JP7390682B2 - コーティング剤、樹脂部材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
ラジカル重合性官能基を備えた重合性エステル(B)と、
ラジカル重合開始剤(C)と、を含み、
前記シルセスキオキサン成分(A)と前記重合性エステル(B)との合計100質量部に対する前記シルセスキオキサン成分(A)の含有量が0.5質量部以上30質量部以下である、コーティング剤にある。
前記の態様のコーティング剤の硬化物からなり、前記基材の表面上に配置されたコーティング膜と、を有しており、
前記コーティング剤中のシルセスキオキサン成分(A)における前記不完全かご型シルセスキオキサン骨格にはフルオロアルキル基が結合している、樹脂部材にある。
前記基材の表面上に、前記コーティング剤を塗布する塗布工程と、
前記コーティング剤中のラジカル重合開始剤(C)からラジカルを発生させ、前記基材の表面上に前記コーティング剤の硬化物からなるコーティング膜を形成する硬化工程と、を有する、樹脂部材の製造方法にある。
前記コーティング剤の構成について説明する。
前記コーティング剤中に含まれるシルセスキオキサン成分(A)は、不完全かご型シルセスキオキサン骨格を有している。不完全かご型シルセスキオキサン骨格は、Si原子とO原子とが交互に結合してなる多面体状を呈するとともに、多面体における隣り合う頂点のうち少なくとも一組の頂点の間が接続されていない構造を有している。すなわち、不完全かご型シルセスキオキサンは、完全かご型シルセスキオキサンにおける辺の一部が開放された構造を有している。不完全かご型シルセスキオキサン骨格に含まれるSi原子及びO原子の数は、特に限定されることはない。
前記コーティング剤中に含まれる(メタ)アクリレート成分(B)は、分子構造中にアクリロイル基及びメタクリロイル基のうち少なくとも一方を有している。なお、分子構造中に、(メタ)アクリロイル基と不完全かご型シルセスキオキサン骨格との両方を含む化合物は、(メタ)アクリレート成分(B)からは除外される。
前記コーティング剤中に含まれるラジカル重合開始剤(C)は、コーティング剤中にラジカルを発生させることができる。そして、このラジカルによって(メタ)アクリレート成分(B)等に含まれる(メタ)アクリロイル基同士の重合反応を開始させることができる。
前記コーティング剤中には、前述したシルセスキオキサン成分(A)、(メタ)アクリレート成分(B)及びラジカル重合開始剤(C)の他に、コーティング剤の硬化を損なわない範囲で、コーティング膜の特性を調整するための添加剤が含まれていてもよい。例えば、前記コーティング剤中には、添加剤として、紫外線吸収剤、ラジカル捕捉剤、ヒンダードアミン系光安定剤等の、コーティング膜の劣化を抑制するための添加剤が含まれていてもよい。これらの添加剤を使用することにより、コーティング膜の耐候性を向上させる効果を期待することができる。
前記コーティング剤を樹脂からなる基材上に塗布した後、紫外光を照射してコーティング剤を硬化させることにより、樹脂部材を得ることができる。
この樹脂部材は、樹脂からなる基材と、
前記コーティング剤の硬化物からなり、基材の表面上に配置されたコーティング膜と、を有している。
基材の表面上に前記のコーティング剤を塗布する塗布工程と、
コーティング剤に紫外光を照射することにより、基材の表面上にコーティング剤の硬化物からなるコーティング膜を形成する硬化工程と、を有する製造方法により、製造することができる。
化合物1:下記構造式で表される、フルオロアルキル基及びメタクリロイル基を備えたシルセスキオキサンモノマー
HBA:ヘキサメチレンジイソシアネートのヌレート型三量体とヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとの付加生成物
M-315:イソシアヌル酸エチレンオキシド変性トリアクリレートを含む混合物(東亞合成株式会社製)
