JPH05295294A

JPH05295294A - 無機素材の表面改質方法

Info

Publication number: JPH05295294A
Application number: JP10147092A
Authority: JP
Inventors: Shigefumi Kuramoto; 成史倉本; Tadahiro Yoneda; 忠弘米田; Taisei Fuku; 大成富久; Tsunemasa Ueno; 恒正上野
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1992-04-21
Filing date: 1992-04-21
Publication date: 1993-11-09

Abstract

(57)【要約】【目的】無機素材の有機媒体に対する濡れ、分散性ま
たは接着性を向上させる。【構成】１分子当たり少なくとも１個のＲ³Ｏ基（Ｒ
³はメチルまたはエチルなどである。）と少なくとも１
個のＳｉ原子を有し、Ｒ³Ｏ基とＳｉ原子が結合してＳ
ｉ−Ｏ−Ｃ結合を形成しているとともに一部または全部
のＳｉ原子がＳｉ−Ｏ−Ｃ結合を介して主鎖と直接また
は間接的に結合している構造を有し、有機溶剤に可溶で
あって数平均分子量が１，０００〜１，０００，０００
の範囲にある含珪素ポリマー（Ｐ）を無機素材と接触さ
せて表面改質する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、無機素材の表面改質
方法に関するものである。更に詳しくは、この発明は、
ゴム成形材料、プラスチック成形材料や塗料等に用いら
れる無機フィラー；あるいは塗料、接着剤、粘着剤やシ
ーリング剤等を塗布する無機素材成形体等の表面を親油
化させ、前記ゴム成形材料、プラスチック成形材料、塗
料、接着剤、シーリング剤等を構成する有機媒体に対す
る濡れや分散性を改良したり、また、有機媒体と無機素
材との界面の接着性を高めるために、特定のポリマー
（Ｐ）を無機素材と接触させる表面改質方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ゴム成形材料、プラスチック
成形材料や塗料等において、増量、軽量、補強、摺動性
（すべり性）、導電性、圧電性、磁性、難燃性、着色、
隠蔽性、防錆性等を目的として無機素材からなる多くの
フィラーが使用されている。また、無機素材からなる成
形体の表面に塗料等が塗布されて、各種用途に用いられ
ている。これら無機素材は、その表面が水酸基や吸着水
で覆われているため、親油性に乏しく、そのままでは有
機媒体との濡れ、有機媒体中への分散性や有機媒体との
接着性が悪いという問題点がある。

【０００３】そこで、無機素材からなるフィラーや基板
等を高級脂肪酸；界面活性剤；シラン系、チタニウム系
またはアルミニウム系カップリング剤等で表面処理して
濡れ、分散性または接着性を改良することが試みられ、
実用に供せられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記高級脂肪酸や界面
活性剤では、無機素材の表面改質効果が不充分であり、
たとえば、無機素材と有機媒体との界面の接着性に乏し
く、最終的に得られるゴム製品やプラスチック製品に十
分な強度が得られなかったり、塗料の場合でも塗膜のザ
ラツキや塗膜と無機素材成形体との密着性が悪い等の問
題が生じる。

【０００５】一方、上記各種カップリング剤のうち、シ
ラン系カップリング剤ではガラスやシリカ等のＳｉを含
むフィラーには顕著な表面改質効果が見られるが、炭酸
カルシウム、酸化マグネシウム、カーボン等のフィラー
にはあまり表面改質効果が発揮されず、有機媒体中の分
散性や有機媒体との接着性に乏しいという問題がある。
また、チタニウム系やアルミニウム系カップリング剤で
は、逆に炭酸カルシウムやカーボン等のフィラーには優
れた表面改質効果を発揮するが、Ｓｉを含むフィラーに
は表面改質効果を発揮せず、また、高価であるという問
題がある。

【０００６】この発明は、無機素材の有機媒体に対する
濡れ、分散性または接着性を向上させる表面改質方法を
提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記従来技
術の問題点を改善するために、無機素材の有機媒体に対
する濡れ、分散性および接着性をより向上させる方法に
ついて鋭意検討した結果、特定の含珪素ポリマー（Ｐ）
を無機素材と接触させることにより上記課題が解決され
ることを見いだし、この発明を完成するに至った。

【０００８】すなわち、この発明は、１分子当たり少な
くとも１個のＲ³Ｏ基〔Ｒ³は、水素原子、または、Ｃ
数１〜２０のアルキル基、Ｃ数１〜２０の置換アルキル
基、Ｃ数５〜１０のシクロアルキル基、Ｃ数５〜２０の
置換シクロアルキル基、Ｃ数６〜２０のアリール基、Ｃ
数６〜２０の置換アリール基、Ｃ数７〜２０のアラルキ
ル基、Ｃ数７〜２０の置換アラルキル基、Ｃ数１〜２０
のアシル基およびＣ数１〜２０の置換アシル基から選ば
れる１種の基であり、Ｒ³が１分子中に複数ある場合、
複数のＲ³は互いに同一であっても異なってもよい。〕
と少なくとも１個のＳｉ原子を有し、Ｒ³Ｏ基とＳｉ原
子が結合してＳｉ−Ｏ−Ｃ結合を形成しているとともに
一部または全部のＳｉ原子がＳｉ−Ｏ−Ｃ結合を介して
主鎖と直接または間接的に結合している構造を有し、有
機溶剤に可溶であって数平均分子量が１，０００〜１，
０００，０００の範囲にある含珪素ポリマー（Ｐ）を無
機素材と接触させる無機素材の表面改質方法を提供す
る。

【０００９】この発明で用いる含珪素ポリマー（Ｐ）
は、上記Ｒ³Ｏ基がＳｉ原子に結合してＳｉ−Ｏ−Ｃ結
合を形成している構造を有する。ポリマー（Ｐ）は、２
個以上のＳｉ原子がシロキサン結合してなるポリシロキ
サン構造を有していても良い。含珪素ポリマー（Ｐ）
は、一部または全部のＳｉ原子がＳｉ−Ｏ−Ｃ結合を介
して直接または間接的に主鎖と結合している構造を有す
る。このＳｉ−Ｏ−Ｃ結合は加水分解性を有するはずで
あるが、Ｓｉと結合しているＲ³Ｏ基に比べて主鎖の分
子量が非常に大きく立体的にかさ高くなるので、加水分
解性が抑制されている。

【００１０】Ｓｉ原子と主鎖との間の結合の具体例は、
下記の２価の結合である。 −Ｏ− −ＣＯＯＲ²Ｏ− −ＣＯＯ− −Ｒ²Ｏ− −ＣＯＮＨＲ²Ｏ− −Ｒ²ＣＯＯ− 〔Ｒ²は、Ｃ数１〜２０の範囲の２価の有機基であ
る。〕Ｒ²の具体例としては、たとえば、直鎖状または分岐状
のＣ数１〜２０のアルキレン基または置換アルキレン基
（たとえば、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレ
ン、ヘキシレン、オクチレン、ドデシレン、オクタデシ
レン、２−メチルテトラメチレン、３−メチルテトラメ
チレン等）、Ｃ数６〜２０のフェニレン基または置換フ
ェニレン基、−ＣＨ₂ＣＨＲ¹−（ＯＣＨ₂ＣＨＲ¹)q
−〔ｑ＝１〜９、Ｒ¹は水素原子またはメチル基であ
る。〕のように例示されたアルキレン基における炭素鎖
が任意の位置で酸素原子により中断されたＣ数１〜２０
のオキシアルキレン基；−ＣＨ₂ＣＨ₂〔ＯＣＯ（ＣＨ
₂)₅〕₂−等の基が挙げられる。Ｒ²が１分子中に複数
ある場合、複数のＲ²は互いに同一であっても異なって
もよい。

【００１１】含珪素ポリマー（Ｐ）の主鎖は、炭素を主
体とするものであり、主鎖結合にあずかる炭素原子が７
０〜１００モル％、残部をＮ，Ｏ，Ｓ，Ｓｉ，Ｐ等の元
素が占めるものである。この主鎖が無機素材の表面に存
在することによりゴム成形材料、プラスチック成形材
料、塗料等に用いられる有機媒体との濡れや有機媒体へ
の分散性を向上させることができる。

【００１２】ゴム成形材料、プラスチック成形材料、塗
料等に用いられる有機媒体におけるフィラーの分散性を
上げるには、ポリマー（Ｐ）は疎水基を有するものが好
ましい。この理由は明らかではないが、ポリマー（Ｐ）
中のＳｉ−Ｏ−Ｒ³基が加水分解されて親水性のＳｉ−
ＯＨ基となり、このＳｉ−ＯＨ基と前記疎水基とがバラ
ンスされてポリマー（Ｐ）が界面活性剤のように働くと
考えられる。前記疎水基としては、Ｃ数６〜２０のアル
キル基（たとえば、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル
基、２−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデ
シル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基等）、Ｃ数６
〜２０のアリール基（たとえば、フェニル基、トリル
基、キシリル基等）、Ｃ数７〜２０のアラルキル基（た
とえば、ベンジル基、フェネチル基等）が主鎖に直接ま
たは該疎水基を有する有機基が主鎖に結合していれば良
い。該疎水基の量は有機媒体の種類によって異なるが、
ポリマー（Ｐ）１分子当たり平均１〜１００個である方
が好ましい。該疎水基が少ないと有機媒体におけるフィ
ラーの分散性が小さい場合があり、多すぎると有機媒体
の種類によっては有機媒体とポリマー（Ｐ）の相溶性が
小さくなり、接着性が低下するおそれがある。

【００１３】上記のような主鎖を有するポリマーの具体
例としては、たとえば、（メタ）アクリル樹脂；スチレ
ン樹脂；酢酸ビニル樹脂；ポリエチレンやポリプロピレ
ン等のポリオレフィン；塩化ビニル樹脂；塩化ビニリデ
ン樹脂；ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル
樹脂；セルロース樹脂；フッ素樹脂；および、これらの
共重合体や一部変性した樹脂等が挙げられる。ポリマー
（Ｐ）は、これらの樹脂の主鎖を構成している１個以上
の炭素原子に上述のような２価の基を介してＳｉが結合
している構造を有する。

【００１４】ポリマー（Ｐ）は、ゴム成形材料、プラス
チック成形材料、塗料等に用いられる有機媒体との濡
れ、分散性、接着性を上げるためには有機媒体と相溶す
るものが好ましい。従って、用いられる有機媒体の溶解
度パラメーターに近い値を有するポリマー（Ｐ）を用い
る方が好ましく、有機媒体と同じ化学構造を有するもの
がより好ましい。

【００１５】ポリマー（Ｐ）中のＳｉ−ＯＲ³基は無機
素材との結合部となる基であり、ポリマー（Ｐ）が無機
素材にＳｉ−ＯＲ³基で結合することによりゴム成形材
料、プラスチック成形材料、塗料等の有機媒体中での濡
れ、分散性、接着性等を改良することができる。特に、
ポリマー（Ｐ）は主鎖とＳｉの間にＳｉ−Ｏ−Ｃ結合を
有しているため、Ｓｉ−Ｃ結合を有する場合に比べてＳ
ｉ原子のイオン性が高まる。その結果、Ｓｉ−ＯＲ³基
の加水分解および無機素材との結合速度が速くなり、従
来より使用されているシラン系カップリング剤で効果の
見られない炭酸カルシウムや酸化マグネシウム等に対し
ても有機媒体中での濡れ、分散性、接着性等の改善効果
が顕著に発現される。

