JPWO2018216404A1 - 含フッ素コーティング剤組成物及び該組成物を含有する表面処理剤並びに物品 - Google Patents

含フッ素コーティング剤組成物及び該組成物を含有する表面処理剤並びに物品 Download PDF

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Abstract

(A)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物と、(B)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物とを含み、(A)成分と(B)成分との混合質量比が15:85〜85:15である含フッ素コーティング剤組成物を表面処理剤として適用することにより、該含フッ素コーティング剤組成物を含む表面処理剤が、撥水撥油性に優れ、更に耐スチールウール摩耗性及び耐消しゴム摩耗性の両方に優れた硬化被膜を形成し得る。

Description

本発明は、含フッ素コーティング剤組成物に関し、詳細には、フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物と、フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物とを特定の混合質量比で配合してなる、撥水撥油性、耐摩耗性に優れた被膜を形成する含フッ素コーティング剤組成物、及び該組成物を含有する表面処理剤、並びに該表面処理剤で表面処理された物品に関する。
近年、携帯電話のディスプレイをはじめ、画面のタッチパネル化が加速している。しかし、タッチパネルは画面がむき出しの状態であり、指や頬などが直接接触する機会が多く、皮脂等の汚れが付き易いことが問題となっている。そこで、外観や視認性をよくするためにディスプレイの表面に指紋を付きにくくする技術や、汚れを落とし易くする技術の要求が年々高まってきており、これらの要求に応えることのできる材料の開発が望まれている。特にタッチパネルディスプレイの表面は指紋汚れが付着し易いため、撥水撥油層を設けることが望まれている。しかし、従来の撥水撥油層は撥水撥油性が高く、汚れ拭取り性に優れるが、使用中に防汚性能が劣化してしまうという問題点があった。
一般に、フルオロポリエーテル基含有化合物は、その表面自由エネルギーが非常に小さいために、撥水撥油性、耐薬品性、潤滑性、離型性、防汚性などを有する。その性質を利用して、工業的には紙・繊維などの撥水撥油防汚剤、磁気記録媒体の滑剤、精密機器の防油剤、離型剤、化粧料、保護膜など、幅広く利用されている。しかし、その性質は同時に他の基材に対する非粘着性、非密着性であることを意味しており、基材表面に塗布することはできても、その被膜を密着させることは困難であった。
一方、ガラスや布などの基材表面と有機化合物とを結合させるものとして、シランカップリング剤が良く知られており、各種基材表面のコーティング剤として幅広く利用されている。シランカップリング剤は、1分子中に有機官能基と反応性シリル基(一般にはアルコキシシリル基等の加水分解性シリル基)を有する。加水分解性シリル基が、空気中の水分などによって自己縮合反応を起こして被膜を形成する。該被膜は、加水分解性シリル基がガラスや金属などの表面と化学的・物理的に結合することにより耐久性を有する強固な被膜となる。
そこで、フルオロポリエーテル基含有化合物に加水分解性シリル基を導入したフルオロポリエーテル基含有ポリマーを用いることによって、基材表面に密着し易く、且つ基材表面に、撥水撥油性、耐薬品性、潤滑性、離型性、防汚性等を有する被膜を形成しうる組成物が開示されている(特許文献1〜6:、特表2008−534696号公報、特表2008−537557号公報、特開2012−072272号公報、特開2012−157856号公報、特開2013−136833号公報、特開2015−199906号公報)。
また、反応性官能基数を増やしたフルオロポリエーテル基含有ポリマーを用いることによって、基材表面の密着力が高まり、耐スチールウール摩耗性能に優れる被膜を形成しうる組成物が開示されている(特許文献7:特開2016−204656号公報)。
しかし、これらフルオロポリエーテル基含有化合物に加水分解性シリル基を導入したフルオロポリエーテル基含有ポリマーや、反応性官能基を増やしたフルオロポリエーテル基含有ポリマーを含有する組成物で表面処理したレンズや反射防止膜等の硬化被膜は、滑り性、離型性に優れているが、スチールウールと消しゴムの摩耗耐久性能を十分に両立できていない。
特表2008−534696号公報 特表2008−537557号公報 特開2012−072272号公報 特開2012−157856号公報 特開2013−136833号公報 特開2015−199906号公報 特開2016−204656号公報
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、撥水撥油性、耐摩耗性に優れた硬化被膜を形成することができるフルオロポリエーテル基含有ポリマー及び/又はその部分(加水分解)縮合物を含む含フッ素コーティング剤組成物、及び該組成物を含有する表面処理剤、並びに該表面処理剤で表面処理された物品を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を解決すべく鋭意検討した結果、上記フルオロポリエーテル基含有ポリマーにおいて、フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物として、好適には後述する一般式(1)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物、特には後述する一般式(4)又は(5)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物と、フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物として、好適には後述する一般式(2)又は(3)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物、特には後述する一般式(6)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物とを、特定の配合比率で混合した含フッ素コーティング剤組成物を表面処理剤として適用することにより、該含フッ素コーティング剤組成物を含む表面処理剤が、撥水撥油性に優れ、更に耐スチールウール摩耗性及び耐消しゴム摩耗性の両方に優れた硬化被膜を形成し得ることを見出し、本発明をなすに至った。
従って、本発明は、下記の含フッ素コーティング剤組成物、及び該組成物を含有する表面処理剤、並びに該表面処理剤で表面処理された物品を提供する。
〔1〕
(A)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物と、(B)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物とを含み、(A)成分と(B)成分との混合質量比が15:85〜85:15(但し、(A)成分と(B)成分との合計は100)であることを特徴とする含フッ素コーティング剤組成物。
〔2〕
(A)成分が、下記一般式(1)
Figure 2018216404
(式中、Rfは1価又は2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基であり、Aは独立に2〜7価の有機基であり、Rは独立に炭素数1〜4のアルキル基又はフェニル基であり、Xは独立に水酸基又は加水分解性基であり、nは1〜3の整数であり、mは1〜6の整数であり、αは1又は2である。)
で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物であり、
(B)成分が、下記一般式(2)又は(3)
Rf−[N(V)β(E)γα (2)
(式中、Rf、αは上記と同じであり、Nは独立に酸素原子、ケイ素原子もしくは窒素原子を含んでいてもよく、フッ素置換されていてもよい3〜8価の有機基であり、Vは独立に末端に水酸基又は加水分解性基を有する1価の基であり、Eは独立にオキシアルキレン基を有する1価の基であり、βは1〜6の整数、γは1〜6の整数で、β+γは2〜7の整数である。)
Rf−[Q−(G)δ−(E’)ε−B]α (3)
(式中、Rf、αは上記と同じであり、Qは独立に単結合又は2価の有機基であり、Gは独立に水酸基又は加水分解性基を有する2価の基であり、E’は独立にオキシアルキレン基を有する2価の基であり、水酸基又は加水分解性基を有していてもよい。Bは独立に水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又はハロゲン基であり、δは独立に0〜10の整数であり、εは独立に1〜10の整数である。なお、上記GとE’は直鎖状に連結しており、これらG、E’はそれぞれランダムに配列されていてよい。)
で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物である〔1〕記載の含フッ素コーティング剤組成物。
〔3〕
(A)成分が、下記一般式(4)又は(5)
Figure 2018216404
(式中、Rfは1価又は2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基であり、Yは独立に2〜6価の炭化水素基であって、ケイ素原子及び/又はシロキサン結合を有していてもよく、Wは水素原子、又は下記式(4a)
Figure 2018216404
で表される基であり、Y’は2〜6価の炭化水素基であって、ケイ素原子及び/又はシロキサン結合を有していてもよく、Rは独立に炭素数1〜4のアルキル基又はフェニル基であり、Xは独立に水酸基又は加水分解性基であり、nは1〜3の整数であり、aは1〜5の整数であり、bは1〜5の整数であり、αは1又は2である。)
Figure 2018216404
(式中、A1はエーテル結合を含んでいてもよい炭素数2〜6の2価の炭化水素基であり、B1は独立して、酸素原子、ジオルガノシリレン基及びジオルガノシロキサン構造から選ばれる1種又は2種以上を含んでいてもよい炭素数1〜5のアルキレン基であり、Rf、X、R、n、αは上記と同じである。)
で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物であり、
(B)成分が、下記一般式(6)
Figure 2018216404
(式中、Rf、Y、X、R、n、αは上記と同じであり、Zは独立に単結合、シロキサン結合又はシリレン基であり、Lは独立に炭素数1〜4のアルキレン基であり、lは1〜20の整数であり、a1は1〜5の整数である。)
で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物である〔2〕記載の含フッ素コーティング剤組成物。
〔4〕
前記式(1)〜(6)のαが1であり、Rf基が下記一般式(7)で表される1価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基であることを特徴とする〔2〕又は〔3〕に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
Figure 2018216404
(式中、p、q、r、sはそれぞれ0〜200の整数で、p+q+r+s=3〜200であり、各繰り返し単位は直鎖状でも分岐状であってもよく、各繰り返し単位同士はランダムに結合されていてよく、dは0〜3の整数であり、該単位は直鎖状であっても分岐状であってもよい。)
〔5〕
前記式(1)〜(6)のαが2であり、Rf基が下記一般式(8)で表される2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基であることを特徴とする〔2〕又は〔3〕記載の含フッ素コーティング剤組成物。
Figure 2018216404
(式中、p、q、r、sはそれぞれ0〜200の整数で、p+q+r+s=3〜200であり、各繰り返し単位は直鎖状でも分岐状であってもよく、各繰り返し単位同士はランダムに結合されていてよく、dはそれぞれ独立して0〜3の整数であり、該単位は直鎖状であっても分岐状であってもよい。)
〔6〕
前記式(4)、(6)において、Yがそれぞれ、炭素数3〜10のアルキレン基、炭素数6〜8のアリーレン基を含む炭素数2〜8のアルキレン基、炭素数2〜8のアルキレン基相互が炭素数1〜4のシルアルキレン構造又は炭素数6〜10のシルアリーレン構造を介して結合している2価の基、及びケイ素原子数2〜10個の直鎖状又はケイ素原子数3〜10個の分岐状もしくは環状の2〜4価のオルガノポリシロキサン残基の結合手に炭素数2〜10のアルキレン基が結合している2〜4価の基からなる群より選ばれる基である〔3〕〜〔5〕のいずれかに記載の含フッ素コーティング剤組成物。
〔7〕
前記式(4a)において、Y’が、炭素数2〜10のアルキレン基、炭素数6〜8のアリーレン基を含む炭素数2〜8のアルキレン基、ジオルガノシリレン基を含む炭素数2〜6のアルキレン基、炭素数2〜8のアルキレン基相互が炭素数1〜4のシルアルキレン構造又は炭素数6〜10のシルアリーレン構造を介して結合している2価の基、ケイ素原子数2〜10個の直鎖状の2価のオルガノポリシロキサン残基を含む炭素数2〜6のアルキレン基、及びケイ素原子数2〜10個の直鎖状又はケイ素原子数3〜10個の分岐状もしくは環状の2〜4価のオルガノポリシロキサン残基の結合手に炭素数2〜10のアルキレン基が結合している2〜4価の基からなる群より選ばれる基である〔3〕〜〔6〕のいずれかに記載の含フッ素コーティング剤組成物。
〔8〕
前記式(6)において、Zが、単結合、ケイ素原子数2〜10個の直鎖状又はケイ素原子数3〜10個の分岐状もしくは環状の2〜4価のオルガノポリシロキサン残基、及びケイ素原子数2〜10個の直鎖状のシルアルキレン残基又はシルアリーレン残基からなる群より選ばれる基である〔3〕〜〔7〕のいずれかに記載の含フッ素コーティング剤組成物。
〔9〕
前記式(1)、(4)〜(6)において、Xがそれぞれ、水酸基、炭素数1〜10のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルコキシアルコキシ基、炭素数1〜10のアシロキシ基、炭素数2〜10のアルケニルオキシ基、及びハロゲン基からなる群より選ばれる〔2〕〜〔8〕のいずれかに記載の含フッ素コーティング剤組成物。
〔10〕
式(1)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基含有有機ケイ素化合物が、下記式のいずれかで表されるものである〔2〕〜〔9〕のいずれかに記載の含フッ素コーティング剤組成物。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
(式中、p1は5〜100の整数、q1は5〜100の整数で、p1+q1は10〜105の整数である。括弧内に示される各単位はランダムに結合されていてよい。)
〔11〕
式(2)、(3)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物が、下記式のいずれかで表されるものである〔2〕〜〔10〕のいずれかに記載の含フッ素コーティング剤組成物。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
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Figure 2018216404
(式中、p1は5〜100の整数、q1は5〜100の整数で、p1+q1は10〜105の整数であり、r1は1〜100の整数、s1は1〜100の整数で、p1+q1+r1+s1は12〜199の整数である。括弧内に示される各単位はランダムに結合されていてよい。)
〔12〕
〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載の含フッ素コーティング剤組成物を含有する表面処理剤。
〔13〕
〔12〕に記載の表面処理剤で表面処理された物品。
本発明の含フッ素コーティング剤組成物は、水酸基もしくは加水分解性基を含有したフルオロポリエーテル基を有するポリマーと、水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有したフルオロポリエーテル基を有するポリマーを特定割合で混合させることで、水酸基もしくは加水分解性基部分が基材との密着性を強固にし、ポリエーテル基部分が基材密着性、濡れ性を向上させることから、該ポリマー及び/又はその部分(加水分解)縮合物を含有する含フッ素コーティング剤組成物を含有する表面処理剤にて表面処理された物品は、撥水撥油性に優れると共に、耐スチールウール摩耗性及び耐消しゴム摩耗性に優れるものである。
