JP7458938B2 - 表面処理液、表面処理方法、樹脂、及び化合物 - Google Patents

Description

本発明は、表面処理液と、当該表面処理液を用いる表面処理方法と、前述の表面処理液の成分として好適な樹脂と、当該樹脂の単量体として好適な化合物とに関する。

従来より、種々の物品の表面の性質を改質するために、様々な表面処理液を用いて表面処理が行われている。表面改質の中でも、物品の表面の親水性の調整についての要求は大きく、親水化用や疎水化用の薬剤や表面処理液について多数提案されている。親水化用や疎水化用の薬剤や表面処理液を用いて対象物を表面処理することにより、対象物の表面に被膜が形成され、対象物の表面が親水化又は疎水化される。

かかる薬剤や表面処理液としては、例えば、親水性を発現させるための成分として少なくともアクリルアミドモノマーとモノ（メタ）アクリレートモノマーと用いた共重合物を含む親水化処理剤（特許文献１）や、メルカプト基を有するポリビニルアルコール樹脂ブロックと１分子中に少なくとも１つのカルボキシ基及び／又はスルホン酸基を有する重合性モノマーが重合してなるポリアニオン樹脂ブロックとのブロック共重合体、及びポリアクリル酸を含む親水化処理剤（特許文献２）が提案されている。

特許第５４３７５２３号公報 特開２００９－１２６９４８号公報

ところで、例えば、窓や鏡等、表面処理の対象物は、洗浄時に用いられる洗浄剤等の薬品で曝露される場合がある。特に水回りで使用される窓や鏡については、水垢の除去等に使用される酸性洗剤や、カビ取りに使用される塩基性洗剤に晒される機会が多い。また、洗浄剤のｐＨによらず、石鹸やシャンプー等も含む種々の洗浄剤には、脂肪酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、直鎖アルキルエーテルスルホン酸ナトリウム等の種々のイオン性界面活性剤も含まれる。さらに、洗浄剤には、オレイン酸、ベヘン酸、ジメチルステアリルアミン、ジメチルココナッツアミン等の疎水性部位を有するアニオン又はカチオンを生成させ得る有機酸や有機塩基が含まれる場合もある。

しかし、特許文献１や特許文献２等に記載される従来の親水化処理剤により表面処理された物品について、酸、及びアルカリや、種々のイオン性界面活性剤や、疎水性部位を有するアニオン又はカチオンを生成し得る有機酸や有機塩基等を含む洗浄剤に曝露されると、表面処理された物品の表面の親水性が経時的に徐々に低下してしまう場合があるという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、表面処理対象物である被処理体に対する表面処理効果をもたらす成分の密着性が良好であり、表面処理された物品が種々の薬剤に晒されても表面処理の効果が経時的に低下しにくい表面処理液と、当該表面処理液を用いる表面処理方法と、前述の表面処理液の成分として好適な樹脂と、当該樹脂の単量体として好適な化合物とを提供することを目的とする。

本発明者らは、樹脂（Ａ）と、溶媒（Ｓ）とを含み、樹脂（Ａ）が、エチレン性不飽和二重結合を有する基と、カチオン性基と、アニオン性基と、加水分解性シリル基とを分子内に組み合わせて含む所定の構造のベタインモノマーに由来する構成単位（ａ１）を含む表面処理液によって、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より詳細には、本発明は以下のものを提供する。

本発明の第１の態様は、樹脂（Ａ）と、溶媒（Ｓ）とを含み、
前記樹脂（Ａ）が、下記式（ａ－１）で表される化合物に由来する構成単位（ａ１）を含む、表面処理液である。

（式（ａ－１）中、Ｒ^１、及びＲ^２は、それぞれ独立にエチレン性不飽和二重結合を有する基であり、Ｒ^３は、スルホン酸アニオン基、又はカルボン酸アニオン基であり、Ｒ^４は、加水分解性シリル基であり、Ｘ、及びＹは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい２価の脂肪族炭化水素基である。）
である。

本発明の第２の態様は、第１の態様にかかる表面処理液を塗布して、被処理体の表面に被膜を形成することを含む、被処理体の表面に対する表面処理方法である。

本発明の第３の態様は、下記式（ａ－１）で表される化合物である。

（式（ａ－１）中、Ｒ^１、及びＲ^２は、それぞれ独立にエチレン性不飽和二重結合を有する基であり、Ｒ^３は、スルホン酸アニオン基、又はカルボン酸アニオン基であり、Ｒ^４は、加水分解性シリル基であり、Ｘ、及びＹは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい２価の脂肪族炭化水素基である。）

本発明の第４の態様は、第３の態様にかかる化合物の単独重合体、又は第３の態様にかかる化合物と、エチレン性不飽和二重結合を有する他の単量体化合物との共重合体である、樹脂である。

本発明によれば、表面処理対象物に対する表面処理効果をもたらす成分の密着性が良好であり、表面処理された物品が種々の薬剤に晒されても表面処理効果が経時的に低下しにくい表面処理液と、当該表面処理液を用いる表面処理方法と、前述の表面処理液の成分として好適な樹脂と、当該樹脂の単量体として好適な化合物とを提供することができる。

実施例１で得た単量体化合物Ｂ／Ｓｉ－１のＦＴ－ＩＲスペクトルを示す図である。 実施例２で得た単量体化合物Ｂ／Ｓｉ－２のＦＴ－ＩＲスペクトルを示す図である。 実施例３で得た単量体化合物Ｂ／Ｓｉ－３のＦＴ－ＩＲスペクトルを示す図である。

≪表面処理液≫
表面処理液は、樹脂（Ａ）と、溶媒（Ｓ）とを含む。かかる表面処理液は、樹脂（Ａ）の種類に応じて、表面処理の対象物である被処理体の表面の水に対する親和性を変化させることができる。
以下、表面処理液に関して、任意の成分、必須の成分等について説明する。

〔樹脂（Ａ）〕
樹脂（Ａ）は、エチレン性不飽和二重結合を有する基とカチオン性基とアニオン性基とを有し且つエステル結合及びアミド結合を含まない後述する特定の構造のベタインモノマーに由来する構成単位（ａ１）を含む。樹脂（Ａ）は、本発明の目的を阻害しない範囲で、構成単位（ａ１）以外の構成単位を含んでいてもよい。
樹脂（Ａ）は、表面処理の対象物である被処理体に対して表面処理効果をもたらす成分である。

（構成単位（ａ１））
樹脂（Ａ）は、樹脂（Ａ）からなる被膜を被処理体の表面に強固に結合させつつ、被処理体の表面の水に対する親和性を調整する目的で、エチレン性不飽和二重結合を有する基とカチオン性基とアニオン性基とを有するベタインモノマー（以下単に「ベタインモノマー」とも記載する）に由来する構成単位（ａ１）を含む。かかるベタインモノマーは、下記式（ａ－１）で表される化合物である。

（式（ａ－１）中、Ｒ^１、及びＲ^２は、それぞれ独立にエチレン性不飽和二重結合を有する基であり、Ｒ^３は、スルホン酸アニオン基、又はカルボン酸アニオン基であり、Ｒ^４は、加水分解性シリル基であり、Ｘ、及びＹは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい２価の脂肪族炭化水素基である。）

上記式（ａ－１）で表されるベタインモノマーは、第四級アンモニウム構造を有するため、Ｎ^＋を含むカチオン性基を有する。また、上記式（ａ－１）で表されるベタインモノマーは、Ｒ^３として、アニオン性基であるスルホン酸アニオン基、又はカルボン酸アニオン基を有する。ベタインモノマーが有するカチオン性基及びアニオン性基は、樹脂（Ａ）において親水性基として作用する。
なお、樹脂（Ａ）における構成単位（ａ１）の比率が、例えば８０モル％以上である場合であっても、絶対的には樹脂（Ａ）が親水的な性質を示すが、構成単位（ａ１）の含有量が多い樹脂（Ａ）を含む表面処理液を用いて、親水性がある程度高い被処理体を表面処理する場合、表面処理後の被処理体の表面の親水性が、表面処理前の被処理体の表面の親水性よりも低下する場合がある。

