JPWO2010016452A1 - フッ素化合物及びそれを用いた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

下記一般式(1)で表されるフッ素化合物によって、樹脂等への相溶性に優れ、その硬化塗膜が耐汚染性に優れるフッ素化合物及び該化合物を用いた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を提供する。(上記一般式(1)中、X1は、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を表し、R1〜R4は、各々独立して、水素原子、アルキル基、下記一般式(2)又は(3)を表す。ただし、R1及びR2のうち、少なくとも1つは、下記一般式(2)又は(3)であり、R3及びR4のうち、少なくとも1つは、下記一般式(2)又は(3)である。)

Description

本発明は、耐汚染性に優れ、かつ樹脂等への相溶性、塗膜平滑性に優れるフッ素化合物に関し、当該フッ素化合物を用いた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物に関する。
従来、活性エネルギー線硬化型樹脂は、プラスチック表面に塗布・硬化するだけで、容易に表面硬度、耐擦傷性等を付与できるため、プラスチック用ハードコート材等に用いられている。また、このようなハードコート材には、単に塗膜硬度あるいは耐擦傷性の向上に留まらず、さらに汚染物質の汚れ付着に対する耐汚染性、埃付着防止や静電気障害の防止を目的とした帯電防止性などの機能が求められている。
この中で耐汚染性向上を目的として耐汚染性に有効なポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)と、耐汚染性の持続性向上を目的として重合性基とを分子内に導入したフッ素化合物を含有する活性エネルギー線硬化型樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献1及び2を参照。)。特許文献1では、フッ素化合物として、ポリイソシアネートに、水酸基を有するポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)、水酸基及びアクロイル基を有する単量体等を反応させたポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を有するウレタンアクリレートが提案されている。
また、特許文献2では、フッ素化合物として、ジイソシアネートの3量体であるトリイソシアネートに、水酸基を有するポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)と、水酸基及びアクロイル基を有する単量体とを反応させたポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を有するウレタンアクリレートが提案されている。
しかしながら、前記特許文献1、2記載のポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を有するウレタンアクリレートは製造上、トリイソシアネート化合物に対して、水酸基を有するポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)と水酸基を有するアクリル系単量体とを適切な割合で反応させることが困難であることから、アクロイル基のみを有する化合物や、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖のみを有する化合物が副生成物として生じ、分子内にポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖とアクロイル基の両方を有する化合物のみを得ることができない問題があった。
また、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖のみを有する化合物は高分子量となることが多く、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物に用いた場合、他の成分との相溶性が低いため、当該活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を塗膜とした場合に白濁するなどの問題もあった。さらに、このようなポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を有するウレタンアクリレートは、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖のみ有する化合物とアクリロイル基のみ有する化合物との相溶性が低く、相分離を生じる等の問題も有していた。
特開2001−019736号公報 国際公開WO2003/002628号公報
本発明の課題は、樹脂等への相溶性に優れ、硬化塗膜とした場合、その硬化塗膜が耐汚染性に優れるフッ素化合物及びその製造方法を提供することである。さらには、当該フッ素化合物を用いた耐汚染性に優れた硬化塗膜が得られる活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を提供することである。
本発明者らは、このような問題に鑑み、鋭意研究を行った結果、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を有し、かつ両末端がカルボキシル基又はカルボン酸アルキルエステルである化合物と、水酸基又はチオール基を有するアルキルアミンとを反応させた後、さらにイソシアネート基を有する(メタ)アクリレート、又は(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ハライドもしくは(メタ)アクリル酸無水物を反応させることにより得られるフッ素化合物が、樹脂等への相溶性に優れ、かつ当該フッ素化合物、あるいは当該フッ素化合物を用いた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化塗膜は耐汚染性に優れることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、下記一般式(1)で表されるフッ素化合物を提供するものである。
Figure 2010016452
(上記一般式(1)中、Xは、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を表し、R〜Rは、各々独立して、水素原子、アルキル基、下記一般式(2)又は(3)を表す。ただし、R及びRのうち、少なくとも1つは、下記一般式(2)又は(3)であり、R及びRのうち、少なくとも1つは、下記一般式(2)又は(3)である。)
Figure 2010016452
(上記一般式(2)中、Xは、直鎖又は分岐の炭化水素基を表し、Xは、酸素原子又は硫黄原子を表し、Xは、直鎖又は分岐のアルキレン基を表し、Rは、水素原子又はメチル基を表す。また、pは、1〜5の整数を表す。)
Figure 2010016452
(上記一般式(3)中、Xは、直鎖又は分岐の炭化水素基を表し、Xは、酸素原子又は硫黄原子を表し、Rは、水素原子又はメチル基を表す。また、pは、1〜5の整数を表す。)
さらに、本発明は、上記フッ素化合物に適した製造方法、上記フッ素化合物を含有する活性エネルギー線硬化型樹脂組成物、当該フッ素化合物、あるいは当該フッ素化合物を用いた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化塗膜を有する物品を提供するものである。
本発明のフッ素化合物は、樹脂等への相溶性に優れ、その硬化塗膜は耐汚染性に優れ、かつフッ素原子の含有量が高いため、単独で用いると耐汚染性に優れた低屈折率の硬化塗膜を得ることができる。また、活性エネルギー線硬化型樹脂に添加剤として本発明のフッ素化合物を加えると、耐汚染性に優れるハードコート材等を得ることができる。
したがって、本発明のフッ素化合物は、このような特性が要求される物品を汚染、傷から守る保護フィルム、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ等のフラットパネルディスプレイに用いられる反射防止フィルム、防眩フィルムなどに有用である。
また、TACフィルムに代表される液晶ディスプレイの偏光板用保護フィルムのコート材;液晶ディスプレイのカラーフィルターに用いられるブラックマトリクス用の塗料、インキ又はブラックレジスト;タッチパネル、携帯電話の筐体、携帯電話の液晶ディスプレイなどのハードコート材;光ファイバクラッド材、光学レンズ、光導波路などの光学部材;液晶封止材、各種光学用シール材、光学用接着剤などに幅広く利用することが可能である。
実施例1で得られたフッ素化合物(1)のIRスペクトルである。 実施例2で得られたフッ素化合物(2)のIRスペクトルである。 実施例3で得られたフッ素化合物(3)のIRスペクトルである。 実施例4で得られたフッ素化合物(4)のIRスペクトルである。 実施例5で得られたフッ素化合物(5)のIRスペクトルである。 実施例6で得られたフッ素化合物(6)のIRスペクトルである。 実施例7で得られたフッ素化合物(7)のIRスペクトルである。