【００１６】Ｒ³Ｏ基は、ポリマー（Ｐ）１分子当たり
少なくとも１個であり、平均３〜１００個であることが
好ましい。Ｒ³Ｏ基がないとポリマー（Ｐ）の無機素材
との結合点がなくなり、有機媒体との濡れ、分散性およ
び接着性が発現せず、逆に多すぎると無機素材からなる
フィラーの場合にはポリマー（Ｐ）が凝集剤的に働いて
分散性や接着性が低下する場合がある。

【００１７】ここでＲ³は、水素原子、または、Ｃ数１
〜２０のアルキル基、Ｃ数１〜２０の置換アルキル基、
Ｃ数５〜１０のシクロアルキル基、Ｃ数５〜２０の置換
シクロアルキル基、Ｃ数６〜２０のアリール基、Ｃ数６
〜２０の置換アリール基、Ｃ数７〜２０のアラルキル
基、Ｃ数７〜２０の置換アラルキル基、Ｃ数１〜２０の
アシル基およびＣ数１〜２０の置換アシル基から選ばれ
る１種の基である。Ｒ³の具体例としては、たとえば、
直鎖状または分岐状のアルキル基（たとえば、メチル、
エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第２級ブチ
ル、第３級ブチル、ヘキシル、オクチル、２−エチルヘ
キシル、ノニル、デシル、ドデシル、オクタデシル
等）、脂環式アルキル基（たとえば、シクロペンチル、
シクロヘキシル等）、アリール基（たとえば、フェニ
ル、トリル、キシリル等）、アラルキル基（たとえば、
ベンジル、フェネチル等）、アシル基（たとえば、アセ
チル、プロピニオル、ブチリル、エトキシカルボニル、
プロポキシカルボニル等）などが挙げられる。Ｃ数１〜
２０の置換アルキル基、Ｃ数５〜２０の置換シクロアル
キル基、Ｃ数６〜２０の置換アリール基、Ｃ数７〜２０
の置換アラルキル基およびＣ数１〜２０の置換アシル基
としては、それぞれ、たとえば上記Ｃ数１〜２０のアル
キル基、Ｃ数５〜１０のシクロアルキル基、Ｃ数６〜２
０のアリール基、Ｃ数７〜２０のアラルキル基およびＣ
数１〜２０のアシル基の各水素の１または２以上が、た
とえば、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基；ア
セチル基、プロピオニル基等のアシル基；塩素、臭素等
のハロゲン等で置換されてなる基が挙げられる。Ｒ³が
１分子中に複数ある場合、複数のＲ³は互いに同一であ
っても異なってもよい。Ｒ³は、水素原子、メチル基、
エチル基、プロピル基、ブチル基が好ましい。これは、
Ｒ³Ｏ基の加水分解縮合速度が更に速くなるという理由
による。

【００１８】この発明で用いる含珪素ポリマー（Ｐ）の
数平均分子量は、１，０００〜１，０００，０００の範
囲内にある必要があり、２，０００〜２００，０００の
範囲内にあることが好ましい。分子量が小さい場合には
シラン系カップリング剤と同様にＳｉを含有しない無機
素材には表面改質効果が小さい。逆に分子量が大きい場
合には無機素材と接触させる際に有機溶剤に溶解させた
り、また、溶融させたりして使用するのが困難になる。

【００１９】この発明に用いる含珪素ポリマー（Ｐ）
は、有機溶剤に可溶であることが必要である。これによ
り、ポリマー（Ｐ）を有機溶剤に溶解して無機素材と接
触させたり、熱可塑性樹脂と無機素材を溶融混練する際
にポリマー（Ｐ）を直接添加して無機素材と接触させた
りして表面改質することができる。ポリマー（Ｐ）が有
機溶剤に可溶であるということは、ポリマー（Ｐ）が高
度な架橋構造を有しておらず、熱可塑的性質を示してお
り、たとえば、後述の実施例における溶解性の試験方法
で調べることができる。ポリマー（Ｐ）は、後述する有
機溶剤の少なくとも１種の単独溶剤または２種以上の混
合溶剤に可溶であればよい。

【００２０】このような有機溶剤は、反応性のものでも
非反応性のものでも良い。具体例としては、ベンゼン、
トルエン、キシレン、スチレン、α−メチルスチレンな
どの芳香族炭化水素類；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸
プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブ
チル、酢酸第２ブチル、酢酸アミル、酢酸エチレングリ
コールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモ
ノエチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノブチル
エーテル、酢酸メトキシブチル、酢酸ジエチレングリコ
ールモノエチルエーテル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ
酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチ
ル、プロピオン酸ブチル、メチルメタクリレート、エチ
ルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、エ
チルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘ
キシルアクリレート、グリシジルメタクリレート等のエ
ステル類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソ
ブチルケトン、メチルブチルケトン、メシチルオキシ
ド、メチルイソアミルケトン、メチルアミルケトン、エ
チルブチルケトン、シクロヘキサノン、エチルアミルケ
トン、ジイソブチルケトン等のケトン類；テトラヒドロ
フラン、ジオキサン、ジ−ｎ−ブチルエーテル等のエー
テル類；メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、
イソプロパノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、
sec-ブタノール、ｔ−ブタノール、メチルイソブチルカ
ルビノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコー
ル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレン
グリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモ
ノブチルエーテル、メトキシブタノール、ジエチレング
リコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモ
ノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエ
ーテル等のアルコール類；塩化メチレン、トリクロルエ
チレン、クロロホルム、四塩化エチレン、四塩化炭素、
ジクロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素類；ならび
に、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキ
サン、エチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類など
が挙げられる。

【００２１】この発明で用いる含珪素ポリマー（Ｐ）
は、上記のようにＲ³Ｏ基を有しているとともに、下記
一般式（Ｚ−１）〜（Ｚ−８）で表される１価の反応性
有機基（Ｚ）の少なくとも１種がＳｉ−Ｏ−Ｃ結合を介
してＳｉ原子に結合している、すなわち、Ｚ−Ｏ−Ｓｉ
となっている構造を有するものが好ましい。そのように
反応性有機基Ｚを有するポリマー（Ｐ）は、有機媒体と
の間に化学的結合を形成しうるので、基Ｚを有しないも
のに比べると、有機媒体と無機素材の接着性をより向上
させる。このとき、無機素材との結合および有機媒体と
の化学的結合は、同時にあるいは別々に生成させること
ができる。有機媒体との化学的結合により有機媒体と無
機素材の接着性をより有効なものにするという点から
は、ポリマー（Ｐ）は基Ｚを１分子当たり平均少なくと
も１個有することが好ましい。（Ｚ−１）ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹)−ＣＯＯＲ²− （Ｚ−２）ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹)−ＣＯ− （Ｚ−３）ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹)−Ｒ²− （Ｚ−４）ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹)−ＣＯＮＨＲ²− （Ｚ−５）ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹)−ＣＯＮＨＲ²−ＣＯ− （Ｚ−６）ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹)−Ｒ²−ＣＯ− 〔一般式（Ｚ−１）〜（Ｚ−８）中、互いに独立に、Ｒ
¹は水素原子またはメチル基、Ｒ²は前記と同じであ
る。〕反応性有機基（Ｚ）が１分子中に複数ある場合、複数の
Ｚは互いに同一であっても異なってもよい。

【００２２】上記ポリマー（Ｐ）は、大きく分けて２種
の方法によって製造することができる。その第１の方法
は、Ｓｉ−Ｏ−Ｃ結合の交換反応を利用する方法であ
り、第２の方法は、重合性不飽和基を有するモノマー成
分を共重合させる方法である。交換反応を利用する方法
は、加水分解性オルガノシロキサン（ａ）に対して主骨
格形成用ＯＨ含有有機ポリマー（ｂ）を交換反応をさせ
る方法である。加水分解性オルガノシロキサン（ａ）
は、Ｓｉ原子に結合したＲ³Ｏ基〔Ｒ³は、前記と同じ
である。〕を複数個有する珪素化合物である。主骨格形
成用ＯＨ含有有機ポリマー（ｂ）は、炭素を主体とする
主鎖を有し、かつ、ヒドロキシル基およびカルボキシル
基のうちの少なくとも一方を分子内に１個以上含有する
ポリマーである。この交換反応では、加水分解性オルガ
ノシロキサン（ａ）が有するＲ³Ｏ基の一部または全部
と主骨格形成用ＯＨ含有有機ポリマー（ｂ）が有するヒ
ドロキシル基およびカルボキシル基のうちの少なくとも
一方とで反応させて、Ｒ³Ｏ基を（ｂ）の残基（下記
Ｙ）と交換する。すなわち、加水分解性オルガノシロキ
サン（ａ）を次式（Ｉ）：で表し、主骨格形成用ＯＨ含有有機ポリマー（ｂ）をＹ
−ＯＨ（ここで、ＯＨは、ヒドロキシル基および／また
はカルボキシル基中のＯＨである。）で表した時に、次
式（II）：で表される反応により目的とするポリマー（Ｐ）が生成
する反応である。

【００２３】加水分解性オルガノシロキサン（ａ）は、
従来公知のものを使用することができ、特に限定されな
いが、たとえば、水ガラスを中和または陽イオン交換樹
脂で処理して得られるケイ酸あるいはケイ酸を更にアル
コール中でエステル化処理して得られるポリアルコキシ
シロキサンや一般式：Ｒ⁴ _pＳｉ（ＯＲ³)_4-p … 〔式中、Ｒ³は、上述したものであり、複数のＲ³はす
べて同一または少なくとも１つが異なっていてもよい。
Ｒ⁴は、Ｃ数１〜２０の範囲の１価の有機基である。ｐ
は０〜２の整数である。Ｒ⁴が２個の場合には、互いに
同一または異なっていてもよい。〕で示されるシラン化
合物、その加水分解物、および、その縮合物からなる群
から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。特に、一般
式で示されるシラン化合物、その加水分解物、およ
び、その縮合物は、容易に合成または入手できるので好
ましい。

【００２４】上記一般式中のＲ⁴は、Ｃ数１〜２０の範
囲の１価の有機基から選ばれる少なくとも１種の基であ
り、Ｃ原子が直接Ｓｉと結合している。Ｒ⁴の具体例と
しては、Ｒ³の具体例として挙げたもの等が挙げられ
る。Ｒ⁴が１分子中に複数ある場合、複数のＲ⁴は互い
に同一であっても異なってもよい。一般式で示される
シラン化合物の具体例としては、たとえば、テトラメト
キシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポ
キシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリメトキ
シシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメト
キシシラン、エチルトリエトキシシラン、ｎ−プロピル
トリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラ
ン、ｉ−プロピルトリメトキシシラン、ｉ−プロピルト
リエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェ
ニルトリエトキシシラン、ジメトキシジメチルシラン、
ジメチルジエトキシシラン、ジメトキシジフェニルシラ
ン、ジメトキシジエトキシシラン等のアルコキシシラン
化合物；テトラアセトキシシラン、メチルトリアセトキ
シシラン、フェニルトリアセトキシシラン、ジアセトキ
シジメチルシラン等のアシロキシシラン化合物；ジシク
ロヘキシルジヒドロキシシラン、ジフェニルジヒドロキ
シシラン、オクチルトリヒドロキシシラン等のシラノー
ル化合物などを挙げることができ、それぞれ、単独で使
用されたり、２種以上併用されたりする。中でも、アル
コキシシラン化合物は、交換反応が容易に起こるので、
特に好ましい。

