JP7365086B1 - Perfluoropolyether group-containing phosphonate compound, surface treatment agent, and article treated with the surface treatment agent - Google Patents

Perfluoropolyether group-containing phosphonate compound, surface treatment agent, and article treated with the surface treatment agent Download PDF

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裕喜 須田
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Abstract

【課題】表面処理剤に用いた場合に基材表面に撥水撥油性、耐摩耗性、防汚性、潤滑性、指紋汚れ除去容易性、離型性、耐熱性に優れた硬化膜を形成可能なパーフルオロポリエーテル基含有ホスホネート化合物を提供する。【解決手段】本発明によれば、下記式(1)で表されるパーフルオロポリエーテル基含有ホスホネート化合物であって、式(1)A-O-Rf-(CF2)x-L-(CH2)y-P(=O)(OR1)2-z(OH)z式(1)において、Aは、炭素数1~4のパーフルオロアルキル基であり、Rfは、パーフルオロポリエーテル基であり、Lは連結基である、化合物が提供される。【選択図】なし[Problem] When used as a surface treatment agent, it forms a cured film with excellent water and oil repellency, abrasion resistance, stain resistance, lubricity, ease of fingerprint stain removal, mold releasability, and heat resistance on the surface of a substrate. A possible perfluoropolyether group-containing phosphonate compound is provided. According to the present invention, there is provided a perfluoropolyether group-containing phosphonate compound represented by the following formula (1), which comprises the formula (1) A-O-Rf-(CF2)x-L-(CH2 )y-P(=O)(OR1)2-z(OH)z In formula (1), A is a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and Rf is a perfluoropolyether group. , L is a linking group. [Selection diagram] None

Description

本発明は、パーフルオロポリエーテル基含有ホスホネート化合物、表面処理剤、及び該表面処理剤で処理された物品に関する。 The present invention relates to a perfluoropolyether group-containing phosphonate compound, a surface treatment agent, and an article treated with the surface treatment agent.

ある種の含フッ素化合物は、その表面自由エネルギーが非常に小さいために、基材の表面処理に用いると、優れた撥水撥油性、防汚性、離型性、潤滑性などを提供し得ることが知られている。表面処理用途に用いる場合には、優れた撥水撥油性、耐摩耗性、防汚性、潤滑性、指紋汚れ除去容易性、及びその耐久性が要求される。金属基材表面の改良技術としては、ホスホネート化合物を用いる表面処理技術が知られており、ステンレス等の意匠部品や自動車部品、家電製品、内装建材などの防汚処理用途、金型離型剤としての用途が挙げられる。 Certain fluorine-containing compounds have very low surface free energy, so when used for surface treatment of substrates, they can provide excellent water and oil repellency, stain resistance, mold releasability, lubricity, etc. It is known. When used for surface treatment purposes, excellent water and oil repellency, abrasion resistance, stain resistance, lubricity, ease of removing fingerprint stains, and durability are required. Surface treatment technology using phosphonate compounds is known as a technology for improving the surface of metal substrates, and is used for antifouling treatment of decorative parts such as stainless steel, automobile parts, home appliances, interior building materials, etc., and as a mold release agent. Examples of uses include:

上記要求を満たすための表面処理剤としては、例えば下記式(I)の含フッ素ポリエーテルホスホン酸エステル化合物が提案されている(特許文献1)。
(RO)(RO)P(O)(CHCF(CF)〔OCFCF(CF)〕O(CF
O〔CF(CF)CFO〕CF(CF)(CHP(O)(OR)(OR)・・・(I)
(ここで、R,R,R,Rは水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、アラルキル基またはこれらの基の水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換されている基であり、a,b,c,d,eは2≦a+e≦8、b+d≦28、1≦c≦10を満たす整数であり、bおよびdは0であり得る)で表される含フッ素ポリエーテルホスホン酸エステル化合物。
As a surface treatment agent to meet the above requirements, for example, a fluorine-containing polyetherphosphonic acid ester compound represented by the following formula (I) has been proposed (Patent Document 1).
( R2O )( R1O )P(O)( CH2 ) a CF( CF3 ) [ OCF2CF ( CF3 )] b O( CF2 ) c
O[CF( CF3 ) CF2O ] d CF( CF3 )( CH2 ) e P(O)( OR3 )( OR4 )...(I)
(Here, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 are hydrogen atoms, alkyl groups, cycloalkyl groups, aryl groups, alkylaryl groups, aralkyl groups, or some or all of the hydrogen atoms of these groups are halogen atoms. a, b, c, d, e are integers satisfying 2≦a+e≦8, b+d≦28, 1≦c≦10, and b and d can be 0). The represented fluorine-containing polyether phosphonic acid ester compound.

より撥水撥油性、指紋汚れ除去容易性、耐摩耗性を向上させた表面処理剤として、下記の提案がされている(特許文献2)。当該表面処理剤は、ペルフルオロポリエーテル基含有ホスフェート化合物を含む、基材用の表面処理剤であって、前記ペルフルオロポリエーテル基含有ホスフェート化合物が下式(II)で表される化合物である。
-(C2mO)n1-A ・・・(II)
式中、
は、末端に1個以上のリン酸基を有する一価の有機基であり、
は、RF1-O-、D-Q-O-CH-またはA-O-であり、
ここで、RF1は、炭素数1~6のペルフルオロアルキル基であり、
は、CF-またはCF-O-であり、
は、水素原子を1個以上含む炭素数1~20のフルオロアルキレン基、水素原子を1個以上含み、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する炭素数2~20のフルオロアルキレン基、炭素数1~20のアルキレン基、または炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有する炭素数2~20のアルキレン基であり、
は、末端に1個以上のリン酸基を有する一価の有機基であり、
mは1~6の整数であり、
n1は2~200の整数であり、
(C2mO)n1は、下式(2-1-a)で表される基である。
(CFCFO)n4(CFCFCFCFO)n5 ・・・(2-1-a)
式中、
n4は1以上の整数であり、
n5は1以上の整数であり、
ただし、n4+n5は2~200の整数であり、
(CFCFO)および(CFCFCFCFO)は交互に配置されている。
The following proposal has been made as a surface treatment agent with improved water and oil repellency, ease of removing fingerprint stains, and abrasion resistance (Patent Document 2). The surface treatment agent is a surface treatment agent for substrates containing a perfluoropolyether group-containing phosphate compound, and the perfluoropolyether group-containing phosphate compound is a compound represented by the following formula (II).
B 1 -(C m F 2m O) n1 -A 1 ...(II)
During the ceremony,
A 1 is a monovalent organic group having one or more phosphate groups at the end,
B 1 is R F1 -O-, D 1 -Q 1 -O-CH 2 - or A 2 -O-,
Here, R F1 is a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms,
D 1 is CF 3 - or CF 3 -O-,
Q 1 is a fluoroalkylene group having 1 to 20 carbon atoms containing one or more hydrogen atoms, or a fluoroalkylene group having 2 to 20 carbon atoms containing one or more hydrogen atoms and having an etheric oxygen atom between carbon atoms. , an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkylene group having 2 to 20 carbon atoms having an etheric oxygen atom between carbon atoms,
A2 is a monovalent organic group having one or more phosphate groups at the end,
m is an integer from 1 to 6,
n1 is an integer from 2 to 200,
(C m F 2m O) n1 is a group represented by the following formula (2-1-a).
(CF 2 CF 2 O) n4 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 O) n5 ... (2-1-a)
During the ceremony,
n4 is an integer of 1 or more,
n5 is an integer of 1 or more,
However, n4+n5 is an integer from 2 to 200,
(CF 2 CF 2 O) and (CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 O) are arranged alternately.

また、金属の表面処理剤として、下記式(III)の化合物を用いたもの開示がされている(特許文献3)。
[R-O-CFY-L-O]P(=O)(O3-m(III)
〔式中、Lは(a)-CH-(OCHCH)n-(nは0~3の整数)および(b)-CO-NR'-(CH-(R'はHまたはC1-4アルキル、qは1~4の整数)から選択され、mは1、Yは-Fまたは-CF、Z+はH+、M+(Mはアルカリ金属)、N(R)+(Rは互いに同一または異なりHまたはC1-6アルキル)、Rはポリペルフルオロアルキレンオキシド鎖〕
Furthermore, a metal surface treatment agent using a compound of the following formula (III) has been disclosed (Patent Document 3).
[R f -O-CFY-L-O] m P(=O) (O - Z + ) 3-m (III)
[In the formula, L is (a) -CH 2 -(OCH 2 CH 2 ) n- (n is an integer of 0 to 3) and (b) -CO-NR'-(CH 2 ) q - (R' is H or C 1-4 alkyl, q is an integer from 1 to 4), m is 1, Y is -F or -CF 3 , Z+ is H+, M+ (M is an alkali metal), N(R) 4 + (R is the same or different and H or C 1-6 alkyl), R f is a polyperfluoroalkylene oxide chain]

また、より撥水撥油性、指紋汚れ除去性、耐摩耗性を向上させた表面処理剤として、おおよそ下記の提案がされている。(特許文献4)
A-Rf-Q-Q-(CH-P(=O)(OX) (IV)
(式(IV)中、Aは-CF基、-CFCF基又は下記式(IV-2)で示される基であり、Rfは-(CF-(OCF(OCFCF(OCFCFCF(OCFCFCFCF(OCF(CF)CF-O(CF-であり、dはそれぞれ独立に0~5の整数であり、p、q、r、s、tはそれぞれ独立に0~200の整数であり、かつ、p+q+r+s+tは3~200であり、括弧内に示される各単位はランダムに結合されていてよい。
は2価の連結基であり、
は両末端にケイ素原子を有する2価の連結基であり、
Xはそれぞれ独立に水素原子、アルカリ金属原子、非置換若しくは置換の炭素数1~5のアルキル基、アリール基又はJSi-(Jは独立に非置換若しくは置換の炭素数1~5のアルキル基又はアリール基である。)で示される1価の基であり、aは2~20の整数である。)
-Q-Q-(CH-P(=O)(OX) (IV-2)
In addition, the following proposals have been made as surface treatment agents with improved water and oil repellency, fingerprint stain removability, and abrasion resistance. (Patent Document 4)
A-Rf 1 -Q 1 -Q 2 -(CH 2 ) a -P(=O)(OX) 2 (IV)
(In formula (IV), A is a -CF 3 group, -CF 2 CF 3 group, or a group represented by the following formula (IV-2), and Rf 1 is -(CF 2 ) d -(OCF 2 ) p (OCF 2 CF 2 ) q (OCF 2 CF 2 CF 2 ) r (OCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 ) s (OCF(CF 3 )CF 2 ) t −O(CF 2 ) d −, where d is Each independently is an integer from 0 to 5, p, q, r, s, and t are each independently an integer from 0 to 200, and p+q+r+s+t is 3 to 200, and each unit shown in parentheses is May be combined randomly.
Q 1 is a divalent linking group,
Q2 is a divalent linking group having silicon atoms at both ends,
X is each independently a hydrogen atom, an alkali metal atom, an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an aryl group, or J 3 Si- (J is independently an unsubstituted or substituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms) or aryl group), and a is an integer of 2 to 20. )
-Q 1 -Q 2 -(CH 2 ) a -P(=O)(OX) 2 (IV-2)

特許4245050号公報Patent No. 4245050 特許6769304号公報Patent No. 6769304 特許3574222号公報Patent No. 3574222 特許6488890号公報Patent No. 6488890

しかし、撥水・撥油性又は耐熱性が十分ではない場合があった。例えば、特許文献1の上記式(I)で表される化合物は、撥水撥油性が不十分であることがわかった。また、特許文献2の上記式(II)、又は、特許文献3の式(III)で表される化合物は、耐熱性が乏しいことがわかった。また、特許文献4の式(IV)で表される化合物は、合成工程が煩雑であることがわかった。 However, there were cases where the water repellency, oil repellency, or heat resistance was insufficient. For example, the compound represented by the above formula (I) of Patent Document 1 was found to have insufficient water and oil repellency. Further, it was found that the compound represented by the above formula (II) of Patent Document 2 or the formula (III) of Patent Document 3 has poor heat resistance. Further, it was found that the compound represented by formula (IV) of Patent Document 4 has a complicated synthesis process.

