JPWO2019176458A1 - 含フッ素コーティング剤組成物、表面処理剤及び物品 - Google Patents

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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で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有シラン、シロキサン、及びそれらの部分(加水分解)縮合物から選ばれる1種又は2種以上と、(B)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位からなるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性ポリシラザンとを含み、(A)成分中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量が1,500〜10,000であり、(B)成分のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量が500〜6,000であり、かつ、(A)成分と(B)成分との混合質量比が10:90〜90:10であ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が、摩耗耐久性、耐候性、耐アルカリ性に特に優れた撥水撥油層を形成し得る。

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、撥水撥油性、耐摩耗性、耐候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、及び該組成物を含む表面処理剤、並びに該表面処理剤で表面処理された物品に関する。
これまでの表面処理剤は、ガラスに対して良好な撥水撥油性を示す表面処理剤は多くあったが、耐摩耗性等と耐候性、耐アルカリ性等の性能のバランスに優れるものがなかった。
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変性シランを用いることによって、基材表面に密着し易く、かつ基材表面に、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1〜8:特開2003−238577号公報、特許第2860979号公報、特許第4672095号公報、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)。
上記フルオロポリエーテル基含有ポリマー変性シランを含有する組成物で基材を表面処理する際、種々の塗工方法を用いて基材に対し被膜形成を行うが、塗工後、加水分解性シリル基を加水分解し、被膜を硬化する工程において、80℃や120℃などの高温条件や、加湿下の条件により加水分解反応が促進される。また、室温下でも空気中の水分と徐々に反応することで硬化被膜を形成できる。しかし、該硬化工程は高温加湿条件を必要とすることや、室温下で硬化する場合に時間がかかってしまうなど、製造上の律速(遅延要因)になり得る問題があった。更に、室温硬化などの温和な条件下にて短時間で硬化した被膜(撥水撥油層)は、耐摩耗性、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。
特許文献9(特開2008−144144号公報)では、コーティング組成物内に硬化触媒として含フッ素カルボン酸を添加して硬化を促進させることで温和な条件下、短時間で成膜を行っている。しかし、触媒量を低減すると耐摩耗性に劣り、触媒量を増加させると初期性能が低下する。また、極性基であるカルボキシル基が被膜最表面に出てしまう可能性も高く、その際は性能が低下してしまう。
アルコキシシリル基の加水分解反応を促進するため、触媒を添加する方法もある。従来知られている触媒としては、テトラブチルチタネート、テトライソプロピルチタネート等の有機チタン酸エステル;ジイソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)チタン等の有機チタンキレート化合物;アルミニウムトリス(アセチルアセトナート)、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)等の有機アルミニウム化合物;ジルコニウムテトラ(アセチルアセトナート)、ジルコニウムテトラブチレート等の有機ジルコニウム化合物;ジブチルスズジオクトエート、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジ(2−エチルヘキサノエート)、ジオクチルスズジラウレート、ジオクチルスズジアセテート、ジオクチルスズジオクトエート等の有機スズ化合物;ナフテン酸スズ、オレイン酸スズ、ブチル酸スズ、ナフテン酸コバルト、ステアリン酸亜鉛等の有機カルボン酸の金属塩;ヘキシルアミン、リン酸ドデシルアミン等のアミン化合物及びその塩;ベンジルトリエチルアンモニウムアセテート等の4級アンモニウム塩;酢酸カリウム、硝酸リチウム等のアルカリ金属の低級脂肪酸塩;ジメチルヒドロキシルアミン、ジエチルヒドロキシルアミン等のジアルキルヒドロキシルアミン;テトラメチルグアニジルプロピルトリメトキシシラン等のグアニジル基含有有機ケイ素化合物;有機酸(酢酸、メタンスルホン酸など)、無機酸(塩酸、硫酸など)などが挙げられる。しかしながら、これらの触媒は、フッ素系の溶剤に溶解しないか、溶解しても極僅かしか溶解しないため、触媒効率が悪い。また、金属分が残留することによって、硬化被膜の特性の劣化を来たす場合がある。
また、特許文献10(特開2004−145283号公報)では、フルオロポリアルキレンエーテル基含有シランが提案されている。該フルオロポリアルキレンエーテル基含有シランで処理したレンズは、撥油性、指紋拭き取り性に優れているが、耐摩耗性が十分ではない。
また、防汚性表面処理剤として、各種のコーティング組成物が検討されている。例えば、特許文献11(特許3722418号公報)、特許文献12(特開2010−43251号公報)では、パーフルオロポリエーテル変性されたシラザンを含む表面処理組成物が提案されている。しかしながら、この文献の組成物は摩耗耐久性が十分ではなかった。
特開2003−238577号公報 特許第2860979号公報 特許第4672095号公報 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2008−144144号公報 特開2004−145283号公報 特許3722418号公報 特開2010−43251号公報