【００２５】一般式で示されるシラン化合物の加水分
解物としては、たとえば、テトラヒドロキシシラン、メ
チルトリヒドロキシシラン、フェニルトリヒドロキシシ
ランなどを挙げることができ、それぞれ、単独で使用さ
れたり、２種以上併用されたりする。実際には、単離さ
れず、シラン化合物、その加水分解物、および、その縮
合物の混合物の形で使用されることが多い。

【００２６】一般式で示されるシラン化合物の縮合物
としては、たとえば、平均組成が下記一般式で表され
るポリシロキサンから選ばれる少なくとも１種の化合物
が挙げられ、それぞれ、単独で使用されたり、２種以上
併用されたりする。〔式中、Ｒ³およびＲ⁴は前記と同じ、ｈは０以上、２
以下の数、ｉは３以下の正の数、ｈ＋ｉは３以下の正の
数である。ただし、Ｒ³が１分子中に複数ある場合、複
数のＲ³は互いに同一であっても異なってもよく、Ｒ⁴
が１分子中に複数ある場合、複数のＲ⁴は互いに同一で
あっても異なってもよい。〕このようなポリシロキサンは、たとえば、水を含むアル
コール等の有機溶媒中で加水分解縮合する方法により製
造される。その際、触媒として塩酸、硝酸、硫酸等の無
機酸；ギ酸、酢酸、ｐ−トルエンスルホン酸、シュウ酸
等の有機酸；アンモニア、水酸化ナトリウム等のアルカ
リ；酸性または塩基性のイオン交換樹脂；Ａｌ₂Ｏ₃等
の固体酸または塩基が使用され、たとえば、数平均分子
量２００〜１００，０００のものが使用される。中でも
特に好ましいのは、反応後の除去が容易であるという点
で系に不溶な固体状触媒を用いることが推奨される。

【００２７】前記主骨格形成用ＯＨ含有有機ポリマー
（ｂ）が有する、炭素を主体とする主鎖とは、主鎖結合
にあずかる原子のうち炭素原子が７０〜１００モル％、
残部をＮ，Ｏ，Ｓｉ，Ｓ，Ｐ等の元素が占める主鎖であ
る。ポリマー（ｂ）は、好ましくは数平均分子量が１，
０００〜１，０００，０００である。ポリマー（ｂ）の
数平均分子量が１，０００未満だと、得られるポリマー
（Ｐ）を用いて無機素材の表面処理を行ってもその改質
効果が小さい場合があり、１，０００，０００超過だ
と、得られる含珪素ポリマー（Ｐ）が有機溶剤に溶解し
なかったりあるいは溶融しなかったりするおそれがあ
る。

【００２８】このようなポリマー（ｂ）としては、ヒド
ロキシル基および／またはカルボキシル基を含有するポ
リマーなら従来公知のものを使用することができ、特に
限定されず、樹脂としてたとえば、（メタ）アクリル樹
脂、スチレン−（メタ）アクリル樹脂、（メタ）アクリ
ル−酢酸ビニル樹脂、ポリエステル、アルキド樹脂、ア
ルキド変性（メタ）アクリル樹脂、ニトロセルロース樹
脂、ポリエーテル、（メタ）アクリル−シリコーン樹
脂、ウレタン樹脂、ポリビニルアルコール等が挙げら
れ、それぞれ、単独で使用されたり、２種以上併用され
たりする。

【００２９】ポリマー（ｂ）としては、特に、アクリル
酸ヒドロキシアルキル、メタクリル酸ヒドロキシアルキ
ル、アクリル酸、メタクリル酸から選ばれる少なくとも
１種のモノマーをアクリル酸エステル類、アクリルアミ
ド類、メタクリル酸エステル類、メタクリルアミド類、
アリル化合物類、ビニルエーテル類、ビニルエステル
類、スチレン類等のラジカル重合性モノマーと共重合し
て得られるポリマーが容易に合成または入手できるので
好ましい。

【００３０】ポリマー（ｂ）の製造に用いられるモノマ
ーは、たとえば、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒド
ロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシエチルメタク
リレート、ヒドロキシプロピルメタクリレートなどのヒ
ドロキシル基含有モノマー；アクリル酸、メタクリル
酸、マレイン酸、フマル酸などのカルボキシル基含有モ
ノマーなどであり、その他、これらのモノマーと共重合
可能な不飽和基を１個有するコモノマーが必要に応じて
用いられる。このようなコモノマーとしては、たとえ
ば、アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、
クロトン酸エステル類、イタコン酸エステル類、マレイ
ン酸エステル類、フマール酸エステル類などの不飽和カ
ルボン酸エステル類；アクリルアミド類；メタクリルア
ミド類；アリル化合物；ビニルエーテル類；ビニルエス
テル類；スチレン類；ビニルニトリル類などから選ばれ
る少なくとも１種の化合物である。

【００３１】交換反応を利用する方法では、ポリマー
（Ｐ）中に二重結合基やエポキシ基のような反応性有機
基Ｚを存在させる場合、加水分解性オルガノシロキサン
（ａ）に対して主骨格形成用ＯＨ含有有機ポリマー
（ｂ）とＯＨ含有反応性有機化合物（ｃ）を交換反応さ
せる。この場合、交換反応は以下の方法により行うこと
ができる。（１）加水分解性オルガノシロキサン（ａ）と主骨格形
成用ＯＨ含有有機ポリマー（ｂ）とを、（ａ）の有する
一部のＲ³Ｏ基と（ｂ）の有するヒドロキシル基および
カルボキシル基のうちの少なくとも一方とで反応させて
Ｒ³Ｏ基を（ｂ）の残基と交換すると同時に、（ａ）と
（ｃ）とを、（ａ）の有する一部のＲ³Ｏ基と（ｃ）の
有するヒドロキシル基およびカルボキシル基のうちの少
なくとも一方とで反応させてＲ³Ｏ基を（ｃ）の残基と
交換する。

【００３２】（２）加水分解性オルガノシロキサン（ａ）とポリマー
（ｂ）を予め交換反応させてなる含珪素有機ポリマー
（ｄ）〔このポリマー（ｄ）は上述のように基Ｚを持た
ないポリマー（Ｐ）である。〕とＯＨ含有反応性有機化
合物（ｃ）とを、（ｄ）の有する一部のＲ³Ｏ基と
（ｃ）の有するヒドロキシル基およびカルボキシル基の
うちの少なくとも一方とで反応させてＲ³Ｏ基を（ｃ）
の残基と交換する。

【００３３】（３）加水分解性オルガノシロキサン（ａ）とＯＨ含有
反応性有機化合物（ｃ）を、（ａ）の有する一部のＲ³
Ｏ基と（ｃ）の有するヒドロキシル基およびカルボキシ
ル基のうちの少なくとも一方とで反応させてＲ³Ｏ基を
（ｃ）の残基と予め交換してなる反応性有機珪素化合物
（ｅ）とポリマー（ｂ）とを、（ｅ）の有する一部のＲ
³Ｏ基と（ｂ）の有するヒドロキシル基およびカルボキ
シル基のうちの少なくとも一方とで反応させてＲ³Ｏ基
を（ｂ）の残基と交換する。

【００３４】ＯＨ含有反応性有機化合物（ｃ）は、ヒドロキシル基お
よびカルボキシル基のうちの少なくとも１つを１個以上
有するとともに、重合可能な不飽和基およびエポキシ基
から選ばれる少なくとも１種の反応性基を１個以上有す
る有機化合物である。このような化合物（ｃ）として
は、従来公知のものを使用することができ、特に限定さ
れないが、たとえば、一般式Ｚ−ＯＨ〔ただし、Ｚは上
記一般式（Ｚ−１）〜（Ｚ−８）で表される基であ
る。〕で示される化合物（たとえば、２−ヒドロキシエ
チルメタクリレート、３−ヒドロキシプロピルメタクリ
レート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、４−
ヒドロキシブチルメタクリレート、２−ヒドロキシエト
キシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルア
クリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、アリ
ルアルコール、エチレングリコールモノアリルエーテ
ル、２−ヒドロキシエチルメタクリルアミド、２−ヒド
ロキシエチルアクリルアミド、メタクリル酸、アクリル
酸、１−カルボキシメチルメタクリルアミド、ビニル酢
酸、グリシドール、エチレングリコールモノグリシジル
エーテル、グリシド酸、３，４−エポキシブタン酸な
ど）から選ばれる少なくとも１つが例示される。これら
の化合物の中でも、交換反応が容易に起こる点で、ヒド
ロキシル基を有する化合物、すなわち、基Ｚが上記一般
式（Ｚ−１）〜（Ｚ−３）および（Ｚ−７）で表される
化合物が好ましい。

【００３５】上記のような交換反応は、触媒の存在下ま
たは非存在下に行われる。触媒としては、無機酸（たと
えば、塩酸、硝酸、硫酸、燐酸等）、有機酸（たとえ
ば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、ｐ−トルエ
ンスルホン酸等）、有機アミン化合物（たとえば、トリ
エチルアミン、トリプロピルアミン等）、有機アルカリ
金属化合物（たとえば、ナトリウムメトキシド、ナトリ
ウムエトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキ
シド、カリウム−ｔ−ブトキシド等）、ゼオライト類、
酸性もしくは塩基性イオン交換樹脂、金属酸化物（たと
えば、Ｇａ₂Ｏ₃、Ｔｌ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ
₃等）等の液体状あるいは固体状の酸または塩基を挙げ
ることができる。中でも特に好ましいのは、反応後の除
去が容易であるという点で系に不溶な固体状触媒を用い
ることが推奨される。

【００３６】上記交換反応は、溶剤中または無溶剤下に
０〜２００℃、好ましくは４０〜１３０℃に加温され、
また反応系は加圧下、常圧下、減圧下の如何を問わず、
また、交換反応によって副生するアルコール類またはカ
ルボン酸類を除去しつつ反応を行うことも可能である。
反応系に用いる溶剤としては、たとえば、加水分解性オ
ルガノシロキサン（ａ）、ポリマー（ｂ）および化合物
（ｃ）が溶解するものであれば、すべて使用でき、たと
えば、代表的なものとしては、トルエン、キシレン等の
芳香族炭化水素類；ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の
脂肪族炭化水素類；クロロホルム、塩化メチレン、ジク
ロロエタン等のハロゲン化炭化水素類；テトラヒドロフ
ラン、ジオキサン、ｎ−ブチルエーテル等のエーテル
類；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など
が使用される。

【００３７】交換反応に溶剤を用いた場合、得られたポ
リマー（Ｐ）を取り出す方法としては、ポリマー（Ｐ）
が、使用した有機溶剤に溶解する場合には有機溶剤を留
去したり、ポリマー（Ｐ）が不溶な有機溶剤に添加した
りして固体として取り出すことができるが、ポリマー
（Ｐ）を塗料等に応用する場合は、有機溶剤に溶解した
ままで使用することも可能である。