本発明のフッ素化合物は、下記一般式(1)で表されるものである。
Figure 2010016452
(上記一般式(1)中、Xは、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を表し、R〜Rは、各々独立して、水素原子、アルキル基、下記一般式(2)又は(3)を表す。ただし、R及びRのうち、少なくとも1つは、下記一般式(2)又は(3)であり、R及びRのうち、少なくとも1つは、下記一般式(2)又は(3)である。)
Figure 2010016452
(上記一般式(2)中、Xは、直鎖又は分岐の炭化水素基を表し、Xは、酸素原子又は硫黄原子を表し、Xは、直鎖又は分岐のアルキレン基を表し、Rは、水素原子又はメチル基を表す。また、pは、1〜5の整数を表す。)
Figure 2010016452
(上記一般式(3)中、Xは、直鎖又は分岐の炭化水素基を表し、Xは、酸素原子又は硫黄原子を表し、Rは、水素原子又はメチル基を表す。また、pは、1〜5の整数を表す。)
ここで、一般式(1)中のXは、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を表すが、具体的には下記一般式(4)で表されるものが挙げられる。
Figure 2010016452
(上記一般式(4)中、k、m及びnは、それぞれ独立して0〜50の整数を表す。ただし、k、m及びnがすべて0の場合はない。)
上記一般式(4)は、パーフルオロアルキレンとして、パーフルオロプロピレン、パーフルオロエチレン及びパーフルオロメチレンの構造単位を有するが、パーフルオロプロピレンの構造単位が連続したポリ(パーフルオロプロピレンエーテル)鎖のブロック、パーフルオロエチレンの構造単位が連続したポリ(パーフルオロエチレンエーテル)鎖のブロック、パーフルオロメチレンの構造単位が連続したポリ(パーフルオロエチレンエーテル)鎖のブロックが結合したものでも、パーフルオロプロピレンの構造単位、パーフルオロエチレンの構造単位、パーフルオロメチレンの構造単位がランダムに結合したものでもよい。
また、上記一般式(4)中のk、m及びnは、それぞれ独立して0〜50の整数を表すが、より好ましくは0〜20の整数である。ただし、k、m及びnがすべて0の場合はない。
上記一般式(4)の分子量は、数平均分子量(ポリスチレン換算)が800〜3,000、特に1,000〜2,000の範囲であることが好ましい。また、重量平均分子量(ポリスチレン換算)が1,500〜20,000、特に2,000〜5,000の範囲であることが好ましい。したがって、上記一般式(4)中のk、mおよびnは、これらの分子量となる整数であることが好ましい。この分子量の範囲であれば、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物に用いた場合、塗膜硬度、硬化性、相溶性等が良好となるので好ましい。
一般式(2)又は(3)中のXは、直鎖又は分岐の炭化水素基を表すが、pの数により、炭化水素基は選択される。pが1の場合は、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等が挙げられる。これらは、置換基を有していても構わない。
また、pが2又は3の場合は、例えば、下記一般式(5)で表される炭化水素基等が挙げられる。ここで、pが2の場合は、sは1であり、tは2である。また、pが3の場合は、sは0であり、tは3である。また、Rは、炭素原子数1〜4のアルキル基である。なお、一般式(5)中の「*」は、一般式(1)中の窒素原子と結合する部位を表し、残りの結合部位は、一般式(2)又は(3)中のXと結合する部位を表す。
Figure 2010016452
さらに、pが4以上の場合は、例えば、下記一般式(6)で表される炭化水素基等が挙げられる。ここで、qは3以上の整数を表し、p−1である。なお、一般式(6)中の「*」は、一般式(1)中の窒素原子と結合する部位を表し、残りの結合部位は、一般式(2)又は(3)中のXと結合する部位を表す。
Figure 2010016452
前記一般式(2)又は(3)中のXは、酸素原子又は硫黄原子である。
前記一般式(2)中のXは、直鎖又は分岐のアルキレン基を表すが、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、下記式(7)、式(8)等が挙げられる。これらは、置換基を有していても構わない。
Figure 2010016452
前記一般式(2)又は(3)中のRは、水素原子又はメチル基であるが、一般にラジカル重合においては水素原子の方が、ラジカル重合性が優れ、硬化性が高いので好ましい。
前記一般式(1)で表される本発明のフッ素化合物の製造方法としては、一般式(1)中のR〜Rのいずれか1つが前記一般式(2)である場合と、前記一般式(3)である場合とで異なる。
本発明のフッ素化合物である一般式(1)中のR〜Rのいずれか1つが前記一般式(2)である場合の製造方法としては、両末端がカルボキシル基又はカルボン酸アルキルエステルであるポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)と、水酸基又はチオール基を有するアルキルアミンとを反応させる第一工程と、第一工程で得られた反応物にイソシアネート基を有する(メタ)アクリレートを反応させる第二工程を経る方法が挙げられる。
前記水酸基又はチオール基を有するアルキルアミンは、1級又は2級のアミンであり、例えば、モノエタノールアミン、2−メルカプトエタノール、2−アミノ−1−エタノール、6−アミノ−1−ヘキサノール、セリノール、トリス(ヒロドキシメチル)メチルアミン、ビス−ホモトリス、1−アミノ−1−デオキシ−D−ソルビトール等の1級アミン;N−(メチルアミノ)エタノール、2−(t−ブチルアミノ)エタノール、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、N−メチル−D−グルカミン、ジソルビチルアミン、1−アミノ−2−メチル−プロパンチオール、3−ピロリジノール、2−ピロリジンメタノール等の2級アミンが挙げられる。
前記イソシアネート基を有する(メタ)アクリレートとしては、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、1,1−ビス(アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート、1,1−ビス(メタクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート、2−(アクリロイルエトキシ)−エチルイソシアネート、2−(メタクリロイルエトキシ)−エチルイソシアネート等が挙げられる。
上記第一工程での反応条件としては、反応温度80〜180℃、反応時間0.5〜5.0時間とするのが好ましい。また、上記第二工程での反応条件としては、第一工程で得られた反応物にイソシアネート基を有する(メタ)アクリレートを40〜130℃に保ちながら滴下して加え、その後、反応温度60〜120℃、反応時間1〜10時間反応させるのが好ましい。
第一工程では、無溶媒でも反応可能であるが、用いる水酸基又はチオール基を有するアルキルアミンが反応温度においても融解して液体にならない場合、反応を円滑に進行させるため、前記アルキルアミンを溶解する溶媒を使用することが有効である。溶媒としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、ジクロロエタンなどのハロゲン系溶媒;トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤;メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒;ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒などが挙げられる。これらの中でも、エーテル系溶媒、アルコール系溶媒が好ましい。
上記の第一工程では、反応の進行ともに、両末端がカルボキシル基であるポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)を使用した場合には水が生成し、両末端がカルボン酸アルキルエステルであるポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)を使用した場合はアルコールが生成する。したがって、減圧条件下で水又はアルコールを除去しながら反応を行うと、反応を円滑に進行するので好ましい。また、水を除去する方法としてはトルエン等を使用した共沸脱水も適用できる。
さらに、第一工程は、両末端がカルボン酸アルキルエステル基であるポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)と、水酸基又はチオール基を有するアルキルアミンとを反応させ、生成するアルコールを減圧条件下で除去しながら行う方法が、より反応が円滑に進行するため好ましい。
一方、第二工程では、反応は無溶媒でも、溶媒を使用しても可能である。溶媒としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、ジクロロエタンなどのハロゲン系溶媒;トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤;ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒などが挙げられる。これらの中でも、エステル系溶剤;ケトン系溶剤;エーテル系溶媒が好ましい。