表面処理された被処理体の表面は、疎水性基を有するアニオンや疎水性基を有するカチオンを多量に含む洗浄液に接触する場合がある。表面処理液中の樹脂が、カルボキシ基、カルボン酸塩基、スルホン酸基、及びスルホン酸塩基等のアニオン性基のみを有する場合、これらのアニオン性基が疎水性基を有するカチオンと反応又は結合することにより、表面処理された被処理体の表面の水との親和性が疎水性側に大きく変化する場合がある。また、表面処理液中の樹脂が、第四級アンモニウム基のようなカチオン性基のみを有する場合、カチオン性基が疎水性基を有するアニオンと反応又は結合することにより、表面処理された被処理体の表面の水との親和性が疎水性側に大きく変化する場合がある。
しかし、樹脂（Ａ）が、カチオン性基及びアニオン性基の双方を有すると、表面処理された被処理体の表面が、疎水性基を有するカチオンを豊富に含む洗浄剤と接触しても、疎水性基を有するアニオンを豊富に含む洗浄剤と接触しても、表面処理された被処理体の表面の水との親和性のレベルを維持しやすい。
このため、被処理体の表面に表面処理液を用いて被膜を形成することにより、表面処理された物品の表面の水の接触角を、３５°以下、好ましくは２０°以下、さらに好ましくは１５°以下、さらにより好ましくは１０°以下とすることができる。

構成単位（ａ１）を与えるベタインモノマーは、エステル結合（Ｒ^０１－ＣＯＯ－Ｒ^０２）及びアミド結合（Ｒ^０３－ＣＯＮＨ－Ｒ^０４）のいずれも含まないのが好ましい。Ｒ^０１、及びＲ^０３は、水素原子又は有機基である。Ｒ^０２、及びＲ^０４は、有機基である。
ベタインモノマーがエステル結合やアミド結合を有する場合、かかるベタインモノマーに由来する構成単位を有する樹脂において、エステル結合やアミド結合の少なくとも一部が酸やアルカリの作用によって加水分解され得る。このため、かかる樹脂を含む表面処理液を用いて表面処理する場合、表面処理された物品が酸やアルカリを含む洗浄剤に接触することにより表面処理効果が低下し得る。
他方、エステル結合及びアミド結合を含まないベタインモノマーによれば、酸やアルカリの作用によるエステル結合やアミド結合の加水分解が抑制され、表面処理効果の低下が抑制される。

構成単位（ａ１）を与えるベタインモノマーにおける、カチオン性基の数とアニオン性基の数とは、特に限定されない。
構成単位（ａ１）を与えるベタインモノマーにおいて、カチオン性基の数とアニオン性基の数とが同一であるのが好ましい。
構成単位（ａ１）を与えるベタインモノマーの合成や入手が容易であることから、構成単位（ａ１）を与えるベタインモノマーにおける、カチオン性基の数とアニオン性基の数とは、それぞれ１であるのが好ましい。

前述の式（ａ－１）中、Ｒ^１、及びＲ^２は、それぞれ独立にエチレン性不飽和二重結合を有する基である。Ｒ^１、及びＲ^２について、エチレン性不飽和二重結合を有する限り特に限定はない。エチレン性不飽和二重結合を有する基は、炭化水素基であってもよく、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｐ、Ｂ、Ｓｉ、ハロゲン原子等のヘテロ原子を含む有機基であってもよい。

Ｒ^１、及びＲ^２としてのエチレン性不飽和二重結合を有する基としては、ビニル基、１－プロペニル基、２－ｎ－プロペニル基（アリル基）、１－ｎ－ブテニル基、２－ｎ－ブテニル基、及び３－ｎ－ブテニル基等のアルケニル基が挙げられる。これらの基の中では、ビニル基、及び２－ｎ－プロペニル基（アリル基）が好ましく、２－ｎ－プロペニル基（アリル基）基がより好ましい。

式（ａ－１）において、Ｘ、及びＹは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい２価の脂肪族炭化水素基である。置換基としては特に限定されないが、例えば、水酸基、ハロゲン原子、及び炭素原子数１以上４以下のアルコキシ基等が挙げられる。
２価の脂肪族炭化水素基の構造は特に限定されない。２価の脂肪族炭化水素基の構造は、鎖状であっても、環状であっても、鎖状構造と環状構造との組み合わせてであってもよい。Ｒ^３としてのスルホン酸アニオン基、又はカルボン酸アニオン基、並びにＲ^４としての加水分解性シリル基の立体的な自由度の大きさから、Ｘ、及びＹとしての２価の脂肪族炭化水素基において、Ｒ^３及びＲ^４と結合する部分の構造が、鎖状構造であるのが好ましく、直鎖状構造であるのがより好ましい。

Ｒ^４としての加水分解性シリル基は、加水分解によりシラノール基を生成させ得るシリル基である。構成単位（ａ１）において、Ｒ^３としてのスルホン酸アニオン基、又はカルボン酸アニオン基と、加水分解性シリル基が同一の単位中に存在することにより、加水分解性基が有する加水分解性基の加水分解が良好に進行しやすい。その結果、構成単位（ａ１）を有する樹脂は、被処理体の表面に存在する水酸基、アミノ基、カルボキシ基等の官能基と容易且つ強固に結合しやすい。その結果、樹脂（Ａ）を含む表面処理液を用いて表面処理を行うと、樹脂（Ａ）が被処理体の表面から脱落しにくく、表面処理効果が長期間保持される。

加水分解性シリル基の好適な例としては、－ＳｉＲ^５ _ａＲ^６ _３－ａで表される基が挙げられる。ここで、Ｒ^５は、アルコキシ基、及びハロゲン原子等の加水分解によりシラノール基を生成させ得る基である。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ｎ－プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、及びｎ－ブチルオキシ基等の炭素原子数以下の１以上４以下のアルコキシ基が好ましい。ハロゲン原子としては、塩素原子、及び臭素原子が好ましく、塩素原子がより好ましい。
Ｒ^６は、本発明の目的を阻害しない範囲であって、加水分解によりシラノール基を生成させ得る基に該当しない種々の有機基であってよい。かかる有機基としては、炭素原子数１以上１０以下の炭化水素基が好ましい。炭化水素基は、脂肪族基であっても、芳香族基であってもよい。炭化水素基の構造は、直鎖状であっても、分岐鎖状であっても、環状であってもこれらの組み合わせでもよい。炭素原子数１以上１０以下の炭化水素基の好適な具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、ｎ－ヘキシル基、ｎ－へプチル基、ｎ－オクチル基、ｎ－ノニル基、ｎ－デシル基、フェニル基、ナフタレン－１－イル基、ナフタレン－２－イル基、ベンジル基、及びフェネチル基等が挙げられる。これらの中では、メチル基、及びエチル基が好ましい。
以上説明した炭化水素基は、炭素原子数１以上６以下のアルコキシ基、ハロゲン原子、水酸基、及びシアノ基等の置換基を有していてもよい。
ａとしては２又は３が好ましく、３がより好ましい。また、ａが２又は３の場合、被処理体表面において隣接して存在する－ＳｉＲ^５ _ａＲ^６ _３－ａで表される基の間でも縮合反応が生じやすい。その結果、表面処理液を用いて形成される被膜中に、被処理体の表面に沿って広がるシロキサン結合のネットワークが形成されることにより、樹脂（Ａ）を、被処理体表面に特に強固に結合させやすい。

－ＳｉＲ^５ _ａＲ^６ _３－ａで表される加水分解性シリル基の好適な具体例としては、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、メチルジメトキシシリル基、エチルジメトキシシリル基、メチルジエトキシシリル基、及びエチルジエトキシシリル基が挙げられる。

式（ａ－１）において、Ｘ、及びＹは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい２価の脂肪族炭化水素基である。脂肪族炭化水素基の構造は、直鎖状であっても、分岐鎖状であっても、環状であっても、これらの構造の組み合わせでもよい。脂肪族炭化水素基の炭素原子数は、特に限定されず、例えば、１以上１０以下が好ましく、１以上８以下がより好ましい。Ｘ、及びＹとしての脂肪族炭化水素基の好ましい例としては、メチレン基、エタン－１，２－ジイル基、プロパン－１，３－ジイル基、プロパン－１，２－ジイル基、ブタン－１，４－ジイル基、ペンタン－１，５－ジイル基、ヘキサン－１，６－ジイル基、ヘプタン－１，７－ジイル基、オクタン－１，８－ジイル基、ノナン－１，９－ジイル基、及びデカン－１，１０－ジイル基が好ましい。
以上説明した炭化水素基は、炭素原子数１以上６以下のアルコキシ基、ハロゲン原子、水酸基、及びシアノ基等の置換基を有していてもよい。