【００３８】交換反応は、たとえば、（ａ）中のＲ³Ｏ
基１モルに対して、（ｂ）中のヒドロキシル基およびカ
ルボキシル基のモル数の合計が０．００１〜１の割合と
なるようにポリマー（ｂ）を用い、しかも、（ｃ）中の
ヒドロキシル基およびカルボキシル基のモル数の合計が
０．００１〜１の割合となるように化合物（ｃ）を用い
て、触媒の存在下または非存在下、溶剤中または無溶剤
下に１０分〜５時間行われる。

【００３９】交換反応の際に水が存在すると加水分解性
オルガノシロキサン（ａ）のＲ³Ｏ基の加水分解および
縮合が生じるため、水を極力存在させない方が好まし
く、存在させても１０００ｐｐｍ以下に押さえることが
好ましい。ポリマー（Ｐ）を作るための上記共重合方法
は、反応性有機珪素化合物（Ｒ）単独、または、これと
共重合可能な単官能性モノマー（Ｂ）を共重合させる方
法である。

【００４０】反応性有機珪素化合物（Ｒ）は、上記反応
性有機基（Ｚ）のうちの一般式（Ｚ−１）〜（Ｚ−６）
で表されるものの中から選ばれる少なくとも１種を１個
以上とＳｉ原子を有し、有機基（Ｚ）とＳｉ原子がＳｉ
−Ｏ−Ｃ結合を形成している化合物であり、たとえば、
下記一般式で表される重合性有機珪素化合物（Ｋ）お
よび平均組成が下記一般式で表され数平均分子量が４
００〜１００，０００の重合性オルガノポリシロキサン
（Ｌ）から選ばれる少なくとも１種である。ここで、重
合性とは、１個以上のラジカル重合可能な不飽和基を有
することを示す。

【００４１】〔式中、Ｚは上記一般式（Ｚ−１）〜（Ｚ−６）で表さ
れる基から選ばれる１種、Ｒ³およびＲ⁴は、上述した
ものである。ｒは１〜３の整数、ｓは１〜３の整数、ｒ
＋ｓは２〜４の整数、ｔは３以下の正の数、ｕは３以下
の正の数、ｖは０〜２の範囲の数、ｔ＋ｕ＋ｖは３以下
の正の数である。ただし、Ｚが１分子中に複数ある場
合、複数のＺは互いに同一であっても少なくとも１つが
異なってもよく、Ｒ³が１分子中に複数ある場合，複数
のＲ³は互いに同一であっても異なってもよく、Ｒ⁴が
１分子中に複数ある場合，複数のＲ⁴は互いに同一であ
っても異なってもよい。〕特に、重合性有機珪素化合物
（Ｋ）として、分子中に２個以上の互いに同一または少
なくとも１つが異なっていても良い基Ｚが存在する多官
能性有機珪素化合物（Ａ）や、０．５≦（Ｍ／Ｎ）×ｔ
≦１０を満足する官能性オルガノポリシロキサン（Ｆ）
〔ここで、Ｍは官能性オルガノポリシロキサン（Ｆ）の
数平均分子量、Ｎは一般式の式量、ｔは一般式にお
いて有機基（Ｚ）の数を表す３以下の正の数である。〕
から選ばれる１種を使用する場合には、（Ｒ）と（Ｂ）
との合計量に対して（Ａ）０．５〜６０wt％および
（Ｆ）０．５〜８０wt％の内の少なくとも一方をこの範
囲で含有させて有機溶剤中で共重合させることにより、
得られるポリマー（Ｐ）中に一般式（Ｚ−１）〜（Ｚ−
６）で表される基Ｚを存在させることができる。

【００４２】前記重合性有機珪素化合物（Ｋ）の具体例
としては、たとえば、メタクリロキシエトキシトリメト
キシシラン、メタクリロキシエトキシトリエトキシシラ
ン、メタクリロキシエトキシトリアセトキシシラン、メ
タクリロキシプロポキシトリメトキシシラン、アクリロ
キシエトキシトリメトキシシラン、アクリロキシプロポ
キシトリメトキシシラン、アクリロキシトリエトキシト
リエトキシシラン、メタクリロキシトリメトキシシラ
ン、メタクリロキシトリエトキシシラン、アクリロキシ
トリメトキシシラン、アクリロキシトリエトキシシラ
ン、アクリロキシトリアセトキシシラン、アリルオキシ
トリメトキシシラン、ビニルフェノキシトリメトキシシ
ラン、ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＮＨＣＨ₂ＣＨ₂ＯＳｉ（ＯＣ
Ｈ₃)₃、ＣＨ ₂＝ＣＨＣＯＮＨＣＨ₂ＣＨ₂ＣＯＯＳｉ
（ＯＣＨ₃)₃などを挙げることができる。

【００４３】多官能性有機珪素化合物（Ａ）の具体例と
しては、ビス（メタクリロキシプロポキシ）ジメトキシ
シラン、ビス（メタクリロキシエトキシ）ジメトキシシ
ラン、ビス（メタクリロキシプロポキシ）ジエトキシシ
ラン、ビス（メタクリロキシエトキシ）ジエトキシシラ
ン、ビス（メタクリロキシブトキシ）ジメトキシシラ
ン、ビス（メタクリロキシジエトキシ）ジメトキシシラ
ン、ビス（メタクリロキシテトラエトキシ）ジメトキシ
シラン、ビス（メタクリロキシクロロプロポキシ）ジメ
トキシシラン、トリス（メタクリロキシクロロプロポキ
シ）メトキシシラン、トリス（メタクリロキシエトキ
シ）メトキシシラン、ビス（メタクリロキシエトキシ）
ジアセトキシシラン、ビス（アクリロキシエトキシ）ジ
メトキシシラン、ビス（アクリロキシエトキシ）ジフェ
ノキシシラン、トリス（アクリロキシエトキシ）メトキ
シシラン、トリス（アクリロキシエトキシ）フェノキシ
シラン、ビス（アクリロキシプロポキシ）ジメトキシシ
ラン、ビス（アクリロキシブトキシ）ジブトキシシラ
ン、トリス（アクリロキシジエトキシ）ドデシロキシシ
ラン、ジ（メタクリロキシ）ジメトキシシラン、ジ（メ
タクリロキシ）ジエトキシシラン、トリ（メタクリロキ
シ）ブトキシシラン、ジ（アクリロキシ）ジメトキシシ
ラン、ジ（アクリロキシ）ジアセトキシシラン、トリ
（アクリロキシ）ブトキシシラン、ビス（アリルオキ
シ）ジメトキシシラン、トリス（アリルオキシ）エトキ
シシラン、トリス（ビニルフェノキシ）ブトキシシラ
ン、（ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＮＨＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ)₂Ｓｉ（Ｏ
ＣＨ₃)₂、（ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＮＨＣＨ₂ＣＨ₂ＣＯ
Ｏ)₂Ｓｉ（ＯＣＨ₃)₂などを挙げることができる。

【００４４】上記重合性オルガノポリシロキサン（Ｌ）
の具体的な合成法としては、たとえば、上記一般式で
表されるシラン化合物の少なくとも１種を加水分解縮合
して得られる平均組成が一般式で示されるポリシロキ
サン、あるいは、水ガラスを中和または陽イオン交換樹
脂で処理して得られるケイ酸あるいはケイ酸を更にアル
コール中でエステル化処理して得られるポリアルコキシ
シロキサンを、一般式Ｚ−ＯＨで示されるＯＨ含有反応
性有機化合物（Ｃ）〔Ｚは上記一般式（Ｚ−１）〜（Ｚ
−６）で示される基である。〕、すなわち、ＣＨ₂＝Ｃ
（Ｒ¹)ＣＯＯＲ ²ＯＨ（Ｒ¹およびＲ²は前記と同
じ）、（メタ）アクリル酸〔ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ ¹)ＣＯＯ
Ｈ：Ｒ¹は前記と同じ〕、ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹)Ｒ²ＯＨ
（Ｒ¹およびＲ²は前記と同じ）、ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹)Ｃ
ＯＮＨＲ²ＯＨ（Ｒ¹およびＲ²は前記と同じ）、ＣＨ
₂＝Ｃ（Ｒ¹)ＣＯＮＨＲ²ＣＯＯＨ（Ｒ¹およびＲ²は
前記と同じ）、ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹)Ｒ²ＣＯＯＨ（Ｒ¹お
よびＲ²は前記と同じ）等で交換反応することにより得
られる。

【００４５】また、単官能性モノマー（Ｂ）としては、
重合可能な不飽和基を１個有する化合物であり、たとえ
ば、アクリル酸、メタクリル酸などの不飽和カルボン酸
類；アクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、
クロトン酸エステル類、イタコン酸エステル類、マレイ
ン酸エステル類、フマール酸エステル類などの不飽和カ
ルボン酸エステル類；アクリルアミド類；メタクリルア
ミド類；アリル化合物；ビニルエーテル類；ビニルエス
テル類；スチレン類；ビニルニトリル類；ラジカル重合
性を有するシランカップリング剤（不飽和基を有するシ
ランカップリング剤）などから選ばれる少なくとも１種
の化合物である。

【００４６】反応性有機珪素化合物（Ｒ）とモノマー
（Ｂ）を共重合させる際の（Ｒ）と（Ｂ）の割合は、
（Ｒ）＋（Ｂ）の合計量に対して、（Ｒ）０．５〜１０
０wt％、（Ｂ）０〜９９．５wt％の範囲であり、（Ｒ）
が０．５wt％未満の場合には、ポリマー（Ｐ）中にＳｉ
ＯＲ³という構造を有するポリマーが少なくなるおそれ
がある。

【００４７】反応性有機珪素化合物（Ｒ）単独であるい
はこれとモノマー（Ｂ）を重合させる方法は、従来公知
の方法がとられ、ラジカル開始剤の存在下、バルク重
合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等のいずれの方法を
用いてもよい。しかしながら、有機珪素化合物（Ｒ）と
して多官能性有機珪素化合物（Ａ）や官能性オルガノポ
リシロキサン（Ｆ）を使用する場合には、溶液重合をと
ることが好ましい。他の方法では、高度な架橋構造を有
するポリマーとなり、有機溶剤に不溶であったり、ま
た、溶融しなかったりするため、無機素材の表面改質が
不充分となり、その効果が発現されにくくなる。

【００４８】ラジカル重合開始剤としては、たとえば、
従来公知のものを使用することができ、特に限定されな
いが、好ましくは、アゾ化合物、過酸化物などから選ば
れる少なくとも１種の化合物である。上記したラジカル
重合開始剤の量としては特に限定はないが、多量に使用
すると発熱量が多くなって反応の制御が困難となり、一
方、少量使用の場合は高度な架橋構造を生成し、有機溶
剤に不溶となりやすくなるので、好ましくは（Ｒ）＋
（Ｂ）の合計量に対して０．５〜７wt％、更に好ましく
は１〜６wt％の範囲で使用する方が良い。

【００４９】溶液重合に用いる有機溶媒は、有機珪素化
合物（Ｒ）およびモノマー（Ｂ）が溶解するものであれ
ば特に限定されず、具体例としては、ケトン類、エステ
ル類、芳香族炭化水素類、エーテル類、アルコール類、
ハロゲン化炭化水素類などが挙げられ、いずれか１つが
単独で使用されたり、２以上の溶剤の混合溶剤で使用さ
れたりする。