また、第二工程で反応を促進させるため、ウレタン化触媒の存在下で反応させることが好ましい。ウレタン化触媒としては、例えば、ピリジン、ピロール、トリエチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン等のアミン類;トリフェニルフォスフィン、トリエチルフォスフィン等のフォスフィン類;ジブチル錫ジラウレート、オクチル錫トリラウレート、オクチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジアセテート、オクタン酸錫等の有機錫化合物;オクタン酸亜鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。また、有機錫化合物とアミン類を併用すると、ウレタン化反応が円滑に進行するため好ましい。
次に、本発明のフッ素化合物である一般式(1)中のR〜Rのいずれか1つが前記一般式(3)である場合の製造方法としては、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を有し、かつ両末端がカルボキシル基又はカルボン酸アルキルエステルである化合物と、水酸基又はチオール基を有するアルキルアミンとを反応させる第一工程と、第一工程で得られた反応物に(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ハライド又は(メタ)アクリル酸無水物を反応させる第二工程を経る方法が挙げられる。
前記水酸基又はチオール基を有するアルキルアミンは、上記したものと同様のものを用いることができる。
上記第一工程での反応条件としては、上記した方法と同様の方法を用いることができる
第二工程は、第一工程で得られた反応物に(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリル酸ハライド又は(メタ)アクリル酸無水物を反応させる第二工程を経る方法が挙げられる。
(メタ)アクリル酸を脱水縮合する場合、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒;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系溶剤などが挙げられる。反応は酸触媒を使用して、還流下、共沸脱水することで目的の化合物が得られる。酸触媒としては、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、クレゾールスルホン酸、陽イオン交換樹脂等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸ハライドを反応させる場合、反応は無溶媒でも、溶媒を使用しても可能である。溶媒を使用する場合、溶媒としてはトルエン、キシレン等の芳香族系溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、ジクロロエタン等のハロゲン系溶媒などが挙げられる。これらの中でも、エステル系溶剤、ケトン系溶剤及びエーテル系溶媒が好ましい。また、反応で生成するハロゲン化水素を中和する目的で、トリエチルアミンなどのアミン類が使用される。反応温度10〜60℃、反応時間0.5〜5時間とするのが好ましい。反応終了後、濾過又は水洗し、アミン塩を除去することで目的の化合物が得られる。
(メタ)アクリル酸無水物を反応させる場合、溶媒としてはトルエン、キシレン等の芳香族系溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;ジイソプロピルエーテル、ジメトキシエタン等のエーテル系溶媒;ジクロロメタン、ジクロロエタン等のハロゲン系溶媒などが挙げられる。これらの中でも、エステル系溶剤、ケトン系溶剤及びエーテル系溶媒が好ましい。反応は酸触媒により促進される。酸触媒として硫酸などの鉱酸、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、クレゾールスルホン酸などが挙げられる。反応温度20〜100℃、反応時間0.5〜8.0時間とするのが好ましい。反応終了後、副成する(メタ)アクリル酸を苛性水などで中和、除去することで目的の化合物が得られる。
本発明のフッ素化合物を添加剤として、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物に用いる場合、その配合量は、樹脂組成物中の不揮発分100質量部中に0.01〜10.0質量部であることが好ましい。特に、被添加される樹脂組成物本来の塗膜硬度などの物性を損なわず、かつ効率的に塗膜表面を改質できることから、0.05〜3.0質量部であることが好ましい。
上記活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の主成分としては、重合性モノマー(A)、重合性樹脂(B)が挙げられる。なお、本発明において、「(メタ)アクリレート」とは、メタクリレートとアクリレートの一方又は両方をいい、「(メタ)アクリル酸」とは、メタクリル酸とアクリル酸の一方又は両方をいう。
前記重合性モノマー(A)のうち単官能モノマーとしては、例えば、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカルバゾール、ビニルピリジン、アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、イソブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、t−オクチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、7−アミノ−3,7−ジメチルオクチル(メタ)アクリレート、アクリロイルモルホリン、ラウリル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、エチレンジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、メチルトリエチレンジグリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの単官能モノマーは、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
前記重合性モノマー(A)のうち多官能モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリエチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリプロピレンオキシド変性グリセリントリ(メタ)アクリレート、トリエチレンオキシド変性グリセリントリ(メタ)アクリレート、トリエピクロロヒドリン変性グリセリントリ(メタ)アクリレート、1,3,5−トリアクロイルヘキサヒドロ−s−トリアジン、トリス(アクリロイロオキシエチル)イソシアヌレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、テトラエチレンオキシド変性ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジエチレンオキシド変性ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ヘキサエチレンオキサイド変性ソルビトールヘキサ(メタ)アクリレート、ヘキサキス(メタクリロイルオキシエチル)シクロトリホスファゼン等が挙げられる。これらの多官能モノマーは、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
前記重合性樹脂(B)としては、グリシジル基を複数有する化合物に(メタ)アクリル酸を反応させたエポキシ(メタ)アクリレート、脂肪族ポリイソシアネート又は芳香族ポリイソシアネートと水酸基を有する(メタ)アクリレートとを反応させたウレタン(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの重合性樹脂(B)は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
前記エポキシ(メタ)アクリレートとしては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂のグリシジル基に(メタ)アクリル酸を反応させたものが挙げられる。
前記ウレタン(メタ)アクリレートの原料として用いる脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、2−メチル−1,5−ペンタンジイソシアネート、3−メチル−1,5−ペンタンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、2−メチルペンタメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、水素添加テトラメチルキシリレンジイソシアネート、シクロヘキシルジイソシアネート等が挙げられる。