また、Ｘとしては、下記の基も好ましい。下記の基において、＊＊で示された結合手は窒素原子に結合し、＊で示された結合手はＲ^４に結合する。

式（ａ－１）で表される化合物の製造方法は特に限定されない。式（ａ－１）で表される化合物は、例えば、Ｒ^１－ＮＨ－Ｒ^２で表されるジアミン化合物を原料として以下の方法により製造できる。
まず、Ｒ^１－ＮＨ－Ｒ^２で表される第二級アミン化合物を、Ｈａｌ－Ｙ－Ｒ^３で表されるハロゲン化化合物により常法に従い第三級化する。典型的には、この第三級化反応は、アセトニトリル、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン等の不活性な溶媒中で、３０℃以上２００℃以下程度の温度で１時間以上４８時間以下の時間行われる。反応温度は、５０℃以上１５０℃以下が好ましく、６０℃以上１３０℃以下がより好ましい。第三級化反応は、第一級アミン、又は第二級アミンに該当しない、トリエチルアミン等の有機塩基の存在下に行うことができる。
次いで、得られた第三級アミン化合物を、Ｈａｌ－Ｘ－Ｒ^４で表されるハロゲン化化合物により第四級化することにより式（ａ－１）で表される化合物が得られる。第四級化反応は、上記の第三級化反応と同様に行うことができる。
Ｈａｌ－Ｘ－Ｒ^４で表されるハロゲン化化合物により第二級アミン化合物の第三級化を行った後に、Ｈａｌ－Ｙ－Ｒ^３で表されるハロゲン化化合物による第四級化を行ってもよい。なお、上記のハロゲン化化合物における、Ｘ、Ｙ、Ｒ^３、及びＲ^４は、式（ａ－１）中のこれらと同様である。Ｈａｌは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子である。

上記の方法以外の方法としては、Ｒ^１－ＮＨ－Ｒ^２で表される第二級アミン化合物を、Ｈａｌ－Ｘ－Ｒ^４で表されるハロゲン化化合物により常法に従い第三級化させた後に、得られた第三級アミンにスルトンを反応させる方法が挙げられる。
第三級化反応は、前述したように行われる。
第三級アミン化合物とスルトンとの反応は、例えば、アセトニトリル、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン等の不活性な溶媒中で、３０℃以上２００℃以下程度の温度で１時間以上４８時間以下の時間行われる。なお、下記式では、１，４－ブタンスルトンを用いた第四級化反応について示す。スルトンとしては、４員環以上１０員環以下のスルトンが挙げられ、１，３－プロパンスルトン、及び１，４－ブタンスルトンが好ましい。

さらに、Ｒ^１－ＮＨ－Ｒ^２で表される第二級アミン化合物の第三級化は、下記式で表されるエポキシ化合物を用いて行われてもよい。下記式において、Ｒ^７、Ｒ^８、及びＲ^９は、水素原子又は１価脂肪族炭化水素基である。Ｒ^１０は、２価の脂肪族炭化水素基である。Ｒ^９は、Ｒ^１０と結合して環を形成してもよい。第三級アミン化合物とエポキシ化合物との反応は、例えば、アセトニトリル、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン等の不活性な溶媒中で、３０℃以上２００℃以下程度の温度で１時間以上４８時間以下の時間行われる。
下記式に記載の方法により、第二級アミンの第三級化を行った後、スルトンを用いる前述の方法により式（ａ－１）に包含される第四級アミン化合物が得られる。下記式では、１，４－ブタンスルトンを用いた第四級化反応について示す。

以上説明した式（ａ－１）で表される化合物の好適な具体例としては、以下の化合物が挙げられる。

以上説明した式（ａ１－１）で表される化合物は、単独重合体として使用されてもよく、エチレン性不飽和二重結合を有する他の単量体化合物との共重合体として使用されてもよい。

樹脂（Ａ）における前述の式（ａ１－１）で表される化合物からなるベタインモノマーに由来する構成単位（ａ１）の比率は特に限定されない。樹脂（Ａ）の全構成単位に対する、構成単位（ａ１）の比率は、例えば２０モル％以上１００モル％以下が好ましく、３０モル％以上１００モル％以下がより好ましく、５０モル％以上がさらに好ましい。

樹脂（Ａ）は、前述の式（ａ１－１）で表される化合物からなるベタインモノマーに由来する構成単位（ａ１）とともに、他の構成単位（ａ２）を含んでいてもよい。他の構成単位（ａ２）の好適な例としては、式（ａ１－１）で表される化合物からなるベタインモノマー以外の他のベタインモノマーに由来する構成単位が挙げられる。

他のベタインモノマーの好適な例としては、下記式（ａ２－ｉ）又は式（ａ２－ｉｉ）で表されるモノマーが挙げられる。

（式（ａ２－ｉ）中、
Ｒ^ａ１は、エチレン性不飽和二重結合を含む炭化水素基であり、
Ｒ^ａ２は、炭素原子数１以上１０以下の２価の炭化水素基であり、
Ｒは、アニオン性基であり、
環Ａは、複素環である。）

（式（ａ２－ｉｉ）中、Ｒ^ａ３、Ｒ^ａ４及びＲ^ａ５は、それぞれ独立に、エチレン性不飽和二重結合を有する炭化水素基、又は炭素原子数１以上１０以下の炭化水素基であり、
Ｒ^ａ３、Ｒ^ａ４及びＲ^ａ５のうちの少なくとも１つは、エチレン性不飽和二重結合を有する炭化水素基であり、
Ｒ^ａ６は、炭素原子数１以上１０以下の２価の炭化水素基であり、
Ｒは、アニオン性基である。）

式（ａ２－ｉ）において、Ｒ^ａ１としてのエチレン性不飽和二重結合を含む炭化水素基としては、式（ａ２－１）について前述したエチレン性不飽和二重結合を有する基と同様の基が挙げられる。

式（ａ２－ｉ）において、Ｒ^ａ２としての２価の炭化水素基としては、アルキレン基、アリーレン基、及びアルキレン基とアリーレン基とを組み合わせた基が挙げられ、アルキレン基が好ましい。
Ｒ^ａ２としてのアルキレン基の好適な具体例としては、メチレン基、エタン－１，２－ジイル基、プロパン－１，３－ジイル基、プロパン－１，２－ジイル基、ブタン－１，４－ジイル基、ペンタン－１，５－ジイル基、ヘキサン－１，６－ジイル基、ヘプタン－１，７－ジイル基、オクタン－１，８－ジイル基、ノナン－１，９－ジイル基、及びデカン－１，１０－ジイル基が挙げられる。

式（ａ２－ｉ）において、環Ａとしての複素環は、芳香族複素環でもあっても脂肪族複素環であってもよい。
芳香族複素環としては、イミダゾール環、ピラゾール環、１，２，３－トリアゾール環、１，２，４－トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環及びピラジン環等の含窒素芳香族複素環において、当該含窒素芳香族複素環中の任意の１つの窒素原子が四級化された環が挙げられる。
脂肪族複素環としては、ピロリジン環、ピペリジン環及びピペラジン環等の含窒素複素環において、当該含窒素複素環中の任意の１つの窒素原子が四級化された環が挙げられる。

式（ａ２－ｉｉ）において、Ｒ^ａ３～Ｒ^ａ５としてのエチレン性不飽和二重結合を含む炭化水素基としては、上記エチレン性不飽和二重結合を有する基と同様の基が挙げられる。

式（ａ２－ｉｉ）において、Ｒ^ａ３～Ｒ^ａ５としての炭化水素基としては、アルキル基、アリール基、及びアラルキル基等が挙げられ、アルキル基が好ましい。
Ｒ^ａ３～Ｒ^ａ５としての炭化水素基は置換基を有していてもよい。Ｒ^ａ３～Ｒ^ａ５としての炭化水素基が有していてもよい置換基は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。当該置換基の例としては、ハロゲン原子、水酸基、炭素原子数１以上４以下のアルコキシ基、炭素原子数２以上４以下のアシル基、炭素原子数２以上４以下のアシルオキシ基、アミノ基、及び１つ又は２つの炭素原子数１以上４以下のアルキル基で置換されたアルキルアミノ基等が挙げられる。
Ｒ^ａ３～Ｒ^ａ５としてのアルキル基の好適な具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、ｎ－ヘキシル基、ｎ－ヘプチル基、ｎ－オクチル基、２－エチルヘキシル基、ｎ－ノニル基、及びｎ－デシル基が挙げられる。

式（ａ２－ｉｉ）において、Ｒ^ａ６としての２価の炭化水素基としては、アルキレン基、アリーレン基、及びアルキレン基とアリーレン基とを組み合わせた基が挙げられ、アルキレン基が好ましい。
Ｒ^ａ６としてのアルキレン基の好適な具体例としては、メチレン基、エタン－１，２－ジイル基、プロパン－１，３－ジイル基、プロパン－１，２－ジイル基、ブタン－１，４－ジイル基、ペンタン－１，５－ジイル基、ヘキサン－１，６－ジイル基、ヘプタン－１，７－ジイル基、オクタン－１，８－ジイル基、ノナン－１，９－ジイル基、及びデカン－１，１０－ジイル基が挙げられる。

アニオン性基がスルホン酸アニオン基であるベタインモノマーとしては、合成や入手が容易であることから、下記式（ａ２－ｉｉｉ）又は式（ａ２－ｉｖ）で表されるモノマーが好ましい。