より具体的には、式(I)で表される化合物は、フッ素鎖部分の側鎖に嵩高いCF基を有しており、動摩擦係数が大きく、防汚性、指紋汚れ除去容易性が劣ることがわかった。また、分子の両末端にホスホネート官能基を有するため、分子運動性が低下し、撥水撥油性、耐摩耗性が不十分であることがわかった。
また、式(II)、(III)で表される化合物は、フッ素鎖とホスホネート官能基がリン酸エステル結合(C-O-P)を介している。本結合は結合エネルギーが小さく、加水分解が起こりやすく、熱的安定性、化学的安定性が乏しいことがわかった。
また、式(IV)で表される化合物は、フッ素鎖とホスホネート官能基間にケイ素原子を含有しており、合成工程が煩雑であることが製造上問題であった。
More specifically, the compound represented by formula (I) has a bulky CF3 group in the side chain of the fluorine chain moiety, has a large coefficient of dynamic friction, and has antifouling properties and easy removal of fingerprint stains. It turned out to be inferior. In addition, it was found that because the molecule has phosphonate functional groups at both ends, molecular mobility is reduced and water and oil repellency and abrasion resistance are insufficient.
Further, in the compounds represented by formulas (II) and (III), the fluorine chain and the phosphonate functional group are connected through a phosphate ester bond (C--O--P). It was found that this bond has a small bond energy, is easily hydrolyzed, and has poor thermal and chemical stability.
Further, the compound represented by formula (IV) contains a silicon atom between the fluorine chain and the phosphonate functional group, and the synthesis process is complicated, which is a problem in production.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、表面処理剤に用いた場合に基材表面に撥水撥油性、耐摩耗性、防汚性、潤滑性、指紋汚れ除去容易性、離型性、耐熱性に優れた硬化膜を形成可能なパーフルオロポリエーテル基含有ホスホネート化合物を提供する。また、基材表面に撥水撥油性及び耐摩耗性、防汚性、潤滑性、指紋汚れ除去容易性、離型性、耐熱性に優れた硬化膜を形成可能な表面処理剤及び当該表面処理剤の硬化膜を備える物品を提供する。 The present invention was made in view of the above circumstances, and when used as a surface treatment agent, it provides water and oil repellency, abrasion resistance, stain resistance, lubricity, ease of fingerprint stain removal, and release properties to the surface of a base material. Provided is a perfluoropolyether group-containing phosphonate compound that can form a cured film with excellent moldability and heat resistance. In addition, we also provide surface treatment agents and surface treatments that can form cured films with excellent water and oil repellency, abrasion resistance, stain resistance, lubricity, ease of fingerprint stain removal, mold releasability, and heat resistance on the surface of substrates. An article comprising a cured film of an agent is provided.

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の構造を有するパーフルオロポリエーテル基含有ホスホネート化合物を表面処理剤に用いた場合に基材表面に撥水撥油性及び耐摩耗性、防汚性、潤滑性、指紋汚れ除去容易性、離型性、耐熱性に優れた被膜を形成可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors found that when a perfluoropolyether group-containing phosphonate compound having a specific structure is used as a surface treatment agent, the surface of the base material has water and oil repellency and wear resistance. The present inventors have discovered that it is possible to form a film with excellent properties such as hardness, antifouling properties, lubricity, ease of removing fingerprint stains, mold releasability, and heat resistance, and have completed the present invention.

以下の発明が提供される。
[1]下記一般式(1)で表されるパーフルオロポリエーテル基含有ホスホネート化合物であって、
A-O-Rf-(CF-L-(CH-P(=O)(OR2-z(OH) (1)
前記一般式(1)において、
Aは、炭素数1~4のパーフルオロアルキル基であり、
Rfは、下記一般式(2)で表される構造であって、括弧内の各結合単位はランダムに結合されていてもよく、
(CFO)(CFCFO)(CFCFCFO)(CFCFCFCFO)(CF(CF)CFO) (2)
前記一般式(2)において、
p,q,r,s,tは、それぞれ独立に0~100の整数であり、p+q+r+s+tは、10~100の整数であり、
Lは、単結合、C(=O)NR、CHO又はCHであり、Rは、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数1~5のアルキル基、又はアリール基であり、
xは、1~2の整数であり、
yは、1~4の整数であり、
zは、0~2の整数であり、
は、炭素数1~4の炭化水素基、又はSiR であり、
は、炭素数1~4の炭化水素基である、
化合物。
[2]前記一般式(2)において、pは1以上の整数であり、qは1以上の整数である、[1]に記載の化合物。
[3]前記一般式(1)において、
Aは、CF基であり、
Rfは、下記一般式(2-1)で表される構造であって、括弧内の各結合単位はランダムに結合されていてもよく、
(CFO)(CFCFO) (2-1)
Lは、CHO又はCHであり、
前記一般式(2-1)において、 p,qは、それぞれ独立に1~30の整数であり、
p+qは、10~50の整数である、[1]又は[2]に記載の化合物。
[4]数平均分子量は1500超である、[1]~[3]の何れか1つに記載の化合物。
[5][1]~[4]の何れか1つに記載の化合物と、揮発性溶媒と、を含有する表面処理剤。
[6]基材と、前記基材の表面に[5]の表面処理剤の硬化膜を備える物品。
[7]前記基材は、金属である、[6]に記載の物品。
[8]前記基材は、金属酸化物である、[6]に記載の物品。
The following invention is provided.
[1] A perfluoropolyether group-containing phosphonate compound represented by the following general formula (1),
A-O-Rf-(CF 2 ) x -L-(CH 2 ) y -P(=O) (OR 1 ) 2-z (OH) z (1)
In the general formula (1),
A is a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
Rf has a structure represented by the following general formula (2), and each bonding unit in parentheses may be randomly bonded,
( CF2O ) p ( CF2CF2O ) q ( CF2CF2CF2O ) r ( CF2CF2CF2CF2O ) s ( CF( CF3 ) CF2O ) t ( 2 )
In the general formula (2),
p, q, r, s, t are each independently an integer of 0 to 100, p + q + r + s + t is an integer of 10 to 100,
L is a single bond, C(=O)NR 2 , CH 2 O or CH 2 , R 2 is a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an aryl group,
x is an integer from 1 to 2,
y is an integer from 1 to 4,
z is an integer from 0 to 2,
R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms or SiR 3 3 ,
R 3 is a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms,
Compound.
[2] The compound according to [1], wherein in the general formula (2), p is an integer of 1 or more, and q is an integer of 1 or more.
[3] In the general formula (1),
A is 3 CF groups,
Rf has a structure represented by the following general formula (2-1), and each bonding unit in parentheses may be randomly bonded,
(CF 2 O) p (CF 2 CF 2 O) q (2-1)
L is CH2O or CH2 ,
In the general formula (2-1), p and q are each independently an integer of 1 to 30,
The compound according to [1] or [2], wherein p+q is an integer of 10 to 50.
[4] The compound according to any one of [1] to [3], which has a number average molecular weight of more than 1,500.
[5] A surface treatment agent containing the compound according to any one of [1] to [4] and a volatile solvent.
[6] An article comprising a base material and a cured film of the surface treatment agent of [5] on the surface of the base material.
[7] The article according to [6], wherein the base material is metal.
[8] The article according to [6], wherein the base material is a metal oxide.

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。 Embodiments of the present invention will be described below. Various features shown in the embodiments described below can be combined with each other. Further, the invention is established independently for each characteristic matter.

1.パーフルオロポリエーテル基含有ホスホネート化合物
本発明の一実施形態に係る化合物(以下、「化合物P」とも称する)は、下記一般式(1)で表されるパーフルオロポリエーテル基含有ホスホネート化合物である。以下一般式(1)中の各要素について説明する。
A-O-Rf-(CF-L-(CH-P(=O)(OR2-z(OH) (1)
1. Perfluoropolyether group-containing phosphonate compound The compound according to one embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as "compound P") is a perfluoropolyether group-containing phosphonate compound represented by the following general formula (1). Each element in general formula (1) will be explained below.
A-O-Rf-(CF 2 ) x -L-(CH 2 ) y -P(=O) (OR 1 ) 2-z (OH) z (1)

Aは、炭素数1~4のパーフルオロアルキル基である。パーフルオロアルキル基は、撥水性の観点から直鎖構造であることが好ましい。直鎖状のパーフルオロアルキル基は、例えば、CF基(CF-)、CFCF基(CFCF-)、CFCFCF基(CFCFCF-)、又はCFCFCFCF基(CFCFCFCF-)である。パーフルオロアルキル基は、好ましくはCF基(CF-)である。 A is a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms. The perfluoroalkyl group preferably has a linear structure from the viewpoint of water repellency. Examples of linear perfluoroalkyl groups include CF 3 group (CF 3 -), CF 3 CF 2 group (CF 3 CF 2 -), CF 3 CF 2 CF 2 group (CF 3 CF 2 CF 2 -) , or a CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 group (CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 -). The perfluoroalkyl group is preferably a CF 3 group (CF 3 -).