また、前記ウレタン(メタ)アクリレートの原料として用いる芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート等が挙げられる。
一方、ウレタン(メタ)アクリレートの原料として用いる水酸基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ペンタンジオールモノ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート等の2価アルコールのモノ(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパン(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリロイルオキシエチル−ヒドロキシエチル−イソシアヌレート等の3価のアルコールのモノ又はジ(メタ)アクリレート、あるいは、これらのアルコール性水酸基の一部をε−カプロラクトンで変性した水酸基を有するモノ及びジ(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等の1分子中に1つの水酸基と3つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物、あるいは、この化合物の水酸基をε−カプロラクトンで変性した多官能(メタ)アクリレート;ジプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート化合物;ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリオキシブチレン−ポリオキシプロピレンモノ(メタ)アクリレート等のブロック構造のオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート化合物;ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート等のランダム構造のオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。
上記した脂肪族ポリイソシアネート又は芳香族ポリイソシアネートと水酸基を有する(メタ)アクリレートとの反応は、ウレタン化触媒の存在下、常法により行うことができる。ウレタン化触媒としては、例えば、ピリジン、ピロール、トリエチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン等のアミン類;トリフェニルフォスフィン、トリエチルフォスフィン等のフォスフィン類;ジブチル錫ジラウレート、オクチル錫トリラウレート、オクチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジアセテート、オクタン酸錫等の有機錫化合物;オクタン酸亜鉛等の有機金属化合物などが挙げられる。
これらのウレタン(メタ)アクリレート樹脂の中でも、特に脂肪族ポリイソシアネートと水酸基を有する(メタ)アクリレートとの反応によって得られるものが、硬化塗膜の透明性に優れ、硬化性に優れる点から好ましい。
本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、活性エネルギー線を照射すると硬化する組成物をいう。この活性エネルギー線とは、紫外線、電子線、α線、β線、γ線のような電離放射線をいう。この活性エネルギー線として紫外線を用いる場合には、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物中に光重合開始剤(C)を添加する。また、必要であればさらに光増感剤を添加する。一方、電子線、α線、β線、γ線のような電離放射線を用いる場合には、光重合開始剤や光増感剤を用いなくても速やかに硬化するので、特にこれらを添加する必要はない。
前記光重合開始剤(C)としては、分子内開裂型光重合開始剤及び水素引き抜き型光重合開始剤が挙げられる。分子内開裂型光重合開始剤としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、2−メチル−2−モルホリノ(4−チオメチルフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン等のアセトフェノン系化合物;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾイン類;2,4,6−トリメチルベンゾインジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド等のアシルホスフィンオキシド系化合物;ベンジル、メチルフェニルグリオキシエステル等が挙げられる。
一方、水素引き抜き型光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル−4−フェニルベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチル−ジフェニルサルファイド、アクリル化ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン等のチオキサントン系化合物;ミヒラ−ケトン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等のアミノベンゾフェノン系化合物;10−ブチル−2−クロロアクリドン、2−エチルアンスラキノン、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン等が挙げられる。これらの光重合開始剤(C)は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
また、前記光増感剤としては、例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン等のアミン類、o−トリルチオ尿素等の尿素類、ナトリウムジエチルジチオホスフェート、s−ベンジルイソチウロニウム−p−トルエンスルホネート等の硫黄化合物等が挙げられる。
これらの光重合開始剤及び光増感剤の使用量は、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物中の不揮発成分100質量部に対し、各々0.01〜20質量部が好ましく、より好ましくは0.3〜10質量部である。
さらに、本発明の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物は、用途、特性等の目的に応じ、本発明の効果を損なわない範囲で、粘度や屈折率の調整、あるいは、塗膜の色調の調整やその他の塗料性状や塗膜物性の調整を目的に各種の配合材料として、例えば、各種有機溶剤、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、石油樹脂、フッ素樹脂等の各種樹脂、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ポリエチレン、カーボン、酸化チタン、アルミナ、銅、シリカ微粒子等の各種の有機又は無機粒子、重合開始剤、重合禁止剤、帯電防止剤、消泡剤、粘度調整剤、耐光安定剤、耐候安定剤、耐熱安定剤、酸化防止剤、防錆剤、スリップ剤、ワックス、艶調整剤、離型剤、相溶化剤、導電調整剤、顔料、染料、分散剤、分散安定剤、シリコーン系、炭化水素系界面活性剤等を併用することができる。
上記の配合成分中の有機溶剤は、本発明のフッ素化合物を単独で用いる場合、当該フッ素化合物を用いた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物として用いる場合ともに、基材への塗工適性を付与するため、粘度調整用の希釈溶剤として用いることが有用である。希釈溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類;酢酸エチル、エチルソルブアセテート等のエステル類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類などが挙げられる。これらの溶剤は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
この基材としては、例えば、プラスチック基材;ガラス等のセラミック基材;鉄、アルミニウム等の金属基材等が挙げられ、特にプラスチック基材に有用である。プラスチック基材の材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン−1等のポリオレフィン系樹脂;トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂;ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ノルボルネン系樹脂、変性ノルボルネン系樹脂、環状オレフィン共重合体等が挙げられる。また、これらの樹脂からなる基材を2種以上貼り合わせたものであってもよい。これらのプラスチック基材は、フィルム状であってもシート状であってもよい。