（式（ａ２－ｉｉｉ）中、Ｒ^ａ１、Ｒ^ａ２、及び環Ａは、式（ａ２－ｉ）におけるＲ^ａ１、Ｒ^ａ２、及び環Ａと同様である。）

（式（ａ２－ｉｖ）中、Ｒ^ａ３、Ｒ^ａ４、Ｒ^ａ５、及びＲ^ａ６は、式（ａ２－ｉｉ）におけるＲ^ａ３、Ｒ^ａ４、Ｒ^ａ５、及びＲ^ａ６と同様である。）

上記式（ａ２－ｉｉｉ））又は式（ａ２－ｉｖ）で表されるモノマーとしては、下記式（ａ２－ｖ）、（ａ２－ｖｉ）又は（ａ２－ｖｉｉ）で表されるモノマーが挙げられる。

（式（ａ２－ｖ）、（ａ２－ｖｉ）、及び（ａ２－ｖｉｉ）中、Ｒ^ａ２は、式（ａ２－ｉｉｉ）におけるＲ^ａ２と同様であり、Ｒ^ａ５及びＲ^ａ６は、式（ａ２－ｉｖ）におけるＲ^ａ５及びＲ^ａ６と同様であり、Ｒ^ａ１１及びＲ^ａ１２は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基であり、Ｒ^ａ１３及びＲ^ａ１４は、それぞれ独立に、単結合、又は炭素原子数１以上４以下のアルキレン基である。）

式（ａ２－ｖ）、（ａ２－ｖｉ）及び（ａ２－ｖｉｉ）において、Ｒ^ａ１３及びＲ^ａ１４としての炭素原子数１以上４以下のアルキレン基としては、メチレン基、エタン－１，２－ジイル基、プロパン－１，３－ジイル基、プロパン－１，２－ジイル基、及びブタン－１，４－ジイル基が挙げられる。

アニオン性基がホスホン酸アニオン基やカルボン酸アニオン基であるベタインモノマーとしては、上記式（ａ２－ｉｉｉ）又は式（ａ２－ｉｖ）で表されるモノマーや、上記式（ａ２－ｖ）、（ａ２－ｖｉ）又は（ａ２－ｖｉｉ）で表されるモノマーにおける、スルホン酸アニオン基（－ＳＯ_３ ^－）が、ホスホン酸アニオン基（－（ＰＯ_３）^２－）やカルボン酸アニオン基（－ＣＯＯ^－）に置き換わったモノマーが挙げられる。

構成単位（ａ２）を与える他のベタインモノマーの具体例としては、下記式の化合物や、下記式の化合物における、スルホン酸アニオン基（－ＳＯ_３ ^－）が、ホスホン酸アニオン基（－（ＰＯ_３）^２－）やカルボン酸アニオン基（－ＣＯＯ^－）に置き換わったモノマーが挙げられる。

構成単位（ａ２）を与える上記の他のベタインモノマーは、公知の反応により合成することができる。例えば、エチレン性不飽和二重結合を有する基とカチオン性基となる基とを有する化合物に、アニオン性基を有する化合物を反応させることにより得られる。具体例としては、例えば式（ａ２－ｉｉｉ）で表される化合物は、下記化合物とスルトンとを、溶媒中で反応させることにより得られる。スルトンとしては、４員環以上１０員環以下のスルトンが挙げられ、１，３－プロパンスルトン、及び１，４－ブタンスルトンが好ましい。

（式中、Ｒ^ａ１は、上記（ａ２－ｉ）におけるＲ^１と同様であり、環Ａは、複素環である。）

構成単位（ａ２）を与える他のベタインモノマーとしては、下記式（ａ２－ｖｉｉｉ）で表される化合物も好ましい。
ＣＨ_２＝ＣＲ^ａ１５－ＣＯ－ＮＨ－Ｒ^ａ１６－Ｎ^＋（Ｒ^ａ１７）（Ｒ^ａ１８）－Ｒ^ａ１９－Ｒ^ａ２０・・・（ａ２－ｖｉｉｉ）
（式（ａ２－ｖｉｉｉ）中、Ｒ^ａ１５は水素原子又はメチル基であり、Ｒ^ａ１６及びＲ^ａ１９は、それぞれ独立に、炭素原子数１以上１０以下の２価の炭化水素基であり、Ｒ^ａ１７及びＲ^ａ１８は、それぞれ独立に、置換基を有してもよい炭素原子数１以上１０以下の炭化水素基であり、Ｒ^ａ２０は、スルホン酸アニオン基（－ＳＯ_３ ^－）、ホスホン酸アニオン基（－（ＰＯ_３）^２－）、又はカルボン酸アニオン基（－ＣＯＯ^－）である。）

式（ａ２－ｖｉｉｉ）において、Ｒ^ａ１６及びＲ^ａ１９としての２価の炭化水素基としては、アルキレン基、アリーレン基、及びアルキレン基とアリーレン基とを組み合わせた基が挙げられ、アルキレン基が好ましい。
Ｒ^ａ１６及びＲ^ａ１９としてのアルキレン基の好適な具体例としては、メチレン基、エタン－１，２－ジイル基、プロパン－１，３－ジイル基、プロパン－１，２－ジイル基、ブタン－１，４－ジイル基、ペンタン－１，５－ジイル基、ヘキサン－１，６－ジイル基、ヘプタン－１，７－ジイル基、オクタン－１，８－ジイル基、ノナン－１，９－ジイル基、及びデカン－１，１０－ジイル基が挙げられる。

式（ａ２－ｖｉｉｉ）において、Ｒ^ａ１７及びＲ^ａ１８としての炭化水素基としては、アルキル基、アリール基、及びアラルキル基等が挙げられ、アルキル基が好ましい。
Ｒ^ａ１７及びＲ^ａ１８としての炭化水素基は置換基を有していてもよい。Ｒ^ａ１７及びＲ^ａ１８としての炭化水素基が有していてもよい置換基は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。当該置換基の例としては、ハロゲン原子、水酸基、炭素原子数１以上４以下のアルコキシ基、炭素原子数２以上４以下のアシル基、炭素原子数２以上４以下のアシルオキシ基、アミノ基、及び１つ又は２つの炭素原子数１以上４以下のアルキル基で置換されたアルキルアミノ基等が挙げられる。
Ｒ^ａ１７及びＲ^ａ１８としてのアルキル基の好適な具体例としては、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、ｎ－ヘキシル基、ｎ－ヘプチル基、ｎ－オクチル基、２－エチルヘキシル基、ｎ－ノニル基、及びｎ－デシル基が挙げられる。

式（ａ２－ｖｉｉｉ）において、Ｒ^ａ２０は、スルホン酸アニオン基（－ＳＯ_３ ^－）、ホスホン酸アニオン基（－ＰＯ_３ ^２－）、又はカルボン酸アニオン基（－ＣＯＯ^－）であり、スルホン酸アニオン基（－ＳＯ_３ ^－）が好ましい。

式（ａ２－ｖｉｉｉ）で表されるＮ置換（メタ）アクリルアミドの好適な例としては、下記式の化合物が挙げられる。下記式において、Ｒ^ａ１５は水素原子又はメチル基である。

構成単位（ａ２）は、アニオン性基、アニオン化され得る官能基、カチオン性基、又はカチオン化され得る官能基を有する非ベタインモノマーに由来する構成単位であってもよい。樹脂（Ａ）中のこれらの官能基は、被処理体に対して親水性をもたらす。

カチオン性基に由来するカチオンは、例えば、Ｎ^＋、Ｃ^＋、Ｂ^＋、及びＰ^＋等を含むカチオンであるのが好ましく、Ｎ^＋を含むカチオンであるのがより好ましい。
カチオン性基としては、樹脂（Ａ）の入手の容易性や、良好な表面処理効果を得やすいことから、環式、又は非環式のアミノ基や、４級アンモニウム塩基が好ましい。

上記のカチオン性基、又はカチオン化され得る官能基を有する非ベタインモノマーとしては、例えば、下記式（ａ２）で表される化合物が好ましい。
ＣＨ_２＝ＣＲ^ａ２１－（ＣＯ）_ｐ－Ｒ^ａ２２・・・（ａ２－ｉｘ）
（式（ａ２－ｉｘ）中、Ｒ^ａ２１は水素原子又はメチル基であり、Ｒ^ａ２２は－Ｙ－Ｒ^ａ２３－Ｒ^ａ２４で表される基、又はアミノ基であり、Ｙは、－Ｏ－、又は－ＮＨ－であり、Ｒ^ａ２３は置換基を有してもよい２価の有機基であり、Ｒ^ａ２４は炭素原子数１以上６以下の炭化水素基で置換されていてもよいアミノ基、又は－Ｎ^＋Ｒ^ａ２５Ｒ^ａ２６Ｒ^ａ２７・Ｚ^－で表される第四級アンモニウム塩基であり、Ｒ^ａ２５、Ｒ^ａ２６、及びＲ^ａ２７は、それぞれ独立に水素原子、又は炭素原子数１以上６以下の炭化水素基であり、Ｚ^－は対アニオンであり、ｐは０又は１である。）