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、耐摩耗性、耐候性、耐アルカリ性に優れた撥水撥油層を形成することができる含フッ素コーティング剤組成物、該組成物を含む表面処理剤、及び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、フルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性された特定のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量を有する水酸基もしくは加水分解性基含有シラン、シロキサン、及びそれらの部分(加水分解)縮合物から選ばれる1種又は2種以上、好適には後述する一般式(1)又は(2)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性された水酸基もしくは加水分解性基含有シラン、シロキサン、及びそれらの部分(加水分解)縮合物から選ばれる1種又は2種以上と、フルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性された特定のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量を有するシラザン単位からなるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性ポリシラザンとを特定の配合割合で混合し、更に好ましくはフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性された水酸基もしくは加水分解性基含有シラン又はシロキサン中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量が、該フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性ポリシラザン中におけるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量よりも大きいものを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が、摩耗耐久性、耐候性、耐アルカリ性に特に優れた撥水撥油層を形成し得ることを見出し、本発明をなすに至った。
したがって、本発明は、以下の含フッ素コーティング剤組成物、及び該コーティング剤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等を提供する。
1.
(A)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性された水酸基もしくは加水分解性基含有シラン、シロキサン、及びそれらの部分(加水分解)縮合物から選ばれる1種又は2種以上と、(B)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位からなるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性ポリシラザンとを含み、(A)成分中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量が1,500〜10,000であり、(B)成分のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量が500〜6,000であり、かつ、(A)成分と(B)成分との混合質量比が10:90〜90:10(但し、(A)成分と(B)成分の混合質量比の合計は100である)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)又は(2)
Rf−[A(V)βα (1)
(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2〜10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シリル基を含有する1価の基である。αは1又は2であり、βは1〜9の整数である。)
Rf−[Q−(G)δ−B]α (2)
(式中、Rf、αは上記と同じであり、Qは独立に単結合又は、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い2価の有機基であり、Gは独立に酸素原子を含んでいてもよく、水酸基又は加水分解性基を有するシリル基を含有する2価の有機基である。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原子であり、δは1〜10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で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有シラン、シロキサン、及びそれらの部分(加水分解)縮合物から選ばれる1種又は2種以上であり、
(B)成分が、下記一般式(3)
Rf−[A’−Si(NH)1.5α (3)
(式中、Rf、αは上記と同じであり、A’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2価の有機基である。)
で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位からなるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性ポリシラザンである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 2019176458
[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は独立にケイ素原子、シロキサン結合、シルアルキレン構造及びシルアリーレン構造から選ばれる1種又は2種以上を有していてもよい2〜6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1〜5の整数であり、Wは独立に水素原子、又は下記式(4a)もしくは(4b)
Figure 2019176458
(式中、R、X、nは上記と同じであり、Y’はケイ素原子及び/又はシロキサン結合を有していてもよい2〜6価の有機基であり、aは1〜5の整数である。)
Figure 2019176458
(式中、Rは上記と同じであり、Tは単結合、2価の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、bは1〜20の整数である。)
で表される基であり、αは1又は2である。]
Figure 2019176458
[式中、Rf、X、R、n、αは上記と同じであり、Dは独立に単結合、又はエーテル結合及び/又はケイ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2価の有機基であり、Zは独立に単結合、−C(J)=〔Jはアルキル基、ヒドロキシル基もしくはK3SiO−(Kは独立に水素原子、アルキル基、アリール基又はアルコキシ基)で示されるシリルエーテル基〕で示される3価の基、−Si(L’)=(L’はアルキル基)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2〜8価のシロキサン残基から選ばれる基であり、Eは独立に酸素原子、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、m’は1〜7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で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有シラン、シロキサン、及びそれらの部分(加水分解)縮合物から選ばれる1種又は2種以上である1又は2に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
4.
上記式(1)〜(5)において、αが1であり、Rfが下記一般式(6)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2又は3に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
Figure 2019176458
(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あって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1〜3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.