本発明のフッ素化合物、あるいは当該フッ素化合物を用いた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を基材に塗布する方法としては、例えば、グラビアコート、ロールコート、コンマコート、エアナイフコート、キスコート、スプレーコート、かけ渡しコート、ディップコート、スピンナーコート、ホイーラーコート、刷毛塗り、シルクスクリーンによるベタコート、ワイヤーバーコート、フローコート等が挙げられる。また、オフセット印刷、活版印刷等の印刷方式でもよい。これらの中でも、グラビアコート、ロールコート、コンマコート、エアナイフコート、キスコート、ワイヤーバーコート、フローコートは、より厚みが一定な塗膜が得られるため好ましい。
本発明のフッ素化合物、あるいは当該フッ素化合物を用いた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を硬化させる活性エネルギー線としては、光、電子線、放射線等の活性エネルギー線が挙げられる。具体的なエネルギー源又は硬化装置としては、例えば殺菌灯、紫外線用蛍光灯、カーボンアーク、キセノンランプ、複写用高圧水銀灯、中圧または高圧水銀灯、超高圧水銀灯、無電極ランプ、メタルハライドランプ、自然光等を光源とする紫外線、または走査型、カーテン型電子線加速器による電子線等が挙げられる。
これらの中でも特に活性エネルギー線が紫外線であることが好ましく、重合効率化の点で窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で照射することが好ましい。また、必要に応じて熱をエネルギー源として併用し、活性エネルギー線を照射して硬化した後、熱処理を行ってもよい。
本発明のフッ素化合物、あるいは当該フッ素化合物を用いた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化塗膜を有する物品としては、例えば、物品を汚染、傷から守る保護フィルム;液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ等のフラットパネルディスプレイに用いられる反射防止フィルム、防眩フィルムなどが挙げられる。
また、TACフィルムに代表される液晶ディスプレイの偏光板用保護フィルム、本発明のフッ素化合物、あるいは当該フッ素化合物を用いた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物をブラックマトリクスに用いた液晶ディスプレイのカラーフィルター、タッチパネル、携帯電話の筐体、携帯電話の液晶ディスプレイ、光ファイバクラッド材、光学レンズ、光導波路なども挙げられる。
以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに詳しく説明する。
(実施例1)
50mlの反応容器に、下式で表される両末端がカルボン酸エチルエステルであるポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)(1分子当たりのパーフルオロエチレン基の数(m)が平均8個、パーフルオロメチレン基の数(n)が平均5個のもの)30g(0.02モル)及びモノエタノールアミン2.56g(0.042モル)を投入し、100℃で2時間、加熱攪拌した。反応液が透明均一になったことを確認した後、さらに減圧下で、生成するエタノールを除去しながら3時間加熱攪拌した。60℃以下に冷却した後に、メチルエチルケトン(以下、「MEK」という。)を57.7g投入した。次いで、ジブチル錫ジラウレート0.02gを加え、このものに、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート5.93g(0.042モル)を、内温50〜60℃に保ちながら、30分間で滴下した。滴下終了後、さらに80℃で4時間攪拌して、フッ素化合物(1)のMEK溶液(不揮発分40質量%)を得た。
Figure 2010016452
得られたフッ素化合物(1)のMEK溶液からMEKを留去した後、スペクトル分析を行った結果、以下のスペクトルを得た。
[IRスペクトル]
810,1410,1650cm−1:アクリロイル基
1710cm−1:アミド基
1200cm−1:−CF
H−NMRスペクトル]
(ppm、400MHz、溶媒:アセトン−d、基準:TMS)
3.35〜3.50(m、2H)
3.50〜3.70(m、2H)
4.10〜4.25(m、4H)
5.88(d、J=10.4Hz、2H)
6.14(dd、J=17.2、10.4Hz、2H)
6.37(d、J=17.6Hz、2H)
上記のIR及びNMRスペクトル分析の結果から、フッ素化合物(1)は、下記に示した構造式の化合物であることを同定した。
Figure 2010016452
(実施例2)
実施例1で用いたモノエタノールアミンに代えて、ジエタノールアミン4.41g(0.042モル)とし、MEKの量を61.8gとし、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネートの量を13.1g(0.093モル)とした以外は、実施例1と同様な方法で行い、フッ素化合物(2)のMEK溶液(不揮発分40質量%)を得た。
得られたフッ素化合物(2)のMEK溶液からMEKを留去した後、スペクトル分析を行った結果、以下のスペクトルを得た。
[IRスペクトル]
810,1410,1650cm−1:アクリロイル基
1710cm−1:アミド基
1200cm−1:−CF
H−NMRスペクトル]
(ppm、400MHz、溶媒:アセトン−d、基準:TMS)
3.20〜3.60(m、12H)
3.65〜3.95(m、4H)
4.10〜4.40(m、16H)
4.90〜5.00(br、4H)
5.88〜5.95(m、4H)
6.10〜6.25(m、4H)
6.30〜6.50(m、4H)
上記のIR及びNMRスペクトル分析の結果から、フッ素化合物(2)は、下記に示した構造式の化合物であることを同定した。
Figure 2010016452
(実施例3)
50ml反応容器に、両末端がカルボン酸エチルエステルであるポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)(1分子当たりのパーフルオロエチレン基の数(m)が平均8個、パーフルオロメチレン基の数(n)が平均5個のもの)30g(0.02モル)及びトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン5.08g(0.042モル)を投入し、120℃で2時間、加熱攪拌した。反応液が透明均一になったのを確認した後、さらに減圧下で3時間加熱攪拌した。60℃以下に冷却した後に、MEKを79.3g投入した。次いで、ジブチル錫ジラウレート0.02gを加え、このものに、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート17.8g(0.126モル)を、内温50〜60℃に保ちながら、30分間で滴下した。滴下終了後、さらに80℃で4時間攪拌して、フッ素化合物(3)のMEK溶液(不揮発分40質量%)を得た。
得られたフッ素化合物(3)のMEK溶液からMEKを留去した後、スペクトル分析を行った結果、以下のスペクトルを得た。
[IRスペクトル]
810,1410,1650cm−1:アクリロイル基
1710cm−1:アミド基
1200cm−1:−CF
H−NMRスペクトル]
(ppm、400MHz、溶媒:アセトン−d、基準:TMS)
3.35〜3.50(m、12H)
4.10〜4.25(m、12H)
4.30〜4.50(m、12H)
5.88(d、J=10.4Hz、6H)
6.05〜6.20(m、6H)
6.37(d、J=17.2Hz、6H)
上記のIR及びNMRスペクトル分析の結果から、フッ素化合物(3)は、下記に示した構造式の化合物であることを同定した。
Figure 2010016452
(実施例4)
50ml反応容器に、両末端がカルボン酸エチルエステルであるポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)(1分子当たりのパーフルオロエチレン基の数(m)が平均8個、パーフルオロメチレン基の数(n)が平均5個のもの)30g(0.02モル)及びN−メチル―D−グルカミン8.20g(0.042モル)およびジメトキシエタン(DME)を38.4gを投入し、還流下で4時間、加熱攪拌した。内容物のIRスペクトルを確認した結果、エチルエステル吸収帯 1800cm−1が消失し、新たにアミド吸収帯1710cm−1を確認した。減圧下でDMEを留去した。次いでMEK45.37g、ジブチル錫ジラウレート0.02gをを投入し、内温を60℃としたのち、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート29.65gを、60−70℃を維持しながら1時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに80℃で6時間攪拌して、フッ素化合物(4)のMEK溶液(不揮発分40質量%)を得た。
得られたフッ素化合物(4)のMEK溶液からMEKを留去した後、スペクトル分析を行った結果、以下のスペクトルを得た。
[IRスペクトル]
810,1410,1636cm−1:アクリロイル基
1706cm−1:アミド基
1200cm−1:−CF
H−NMRスペクトル]
(ppm、400MHz、溶媒:アセトン−d、基準:TMS)
2.80〜3.05(m、8H)
3.35〜3.55(m、20H)