上記式（ａ２－ｉｘ）中、Ｒ^ａ２２が－Ｙ－Ｒ^ａ２３－Ｒ^ａ２４で表される基である場合、Ｒ^ａ２３は置換基を有してもよい２価の有機基である。２価の有機基としては特に限定されないが、２価の炭化水素基が好ましい。２価の炭化水素基の炭素原子数は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。樹脂（Ａ）の入手や調製が容易である事から、Ｒ^ａ２３が２価の炭化水素基である場合、２価の炭化水素基の炭素原子数は、１以上２０以下が好ましく、１以上１２以下がより好ましく、１以上１０以下が特に好ましく、１以上６以下が最も好ましい。

Ｒ^ａ２３としての２価の炭化水素基は、脂肪族基でも、芳香族基でも、脂肪族部分と芳香族部分とを含む炭化水素基であってもよい。２価の炭化水素基が、脂肪族基である場合、当該脂肪族基は、飽和脂肪族基でも不飽和脂肪族基でもよい。また、当該脂肪族基の構造は、直鎖状でも、分岐鎖状でも、環状でも、これらの構造の組み合わせであってもよい。

Ｒ^ａ２３の好適な具体例としては、メチレン基、エタン－１，２－ジイル基、エタン－１，１－ジイル基、プロパン－１，３－ジイル基、プロパン－１，１－ジイル基、プロパン－２，２－ジイル基、ｎ－ブタン－１，４－ジイル基、ｎ－ペンタン－１，５－ジイル基、ｎ－ヘキサン－１，６－ジイル基、ｎ－ヘプタン－１，７－ジイル基、ｎ－オクタン－１，８－ジイル基、ｎ－ノナン－１，９－ジイル基、ｎ－デカン－１，１０－ジイル基、ｏ－フェニレン基、ｍ－フェニレン基、ｐ－フェニレン基、ナフタレン－２，６－ジイル基、ナフタレン－２，７－ジイル基、ナフタレン－１，４－ジイル基、ビフェニル－４，４’－ジイル基等が挙げられる。

Ｒ^ａ２３としての２価の炭化水素基が置換基を有する場合、当該置換基としては、水酸基、炭素原子数１以上６以下のアルコキシ基、炭素原子数２以上６以下の脂肪族アシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、及びシアノ基等が挙げられる。

Ｒ^ａ２４が炭素原子数１以上６以下の炭化水素基で置換されていてもよいアミノ基である場合、その好適な具体例としては、アミノ基、メチルアミノ基、エチルアミノ基、ｎ－プロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、ｎ－ブチルアミノ基、ｎ－ペンチルアミノ基、ｎ－ヘキシルアミノ基、フェニルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジ－ｎ－プロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、ジ－ｎ－ブチルアミノ基、ジ－ｎ－ペンチルアミノ基、ジ－ｎ－ヘキシルアミノ、及びジフェニルアミノ基が挙げられる。

Ｒ^ａ２４が－Ｎ^＋Ｒ^ａ２５Ｒ^ａ２６Ｒ^ａ２７・Ｚ^－で表される４級アンモニウム塩基である場合、Ｒ^ａ２５、Ｒ^ａ２６、及びＲ^ａ２７は、それぞれ独立に水素原子、又は炭素原子数１以上６以下の炭化水素基であり、Ｚ^－は対アニオンである。
炭素原子数１以上６以下の炭化水素基の好適な例としては、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、ｎ－ヘキシル基、及びフェニル基が挙げられる。
Ｚ^－としての対アニオンは、１価のアニオンであれば特に限定されずハロゲン化物イオンが好ましい。ハロゲン化物イオンの好適な例としては、塩化物イオン、臭化物イオン、及びヨウ化物イオンが挙げられる。

以上説明した式（ａ２－ｉｘ）で表される化合物に由来する構成単位の好適な具体例としては、下記の構成単位ａ２－ｉｘ－１～ａ２－ｉｘ－２４が挙げられる。これらの構成単位の中では、単量体化合物の入手が容易である点や、良好な表面処理効果を得やすいことから、構成単位ａ２－ｉｘ－１～ａ２－ｉｘ－４、ａ２－ｉｘ－１７、及びａ２－１８が好ましい。

アニオン化され得る官能基は、典型的には、ブレンステッド酸性を示す官能基、及びブレンステッド酸性を示す官能基の塩である。ブレンステッド酸性を示す官能基の好適な例としては、カルボキシ基、スルホン酸基、スルフィン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、及びフェノール性水酸基が挙げられる。

これらのブレンステッド酸性基は、対カチオンとともに塩を形成してもよい。対カチオンは、特に限定されず、有機カチオンであっても、金属イオンのような無機カチオンであってもよく、金属イオンが好ましい。金属イオンとしては、アルカリ金属イオンが好ましく、例えば、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、及びＳｒ＋が好ましい。

アニオン化され得る官能基としてブレンステッド酸性基を有する非ベタインモノマーとしては、下記式（ａ２－ｘ）で表される化合物が好ましい。
ＣＨ_２＝ＣＲ^ａ３１－（ＣＯ）_ｂ－Ｒ^ａ３２・・・（ａ２－ｘ）
（式（ａ２－ｘ）中、Ｒ^ａ３１は水素原子又はメチル基であり、Ｒ^ａ３２は、水酸基、又は－Ａ－Ｒ^ａ３３－Ｒ^ａ３４で表される基であり、Ａは単結合、－Ｏ－、又は－ＮＨ－であり、Ｒ^ａ３３は置換基を有してもよい２価の有機基であり、Ｒ^ａ３４はブレンステッド酸性基であり、ｂは０又は１である。ただし、ｂが０である場合、Ｒ^ａ３２は水酸基でなく、且つＡは単結合である。）

上記式（ａ２－ｘ）中、Ｒ^ａ３２が－Ａ－Ｒ^ａ３３－Ｒ^ａ３４で表される基である場合、Ｒ^ａ３３は置換基を有してもよい２価の有機基である。２価の有機基としては特に限定されないが、２価の炭化水素基が好ましい。２価の炭化水素基の炭素原子数は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。樹脂（Ａ）の入手や調製が容易である事から、Ｒ^ａ３３が２価の炭化水素基である場合、２価の炭化水素基の炭素原子数は、１以上２０以下が好ましく、１以上１２以下がより好ましく、１以上１０以下が特に好ましく、１以上６以下が最も好ましい。

Ｒ^ａ３３としての２価の炭化水素基は、脂肪族基でも、芳香族基でも、脂肪族部分と芳香族部分とを含む炭化水素基であってもよい。２価の炭化水素基が、脂肪族基である場合、当該脂肪族基は、飽和脂肪族基でも不飽和脂肪族基でもよい。また、当該脂肪族基の構造は、直鎖状でも、分岐鎖状でも、環状でも、これらの構造の組み合わせであってもよい。

Ｒ^ａ３３の好適な具体例としては、メチレン基、エタン－１，２－ジイル基、エタン－１，１－ジイル基、プロパン－１，３－ジイル基、プロパン－１，１－ジイル基、プロパン－２，２－ジイル基、ｎ－ブタン－１，４－ジイル基、ｎ－ペンタン－１，５－ジイル基、ｎ－ヘキサン－１，６－ジイル基、ｎ－ヘプタン－１，７－ジイル基、ｎ－オクタン－１，８－ジイル基、ｎ－ノナン－１，９－ジイル基、ｎ－デカン－１，１０－ジイル基、ｏ－フェニレン基、ｍ－フェニレン基、ｐ－フェニレン基、ナフタレン－２，６－ジイル基、ナフタレン－２，７－ジイル基、ナフタレン－１，４－ジイル基、ビフェニル－４，４’－ジイル基等が挙げられる。

Ｒ^ａ３３としての２価の炭化水素基が置換基を有する場合、当該置換基としては、水酸基、炭素原子数１以上６以下のアルコキシ基、炭素原子数２以上６以下の脂肪族アシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、及びシアノ基等が挙げられる。

Ｒ^ａ３４としてのブレンステッド酸性基としては、カルボキシ基、スルホン酸基、スルフィン酸基、ホスホン酸基、ホスフィン酸基、及びフェノール性水酸基が好ましく、カルボキシ基、スルホン酸基、ホスホン酸基、及びフェノール性水酸基がより好ましい。