Rfは、下記一般式(2)で表される構造である。
(CFO)(CFCFO)(CFCFCFO)(CFCFCFCFO)(CF(CF)CFO) (2)
Rf has a structure represented by the following general formula (2).
( CF2O ) p ( CF2CF2O ) q ( CF2CF2CF2O ) r ( CF2CF2CF2CF2O ) s ( CF( CF3 ) CF2O ) t ( 2 )

式(2)の構造において、括弧内の各結合単位、すなわち"CFO"、"CFCFO"、"CFCFCFO"、"CFCFCFCFO"、及び"CF(CF)CFO"のうちのRfに含まれる1種以上の結合単位は、Rfにおける結合順に特に制限はなく、各結合単位が互いに規則性無くランダムに結合されていてもよく、所定の規則性を有する構造(例えば、交互に結合する構造、或いは結合単位の種類ごとのブロック構造等)を有していてもよい。括弧内の各結合単位は、好ましくはランダムに結合されている。これらの各結合単位がランダムに結合されている場合には、Rfは同種の結合単位が連続して繰り返している部分や連続していない部分等を含みうる。また、式(2)の構造の各結合単位に含まれるパーフルオロアルキレン基は、好ましくは炭素数が1~4であり、より好ましくは炭素数が1~2である。 In the structure of formula (2), each bond unit in parentheses, ie, "CF 2 O", "CF 2 CF 2 O", "CF 2 CF 2 CF 2 O", "CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 O ""," and "CF(CF 3 ) CF 2 O", one or more bonding units included in Rf are not particularly limited in the bonding order in Rf, and each bonding unit is bonded to each other randomly without any regularity. It may have a structure with predetermined regularity (for example, a structure in which the bonding units are alternately bonded or a block structure for each type of bonding unit). Each bonding unit within the parentheses is preferably bonded randomly. When these bonding units are randomly bonded, Rf may include a portion where bonding units of the same type are repeated consecutively, a portion where bonding units of the same type are not consecutively repeated, and the like. Further, the perfluoroalkylene group contained in each bonding unit of the structure of formula (2) preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms.

Rfとして式(2)で表される構造を有する場合には、潤滑性、防汚性、指紋汚れ除去容易性、離型性に優れる。構造とこれらの効果との関連性は未解明の部分はあるが、パーフルオロポリエーテル基が剛直なパーフルオロアルキレン基を運動性の高い酸素原子によって分断した柔軟な構造を有しているため、その表面自由エネルギーが小さくなっているためと推測される。なお、化合物Pとしては、分子の両末端にホスホネート官能基を有する構造は、分子運動性が低下し得ることから、耐摩耗性等の観点から好ましくない。 When Rf has the structure represented by formula (2), it has excellent lubricity, antifouling property, ease of removing fingerprint stains, and mold releasability. Although the relationship between the structure and these effects remains unclear, the perfluoropolyether group has a flexible structure in which a rigid perfluoroalkylene group is separated by highly mobile oxygen atoms. It is presumed that this is because its surface free energy is small. It should be noted that a structure in which the compound P has phosphonate functional groups at both ends of the molecule is not preferable from the viewpoint of wear resistance, etc., since molecular mobility may be reduced.

一態様において、Rfを構成する結合単位は、好ましくは側鎖にCF基を有しない。例えば、式(2)の構造は、好ましくは結合単位として"CF(CF)CFO"を有しない(すなわち、tは0である)。フッ素鎖部分の側鎖に嵩高いCF基を有しない直鎖構造である場合、潤滑性、防汚性、指紋汚れ除去容易性、耐摩耗性が特に優れる。 In one embodiment, the bonding unit constituting Rf preferably does not have a CF3 group in its side chain. For example, the structure of formula (2) preferably does not have "CF( CF3 ) CF2O " as a bonding unit (ie, t is 0). When the fluorine chain portion has a linear structure without a bulky CF 3 group in the side chain, the lubricity, antifouling property, ease of removing fingerprint stains, and abrasion resistance are particularly excellent.

式(2)において、p,q,r,s,tは、それぞれ独立に0~100の整数であり、好ましくは1~30の整数である。式(2)において、好ましくは、pは1以上の整数であり、qは1以上の整数である。 In formula (2), p, q, r, s, and t are each independently an integer of 0 to 100, preferably an integer of 1 to 30. In formula (2), p is preferably an integer of 1 or more, and q is an integer of 1 or more.

式(2)において、p+q+r+s+tは、10~100の整数であり、好ましくは10~60である。 In formula (2), p+q+r+s+t is an integer from 10 to 100, preferably from 10 to 60.

Rfは、防汚性の観点から、好ましくは下記一般式(2-1)で表される構造である。
(CFO)(CFCFO) (2-1)
From the viewpoint of antifouling properties, Rf preferably has a structure represented by the following general formula (2-1).
(CF 2 O) p (CF 2 CF 2 O) q (2-1)

式(2-1)の構造において、括弧内の各結合単位は、Rfにおける結合順に特に制限はなく、各結合単位が互いに規則性無くランダムに結合されていてもよく、所定の規則性を有する構造(例えば、交互に結合する構造、或いは結合単位の種類ごとのブロック構造等)を有していてもよい。式(2-1)で表される構造のRfは、結合単位として"CFO"及び"CFCFO"を有し、これらの単位のみからなる。 In the structure of formula (2-1), the bonding units in the parentheses are not particularly limited in the bonding order in Rf, and the bonding units may be bonded to each other randomly without regularity, or have a predetermined regularity. It may have a structure (for example, a structure of alternate bonding, a block structure for each type of bonding unit, etc.). Rf having the structure represented by formula (2-1) has "CF 2 O" and "CF 2 CF 2 O" as bonding units, and consists only of these units.

式(2-1)において、p,qは、それぞれ独立に1~30の整数であり、好ましくは5~25の整数である。 In formula (2-1), p and q are each independently an integer of 1 to 30, preferably an integer of 5 to 25.

式(2-1)において、p+qは、10~50の整数であり、好ましくは15~45の整数である。p+qが10未満の場合は、耐摩耗性、防汚性、離型性が劣る。p+qが50超の場合は、単位分子あたりに存在するホスホネート基の比率が少なくなり、基材表面への密着力が弱くなり、耐摩耗性が悪くなる、さらに、分子量が大きくなることによって、溶剤への溶解性が低くなり、また、他の成分を配合した場合の相溶性も悪くなる。 In formula (2-1), p+q is an integer from 10 to 50, preferably from 15 to 45. When p+q is less than 10, wear resistance, antifouling properties, and mold releasability are poor. When p+q is more than 50, the ratio of phosphonate groups present per unit molecule decreases, the adhesion to the substrate surface becomes weak, the abrasion resistance deteriorates, and the molecular weight becomes large, so that the solvent The solubility in the compound decreases, and the compatibility with other components also deteriorates.

Lは、単結合、C(=O)NR、CHO又はCHである。Lは、好ましくはCHO又はCHである。Lは、熱的安定性(耐熱性)、化学的安定性の観点からは、より好ましくはCHである。 L is a single bond, C(=O) NR2 , CH2O or CH2 . L is preferably CH2O or CH2 . L is more preferably CH 2 from the viewpoint of thermal stability (heat resistance) and chemical stability.

単結合は、隣接する構造単位間を直接に結合させ、Lが単結合の場合には式(1)において"-(CF-(CH-"となる。 A single bond directly connects adjacent structural units, and when L is a single bond, it becomes "-(CF 2 ) x -(CH 2 ) y -" in formula (1).

C(=O)NRの中のRは、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数1~5のアルキル基、又はアリール基である。置換もしくは非置換の炭素数1~5のアルキル基は、直鎖、分岐又は環状のアルキル基であってよく、好ましくは直鎖上のアルキル基である。非置換の炭素数1~5のアルキル基としては、具体的には例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、及びn-ペンチル基等の直鎖状のアルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、tert-ブチル基、イソペンチル基、及びtert-ペンチル基等の分岐状アルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、及びシクロペンチル基等の環状アルキル基が挙げられる。 R 2 in C(=O)NR 2 is a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an aryl group. The substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms may be a straight chain, branched or cyclic alkyl group, preferably a straight chain alkyl group. Specific examples of the unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms include linear alkyl groups such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, and n-pentyl group; Branched alkyl groups such as isopropyl group, isobutyl group, tert-butyl group, isopentyl group, and tert-pentyl group; cyclic alkyl groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, and cyclopentyl group.

xは、1~2の整数であり、好ましくは1である。 x is an integer of 1 to 2, preferably 1.

yは、1~4の整数であり、好ましくは2又は3である。また、ホスホネート官能基がホスホネート結合(C-P)により結合しており、結合エネルギーが小さいリン酸エステル結合(C-O-P)により結合していないことから加水分解が起こりにくく、熱的或いは化学的な安定性が高い。 y is an integer from 1 to 4, preferably 2 or 3. In addition, since the phosphonate functional groups are bonded through phosphonate bonds (C-P) and not through phosphate bonds (C-O-P), which have small bond energy, hydrolysis is unlikely to occur, and thermal or High chemical stability.

zは、0~2の整数であり、硬化膜と基材の密着性の観点からは好ましくは2である。 z is an integer from 0 to 2, and is preferably 2 from the viewpoint of adhesion between the cured film and the base material.

は、炭素数1~4の炭化水素基、又はSiR である。化合物PがRを複数有する場合には、複数のRは互いに異なっていてもよく同一であってもよい。また、SiR に含まれる複数のRは互いに異なっていてもよく同一であってもよい R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms or SiR 3 3 . When compound P has a plurality of R 1s , the plurality of R 1s may be different from each other or may be the same. Further, a plurality of R 3 contained in SiR 3 3 may be different from each other or may be the same.

としての炭素数1~4の炭化水素基は、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、イソプロピル基、イソブチル基、tert-ブチル基、シクロプロピル基、及びシクロブチル基等である。Rは、合成の容易性等の観点からは好ましくはメチル基である。Rとしての炭素数1~4の炭化水素基は、Rとしての炭素数1~4の炭化水素基と同じ選択肢からRとは独立して選択されてよい。Rは、合成の容易性等の観点からは好ましくはメチル基である。 Examples of the hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms as R 1 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, isopropyl group, isobutyl group, tert-butyl group, cyclopropyl group, and cyclobutyl group. These are the basics. R 1 is preferably a methyl group from the viewpoint of ease of synthesis. The hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms as R 3 may be selected independently of R 1 from the same selection as the hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms as R 1 . R 3 is preferably a methyl group from the viewpoint of ease of synthesis.

化合物Pの数平均分子量は、好ましくは1500超であり、より好ましくは1500超且つ5000以下である。1500以下の場合は、フッ素鎖が短いので撥水撥油性や離型性が劣る。また、5000以上の場合は官能基の含有率が少なくなるので密着性が弱くなり、耐摩耗性が悪くなる。 The number average molecular weight of compound P is preferably more than 1,500, more preferably more than 1,500 and 5,000 or less. If it is less than 1500, the fluorine chain is short, resulting in poor water and oil repellency and mold releasability. Moreover, when it is 5,000 or more, the content of functional groups decreases, resulting in weak adhesion and poor abrasion resistance.