【００５０】また、共重合させる際の温度は、重合方法
や使用するラジカル重合開始剤によって適宜選択可能で
あるが、反応の制御のし易さから３０〜２００℃、好ま
しくは５０〜１５０℃の範囲とされる。共重合の際に連
鎖移動剤や分子量調節剤、界面活性剤等を適宜使用して
もかまわない。重合を行う時間は、たとえば、１〜１２
時間とされる。

【００５１】この発明の表面改質方法により処理される
無機素材は特に限定されないが、好ましくは、周期律表
Ia〜Va族、Ib〜VIIb族およびVIII族から選ばれる１種以
上の金属の、酸化物、水酸化物、硫化物、炭化物、窒化
物、硫酸塩、炭酸塩、りん酸塩およびフェロシアン化
物；カーボン；および、周期律表IIIa族、Ib〜IIb 族お
よびVIII族から選ばれる１種以上の金属元素からなる金
属素材から選ばれる少なくとも１種である。無機素材の
具体的な形状としては、粒状、中空状、繊維状、鱗片
状、板状（またはフレーク状）等のフィラー；基板等の
成形体などが挙げられるが、これらのものに限定されな
い。これらの更に具体的な例を挙げると以下のようなも
のがある。〔フィラー〕（酸化物）：二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化第二鉄、酸
化クロム、亜酸化銅、酸化第二銅、三酸化アンチモン、
五酸化アンチモン、二酸化珪素、アルミナ、酸化スズ、
チタン酸カリウム、酸化マグネシウム、コバルトブルー
（ＣｏＯ・ｎＡｌ₂Ｏ₃）、コバルトグリーン（ＣｏＯ
・ｎＺｎＯ）、チタングリーン（ＴｉＯ ₂・ＣｏＯ・Ｎ
ｉＯ・ＺｎＯ）、チタンイエロー（ＴｉＯ₂・ＮｉＯ・
Ｓｂ₂Ｏ ₃）、鉄黒（Ｆｅ₃Ｏ₄）、タルク〔Ｍｇ₃Ｓ
ｉ₄Ｏ₁₀（ＯＨ）₂〕、鉛丹（Ｐｂ₃Ｏ₄）、亜酸化
鉛、塩基性クロム酸鉛（ＰｂＣｒＯ₄・ＰｂＯ）、鉛酸
カルシウム、クロム酸亜鉛、クレー、バリウムフェライ
ト、雲母、ガラス等。

【００５２】（水酸化物）：水酸化アルミニウム、水酸
化マグネシウム、含水珪酸、黄色酸化鉄（α−ＦｅＯＯ
Ｈ）等。（硫化物）：硫化亜鉛、カドミウムイエロー（Ｃｄ
Ｓ）、カドミウムレッド〔Ｃｄ（Ｓ，Ｓｅ）〕等。（炭化物）：炭化珪素等。

【００５３】（窒化物）：窒化珪素等。（硫酸塩）：硫酸バリウム、硫酸鉛、硫酸ストロンチウ
ム等。（炭酸塩）：炭酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム
〔４ＭｇＣＯ₃・Ｍｇ(ＯＨ)₂・４Ｈ₂Ｏ〕等。（リン酸塩）：リン酸亜鉛、リン酸亜鉛カリウム、コバ
ルト紫〔Ｃｏ₃(ＰＯ₄) ₂〕等。

【００５４】（フェロシアン化物）：紺青（Ｆｅ₃Ｋ₃
Ｆｅ (ＣＮ)₆ ₃）、シアナイド鉛等。（カーボン）：カーボンブラック、黒鉛等。（金属）：Ａｌ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ
等。〔基板〕ガラス板、鋼板、アルミナ板、窒化アルミニウ
ム板、ＳｉＣ板、Ａｌ板、モルタル板、セメント板、コ
ンクリート板、石英板、リン酸亜鉛処理した鋼板等。

【００５５】この発明の表面改質方法は、たとえば、以
下のようなやり方で行われるが、それらのやり方に限定
されるものではない。無機素材がフィラーである場合と
成形体である場合を例にして説明する。まず、無機素材
がフィラーである場合には、フィラーを有機媒体と混合
する前および混合している時のいずれかで無機素材の表
面改質を行う。

【００５６】有機媒体と混合する前に表面改質を行うた
めには、たとえば、ポリマー（Ｐ）を有機溶剤に溶解し
てなる溶液にフィラーを浸漬し、その後、加熱乾燥する
方法；有機溶剤に溶解してなる溶液をよく攪拌されてい
るフィラーに噴霧し、乾燥する方法；フィラーを有機溶
剤に分散してスラリーを得、このスラリーを攪拌しなが
らポリマー（Ｐ）またはポリマー（Ｐ）を有機溶剤に溶
解してなる溶液をスラリーに加え、その後、乾燥する方
法；および、フィラーを予め高温下で加熱しておき、こ
の高温のフィラーに対して、ポリマー（Ｐ）を有機溶剤
に溶解してなる溶液を噴霧する方法；有機溶剤にポリマ
ー（Ｐ）を溶解してなる溶液にフィラーを添加してスラ
リー化した後、塗料のビヒクルを添加して混合して塗料
を調製する方法；等が採用される。

【００５７】有機媒体と混合する時に表面改質を行うた
めには、たとえば、熱可塑性樹脂とフィラーを溶融混練
する際に、ポリマー（Ｐ）を添加し、押出し成形や射出
成形等を行う方法；樹脂（たとえば、熱可塑性樹脂、こ
れらの樹脂の架橋体および熱硬化性樹脂）を合成する重
合前のモノマー中にポリマー（Ｐ）を添加して溶解さ
せ、そこへ、フィラーを添加してスラリー化した後、注
型重合等を行う方法；塗料のビヒクルにポリマー（Ｐ）
を添加して溶解させ、そこへフィラーを添加して混合し
スラリー化する方法；等が採用される。これらの方法で
は、溶融混練時やスラリーを作る時にフィラー表面にポ
リマー（Ｐ）が結合することによりフィラーの表面改質
がなされる。

【００５８】無機素材とポリマー（Ｐ）を接触させる際
には、ポリマー（Ｐ）をフィラーに対して０．１〜３０
wt％の割合で用いることが好ましく、０．５〜１０wt％
の割合で用いることが更に好ましい。ポリマー（Ｐ）の
割合が少ないとフィラーに結合するポリマー（Ｐ）が少
ないため、有機媒体への分散および接着性が低くなるお
それがあり、多すぎるとフィラー表面に結合しないで残
存するポリマー（Ｐ）が存在するため逆に接着性が低下
する可能性がある。

【００５９】前記ポリマー（Ｐ）を有機溶剤に溶解して
なる溶液としては、たとえば、ポリマー（Ｐ）の濃度を
３０wt％以下とするのが好ましく、１０wt％以下とする
のがより好ましい。濃度が高いと溶液の粘度が高くなっ
てフィラー表面の処理効率が悪くなる場合がある。上記
のように、表面改質されたフィラーを熱可塑性樹脂の溶
融混練の際に添加したり、熱可塑性樹脂の溶融混練時に
フィラーを表面改質したりすると、フィラーの樹脂に対
する分散性が向上するとともに、押出し成形や射出成形
時のコンパウンドの流動性が増大し、フィラーの高充填
化や作業性が向上する。しかも、樹脂とフィラーの界面
の接着性が向上するため、最終的に得られるプラスチッ
ク製品やゴム製品の強度が増大する。溶融混練を行う場
合、溶融混練する温度は熱可塑性樹脂およびポリマー
（Ｐ）の融点以上、分解温度未満の温度が好ましい。熱
可塑性樹脂とポリマー（Ｐ）の融点が大きく異なる場合
（たとえば、５０℃以上）は、溶融混練が困難となるた
め、できるだけ近くなるようにポリマー（Ｐ）の構造を
選択する方が好ましく、また、熱可塑性樹脂とポリマー
（Ｐ）の溶解度パラメータが近い程、熱可塑性樹脂にお
けるフィラーの分散性が向上し、その界面の接着性も向
上する。

【００６０】上記のように、表面改質されたフィラーを
樹脂（たとえば、熱可塑性樹脂、これらの樹脂の架橋体
および熱硬化性樹脂）を合成する重合前のモノマー中に
添加したり、スラリーを調製する時にフィラーを表面改
質したりすると、スラリーの減粘効果（モノマー含有液
の粘度が、従来の表面改質フィラーを添加する場合に比
べて減少すること）およびフィラーの分散性が増大し、
スラリーの高充填化や作業性が向上する。更に、生成し
た樹脂とフィラーの界面の接着性が向上する結果、得ら
れるプラスチック製品やゴム製品の強度が増大する。ポ
リマー（Ｐ）が反応性基Ｚを有していると、重合過程で
樹脂とポリマー（Ｐ）とが結合され、接着性がより一層
向上する。

【００６１】上記のように、表面改質されたフィラーを
塗料のビヒクルに分散したり、塗料を調製する時にフィ
ラーを表面改質したりすると、ビヒクルへのフィラーの
分散性やビヒクルのフィラーへの濡れが向上しているの
で、フィラーがビヒクル中に沈降しにくくなって塗料の
保存安定性が向上する。このため、得られた塗膜は、色
分かれや表面のザラツキが抑制される。しかも、ビヒク
ルとフィラーとの界面の接着性が増大するので、塗膜の
強度が向上する。

【００６２】上記熱可塑性樹脂としては、たとえば、ア
ミド樹脂、イミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィ
ン、（メタ）アクリル樹脂、ポリエステル、塩化ビニル
樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂
等が使用され、熱硬化性樹脂としては、たとえば、不飽
和ポリエステル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が使
用され、塗料のビヒクルとしては、たとえば、（メタ）
アクリル樹脂、（メタ）アクリル−スチレン樹脂、アル
キド樹脂、アルキド変性（メタ）アクリル樹脂、（メ
タ）アクリル−ウレタン樹脂等が使用される。

【００６３】また、無機素材が成形体である場合には、
ポリマー（Ｐ）を含む液体と無機素材を接触させること
により無機素材の表面改質を行う。成形体の表面改質に
用いる、ポリマー（Ｐ）を含む液体としては、塗料、接
着剤、粘着剤、シーリング剤等の製品にポリマー（Ｐ）
を添加したものを用いたり、ポリマー（Ｐ）を有機溶剤
に溶解してなる溶液をプライマーとして用いたりするこ
とができる。ポリマー（Ｐ）を含む液体を成形体に塗布
した後、加熱乾燥させることにより表面改質がなされ
る。塗布方法は、たとえば、ディッピング、ロールコー
ター、バーコーター、スピンコーター、刷毛塗り、スプ
レー等のいずれでもよく特に限定はない。該液体中のポ
リマー（Ｐ）の濃度は、特に制限はないが、０．１wt％
以上である方が好ましい。これより濃度が低いと、成形
体に結合するポリマー（Ｐ）の量が少ないため、塗料、
接着剤、粘着剤、シーリング剤等に用いられる有機媒体
の成形体に対する濡れが低かったり、また、これら有機
媒体と成形体との接着性が低かったりする場合がある。