Ｒ^ａ３４がフェノール性水酸基でない場合、－Ｒ^ａ３３－Ｒ^ａ３４で表されるとしては、以下の基が好ましい。下記構造式において、Ｒ^ａ３４はフェノール性水酸基以外のブレンステッド酸性基である。

以上説明した式（ａ２－ｘ）で表される化合物に由来する構成単位の好適な具体例としては、下記の構成単位ａ２－ｘ－１～ａ２－ｘ－２０が挙げられる。これらの構成単位の中では、単量体化合物の入手が容易である点や、良好な表面処理効果を得やすいことから、構成単位ａ２－ｘ－１～ａ２－ｘ－１０、ａ２－ｘ－１９、及びａ２－ｘ－２０が好ましい。

樹脂（Ａ）は、水酸基、シアノ基、及びカルボキシ基からなる群より選択される１以上の基を有する構成単位を、構成単位（ａ２）として含んでいてもよい。樹脂（Ａ）がかかる構成単位を含む場合、樹脂（Ａ）の被処理体表面への密着性が良好である傾向がある。
なお、ブレンステッド酸性基としてカルボキシ基を有する前述の構成単位は、当然、カルボキシ基を有する構成単位に該当する。

水酸基、シアノ基、及びカルボキシ基からなる群より選択される１以上の基を有する構成単位を与えるモノマーとしては、下記式（ａ２－ｘｉ）で表される化合物が好ましい。
ＣＨ_２＝ＣＲ^ａ４１－（Ｒ^ａ４２）_ｃ－ＣＯ－Ｒ^ａ４３・・・（ａ２－ｘｉ）
（式（ａ２－ｘｉ）中、Ｒ^ａ４１は水素原子又はメチル基であり、Ｒ^ａ４２は２価の炭化水素基であり、ｃは０又は１であり、Ｒ^ａ４３は、－ＯＨ、－Ｏ－Ｒ^ａ４４、又は－ＮＨ－Ｒ^ａ４４であり、Ｒ^ａ４４は、水酸基、シアノ基、及びカルボキシ基からなる群より選択される１以上の官能基で置換された炭化水素基である。）

上記式（ａ２－ｘｉ）中、Ｒ^ａ４２は２価の炭化水素基である。２価の炭化水素基の炭素原子数は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されない。樹脂（Ａ）の入手や調製が容易である事から、Ｒ^ａ４２としての２価の炭化水素基の炭素原子数は、１以上２０以下が好ましく、１以上１２以下がより好ましく、１以上１０以下が特に好ましく、１以上６以下が最も好ましい。

Ｒ^ａ４２としての２価の炭化水素基は、脂肪族基でも、芳香族基でも、脂肪族部分と芳香族部分とを含む炭化水素基であってもよい。２価の炭化水素基が、脂肪族基である場合、当該脂肪族基は、飽和脂肪族基でも不飽和脂肪族基でもよい。また、当該脂肪族基の構造は、直鎖状でも、分岐鎖状でも、環状でも、これらの構造の組み合わせであってもよい。

Ｒ^ａ４２の好適な具体例としては、メチレン基、エタン－１，２－ジイル基、エタン－１，１－ジイル基、プロパン－１，３－ジイル基、プロパン－１，１－ジイル基、プロパン－２，２－ジイル基、ｎ－ブタン－１，４－ジイル基、ｎ－ペンタン－１，５－ジイル基、ｎ－ヘキサン－１，６－ジイル基、ｎ－ヘプタン－１，７－ジイル基、ｎ－オクタン－１，８－ジイル基、ｎ－ノナン－１，９－ジイル基、ｎ－デカン－１，１０－ジイル基、ｏ－フェニレン基、ｍ－フェニレン基、ｐ－フェニレン基、ナフタレン－２，６－ジイル基、ナフタレン－２，７－ジイル基、ナフタレン－１，４－ジイル基、ビフェニル－４，４’－ジイル基等が挙げられる。

Ｒ^ａ４３は、－ＯＨ、－Ｏ－Ｒ^ａ４４、又は－ＮＨ－Ｒ^ａ４４である。Ｒ^ａ４４は、水酸基、シアノ基、及びカルボキシ基からなる群より選択される１以上の官能基で置換された炭化水素基である。
Ｒ^ａ４４の基の主骨格を構成する炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状、又は環状の脂肪族基であってもよく、芳香族炭化水素基であってもよい。
直鎖状、分岐鎖状、又は環状の脂肪族基の炭素原子数は１以上２０以下が好ましく、１以上１２以下がより好ましい。
直鎖状、又は分岐鎖状の脂肪族基の好適な例としては、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｓｅｃ－ペンチル基、ｔｅｒｔ－ペンチル基、ｎ－ヘキシル基、ｎ－ヘプチル基、ｎ－オクチル基、ｎ－ノニル基、ｎ－デシル基等が挙げられる。
環状の脂肪族基の好適な例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、及びシクロオクチル基等のシクロオクチル基や、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、及びテトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから１個の水素原子を除いた基や、これらのポリシクロアルカンのＣ１－Ｃ４アルキル置換体から１個の水素原子を除いた基が挙げられる。
芳香族炭化水素基の好適な例としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナントレニル基、及びビフェニリル基等が挙げられる。芳香族炭化水素基は、メチル基、エチル基等のＣ１－Ｃ４アルキル基で置換されていてもよい。

式（ａ２－ｘｉ）で表される化合物に由来する構成単位の特に好ましい具体例としては、下記ａ２－ｘｉ－１～ａ２－ｘｉ－９の構成単位が挙げられる。下記ａ２－ｘｉ－１～ａ２－ｘｉ－９の単位の中では、ａ２－ｘｉ－１～ａ２－ｘｉ－４の構成単位がより好ましい。

以上説明した化合物以外の、樹脂（Ａ）における構成単位（ａ２）を与える化合物としては、例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸－ｎ－プロピル、（メタ）アクリル酸－ｎ－ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸－ｔｅｒｔ－ブチル、（メタ）アクリル酸－ｎ－ペンチル、（メタ）アクリル酸イソペンチル、（メタ）アクリル酸フェニル、Ｎ－メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ－エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ－ｎ－プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ－イソプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ－ｎ－ブチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ－ｎ－ペンチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ－イソペンチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ－フェニル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジ－ｎ－プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジ－ｎ－ブチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジ－ｎ－ペンチル（メタ）アクリルアミド、スチレン、α－メチルスチレン、β－メチルスチレン、ｏ－メチルスチレン、ｍ－メチルスチレン、ｐ－メチルスチレン、及びクロルスチレン、ジアリルアミン、メチルジアリルアミン、エチルジアリルアミン、トリアリルアミン等が挙げられる。

（樹脂（Ａ）の合成方法）
樹脂（Ａ）は、構成単位（ａ１）を与えるベタインモノマーである前述の式（ａ－１）で表される化合物と、必要に応じて構成単位（ａ２）を与えるモノマーとを、周知の方法に従って重合させることにより調製できる。好ましい方法としては、樹脂（Ａ）を構成する構成単位を与えるモノマーを、重合開始剤の存在下に、ラジカル重合させる方法が挙げられる。
重合開始剤としては、例えば、アゾ重合開始剤が挙げられる。このような重合開始剤としては、２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩（ジヒドロクロリド）、２，２’－アゾビス［２－（フェニルアミジノ）プロパン］ジヒドロクロリド、２，２’－アゾビス｛２－［Ｎ－（４－クロロフェニル）アミジノ］プロパン｝ジヒドロクロリド、２，２’－アゾビス｛２－［Ｎ－（４－ヒドロキシフェニル）アミジノ］プロパン｝ジヒドロクロリド、２，２’－アゾビス［２－（Ｎ－ベンジルアミジノ）プロパン］ジヒドロクロリド、２，２’－アゾビス［２－（Ｎ－アリルアミジノ）プロパン］ジヒドロクロリド、２，２’－アゾビス（２－アミジノプロパン）ジヒドロクロリド、２，２’－アゾビス｛２－［Ｎ－（４－ヒドロキシエチル）アミジノ］プロパン｝ジヒドロクロリド、２，２－アゾビス［２－（５－メチル－２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］ジヒドロクロリド、２，２－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］ジヒドロクロリド、２，２－アゾビス［２－（４，５，６，７－テトラヒドロ－１Ｈ－１，３－ジアゼピン－２－イル）プロパン］ジヒドロクロリド、２，２－アゾビス［２－（３，４，５，６－テトラヒドロピリミジン－２－イル）プロパン］ジヒドロクロリド、２，２－アゾビス［２－（５－ヒドロキシ－３，４，５，６－テトラヒドロピリミジン－２－イル）プロパン］ジヒドロクロリド、２，２－アゾビス｛２－［１－（２－ヒドロキシエチル）－２－イミダゾリン－２－イル］プロパン｝ジヒドロクロリド、２，２－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］が挙げられる。これらの重合開始剤は、単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。重合開始剤の使用量は、重合反応を良好に行うことができれば特に限定されない。重合開始剤の使用量は、モノマー全体のモル数に対して、０．１モル％以上２０モル％以下が好ましく、０．１モル％以上１５モル％以下がより好ましい。