A-DPH:ジペンタエリトリトールヘキサアクリレート(新中村化学工業株式会社製、(メタ)アクリル当量96)
SA2403P:アクリロイル基を有するポリロタキサン(アドバンスト・ソフトマテリアルズ株式会社製「セルム(登録商標)スーパーポリマー SA2403P」、重量平均分子量20,000)
KUA-PC2I:ウレタンアクリレート(ケーエスエム株式会社製「KUA-PC2I」)
Irgacure(登録商標)754:フォスフィンオキサイド系光ラジカル重合開始剤(BASF社製)
Irgacure819:α-ケトエステル系化合物を含む光ラジカル重合開始剤(BASF社製)
1.60mmol(2.00g)の化合物4を窒素雰囲気下で9.4mlのTHF(テトラヒドロフラン)に溶解させた。この溶液に、7.20mmol(0.7mL)の3-メチル-3-ブテン-1-オールと、1.60×10-3mmol(0.015mL)のKarstedt’s触媒とを加えた。この混合物を50℃で6時間攪拌した後、溶媒を減圧下で留去して粗生成物を得た。粗生成物をHPLCで精製することにより、中間体Aを得た。中間体Aは無色固体であった。中間体Aの収量は1.00mmol(1.52g)であり、収率は63%であった。中間体AのNMR化学シフト(1H、13C、29Si)および高分解能マススペクトロメトリー(HR-MS)の結果は以下の通りである。
1.80mmol(2.00g)のHepta(3,3,3-trifluoropropyl)tricycloheptasiloxane trisodium silanolateを18mLのTHFに溶解させた。この溶液に窒素雰囲気下で、7.90mmol(1.09mL)のビニルクロロジメチルシランと7.90mmol(1.10mL)のジエチルアミンとを加えた。この混合物を0℃で1時間攪拌し、室温でさらに3時間攪拌した。攪拌が完了した後、不溶部をろ過で除き、減圧下で溶媒を留去することにより粗生成物を得た。粗生成物にクロロホルムと水とを加えて抽出操作を行い、1M塩酸水を用いて2回洗浄を行った後に有機層を脱水した。この有機層から減圧下で溶媒を留去し、乾燥することにより化合物2を得た。化合物2は淡黄色固体であった。化合物2の収量は0.610mmol(0.81g)であり、収率は62%であった。化合物2の1H-NMR化学シフトは以下の通りである。
0.110mmol(0.141g)の化合物2と、0.110mmol(0.150g)の化合物4と、Karstedt’s触媒(0.1M in xylene,11μL)とを2mLのTHFに加えた。この溶液を窒素雰囲気下において80℃で6時間攪拌することにより、化合物2と化合物4とを重合させた。重合終了後、減圧下で反応混合物から揮発成分を留去して粗生成物を得た。分取GPCを用いて粗生成物から低分子量成分を除くことにより、化合物3を得た。化合物3は無色固体であった。化合物3の収量は0.132gであり、収率は45%であった。化合物3のNMR化学シフト(1H、29Si)は以下の通りである。
1.80mmol(2.00g)のhepta(3,3,3-trifluoropropyl)tricycloheptasiloxane trisodium silanolateを30mLの1,2-ジクロロエタンに溶解させた。この溶液に、窒素雰囲気下でクロロジメチルシランのジクロロエタン溶液を15mL加えた。混合物を60℃で6時間撹拌した後、蒸留水を加えた。この混合物にクロロホルムを加えて抽出操作を行った後、不溶部をろ過で除いた。その後、減圧下で溶媒を留去し、乾燥することにより化合物4を得た。化合物4は白色固体であった。化合物4の収量は1.55mmol(1.93g)であり、収率は88%であった。化合物4のNMR化学シフト(1H、13C、29Si)およびHR-MSの結果は以下の通りである。