本発明の含フッ素コーティング剤組成物は、(A)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物と、(B)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物とを含み、(A)成分と(B)成分との混合質量比((A):(B))が15:85〜85:15である含フッ素コーティング剤組成物であり、好ましくは該混合質量比が30:70〜90:10であり、特に好ましくは40:60〜80:20(但し、(A)成分と(B)成分との合計は100)であることを特徴とする含フッ素コーティング剤組成物である。(A)成分が多すぎる又は(B)成分が少なすぎると良好なスチールウール耐久性が得られず、(A)成分が少なすぎる又は(B)成分が多すぎると良好な消しゴム耐久性が得られないことから、混合質量比が上記の範囲外の含フッ素コーティング剤組成物は、良好なスチールウール耐久性、消しゴム耐久性の両立ができなくなる。
本発明の含フッ素コーティング剤組成物は、上記(A)成分と(B)成分とを特定割合で混合することにより、基材密着性、濡れ性が向上し、撥水撥油性に優れると共に、耐スチールウール摩耗性及び耐消しゴム摩耗性に優れるものとなる。
以下、本発明の含フッ素コーティング剤組成物について詳述する。
(A)成分
(A)成分は、フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物(即ち、該有機ケイ素化合物を部分的に(加水分解)縮合して生成する、分子中に2個以上、好ましくは3個以上の残存水酸基もしくは加水分解性基を有するオルガノシロキサンオリゴマー)であり、好適には、下記一般式(1)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物である。
Figure 2018216404
(式中、Rfは1価又は2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基であり、Aは独立に2〜7価の有機基であり、Rは独立に炭素数1〜4のアルキル基又はフェニル基であり、Xは独立に水酸基又は加水分解性基であり、nは1〜3の整数であり、mは1〜6の整数であり、αは1又は2である。)
(A)成分として、更に好ましくは、下記一般式(4)又は(5)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物である。
Figure 2018216404
(式中、Rf、R、X、n、αは上記と同じ。Yは独立に2〜6価の炭化水素基であって、ケイ素原子及び/又はシロキサン結合を有していてもよい。Wは水素原子、又は下記式(4a)
Figure 2018216404
で表される基であり、Y’は2〜6価の炭化水素基であって、ケイ素原子及び/又はシロキサン結合を有していてもよい。a、bは1〜5の整数である。)
Figure 2018216404
(式中、A1はエーテル結合を含んでいてもよい炭素数2〜6のアルキレン基等の2価の炭化水素基であり、B1は独立して、酸素原子、ジオルガノシリレン基及びジオルガノシロキサン構造から選ばれる1種又は2種以上を含んでいてもよい炭素数1〜5のアルキレン基であり、Rf、X、R、n、αは上記と同じである。)
上記式(1)、(4)、(5)において、Rfは1価又は2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基であり、αが1の場合(即ち、Rfが1価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の場合)下記一般式(7)で表される1価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基であることが好ましく、αが2の場合(即ち、Rfが2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の場合)下記一般式(8)で表される2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基であることが好ましい。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
(式中、p、q、r、sはそれぞれ0〜200の整数で、p+q+r+s=3〜200であり、各繰り返し単位は直鎖状でも分岐状であってもよく、各繰り返し単位同士はランダムに結合されていてよく、dはそれぞれ独立して0〜3の整数であり、該単位は直鎖状であっても分岐状であってもよい。)
上記式(7)、(8)において、p、q、r、sはそれぞれ0〜200の整数、好ましくは、pは5〜100の整数、qは5〜100の整数、rは0〜100の整数、sは0〜100の整数であり、p+q+r+s=3〜200、好ましくは10〜105、より好ましくは10〜100の整数であり、各繰り返し単位は直鎖状でも分岐状であってもよく、各繰り返し単位同士はランダムに結合されていてよい。より好ましくはp+qは10〜105、特に15〜60の整数であり、r=s=0である。p+q+r+sが上記上限値より小さければ密着性や硬化性が良好であり、上記下限値より大きければフルオロポリエーテル基の特徴を十分に発揮することができるので好ましい。
また、dは単位毎にそれぞれ独立して0〜3の整数であり、好ましくは1又は2であり、該単位は直鎖状であっても分岐状であってもよい。
Rfとして、具体的には、下記のものを例示することができる。
Figure 2018216404
(式中、p’、q’、r’、s’はそれぞれ1以上の整数であり、その上限は上記p、q、r、sの上限と同じである。uは1〜24の整数、vは1〜24の整数である。各繰り返し単位はランダムに結合されていてよい。)
上記式(1)において、Aは2〜7価、好ましくは2〜5価の有機基であり、具体的には、下記のものを例示することができる。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
上記式(4)において、Yは2〜6価、好ましくは2〜4価、より好ましくは2価の炭化水素基であり、ケイ素原子及び/又はシロキサン結合を有していてもよい。
Yとして、具体的には、プロピレン基(トリメチレン基、メチルエチレン基)、ブチレン基(テトラメチレン基、メチルプロピレン基)、ヘキサメチレン基等の炭素数3〜10のアルキレン基、フェニレン基等の炭素数6〜8のアリーレン基を含む炭素数2〜8のアルキレン基(例えば、炭素数8〜16のアルキレン・アリーレン基等)、炭素数2〜8のアルキレン基相互が炭素数1〜4のシルアルキレン構造又は炭素数6〜10のシルアリーレン構造を介して結合している2価の基、ケイ素原子数2〜10個、好ましくは2〜5個の直鎖状、分岐状又は環状の2〜6価のオルガノポリシロキサン残基の結合手に炭素数2〜10のアルキレン基が結合している2〜6価の基などが挙げられ、好ましくは炭素数3〜10のアルキレン基、フェニレン基を含む炭素数2〜6のアルキレン基、炭素数2〜4のアルキレン基相互が炭素数1〜4のシルアルキレン構造又は炭素数6〜10のシルアリーレン構造を介して結合している2価の基、ケイ素原子数2〜10個の直鎖状又はケイ素原子数3〜10個の分岐状もしくは環状の2〜4価のオルガノポリシロキサン残基の結合手に炭素数2〜10のアルキレン基が結合している2〜4価の基であり、更に好ましくは炭素数3〜6のアルキレン基である。
ここで、シルアルキレン構造、シルアリーレン構造としては、下記に示すものが例示できる。
Figure 2018216404
(式中、R1はメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基等の炭素数6〜10のアリール基であり、R1は同一でも異なっていてもよい。R2はメチレン基、エチレン基、プロピレン基(トリメチレン基、メチルエチレン基)等の炭素数1〜4のアルキレン基、フェニレン基等の炭素数6〜10のアリーレン基である。)
また、ケイ素原子数2〜10個、好ましくは2〜5個の直鎖状、分岐状又は環状の2〜6価のオルガノポリシロキサン残基としては、下記に示すものが例示できる。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
(式中、R1は上記と同じである。gは1〜9、好ましくは1〜4の整数であり、hは2〜6、好ましくは2〜4の整数、jは0〜8の整数、好ましくは0又は1で、h+jは3〜10、好ましくは3〜5の整数であり、kは1〜3の整数であり、好ましくは2又は3である。)
Yの具体例としては、例えば、下記の基が挙げられる。
Figure 2018216404
上記式(4)において、Wは水素原子、又は下記式(4a)で表される基である。
Figure 2018216404
(式中、R、X、nは上記と同じ。Y’は2〜6価の炭化水素基であって、ケイ素原子及び/又はシロキサン結合を有していてもよい。bは1〜5の整数であり、好ましくは1〜3の整数であり、より好ましくは1である。)
上記式(4a)において、Y’は2〜6価、好ましくは2〜4価、より好ましくは2価の炭化水素基であり、ケイ素原子及び/又はシロキサン結合を有していてもよい。
Y’として、具体的には、エチレン基、プロピレン基(トリメチレン基、メチルエチレン基)、ブチレン基(テトラメチレン基、メチルプロピレン基)、ヘキサメチレン基等の炭素数2〜10のアルキレン基、フェニレン基等の炭素数6〜8のアリーレン基を含む炭素数2〜8のアルキレン基(例えば、炭素数8〜16のアルキレン・アリーレン基等)、ジメチルシリレン基やジエチルシリレン基等のジオルガノシリレン基を含む炭素数2〜6のアルキレン基、炭素数2〜8のアルキレン基相互が炭素数1〜4のシルアルキレン構造又は炭素数6〜10のシルアリーレン構造を介して結合している2価の基、ケイ素原子数2〜10個、好ましくは2〜5個の直鎖状、分岐状又は環状の2〜6価のオルガノポリシロキサン残基を含む炭素数2〜6のアルキレン基、ケイ素原子数2〜10個、好ましくは2〜5個の直鎖状、分岐状又は環状の2〜6価のオルガノポリシロキサン残基の結合手に炭素数2〜10のアルキレン基が結合している2〜6価の基などが挙げられ、好ましくは炭素数3〜10のアルキレン基、フェニレン基を含む炭素数2〜6のアルキレン基、ジメチルシリレン基を含む炭素数2〜6のアルキレン基、炭素数2〜4のアルキレン基相互が炭素数1〜4のシルアルキレン構造又は炭素数6〜10のシルアリーレン構造を介して結合している2価の基、ケイ素原子数2〜10個の直鎖状の2価のオルガノポリシロキサン残基を含む炭素数2〜6のアルキレン基、ケイ素原子数2〜10個の直鎖状又はケイ素原子数3〜10個の分岐状もしくは環状の2〜4価のオルガノポリシロキサン残基の結合手に炭素数2〜10のアルキレン基が結合している2〜4価の基であり、更に好ましくは炭素数3〜6のアルキレン基である。
ここで、シルアルキレン構造、シルアリーレン構造、及びケイ素原子数2〜10個、好ましくは2〜5個の直鎖状、分岐状又は環状の2〜6価のオルガノポリシロキサン残基としては、上述したものと同様のものが例示できる。
Y’の具体例としては、例えば、下記の基が挙げられる。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
上記式(5)において、A1はエーテル結合を含んでいてもよい炭素数2〜6のアルキレン基等の2価の炭化水素基であり、具体的には、下記に示す基が挙げられる。
Figure 2018216404
上記式(5)において、B1は独立して、酸素原子、ジメチルシリレン基等のジオルガノシリレン基及びジメチルシロキサン等のジオルガノシロキサン構造から選ばれる1種又は2種以上を含んでいてもよい炭素数1〜5のアルキレン基であり、具体的には、下記に示す基が挙げられる。
Figure 2018216404
上記式(1)、(4)、(5)において、Rは炭素数1〜4のメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、又はフェニル基である。
また、Xは水酸基又は加水分解性基である。このようなXとしては、水酸基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などの炭素数1〜10のアルコキシ基、メトキシメトキシ基、メトキシエトキシ基などの炭素数2〜10のアルコキシアルコキシ基、アセトキシ基などの炭素数1〜10のアシロキシ基、イソプロペノキシ基などの炭素数2〜10のアルケニルオキシ基などが挙げられる。中でもメトキシ基、エトキシ基が好適である。
nは1〜3の整数であり、好ましくは2又は3であり、より好ましくは3である。mは1〜6の整数であり、好ましくは1〜4の整数であり、aは1〜5の整数であり、好ましくは1〜3の整数であり、より好ましくは1である。αは1又は2である。
式(1)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基含有有機ケイ素化合物の構造として、下記構造が挙げられる。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
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Figure 2018216404
Figure 2018216404
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Figure 2018216404
Figure 2018216404
(式中、p1は5〜100の整数、q1は5〜100の整数で、p1+q1は10〜105の整数である。括弧内に示される各単位はランダムに結合されていてよい。)
なお、式(4)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物は、特開2015−199906号公報、特開2016−204656号公報に記載された方法により製造することができ、また、式(5)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物は、国際出願番号PCT/JP2016−080666に記載された方法により製造することができる。
(B)成分
(B)成分は、フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物であり、好適には、下記一般式(2)又は(3)
Rf−[N(V)β(E)γα (2)
(式中、Rf、αは上記と同じであり、Nは独立に酸素原子、ケイ素原子もしくは窒素原子を含んでいてもよく、フッ素置換されていてもよい3〜8価の有機基であり、Vは独立に末端に水酸基又は加水分解性基を有する1価の基であり、Eは独立にオキシアルキレン基を有する1価の基であり、βは1〜6の整数、γは1〜6の整数で、β+γは2〜7の整数である。)
Rf−[Q−(G)δ−(E’)ε−B]α (3)
(式中、Rf、αは上記と同じであり、Qは独立に単結合又は2価の有機基であり、Gは独立に水酸基又は加水分解性基を有する2価の基であり、E’は独立にオキシアルキレン基を有する2価の基であり、水酸基又は加水分解性基を有していてもよい。Bは独立に水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又はハロゲン基であり、δは独立に0〜10の整数であり、εは独立に1〜10の整数である。なお、上記GとE’は直鎖状に連結しており、これらG、E’はそれぞれランダムに配列されていてよい。)
で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物である。
なお、(A)成分は化合物中にフルオロポリエーテル基(フルオロオキシアルキレン基)以外に非置換のポリエーテル基を含有しないものであるのに対し、(B)成分は化合物中にフルオロポリエーテル基以外にもポリエーテル基(即ち、非置換のポリエーテル基)を有するものであり、この点で(A)成分と(B)成分は相違するものである。
上記式(2)、(3)において、Rf、αは、上記式(1)のRf、αで例示したものと同様のものを例示することができる。
上記式(2)において、Nは酸素原子、ケイ素原子もしくは窒素原子を含んでいてもよく、フッ素置換されていてもよい3〜8価の有機基であり、該3〜8価の有機基としては、−(J)t−M(−)w(式中、Jは2価の有機基であり、Mは炭素原子及び/又はケイ素原子を有する3価又は4価の基、及び3〜8価のシロキサン残基から選ばれる基であり、tは0又は1であり、wは2〜7の整数、好ましくは2〜5の整数である。)で表すことができ、JとMの組み合わせに制限はない。
Jは2価の有機基であり、Rf基とM基との連結基である。好ましくはアミド結合、エーテル結合、エステル結合、ジメチルシリレン基、ジエチルシリレン基、ジフェニルシリレン基等のジオルガノシリレン基、−Si[−OH][−(CH2f−Si(CH33]−(fは2〜4の整数)で示される基、ジオルガノシロキサン基からなる群より選ばれる1種又は2種以上の構造を含んでいてもよい非置換又は置換の炭素数2〜12の2価の有機基であり、好ましくは前記構造を含んでいてもよい非置換又は置換の炭素数2〜12の2価の炭化水素基である。