<化合物Pの製造方法>
化合物Pは、例えば、出発原料として変性可能な官能基を末端に有するパーフルオロポリエーテル基含有化合物を用いて合成することができる。パーフルオロポリエーテル基含有化合物は、公知の方法(例えば、国際公開第2009-008380号、特許第6107659号公報)により製造することができる。出発原料としては、具体的には例えば、以下の[1a]~[1f]のパーフルオロポリエーテル基含有化合物を用いることができる。
[1a] A-O-Rf-(CF-C(=O)F
[1b] A-O-Rf-(CF-C(=O)OR (R:炭素数1~4の炭化水素)
[1c] A-O-Rf-(CF-C(=O)OH
[1d] A-O-Rf-(CF-CHOH
[1e] A-O-Rf-(CF-Br
[1f] A-O-Rf-(CF-I
<Method for producing compound P>
Compound P can be synthesized, for example, using a perfluoropolyether group-containing compound having a denaturable functional group at the end as a starting material. The perfluoropolyether group-containing compound can be produced by a known method (for example, International Publication No. 2009-008380, Japanese Patent No. 6107659). As a starting material, specifically, for example, the following perfluoropolyether group-containing compounds [1a] to [1f] can be used.
[1a] A-O-Rf-(CF 2 ) x -C(=O)F
[1b] A-O-Rf-(CF 2 ) x -C(=O)OR 4 (R 4 : Hydrocarbon having 1 to 4 carbon atoms)
[1c] A-O-Rf-(CF 2 ) x -C(=O)OH
[1d] A-O-Rf-(CF 2 ) x -CH 2 OH
[1e] A-O-Rf-(CF 2 ) x -Br
[1f] A-O-Rf-(CF 2 ) x -I

上記出発原料[1a]~[1f]の内いずれかを用い、公知の方法により、末端に不飽和基を有する化合物が得られる。例えば、出発原料[1d]を用い、塩基性化合物の存在下、臭化アリルを反応させることで下記の中間体[2d]が得られる。
[2d] A-O-Rf-(CF-L-(CH-CH=CH
A compound having an unsaturated group at the end can be obtained by a known method using any one of the above starting materials [1a] to [1f]. For example, the following intermediate [2d] can be obtained by reacting starting material [1d] with allyl bromide in the presence of a basic compound.
[2d] A-O-Rf-(CF 2 ) x -L-(CH 2 ) y -CH=CH 2

中間体[2d]から、公知の方法により、末端にホスホン酸エステル基を有する化合物が得られる。例えば、過酸化物の存在下、亜リン酸ジメチルを反応させることで下記の化合物[3d]が化合物Pとして得られる。
[3d] A-O-Rf-(CF-L-(CH-P(=O)(OCH
A compound having a phosphonic acid ester group at the end can be obtained from intermediate [2d] by a known method. For example, the following compound [3d] can be obtained as compound P by reacting dimethyl phosphite in the presence of peroxide.
[3d] A-O-Rf-(CF 2 ) x -L-(CH 2 ) y -P(=O)(OCH 3 ) 2

さらに化合物[3d]のホスホン酸エステル基を、公知の方法でシリル化反応した化合物[4d-1]、又は脱アルキル化反応した化合物[4d-2]を化合物Pとして得ることができる。
[4d-1] A-O-Rf-(CF-L-(CH-P(=O)(OSiR
[4d-2] A-O-Rf-(CF-L-(CH-P(=O)(OH)
Further, a compound [4d-1] obtained by silylating the phosphonic acid ester group of compound [3d] or a compound [4d-2] obtained by dealkylating it by a known method can be obtained as compound P.
[4d-1] A-O-Rf-(CF 2 ) x -L-(CH 2 ) y -P(=O) (OSiR 3 ) 2
[4d-2] A-O-Rf-(CF 2 ) x -L-(CH 2 ) y -P(=O)(OH) 2

2.表面処理剤
上記化合物Pは表面処理剤の成分として用いることができ、本発明の一実施形態に係る表面処理剤は、化合物Pと、揮発性溶媒と、を含有する組成物である。また、表面処理剤に含まれる化合物Pは、1種でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
2. Surface Treatment Agent The above compound P can be used as a component of a surface treatment agent, and the surface treatment agent according to one embodiment of the present invention is a composition containing compound P and a volatile solvent. Moreover, the compound P contained in the surface treatment agent may be used alone or in combination of two or more.

表面処理剤は、表面処理剤の総量100質量%に対し、化合物Pを、好ましくは0.1~5質量%含み、より好ましくは0.1~2質量%含む。0.1質量%以上とすることで、十分な被膜の厚さとなり、初期撥水性(接触角)、耐候性および耐摩耗性において優れる。また、5質量%以下とすることで、被膜の膜厚が厚くなりすぎず塗り伸ばす際の作業性がよく、また塗膜の均一性や透明性が優れる。また、表面処理剤のコストを抑えられる。 The surface treatment agent preferably contains compound P in an amount of 0.1 to 5% by mass, more preferably 0.1 to 2% by mass, based on 100% by mass of the total amount of the surface treatment agent. When the amount is 0.1% by mass or more, the film has a sufficient thickness and is excellent in initial water repellency (contact angle), weather resistance, and abrasion resistance. Further, by setting the amount to 5% by mass or less, the film thickness of the film does not become too thick, and the workability during coating and spreading is good, and the uniformity and transparency of the coating film are excellent. Additionally, the cost of surface treatment agents can be reduced.

<揮発性溶媒>
揮発性溶媒は、化合物Pが可溶な溶媒であれば制限されないが、例えば、フッ素変性溶媒、非フッ素系溶媒、及びこれらの混合溶液である。
<Volatile solvent>
The volatile solvent is not limited as long as it is a solvent in which the compound P can be dissolved, and examples thereof include fluorine-modified solvents, non-fluorine solvents, and mixed solutions thereof.

フッ素変性溶媒としては、例えば、ハイドロフルオロエーテル、パーフルオロカーボン、パーフルオロアルキルアミン、ハイドロフルオロカーボン、パーフルオロポリエーテル、ハイドロフルオロクロロカーボン、ハイドロフルオロオレフィン、フッ素変性芳香族炭化水素等が挙げられる。 Examples of the fluorine-modified solvent include hydrofluoroether, perfluorocarbon, perfluoroalkylamine, hydrofluorocarbon, perfluoropolyether, hydrofluorochlorocarbon, hydrofluoroolefin, and fluorine-modified aromatic hydrocarbon.

非フッ素系溶媒としては、例えば、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;ヘキサン、トルエン、ベンゼン、キシレン等の炭化水素溶媒類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル類;等が挙げられる。 Non-fluorine solvents include, for example, lower alcohols such as ethyl alcohol and isopropyl alcohol; ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; esters such as ethyl acetate and butyl acetate; hydrocarbons such as hexane, toluene, benzene, and xylene. Solvents; ethers such as diethyl ether and diisopropyl ether; and the like.

これらの揮発性溶媒は、単独で用いてもよく2種以上を混合して用いてもよい。これらの揮発性溶媒の中では、溶解性、濡れ性等の観点から、揮発性溶媒は、フッ素変性溶媒を含むことが好ましい。一態様においては、揮発性溶媒はフッ素変性溶媒である。 These volatile solvents may be used alone or in combination of two or more. Among these volatile solvents, from the viewpoint of solubility, wettability, etc., the volatile solvent preferably includes a fluorine-modified solvent. In one embodiment, the volatile solvent is a fluorine modified solvent.

また、揮発性溶媒は、必要に応じてフッ素変性溶媒と非フッ素系溶媒の混合液であってもよく、任意の割合で混合してもよい。揮発性溶媒は、例えば、フッ素変性溶媒と非フッ素系溶媒の合計100質量%中フッ素変性溶媒を50~100質量%含んでいてよい。 Further, the volatile solvent may be a mixed solution of a fluorine-modified solvent and a non-fluorine solvent, and may be mixed in any ratio, if necessary. The volatile solvent may contain, for example, 50 to 100% by mass of the fluorine-modified solvent in 100% by mass of the fluorine-modified solvent and the non-fluorine solvent.

<他の成分>
表面処理剤は、本発明の効果を損ねない範囲で、他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、ホスホネート基を有しないパーフルオロポリエーテル化合物及び触媒等が挙げられる。
<Other ingredients>
The surface treatment agent may contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired. Other components include, for example, a perfluoropolyether compound having no phosphonate group and a catalyst.

パーフルオロポリエーテル化合物としては、市販品のFOMBLIN M、FOMBLIN Y、FOMBLIN Z(ソルベイ・ソレクシス社製)、Krytox(デュポン社製)、デムナム(ダイキン工業社製)等のパーフルオロポリエーテルオイルが挙げられる。 Examples of perfluoropolyether compounds include commercially available perfluoropolyether oils such as FOMBLIN M, FOMBLIN Y, FOMBLIN Z (manufactured by Solvay Solexis), Krytox (manufactured by DuPont), and Demnum (manufactured by Daikin Industries, Ltd.). It will be done.

触媒としては、ホスホネート官能基の加水分解反応や該官能基と基材との縮合反応を促進する目的で添加されるものであり、酸触媒や塩基性触媒が挙げられる。酸触媒としては、塩酸、硝酸、酢酸、硫酸、リン酸、スルホン酸、メタンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸等が挙げられる。塩基性触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。 The catalyst is added for the purpose of promoting the hydrolysis reaction of the phosphonate functional group or the condensation reaction between the functional group and the base material, and includes acid catalysts and basic catalysts. Examples of the acid catalyst include hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid, sulfuric acid, phosphoric acid, sulfonic acid, methanesulfonic acid, and p-toluenesulfonic acid. Examples of the basic catalyst include sodium hydroxide and potassium hydroxide.

本発明の別の実施形態に係る表面処理剤は、化合物Pの中和塩と、水と、を含む組成物である。化合物Pは、中和塩として水溶液の形で表面処理剤に用いることができる。例えば、化合物Pを水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛、酸化亜鉛、トリエチルアミン、モルホリン、トリエタノールアミン等と反応させて金属塩、アミン塩又はアンモニウム塩とすることにより用いることができる。また、表面処理剤に含まれる化合物Pの中和塩は、1種のみでも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、当該水溶液は、必要に応じてさらに水と相溶可能な有機溶媒、触媒、その他の添加剤を含んでいてもよい。 A surface treatment agent according to another embodiment of the present invention is a composition containing a neutralized salt of compound P and water. Compound P can be used in the surface treatment agent in the form of an aqueous solution as a neutralizing salt. For example, compound P can be used by reacting with sodium hydroxide, ammonium hydroxide, zinc sulfate, zinc acetate, zinc oxide, triethylamine, morpholine, triethanolamine, etc. to form a metal salt, amine salt, or ammonium salt. . Moreover, the neutralization salt of compound P contained in the surface treatment agent may be used alone or in combination of two or more types. Note that the aqueous solution may further contain an organic solvent, a catalyst, and other additives that are compatible with water, if necessary.