0.207mmol(0.274g)の化合物2と、これと等モル(0.207mmol、0.229g)の化合物6を2mLのTHFに溶解させた。この溶液に4μLのKarstedt’s触媒(0.1M in xylene)を加えた後、窒素雰囲気下で6時間還流して化合物2と化合物6とを重合させた。重合終了後、スカベンジャー(SiliaMets(登録商標) triamine)によって触媒を取り除き、減圧下で揮発成分を留去することで、化合物5を得た。化合物5は無色固体であった。また、上記の方法により得られた化合物5の数平均分子量Mnは5.3×103であり、多分散度Mw/Mnは4.8であった。
0.518mmol(0.44g)のtrisilanolheptaphenyl-IC-POSSと、4.7mmol(0.65mL)のトリエチルアミンとを8mLのトルエンに溶解させた。溶液の温度を0℃にしたのち、2.25mmolのクロロジメチルシランを窒素雰囲気下で溶液に滴下した。この混合物を0℃で1時間攪拌し、室温でさらに3時間攪拌した。攪拌が完了した後、混合物に蒸留水を加え、次いでトルエンで抽出した。その後、不溶部をろ過で除き、減圧下で溶媒を留去することにより粗生成物を得た。粗生成物をメタノールに溶解させた後、再結晶させることにより化合物6を得た。化合物6は無色固体であった。また、化合物6の収率は87%であった。化合物6のNMR化学シフト(1H、13C、29Si)は以下の通りである。
0.208mmol(0.217g)の化合物8と、0.207mmol(0.258g)の化合物4を2mLのTHFに溶解させた。この溶液に4μLのKarstedt’s触媒(0.1M in xylene)を加えた後、窒素雰囲気下で6時間還流して化合物2と化合物6とを重合させた。重合終了後、スカベンジャー(SiliaMets triamine)によって触媒を取り除き、減圧下で揮発成分を留去することで、化合物7を得た。化合物7は無色固体であった。また、上記の方法により得られた化合物7の数平均分子量Mnは3.4×103であり、多分散度Mw/Mnは7.9であった。化合物7のNMR化学シフト(1H、29Si)は以下の通りである。
0.632mmol(0.5g)のtrisilanolheptaisobutyl-IC-POSSと、6.3mmol(0.88mL)のトリエチルアミンとを7mLのTHFに溶解させた。溶液の温度を0℃にしたのち、2.84mmolのクロロジメチルビニルシランを窒素雰囲気下で溶液に滴下した。この混合物を0℃で1時間攪拌し、室温でさらに3時間攪拌した。攪拌が完了した後、混合物に蒸留水を加え、次いでヘキサンを加えて抽出操作を行った。その後、不溶部をろ過で除き、減圧下で溶媒を留去することにより粗生成物を得た。GPCを用いて粗生成物を精製することにより、化合物8を得た。化合物8は無色固体であった。また、化合物8の収率は69%であった。化合物8のNMR化学シフト(1H、13C、29Si)は以下の通りである。
3.99mmol(3.16g)のtrisilanolheptaisobutyl-IC-POSSと、40.2mmol(5.6mL)のトリエチルアミンとを40mLのTHFに溶解させた。溶液の温度を0℃にしたのち、18.0mmolのクロロジメチルシランを窒素雰囲気下で溶液に滴下した。この混合物を0℃で1時間攪拌し、室温でさらに3時間攪拌した。攪拌が完了した後、混合物に蒸留水を加え、次いでn-ヘキサンを加えて抽出操作を行った。その後、不溶部をろ過で除き、減圧下で溶媒を留去することにより粗生成物を得た。粗生成物をメタノールで再結晶させることにより、中間体Bを得た。
2 コーティング膜
3 基材
Claims (8)
- 樹脂からなる基材と、
コーティング剤の硬化物からなり、前記基材の表面上に配置されたコーティング膜と、を有する樹脂部材であって、
前記基材は、ポリカーボネート樹脂から構成されており、
前記コーティング剤は、不完全かご型シルセスキオキサン骨格を備えたシルセスキオキサン成分(A)と、
(メタ)アクリロイル基を備えた(メタ)アクリレート成分(B)と、
ラジカル重合開始剤(C)と、を含み、
