JPH0737540B2 - シロキサン有機複合重合体物品及びその製法 - Google Patents

シロキサン有機複合重合体物品及びその製法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に有機アルコキシ
シランの加水分解縮合重合体の分野に関し、シロキサン
有機複合（hybrid）重合体の分野にも関する。
【０００２】
【従来の技術】藤岡その他による米国特許第4,405,679
号明細書には、成形ポリカーボネート基体、該基体上に
適用され硬化された下地被覆、及び前記下地被覆上に適
用され硬化された上面被覆で、エポキシ含有珪素化合物
の加水分解物、有機珪素化合物の加水分解物、コロイド
状シリカ、及び有機チタニア化合物からなる群からの少
なくとも一種類の化合物、及び硬化用触媒からなる上面
被覆を有する改良された耐摩耗性ポリカーボネート型樹
脂の被覆成形物品が記載されている。
【０００３】アシュロック（Ashlock)その他による米国
特許第4,500,669 号及び第4,571,365 号明細書には、シ
ラノールの部分的縮合物の水・アルコール溶液中に水不
溶性分散物をコロイド状に分散させたものからなる透明
耐摩耗性被覆組成物で、前記分散物が金属、合金、それ
らの塩、酸化物、水酸化物からなる被覆組成物が記載さ
れている。
【０００４】フィリップ（Philipp)その他による「ゾル
・ゲル法によりＳｉ−及びＴｉ−アルコキシドから製造
されるコンタクトレンズのための新材料」(New Materia
l for Contact Lenses Prepared From Si- and Ti-Alko
xides by the Sol-Gel Process）、Journal of Non-Cry
stalline Solids, Vol. 63, (1984)には、無機素材と有
機素材とを一緒にして特別な性質を有する材料を開発す
ることができることが記載されている。
【０００５】リン（Lin)による1986年10月３日出願の米
国特許出願Ｓerial Ｎｏ．914,859 には、有機単量体
を、その有機単量体と反応することができる有機官能基
を有する有機アルコキシシランを含む無機酸化物ゾルの
存在下で重合することにより製造された有機・無機複合
重合体が記載されている。
【０００６】バシル（Ｂａｓｉｌ）その他による米国特
許出願Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．０７／１３３，８３１で
は、無機材料の機械的強度と安定性を、有機材料の可撓
性と膜形成能力とを併合させている。本発明による有機
・無機複合重合体は、ポリビニルピロリドンの存在下で
有機アルコキシシランを加水分解縮合重合することによ
り製造される。
【０００７】
【発明の概要】無機材料の機械的強度及び安定性を、有
機材料の可撓性及び膜形成能力と一緒にすることが本発
明の目的である。本発明による有機・無機複合重合体
は、ポリビニルピロリドンの存在下で有機アルコキシシ
ランを、縮合触媒として用いられるアルカリ金属カルボ
ン酸で加水分解縮合重合させることにより製造される。
【０００８】〔好ましい態様についての記述〕延伸アク
リルのための商業的耐摩耗性被覆は、コロイド状シリカ
を含み、アセトン及び硫酸の如き溶媒による腐食に対す
る抵抗性が低いか、又はウレタン又はメラミンの如き比
較的軟らかい有機重合体系に基づいている。
【０００９】アルキルトリアルコキシシラン又はアリー
ルトリアルコキシシランの如きシランをジアルキルジア
ルコキシシランで加水分解することは、膜形成性有機重
合体のアルコール・水溶液中で行われるのが好ましい。
好ましいシランには、メチルトリメトキシシラン及びジ
メチルジエトキシシランが含まれる。加水分解及び縮合
は、適当な添加物の存在下で制御された条件下で行わ
れ、未被覆延伸又は注型アクリル又はポリカーボネート
に対し優れた接着性を示す安定で透明な溶液を生ずる。
アルカリ金属カルボン酸が縮合触媒として用いられるの
が好ましい。触媒の適切な量及び溶液の加水分解及び縮
合の程度が、下地被覆ポリカーボネート基体に対する硬
化被覆の付着性に影響を与える重要な因子である。硬化
被覆は、好ましくは約４μ厚であるが、典型的には５〜
10％のバイヤー（Bayer)摩耗結果（即ち、１kgの荷重で
300 サイクルの後の曇り％）を示し、3000psi の圧力で
アセトンに露出して17分、75％の硫酸に露出して30分の
応力ひび割れ時間を有し、紫外線照射で1900時間まで亀
裂を生じないままでいる。
【００１０】シラン加水分解重縮合は、揮発性で、溶液
のｐＨを過度に低下させないアルカリ金属カルボン酸に
より触媒作用を受ける。好ましい触媒には酢酸ナトリウ
ムが含まれ、好ましいｐＨは約５である。加水分解重縮
合反応の温度は、外部からの冷却、或は溶媒及び酸組成
物を反応速度を制御するように調節することにより、好
ましくは45℃を越えないように制御される。触媒、好ま
しくは酢酸ナトリウムは、好ましくは80℃の範囲の温度
でシロキサン重合体の完全な硬化を促進するために添加
される。高分子量有機重合体、好ましくは少なくとも30
0,000 の分子量を有するポリビニルピロリドンを添加し
て膜形成性を最適にする。アクリル又は下地被覆ポリカ
ーボネート試料は、浸漬被覆により被覆し、約30分間外
囲温度の空気中で乾燥し、そして80℃で約２時間硬化さ
れるのが好ましい。
【００１１】被覆した試料を、300 サイクルの標準バイ
ヤー摩耗試験にかけ、そして60℃での紫外線照射８時間
と、紫外線照射せずに45℃相対湿度100 ％中に置く４時