上記式(1)〜(5)において、αが1であり、Rfが下記一般式(7a)又は(7b)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4に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
Figure 2019176458
(式中、tは3以上の整数である。p’、q’はそれぞれ1〜199の整数で、p’+q’=3〜200であり、各繰り返し単位は直鎖状であって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1〜3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.
上記式(1)〜(5)において、αが2であり、Rf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に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
Figure 2019176458
(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あって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1〜3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。)
7.
上記式(1)〜(5)において、αが2であり、Rfが下記一般式(9a)又は(9b)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6に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
Figure 2019176458
(式中、tは3以上の整数である。p’、q’はそれぞれ1〜199の整数で、p’+q’=3〜200であり、各繰り返し単位は直鎖状であって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1〜3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。)
8.
(A)成分中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量が(B)成分のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量より大きいものである1〜7のいずれかに記載の含フッ素コーティング剤組成物。
9.
上記式(4)において、Yが、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アルキレン基、アルキレン基相互がシルアルキレン構造又は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3〜8のいずれかに記載の含フッ素コーティング剤組成物。
10.
上記式(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、アルキレン基相互がシルアルキレン構造又は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3〜9のいずれかに記載の含フッ素コーティング剤組成物。
11.
上記式(4)、(4a)及び(5)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原子からなる群より選ばれるものである3〜10のいずれかに記載の含フッ素コーティング剤組成物。
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の硬化物からなる硬化被膜。
14.
13に記載の表面処理剤の硬化被膜を表面に有する物品。
本発明の含フッ素コーティング剤組成物は、特定のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量を有する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含有ポリマーと、フルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性された特定のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量を有するシラザン単位からなるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性ポリシラザン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、シラザン基を有するポリマーが耐候性に優れることから、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、耐摩耗性、耐候性、耐アルカリ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で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有シラン、シロキサン、及びそれらの部分(加水分解)縮合物から選ばれる1種又は2種以上と、(B)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位からなるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性ポリシラザンとを含み、(A)成分中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量が1,500〜10,000であり、(B)成分のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量が500〜6,000であり、かつ、(A)成分と(B)成分との混合質量比((A):(B))が10:90〜90:10(但し、(A)成分と(B)成分の混合質量比の合計は100である)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。ここで好ましくは、(A)成分と(B)成分との混合質量比((A):(B))が15:85〜90:10であり、より好ましくは該混合質量比が30:70〜85:15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)である含フッ素コーティング剤組成物である。上記配合割合において、(A)成分が多すぎる又は(B)成分が少なすぎると良好な耐候性が得られず、(A)成分が少なすぎる又は(B)成分が多すぎると良好な摩耗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、良好な摩耗耐久性、耐候性の両立ができなくなる。
(A)成分中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基(即ち、パーフルオロポリエーテル鎖)の数平均分子量は、1,500〜10,000であり、好ましくは1,500〜8,000であり、特に好ましくは2,000〜7,000であり、(B)成分のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基(パーフルオロポリエーテル鎖)の数平均分子量は、500〜6,000であり、好ましくは500〜5,000であり、特に好ましくは700〜4,000であり、更に好ましくは700〜1,500である。(A)成分中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量が小さすぎても、あるいは大きすぎても、得られる撥水撥油性(防汚性)の硬化被膜が耐摩耗性、耐候性及び/又は耐アルカリ性に劣るものとなる。また、同様に、(B)成分のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量が小さすぎても、あるいは大きすぎても、得られる撥水撥油性(防汚性)の硬化被膜が耐摩耗性、耐候性及び/又は耐アルカリ性に劣るものとなる。