<表面処理剤の製造方法>
表面処理剤は、化合物Pを揮発性溶媒に溶解させることにより得られる。また、表面処理剤は、必要に応じて触媒等の他の成分を化合物Pとともに揮発性溶媒に溶解させることにより製造されてもよい。
<Method for producing surface treatment agent>
The surface treatment agent can be obtained by dissolving compound P in a volatile solvent. Moreover, the surface treatment agent may be manufactured by dissolving other components such as a catalyst together with the compound P in a volatile solvent as necessary.

また、別の実施形態においては、化合物Pを金属塩、アミン塩又はアンモニウム塩とし、水に溶解させることにより得てもよい。 In another embodiment, the compound P may be obtained by dissolving the metal salt, amine salt, or ammonium salt in water.

3.物品
本発明の一実施形態に係る物品は、基材と、基材上に設けられた硬化膜を備える物品である。硬化膜は、上記表面処理剤を硬化させて得られる被膜である。硬化膜は、撥水性、撥油性を有する被膜である。硬化膜は、例えば、表面処理剤を基材表面に塗布し、硬化させたものである。
3. Article An article according to one embodiment of the present invention includes a base material and a cured film provided on the base material. The cured film is a film obtained by curing the above-mentioned surface treatment agent. The cured film is a film that has water repellency and oil repellency. The cured film is, for example, one in which a surface treatment agent is applied to the surface of a base material and cured.

基材の材料としては、無機材料又は有機材料が挙げられる。無機材料としては、金属、金属酸化物、単結晶材料、石、ガラス、及びこれらの複合材料が挙げられる。金属としては、例えば、鉄、鉄合金(ステンレス等)、アルミニウム、アルミニウム合金等である。金属酸化物としては、例えば、サファイヤなどが挙げられる。有機材料としては、樹脂等が挙げられる。樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂が挙げられる。 Examples of the material for the base material include inorganic materials and organic materials. Inorganic materials include metals, metal oxides, single crystal materials, stones, glasses, and composites thereof. Examples of metals include iron, iron alloys (such as stainless steel), aluminum, and aluminum alloys. Examples of the metal oxide include sapphire. Examples of organic materials include resins and the like. Examples of the resin include acrylic resin and polycarbonate resin.

物品としては、処理対象とする基材(表面)が、硬化処理温度よりも高い耐熱温度を有するものであれば、特に限定されるものではない。硬化処理温度は、例えば、塗布された表面処理剤を効果処理するための温度である。物品としては、例えば、意匠部品、装飾品、調理器、水廻り品、建材、自動車、精密金型、スマートフォンやウェラブル端末、タブレット端末などのディスプレイ、眼鏡レンズや保護フィルムなどの光学部品、内視鏡などの医療機器等の物品である。 The article is not particularly limited as long as the base material (surface) to be treated has a heat resistance temperature higher than the curing treatment temperature. The curing treatment temperature is, for example, a temperature for effecting the applied surface treatment agent. Examples of goods include design parts, decorations, cooking utensils, plumbing products, building materials, automobiles, precision molds, displays such as smartphones, wearable devices, and tablet devices, optical components such as eyeglass lenses and protective films, and endoscopes. These items include medical equipment such as mirrors.

<物品の製造方法>
上記表面処理剤を基材表面に塗布する塗布方法としては、手塗り法、ノズルフローコート法、ディッピング法、スプレー法、リバースコート法、フローコート法、スピンコート法、ロールコート法、真空蒸着法などの公知の方法が適宜採用され得る。
<Method for manufacturing articles>
Application methods for applying the above surface treatment agent to the surface of the substrate include hand coating, nozzle flow coating, dipping, spraying, reverse coating, flow coating, spin coating, roll coating, and vacuum evaporation. Any known method such as may be employed as appropriate.

また、基材と硬化被膜との接着強度を向上させる処理(前処理)を基材表面に予め行うこともできる。前処理としては、各種研磨液による研磨・洗浄・乾燥、酸性溶液または塩基性溶液による表面改質処理、プライマー処理、プラズマ照射、コロナ放電、高圧水銀灯照射等により、基材表面に活性基を発生させることが挙げられる。特に、プライマー処理は、基材上に活性基を形成させて行うことができ、表面処理剤を塗布する表面の活性基の数を増やすことができるため好ましい。 Further, a treatment (pretreatment) for improving the adhesive strength between the substrate and the cured coating can be performed on the surface of the substrate in advance. Pretreatment includes polishing, cleaning, and drying with various polishing solutions, surface modification treatment with acidic or basic solutions, primer treatment, plasma irradiation, corona discharge, high-pressure mercury lamp irradiation, etc. to generate active groups on the substrate surface. An example of this is letting people know. In particular, primer treatment is preferable because it can be performed by forming active groups on the base material, and the number of active groups on the surface to which the surface treatment agent is applied can be increased.

次に表面処理剤を基材に塗布した後の処理について説明する。基材に表面処理剤を塗布後、室温硬化あるいは50~150℃で加熱硬化させることができる。なお、室温とは、一態様においては、例えば50℃未満(或いは10~30℃)を意味する。加熱することにより、化合物Pのホスホネート基と、基材表面に存在する水酸基等の結合性基とを、加熱処理を行わなかった場合よりもより強く結合させることにより、該基材表面に優れた耐久性を有する硬化膜を形成することができる。加熱は、常圧下、加圧下、減圧下、不活性雰囲気下で行ってもよい。 Next, the treatment after applying the surface treatment agent to the base material will be explained. After applying the surface treatment agent to the base material, it can be cured at room temperature or by heating at 50 to 150°C. Note that room temperature, in one embodiment, means, for example, less than 50°C (or 10 to 30°C). By heating, the phosphonate group of compound P and the bonding groups such as hydroxyl groups present on the surface of the base material are bonded more strongly than when no heat treatment is performed, thereby creating an excellent bond on the surface of the base material. A durable cured film can be formed. Heating may be performed under normal pressure, increased pressure, reduced pressure, or an inert atmosphere.

また、硬化膜の膜厚は、50nm以下が好ましく、2~20nmがより好ましく、4~15nmがさらに好ましい。 Further, the thickness of the cured film is preferably 50 nm or less, more preferably 2 to 20 nm, and even more preferably 4 to 15 nm.

余剰分が乾固物となって基材上に残留した場合、この余剰分を有機溶剤で濡らした紙タオルや布または乾いた紙タオルや布で払拭することにより硬化膜が形成された物品が得られる。 If the excess remains on the substrate as a dry substance, wipe the excess with a paper towel or cloth moistened with an organic solvent or with a dry paper towel or cloth to remove the cured film. can get.

<表面特性>
基材上に形成された表面処理剤の硬化膜は、好ましくは次の特性を備える。
<Surface properties>
The cured film of the surface treatment agent formed on the substrate preferably has the following characteristics.

(接触角)
接触角計(NICK社製LSE-B100W)を用いて、2μLの液滴を発生させ、試験基板に対する接触角を測定する。測定は表面上の異なる5箇所にて行い、その平均値を接触角とする。
(contact angle)
Using a contact angle meter (LSE-B100W manufactured by NICK), a 2 μL droplet is generated and the contact angle with respect to the test substrate is measured. Measurements are made at five different locations on the surface, and the average value is taken as the contact angle.

水の接触角は、好ましくは110度(deg)以上であり、より好ましくは114度以上であり、さらに好ましくは115度以上である。 The contact angle of water is preferably 110 degrees or more, more preferably 114 degrees or more, and still more preferably 115 degrees or more.

ヘキサデカンの接触角は、好ましくは70度以上であり、より好ましくは72度以上であり、さらに好ましくは73度以上である。 The contact angle of hexadecane is preferably 70 degrees or more, more preferably 72 degrees or more, and even more preferably 73 degrees or more.

オレイン酸の接触角は、好ましくは76度以上であり、より好ましくは78度以上であり、さらに好ましくは79度以上である。 The contact angle of oleic acid is preferably 76 degrees or more, more preferably 78 degrees or more, and still more preferably 79 degrees or more.

(転落角)
接触角計(NICK社製LSE-B100W)を用いて、20μLの液滴を滴下した後、水平に設置した試験基板を徐々に傾け、液滴が転落し始めた時の試験基板と水平面との角度を測定する。測定は表面上の異なる5箇所にて行い、その平均値を転落角とする。
(Fall angle)
After dropping a 20μL droplet using a contact angle meter (NICK LSE-B100W), gradually tilt the test substrate placed horizontally to measure the relationship between the test substrate and the horizontal surface when the droplet begins to fall. Measure angles. Measurements are made at five different locations on the surface, and the average value is taken as the falling angle.

水の転落角は、好ましくは20度(deg)以下であり、より好ましくは18度以下であり、さらに好ましくは16度以下である The falling angle of water is preferably 20 degrees or less, more preferably 18 degrees or less, and even more preferably 16 degrees or less.

ヘキサデカンの転落角は、好ましくは15度以下であり、より好ましくは11度以下であり、さらに好ましくは9度以下である。 The falling angle of hexadecane is preferably 15 degrees or less, more preferably 11 degrees or less, and even more preferably 9 degrees or less.

オレイン酸の転落角は、好ましくは22度以下であり、より好ましくは21度以下であり、さらに好ましくは20度以下である。 The falling angle of oleic acid is preferably 22 degrees or less, more preferably 21 degrees or less, and still more preferably 20 degrees or less.