ここで、非置換又は置換の炭素数2〜12の2価の炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基(トリメチレン基、メチルエチレン基)、ブチレン基(テトラメチレン基、メチルプロピレン基)、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基等のアルキレン基、フェニレン基等のアリーレン基、又はこれらの基の2種以上の組み合わせ(アルキレン・アリーレン基等)であってよく、更に、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素等のハロゲン原子で置換したもの等が挙げられ、中でも非置換又は置換の炭素数2〜4のアルキレン基、フェニレン基が好ましい。
このようなJとしては、例えば下記の基が挙げられる。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
(式中、f、cは2〜4の整数であり、g’、h’は1〜4の整数であり、eは1〜50の整数である。)
Mは炭素原子及び/又はケイ素原子を有する3価又は4価の基、及び3〜8価のシロキサン残基から選ばれる基であり、具体的には、−TC=〔Tは独立に好ましくは炭素数1〜3のアルキル基、炭素数2又は3のアルケニル基、ヒドロキシル基もしくはK3SiO−(Kは独立に水素原子、好ましくは炭素数1〜3のアルキル基、フェニル基等のアリール基、好ましくは炭素数1〜3のアルコキシ基、又はクロル基)で示されるシリルエーテル基〕で示される3価の基、−TSi=(Tは上記と同じ)で示される3価の基、−C≡で示される4価の基、−Si≡で示される4価の基、及び3〜8価のシロキサン残基から選ばれる基であり、シロキサン結合を含む場合には、ケイ素原子数2〜13個、好ましくはケイ素原子数2〜5個の直鎖状、分岐状又は環状のオルガノポリシロキサン残基であることが好ましい。また、2つのケイ素原子がアルキレン基で結合されたシルアルキレン構造、即ちSi−(CH2x−Siを含んでいてもよい(前記式においてxは2〜6の整数)。
該オルガノポリシロキサン残基は、炭素数1〜8、より好ましくは1〜4のメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、又はフェニル基を有するものがよい。また、シルアルキレン結合におけるアルキレン基は、炭素数2〜6、好ましくは2〜4のものがよい。
このようなMとしては、下記に示すものが挙げられる。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
上記式(2)において、Vは独立に末端に水酸基又は加水分解性基を有する1価の基であり、水酸基又は加水分解性基が複数個導入された1価の有機基が好ましく、このようなVとしては、下記式(9a)〜(9f)で示される基が挙げられる。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
(式中、R、Xは上記と同じであり、X1は加水分解性基であり、a’は2又は3であり、yは0〜10の整数であり、zは独立に1〜10の整数であり、Dは単結合又は炭素数1〜20のフッ素置換されていてもよい2価の有機基であり、b’は2〜6の整数であり、eは1〜50の整数である。)
上記式(9f)において、X1は加水分解性基であり、Xの加水分解性基と同様のものが例示できる。中でもメトキシ基、エトキシ基が好適である。なお、このX1は、上記Mの(末端)ケイ素原子と結合して≡Si−X1の構造を有することが好ましい。
上記式(9b)〜(9e)において、Dは単結合又は炭素数1〜20、好ましくは炭素数2〜8のフッ素置換されていてもよい2価の有機基、好ましくは2価炭化水素基であり、2価炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基(トリメチレン基、メチルエチレン基)、ブチレン基(テトラメチレン基、メチルプロピレン基)、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基等のアルキレン基、フェニレン基等のアリーレン基、又はこれらの基の2種以上の組み合わせ(アルキレン・アリーレン基等)などや、これらの基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたもの等が挙げられる。Dとしては、エチレン基、プロピレン基、フェニレン基が好ましい。
上記式(9a)〜(9e)において、yは0〜10の整数、好ましくは2〜8の整数であり、zは1〜10の整数、好ましくは2〜8の整数であり、b’は2〜6の整数、好ましくは2〜4の整数であり、eは1〜50の整数、好ましくは1〜10の整数である。
上記式(2)において、Eは独立にオキシアルキレン基を有する1価の基であり、−Z’(−(LO)l−R)f’で表すことができ、Z’は酸素原子、又はX’と酸素原子の組み合わせである2価又は3価の基であり、X’はケイ素原子、シロキサン結合、シルアルキレン結合あるいはシルアリーレン結合を有していてもよい炭素数2〜20の2価又は3価の基であり、ケイ素原子上に水酸基又は加水分解性基を有していてもよい。Z’としては、−O−、−O−X’−O−、−X’−O−、−X’(−O−)2などが例示でき、中でも酸素原子(−O−)が好ましい。Lは独立にメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等の炭素数1〜4のアルキレン基であり、炭素数は単一でも混合されていてもよい。lは1〜20の整数であり、好ましくは1〜10の整数である。Rは上記と同じ、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基、又はフェニル基であり、中でもメチル基が好適である。f’は1又は2である。
このようなEとして、例えば以下の基が挙げられる。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
上記式(2)において、βは1〜6の整数、好ましくは1又は2であり、γは1〜6の整数、好ましくは1又は2で、β+γは2〜7の整数、好ましくは2又は3である。
上記式(3)において、Qは独立に単結合又は2価の有機基であり、Rf基とG基又はE’基との連結基である。2価の有機基として、好ましくはアミド結合、エーテル結合、エステル結合、ジメチルシリレン基等のジオルガノシリレン基、−Si[−OH][−(CH2f−Si(CH33]−(fは2〜4の整数)で示される基、ジオルガノシロキサン基からなる群より選ばれる1種又は2種以上の構造を含んでいてもよい非置換又は置換の炭素数2〜12の2価の有機基、好ましくは前記構造を含んでいてもよい非置換又は置換の炭素数2〜12の2価の炭化水素基である。
ここで、非置換又は置換の炭素数2〜12の2価の炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基(トリメチレン基、メチルエチレン基)、ブチレン基(テトラメチレン基、メチルプロピレン基)、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基等のアルキレン基、フェニレン基等のアリーレン基、又はこれらの基の2種以上の組み合わせ(アルキレン・アリーレン基等)であってよく、更に、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素等のハロゲン原子で置換したもの等が挙げられ、中でも非置換又は置換の炭素数2〜4のアルキレン基、フェニレン基が好ましい。
このようなQの2価の有機基としては、例えば下記の基が挙げられる。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
(式中、fは2〜4の整数であり、cは2〜4の整数であり、eは1〜50の整数である。)
上記式(3)において、Gは独立に水酸基又は加水分解性基を有する2価の基であり、具体的には、下記の基が挙げられる。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
(式中、Xは上記と同じであり、d’は0〜10の整数、好ましくは1〜8の整数であり、e’は2〜10の整数、好ましくは3〜8の整数である。)
上記式(3)において、E’は独立にオキシアルキレン基を有する2価の基であり、水酸基又は加水分解性基を有していてもよい。具体的には、下記の基が挙げられる。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
(式中、X、L、l、R、d’、e’は上記と同じである。)
上記式(3)において、Bは独立に水素原子、炭素数1〜4のメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、又はフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子である。
また、上記式(3)において、δは0〜10の整数、好ましくは1〜4の整数である。δが0である場合、E’は水酸基又は加水分解性基を有する。εは1〜10の整数、好ましくは1〜4の整数である。なお、上記GとE’は直鎖状に連結しており、これらG、E’はそれぞれランダムに配列されていてよい。
上記式(2)、(3)で表される加水分解性基とポリエーテル基を含有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの構造として、下記構造が挙げられる。上記式(2)、(3)のRf、N、V、E、Q、G、E’、Bの組み合わせを変更することで、数通りの加水分解性基とポリエーテル基を含有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーが得られる。なお、下記式において、p1は5〜100の整数、q1は5〜100の整数で、p1+q1は10〜105の整数、r1は1〜100の整数、s1は1〜100の整数、p1+q1+r1+s1は12〜199の整数であるが、括弧内に各式の好適なp1+q1、p1+q1+r1+s1の値を示す。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
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(式中、括弧内に示される各単位はランダムに結合されていてよい。)
上記式(2)で表される、αが1(即ち、Rfが1価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基)の場合又はαが2(即ち、Rfが2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基)の場合のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物の調製方法としては、例えば、下記のような方法が挙げられる。
分子鎖片末端又は分子鎖両末端にポリエーテル基とオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーを、溶剤、例えば1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンなどのフッ素系溶剤に溶解させ、例えばトリクロロシランやトリアルコキシシラン等の分子中にSiH基及び加水分解性末端基(ハロゲン原子やアルコキシ基等)を有する有機ケイ素化合物を混合し、ヒドロシリル化反応触媒、例えば塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液存在下、40〜120℃、好ましくは60〜100℃、より好ましくは約80℃の温度で、1〜72時間、好ましくは20〜36時間、より好ましくは約24時間熟成させる。なお、分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物として、トリクロロシラン等のSiH基含有ハロゲン化(有機)ケイ素化合物を用いた場合は、その後、シリル基上の置換基(ハロゲン原子)を、他の加水分解性基として例えばメトキシ基などのアルコキシ基等に変換してもよい。
分子鎖片末端又は分子鎖両末端にポリエーテル基とオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2018216404
(式中、lは上記と同じである。p1は5〜100の整数、q1は5〜100の整数で、p1+q1は10〜105の整数、r1は1〜100の整数である。括弧内に示される各単位はランダムに結合されていてよい。)
ここで、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にポリエーテル基とオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの製造方法としては、例えば、分子鎖片末端又は分子鎖両末端に水酸基とオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーと、ポリエーテル基導入剤とを、分子鎖片末端又は分子鎖両末端に水酸基とオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの水酸基1当量に対して、ポリエーテル基導入剤を1〜15当量、より好ましくは1.5〜9当量、更に好ましくは2〜7当量用い、塩基の存在下、必要により反応性を向上させる添加剤や溶剤を用い、0〜90℃、好ましくは50〜80℃、より好ましくは60〜70℃の温度で、1〜48時間、好ましくは10〜40時間、より好ましくは20〜30時間熟成する。
また、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にポリエーテル基とオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの製造方法の別法として、例えば、分子鎖片末端又は分子鎖両末端に水酸基とオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーと、分子中に加水分解性末端基を有さず、SiH基を2個以上有する有機ケイ素化合物とを、分子鎖片末端又は分子鎖両末端に水酸基とオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの水酸基1当量に対して、分子中に加水分解性末端基を有さず、SiH基を2個以上有する有機ケイ素化合物を7〜30当量、より好ましくは5〜20当量、更に好ましくは約10当量用い、脱水素触媒の存在下、必要により溶剤を用いて0〜60℃、好ましくは15〜35℃、より好ましくは約25℃の温度で、10分〜24時間、好ましくは30分〜2時間、より好ましくは約1時間脱水素反応を行うことで分子鎖片末端又は分子鎖両末端にSiH基とオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーが得られる。
続いて、上記分子鎖片末端又は分子鎖両末端にSiH基とオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーと、分子内にオレフィン部位を有するポリエーテル化合物(例えば、分子鎖片末端アルケニルオキシ基封鎖ポリアルキレンオキシド化合物等)とを、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にSiH基とオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーのSiH基1当量に対して、分子内にオレフィン部位を有するポリエーテル化合物を1〜10当量、より好ましくは2〜5当量、更に好ましくは約3当量用い、溶剤、例えば1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンなどのフッ素系溶剤に溶解させ、ヒドロシリル化反応触媒、例えば塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液存在下、40〜120℃、好ましくは60〜100℃、より好ましくは約80℃の温度で、1〜72時間、好ましくは20〜36時間、より好ましくは約24時間熟成させる。
更に、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にポリエーテル基とオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの製造方法の別法として、例えば、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を3つ有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーを、溶剤、例えば1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンなどのフッ素系溶剤に溶解させ、まず、分子中にSiH基及びポリオキシアルキレン基を有する有機ケイ素化合物を、例えば、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を3つ有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの反応性末端基1当量に対して、分子中にSiH基及びポリオキシアルキレン基を有する有機ケイ素化合物を1/3当量となるように混合し、フルオロポリエーテル基含有ポリマーのオレフィン部位の一部とSiH基含有有機ケイ素化合物のSiH基とを反応させるため、ヒドロシリル化反応触媒、例えば塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液存在下、40〜120℃、好ましくは60〜100℃、より好ましくは約80℃の温度で、1〜72時間、好ましくは20〜36時間、より好ましくは約24時間熟成させる。