また、本発明においては、(A)成分中のパーフルオロポリエーテル鎖(即ち、フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基)の数平均分子量が(B)成分のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位中のパーフルオロポリエーテル鎖(フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基)の数平均分子量よりも大きいときに特に良好な摩耗耐久性、耐候性が得られる。(A)成分中のパーフルオロポリエーテル鎖の数平均分子量が相対的に小さい場合、又は(B)成分のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位中のパーフルオロポリエーテル鎖の数平均分子量が相対的に大きい場合は、撥水撥油性や低動摩擦性を発揮できない場合があり、良好な摩耗耐久性が得られない。(B)成分は、末端のシラザン部分が基材と分子同士で結合するため、耐候性に優れるが、分子が長すぎると、分子同士の結合が弱まるため、耐候性が悪くなると考えられる。
なお、本発明において、パーフルオロポリエーテル鎖の数平均分子量は、19F−NMRにより測定することができる。
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、基材密着性が向上し、撥水撥油性に優れると共に、摩耗耐久性、耐候性及び耐アルカリ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(即ち、1価又は2価のパーフルオロポリエーテル鎖)で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有シラン、シロキサン、及びそれらの部分(加水分解)縮合物(即ち、該化合物中の水酸基もしくは加水分解性基含有シリル基を部分的に(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)から選ばれるものであり、好適には、下記一般式(1)又は(2)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性された水酸基もしくは加水分解性基含有シラン、シロキサン、及びそれらの部分(加水分解)縮合物から選ばれるものである。
Rf−[A(V)βα (1)
(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2〜10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シリル基を含有する1価の基である。αは1又は2であり、βは1〜9の整数である。)
Rf−[Q−(G)δ−B]α (2)
(式中、Rf、αは上記と同じであり、Qは独立に単結合又は、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い2価の有機基であり、Gは独立に酸素原子を含んでいてもよく、水酸基又は加水分解性基を有するシリル基を含有する2価の有機基である。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原子であり、δは1〜10の整数である。)
(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で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有シラン、シロキサン、及びそれらの部分(加水分解)縮合物から選ばれるものである。
Figure 2019176458
[式中、Rf、αは上記と同じである。Yは独立にケイ素原子、シロキサン結合、シルアルキレン構造及びシルアリーレン構造から選ばれる1種又は2種以上を有していてもよい2〜6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1〜5の整数であり、Wは独立に水素原子、又は下記式(4a)もしくは(4b)
Figure 2019176458
(式中、R、X、nは上記と同じであり、Y’はケイ素原子及び/又はシロキサン結合を有していてもよい2〜6価の有機基であり、aは1〜5の整数である。)
Figure 2019176458
(式中、Rは上記と同じであり、Tは単結合、2価の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、bは1〜20の整数である。)
で表される基である。]
Figure 2019176458
[式中、Rf、X、R、n、αは上記と同じであり、Dは独立に単結合、又はエーテル結合及び/又はケイ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2価の有機基であり、Zは独立に単結合、−C(J)=〔Jはアルキル基、ヒドロキシル基もしくはK3SiO−(Kは独立に水素原子、アルキル基、アリール基又はアルコキシ基)で示されるシリルエーテル基〕で示される3価の基、−Si(L’)=(L’はアルキル基)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2〜8価のシロキサン残基から選ばれる基であり、Eは独立に酸素原子、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、m’は1〜7の整数である。]
上記式(1)、(2)、(4)及び(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る。ここで、αが1の場合、Rfは1価のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基(1価のパーフルオロポリエーテル鎖)であり、Rfとしては、下記一般式(6)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い。
Figure 2019176458
(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あって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1〜3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。)
更にRfとしては、下記一般式(7a)又は(7b)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より好ましい。
Figure 2019176458
(式中、tは3以上の整数である。p’、q’はそれぞれ1〜199の整数で、p’+q’=3〜200であり、各繰り返し単位は直鎖状であって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は上記と同じである。)
また、上記式(1)、(2)、(4)及び(5)において、αが2の場合、Rf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(2価のパーフルオロポリエーテル鎖)であり、Rfとしては、下記式(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 2019176458
(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あって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1〜3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。)
更にRfとしては、下記一般式(9a)又は(9b)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より好ましい。
Figure 2019176458
(式中、tは3以上の整数である。p’、q’はそれぞれ1〜199の整数で、p’+q’=3〜200であり、各繰り返し単位は直鎖状であって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は上記と同じである。)
上記式(6)、(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あって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。
上記式(7a)、(9a)において、tは3以上の整数、好ましくは3〜50の整数、より好ましくは3〜40の整数である。