4.10〜4.35(m、26H)
5.85〜5.95(m、10H)
6.05〜6.20(m、10H)
6.30〜6.55(m、10H)
上記のIR及びNMRスペクトル分析の結果から、フッ素化合物(4)は、下記に示した構造式の化合物であることを同定した。
Figure 2010016452
(実施例5)
50ml反応容器に、両末端がカルボン酸エチルエステルであるポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)(1分子当たりのパーフルオロエチレン基の数(m)が平均8個、パーフルオロメチレン基の数(n)が平均5個のもの)30g(0.02モル)、モノエタノールアミン1.28g(0.21モル)及びトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン2.54g(0.21モル)を投入し、120℃で2時間、加熱攪拌した。反応液が透明均一になったことを確認した後、さらに減圧下で3時間加熱攪拌した。60℃以下に冷却した後に、MEKを68.5g投入した。次いで、ジブチル錫ジラウレート0.02gを加え、このものに、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート11.9g(0.084モル)を、内温50〜60℃を保ちながら、30分間で滴下した。滴下終了後、さらに80℃で4時間攪拌して、フッ素化合物(5)のMEK溶液(不揮発分40質量%)を得た。
得られたフッ素化合物(5)のMEK溶液からMEKを留去した後、スペクトル分析を行った結果、以下のスペクトルを得た。
[IRスペクトル]
810,1410,1650cm−1:アクリロイル基
1710cm−1:アミド基
1200cm−1:−CF
H−NMRスペクトル]
(ppm、400MHz、溶媒:アセトン−d、基準:TMS)
3.30〜3.85(m、12H)
4.10〜4.60(m、14H)
4.30〜4.50(m、12H)
5.88(d、J=10.4Hz、4H)
6.13(dd、J=17.2、10.4Hz、4H)
6.37(d、J=16.0Hz、4H)
上記のIR及びNMRスペクトル分析の結果から、フッ素化合物(5)は、下記に示した構造式の化合物を主成分とする混合物であることを同定した。
Figure 2010016452
(実施例6)
50mlの反応容器に、両末端がカルボン酸エチルエステルであるポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)(1分子当たりのパーフルオロエチレン基の数(m)が平均8個、パーフルオロメチレン基の数(n)が平均5個のもの)30g(0.02モル)及びジエタノールアミン4.41g(0.042モル)を投入し、100℃で2時間、加熱攪拌した。反応液が透明均一になったことを確認した後、さらに減圧下で、生成するエタノールを除去しながら3時間加熱攪拌した。40℃以下に冷却した後に、酢酸エチルを200g投入した。次いで、トリエチルアミン8.90g(0.09モル)を加え、このものに、アクリル酸クロライド7.60g(0.084モル)を、内温40℃以下に保ちながら、30分間で滴下した。滴下終了後、さらに室温で4時間攪拌した。次いで、反応液を水、飽和食塩水で洗浄することでフッ素化合物(6)の酢酸エチル溶液(不揮発分を40質量%に調整)を得た。
得られたフッ素化合物(6)の酢酸エチル溶液から酢酸エチルを留去した後、スペクトル分析を行った結果、以下のスペクトルを得た。
[IRスペクトル]
810,1410,1650cm−1:アクリロイル基
1720cm−1:アミド基
1200cm−1:−CF
H−NMRスペクトル]
(ppm、400MHz、溶媒:アセトン−d、基準:TMS)
3.50〜3.95(m、8H)
4.30〜4.90(m、8H)
5.89(d、J=10.4Hz、4H)
6.13(dd、J=17.2、10.4Hz、4H)
6.40(d、J=17.6Hz、4H)
上記のIR及びNMRスペクトル分析の結果から、フッ素化合物(6)は、下記に示した構造式の化合物であることを同定した。
Figure 2010016452
(実施例7)
実施例6で用いたジエタノールアミンに代えて、トリスヒドロキシメチルアミノメタン5.08g(0.042モル)とし、トリエチルアミン13.4g(0.121モル)とし、アクリル酸クロライドの量を11.4g(0.126モル)とした以外は、実施例1と同様な方法で行い、フッ素化合物(7)の酢酸エチル溶液(不揮発分を40質量%に調整)を得た。
得られたフッ素化合物(7)の酢酸エチル溶液から酢酸エチルを留去した後、スペクトル分析を行った結果、以下のスペクトルを得た。
[IRスペクトル]
810,1410,1650cm−1:アクリロイル基
1720cm−1:アミド基
1200cm−1:−CF
H−NMRスペクトル]
(ppm、400MHz、溶媒:アセトン−d、基準:TMS)
4.65(s、12H)
5.89(d、J=10.4Hz、4H)
6.12(dd、J=17.2、10.4Hz、4H)
6.42(d、J=17.6Hz、4H)
上記のIR及びNMRスペクトル分析の結果から、フッ素化合物(7)は、下記に示した構造式の化合物であることを同定した。
Figure 2010016452
(比較例1)
200mlの3口フラスコに、ヘキサメチレンジイソシアナート3量体(住友バイエルウレタン株式会社製「SUMIDUR N3300」、NCO基含有率21.9%)38.4gをメチルエチルケトン(以下、「MEK」という。)148gに溶解させ、ジブチル錫ジラウレート0.4gを加えた。空気雰囲気下、内温60℃で、両末端が水酸基であるポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)(ソルベイ・ソレクシス株式会社製「フルオロリンクD10\H」)50.0gを攪拌しながら3時間かけて滴下し、さらに6時間撹拌した。次いで、2−ヒドロキシエチルアクリレート8.13gを10分で滴下し3時間撹拌した。IRスペクトルによってNCO基の吸収が完全に消失したのを確認した後、フッ素化合物(8)のMEK溶液(不揮発分40質量%)を得た。
得られたフッ素化合物(8)のMEK溶液からMEKを留去した後、IRスペクトル分析を行った結果、アクリロイル基、ヌレート環及び−CF−に帰属できるIR吸収の存在を確認した。
[IRスペクトル]
810,1410,1650cm−1:アクリロイル基
1690cm−1:ヌレート環
1200cm−1:−CF
上記の実施例1〜7で得られたフッ素化合物(1)〜(7)及び比較例1で得られたフッ素化合物(8)を用いて、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を調製した。
(実施例8)
紫外線硬化型樹脂(DIC株式会社製「ユニディック17−806」、不揮発分80質量%;多官能ウレタンアクリレート)10g、実施例1で得られたフッ素化合物(1)のMEK溶液(不揮発分40質量%)0.5g(フッ素化合物(1)として0.2g)、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製「イルガキュア184」;1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン)0.32g及びMEK5.7gを均一に混合して、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(1)を得た。
(実施例9)
実施例8で用いたフッ素化合物(1)のMEK溶液(不揮発分40質量%)の量を0.5gから1.5g(フッ素化合物(1)として0.6g)、MEKの量を5.7gから5.1gに変更した以外は、実施例6と同様にして、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(2)を得た。
(実施例10)
紫外線硬化型樹脂(DIC株式会社製「ユニディック17−806」、不揮発分80質量%;多官能ウレタンアクリレート)10g、実施例2で得られたフッ素化合物(2)のMEK溶液(不揮発分40質量%)0.5g(フッ素化合物(2)として0.2g)、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製「イルガキュア184」;1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン)0.32g及びMEK5.7gを均一に混合して、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(3)を得た。
(実施例11)
実施例8で用いたフッ素化合物(2)のMEK溶液(不揮発分40質量%)の量を0.5gから1.5g(フッ素化合物(2)として0.6g)、MEKの量を5.7gから5.1gに変更した以外は、実施例8と同様にして、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(4)を得た。
(実施例12)