分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物としては、例えば以下のものが挙げられる。トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロポキシシラン、トリイソプロポキシシラン、トリブトキシシラン、トリイソプロペノキシシラン、トリアセトキシシラン、トリクロロシラン、トリブロモシラン、トリヨードシラン、また以下のようなシラン又はシロキサン化合物等が挙げられる。
Figure 2018216404
分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にポリエーテル基とオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーのオレフィン部位1当量に対して、1〜4当量、より好ましくは1.5〜3当量、更に好ましくは2〜2.5当量となるように用いることができる。
なお、分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物として、トリクロロシラン等のSiH基含有ハロゲン化(有機)ケイ素化合物を用いた場合は、その後、シリル基上の置換基(ハロゲン原子)を、他の加水分解性基として例えばメトキシ基などのアルコキシ基等に変換してもよく、このシリル基上の置換基(ハロゲン原子)を他の加水分解性基に変換する際に使用できる試薬としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなどの炭素数1〜10のアルコールなどが挙げられる。
この使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にポリエーテル基とオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーとSiH基含有ハロゲン化(有機)ケイ素化合物との付加反応生成物100質量部に対して、10〜200質量部、より好ましくは40〜100質量部、更に好ましくは65質量部用いることができる。
溶剤としては、例えばフッ素系溶剤が挙げられる。フッ素系溶剤としては、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン、メチルノナフルオロブチルエーテル、メチルノナフルオロイソブチルエーテル、エチルノナフルオロブチルエーテル、エチルノナフルオロイソブチルエーテル、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5−デカフルオロ−3−メトキシ−2−(トリフルオロメチル)ペンタンなどのハイドロフルオロエーテル(HFE)系溶剤(3M社製、商品名:Novecシリーズ)、完全フッ素化された化合物で構成されているパーフルオロ系溶剤(3M社製、商品名:フロリナートシリーズ)などが挙げられる。
溶剤の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にポリエーテル基とオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマー100質量部に対して、10〜300質量部、好ましくは50〜150質量部、更に好ましくは約100質量部用いることができる。
ヒドロシリル化反応触媒としては、例えば以下のものが挙げられる。白金黒、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール変性物、塩化白金酸とオレフィン、アルデヒド、ビニルシロキサン、アセチレンアルコール類等との錯体等、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム等の白金族金属系触媒が挙げられる。好ましくはビニルシロキサン配位化合物等の白金系化合物である。
ヒドロシリル化反応触媒の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にポリエーテル基とオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの質量に対して、遷移金属換算(質量)で0.1〜100ppm、より好ましくは1〜50ppmとなる量で使用する。
また、上記式(2)で表される、αが1(即ち、Rfが1価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基)の場合又はαが2(即ち、Rfが2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基)の場合のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物の調製方法の別法としては、例えば、下記のような方法が挙げられる。
分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーを、溶剤、例えば1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンなどのフッ素系溶剤に溶解させ、トリクロロシラン等の分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有するSiH基含有ハロゲン化(有機)ケイ素化合物を混合し、ヒドロシリル化反応触媒、例えば塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液存在下、40〜120℃、好ましくは60〜100℃、より好ましくは約80℃の温度で、1〜72時間、好ましくは20〜36時間、より好ましくは約24時間熟成させた後、更に、シリル基上の置換基(ハロゲン原子)をポリエーテル基と、加水分解性基として例えばメトキシ基などとに変換する。
分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2018216404
(式中、p1、q1は上記と同じである。括弧内に示される各単位はランダムに結合されていてよい。)
分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有するSiH基含有ハロゲン化(有機)ケイ素化合物としては、例えばトリクロロシラン、トリブロモシラン、トリヨードシランなどが挙げられる。
分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有するSiH基含有ハロゲン化(有機)ケイ素化合物の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーのオレフィン部位1当量に対して、1〜4当量、より好ましくは1.5〜2.5当量、更に好ましくは約2当量となるように用いることができる。
シリル基上の置換基(ハロゲン原子)をポリエーテル基に変換する際に使用できるポリエーテルアルコールとしては、例えば、下記に示す分子鎖片末端が水酸基で他方の末端がメトキシ基で封鎖されたポリエチレンオキシドなどのポリエーテルアルコール等が挙げられる。
Figure 2018216404
(式中、lは上記と同じである。)
ここで、ポリエーテルアルコールとして、具体的には、日油社製のユニオックスM−200、ユニオックスM−300、ユニオックスM−400などが挙げられる。
使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーと分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有するSiH基含有ハロゲン化(有機)ケイ素化合物との付加反応生成物100質量部に対して、5〜100質量部、より好ましくは20〜50質量部、更に好ましくは35質量部用いることができる。
シリル基上の置換基(ハロゲン原子)を他の加水分解性基に変換する際に使用できる試薬としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなどの炭素数1〜10のアルコールなどが挙げられる。
使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーと分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有するSiH基含有ハロゲン化(有機)ケイ素化合物との付加反応生成物100質量部に対して、10〜200質量部、より好ましくは40〜100質量部、更に好ましくは65質量部用いることができる。
溶剤としては、例えばフッ素系溶剤が挙げられる。フッ素系溶剤としては、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン、メチルノナフルオロブチルエーテル、メチルノナフルオロイソブチルエーテル、エチルノナフルオロブチルエーテル、エチルノナフルオロイソブチルエーテル、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5−デカフルオロ−3−メトキシ−2−(トリフルオロメチル)ペンタンなどのハイドロフルオロエーテル(HFE)系溶剤(3M社製、商品名:Novecシリーズ)、完全フッ素化された化合物で構成されているパーフルオロ系溶剤(3M社製、商品名:フロリナートシリーズ)などが挙げられる。
溶剤の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマー100質量部に対して、10〜300質量部、好ましくは50〜150質量部、更に好ましくは約100質量部用いることができる。
ヒドロシリル化反応触媒としては、例えば以下のものが挙げられる。白金黒、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール変性物、塩化白金酸とオレフィン、アルデヒド、ビニルシロキサン、アセチレンアルコール類等との錯体等、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム等の白金族金属系触媒が挙げられる。好ましくはビニルシロキサン配位化合物等の白金系化合物である。
ヒドロシリル化反応触媒の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を1つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの質量に対して、遷移金属換算(質量)で0.1〜100ppm、より好ましくは1〜50ppmとなる量で使用する。
更に、上記式(2)で表される、αが1(即ち、Rfが1価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基)の場合又はαが2(即ち、Rfが2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基)の場合のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物の調製方法の別法としては、例えば下記のような方法が挙げられる。
分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーを、溶剤、例えば1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンなどのフッ素系溶剤に溶解させ、まず、分子中にSiH基及びポリオキシアルキレン基を有する有機ケイ素化合物を混合し、フルオロポリエーテル基含有ポリマーのオレフィン部位の一部とポリオキシアルキレン基及びSiH基含有有機ケイ素化合物のSiH基とを反応させるため、ヒドロシリル化反応触媒、例えば塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液存在下、40〜120℃、好ましくは60〜100℃、より好ましくは約80℃の温度で、1〜72時間、好ましくは20〜36時間、より好ましくは約24時間熟成させる。続いて、トリメトキシシラン等の分子中にSiH基及び加水分解性末端基(アルコキシ基等)を有する有機ケイ素化合物を混合し、残ったフルオロポリエーテル基含有ポリマーのオレフィン部位と有機ケイ素化合物のSiH基とを反応させるため、ヒドロシリル化反応触媒、例えば塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液存在下、40〜120℃、好ましくは60〜100℃、より好ましくは約80℃の温度で、1〜72時間、好ましくは20〜36時間、より好ましくは約24時間熟成させる。
なお、分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物として、トリクロロシラン等のSiH基含有ハロゲン化(有機)ケイ素化合物を用いた場合は、その後、シリル基上の置換基(ハロゲン原子)を、他の加水分解性基として例えばメトキシ基などのアルコキシ基等に変換してもよい。
分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2018216404
(式中、p1、q1は上記と同じである。括弧内に示される各単位はランダムに結合されていてよい。)
分子中にSiH基及びポリオキシアルキレン基を有する有機ケイ素化合物としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2018216404
(式中、lは上記と同じである。)
分子中にSiH基及びポリオキシアルキレン基を有する有機ケイ素化合物の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーのオレフィン部位1当量に対して、0.1〜0.9当量、より好ましくは0.3〜0.7当量、更に好ましくは約0.5当量となるように用いることができる。
分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物としては、例えば以下のものが挙げられる。トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロポキシシラン、トリイソプロポキシシラン、トリブトキシシラン、トリイソプロペノキシシラン、トリアセトキシシラン、トリクロロシラン、トリブロモシラン、トリヨードシラン、また以下のようなシラン又はシロキサン化合物等が挙げられる。
Figure 2018216404
分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーのオレフィン部位1当量に対して、0.1〜0.9当量、より好ましくは0.3〜0.7当量、更に好ましくは約0.5当量となるように用いることができる。
溶剤としては、例えばフッ素系溶剤が挙げられる。フッ素系溶剤としては、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン、メチルノナフルオロブチルエーテル、メチルノナフルオロイソブチルエーテル、エチルノナフルオロブチルエーテル、エチルノナフルオロイソブチルエーテル、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5−デカフルオロ−3−メトキシ−2−(トリフルオロメチル)ペンタンなどのハイドロフルオロエーテル(HFE)系溶剤(3M社製、商品名:Novecシリーズ)、完全フッ素化された化合物で構成されているパーフルオロ系溶剤(3M社製、商品名:フロリナートシリーズ)などが挙げられる。
溶剤の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマー100質量部に対して、10〜300質量部、好ましくは50〜150質量部、更に好ましくは約100質量部用いることができる。
ヒドロシリル化反応触媒としては、例えば以下のものが挙げられる。白金黒、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール変性物、塩化白金酸とオレフィン、アルデヒド、ビニルシロキサン、アセチレンアルコール類等との錯体等、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム等の白金族金属系触媒が挙げられる。好ましくはビニルシロキサン配位化合物等の白金系化合物である。