以下、合成例、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically explained by showing synthesis examples, working examples, and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

検討に用いた表面処理剤の成分であるホスホネート化合物1~7(化合物[1]~[7]とも称する)を以下に示す。なおホスホネート化合物1~5、7は以下に示す方法により合成し、ホスホネート化合物6は市販品を用いた。
ホスホネート化合物1:
CFO(CFO)(CFCFO)CFCHOCHCHCHP(=O)(OH)
p/q≒0.9,p+q≒25
ホスホネート化合物2:
CFO(CFO)(CFCFO)CFCHCHCHCHP(=O)(OH)
p/q≒0.9,p+q≒25
ホスホネート化合物3:
CFO(CFO)(CFCFO)CFCHOCHCHCHP(=O)(OH)
p/q≒0.9,p+q≒45
ホスホネート化合物4:
CFO(CFO)(CFCFO)CFCHOCHCHCHP(=O)(OH)
p/q≒0.9,p+q≒15
ホスホネート化合物5:
(OH)(O=)PCHCHCHOCHCF(CFO)(CFCFO)CFCHOCHCHCHP(=O)(OH)
p/q≒0.9,p+q≒45
ホスホネート化合物6:
CFO(CFO)(CFCFO)CFCHO(CHCHO)P(=O)(OH)
Mn=2,400
ホスホネート化合物7:
CFCFCFCFO(CFCFO)CFCHCHCHP(=O)(OH)
Phosphonate compounds 1 to 7 (also referred to as compounds [1] to [7]), which are components of the surface treatment agent used in the study, are shown below. Note that phosphonate compounds 1 to 5 and 7 were synthesized by the method shown below, and phosphonate compound 6 was a commercially available product.
Phosphonate compound 1:
CF3O ( CF2O ) p ( CF2CF2O ) q CF2CH2OCH2CH2CH2P ( =O)( OH ) 2
p/q≒0.9, p+q≒25
Phosphonate compound 2:
CF3O ( CF2O ) p ( CF2CF2O ) q CF2CH2CH2CH2CH2P ( =O)(OH ) 2
p/q≒0.9, p+q≒25
Phosphonate compound 3:
CF3O ( CF2O ) p ( CF2CF2O ) q CF2CH2OCH2CH2CH2P ( =O)( OH ) 2
p/q≒0.9, p+q≒45
Phosphonate compound 4:
CF3O ( CF2O ) p ( CF2CF2O ) q CF2CH2OCH2CH2CH2P ( =O)( OH ) 2
p/q≒0.9, p+q≒15
Phosphonate compound 5:
(OH) 2 (O=)PCH 2 CH 2 CH 2 OCH 2 CF 2 (CF 2 O) p (CF 2 CF 2 O) q CF 2 CH 2 OCH 2 CH 2 CH 2 P(=O) (OH) 2
p/q≒0.9, p+q≒45
Phosphonate compound 6:
CF 3 O (CF 2 O) p (CF 2 CF 2 O) q CF 2 CH 2 O (CH 2 CH 2 O) n P (=O) (OH) 2
Mn=2,400
Phosphonate compound 7:
CF3CF2CF2CF2O ( CF2CF2O ) 2CF2CH2CH2CH2P ( = O ) ( OH ) 2

<合成例>
ホスホネート化合物1の合成
(工程1-1)
撹拌機、還流冷却器、温度計、乾燥窒素導入管、滴下ロートを取り付けた0.5Lフラスコに、水素化ナトリウム(4.2g)、メタキシレンヘキサフルオライド(100g)を混合し、氷浴下20分撹拌させた。次いで、下記式[1-1]で表されるアルコール(100g)、メタキシレンヘキサフルオライド(50g)を滴下し、室温で20分撹拌させた。次いで臭化アリル(21g)、メタキシレンヘキサフルオライド(50g)を滴下し、室温で1時間反応させた。次いで、60℃で1時間、80℃で1時間、100℃で4時間と順次反応させた。その後、反応生成物を冷やし、SV110(ソルベイ製フッ素系溶剤)50gを加え、ノルマルヘプタン10g、メタノール10gで洗浄し下層を分取した。本洗浄操作を4回行い、分取した下層の溶剤を留去することで、下記式[1-2]で表される無色透明液体101gを得た(収率99%)。
化合物[1-1]:CFO(CFO)(CFCFO)CFCHOH
p/q≒0.9,p+q≒25
化合物[1-2]:CFO(CFO)(CFCFO)CFCHOCHCH=CH
<Synthesis example>
Synthesis of phosphonate compound 1 (Step 1-1)
Sodium hydride (4.2 g) and meta-xylene hexafluoride (100 g) were mixed in a 0.5 L flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, dry nitrogen inlet tube, and dropping funnel, and the mixture was placed in an ice bath. The mixture was stirred for 20 minutes. Next, alcohol represented by the following formula [1-1] (100 g) and metaxylene hexafluoride (50 g) were added dropwise, and the mixture was stirred at room temperature for 20 minutes. Next, allyl bromide (21 g) and meta-xylene hexafluoride (50 g) were added dropwise, and the mixture was reacted at room temperature for 1 hour. Next, the reaction was performed at 60°C for 1 hour, at 80°C for 1 hour, and at 100°C for 4 hours. Thereafter, the reaction product was cooled, 50 g of SV110 (fluorinated solvent manufactured by Solvay) was added, and the mixture was washed with 10 g of n-heptane and 10 g of methanol, and the lower layer was separated. This washing operation was performed four times, and the separated lower layer solvent was distilled off to obtain 101 g of a colorless transparent liquid represented by the following formula [1-2] (yield: 99%).
Compound [1-1]: CF 3 O (CF 2 O) p (CF 2 CF 2 O) q CF 2 CH 2 OH
p/q≒0.9, p+q≒25
Compound [1-2]: CF 3 O(CF 2 O) p (CF 2 CF 2 O) q CF 2 CH 2 OCH 2 CH=CH 2

(工程1-2)
撹拌機、還流冷却器、温度計、乾燥窒素導入管を取り付けた0.2Lフラスコに、化合物[1-2](50g)、亜リン酸ジメチル(3.5g)、t-ブチルパーオキシオクトエート(1.4g)、メタキシレンヘキサフルオライド(50g)を混合し、80℃で7時間撹拌させた。反応液中の低沸点成分を留去することで、下記式[1-3]で表される無色透明液体47gを得た(収率90%)。
化合物[1-3]:
CFO(CFO)(CFCFO)CFCHOCHCHCHP(O)(OCH
(Step 1-2)
In a 0.2 L flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, and dry nitrogen inlet tube, compound [1-2] (50 g), dimethyl phosphite (3.5 g), and t-butyl peroxyoctoate were added. (1.4 g) and metaxylene hexafluoride (50 g) were mixed and stirred at 80° C. for 7 hours. By distilling off the low-boiling components in the reaction solution, 47 g of a colorless transparent liquid represented by the following formula [1-3] was obtained (yield 90%).
Compound [1-3]:
CF 3 O (CF 2 O) p (CF 2 CF 2 O) q CF 2 CH 2 OCH 2 CH 2 CH 2 P(O) (OCH 3 ) 2

(工程1-3)
撹拌機、還流冷却器、温度計、乾燥窒素導入管を取り付けた0.1Lフラスコに、化合物[1-3](30g)、ヨウ化トリメチルシリル(6.1g)、メタキシレンヘキサフルオライド(30g)を混合し、50℃で7時間撹拌させた。次いで、メタノール30gを加え、50℃で7時間撹拌させた。(工程1-1)と同様の精製操作を行うことで、下記式[1]で表される無色透明液体28gを得た(収率95%)。
化合物[1]:CFO(CFO)(CFCFO)CFCHOCHCHCHP(O)(OH)
(Step 1-3)
In a 0.1 L flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, and dry nitrogen inlet tube, compound [1-3] (30 g), trimethylsilyl iodide (6.1 g), and metaxylene hexafluoride (30 g) were added. were mixed and stirred at 50°C for 7 hours. Next, 30 g of methanol was added, and the mixture was stirred at 50° C. for 7 hours. By performing the same purification operation as in (Step 1-1), 28 g of a colorless transparent liquid represented by the following formula [1] was obtained (yield 95%).
Compound [1 ] : CF3O (CF2O)p(CF2CF2O)qCF2CH2OCH2CH2CH2P ( O ) ( OH ) 2

NMR測定の結果は下記の通りである。なお、各シフト値が対応する構造を""で示す。
化合物[1]
H-NMR(CDCl,TMS,δ):1.9-2.0 (4H,m,CFCHOCH"CHCH"P(O)(OH)),3.8-3.9(4H,m, CF"CH"O"CH"CHCHP(O)(OH)
The results of the NMR measurement are as follows. Note that the structure to which each shift value corresponds is indicated by "".
Compound [1]
1 H-NMR (CDCl 3 , TMS, δ): 1.9-2.0 (4H, m, CF 2 CH 2 OCH 2 "CH 2 CH 2 "P(O)(OH) 2 ), 3.8 -3.9 (4H, m , CF2 " CH2 "O" CH2 " CH2CH2P (O)(OH) 2 )

ホスホネート化合物2の合成
(工程2-1)
撹拌機、還流冷却器、温度計、乾燥窒素導入管を取り付けた1Lフラスコに、[1-1]で表されるアルコール(200g)、トリフェニルホスフィン(46g)、四臭化炭素(58g)、イミダゾール(12g)、メタキシレンヘキサフルオライド(250g)、N,N'-ジメチルホルムアミド(250g)を混合し、100℃で24時間撹拌させた。(工程1-1)と同様の精製操作を行うことで、下記式[2-1]で表される淡黄色透明液体201gを得た(収率98%)。
化合物[2-1]:CFO(CFO)(CFCFO)CFCHBr
Synthesis of phosphonate compound 2 (step 2-1)
In a 1 L flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, and dry nitrogen inlet tube, alcohol represented by [1-1] (200 g), triphenylphosphine (46 g), carbon tetrabromide (58 g), Imidazole (12 g), metaxylene hexafluoride (250 g), and N,N'-dimethylformamide (250 g) were mixed and stirred at 100° C. for 24 hours. By performing the same purification operation as in (Step 1-1), 201 g of a pale yellow transparent liquid represented by the following formula [2-1] was obtained (yield 98%).
Compound [2-1]: CF 3 O(CF 2 O) p (CF 2 CF 2 O) q CF 2 CH 2 Br

(工程2-2)
撹拌機、還流冷却器、温度計、乾燥窒素導入管を取り付けた0.5Lフラスコに、[2-1]で表される化合物(100g)、アリルトリブチルスズ(15g)、アゾビスイソブチロニトリル(0.73g)、メタキシレンヘキサフルオライド(100g)を混合し、90℃で7時間撹拌させた。(工程1-1)と同様の精製操作を行った後、回収層をシリカゲルで処理し、濃縮することで、下記式[2-2]で表される無色透明液体74gを得た(収率75%)。
化合物[2-2]:CFO(CFO)(CFCFO)CFCHCHCH=CH
(Step 2-2)
In a 0.5 L flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, and dry nitrogen inlet tube, the compound represented by [2-1] (100 g), allyltributyltin (15 g), and azobisisobutyronitrile ( 0.73 g) and meta-xylene hexafluoride (100 g) were mixed and stirred at 90° C. for 7 hours. After performing the same purification operation as in (Step 1-1), the collected layer was treated with silica gel and concentrated to obtain 74 g of a colorless transparent liquid represented by the following formula [2-2] (yield: 75%).
Compound [2-2]: CF 3 O(CF 2 O) p (CF 2 CF 2 O) q CF 2 CH 2 CH 2 CH=CH 2

