例3と同様にして、実施例8のフィルム形成用コーティング剤を調製して目視にて評価するとともに、実施例8の被膜(膜厚10μm)を形成した。得られた被膜について前述したように評価を行った。その結果を表1に示す。
(C)イオン液体として、リチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド(LiTFSI)を1重量部用いた以外は、前記実施例3と同様にして、実施例9のフィルム形成用コーティング剤を調製して目視にて評価するとともに、実施例9の被膜(膜厚10μm)を形成した。得られた被膜について前述したように評価を行った。その結果を表1に示す。
(C)イオン液体として、カリウムビスフルオロスルホニルイミド(KFSI)を1重量部用いた以外は、前記実施例3と同様にして、実施例10のフィルム形成用コーティング剤を調製して目視にて評価するとともに、実施例10の被膜(膜厚10μm)を形成した。得られた被膜について前述したように評価を行った。その結果を表1に示す。
(C)イオン液体として、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメチルスルホニル)イミドを1重量部用いた以外は、前記実施例3と同様にして、実施例11のフィルム形成用コーティング剤を調製して目視にて評価するとともに、実施例11の被膜(膜厚10μm)を形成した。得られた被膜について前述したように評価を行った。その結果を表1に示す。
(D)分散剤として、前記製造例2で得られた界面活性剤D2を1重量部用いた以外は、前記実施例3と同様にして、実施例12のフィルム形成用コーティング剤を調製して目視にて評価するとともに、実施例12の被膜(膜厚10μm)を形成した。得られた被膜について前述したように評価を行った。その結果を表1に示す。
(A)無機化合物微粒子として、日産化学工業株式会社製の酸化ケイ素ゾル(商品名:MEK−ST,酸化ケイ素30重量%、メチルエチルケトン(ゾル用溶媒)を含有する分散体)を用いた以外は、前記実施例3と同様にして、実施例13のフィルム形成用コーティング剤を調製して目視にて評価するとともに、実施例13の被膜(膜厚10μm)を形成した。得られた被膜について前述したように評価を行った。その結果を表1に示す。
(A)無機化合物微粒子として、前記実施例1で用いた酸化ジルコニウムゾルを72重量部用い、(B)重合性化合物として、ペンタエリスリトールトリアクリレート(第一工業製薬株式会社製の商品名:ニューフロンティアPET−3)を12.3重量部、並びに、ポリエチレングリコールジアクリレートを3.7重量部用い、(C)イオン液体として、含窒素オニウム塩(第一工業製薬株式会社製の商品名:エレクセルAS−804)を1重量部用い、(D)分散剤として、前記製造例1で得られた界面活性剤D1を2.1重量部用い、これらをそれぞれ配合して混合し、前記実施例1と同様にして実施例14のフィルム形成用コーティング剤を調製した。
(A)無機化合物微粒子として、日揮触媒化成株式会社製の中空シリカゾル粒子(商品名:スルーリア4320、中空シリカ20重量%、メチルイソブチルケトン(ゾル用溶媒)を含有する分散体)を用い、(B)重合性化合物として、ペンタエリスリトールトリアクリレート(第一工業製薬株式会社製の商品名:ニューフロンティアPET−3)、ポリエチレングリコール600ジアクリレート(第一工業製薬株式会社製の商品名:ニューフロンティアPE−600)、を用い、(C)イオン液体として、含窒素オニウム塩(第一工業製薬株式会社製の商品名:エレクセルAS−804)を用いた。
(D)分散剤として、アルキルポリエーテルアミン(第一工業製薬株式会社製の商品名:アミラジンC1802)を1重量部用いた以外は、前記実施例3と同様にして、比較例1のフィルム形成用コーティング剤を調製したが、分散質である微粒子が凝集し、分散液が白濁したため、被膜を形成して評価することができなかった。
(D)分散剤として、ソルビタン脂肪酸エステル型ノニオン界面活性剤(第一工業製薬株式会社製の商品名:ソルゲン40)を1重量部用いた以外は、前記実施例3と同様にして、比較例2のフィルム形成用コーティング剤を調製したが、分散質である微粒子が凝集し、分散液が白濁したため、被膜を形成して評価することができなかった。
(D)分散剤として、シランカップリング剤であるアクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル(東京化成工業株式会社製)を1重量部用いた以外は、前記実施例3と同様にして、比較例3のフィルム形成用コーティング剤を調製したが、流動性のないゲル状物質となったため、被膜を形成して評価することができなかった。
イオン液体を用いなかった以外は、前記実施例1と同様にして、比較例4のフィルム形成用コーティング剤を調製して目視にて評価するとともに、比較例4の被膜(膜厚10μm)を形成した。得られた被膜について、前述したように評価を行った。その結果を表1に示す。
Claims (4)
- 対象となる表面を保護するフィルムまたはコーティング層の形成に用いられるフィルム形成用コーティング剤の製造方法であって、
当該フィルム形成用コーティング剤は、(A)無機化合物微粒子と、(B)重合性化合物と、(C)イオン液体と、(D)分散剤と、を含有し、
前記(A)無機化合物微粒子は、予め微粒子ゾルとして調製されたものであり、
前記微粒子ゾルは、前記(A)無機化合物微粒子および前記(B)重合性化合物の合計重量を100重量%としたときに、前記(A)無機化合物微粒子の含有量が10〜90重量%の範囲内となるように配合され、
前記(C)イオン液体が、含窒素オニウム塩、含硫黄オニウム塩、および含リンオニウム塩の少なくともいずれかのイオン性化合物であって、下記一般式(2)、(4)または(5)で表される有機カチオンの少なくともいずれかを含むものであり、
一般式(4)中のR31は、炭素数2ないし20の炭化水素基、または、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、リン原子の少なくともいずれかのヘテロ原子を含む炭素数2ないし20の炭化水素基を示し、一般式(4)中のR32、R33およびR34は、それぞれ独立して、水素または炭素数1ないし16の炭化水素基、もしくは、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、リン原子の少なくともいずれかのヘテロ原子を含む炭素数1ないし16の炭化水素基を示し、
一般式(5)中のZは、硫黄原子(S)またはリン原子(P)であり、一般式(5)中のR41、R42、R43およびR44は、それぞれ独立して、炭素数1ないし20の炭化水素基、または、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、リン原子の少なくともいずれかのヘテロ原子を含む炭素数1ないし20の炭化水素基を示す(Zが硫黄原子(S)であればR44は存在しない。)。)
前記(C)イオン液体は、前記(A)無機化合物微粒子および前記(B)重合性化合物の合計重量に対して、0.006〜0.027倍の範囲内となるように配合され、
さらに、前記(D)分散剤は、次に示す一般式(1)
で表される化合物であり、
配合時には、前記(C)イオン液体中に前記(A)無機化合物微粒子および前記(B)重合性化合物が分散するまで攪拌することを特徴とする、
フィルム形成用コーティング剤の製造方法。 - 前記微粒子ゾルとして、(A−1)金属酸化物の微粒子ゾルまたは(A−2)金属または半金属窒化物の微粒子ゾルを用いることを特徴とする、
請求項1に記載のフィルム形成用コーティング剤の製造方法。 - 前記(B)重合性化合物が、分子中にカルボキシル基とエチレン性不飽和基とを有する化合物であることを特徴とする、
請求項1または2に記載のフィルム形成用コーティング剤の製造方法。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載のフィルム形成用コーティング剤の製造方法により得られるフィルム形成用コーティング剤を硬化してなる硬化物を得ることを特徴とする硬化物の製造方法。
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