ヒドロシリル化反応触媒の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ以上有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの質量に対して、遷移金属換算(質量)で0.1〜100ppm、より好ましくは1〜50ppmとなる量で使用する。
上記式(3)で表される、αが1(即ち、Rfが1価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基)の場合又はαが2(即ち、Rfが2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基)の場合のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物の調製方法としては、例えば、下記のような方法が挙げられる。
分子鎖片末端又は分子鎖両末端にヨウ素を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーを、溶剤、例えば1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンなどのフッ素系溶剤に溶解させ、ジ−t−ブチルペルオキシドなどのラジカル開始剤を添加した後、ビニルトリクロロシランやビニルトリアルコキシシラン等の分子中にオレフィン部位及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物と、分子内にオレフィン部位を有するポリエーテル化合物とを添加し、混合する。この際、60〜180℃、好ましくは90〜150℃、より好ましくは約120℃の温度で、1〜20時間、好ましくは2〜10時間、より好ましくは約6時間熟成させることにより、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にヨウ素を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの末端ヨウ素原子を起点として、分子中にオレフィン部位及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物と分子内にオレフィン部位を有するポリエーテル化合物とのテロメリゼーションを行う。ここで、分子中にオレフィン部位及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物と分子内にオレフィン部位を有するポリエーテル化合物は同時に添加してもよく、また、先にどちらかを反応させた後、もう一方を反応させてもよい。また、分子内にオレフィン部位を有するポリエーテル化合物は、水酸基又は加水分解性基を有していてもよく、水酸基又は加水分解性基を有している場合、分子中にオレフィン部位及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物を用いずに、分子内にオレフィン部位を有するポリエーテル化合物のみを用いて製造してもよい。その後、テロメリゼーション化されたフルオロポリエーテル基含有ポリマー末端のヨウ素を金属亜鉛等の還元剤で還元させる。なお、分子中にオレフィン部位及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物として、ビニルトリクロロシラン等のオレフィン含有ハロゲン化有機ケイ素化合物を用いた場合は、その後、シリル基上の置換基(ハロゲン原子)を、他の加水分解性基として例えばメトキシ基などのアルコキシ基等に変換してもよい。
分子鎖片末端又は分子鎖両末端にヨウ素を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーとしては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 2018216404
(式中、p1は5〜100の整数、q1は5〜100の整数で、p1+q1は10〜105の整数、r1は1〜100の整数である。括弧内に示される各単位はランダムに結合されていてよい。)
分子中にオレフィン部位及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物として、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリプロポキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリブトキシシラン、ビニルトリイソプロペノキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリブロモシラン、ビニルトリヨードシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、アリルトリプロポキシシラン、アリルトリイソプロポキシシラン、アリルトリブトキシシラン、アリルトリイソプロペノキシシラン、アリルトリアセトキシシラン、アリルトリクロロシラン、アリルトリブロモシラン、アリルトリヨードシラン、また以下のようなシランなどが挙げられる。
Figure 2018216404
分子中にオレフィン部位及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物を用いる場合の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にヨウ素を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの反応性末端基1当量に対して、1〜10当量、より好ましくは1.5〜3当量、更に好ましくは約2当量となるように用いることができる。
分子内にオレフィン部位を有するポリエーテル化合物としては、水酸基又は加水分解性基を有していてもよく、例えば、下記に示す分子鎖片末端がアリルオキシ基で封鎖され他方の末端がメトキシ基で封鎖されたポリエチレンオキシドなどの分子鎖片末端アルケニルオキシ基封鎖ポリアルキレンオキシド化合物や、末端アルケニル基と末端ポリエーテル基を有するシラン化合物等が挙げられる。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
(式中、d’、lは上記と同じである。)
分子鎖片末端アルケニルオキシ基封鎖ポリアルキレンオキシド化合物等の分子内にオレフィン部位を有するポリエーテル化合物として、具体的には、日油社製のユニオックスMA−200、ユニオックスMA−300、ユニオックスMA−350S、ユニオックスMA−500などが挙げられる。
分子内にオレフィン部位を有するポリエーテル化合物の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にヨウ素を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの反応性末端基1当量に対して、1〜10当量、より好ましくは1.5〜3当量、更に好ましくは約2当量用いることができる。
ラジカル開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)(ABCN,VAZO(登録商標))、ジ−t−ブチルペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化ベンゾイル、メチルエチルケトンペルオキシドなどが挙げられる。
ラジカル開始剤の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にヨウ素を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの反応性末端基1当量に対して、0.1〜5当量、より好ましくは0.5〜2当量、更に好ましくは約1当量用いることができる。
溶剤としては、例えばフッ素系溶剤が挙げられる。フッ素系溶剤としては、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン、メチルノナフルオロブチルエーテル、メチルノナフルオロイソブチルエーテル、エチルノナフルオロブチルエーテル、エチルノナフルオロイソブチルエーテル、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5−デカフルオロ−3−メトキシ−2−(トリフルオロメチル)ペンタンなどのハイドロフルオロエーテル(HFE)系溶剤(3M社製、商品名:Novecシリーズ)、完全フッ素化された化合物で構成されているパーフルオロ系溶剤(3M社製、商品名:フロリナートシリーズ)などが挙げられる。
溶剤の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にヨウ素を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマー100質量部に対して、50〜300質量部、好ましくは150〜250質量部、更に好ましくは約200質量部用いることができる。
還元剤としては、例えば、水素化ホウ素ナトリウム、水素化リチウムアルミニウムなどの水素化物や、鉄、亜鉛、ニッケル、アルミニウム、マグネシウムなどの金属などが挙げられる。
還元剤の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にヨウ素を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの反応性末端基1当量に対して、0.5〜5当量、より好ましくは1〜3当量、更に好ましくは約1.5当量用いることができる。
シリル基上の置換基を加水分解性基に変換する際に使用できる試薬としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなどの炭素数1〜10のアルコールなどが挙げられる。
使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にヨウ素を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーと有機ケイ素化合物とポリエーテル化合物との反応生成物100質量部に対して、10〜200質量部、より好ましくは40〜100質量部用いることができる。
上記式(2)として、より好ましくは下記一般式(6)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物を例示することができる。
Figure 2018216404
(式中、Rf、Y、X、R、L、l、n、αは上記と同じである。Zは独立に単結合、シロキサン結合又はシリレン基であり、a1は1〜5の整数、好ましくは1〜3の整数である。)
上記式(6)において、Zは独立に単結合、シロキサン結合又はシリレン基であり、具体的には、単結合、ケイ素原子数2〜10個の直鎖状又はケイ素原子数3〜10個の分岐状もしくは環状の2〜4価のオルガノポリシロキサン残基、ケイ素原子数2〜10個の直鎖状のシルアルキレン残基又はシルアリーレン残基からなる群より選ばれる基であり、好ましくは単結合、ケイ素原子数2〜4個の直鎖状のオルガノポリシロキサン残基、シルアルキレン残基又はシルアリーレン残基であり、更に好ましくは単結合である。
Zのシロキサン結合及びシリレン基(シルアルキレン残基、シルアリーレン残基)の具体例としては、例えば、下記の基が挙げられる。
Figure 2018216404
式(6)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物の構造として、下記構造が挙げられる。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
(式中、p1は5〜100の整数、q1は5〜100の整数で、p1+q1は10〜105の整数である。括弧内に示される各単位はランダムに結合されていてよい。)
上記式(6)で表され、αが1(即ち、Rfが1価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基)の場合又はαが2(即ち、Rfが2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基)の場合のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物の調製方法としては、例えば、下記のような方法が挙げられる。
分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、ポリエーテル基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーを、溶剤、例えば1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンなどのフッ素系溶剤に溶解させ、トリメトキシシラン等の分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物を混合し、ヒドロシリル化反応触媒、例えば塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液存在下、40〜120℃、好ましくは60〜100℃、より好ましくは約80℃の温度で、1〜72時間、好ましくは20〜36時間、より好ましくは約24時間熟成させる。
また、上記式(6)で表され、αが1の場合又はαが2の場合のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物の調製方法の別法としては、例えば下記のような方法が挙げられる。
分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、ポリエーテル基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーを、溶剤、例えば1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンなどのフッ素系溶剤に溶解させ、トリクロロシラン等の分子中にSiH基及び加水分解性末端基(ハロゲン原子)を有する有機ケイ素化合物を混合し、ヒドロシリル化反応触媒、例えば塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液存在下、40〜120℃、好ましくは60〜100℃、より好ましくは約80℃の温度で、1〜72時間、好ましくは20〜36時間、より好ましくは約24時間熟成させる。なお、熟成させた後、シリル基上の置換基(ハロゲン原子)を例えばメトキシ基などに変換してもよい。
なお、上記分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物に代えて、加水分解性末端基を有さないSiH基含有有機ケイ素化合物を用いることもでき、この場合、有機ケイ素化合物として、分子中に加水分解性末端基を有さず、SiH基を2個以上有する有機ケイ素化合物を使用する。その際、上記の方法と同様にして分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、ポリエーテル基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーと、分子中に加水分解性末端基を有さず、SiH基を2個以上有する有機ケイ素化合物とを反応させた後、該反応物のポリマー末端のSiH基とアリルトリメトキシシラン等の分子中にオレフィン部位と加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物とを混合し、ヒドロシリル化反応触媒、例えば塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液存在下、40〜120℃、好ましくは60〜100℃、より好ましくは約80℃の温度で、1〜72時間、好ましくは20〜36時間、より好ましくは約24時間熟成させる。
ここで、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、ポリエーテル基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーとしては、下記一般式(10)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーが例示できる。
Figure 2018216404
(式中、Rf、Z、L、l、R、αは上記と同じであり、Sは2価炭化水素基であり、該炭化水素基はケイ素原子及び/又はシロキサン結合を含んでいてもよい。)