紫外線硬化型樹脂(DIC株式会社製「ユニディック17−806」、不揮発分80質量%;多官能ウレタンアクリレート)10g、実施例3で得られたフッ素化合物(3)のMEK溶液(不揮発分40質量%)0.5g(フッ素化合物(3)として0.2g)、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製「イルガキュア184」;1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン)0.32g及びMEK5.7gを均一に混合して、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(5)を得た。
(実施例13)
実施例12で用いたフッ素化合物(3)のMEK溶液(不揮発分40質量%)の量を0.5gから1.5g(フッ素化合物(3)として0.6g)、MEKの量を5.7gから5.1gに変更した以外は、実施例10と同様にして、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(6)を得た。
(実施例14)
紫外線硬化型樹脂(DIC株式会社製「ユニディック17−806」、不揮発分80質量%;多官能ウレタンアクリレート)10g、実施例4で得られたフッ素化合物(4)のMEK溶液(不揮発分40質量%)0.5g(フッ素化合物(4)として0.2g)、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製「イルガキュア184」;1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン)0.32g及びMEK5.7gを均一に混合して、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(7)を得た。
(実施例15)
実施例14で用いたフッ素化合物(4)のMEK溶液(不揮発分40質量%)の量を0.5gから1.5g(フッ素化合物(4)として0.6g)、MEKの量を5.7gから5.1gに変更した以外は、実施例12と同様にして、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(8)を得た。
(実施例16)
紫外線硬化型樹脂(DIC株式会社製「ユニディック17−806」、不揮発分80質量%;多官能ウレタンアクリレート)10g、実施例5で得られたフッ素化合物(5)のMEK溶液(不揮発分40質量%)0.5g(フッ素化合物(5)として0.2g)、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製「イルガキュア184」;1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン)0.32g及びMEK5.7gを均一に混合して、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(9)を得た。
(実施例17)
実施例16で用いたフッ素化合物(5)のMEK溶液(不揮発分40質量%)の量を0.5gから1.5g(フッ素化合物(5)として0.6g)、MEKの量を5.7gから5.1gに変更した以外は、実施例14と同様にして、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(10)を得た。
(実施例18)
実施例3で得られたフッ素化合物(3)のMEK溶液(不揮発分40質量%)20g(フッ素化合物(3)として8g)及び光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製「イルガキュア184」;1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン)0.32gを均一に混合して、フッ素化合物(3)単独の樹脂溶液を得た。
(実施例19)
紫外線硬化型樹脂(DIC株式会社製「ユニディック17−806」、不揮発分80質量%;多官能ウレタンアクリレート)10g、実施例6で得られたフッ素化合物(6)の酢酸エチル溶液(不揮発分40質量%)0.2g(フッ素化合物(6)として0.08g)、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製「イルガキュア184」;1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン)0.32g及びMEK5.88gを均一に混合して、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(11)を得た。
(実施例20)
実施例19で用いたフッ素化合物(6)の酢酸エチル溶液(不揮発分40質量%)の量を0.2gから0.6g(フッ素化合物(6)として0.24g)、MEKの量を5.88gから5.71gに変更した以外は、実施例3と同様にして、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(12)を得た。
(実施例21)
紫外線硬化型樹脂(DIC株式会社製「ユニディック17−806」、不揮発分80質量%;多官能ウレタンアクリレート)10g、実施例7で得られたフッ素化合物(7)の酢酸エチル溶液(不揮発分40質量%)0.2g(フッ素化合物(7)として0.008g)、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製「イルガキュア184」;1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン)0.32g及びMEK5.88gを均一に混合して、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(13)を得た。
(実施例22)
実施例21で用いたフッ素化合物(7)の酢酸エチル溶液(不揮発分40質量%)の量を0.2gから0.6g(フッ素化合物(7)として0.24g)、酢酸エチルの量を5.88gから5.71gに変更した以外は、実施例21と同様にして、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(14)を得た。
(実施例23)
実施例7で得られたフッ素化合物(7)の酢酸エチル溶液(不揮発分40質量%)20g(フッ素化合物(7)として8g)及び光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製「イルガキュア184」;1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン)0.32gを均一に混合して、フッ素化合物(7)単独の樹脂溶液を得た。
(比較例2)
紫外線硬化型樹脂(DIC株式会社製「ユニディック17−806」、不揮発分80質量%;多官能ウレタンアクリレート)10g、比較例1で得られたフッ素化合物(8)のMEK溶液(不揮発分40質量%)0.5g(フッ素化合物(8)として0.2g)、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製「イルガキュア184」;1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン)0.32g及びMEK5.7gを均一に混合して、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(15)を得た。
(比較例3)
比較例2で用いたフッ素化合物(8)のMEK溶液(不揮発分40質量%)の量を0.5gから1.5g(フッ素化合物(8)として0.6g)、MEKの量を5.7gから5.1gに変更した以外は、比較例2と同様にして、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(16)を得た。
(比較例4)
紫外線硬化型樹脂(DIC株式会社製「ユニディック17−806」、不揮発分80質量%;多官能ウレタンアクリレート)10g、光重合開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ株式会社製「イルガキュア184」;1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン)0.32g及びMEK6.0gを均一に混合して、活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(17)を得た。
(フッ素化合物の相溶性試験)
上記の実施例8〜23及び比較例2〜4で得られた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物を調製後、透明のガラス容器に入れ、目視で樹脂組成物の濁りを観察し、下記の基準にしたがって相溶性を評価した。
A:濁りがなく透明である。
B:やや濁りがある。
C:濁りがある。
(評価用サンプルの作製)
上記の実施例8〜23及び比較例2〜4で得られた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物(1)〜(17)、実施例18で得られたフッ素化合物(3)単独の樹脂溶液及び実施例23で得られたフッ素化合物(7)単独の樹脂溶液を、厚さ125μmのPETフィルム(東洋紡社製、コスモシャインA4100、易接着処理品)上に、バーコーター(#05)で塗布後、60℃で5分乾燥した(乾燥後の膜厚:10μm)。次いで、紫外線照射装置(GS−ユアサ社製、高圧水銀ランプ、120W)を用いて、紫外線を照射して(空気雰囲気下、照射量5kJ/m)、硬化塗膜を得た。
(油性インク付着性試験)