【００６４】これらの方法によれば、ポリマー（Ｐ）が
成形体表面に結合することにより、成形体の表面改質が
行われ、塗料、接着剤、粘着剤、シーリング剤等の有機
媒体の成形体への濡れ、および、前記有機媒体と成形体
との接着性が向上する。ポリマー（Ｐ）と無機素材を接
触させる際には、ポリマー（Ｐ）のＳｉ−ＯＲ ³基の加
水分解を促進させるために、有機溶剤に水を添加しても
良い。その際に、水を溶解しない溶剤を用いる場合に
は、水を溶解させる溶剤を併用して用いる方が好まし
い。水を添加する場合には、ポリマー（Ｐ）のＲ³Ｏ基
１モルに対して１００モル以下の水を添加する方が好ま
しい。水の割合が多すぎると、ポリマー（Ｐ）が析出す
るおそれがある。

【００６５】

【作用】上記特定のポリマー（Ｐ）を無機素材に接触さ
せることにより、ポリマー（Ｐ）が無機素材と結合して
その表面を改質し、各種有機媒体に対する濡れ、分散
性、接着性を向上させる。無機素材がフィラーである場
合、プラスチックやゴム等における各種有機媒体中の分
散性および接着性が向上し、最終的に得られる製品の強
度が増大する。また、塗料ではフィラーの分散性が向上
して沈降安定性が増大し、最終的に得られる塗膜におい
ても色分かれやザラツキがなく、塗膜の強度が向上す
る。一方、無機素材が成形体である場合には、塗料、接
着剤、粘着剤、シーリング剤と成形体との濡れおよび接
着性が向上する。

【００６６】

【実施例】以下に、この発明の具体的な実施例および比
較例を示すが、この発明は下記実施例に限定されない。
なお、以下では、「部」は「重量部」を、「％」は「wt
％」をそれぞれ表す。まず、下記実施例で使用するポリ
マー（Ｐ）を下記製造例１〜１３により、下記比較例で
使用する比較用ポリマーを下記比較製造例１〜４により
作った。

【００６７】−製造例１− 攪拌機、滴下口、温度計、冷却管およびＮ₂ガス導入口
を備えた１リットルのガラス製反応器に有機溶剤として
トルエン２００ｇを入れ、Ｎ₂ガスを導入しながらトル
エンを１１０±２℃の温度に調整した。ついで、攪拌し
ながら、反応性有機珪素化合物（Ｒ）として２−メタク
リロキシエトキシトリメトキシシラン１０ｇを、単官能
性モノマー（Ｂ）としてメチルメタクリレート１４４ｇ
およびラウリルメタクリレート４６ｇを、ラジカル重合
開始剤として２，２’−アゾビスイソブチロニトリル２
ｇを混合した溶液を滴下口より２時間かけて滴下した。
滴下後も同温度で１時間攪拌を続けた後、２，２’−ア
ゾビスイソブチロニトリル０．２ｇを３０分おきに２回
添加し、更に２時間加熱して共重合を行い、ポリマー
（Ｐ−１）がトルエンに溶解した溶液を製造した。該ポ
リマー（Ｐ−１）の、数平均分子量、１分子当たりの平
均Ｚ基数およびＲ³Ｏ基数、有機溶剤への溶解性を調べ
た。その分析結果を表５に示した。

【００６８】−製造例２，３− 製造例１において、反応性有機珪素化合物（Ｒ）および
単官能性モノマー（Ｂ）の種類および量を表１に示すよ
うに変えたこと以外は製造例１と同様にしてポリマー
（Ｐ−２）および（Ｐ−３）がそれぞれトルエンに溶解
した溶液を得た。得られたポリマー（Ｐ−２），（Ｐ−
３）の分析結果を表５に示した。

【００６９】−製造例４− 攪拌機、温度計および冷却管を備えた１リットルの４つ
口フラスコにテトラメトキシシラン６０８ｇ、水７２
ｇ、強酸性陽イオン交換樹脂アンバーリスト１５（ロー
ム＆ハース・ジャパン社製）７２ｇおよびメタノール１
００ｇを混合し、攪拌しながら還流下２時間加熱（温度
６５℃）を続け、テトラメトキシシランの加水分解縮合
を行った。

【００７０】冷却後、冷却管を外し、蒸留塔に代え、再
び１００℃で加熱し、メタノールを留去しながら、更に
加水分解縮合を進め、メタノールが留去しなくなったら
冷却してポリメトキシシロキサンを得た。再び、蒸留塔
を外して冷却管につけ代え、２−ヒドロキシエチルメタ
クリレート１０４ｇとメトキノン０．０２ｇを加え、攪
拌しながら還流下１時間加熱（温度７０℃）を続け、ポ
リメトキシシロキサンのメトキシ基と２−ヒドロキシエ
チルメタクリレートの交換反応を行った。ついで、再び
冷却管から蒸留塔に代え、１００℃、２００mmＨｇ下で
生成したメタノールを留去した。冷却後、濾過によりア
ンバーリスト１５を除去し、重合性オルガノポリシロキ
サン（１）を得た。

【００７１】重合性オルガノポリシロキサン（１）の数
平均分子量を測定したところ、５２００であった。ま
た、重合性オルガノポリシロキサン（１）の平均組成を
求めるため、以下の方法で分析した。Ｓｉ量は元素分析
により定量した。メトキシ基の量は、重合性オルガノポ
リシロキサン（１）中の残存メタノールを予めＧＣで測
定した後、１Ｎ−ＮａＯＨ水溶液１００ｇに重合性オル
ガノポリシロキサン（１）２ｇを入れ、６時間攪拌した
均一溶液中のメタノールをＧＣで定量し、増加したメタ
ノールの量で求めた。これは増加したメタノールがメト
キシ基の加水分解物と見なせるからである。２−メタク
リロキシエトキシ基の量は、重合性オルガノポリシロキ
サン（１）中の残存する２−ヒドロキシエチルメタクリ
レートをＧＣで定量し、その転化率より求めた。これら
の分析結果より、重合性オルガノポリシロキサン（１）
の平均組成式は、であった。

【００７２】次に、製造例１において、反応性有機珪素
化合物（Ｒ）として上記重合性オルガノポリシロキサン
（１）を用い、単官能性モノマー（Ｂ）を表１に示す量
に変えた以外は同様にしてポリマー（Ｐ−４）がトルエ
ンに溶解した溶液を得た。得られたポリマー（Ｐ−４）
の分析結果を表５に示した。 −製造例５〜１０− 製造例１において、反応性有機珪素化合物（Ｒ）、単官
能性モノマー（Ｂ）およびラジカル重合開始剤の種類お
よび量を表１および２に示すようにしたこと以外は製造
例１と同様にしてポリマー（Ｐ−５）〜（Ｐ−１０）が
トルエンに溶解した溶液を得た。得られたポリマー（Ｐ
−５）〜（Ｐ−１０）の分析結果を表５に示した。

【００７３】

【表１】

【００７４】

【表２】

【００７５】−製造例１１− 攪拌機、温度計、冷却管、滴下口およびＮ₂ガス導入口
を備えた１リットルのガラス製反応器に有機溶剤として
トルエン３００ｇを入れ、Ｎ₂ガスを導入しながらトル
エンを１１０±２℃の温度に調整した。ついで、反応器
中のトルエンを攪拌しながら、メチルメタクリレート２
６１ｇ、２−ヒドロキシエチルメタクリレート３９ｇ、
および、ラジカル重合開始剤として２，２’−アゾビス
イソブチロニトリル６ｇを混合してなる溶液を滴下口よ
り１時間かけて滴下した。滴下後も同温度で１時間攪拌
を続けた後、未反応のモノマーを重合させるためラジカ
ル重合開始剤として１，１’−ビス（ｔ−ブチルパーオ
キシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン０．３
ｇを１時間おきに２回添加し、更に２時間加熱してヒド
ロキシル基含有ポリマー（ｂ−１）のトルエン溶液を得
た。得られたヒドロキシル基含有ポリマー（ｂ−１）の
ポリスチレン換算の数平均分子量を測定したところ、１
４０００であった。次に残存モノマーを除去するため、
ｎ−ヘキサン中に該トルエン溶液を添加し、ヒドロキシ
ル基含有ポリマー（ｂ−１）を沈殿させた。この沈殿を
回収して新たにトルエンに溶解してｎ−ヘキサン中で沈
殿させるという再沈精製を、残存モノマーがＧＣ分析で
検知されなくなるまで繰り返し行った後、ｎ−ヘキサン
で再沈した固体を６０℃で５時間真空乾燥し、ヒドロキ
シル基含有ポリマー（ｂ−１）を得た。該ポリマー（ｂ
−１）は１分子当たり平均１３個のヒドロキシル基を有
するポリマーであった。

【００７６】ついで、攪拌機、温度計、冷却管を備えた
２００mlの四つ口フラスコに加水分解性オルガノシロキ
サン（ａ）としてテトラメトキシシラン７．６ｇ、主骨
格形成用ＯＨ含有有機ポリマー（ｂ）としてヒドロキシ
ル基含有ポリマー（ｂ−１）のトルエン溶液８０ｇ、反
応性有機化合物（ｃ）としてグリシドール３．７ｇ、ト
ルエン３０ｇを入れ、２４時間還流下加熱した。冷却
後、冷却管の代わりに蒸留塔およびそれに接続された冷
却管と留出口を付け、圧力２００mmＨｇで８０℃まで２
時間かけて昇温し、留出する液がなくなるまで同温度で
保持し、ポリマー（Ｐ−１１）がトルエンに溶解した溶
液を製造した。得られたポリマー（Ｐ−１１）の分析結
果を表６に示した。

【００７７】−製造例１２− 製造例１１でのヒドロキシル基含有ポリマー（ｂ−１）
の合成において、メチルメタクリレートの代わりにステ
アリルメタクリレート２９９ｇと２−ヒドロキシエチル
メタクリレート１ｇを、ラジカル重合開始剤として２，
２’−アゾビスイソブチロニトリル１．５ｇを用いたこ
と以外は製造例１１と同様にしてヒドロキシル基含有ポ
リマー（ｂ−２）のトルエン溶液を得た。得られたヒド
ロキシル基含有ポリマー（ｂ−２）は、数平均分子量１
５００００であり、１分子当たり平均４個のヒドロキシ
ル基を有していた。

【００７８】ついで、攪拌機、温度計、冷却管を備えた
２００mlの四つ口フラスコに加水分解性オルガノシロキ
サン（ａ）としてテトラエトキシシラン１０ｇ、主骨格
形成用ＯＨ含有有機ポリマー（ｂ）としてヒドロキシル
基含有ポリマー（ｂ−２）のトルエン溶液８０ｇ、トル
エン３０ｇを入れ、２４時間還流下加熱した。冷却後、
製造例１１と同様にしてポリマー（Ｐ−１２）がトルエ
ンに溶解した溶液を得た。ついでアセトニトリルで再沈
精製してポリマー（Ｐ−１２）を製造した。得られたポ
リマー（Ｐ−１２）の分析結果を表６に示した。