(工程2-3)
化合物[2-2]を原料として、(工程1-2)と同様の方法で、下記式で表される化合物[2-3]を合成した。(無色透明液体、収率88%)
化合物[2-3]:
CFO(CFO)(CFCFO)CFCHCHCHCHP(O)(OCH
(Step 2-3)
Compound [2-3] represented by the following formula was synthesized using compound [2-2] as a raw material in the same manner as in (Step 1-2). (Colorless transparent liquid, yield 88%)
Compound [2-3]:
CF3O ( CF2O ) p ( CF2CF2O ) q CF2CH2CH2CH2CH2P (O) ( OCH3 ) 2

(工程2-4)
化合物[2-3]を原料として、(工程1-3)と同様の方法で、下記式で表される化合物を合成した(無色透明液体、収率93%)。
化合物[2]:CFO(CFO)(CFCFO)CFCHCHCHCHP(O)(OH)
(Step 2-4)
Using Compound [2-3] as a raw material, a compound represented by the following formula was synthesized in the same manner as in (Step 1-3) (colorless transparent liquid, yield 93%).
Compound [ 2 ] : CF3O ( CF2O ) p ( CF2CF2O ) qCF2CH2CH2CH2CH2P (O)(OH) 2

NMR測定の結果は下記の通りである。なお、各シフト値が対応する構造を""で示す。
化合物[2]
H-NMR(CDCl,TMS,δ):1.8-2.0(6H,m,CFCH"CHCHCH"P(O)(OH))、2.1-2.3(2H,m,CF"CH"CHCHCHP(O)(OH)
The results of the NMR measurement are as follows. Note that the structure to which each shift value corresponds is indicated by "".
Compound [2]
1H -NMR ( CDCl3 , TMS , δ): 1.8-2.0 (6H , m, CF2CH2 " CH2CH2CH2 " P(O)(OH) 2 ), 2.1 -2.3 (2H, m, CF 2 "CH 2 "CH 2 CH 2 CH 2 P(O)(OH) 2 )

ホスホネート化合物3の合成
化合物[3-1]を原料として、(工程1-1)~(工程1-3)と同様の方法で反応させた。下記式で表される化合物[3]を合成した(無色透明液体、総収率90%)。得られた化合物の構造及び純度はH-NMR測定により確認した。
化合物[3-1]:CFO(CFO)(CFCFO)CFCHOH
p/q≒0.9,p+q≒45
化合物[3]:CFO(CFO)(CFCFO)CFCHOCHCHCHP(O)(OH)
Synthesis of Phosphonate Compound 3 Compound [3-1] was used as a raw material and reacted in the same manner as (Step 1-1) to (Step 1-3). Compound [3] represented by the following formula was synthesized (colorless transparent liquid, total yield 90%). The structure and purity of the obtained compound were confirmed by 1 H-NMR measurement.
Compound [3-1]: CF 3 O(CF 2 O) p (CF 2 CF 2 O) q CF 2 CH 2 OH
p/q≒0.9, p+q≒45
Compound [ 3 ] : CF3O( CF2O ) p ( CF2CF2O ) qCF2CH2OCH2CH2CH2P (O)(OH) 2

ホスホネート化合物4の合成
化合物[4-1]を原料として、(工程1-1)~(工程1-3)と同様の方法で反応させた。下記式で表される化合物[4]を合成した(無色透明液体、総収率89%)。得られた化合物の構造及び純度はH-NMR測定により確認した。
化合物[4-1]:CFO(CFO)(CFCFO)CFCHOH
p/q≒0.9, p+q≒15
化合物[4]:CFO(CFO)(CFCFO)CFCHOCHCHCHP(O)(OH)
Synthesis of Phosphonate Compound 4 Using compound [4-1] as a raw material, the reaction was carried out in the same manner as (Step 1-1) to (Step 1-3). Compound [4] represented by the following formula was synthesized (colorless transparent liquid, total yield 89%). The structure and purity of the obtained compound were confirmed by 1 H-NMR measurement.
Compound [4-1]: CF 3 O(CF 2 O) p (CF 2 CF 2 O) q CF 2 CH 2 OH
p/q≒0.9, p+q≒15
Compound [4 ] : CF3O (CF2O)p(CF2CF2O)qCF2CH2OCH2CH2CH2P ( O ) ( OH ) 2

ホスホネート化合物5の合成
化合物[5-1]を原料として、(工程1-1)~(工程1-3)と同様の方法で反応させた。下記式で表される化合物[5]を合成した(無色透明液体、総収率86%)。得られた化合物の構造及び純度はH-NMR測定により確認した。
化合物[5-1]: HOCHCF(CFO)(CFCFO)CFCHOH
p/q≒0.9,p+q≒45
化合物[5]:(OH)(O=)PCHCHCHOCHCF(CFO)(CFCFO)CFCHOCHCHCHP(=O)(OH)
Synthesis of Phosphonate Compound 5 Compound [5-1] was used as a raw material and reacted in the same manner as (Step 1-1) to (Step 1-3). Compound [5] represented by the following formula was synthesized (colorless transparent liquid, total yield 86%). The structure and purity of the obtained compound were confirmed by 1 H-NMR measurement.
Compound [5-1]: HOCH 2 CF 2 (CF 2 O) p (CF 2 CF 2 O) q CF 2 CH 2 OH
p/q≒0.9, p+q≒45
Compound [5]: (OH) 2 (O=) PCH 2 CH 2 CH 2 OCH 2 CF 2 (CF 2 O) p (CF 2 CF 2 O) q CF 2 CH 2 OCH 2 CH 2 CH 2 P(= O) (OH) 2

ホスホネート化合物7の合成
化合物[7-1]を原料として、(工程2-2)~(工程2-4)と同様の方法で反応させた。下記式で表される化合物[7]を合成した(無色透明液体、総収率81%)。得られた化合物の構造及び純度はH-NMR測定により確認した。
化合物[7-1]:CFCFCFCFO(CFCFO)CFBr
化合物[7]:CFCFCFCFO(CFCFO)CFCHCHCHP(O)(OH)
Synthesis of Phosphonate Compound 7 Using compound [7-1] as a raw material, the reaction was carried out in the same manner as (Step 2-2) to (Step 2-4). Compound [7] represented by the following formula was synthesized (colorless transparent liquid, total yield 81%). The structure and purity of the obtained compound were confirmed by 1 H-NMR measurement.
Compound [7-1]: CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 O(CF 2 CF 2 O) 2 CF 2 Br
Compound [ 7 ] : CF3CF2CF2CF2O ( CF2CF2O ) 2CF2CH2CH2CH2P (O) ( OH ) 2

<表面処理剤の作製>
各ホスホネート化合物0.5g、ノベック7200(3M製フッ素系溶剤)99.5gを混合し、十分撹拌することで、表面処理剤の総量100質量%に対して、有効成分を0.5質量%含有する表面処理剤1~7を得た。
<Preparation of surface treatment agent>
By mixing 0.5 g of each phosphonate compound and 99.5 g of Novec 7200 (fluorinated solvent manufactured by 3M) and stirring thoroughly, 0.5% by mass of the active ingredient is contained based on 100% by mass of the total amount of surface treatment agent. Surface treatment agents 1 to 7 were obtained.

<試験基板の作製>
ステンレス板(SUS304, 26mmx76mm)の各試験片をノルマルヘプタンに浸漬し超音波処理(5分間)を施した。その後、アセトンでも同様の操作を行った。次いで、試験片のVUV処理(λmax=254nm,ギャップ2mm, 6回)を行った。試験片に表面処理剤をディップコート(引上速度:10mm/s)した。最後に100℃で1時間加熱硬化させることで、硬化膜を有する試験基板1~7を得た。
<Preparation of test board>
Each test piece of a stainless steel plate (SUS304, 26 mm x 76 mm) was immersed in normal heptane and subjected to ultrasonic treatment (5 minutes). After that, the same operation was performed using acetone. Next, the test piece was subjected to VUV treatment (λ max =254 nm, gap 2 mm, 6 times). The test piece was dip-coated with a surface treatment agent (pulling speed: 10 mm/s). Finally, test substrates 1 to 7 having cured films were obtained by heating and curing at 100° C. for 1 hour.

<各表面処理剤を用いた試験基板の評価>
下記(1)~(7)の試験により試験基板1~7が有する硬化膜について評価した。各試験は試験基板の表面処理された面について実施した。
<Evaluation of test substrates using each surface treatment agent>
The cured films of test substrates 1 to 7 were evaluated by the following tests (1) to (7). Each test was conducted on the surface-treated side of the test substrate.

(1)接触角測定(撥水・撥油性試験)
接触角計(NICK社製LSE-B100W)を用いて、2μLの液滴を発生させ、試験基板に対する接触角を測定した。測定は表面上の異なる5箇所にて行い、その平均値で示した。液滴として、水、ヘキサデカン、オレイン酸を用いた。
(1) Contact angle measurement (water/oil repellency test)
A 2 μL droplet was generated using a contact angle meter (LSE-B100W manufactured by NICK), and the contact angle with respect to the test substrate was measured. Measurements were performed at five different locations on the surface, and the average value is shown. Water, hexadecane, and oleic acid were used as droplets.

(2)転落角測定(撥水・撥油性試験)
接触角計(NICK社製LSE-B100W)を用いて、20μLの液滴を滴下した後、水平に設置した試験基板を徐々に傾け、液滴が転落し始めた時の試験基板と水平面との角度(転落角)を測定した。測定は表面上の異なる5箇所にて行い、その平均値で示した。液滴として、水、ヘキサデカン、オレイン酸を用いた。
(2) Falling angle measurement (water repellency/oil repellency test)
After dropping a 20μL droplet using a contact angle meter (NICK LSE-B100W), gradually tilt the test substrate placed horizontally to measure the relationship between the test substrate and the horizontal surface when the droplet begins to fall. The angle (falling angle) was measured. Measurements were performed at five different locations on the surface, and the average value is shown. Water, hexadecane, and oleic acid were used as droplets.

(3)ペン書込み試験(防汚性試験)
試験基板に対し、油性のマーキングペン(品名:マッキー,ゼブラ株式会社製)の書込みを行い、インクの弾き性能を目視判断した。評価基準は下記の6段階とした。
1:インクを良く弾く
2:インクを弾くが凝集速度が遅い
3:インクの弾きが弱い
4:インクの弾きが弱く凝集速度も遅い
5:インクの殆ど弾かず、インクの筋が残る
6:インクを全く弾かない
(3) Pen writing test (antifouling test)
Writing was performed on the test board using an oil-based marking pen (product name: Mackie, manufactured by Zebra Corporation), and the ink repellency was visually judged. The evaluation criteria were the following six levels.
1: Repels ink well 2: Repels ink but has slow aggregation speed 3: Repels ink weakly 4: Repels ink poorly and has slow aggregation speed 5: Does not repel ink much, leaving ink streaks 6: Ink don't play at all

(4)耐摩耗性試験
耐摩耗試験機(APIコーポレーション製 API-3DT)に不織布(ベンコット)を取り付け、1kgf/cmの荷重下、40mmx60往復/分の速度で試験基板を摺動させた。1000往復摺動するごとに上記「(1)接触角測定」と同様に水の接触角を測定し、接触角が100度を下回るまで、又は摺動回数が10000往復に達するまで試験を行った。
(4) Abrasion resistance test A nonwoven fabric (Bemcot) was attached to an abrasion resistance tester (API-3DT manufactured by API Corporation), and the test board was slid at a speed of 40 mm x 60 reciprocations/min under a load of 1 kgf/cm 2 . The contact angle of water was measured in the same manner as in "(1) Contact angle measurement" after every 1000 reciprocations, and the test was conducted until the contact angle was less than 100 degrees or the number of sliding movements reached 10,000 reciprocations. .