表面処理液の質量に対する、樹脂（Ａ）の質量の比率は、特に限定されないが、０．１質量％５質量％以下が好ましく、０．１質量％以上３．０質量％以下がより好ましく、０．１質量％以上１．５質量％以下がさらに好ましい。

＜電解質（Ｂ）＞
表面処理液は電解質（Ｂ）を含んでいてもよい。表面処理液が電解質（Ｂ）を含む場合、表面処理液に、樹脂（Ａ）を均一且つ安定して溶解させやすい。
なお、電解質（Ｂ）は、樹脂（Ａ）以外の物質である。例えば、樹脂（Ａ）に該当し、表面処理液中で電離し得る高分子化合物については、電解質（Ｂ）ではなく樹脂（Ａ）として定義される。

電解質（Ｂ）の種類は、樹脂（Ａ）を分解させたりしない物質であれば特に限定されない。
電解質（Ｂ）の種類は、特に限定されない。電解質（Ｂ）は、塩酸、塩化ナトリウム、及び塩化カリウム等の一般的に強電解質とされる物質であっても、アニオン性界面活性剤（例えば、ドデシル硫酸ナトリウム等）やカチオン性界面活性剤（例えば、塩化ベンザルコニウム等）等の一般的に弱電解質とされる物質であってもよい。

入手が容易で安価であること等から、電解質（Ｂ）の好適な例としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、過塩素酸、塩酸、及び硫酸等が挙げられる。

電解質（Ｂ）の含有量は、本発明の目的を阻害しない範囲で特に限定されず、表面処理液に対する溶解性等を勘案して適宜定められる。
電解質（Ｂ）の含有量は、例えば、樹脂（Ａ）１００質量部に対して、０質量部以上７００質量部以下が好ましく、０質量部以上６００質量部以下がより好ましく、０質量部以上５００質量部以下がさらに好ましい。

〔溶媒（Ｓ）〕
表面処理液は、溶媒（Ｓ）を含む。溶媒（Ｓ）は、水であっても、有機溶剤であっても、有機溶剤の水溶液であってもよい。溶媒（Ｓ）としては、樹脂（Ａ）の溶解性、表面処理の作業の安全性、及び低コストである点等から、水が好ましい。
溶媒（Ｓ）として使用される有機溶剤の好適な例としては、アルコールが挙げられる。該アルコールとしては、脂肪族アルコールが挙げられ、炭素原子数１以上３以下のアルコールが好ましい。具体的には、メタノール、エタノール、ｎ－プロピルアルコール、及びイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）が挙げられ、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールが好ましい。該アルコールは１種又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。

溶媒（Ｓ）における水の含有量は、５０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましく、１００質量％が特に好ましい。

〔その他の成分〕
表面処理液は、本発明の目的を阻害しない範囲で、種々の添加剤を含んでいてもよい。かかる添加剤の例としては、熱重合禁止剤、光重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、消泡剤、及び粘度調整剤等が挙げられる。これらの添加剤の含有量は、これらの添加剤の通常使用される量を勘案して、適宜決定される。

≪表面処理方法≫
表面処理方法は、被処理体の表面の水に対する親和性を所望する程度に調整できるように、被処理体の表面に樹脂（Ａ）を結合又は付着させることができる方法であれば特に限定されない。
典型的には、表面処理方法は、前述の表面処理液を塗布して、被処理体の表面に被膜を形成することを含む。ただし、被処理体の表面の水に対する親和性が所望する程度に調整される限りにおいて、被処理体の表面処理される表面の全面に均一な被膜が形成される必要はない。
表面処理方法は、さらに、表面処理液の塗布後に、被処理体の表面をリンス液によりリンスすることを含むのが好ましい。

以下、表面処理液を塗布して、被処理体の表面に被膜を形成することを「塗布工程」とも記す。また、表面処理液の塗布後に、被処理体の表面をリンス液によりリンスすることを「リンス工程」とも記す。
以下、塗布工程、リンス工程、及び表面処理液について詳細に説明する。

＜塗布工程＞
塗布工程では、前述の表面処理液を被処理体の表面に塗布して被膜を形成する。
塗布方法は特に限定されない。塗布方法の具体例としては、スピンコート法、スプレー法、ローラーコート法、浸漬法等が挙げられる。被処理体が基板である場合、基板の表面に、均一な膜厚の被膜をむらなく形成しやすいことから、塗布方法としてスピンコート法が好ましい。

被処理体の表面処理液が塗布される面の材質は特に限定されず、有機材料であっても、無機材料であってもよい。
有機材料としては、ＰＥＴ樹脂やＰＢＴ樹脂等のポリエステル樹脂、各種ナイロン、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスチレン、（メタ）アクリル樹脂、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、及びシリコーン樹脂（例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等のポリオルガノシロキサン等）等、種々の樹脂材料が挙げられる。
また、種々のレジスト材料に含まれる感光性の樹脂成分や、アルカリ可溶性の樹脂成分も有機材料として好ましい。
無機材料としては、ガラス、シリコンや、銅、アルミニウム、鉄、タングステン等の種々の金属が挙げられる。金属は、合金であってもよい。

被処理体の形状は特に限定されない。被処理体は平坦であってもよく、例えば、球状や、柱状等の立体形状であってもよい。

被処理体は、洗浄剤等の薬品に曝露される場合がある。被処理体の表面に付着する被膜が種々の薬品に曝露されると、薬品の種類によっては、被膜によりもたらされた表面処理効果が大きく損なわれることが懸念される。しかしながら、上述の表面処理液を用いることにより、表面処理された表面が種々の薬品に接触した場合の表面処理効果の低下を抑制できる。そのため、洗浄液等の薬品に曝露されることが多い被処理体、例えば、窓、鏡、家具、光学装置（例えば、レンズを有する装置）が備えるガラス部材や、透光性樹脂部材を、被処理体とすることで、表面処理効果についての薬品耐性を特に発揮することができる。

表面処理液を被処理体の表面に塗布した後は、周知の乾燥方法により、必要に応じて、表面処理液からなる被膜から溶媒（Ｓ）の少なくとも一部を除去してもよい。

塗布工程において形成される被膜の膜厚は、特に限定されない。塗布工程において形成される被膜の厚さは、例えば、１μｍ以下が好ましく、３００ｎｍ以下がより好ましく、１００ｎｍ以下がさらに好ましい。

塗布工程によって形成される被膜の厚さは、表面処理液の固形分濃度、塗布条件等を調整することにより調整可能である。

＜リンス工程＞
リンス工程では、表面処理液の塗布後に、被処理体の表面をリンス液によりリンスする。リンスによって、被処理体の表面に形成される被膜を薄膜化できる。
リンス液としては、所望の膜厚の被膜を形成できる限り特に限定されない。リンス液としては、水、有機溶剤、及び有機溶剤の水溶液を用いることがでる。リンス液としては水が好ましい。
被膜をリンスする方法としては、特に限定されない。典型的には、前述の塗布方法と同様の方法によって、リンス液を被膜に接触させることにより、リンスが行われる。

なお、リンスを行う前に、被膜を加熱し、被膜に含まれる溶媒（Ｓ）の一部又は全部を除去してもよい。加熱温度は、被処理体や樹脂（Ａ）の劣化や分解が生じない温度であれば特に限定されない。典型的な加熱温度としては、５０℃以上３００℃以下程度の温度が挙げられる。加熱時間は特に制限されず、例えば、５秒以上２４時間以下であり、１０秒以上６時間以下が好ましい。

リンス後に得られる被膜の膜厚は、例えば、１０ｎｍ以下が好ましく、０．１ｎｍ以上１０ｎｍ以下がより好ましく、０．１ｎｍ以上８ｎｍ以下がさらに好ましく、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下がさらにより好ましく、０．５ｎｍ以上３ｎｍ以下が特に好ましい。

被膜の厚さは、表面処理液の固形分濃度、塗布条件、リンス液の使用量、リンス液の種類、及びリンス液の温度等を調整することにより調整可能である。

リンス後、必要に応じて被処理体を乾燥させた後、被処理体は種々の用途に好適に使用される。

以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は、これらの実施例に限定されない。

〔実施例１〕
ジアリルアミン１．５ｇと、３－クロロプロピルトリメトキシシラン３．０７ｇと、トリエチルアミン０．１６ｇを、アセトニトリル中で８０℃２４時間攪拌して反応させて、Ｎ－３－トリメトキシプロピル－Ｎ，Ｎ－ジアリルアミンを得た。得られたＮ－３－トリメトキシプロピル－Ｎ，Ｎ－ジアリルアミン４．０ｇと、１，４－ブタンスルトン２．６９ｇとを、アセトニトリル中で８０℃１２時間攪拌して反応させて下記構造の単量体化合物Ｂ／Ｓｉ－１を４．７ｇ得た。得られた単量体化合物Ｂ／Ｓｉ－１のＦＴ－ＩＲスペクトルを、図１に記す。