間とを交互に行うＱＵＶ−Ｂ露出にかける。上記発明は
次の特定の実施例についての記述から更によく理解され
るであろう。
【００１２】実施例１50g の水、50g のメタノール、及
び２g のホルムアルデヒド（37％溶液）からなる溶媒中
に3.0gのポリビニルピロリドンを溶解したものからなる
溶液を調製した。ポリビニルピロリドンは約630,000 の
分子量を有し、ＧＡＦ社からＫ−90として市販されてい
るものである。そのポリビニルピロリドン溶液に室温
で、80g のメチルトリメトキシシラン及び８g のジメチ
ルジエトキシシランからなるシロキサン混合物を添加し
た。反応混合物を２時間撹拌した後、50g のイソブタノ
ールと0.1gの酢酸ナトリウム三水和物を添加した。更に
撹拌した後、ゾルを濾過し、延伸アクリル又は注型アク
リルに室温で５分間浸漬被覆することにより適用した。
アクリル表面の前処理は不必要である。被覆を空気中外
囲温度で30分間乾燥し、80℃で２時間硬化した。300 サ
イクルのバイヤー摩耗試験後、被覆アクリルは、未被覆
アクリルについての同じ摩耗試験後の50％の曇りに比較
して、僅か16.2％の曇り及び良好な付着性を示してい
た。
【００１３】上記実施例は本発明を例示するために与え
られている。シランの組成及び濃度、アルコール希釈剤
の構成、アルカリ金属カルボン酸触媒の濃度及び種類、
水含有量、有機重合体及び比率、他の反応条件は本発明
に従って変えることができる。本発明の耐摩耗性シロキ
サン有機複合重合体被覆は、他の基体上に用いてもよ
い。本発明の範囲は特許請求の範囲によって規定される
ものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ０８Ｌ 83:04

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 堅い透明なプラスチック基体と、シロキ
    サン有機複合重合体被覆で、 ａ．一般式ＲＸＳｉ（ＯＲ′）４−Ｘ（式中、Ｒは有機
    基であり、Ｒ′は加水分解可能な低分子量アルキル基で
    あり、ｘは少なくとも１で、４より小さい）の有機アル
    コキシシラン、 ｂ．アルカリ金属カルボン酸触媒、及び ｃ．ポリビニルピロリドン、 の組合せからなる被覆とからなる耐摩耗性被覆プラスチ
    ック透明体物品。
  2. 【請求項２】 触媒が酢酸ナトリウムである請求項１に
    記載の物品。
  3. 【請求項３】 堅い透明なプラスチックかアクリル及び
    ポリカーボネートからなる群から選択される請求項２に
    記載の物品。
  4. 【請求項４】 Ｒ′がメチル、エチル、プロピル、及び
    ブチルからなる群から選択される請求項２に記載の物
    品。
  5. 【請求項５】 Ｒがアルキル及びアクリル官能基からな
    る群から選択される請求項２に記載の物品。
  6. 【請求項６】 シラン対ポリビニルピロリドンの比が３
    ０である請求項２に記載の物品。
  7. 【請求項７】 ａ．一般式ＲＸＳｉ（ＯＲ′）
    ４−Ｘ（式中、Ｒは有機基であり、Ｒ′は加水分解可能
    な低分子量アルキル基であり、ｘは少なくとも１で、４
    より小さい）の有機アルコキシシラン、及び ｂ．ポリビニルピロリドン、 の組合せからなるシロキサン有機複合重合体。
  8. 【請求項８】 Ｒ′がメチル、エチル、プロピル、及び
    ブチルからなる群から選択される請求項７に記載のシロ
    キサン複合重合体。
  9. 【請求項９】 Ｒがアルキル及びアクリル官能基からな
    る群から選択される請求項７に記載のシロキサン複合重
    合体。
  10. 【請求項１０】 シラン対ポリビニルピロリドンの比が
    ３０である請求項７に記載の有機・無機複合重合体。
  11. 【請求項１１】 ａ．一般式ＲＸＳｉ（ＯＲ′）４−Ｘ
    （式中、Ｒは有機基であり、Ｒ′は加水分解可能な低分
    子量アルキル基であり、ｘは少なくとも１で、４より小
    さい）の有機アルコキシシランを加水分解し、 ｂ．アルカリ金属カルボン酸で反応に対し触媒作用を与
    え、そして ｃ．ポリビニルピロリドンの存在下で前記シランを縮合
    重合させてシロキサン有機複合重合体を形成させる、 諸工程からなるシロキサン有機複合重合体の製造方法。
  12. 【請求項１２】 Ｒ′がメチル、エチル、プロピル、及
    びブチルからなる群から選択される請求項１１に記載の
    方法。
  13. 【請求項１３】 Ｒがアルキル及びアクリル官能基から
    なる群から選択される請求項１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 Ｒがメチルである請求項１２に記載の
    方法。
  15. 【請求項１５】 有機アルコキシシランがメチルトリメ
    トキシシランである請求項１１に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 有機アルコキシシランがアクリル官能
    性シランとアルキルアルコキシシランとの混合物からな
    る請求項７に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 アクリル官能性シランがγ−メタクリ
    ルオキシプロピルトリエトキシシランであり、アルキル
    アルコキシシランがメチルトリメトキシシランである請
    求項１６に記載の方法。
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