(5)耐熱性試験
200℃に設定した恒温槽(東京理化器械株式会社製 WFO-420)内に試験基板を暴露させた。24時間経過毎に基板を取り出し、放冷後試験基板表面をアサヒクリンAK-225(AGC製フッ素系溶剤)でリンスし、上記「(1)接触角測定」と同様に水の接触角を測定した。接触角が100度を下回るまで、又は暴露時間が200時間に達するまで試験を行った。
(5) Heat resistance test The test substrate was exposed in a constant temperature bath (WFO-420, manufactured by Tokyo Rikakikai Co., Ltd.) set at 200°C. After every 24 hours, the substrate was taken out, and after being left to cool, the surface of the test substrate was rinsed with Asahiklin AK-225 (fluorinated solvent manufactured by AGC), and the contact angle of water was measured in the same manner as in "(1) Contact angle measurement" above. did. Testing was conducted until the contact angle was below 100 degrees or the exposure time reached 200 hours.

(6)摩擦試験(潤滑性試験)
表面性測定機(新東科学株式会社製 TYPE:14FW)にABS球(1cm)を取り付け、100gfの荷重下、500mm/minの速度で試験基板を1cm摺動させ、動摩擦係数を測定した。
(6) Friction test (lubricity test)
An ABS ball (1 cm 3 ) was attached to a surface property measuring machine (Type: 14FW, manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.), and the test board was slid 1 cm at a speed of 500 mm/min under a load of 100 gf to measure the coefficient of dynamic friction.

(7)離型性・離型耐久性試験
試験基板にエポキシ系接着剤(東亜合成製;一液性硬化型エポキシ樹脂AP-0021HW)を塗布し、フック型の治具(断面積:1cm)を載せた。100℃で30分加熱することで、接着剤を硬化させた。次いで、引張試験機(エー・アンド・デイ製 卓上型引張圧縮試験機 MCT-2150)上に前記金属基板を固定し、90°方向にフックを60mm/minの速度で引張り上げた。この時の離型荷重を金型離型性とし、以下の評価基準にて評価した(A,Bを合格、Cを不合格とした)。以上の一連の動作を繰り返し、1回の表面処理剤の塗布による硬化膜の形成で、50N未満の離型荷重条件下で、何回まで離型が可能であったかを測定し、その回数を離型耐久性の指標とした。
A:1N未満
B:1N以上、10N未満
C:10N以上
(7) Mold releasability/mold release durability test Apply an epoxy adhesive (manufactured by Toagosei; one-component curing epoxy resin AP-0021HW) to the test substrate, and use a hook-shaped jig (cross-sectional area: 1 cm 2 ) was posted. The adhesive was cured by heating at 100° C. for 30 minutes. Next, the metal substrate was fixed on a tensile tester (Desktop tensile compression tester MCT-2150 manufactured by A&D), and the hook was pulled up in a 90° direction at a speed of 60 mm/min. The mold release load at this time was defined as the mold releasability, and evaluation was made based on the following evaluation criteria (A and B were passed, and C was judged as failure). By repeating the above series of operations and forming a cured film by applying the surface treatment agent once, measure how many times the mold can be released under a mold release load condition of less than 50N, and calculate the number of times the mold can be released. This was used as an index of mold durability.
A: Less than 1N B: 1N or more, less than 10N C: 10N or more

各実施例及び各比較例について、表面特性の評価結果を表1に示す。 Table 1 shows the evaluation results of surface characteristics for each example and each comparative example.

表1の結果より、ホスホネート化合物1~4を用いた表面処理剤による試験基板においては、撥水撥油性、耐摩耗性、防汚性、潤滑性、指紋汚れ除去容易性、耐熱性、離型性・離型耐久性いずれにおいても良好な結果であった。また、これらでは動摩擦係数が小さかった。 From the results in Table 1, the test substrates treated with surface treatment agents using phosphonate compounds 1 to 4 showed excellent water and oil repellency, abrasion resistance, stain resistance, lubricity, ease of fingerprint stain removal, heat resistance, and mold release. Good results were obtained in both properties and mold release durability. In addition, these had a small coefficient of dynamic friction.

ホスホネート化合物5を用いた表面処理剤による試験基板においては、撥水撥油性が不十分であり、耐摩耗性、潤滑性も劣る結果となった。これは、分子の両末端にホスホネート官能基が存在するため、パーフルオロポリエーテル鎖の分子運動性が制限された為であると推測される。 The test substrate treated with the surface treatment agent using phosphonate compound 5 had insufficient water and oil repellency, as well as poor abrasion resistance and lubricity. This is presumably because the molecular mobility of the perfluoropolyether chain was restricted due to the presence of phosphonate functional groups at both ends of the molecule.

ホスホネート化合物6を用いた表面処理剤による試験基板においては、耐熱性が不十分であり、離型耐久性が劣る結果となった。これは、パーフルオロポリエーテル基とホスホネート官能基間のリン酸エステル結合(C-O-P)やエチレンオキサイド鎖中のエーテル結合の結合エネルギーが弱い為であると推測される。 The test substrate treated with the surface treatment agent using phosphonate compound 6 had insufficient heat resistance and poor mold release durability. This is presumed to be because the bond energy of the phosphate ester bond (C--O--P) between the perfluoropolyether group and the phosphonate functional group and the ether bond in the ethylene oxide chain is weak.

ホスホネート化合物7を用いた表面処理剤による試験基板においては耐摩耗性、防汚性、潤滑性、離型性が劣る結果となった。これは、パーフルオロポリエーテル基の分子量が小さく、パーフルオロポリエーテル基による機能が十分発揮されていない為と推測される。
The test substrate treated with the surface treatment agent using Phosphonate Compound 7 had poor abrasion resistance, antifouling properties, lubricity, and mold releasability. This is presumed to be because the molecular weight of the perfluoropolyether group is small and the function of the perfluoropolyether group is not fully exhibited.

産業上利用の可能性Possibility of industrial use

本発明の表面処理剤で処理した物品は、良好な撥水撥油性、耐摩耗性、防汚性、離型性、潤滑性、指紋汚れ除去容易性、耐熱性を兼ね備えている。そのような特性から、意匠部品、装飾品、調理器、水廻り品、建材、自動車、精密金型、スマートフォンやウェラブル端末、タブレット端末などのディスプレイ、眼鏡レンズや保護フィルムなどの光学部品、内視鏡などの医療機器等の物品の表面処理剤として用いることができる。 Articles treated with the surface treatment agent of the present invention have excellent water and oil repellency, abrasion resistance, antifouling properties, mold releasability, lubricity, ease of removing fingerprint stains, and heat resistance. Due to these characteristics, it is used in design parts, decorative items, cooking utensils, plumbing products, building materials, automobiles, precision molds, displays such as smartphones, wearable devices, and tablet devices, optical components such as eyeglass lenses and protective films, and endoscopes. It can be used as a surface treatment agent for articles such as medical devices such as mirrors.

Claims (6)

下記一般式(1)で表されるパーフルオロポリエーテル基含有ホスホネート化合物と、揮発性溶媒とを含む表面処理剤であって、
A-O-Rf-(CF-L-(CH-P(=O)(OH) (1)
前記一般式(1)において、
Aは、炭素数1~4のパーフルオロアルキル基であり、
Rfは、下記一般式(2)で表される構造であって、括弧内の各結合単位はランダムに結合されていてもよく、
(CFO)(CFCFO)(CFCFCFO) (2)
前記一般式(2)において、
p,q,は、それぞれ独立に~100の整数であり、rは、0~100の整数であり、p+q+は、10~100の整数であり、
Lは、単結合、CO又はCHであり
xは、1~2の整数であり、
yは、1~4の整数である
表面処理剤
A surface treatment agent comprising a perfluoropolyether group-containing phosphonate compound represented by the following general formula (1) and a volatile solvent ,
A-O-Rf-(CF 2 ) x -L-(CH 2 ) y -P(=O )( OH) 2 (1)
In the general formula (1),
A is a perfluoroalkyl group having 1 to 4 carbon atoms,
Rf has a structure represented by the following general formula (2), and each bonding unit in parentheses may be randomly bonded,
(CF 2 O) p (CF 2 CF 2 O) q (CF 2 CF 2 CF 2 O) r (2)
In the general formula (2),
p, q , are each independently an integer of 1 to 100, r is an integer of 0 to 100, p+q+ r is an integer of 10 to 100,
L is a single bond , C H 2 O or CH 2 ,
x is an integer from 1 to 2,
y is an integer from 1 to 4,
Surface treatment agent .
前記一般式(1)において、
Aは、CF基であり、
Rfは、下記一般式(2-1)で表される構造であって、括弧内の各結合単位はランダムに結合されていてもよく、
(CFO)(CFCFO) (2-1)
Lは、CHO又はCHであり、
前記一般式(2-1)において、p,qは、それぞれ独立に1~30の整数であり、
p+qは、10~50の整数である、
請求項1に記載の表面処理剤
In the general formula (1),
A is 3 CF groups,
Rf has a structure represented by the following general formula (2-1), and each bonding unit in parentheses may be randomly bonded,
(CF 2 O) p (CF 2 CF 2 O) q (2-1)
L is CH2O or CH2 ,
In the general formula (2-1) , p and q are each independently an integer of 1 to 30,
p+q is an integer from 10 to 50,
The surface treatment agent according to claim 1.
数平均分子量は1500超である、請求項1に記載の表面処理剤 The surface treatment agent according to claim 1, having a number average molecular weight of more than 1,500. 基材と、前記基材の表面に請求項1~請求項3の何れか1つに記載の表面処理剤の硬化膜を備える物品。 An article comprising a base material and a cured film of the surface treatment agent according to any one of claims 1 to 3 on the surface of the base material. 前記基材は、金属である、請求項に記載の物品。 5. The article according to claim 4 , wherein the substrate is metal. 前記基材は、金属酸化物である、請求項に記載の物品。 5. The article of claim 4 , wherein the substrate is a metal oxide.
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