〔実施例２〕
ジアリルアミン１．６ｇと、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン３．９ｇとを、アセトニトリル中で１００℃２４時間攪拌して反応させて、下記構造の第三級アミン化合物を得た。

得られた第三級アミン化合物４．０ｇと、１，４－ブタンスルトン１．６ｇとを、アセトニトリル中で８０℃１２時間攪拌して反応させて下記構造の単量体化合物Ｂ／Ｓｉ－２３．６ｇを得た。得られた単量体化合物Ｂ／Ｓｉ－２のＦＴ－ＩＲスペクトルを、図２に記す。

〔実施例３〕
ジアリルアミン１．６ｇと、５，６－エポキシへキシルトリメトキシシラン４．２ｇとを、アセトニトリル中で１００℃２４時間攪拌して反応させて、下記構造の第三級アミン化合物を得た。

得られた第三級アミン化合物４．０ｇと、１，４－ブタンスルトン１．５ｇとを、アセトニトリル中で８０℃１２時間攪拌して反応させて下記構造の単量体化合物Ｂ／Ｓｉ－３を３．３ｇ得た。得られた単量体化合物Ｂ／Ｓｉ－３のＦＴ－ＩＲスペクトルを、図３に記す。

〔調整例１〕
ジアリルメチルアミン４．５ｇと１，４－ブタンスルトン５．５ｇとを、アセトニトリル中で８０℃１２時間攪拌して反応させることにより、下記構造のベタインモノマーＢ－１を得た。

〔調整例２〕
４－ビニルピリジン４．５ｇと１，４－ブタンスルトン５．８ｇとを、アセトニトリル中で８０℃１２時間攪拌して反応させることにより、下記構造のベタインモノマーＢ－２を得た。

〔実施例４～１１、及び比較例１～３〕
実施例４～７、及び比較例１～３において、表１に記載の組成の単量体を単独重合又は共重合して樹脂を得た。
実施例３～７、及び比較例１～３において、上記のＢ／Ｓｉ－１、Ｂ／Ｓｉ－２、Ｂ－１、及びＢ－２以外に下記の単量体化合物を用いた。
具体的には、表１に記載の種類及び量（ｍｍｏｌ）の単量体化合物及び重合開始剤を、モノマー濃度が４０質量％の水溶液とし、８０℃で４時間、窒素雰囲気下でラジカル重合を行い、樹脂の水溶液、又は懸濁液を得た。重合開始剤としては、２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩を用いた。
なお、比較例１では、単量体化合物が溶解せず、樹脂を得ることができなかった。このため、比較例１については、得られた樹脂を用いて調製された表面処理液の評価を行わなかった。

各実施例、比較例で得られた樹脂の水溶液、又は懸濁液に対して、樹脂の質量の４倍の塩化ナトリウムを加えて表面処理液を得た。塩化ナトリウムを添加することにより、表面処理液が清澄になった。得られた表面処理液を用いて、以下の評価を行った。

＜水接触角＞
シリコンウエハー上に表面処理液を１０００ｒｐｍ、６０秒の条件でスピンコートした後、ウエハーを８０℃で６０秒間加熱した。次いで、ウエハー表面を水洗して、上記の樹脂からなる単分子膜レベルの膜厚の被膜をウエハー上に形成した。
Ｄｒｏｐｍａｓｔｅｒ７００（協和界面科学株式会社製）を用い、シリコンウエハーの表面処理された表面に純水液滴（２．０μＬ）を滴下して、滴下１０秒後における接触角として、水の接触角を測定した。シリコンウエハー上の３点の水の接触角の平均値を、表１に記す。
なお、未処理のシリコンウエハーの水の接触角は１３．８°である。

＜薬液耐性＞
水接触角の測定と同様の方法で表面処理されたシリコンウエハーを、アニオン性の薬液である濃度１質量％のドデシル硫酸ナトリウム水溶液に１分間浸漬した。その後、シリコンウエハーの表面を純水で１分間シャワー洗浄した。洗浄後のシリコンウエハーの表面処理された表面の水接触角を上記の方法に従って測定した。測定された水の接触角を表１に記す。
また、実施例４の表面処理液で表面処理されたシリコンウエハーと、実施例５の表面処理液で表面処理されたシリコンウエハーとについては、濃度１質量％のドデシル硫酸ナトリウム水溶液を、カチオン性の薬液である濃度１質量％のドデシルトリメチルアンモニウムクロリド水溶液に変えることの他は、上記の方法と同様にして、カチオン性の薬液に対する薬液耐性の試験を行った。カチオン性の薬液への浸漬、及び純水洗浄後のシリコンウエハーの水接触角を表１に記す。
なお、表面処理されていないシリコンウエハーについても、上記のカチオン性の薬液に対する試験を行った。その結果、カチオン性の薬液への浸漬、及び純水洗浄後のシリコンウエハーの水接触角は７１．２°であった。未処理のシリコンウエハーの表面には、活性なＳｉ－ＯＨ基が存在するため、シリコンウエハーの表面にドデシルトリメチルアンモニウムクロリドが吸着又は結合され、その結果として水接触角の値が大きくなったと考えられる。

＜Ｓ２ｓ強度＞
水接触角の測定と同様の方法で表面処理されたシリコンウエハーの表面について、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により測定して、樹脂が有するスルホン酸アニオン基、又はスルホン酸基に含まれるＳに由来する、Ｓ２ｓピークの強度を測定した。Ｓ２ｓピーク強度の値が大きいほど、樹脂が良好に基板に結合していると言える。

実施例４～１１によれば、式（ａ－１）で表される化合物に該当するＢ／Ｓｉ－１又はＢ／Ｓｉ－２に由来する構成単位（ａ１）を含む樹脂（Ａ）を含有する表面処理液を用いて表面処理すると、樹脂（Ａ）の種類に応じて非処理体の表面の親水性が調整されることが分かる。また、薬液耐性試験の結果から、構成単位（ａ１）を含む樹脂（Ａ）を含有する表面処理液を用いて表面処理すると、ドデシル硫酸ナトリウムやドデシルトリメチルアンモニウムクロリドのようなイオン性の薬液に表面処理された面を接触させても親水化の効果が損なわれにくいことが分かる。さらに、Ｓ２ｓ強度の測定結果から、構成単位（ａ１）を含む樹脂（Ａ）は、良好に非処理体表面に結合することが分かる。

Claims (9)

1. 樹脂（Ａ）と、溶媒（Ｓ）とを含み、
   前記樹脂（Ａ）が、下記式（ａ－１）で表される化合物に由来する構成単位（ａ１）を含む、表面処理液。
   

   

   （式（ａ－１）中、Ｒ^１、及びＲ^２は、それぞれ独立にエチレン性不飽和二重結合を有する基であり、Ｒ^３は、スルホン酸アニオン基、又はカルボン酸アニオン基であり、Ｒ^４は、加水分解性シリル基であり、Ｘ、及びＹは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい２価の脂肪族炭化水素基である。）
2. 前記樹脂（Ａ）の全構成単位に対する、前記構成単位（ａ１）の比率が２０モル％以上である、請求項１に記載の表面処理液。
3. 前記表面処理液中の、前記樹脂（Ａ）の含有量が、０．１質量％以上５質量％以下である、請求項１又は２に記載の表面処理液。
4. さらに、電解質（Ｂ）を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の表面処理液。
5. 前記溶媒（Ｓ）が、水を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の表面処理液。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の表面処理液を塗布して、被処理体の表面に被膜を形成することを含む、被処理体の表面に対する表面処理方法。
7. さらに、前記表面処理液の塗布後に、前記被処理体の表面をリンス液によりリンスすることを含む、請求項６記載の表面処理方法。
8. 下記式（ａ－１）で表される化合物。
   

   

   （式（ａ－１）中、Ｒ^１、及びＲ^２は、それぞれ独立にエチレン性不飽和二重結合を有する基であり、Ｒ^３は、スルホン酸アニオン基、又はカルボン酸アニオン基であり、Ｒ^４は、加水分解性シリル基であり、Ｘ、及びＹは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい２価の脂肪族炭化水素基である。）
9. 請求項８に記載の化合物の単独重合体、又は請求項８に記載の化合物と、エチレン性不飽和二重結合を有する他の単量体化合物との共重合体である、樹脂。

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