【００７９】−製造例１３− 攪拌機、温度計、冷却管を備えた２００mlの四つ口フラ
スコに加水分解性オルガノシロキサン（ａ）としてテト
ラブトキシシラン１０ｇ、主骨格形成用ＯＨ含有有機ポ
リマー（ｂ）としてポリエステル（東洋紡績株式会社
製、商品名「バイロン−２００」、数平均分子量１５０
００〜２００００、カルボキシル基０．０２〜０．０６
mmol／ｇ、ヒドロキシル基０．１〜０．１５mmol／ｇ含
有）４０ｇ、キシレン７０ｇ、強酸性陽イオン交換樹脂
アンバーリスト１５（ローム＆ハース・ジャパン社製）
２ｇを入れ、常圧下に１２０℃まで２時間かけて昇温
し、留出する液（ブタノール）がなくなるまで同温度で
保持した。その後、室温まで冷却後、アンバーリスト１
５を濾別し、ポリマー（Ｐ−１３）がキシレンに溶解し
た溶液を製造した。得られたポリマー（Ｐ−１３）の分
析結果を表６に示した。

【００８０】

【表３】

【００８１】−比較製造例１− 製造例１において、２−メタクリロキシエトキシトリメ
トキシシランの代わりにγ−メタクリロキシプロピルト
リメトキシシラン（信越化学社製、商品名「ＫＢＭ−５
０３」）を用いたこと以外は製造例１と同様に行い、比
較用ポリマー（Ｐ−２１）がトルエンに溶解した溶液を
得た。得られたポリマー（Ｐ−２１）の分析結果を表６
に示した。

【００８２】−比較製造例２− 製造例５において、２−メタクリロキシエトキシトリメ
トキシシラン、ビス−（２−メタクリロキシエトキシ）
ジメトキシシラン、トリス−（２−メタクリロキシエト
キシ）メトキシシランの代わりにγ−メタクリロキシプ
ロピルトリメトキシシラン（信越化学社製、商品名「Ｋ
ＢＭ−５０３」）１０ｇを用いたこと以外は製造例５と
同様に行い、比較用ポリマー（Ｐ−２２）がトルエンに
溶解した溶液を得た。得られたポリマー（Ｐ−２２）の
分析結果を表６に示した。

【００８３】−比較製造例３− 製造例６において、ＣＨ₂＝ＣＨＣＯＮＨＣＨ₂ＣＨ₂
ＯＳｉ (ＯＣＨ₃)₃の代わりにγ−メタクリロキシプロ
ピルトリメトキシシラン（信越化学社製、商品名「ＫＢ
Ｍ−５０３」）を用いたこと以外は製造例６と同様に行
い、比較用ポリマー（Ｐ−２３）がトルエンに溶解した
溶液を得た。得られたポリマー（Ｐ−２３）の分析結果
を表６に示した。

【００８４】−比較製造例４− 製造例１において、２−メタクリロキシエトキシトリメ
トキシシランの代わりに２−メタクリロキシエトキシト
リメチルシランを用いたこと以外は製造例１と同様に行
い、比較用ポリマー（Ｐ−２４）がトルエンに溶解した
溶液を得た。得られたポリマー（Ｐ−２４）の分析結果
を表６に示した。

【００８５】

【表４】

【００８６】なお、製造例および比較製造例で得られた
ポリマーの主鎖とＳｉの間のＳｉ−Ｏ−Ｃ結合の確認、
数平均分子量、１分子当たりの平均有機基（Ｚ）数およ
びＲ ³Ｏ基数、有機溶剤への溶解性は、下記の方法によ
り分析し評価した。結果を表５および６に示した。〔Ｓｉ−Ｏ−Ｃ結合の確認〕得られたポリマーをヘキサ
ン、アセトニトリルまたはメタノール等の貧溶媒を選択
して再沈精製し、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）およ
び高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）分析で、残
存する未反応原料が検出されなくなるまで再沈精製を繰
り返した。精製したポリマーを５０℃で２時間真空乾燥
し、ＦＴ−ＩＲ分析、Ｈ−ＮＭＲ分析およびＳｉ−ＮＭ
Ｒ分析にかけてＳｉ−Ｏ−Ｃ結合を確認した。確認でき
たものを○で示した。〔数平均分子量〕上記方法により再沈精製して真空乾燥
したポリマーについてゲルパーミエーションクロマトグ
ラフィー（ＧＰＣ）法により、ポリスチレン換算の数平
均分子量を下記条件において測定した。

【００８７】（試料の調製）テトラヒドロフランを溶媒
として使用し、ポリマー０．１ｇを１ｇのテトラヒドロ
フランに溶解して試料とした。（装置）東ソー株式会社製の高速ＧＰＣ装置ＨＬＣ−８
０２０を用いた。

【００８８】（カラム）東ソー株式会社製のＧ３０００
Ｈ、Ｇ２０００ＨおよびＧＭＨ_XLを用いた。（標準ポリスチレン）東ソー株式会社製のＴＳＫ標準ポ
リスチレンを用いた。（測定条件）測定温度４０℃、流量１ml／分で測定し
た。〔１分子当たりの平均有機基（Ｚ）数〕上記方法により
再沈精製して真空乾燥したポリマー１０ｇをテトラヒド
ロフラン５０ｇに溶解した。その際、残存しているＺＯ
ＨおよびＲ³Ｏ−ＨをＧＣおよびＨＰＬＣ分析で定量し
た。ついで、水１０ｇを添加して均一な溶液とし、還流
下、１週間加熱（６０℃）してＳｉ原子に結合している
ＺＯ基およびＲ³Ｏ基を加水分解により切断した。ＧＣ
およびＨＰＬＣ分析によりＺＯＨおよびＲ³Ｏ−Ｈを定
量し、加水分解により切断したＺＯＨおよびＲ³Ｏ−Ｈ
を求め、下記の式に従って１分子当たりの平均Ｚ基数
（β）および１分子当たりの平均Ｒ³Ｏ基数（γ）を定
量した。

【００８９】β＝（Ｗ₁／Ｍｗ₁）／（Ｗ₂／Ｍｎ）〔ここで、Ｗ₁：加水分解により切断して生成したＺＯＨの量
（ｇ）Ｍｗ₁：ＺＯＨの分子量Ｗ₂：再沈精製したポリマーの量（ｇ）Ｍｎ：再沈精製したポリマーの数平均分子量〕 γ＝（Ｗ₃／Ｍｗ₃）／（Ｗ₂／Ｍｎ）〔ここで、Ｗ₃：加水分解により切断して生成したＲ³Ｏ−Ｈの量
（ｇ）Ｍｗ₃：Ｒ³Ｏ−Ｈの分子量Ｗ₂：再沈精製したポリマーの量（ｇ）Ｍｎ：再沈精製したポリマーの数平均分子量〕〔有機溶剤への溶解性〕上記方法により再沈精製したポ
リマー１ｇを下記の各有機溶剤１００ｇに室温下で１時
間攪拌して溶解し、東洋ろ紙株式会社製Ｎｏ．２のろ紙
を用いてろ過により残渣を取り出し、残渣を５０℃で２
時間真空乾燥して精秤し、０．６ｇ未満の場合は溶解し
ているとみなした。表中の記号は、次のとおりである。

【００９０】◎…残渣が０．２ｇ未満 ○…残渣が０．２ｇ以上、０．４ｇ未満 △…残渣が０．４ｇ以上、０．６ｇ未満 ×…残渣が０．６ｇ以上（有機溶剤）ケトン類：アセトンエーテル類：テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）芳香族炭化水素類：トルエンエステル類：酢酸エチル

【００９１】

【表５】

【００９２】

【表６】

【００９３】なお、分散剤またはカップリング剤として
下記比較例で用いた「Ｗ−９８０」は、ビッグ・ケミー
・ジャパン社製の湿潤分散剤（ポリエチレングリコール
脂肪酸エステルのマレイン酸エステル）であり、また、
「ＫＢＭ−５０３」は、信越化学社製シラン系カップリ
ング剤（γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン）である。

【００９４】−実施例１− スチレン４９部、トリメチロールプロパントリメタクリ
レート２７部、メチルメタクリレート２４部、分散剤ま
たはカップリング剤として製造例１で得られたポリマー
（Ｐ−１）のトルエン溶液（ポリマー濃度：４９．８
％）１０部を混合し、攪拌しながら、水酸化アルミニウ
ム（昭和電工株式会社製商品名「ハイジライトＨ−３２
０」平均粒径９μｍの粉末）３００部を添加したとこ
ろ、添加直後から減粘効果が見られ、その時のスラリー
の粘度は３．５ポイズであった。そのまま攪拌を２時間
続けた後、再び粘度を測定したところ３ポイズであっ
た。

【００９５】続いて、表面がアルマイト加工され、更
に、フッ素系の離型剤を塗布した２枚のＡｌ板に８mm角
の四フッ化エチレン樹脂（デュポン社の商品名「テフロ
ン」）板を挟んでシーリング材で目止めし、その中へ上
記スラリーにｔ−ブチルパーオクトエート０．２部を添
加してよく混合したスラリーを注入した。脱泡後、７０
℃の恒温槽中で２時間加熱し、更に１３０℃で４時間加
熱した。得られた注型板を日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ−
６９１１に従ってアイゾット衝撃値（ノッチなし）を測
定したところ、３．５kg・cm／cm²であった。

【００９６】結果を表７に示した。 −実施例２〜４− 実施例１において、分散剤またはカップリング剤の種類
および量を表７に示すようにしたこと以外は同様に行っ
た。水酸化アルミニウムを添加した直後、および、スラ
リーを２時間攪拌した後の粘度、注型板のアイゾット衝
撃値を表７に示した。

【００９７】−比較例１〜４− 実施例１において、分散剤またはカップリング剤の種類
および量を表７に示すようにしたこと以外は同様に行っ
た。水酸化アルミニウムを添加した直後、および、スラ
リーを２時間攪拌した後の粘度、注型板のアイゾット衝
撃値を表７に示した。

【００９８】

【表７】

【００９９】表７にみるように、ポリマー（Ｐ）を用い
ることにより水酸化アルミニウムの、スチレン、トリメ
チロールプロパントリメタクリレートおよびメチルメタ
クリレート中での分散性が向上する結果、減粘効果が顕
著となり、また、ポリメチルメタクリレートと水酸化ア
ルミニウムの接着性が改良され、最終的に得られる注型
板の強度が向上した。

【０１００】−実施例５− エポキシ樹脂として住友化学社製ＥＬＡ−１２８（ビス
フェノールＡ型汎用タイプ：エポキシ価１８４〜１９４
ｇ／当量）１００部、分散剤またはカップリング剤とし
て製造例５で得られたポリマー（Ｐ−５）２部、硬化剤
としてジアミノジフェニルメタン２８．５部、水酸化ア
ルミニウム（昭和電工社製「ハイジライトＨ−３２０」
平均粒径９μｍの粉末）７５部を２時間混練した。その
時のスラリーの粘度は１５ポイズであった。続いてポリ
エチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを貼り付け
た２枚のガラス板の間に４mm角の四フッ化エチレン樹脂
（デュポン社の商品名「テフロン」）板を挟み、その中
へよく脱泡した上記スラリーを泡がかまないように注入
し、脱泡後、８５℃で３時間加熱し、更に１５０℃で３
時間加熱した。得られた注型板を日本工業規格（ＪＩ
Ｓ）Ｋ−６９１１に従って曲げ強度を測定したところ、
１１．７kgｆ／mm²であった。結果を表８に示した。

【０１０１】−実施例６− 実施例５において分散剤またはカップリング剤としてポ
リマー（Ｐ−５）の代わりにポリマー（Ｐ−１１）を用
いた以外は同様にして行った。その結果を表８に示し
た。 −比較例５，６− 実施例５において、分散剤またはカップリング剤の種類
および量を表８に示すようにした以外は同様にして行っ
た。その結果を表８に示した。