上記式(10)において、Sは2価炭化水素基であり、炭素数1〜8、特に1〜4の2価炭化水素基であることが好ましく、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基(トリメチレン基、メチルエチレン基)、ブチレン基(テトラメチレン基、メチルプロピレン基)、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基等の炭素数1〜8のアルキレン基、フェニレン基等の炭素数6〜8のアリーレン基を含むアルキレン基(例えば、炭素数7〜8のアルキレン・アリーレン基等)などが挙げられる。Sとして、好ましくは炭素数1〜4の直鎖アルキレン基である。
式(10)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーとして、好ましくは下記に示すものが例示できる。なお、各式において、フルオロポリエーテル基(1価又は2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基)を構成する各繰り返し単位の繰り返し数(又は重合度)は、上記Rf中の式(7)又は式(8)を満足する任意の数をとり得るものである。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
(式中、r1、p1、q1は上記と同じである。括弧内に示される各単位はランダムに結合されていてよい。)
上記式(10)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの調製方法としては、例えば、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、水酸基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーと、ポリエーテル基導入剤とを、塩基の存在下、必要により反応性を向上させる添加剤や溶剤を用い、0〜90℃、好ましくは50〜80℃、より好ましくは60〜70℃の温度で、1〜48時間、好ましくは10〜40時間、より好ましくは20〜30時間熟成する。
また、上記式(10)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの調製方法の別法としては、例えば、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、水酸基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーと、分子中に加水分解性末端基を有さず、SiH基を2個以上有する有機ケイ素化合物とを脱水素触媒の存在下、必要により溶剤を用いて0〜60℃、好ましくは15〜35℃、より好ましくは約25℃の温度で、10分〜24時間、好ましくは30分〜2時間、より好ましくは約1時間脱水素反応を行うことで分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、SiH基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーが得られる。
続いて、上記分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、SiH基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーと、分子内にオレフィン部位を有するポリエーテル化合物(例えば、分子鎖片末端アルケニルオキシ基封鎖ポリアルキレンオキシド化合物等)とを溶剤、例えば1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンなどのフッ素系溶剤に溶解させ、ヒドロシリル化反応触媒、例えば塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液存在下、40〜120℃、好ましくは60〜100℃、より好ましくは約80℃の温度で、1〜72時間、好ましくは20〜36時間、より好ましくは約24時間熟成させる。
ここで、式(10)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの調製に用いられる分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、水酸基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーとして、具体的には、下記に示すものが挙げられる。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
Figure 2018216404
(式中、r1、p1、q1は上記と同じである。括弧内に示される各単位はランダムに結合されていてよい。)
上記分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、水酸基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの調製方法としては、例えば、分子鎖片末端又は分子鎖両末端に酸フロライド基(−C(=O)−F)を有するパーフルオロポリエーテル基含有ポリマーと、求核剤としてグリニャール試薬、溶剤として例えば1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、テトラヒドロフランを混合し、0〜80℃、好ましくは50〜70℃、より好ましくは約60℃で、1〜6時間、好ましくは3〜5時間、より好ましくは約4時間熟成する。
ここで、パーフルオロポリエーテル基含有ポリマーは、分子鎖片末端又は分子鎖両末端に有する基として、上述した酸フロライドの他に、酸ハライド、酸無水物、エステル、カルボン酸、アミドなども用いることができる。
分子鎖片末端又は分子鎖両末端にこれらの基を有するパーフルオロポリエーテル基含有ポリマーとして、具体的には、下記に示すものが挙げられる。
Figure 2018216404
Figure 2018216404
(式中、p1、q1は上記と同じである。括弧内に示される各単位はランダムに結合されていてよい。)
上記分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、水酸基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの調製に用いられる求核剤としては、アリルマグネシウムハライド、3−ブテニルマグネシウムハライド、4−ペンテニルマグネシウムハライド、5−ヘキセニルマグネシウムハライドなどを用いることができる。また、対応するリチウム試薬を用いることも可能である。
求核剤の使用量は、上記パーフルオロポリエーテル基含有ポリマーの反応性末端基1当量に対して、2〜5当量、より好ましくは2.5〜3.5当量、更に好ましくは約3当量用いることができる。
また、上記分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、水酸基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの調製に用いられる溶剤としては、フッ素系及び非フッ素系の有機溶剤が挙げられ、このうち、フッ素系有機溶剤として、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン、メチルノナフルオロブチルエーテル、メチルノナフルオロイソブチルエーテル、エチルノナフルオロブチルエーテル、エチルノナフルオロイソブチルエーテル、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5−デカフルオロ−3−メトキシ−2−(トリフルオロメチル)ペンタンなどのハイドロフルオロエーテル(HFE)系溶剤(3M社製、商品名:Novecシリーズ)、完全フッ素化された化合物で構成されているパーフルオロ系溶剤(3M社製、商品名:フロリナートシリーズ)などが挙げられる。更に、非フッ素系の有機溶剤として、テトラヒドロフラン(THF)、モノエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル系溶剤を用いることができるが、これらの有機溶剤のうちフッ素系有機溶剤を用いることが好ましい。
上記有機溶剤の使用量は、上記パーフルオロポリエーテル基含有ポリマー100質量部に対して、10〜300質量部、好ましくは100〜200質量部、更に好ましくは約150質量部用いることができる。
続いて、反応を停止し、分液操作により水層と有機溶剤層(好ましくはフッ素系有機溶剤層)を分離する。得られた有機溶剤層を、更に好ましくは非フッ素系の有機溶剤で洗浄し、溶剤を留去することで、上記分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、水酸基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーが得られる。
式(10)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの調製に用いられるポリエーテル基導入剤としては、例えば、ポリエーテルハライドなどを用いることができ、具体的には、2−ブロモエチルメチルエーテル、エチレングリコール2−ブロモエチルメチルエーテル、ジエチレングリコール2−ブロモエチルメチルエーテル、トリエチレングリコール2−ブロモエチルメチルエーテルなどが挙げられる。
ポリエーテル基導入剤の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、水酸基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの反応性末端基1当量に対して、1〜15当量、より好ましくは1.5〜9当量、更に好ましくは2〜7当量用いることができる。
式(10)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの調製に用いられる塩基としては、例えば、アミン類やアルカリ金属系塩基などを用いることができ、具体的には、アミン類では、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン、DBU、イミダゾールなどが挙げられる。アルカリ金属系塩基では、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、アルキルリチウム、t−ブトキシカリウム、リチウムジイソプロピルアミド、リチウムビス(トリメチルシリル)アミド、ナトリウムビス(トリメチルシリル)アミド、カリウムビス(トリメチルシリル)アミドなどが挙げられる。
塩基の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、水酸基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの反応性末端基1当量に対して、1〜20当量、より好ましくは10〜18当量、更に好ましくは約15当量用いることができる。
式(10)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの調製には、反応性を向上させる添加剤として、テトラブチルアンモニウムハライド、アルカリ金属系ハライドなどを用いてもよい。添加剤として、具体的には、テトラブチルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムヨージド、テトラブチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム硫酸水素塩、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム、ヨウ化セシウム、クラウンエーテルなどが挙げられる。これら添加剤は、反応系中でオレフィン導入剤と触媒的にハロゲン交換することで反応性を向上させ、またクラウンエーテルは金属に配位することで反応性を向上させる。
添加剤の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、水酸基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの反応性末端基1当量に対して、0.005〜0.1当量、より好ましくは0.01〜0.05当量、更に好ましくは約0.02当量用いることができる。
式(10)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの調製には、溶剤を用いてもよい。溶剤は必ずしも用いる必要はないが、用いられる溶剤としては、フッ素系及び非フッ素系の有機溶剤が挙げられ、このうち、フッ素系有機溶剤として、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、トリフルオロメチルベンゼンなどの含フッ素芳香族炭化水素系溶剤、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5−デカフルオロ−3−メトキシ−2−(トリフルオロメチル)ペンタンなどのハイドロフルオロエーテル(HFE)系溶剤(3M社製、商品名:Novecシリーズ)、完全フッ素化された化合物で構成されているパーフルオロ系溶剤(3M社製、商品名:フロリナートシリーズ)などが挙げられる。更に、非フッ素系の有機溶剤として、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、THFなどを用いることができるが、これらの有機溶剤のうちフッ素系有機溶剤を用いることが好ましい。
上記有機溶剤を用いる場合の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、水酸基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマー100質量部に対して、10〜300質量部、好ましくは30〜150質量部、更に好ましくは約50質量部用いることができる。
式(10)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの調製に用いられる、分子中に加水分解性末端基を有さず、SiH基を2個以上有する有機ケイ素化合物としては、下記一般式(11)〜(13)で表される化合物が好ましい。
Figure 2018216404
(式中、R1、R2、g、jは上記と同じである。iは2〜9、好ましくは2〜4の整数であり、i+jは2〜9の整数である。)
このような分子中に加水分解性末端基を有さず、SiH基を2個以上有する有機ケイ素化合物としては、例えば、下記に示すものなどが挙げられる。
Figure 2018216404
式(10)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの調製において、分子中に加水分解性末端基を有さず、SiH基を2個以上有する有機ケイ素化合物の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、水酸基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの反応性末端基1当量に対して、7〜30当量、より好ましくは5〜20当量、更に好ましくは約10当量用いることができる。
式(10)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの調製に用いられる脱水素触媒としては、例えば、ロジウム、パラジウム、ルテニウム等の白金族金属系触媒やホウ素触媒などを用いることができ、具体的には、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム等の白金族金属系触媒、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン等のホウ素触媒などが挙げられる。
脱水素触媒の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、水酸基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの反応性末端基1当量に対して、0.01〜0.0005当量、より好ましくは0.007〜0.001当量、更に好ましくは約0.005当量用いることができる。
続いて、反応を停止し、分液操作により水層と有機溶剤層(好ましくはフッ素系有機溶剤層)を分離する。得られた有機溶剤層を、更に好ましくは非フッ素系の有機溶剤で洗浄し、溶剤を留去することで、上記分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、SiH基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーが得られる。
式(10)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの調製において、分子内にオレフィン部位を有するポリエーテル化合物としては、例えば、下記に示す分子鎖片末端がアリルオキシ基で封鎖され他方の末端がメトキシ基で封鎖されたポリエチレンオキシドなどの分子鎖片末端アルケニルオキシ基封鎖ポリアルキレンオキシド化合物等が挙げられる。