また、上記式(7b)、(9b)において、p’、q’はそれぞれ1〜199の整数、好ましくは5〜100の整数で、p’+q’=3〜200、好ましくは10〜105の整数であり、各繰り返し単位は直鎖状であって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。
1価又は2価の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 2019176458
(式中、p”、q”、r’、s’はそれぞれ1〜199の整数であり、p”、q”、r’、s’の合計は3〜200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)、(2)、(4)及び(5)において、αは1又は2である。
上記式(1)において、Aは独立に酸素原子(例えば、エーテル結合、(ポリ)オキシアルキレン構造等)、ケイ素原子(例えば、ジオルガノシリレン基、トリオルガノシリル基、トリオルガノシロキシ基、直鎖状、分岐鎖状又は環状のオルガノ(ポリ)シロキサン構造等)もしくは窒素原子(例えば、アミノ基、イミノ基、アミド結合等)を含んでいてもよく、フッ素置換されていてもよい2〜10価、好ましくは2〜8価、より好ましくは2〜7価の有機基(例えば、置換又は非置換の、アルキレン基、アリーレン基、アルキレン・アリーレン基等)であり、好ましくは酸素原子、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2〜10価、好ましくは2〜8価、より好ましくは2〜7価の炭化水素基であり、フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基と水酸基及び/又は加水分解性基含有シリル基との連結基である。
具体的には、下記のものを例示することができる。
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
上記式(1)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シリル基を含有する1価の基であり、具体的には、下記に示す構造が例示できる。
Figure 2019176458
Figure 2019176458
(式中、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、M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の整数であり、yは0〜10の整数であり、zは独立に1〜10の整数であり、nは1〜3の整数である。)
ここで、上記式において、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、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。
また、上記式において、M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。M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。
上記式において、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の整数であり、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の整数である。
また上記式(1)において、βは1〜9、好ましくは1〜7の整数であり、より好ましくは1〜6の整数である。
上記式(2)において、Qは独立に単結合又は、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い2価の有機基であり、Rf基とG基との連結基である。Qとして、具体的には、アミド結合、エーテル結合(例えば、(ポリ)オキシアルキレン構造等)、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(例えば、置換又は非置換の、アルキレン基、アリーレン基、アルキレン・アリーレン基等)が例示でき、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 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
(式中、f、f’はそれぞれ2〜4の整数であり、cは1〜4の整数であり、eは1〜50の整数である。)
上記式(2)において、Gは独立に、例えば(ポリ)オキシアルキレン構造等の形態でエーテル結合などの酸素原子を含んでいてもよく、水酸基又は加水分解性基を有するシリル基を含有する2価の有機基であり、具体的には、下記の基が挙げられる。
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
(式中、X、f’は上記と同じであり、d’は0〜10の整数、好ましくは0〜8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(2)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(2)において、δは1〜10の整数、好ましくは2〜8の整数である。
上記式(4)において、Yは独立にケイ素原子、シロキサン結合、シルアルキレン構造及びシルアリーレン構造から選ばれる1種又は2種以上を有していてもよい2〜6価、好ましくは2〜4価、より好ましくは2価の有機基であり、好ましくはケイ素原子、シロキサン結合、シルアルキレン構造及びシルアリーレン構造から選ばれる1種又は2種以上を有していてもよい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、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)、アルキレン基相互がシルアルキレン構造又は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、炭素数6〜8のアリーレン基、特にフェニレン基を含むアルキレン基、アルキレン基相互がシルアルキレン構造又は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 2019176458
(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 2019176458
Figure 2019176458
(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 2019176458
上記式(4)において、mは1〜5の整数であり、好ましくは1〜4の整数である。
上記式(4)において、Wは独立に水素原子、又は下記式(4a)もしくは(4b)で表される基である。
Figure 2019176458
(式中、R、X、nは上記と同じであり、Y’はケイ素原子及び/又はシロキサン結合を有していてもよい2〜6価の有機基であり、aは1〜5の整数、好ましくは1〜3の整数である。)
Figure 2019176458
(式中、Rは上記と同じであり、Tは単結合、2価の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、bは1〜20の整数である。)
上記式(4a)において、Y’はケイ素原子及び/又はシロキサン結合を有していてもよい2〜6価、好ましくは2〜4価、より好ましくは2価の有機基であり、好ましくはケイ素原子及び/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る。
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、特に炭素数3〜10のアルキレン基、フェニレン基等の炭素数6〜10、特に炭素数6〜8のアリーレン基を含むアルキレン基(例えば、炭素数8〜16のアルキレン・アリーレン基等)、炭素数2〜10のオキシアルキレン基、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、アルキレン基相互がシルアルキレン構造又は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、アルキレン基相互がシルアルキレン構造又は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 2019176458