【０１０２】

【表８】

【０１０３】表８にみるように、ポリマー（Ｐ）を用い
ることにより、水酸化アルミニウムのエポキシ樹脂中で
の分散性が向上する結果、減粘効果が認められ、また、
樹脂と水酸化アルミニウムの接着性が増大し、最終的に
得られる注型板の強度が向上した。 −実施例７−１− キシレン４７．５ｇ中に分散剤として製造例６で得られ
たポリマー（Ｐ−６）のトルエン溶液（ポリマー濃度：
４９．６％）０．１ｇを溶解させ、フィラーとして炭酸
カルシウム（丸尾カルシウム社製「スーパーＳＳＳ」平
均粒径３．１μｍの粉末）２．５ｇを添加し、更にガラ
スビーズ１０ｇを添加してペイントシェーカーで３０分
間振とうさせた。ついで試験管に５０mlずつ分取し、再
度振とうして室温下で静置し、沈降安定性を調べた。１
０分経過後、上澄みは全く存在しなかった。結果を表９
に示した。

【０１０４】沈降安定性の評価基準は次のとおりであ
る。 ○：静置１０分後、上澄みが５ml未満である。 △：静置１０分後、上澄みが５ml以上、１５ml未満であ
る。 ×：静置１０分後、上澄みが１５ml以上である。 −実施例７−２〜３− 実施例７において、炭酸カルシウムの代わりに、実施例
７−２では酸化チタン（石原産業社製「ＣＲ−９０」平
均粒径０．３μｍの粉末）を、実施例７−３ではＡｇ粉
末（田中マッセイ社製「ＡＹ−６０１０」平均粒径１〜
４μｍ）を用いて同様に行って沈降安定性を調べた。そ
の結果を表９に示した。

【０１０５】−実施例８〜１２− 実施例７において分散剤の種類および量を表９に示すよ
うにしたこと以外は同様に行って沈降安定性を調べた。
その結果を表９に示した。 −比較例７〜９− 実施例７において分散剤の種類および量を表９に示すよ
うにしたこと以外は同様に行って沈降安定性を調べた。
その結果を表９に示した。

【０１０６】

【表９】

【０１０７】表９にみるように、ポリマー（Ｐ）を用い
ることにより各種フィラーのキシレン中での分散性が向
上し、沈降安定性が増大した。 −実施例１２− 住友化学社製の高圧法ポリエチレン（Ｃ−２１５）５０
部、フィラーとして水酸化マグネシウム（協和化学工業
社製「キスマ５」、表面未処理品、平均粒径１．０μｍ
の粉末）５０部、分散剤またはカップリング剤としてポ
リマー（Ｐ−１２）３部をブラベンダープラストミルで
混練した。この混練物の流動性を調べるために日本工業
規格（ＪＩＳ）Ｋ６７６０に従ってメルトフローインデ
ックスを調べたところ、３．５ｇ／１０分であった。更
に、強度を調べるために、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ７
１１３に従ってテストピースを作製し、アイゾット衝撃
値（ノッチあり）を調べたところ、１２kg・cm／cm²で
あった。結果を表１０に示した。

【０１０８】−比較例１０〜１３− 実施例１２において分散剤またはカップリング剤の種類
および量、フィラーの種類および量を表１０に示すよう
にした以外は同様に行った。その結果を表１０に示す。
なお、比較例１１で用いた「キスマ５Ａ」は、協和化学
工業社製の、ステアリン酸で表面処理された水酸化マグ
ネシウム（平均粒径０．７μｍの粉末）である。

【０１０９】

【表１０】

【０１１０】表１０にみるように、ポリマー（Ｐ）を用
いることにより、ポリエチレン中での水酸化マグネシウ
ムの分散性が向上する結果、流動性が増大し、また、ポ
リエチレンと水酸化マグネシウムの接着性が増大し、最
終的に得られる成形体の強度も向上した。 −実施例１３− 酢酸エチル４９ｇに製造例１３で得られたポリマー（Ｐ
−１３）のキシレン溶液（ポリマー濃度：３８．９％）
１ｇを溶解した溶液をガラス板上にスピンコーター（３
０００rpm 、５秒）でコーティングし、１００℃で加熱
乾燥し、ガラス板の表面処理を行った（膜厚０．２μ
ｍ）。ついで、表面処理したガラス板上にポリエステル
（東洋紡績株式会社製、商品名「バイロン−２００」）
１０ｇを酢酸エチル４０ｇに溶解した溶液をスピンコー
ター（２０００rpm 、５秒）でコーティングし、１００
℃で加熱乾燥して塗膜（膜厚３．０μｍ）を形成した。
該塗膜のガラス板に対する密着性を求めるため、日本工
業規格（ＪＩＳ）Ｋ−５４５０に従って碁盤目試験を行
ったところ、１００／１００であった。

【０１１１】−比較例１４− 実施例１３においてガラス板を表面処理しなかったこと
以外は同様にしてポリエステルの塗膜を作製して密着性
を調べたところ、３０／１００であった。 −実施例１４− アクリル−ウレタン塗料（株式会社日本触媒製「アロタ
ン２０６０」、樹脂固形分６０％）に分散剤またはカッ
プリング剤として製造例１０で得られたポリマー（Ｐ−
１０）のトルエン溶液（ポリマー濃度：４９．５％）を
樹脂固形分に対して４％添加し、白色顔料として酸化チ
タン（石原産業社製「Ｒ−９５」平均粒径０．３μｍの
粉末）を樹脂固形分に対して４１％添加してペイントシ
ェーカーでガラスビーズとともに３０分間混合して白塗
料を調製した。

【０１１２】一方、顔料として酸化チタンの代わりに酸
化鉄（チタン工業社製「マピコイエローＬＬＸＬＯ）を
樹脂固形分に対して２０％用いた以外は同様にして着色
塗料を調製した。白塗料と着色塗料を８：２の重量比で
混合し、ブリキ板上に流し塗りし、流し塗り面と半乾き
の時に指でこすった所との色差を測定し（塗布した膜を
塗布した直後（この時には顔料がよく混合されているの
で色分かれがない。）と半乾き（この時には顔料の分散
が悪ければどちらかの顔料の沈降が速く、色分かれとな
る。）の時の色差を測定し）、色分かれについて調べた
ところ、ΔＬ（白さの程度）は０．１２であり、ΔＥ
（黄味の程度）０．１０であり、ほとんど色分かれがな
かった。

【０１１３】一方、同じように混合した塗料に、硬化剤
としてスミジュールＮ（住友化学工業社製のヘキサメチ
レンジイソシアネートの三量体、ＮＣＯ基１６．５％含
有）を樹脂固形分に対して３７％添加して未処理の鋼板
上にフィルムアプリケーターでコーティングした。未乾
燥での膜厚は７６μｍであった。ついで、室温下１０時
間乾燥した後、更に８０℃で１時間加熱して塗膜を作製
した。得られた塗膜は、ザラツキがなく、また、塗膜の
密着性は１００／１００であり、鉛筆硬度は３Ｈであっ
た。

【０１１４】−比較例１５，１６− 実施例１４において、分散剤またはカップリング剤の種
類を表１１に示すようにしたこと以外は同様にして行っ
た。その結果を表１１に示した。

【０１１５】

【表１１】

【０１１６】表１１にみるように、ポリマー（Ｐ）を用
いることにより顔料の分散性が向上する。この結果、色
分かれが防止され、かつ、得られる塗膜のザラツキがな
くなると共に、塗膜と基板との密着性や塗膜の表面硬度
が向上した。

【０１１７】

【発明の効果】この発明の無機素材の表面改質方法によ
れば、無機素材の有機媒体に対する濡れ、分散性または
接着性を向上させることができる。このため、この発明
の方法は、ゴム成形材料、プラスチック成形材料、塗料
などの分野において有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０１Ｃ 3/16 Ｃ０４Ｂ 41/83 ＡＣ０８Ｆ 230/08 ＭＮＵ 7242−4Ｊ (72)発明者上野恒正大阪府吹田市西御旅町５番８号株式会社日本触媒中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１分子当たり少なくとも１個のＲ³Ｏ基
〔Ｒ³は、水素原子、または、Ｃ数１〜２０のアルキル
基、Ｃ数１〜２０の置換アルキル基、Ｃ数５〜１０のシ
クロアルキル基、Ｃ数５〜２０の置換シクロアルキル
基、Ｃ数６〜２０のアリール基、Ｃ数６〜２０の置換ア
リール基、Ｃ数７〜２０のアラルキル基、Ｃ数７〜２０
の置換アラルキル基、Ｃ数１〜２０のアシル基およびＣ
数１〜２０の置換アシル基から選ばれる１種の基であ
り、Ｒ³が１分子中に複数ある場合、複数のＲ³は互い
に同一であっても異なってもよい。〕と少なくとも１個
のＳｉ原子を有し、Ｒ³Ｏ基とＳｉ原子が結合してＳｉ
−Ｏ−Ｃ結合を形成しているとともに一部または全部の
Ｓｉ原子がＳｉ−Ｏ−Ｃ結合を介して主鎖と直接または
間接的に結合している構造を有し、有機溶剤に可溶であ
って数平均分子量が１，０００〜１，０００，０００の
範囲にある含珪素ポリマー（Ｐ）を無機素材と接触させ
る無機素材の表面改質方法。
【請求項２】ポリマー（Ｐ）がＲ³Ｏ基を有するとと
もに、下記一般式（Ｚ−１）〜（Ｚ−８）で示される反
応性有機基（Ｚ）から選ばれる少なくとも１種を有し、
該Ｚ基がＯ原子を介してＳｉ原子に結合してＳｉ−Ｏ−
Ｃ結合を形成している請求項１記載の無機素材の表面改
質方法。（Ｚ−１）ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹)−ＣＯＯＲ²− （Ｚ−２）ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹)−ＣＯ− （Ｚ−３）ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹)−Ｒ²− （Ｚ−４）ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹)−ＣＯＮＨＲ²− （Ｚ−５）ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹)−ＣＯＮＨＲ²−ＣＯ− （Ｚ−６）ＣＨ₂＝Ｃ（Ｒ¹)−Ｒ²−ＣＯ− 〔一般式（Ｚ−１）〜（Ｚ−８）中、Ｒ¹は水素原子ま
たはメチル基、Ｒ²はＣ数１〜２０の範囲の２価の有機
基である。〕
【請求項３】無機素材が、周期律表IIIa族、Ib〜IIb
族およびVIII族から選ばれる１種以上の金属からなる金
属素材；周期律表Ia〜Va族、Ib〜VIIb族およびVIII族か
ら選ばれる１種以上の金属の、酸化物、水酸化物、硫化
物、炭化物、窒化物、硫酸塩、炭酸塩、りん酸塩および
フェロシアン化物；ならびにカーボンから選ばれる少な
くとも１種である請求項１または２記載の無機素材の表
面改質方法。
【請求項４】無機素材がフィラーである請求項１から
３までのいずれかに記載の無機素材の表面改質方法。
【請求項５】含珪素ポリマー（Ｐ）をフィラーに対し
て０．１〜３０wt％の割合で使用する請求項４記載の無
機素材の表面改質方法。