Figure 2018216404
(式中、lは上記と同じである。)
分子鎖片末端アルケニルオキシ基封鎖ポリアルキレンオキシド化合物等の分子内にオレフィン部位を有するポリエーテル化合物として、具体的には、日油社製のユニオックスMA−200、ユニオックスMA−300、ユニオックスMA−350S、ユニオックスMA−500などが挙げられる。
分子内にオレフィン部位を有するポリエーテル化合物の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、SiH基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの反応性末端基1当量に対して、1〜10当量、より好ましくは2〜5当量、更に好ましくは約3当量用いることができる。
式(10)で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマーの調製において、ヒドロシリル化反応触媒としては、白金黒、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール変性物、塩化白金酸とオレフィン、アルデヒド、ビニルシロキサン、アセチレンアルコール類等との錯体等、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム等の白金族金属系触媒が挙げられる。好ましくはビニルシロキサン配位化合物等の白金系化合物である。
ヒドロシリル化反応触媒の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、SiH基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの質量に対して、遷移金属換算(質量)で0.1〜100ppm、より好ましくは1〜50ppmとなる量で使用する。
上記式(6)で表され、αが1の場合又はαが2の場合のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物の調製において、用いられる溶剤としてはフッ素系溶剤が好ましく、フッ素系溶剤としては、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン、メチルノナフルオロブチルエーテル、メチルノナフルオロイソブチルエーテル、エチルノナフルオロブチルエーテル、エチルノナフルオロイソブチルエーテル、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5−デカフルオロ−3−メトキシ−2−(トリフルオロメチル)ペンタンなどのハイドロフルオロエーテル(HFE)系溶剤(3M社製、商品名:Novecシリーズ)、完全フッ素化された化合物で構成されているパーフルオロ系溶剤(3M社製、商品名:フロリナートシリーズ)などが挙げられる。
溶剤の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、ポリエーテル基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマー100質量部に対して、10〜300質量部、好ましくは50〜150質量部、更に好ましくは約100質量部用いることができる。
また、式(6)で表され、αが1の場合又はαが2の場合のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物の調製において、分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物としては、下記一般式(14)〜(17)で表される化合物が好ましい。
Figure 2018216404
(式中、R、X、n、R1、R2、g、i、j、i+jは上記と同じである。R3は炭素数2〜8の2価炭化水素基である。)
ここで、R3の炭素数2〜8、好ましくは2〜3の2価炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基(トリメチレン基、メチルエチレン基)、ブチレン基(テトラメチレン基、メチルプロピレン基)、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基等のアルキレン基、フェニレン基等のアリーレン基、又はこれらの基の2種以上の組み合わせ(アルキレン・アリーレン基等)などが挙げられ、これらの中でもエチレン基、トリメチレン基が好ましい。
このような分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物としては、例えば、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロポキシシラン、トリイソプロポキシシラン、トリブトキシシラン、トリイソプロペノキシシラン、トリアセトキシシラン、トリクロロシラン、トリブロモシラン、トリヨードシラン、また以下のようなシランが挙げられる。
Figure 2018216404
式(6)で表され、αが1の場合又はαが2の場合のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物の調製において、分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、ポリエーテル基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの反応性末端基1当量に対して、1〜4当量、より好ましくは1.5〜3当量、更に好ましくは2〜2.5当量用いることができる。
また、式(6)で表され、αが1の場合又はαが2の場合のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物の調製において、分子中に加水分解性末端基を有さず、SiH基を2個以上有する有機ケイ素化合物としては、下記一般式(11)〜(13)で表される化合物が好ましい。
Figure 2018216404
(式中、R1、R2、g、j、i、i+jは上記と同じである。)
このような分子中に加水分解性末端基を有さず、SiH基を2個以上有する有機ケイ素化合物としては、例えば、下記に示すものなどが挙げられる。
Figure 2018216404
式(6)で表され、αが1の場合又はαが2の場合のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物の調製において、分子中に加水分解性末端基を有さず、SiH基を2個以上有する有機ケイ素化合物の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、ポリエーテル基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーの反応性末端基1当量に対して、7〜30当量、より好ましくは5〜20当量、更に好ましくは約10当量用いることができる。
また、式(6)で表され、αが1の場合又はαが2の場合のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物の調製において、分子中にオレフィン部位と加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物としては、下記一般式(18)で表される化合物が好ましい。
Figure 2018216404
(式中、R、X、nは上記と同じである。Uは単結合、又は炭素数1〜6の2価炭化水素基である。)
上記式(18)中、Uは単結合、又は炭素数1〜6の2価炭化水素基であり、炭素数1〜6の2価炭化水素基として、具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基(トリメチレン基、メチルエチレン基)、ブチレン基(テトラメチレン基、メチルプロピレン基)、ヘキサメチレン基等のアルキレン基、フェニレン基などが挙げられる。Uとして、好ましくは単結合、メチレン基である。
式(6)で表され、αが1の場合又はαが2の場合のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物の調製において、分子中にオレフィン部位と加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、ポリエーテル基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーと分子中に加水分解性末端基を有さず、SiH基を2個以上有する有機ケイ素化合物との反応物の反応性末端基1当量に対して、2〜8当量、より好ましくは3〜5当量、更に好ましくは約4当量となる量を用いることができる。
式(6)で表され、αが1の場合又はαが2の場合のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物の調製において、ヒドロシリル化反応触媒としては、白金黒、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール変性物、塩化白金酸とオレフィン、アルデヒド、ビニルシロキサン、アセチレンアルコール類等との錯体等、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム等の白金族金属系触媒が挙げられる。好ましくはビニルシロキサン配位化合物等の白金系化合物である。
ヒドロシリル化反応触媒の使用量は、分子鎖片末端又は分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、ポリエーテル基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマー、又はこのポリマーと分子中に加水分解性末端基を有さず、SiH基を2個以上有する有機ケイ素化合物との反応物の質量に対して、遷移金属換算(質量)で0.1〜100ppm、より好ましくは1〜50ppmとなる量で使用する。
その後、溶剤及び未反応物を減圧留去することで目的の化合物を得ることができる。
例えば、分子鎖片末端にオレフィン部位を2つ有し、ポリエーテル基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーとして、下記式で表される化合物
Figure 2018216404
を使用し、分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物として、トリメトキシシランを使用した場合には、下記式で表される化合物が得られる。
Figure 2018216404
また、例えば、分子鎖両末端にオレフィン部位を2つ有し、ポリエーテル基を有するフルオロポリエーテル基含有ポリマーとして、下記式で表される化合物
Figure 2018216404
を使用し、分子中にSiH基及び加水分解性末端基を有する有機ケイ素化合物として、トリメトキシシランを使用した場合には、下記式で表される化合物が得られる。
Figure 2018216404
なお、上記(A)、(B)成分は、(A)成分を合成するための原料に、予め(B)成分を含ませた状態で(A)成分を合成させてもよく、また(B)成分を合成するための原料に、予め(A)成分を含ませた状態で(B)成分を合成させてもよい。
本発明は、上述した(A)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物と、(B)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物とを、(A)成分と(B)成分との混合質量比((A):(B))が15:85〜85:15で混合した含フッ素コーティング剤組成物を含有する表面処理剤を提供する。該表面処理剤は、該フルオロポリエーテル基含有ポリマーの水酸基、又は該フルオロポリエーテル基含有ポリマーの末端加水分解性基を予め公知の方法により部分的に加水分解した水酸基を縮合させて得られる部分(加水分解)縮合物を含んでいてもよい。
表面処理剤には、必要に応じて、加水分解縮合触媒、例えば、有機錫化合物(ジブチル錫ジメトキシド、ジラウリン酸ジブチル錫など)、有機チタン化合物(テトラn−ブチルチタネートなど)、有機酸(酢酸、メタンスルホン酸、フッ素変性カルボン酸など)、無機酸(塩酸、硫酸など)を添加してもよい。これらの中では、特に酢酸、テトラn−ブチルチタネート、ジラウリン酸ジブチル錫、フッ素変性カルボン酸などが望ましい。
加水分解縮合触媒の添加量は触媒量であり、通常、上記(A)、(B)成分の合計100質量部に対して0.01〜5質量部、特に0.1〜1質量部である。
該表面処理剤は、適当な溶剤を含んでいてもよい。このような溶剤としては、フッ素変性脂肪族炭化水素系溶剤(パーフルオロヘプタン、パーフルオロオクタンなど)、フッ素変性芳香族炭化水素系溶剤(1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンなど)、フッ素変性エーテル系溶剤(メチルパーフルオロブチルエーテル、エチルパーフルオロブチルエーテル、パーフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)など)、フッ素変性アルキルアミン系溶剤(パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロトリペンチルアミンなど)、炭化水素系溶剤(石油ベンジン、トルエン、キシレンなど)、ケトン系溶剤(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど)を例示することができる。これらの中では、溶解性、濡れ性などの点で、フッ素変性された溶剤が望ましく、特には、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、パーフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)、パーフルオロトリブチルアミン、エチルパーフルオロブチルエーテルが好ましい。
上記溶剤はその2種以上を混合してもよく、フルオロポリエーテル基含有ポリマー及びその部分(加水分解)縮合物を均一に溶解させることが好ましい。なお、溶剤に溶解させるフルオロポリエーテル基含有ポリマー及びその部分(加水分解)縮合物の最適濃度は、処理方法により異なり、秤量し易い量であればよいが、直接塗工する場合は、溶剤及びフルオロポリエーテル基含有ポリマー(及びその部分(加水分解)縮合物)の合計100質量部に対して0.01〜10質量部、特に0.05〜5質量部であることが好ましく、蒸着処理をする場合は、溶剤及び上記(A)、(B)成分の合計100質量部に対して1〜100質量部、特に3〜30質量部であることが好ましい。
本発明の表面処理剤は、刷毛塗り、ディッピング、スプレー、蒸着処理など公知の方法で基材に施与することができる。蒸着処理時の加熱方法は、抵抗加熱方式でも、電子ビーム加熱方式のどちらでもよく、特に限定されるものではない。また、硬化温度及び硬化時間は、硬化方法によって異なるが、例えば、直接塗工(刷毛塗り、ディッピング、スプレー等)の場合は、25〜200℃、特に25〜80℃にて30分〜36時間、特に1〜24時間とすることが好ましい。また、蒸着処理で施与する場合は、20〜200℃、特に25〜120℃にて30分〜48時間、特に1〜24時間の範囲が望ましい。また、加湿下で硬化させてもよい。硬化被膜の膜厚は、基材の種類により適宜選定されるが、通常0.1〜100nm、特に1〜20nmである。また、例えばスプレー塗工では予め水分を添加したフッ素系溶剤に希釈し、加水分解、つまりSi−OHを生成させた後にスプレー塗工すると塗工後の硬化が速い。
本発明の表面処理剤で処理される基材は特に制限されず、紙、布、金属及びその酸化物、ガラス、プラスチック、セラミック、石英など各種材質のものであってよい。本発明の表面処理剤は、前記基材に撥水撥油性を付与することができる。特に、SiO2処理されたガラスやフイルムの表面処理剤として好適に使用することができる。
本発明の表面処理剤で処理される物品としては、カーナビゲーション、携帯電話、スマートフォン、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、PDA、ポータブルオーディオプレーヤー、カーオーディオ、ゲーム機器、眼鏡レンズ、カメラレンズ、レンズフィルター、サングラス、胃カメラ等の医療用器機、複写機、PC、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ、タッチパネルディスプレイ、保護フイルム、反射防止フイルムなどの光学物品が挙げられる。本発明の表面処理剤は、前記物品に指紋及び皮脂が付着するのを防止し、更に傷つき防止性を付与することができるため、特にタッチパネルディスプレイ、反射防止フイルムなどの撥水撥油層として有用である。