前記シルセスキオキサン成分(A)と前記(メタ)アクリレート成分(B)との合計100質量部に対する前記シルセスキオキサン成分(A)の含有量が0.5質量部以上30質量部以下であり、
前記シルセスキオキサン成分(A)における前記不完全かご型シルセスキオキサン骨格にはフルオロアルキル基が結合している、樹脂部材。 - 前記コーティング剤は、前記シルセスキオキサン成分(A)として、不完全かご型シルセスキオキサン骨格と、前記不完全かご型シルセスキオキサン骨格に結合したラジカル重合性官能基とを備えた重合性シルセスキオキサン(A-1)を含有している、請求項1に記載の樹脂部材。
- 前記コーティング剤は、前記シルセスキオキサン成分(A)として、複数の前記不完全かご型シルセスキオキサン骨格が結合してなるシルセスキオキサンポリマー(A-2)を含有している、請求項1または2に記載の樹脂部材。
- 前記コーティング剤は、前記(メタ)アクリレート成分(B)として、イソシアヌル環骨格を有するウレタン(メタ)アクリレート(B-1)と、イソシアヌル環骨格を有し、ウレタン結合を有しないトリ(メタ)アクリレート(B-2)と、を含有している、請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂部材。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂部材の製造方法であって、
前記基材を準備する準備工程と、
前記基材の表面上に、前記コーティング剤を塗布する塗布工程と、
前記コーティング剤中のラジカル重合開始剤(C)からラジカルを発生させ、前記基材の表面上に前記コーティング剤の硬化物からなるコーティング膜を形成する硬化工程と、を有する、樹脂部材の製造方法。 - 不完全かご型シルセスキオキサン骨格を備えたシルセスキオキサン成分(A)と、
(メタ)アクリロイル基を備えた(メタ)アクリレート成分(B)と、
ラジカル重合開始剤(C)と、を含み、
前記シルセスキオキサン成分(A)と前記(メタ)アクリレート成分(B)との合計100質量部に対する前記シルセスキオキサン成分(A)の含有量が0.5質量部以上30質量部以下であり、
前記シルセスキオキサン成分(A)として、複数の前記不完全かご型シルセスキオキサン骨格が結合してなるシルセスキオキサンポリマー(A-2)を含有しており、
前記シルセスキオキサン成分(A)における前記不完全かご型シルセスキオキサン骨格にはフルオロアルキル基が結合している、コーティング剤。 - 不完全かご型シルセスキオキサン骨格を備えたシルセスキオキサン成分(A)と、
(メタ)アクリロイル基を備えた(メタ)アクリレート成分(B)と、
ラジカル重合開始剤(C)と、を含み、
前記シルセスキオキサン成分(A)と前記(メタ)アクリレート成分(B)との合計100質量部に対する前記シルセスキオキサン成分(A)の含有量が0.5質量部以上30質量部以下であり、
前記シルセスキオキサン成分(A)における前記不完全かご型シルセスキオキサン骨格にはフルオロアルキル基が結合している、コーティング剤。 - 不完全かご型シルセスキオキサン骨格を備えたシルセスキオキサン成分(A)と、
(メタ)アクリロイル基を備えた(メタ)アクリレート成分(B)と、
ラジカル重合開始剤(C)と、を含み、
前記シルセスキオキサン成分(A)と前記(メタ)アクリレート成分(B)との合計100質量部に対する前記シルセスキオキサン成分(A)の含有量が0.5質量部以上30質量部以下であり、
前記(メタ)アクリレート成分(B)として、イソシアヌル環骨格を有するウレタン(メタ)アクリレート(B-1)と、イソシアヌル環骨格を有し、ウレタン結合を有しないトリ(メタ)アクリレート(B-2)と、を含有しており、
前記シルセスキオキサン成分(A)における前記不完全かご型シルセスキオキサン骨格にはフルオロアルキル基が結合している、コーティング剤。
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