上記で得られた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化塗膜の表面に、青色の油性フェルトペン(寺西化学工業株式会社製「マジックインキ(登録商標)」)で線を描き、油性インクの付着性を目視で観察し、下記の基準にしたがって評価した。
AA:油性インクを玉状にはじく。
A:油性インクを玉状にはじかず、線状にはじく(線幅がフェルトペンのペン先の幅の25%未満)。
B:油性インクを玉状にはじかず、線状にはじく(線幅がフェルトペンのペン先の幅の25%以上50%未満)。
C:油性インクを線状にはじく(線幅がフェルトペンのペン先の幅の50%以上90%未満)。
D:油性インクを線状にはじく(線幅がフェルトペンのペン先の幅の90%以上100%未満)。
E:油性インクをはじかない。
(指紋付着性試験)
上記で得られた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化塗膜の表面に、指を押し付け、指紋の付着状態を光学顕微鏡(倍率40倍)で観察し、押し付けた指の面積に対して付着した指紋の面積比率から下記の基準にしたがって評価した。
A:付着した指紋の面積が30%未満である。
B:付着した指紋の面積が30%以上60%未満である。
C:付着した指紋の面積が60%以上95%未満である。
D:付着した指紋の面積が95%以上である。
(指紋拭き取り性試験)
上記の指紋付着性試験で指紋が付着した試料を用いて、ワイピングクロス(日本製紙クレシア株式会社製「JKワイパー150−S」)で指紋汚れを拭き取り、目視で指紋汚れが確認できなくなるまでの拭き取り回数を測定した。なお、この試験では、拭き取り回数が多いほど、指紋拭き取り性が低いという評価結果となる。
上記の実施例8〜23及び比較例2〜4で得られた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の組成及びこれらの硬化塗膜の評価結果を表1〜3に示す。また、フッ素化合物(3)及び(7)の単独での硬化塗膜の評価結果(実施例18及び23)を表2に示す。なお、表2中の実施例18及び23の「相溶性」の「A」はフッ素化合物単独での相分離がないことを表す。また、表2中の比較例4の「相溶性」の「−」は評価なしを表す。
Figure 2010016452
Figure 2010016452
Figure 2010016452
表1及び2に示した実施例8〜23の評価結果から、本発明のフッ素化合物は、他の樹脂との相溶性に優れることが分かった。また、本発明のフッ素化合物を用いた活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化塗膜は、油性インク及び指紋付着性が低く、防汚性に優れることが分かった。さらに、汚れが付着しても、容易に汚れを拭き取ることができることが分かった。
また、表2に示した実施例18及び23の評価結果から、本発明のフッ素化合物を単独で用いて、硬化塗膜とした場合でも、油性インク及び指紋付着性が低く、防汚性に優れることが分かった。さらに、汚れが付着しても、容易に汚れを拭き取ることができることが分かった。
一方、表3に示した比較例2〜4の評価結果から、以下のことが分かった。
比較例2及び3は、両末端が水酸基であるポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)、ジイソシアネート及び水酸基を有するアクリレートを反応させて得られたフッ素化合物を用いたものだが、当該フッ素化合物中には、合成上、必ずポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖のみを有する化合物が含まれるため、他の紫外線硬化型樹脂との相溶性が低く、添加量が多いと樹脂組成物が濁る問題があった。また、油性インク及び指紋付着防止が充分ではなく、特に指紋の付着を充分に防止することができず、満足できる防汚性を有しないことが分かった。さらに、汚れの拭き取り性も充分ではないことが分かった。
比較例4は、フッ素化合物を用いなかった例であるが、油性インク及び指紋が付着し、防汚性を有しないことが分かった。また、汚れの拭き取り性も非常に低いものであった。
Figure 2010016452
(上記一般式(1)中、Xは、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を表し、R〜Rは、各々独立して、水素原子、アルキル基、下記一般式(2)又は(3)を表す。ただし、R及びRのうち、少なくとも1つは、下記一般式(2)又は(3)であり、R及びRのうち、少なくとも1つは、下記一般式(2)又は(3)である。なお、R 及びR のうち、いずれか1つが水素原子又はアルキル基であり、他方が下記一般式(3)である場合、及び、R 及びR のうち、いずれか1つが水素原子又はアルキル基であり、他方が下記一般式(3)である場合、下記一般式(3)中のpは、3〜5の整数を表す。
Figure 2010016452
(上記一般式(1)中、Xは、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を表し、R〜Rは、各々独立して、水素原子、アルキル基、下記一般式(2)又は(3)を表す。ただし、R及びRのうち、少なくとも1つは、下記一般式(2)又は(3)であり、R及びRのうち、少なくとも1つは、下記一般式(2)又は(3)である。なお、R 及びR のうち、いずれか1つが水素原子又はアルキル基であり、他方が下記一般式(3)である場合、及び、R 及びR のうち、いずれか1つが水素原子又はアルキル基であり、他方が下記一般式(3)である場合、下記一般式(3)中のpは、3〜5の整数を表す。
Figure 2010016452
(上記一般式(1)中、Xは、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を表し、R〜Rは、各々独立して、水素原子、アルキル基、下記一般式(2)又は(3)を表す。ただし、R及びRのうち、少なくとも1つは、下記一般式(2)又は(3)であり、R及びRのうち、少なくとも1つは、下記一般式(2)又は(3)である。なお、R及びRのうち、いずれか1つが水素原子又はアルキル基であり、他方が下記一般式(3)である場合、かつ、R及びRのうち、いずれか1つが水素原子又はアルキル基であり、他方が下記一般式(3)である場合、下記一般式(3)中のpは、3〜5の整数を表す。)
Figure 2010016452
(上記一般式(1)中、Xは、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を表し、R〜Rは、各々独立して、水素原子、アルキル基、下記一般式(2)又は(3)を表す。ただし、R及びRのうち、少なくとも1つは、下記一般式(2)又は(3)であり、R及びRのうち、少なくとも1つは、下記一般式(2)又は(3)である。なお、R及びRのうち、いずれか1つが水素原子又はアルキル基であり、他方が下記一般式(3)である場合、かつ、R及びRのうち、いずれか1つが水素原子又はアルキル基であり、他方が下記一般式(3)である場合、下記一般式(3)中のpは、3〜5の整数を表す。)

Claims (5)

  1. 下記一般式(1)で表されるフッ素化合物。
    Figure 2010016452
    (上記一般式(1)中、Xは、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を表し、R〜Rは、各々独立して、水素原子、アルキル基、下記一般式(2)又は(3)を表す。ただし、R及びRのうち、少なくとも1つは、下記一般式(2)又は(3)であり、R及びRのうち、少なくとも1つは、下記一般式(2)又は(3)である。)
    Figure 2010016452
    (上記一般式(2)中、Xは、直鎖又は分岐の炭化水素基を表し、Xは、酸素原子又は硫黄原子を表し、Xは、直鎖又は分岐のアルキレン基を表し、Rは、水素原子又はメチル基を表す。また、pは、1〜5の整数を表す。)
    Figure 2010016452
    (上記一般式(3)中、Xは、直鎖又は分岐の炭化水素基を表し、Xは、酸素原子又は硫黄原子を表し、Rは、水素原子又はメチル基を表す。また、pは、1〜5の整数を表す。)
  2. 請求項1記載のフッ素化合物を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化型樹脂組成物。
  3. 請求項1記載のフッ素化合物の硬化塗膜を有することを特徴とする物品。
  4. 請求項2記載の活性エネルギー線硬化型樹脂組成物の硬化塗膜を有することを特徴とする物品。
  5. ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を有し、かつ両末端がカルボキシル基又はカルボン酸アルキルエステルである化合物と、水酸基又はチオール基を有するアルキルアミンとを反応させた後、さらにイソシアネート基を有する(メタ)アクリレート、又は(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸ハライドもしくは(メタ)アクリル酸無水物を反応させることを特徴とする請求項1記載のフッ素化合物の製造方法。
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