また、本発明の表面処理剤は、浴槽、洗面台のようなサニタリー製品の防汚コーティング、自動車、電車、航空機などの窓ガラス又は強化ガラス、ヘッドランプカバー等の防汚コーティング、外壁用建材の撥水撥油コーティング、台所用建材の油汚れ防止用コーティング、電話ボックスの防汚及び貼り紙・落書き防止コーティング、美術品などの指紋付着防止付与のコーティング、コンパクトディスク、DVDなどの指紋付着防止コーティング、金型用に離型剤あるいは塗料添加剤、樹脂改質剤、無機質充填剤の流動性改質剤又は分散性改質剤、テープ、フイルムなどの潤滑性向上剤としても有用である。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記実施例によって限定されるものではない。
(A)成分のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性シラン化合物(フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基含有有機ケイ素化合物)として、下記の化合物([化合物1]〜[化合物3])を準備した。なお、式中、括弧内に示される各単位はランダムに結合されているものである。
[化合物1]
Figure 2018216404
[化合物2]
Figure 2018216404
[化合物3]
Figure 2018216404
(B)成分のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性シラン化合物(フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物)として、下記の化合物([化合物4])を準備した。なお、式中、括弧内に示される各単位はランダムに結合されているものである。
[化合物4]
Figure 2018216404
上記化合物4の合成方法を下記に示す。
[合成例1]
反応容器に、下記式(A)
Figure 2018216404
で表される化合物25g(5.9×10-3mol)、ジエチレングリコール2−ブロモエチルメチルエーテル3g(1.3×10-2mol)、テトラブチルアンモニウムヨージド0.05g(1.3×10-4mol)を混合した。続いて、水酸化カリウム1.8g(3.3×10-2mol)を添加した後、60℃で6時間加熱した。続いて、ジエチレングリコール2−ブロモエチルメチルエーテル3g(1.3×10-2mol)、水酸化カリウム1.8g(3.3×10-2mol)を再度添加した後、60℃で14時間加熱した。更にジエチレングリコール2−ブロモエチルメチルエーテル3g(1.3×10-2mol)、水酸化カリウム1.8g(3.3×10-2mol)を添加した後、60℃で4時間加熱した。加熱終了後、室温まで冷却し、塩酸水溶液を滴下した。分液操作により、下層であるフッ素化合物層を回収後、アセトンで洗浄した。洗浄後の下層であるフッ素化合物層を再び回収し、減圧下、残存溶剤を留去することで、下記式(B)
Figure 2018216404
で表されるフルオロポリエーテル基含有ポリマー22gを得た。
1H−NMR
δ2.3−2.5(C−C 2 CH=CH2)4H
δ3.1−3.2(−O−(CH2CH2O)3−O−C 3 )3H
δ3.3−3.7(−O−(C 2 2 O)3−O−CH3)12H
δ4.9−5.0(−CH2CH=C 2 )4H
δ5.7−5.8(−CH2=CH2)2H
反応容器に、上記で得られた下記式(B)
Figure 2018216404
で表される化合物20g(4.6×10-3mol)、1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン10g、トリメトキシシラン2.6g(2.1×10-2mol)、及び塩化白金酸/ビニルシロキサン錯体のトルエン溶液2.0×10-2g(Pt単体として6.0×10-8molを含有)を混合し、80℃で24時間熟成させた。その後、溶剤及び未反応物を減圧留去し、液状の生成物20gを得た。
得られた化合物は、1H−NMRにより下記式(C)で表される構造であることが確認された。
Figure 2018216404
1H−NMR
δ0.4−0.6(−CH2CH2 2 −Si)4H
δ1.4−1.8(−C 2 2 CH2−Si)8H
δ3.1−3.2(−O−(CH2CH2O)3−O−C 3 )3H
δ3.3−3.7(−O−(C 2 2 O)3−O−CH3、−Si(OC 3 3)30H
表面処理剤の調製及び硬化被膜の形成
表1に示す混合割合で、化合物1〜3のフルオロポリエーテル基含有ポリマー及び化合物4のフルオロポリエーテル基含有ポリマーを、濃度20質量%になるようにNovec7200(3M社製、エチルパーフルオロブチルエーテル)に溶解させて表面処理剤を調製した。
最表面にSiO2を10nm処理したガラス(コーニング社製 Gorilla)に、各表面処理剤4μlを真空蒸着し(処理条件は、圧力:2.0×10-2Pa、加熱温度:700℃)、25℃、湿度40%RHの雰囲気下で12時間硬化させて膜厚8nmの硬化被膜を形成した。
Figure 2018216404
実施例1〜4及び比較例1〜3で得られた硬化被膜を下記の方法により評価した。いずれの試験も、25℃、湿度40%RHで実施した。
撥水性の評価
[初期撥水性の評価]
上記にて作製した硬化被膜を形成したガラスについて、接触角計Drop Master(協和界面科学社製)を用いて、硬化被膜の水に対する接触角(撥水性)を測定した(液滴:2μl、温度:25℃、湿度:40%RH)。結果(初期水接触角)を表2に示す。
初期においては、実施例、比較例共に良好な撥水性を示した。
[耐摩耗性の評価]
上記にて作製した硬化被膜を形成したガラスについて、ラビングテスター(新東科学社製)を用いて、下記条件でスチールウールは5,000回擦った後、消しゴムは3,000回擦った後の硬化被膜の水に対する接触角(撥水性)を上記と同様にして測定し、耐摩耗性の評価とした。試験環境条件は25℃、湿度40%RHである。結果(摩耗後水接触角)を表2に示す。
耐スチールウール摩耗性
スチールウール:BONSTAR#0000(日本スチールウール社製)
移動距離(片道):30mm
移動速度:3,600mm/分
荷重:1kg/cm2
耐消しゴム摩耗性
消しゴム:Rubber Eraser(Minoan社製)
接触面積:6mmφ
移動距離(片道):30mm
移動速度:3,600mm/分
荷重:1kg/6mmφ
Figure 2018216404
実施例1〜4は、末端に加水分解性基(アルコキシ基)を有するポリマーと、末端にポリエーテル基と加水分解性基(アルコキシ基)を有するポリマーとを混合したことで、基材密着性や濡れ性が向上した。このことから、実施例1〜4の表面処理剤の硬化被膜は、スチールウール摩耗回数5,000回後、消しゴム摩耗回数3,000回後も共に接触角100°以上を保ち、比較例1〜3の表面処理剤の硬化被膜に比べて、優れた耐摩耗性を発揮した。

Claims (13)

  1. (A)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物と、(B)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物とを含み、(A)成分と(B)成分との混合質量比が15:85〜85:15(但し、(A)成分と(B)成分との合計は100)であることを特徴とする含フッ素コーティング剤組成物。
  2. (A)成分が、下記一般式(1)
    Figure 2018216404
    (式中、Rfは1価又は2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基であり、Aは独立に2〜7価の有機基であり、Rは独立に炭素数1〜4のアルキル基又はフェニル基であり、Xは独立に水酸基又は加水分解性基であり、nは1〜3の整数であり、mは1〜6の整数であり、αは1又は2である。)
    で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物であり、
    (B)成分が、下記一般式(2)又は(3)
    Rf−[N(V)β(E)γα (2)
    (式中、Rf、αは上記と同じであり、Nは独立に酸素原子、ケイ素原子もしくは窒素原子を含んでいてもよく、フッ素置換されていてもよい3〜8価の有機基であり、Vは独立に末端に水酸基又は加水分解性基を有する1価の基であり、Eは独立にオキシアルキレン基を有する1価の基であり、βは1〜6の整数、γは1〜6の整数で、β+γは2〜7の整数である。)
    Rf−[Q−(G)δ−(E’)ε−B]α (3)
    (式中、Rf、αは上記と同じであり、Qは独立に単結合又は2価の有機基であり、Gは独立に水酸基又は加水分解性基を有する2価の基であり、E’は独立にオキシアルキレン基を有する2価の基であり、水酸基又は加水分解性基を有していてもよい。Bは独立に水素原子、炭素数1〜4のアルキル基又はハロゲン基であり、δは独立に0〜10の整数であり、εは独立に1〜10の整数である。なお、上記GとE’は直鎖状に連結しており、これらG、E’はそれぞれランダムに配列されていてよい。)
    で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物である請求項1記載の含フッ素コーティング剤組成物。
  3. (A)成分が、下記一般式(4)又は(5)
    Figure 2018216404
    (式中、Rfは1価又は2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基であり、Yは独立に2〜6価の炭化水素基であって、ケイ素原子及び/又はシロキサン結合を有していてもよく、Wは水素原子、又は下記式(4a)
    Figure 2018216404
    で表される基であり、Y’は2〜6価の炭化水素基であって、ケイ素原子及び/又はシロキサン結合を有していてもよく、Rは独立に炭素数1〜4のアルキル基又はフェニル基であり、Xは独立に水酸基又は加水分解性基であり、nは1〜3の整数であり、aは1〜5の整数であり、bは1〜5の整数であり、αは1又は2である。)
    Figure 2018216404
    (式中、A1はエーテル結合を含んでいてもよい炭素数2〜6の2価の炭化水素基であり、B1は独立して、酸素原子、ジオルガノシリレン基及びジオルガノシロキサン構造から選ばれる1種又は2種以上を含んでいてもよい炭素数1〜5のアルキレン基であり、Rf、X、R、n、αは上記と同じである。)
    で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物であり、
    (B)成分が、下記一般式(6)
    Figure 2018216404
    (式中、Rf、Y、X、R、n、αは上記と同じであり、Zは独立に単結合、シロキサン結合又はシリレン基であり、Lは独立に炭素数1〜4のアルキレン基であり、lは1〜20の整数であり、a1は1〜5の整数である。)
    で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された水酸基もしくは加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物及び/又はその部分(加水分解)縮合物である請求項2記載の含フッ素コーティング剤組成物。
  4. 前記式(1)〜(6)のαが1であり、Rf基が下記一般式(7)で表される1価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基であることを特徴とする請求項2又は3に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
    Figure 2018216404
    (式中、p、q、r、sはそれぞれ0〜200の整数で、p+q+r+s=3〜200であり、各繰り返し単位は直鎖状でも分岐状であってもよく、各繰り返し単位同士はランダムに結合されていてよく、dは0〜3の整数であり、該単位は直鎖状であっても分岐状であってもよい。)
  5. 前記式(1)〜(6)のαが2であり、Rf基が下記一般式(8)で表される2価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基であることを特徴とする請求項2又は3記載の含フッ素コーティング剤組成物。
    Figure 2018216404
    (式中、p、q、r、sはそれぞれ0〜200の整数で、p+q+r+s=3〜200であり、各繰り返し単位は直鎖状でも分岐状であってもよく、各繰り返し単位同士はランダムに結合されていてよく、dはそれぞれ独立して0〜3の整数であり、該単位は直鎖状であっても分岐状であってもよい。)
  6. 前記式(4)、(6)において、Yがそれぞれ、炭素数3〜10のアルキレン基、炭素数6〜8のアリーレン基を含む炭素数2〜8のアルキレン基、炭素数2〜8のアルキレン基相互が炭素数1〜4のシルアルキレン構造又は炭素数6〜10のシルアリーレン構造を介して結合している2価の基、及びケイ素原子数2〜10個の直鎖状又はケイ素原子数3〜10個の分岐状もしくは環状の2〜4価のオルガノポリシロキサン残基の結合手に炭素数2〜10のアルキレン基が結合している2〜4価の基からなる群より選ばれる基である請求項3〜5のいずれか1項に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
  7. 前記式(4a)において、Y’が、炭素数2〜10のアルキレン基、炭素数6〜8のアリーレン基を含む炭素数2〜8のアルキレン基、ジオルガノシリレン基を含む炭素数2〜6のアルキレン基、炭素数2〜8のアルキレン基相互が炭素数1〜4のシルアルキレン構造又は炭素数6〜10のシルアリーレン構造を介して結合している2価の基、ケイ素原子数2〜10個の直鎖状の2価のオルガノポリシロキサン残基を含む炭素数2〜6のアルキレン基、及びケイ素原子数2〜10個の直鎖状又はケイ素原子数3〜10個の分岐状もしくは環状の2〜4価のオルガノポリシロキサン残基の結合手に炭素数2〜10のアルキレン基が結合している2〜4価の基からなる群より選ばれる基である請求項3〜6のいずれか1項に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
  8. 前記式(6)において、Zが、単結合、ケイ素原子数2〜10個の直鎖状又はケイ素原子数3〜10個の分岐状もしくは環状の2〜4価のオルガノポリシロキサン残基、及びケイ素原子数2〜10個の直鎖状のシルアルキレン残基又はシルアリーレン残基からなる群より選ばれる基である請求項3〜7のいずれか1項に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
  9. 前記式(1)、(4)〜(6)において、Xがそれぞれ、水酸基、炭素数1〜10のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルコキシアルコキシ基、炭素数1〜10のアシロキシ基、炭素数2〜10のアルケニルオキシ基、及びハロゲン基からなる群より選ばれる請求項2〜8のいずれか1項に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
  10. 式(1)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基含有有機ケイ素化合物が、下記式のいずれかで表されるものである請求項2〜9のいずれか1項に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
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    (式中、p1は5〜100の整数、q1は5〜100の整数で、p1+q1は10〜105の整数である。括弧内に示される各単位はランダムに結合されていてよい。)
  11. 式(2)、(3)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基で変性された加水分解性基とポリエーテル基を含有する有機ケイ素化合物が、下記式のいずれかで表されるものである請求項2〜10のいずれか1項に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
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    (式中、p1は5〜100の整数、q1は5〜100の整数で、p1+q1は10〜105の整数であり、r1は1〜100の整数、s1は1〜100の整数で、p1+q1+r1+s1は12〜199の整数である。括弧内に示される各単位はランダムに結合されていてよい。)
  12. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の含フッ素コーティング剤組成物を含有する表面処理剤。
  13. 請求項12に記載の表面処理剤で表面処理された物品。
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