Figure 2019176458
上記式(4a)において、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。
上記式(4b)において、Tは単結合、2価の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構造又はシルアリーレン構造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2価のオルガノポリシロキサン残基、シルアルキレン構造又はシルアリーレン構造であり、更に好ましくは単結合である。
ここで、ケイ素原子数2〜10個、好ましくは2〜4個の直鎖状の2価のオルガノポリシロキサン残基、ケイ素原子数2〜10個の分岐状もしくは環状の2価のオルガノポリシロキサン残基、ケイ素原子数2〜10個のシルアルキレン構造及びシルアリーレン構造としては、上述したものと同様のものが例示できる。
Tの2価のシロキサン結合及びシリレン基(シルアルキレン構造、シルアリーレン構造を含む)の具体例としては、例えば、下記の基が挙げられる。
Figure 2019176458
上記式(4b)において、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。
bは1〜20の整数であり、好ましくは1〜10の整数である。
上記式(5)において、Dは独立に単結合、又はエーテル結合及び/又はケイ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2価の有機基であり、好ましくは単結合、又はエーテル結合及び/又はケイ素原子(ジオルガノシリレン基)を含んでいてもよい炭素数2〜6のアルキレン基、エーテル結合及び/又はケイ素原子(ジオルガノシリレン基)を含んでいてもよい炭素数2〜6のアルキレン基及び炭素数6〜10のアリーレン基等の2価の炭化水素基であり、更に好ましくはエーテル結合、ジオルガノシリレン基、シルアルキレン構造及びシルアリーレン構造から選ばれる1種又は2種以上を有していてもよい2価の炭化水素基であり、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2〜6のアルキレン基、フェニレン基等の炭素数6〜10のアリーレン基を含むアルキレン基(例えば、炭素数8〜16のアルキレン・アリーレン基等)、炭素数2〜6のオキシアルキレン基、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、シルアルキレン基、シルアリーレン基、炭素数2〜6のアルキレン基又は炭素数2〜6のオキシアルキレン基がシルアルキレン構造又はシルアリーレン構造と結合している2価の基、炭素数2〜6のアルキレン基及び/又は炭素数2〜6のオキシアルキレン基相互がシルアルキレン構造又はシルアリーレン構造を介して結合している2価の基などが挙げられる。
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、上述したものと同様のものが例示できる。
Dとして、具体的には、下記に示す基が挙げられる。
Figure 2019176458
Figure 2019176458
上記式(5)において、Zは独立に単結合、−C(J)=〔Jは好ましくは炭素数1〜3のアルキル基、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、炭素数6〜10のフェニル基等のアリール基又は好ましくは炭素数1〜3のアルコキシ基)で示されるシリルエーテル基〕で示される3価の基、−Si(L’)=(L’は好ましくは炭素数1〜3のアルキル基)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2〜8価、好ましくは2〜4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個の鎖状、分岐状又は環状オルガノポリシロキサン残基であることが好ましい。
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。
このようなZとしては、単結合、及び下記に示すものが挙げられる。
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
(式中、Meはメチル基である。)
上記式(5)において、Eは独立に酸素原子、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 2019176458
上記一般式(5)において、m’は1〜7の整数であり、好ましくは1〜3の整数である。
式(1)、式(4)又は式(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で変性された加水分解性基含有シラン、シロキサンの構造として、下記構造が挙げられる。
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
(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、t1は3〜100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。)
式(2)で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性された加水分解性基含有シラン、シロキサンの構造として、下記構造が挙げられる。
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
Figure 2019176458
(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。)
(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で変性されたシラザン単位からなるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性ポリシラザンであり、好適には、下記一般式(3)
Rf−[A’−Si(NH)1.5α (3)
(式中、Rf、αは上記と同じであり、A’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2価の有機基である。)
で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位からなるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性ポリシラザンである。
上記式(3)において、Rfは上記と同じであり、Rfは上記式(1)のRfとして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(3)において、αは1又は2であり、好適には1である。
上記式(3)において、A’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2価の有機基であり、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炭素数2〜20、特に炭素数2〜10の2価炭化水素基であることが好ましく、フルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基とシラザン基との連結基である。
A’としては、−CH2CH2−、−CH2CH2CH2−等の炭素数2〜10、特に炭素数2〜4のアルキレン基;−CH2OCH2CH2CH2−等の炭素数2〜10、特に炭素数2〜4のオキシアルキレン基;式−CONR3−(ここで、R3は水素原子又は炭素数1〜5、好ましくは1〜3の低級アルキル基)で表されるアミド基、炭素数2〜6のアルキレン基相互がシルアルキレン構造又はシルアリーレン構造を介して結合している2価の基;及びこれらの2種以上が結合した基であることが好ましい。
A’として、より好ましくは、下記のものを例示することができる。
Figure 2019176458
(B)成分のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位からなるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性ポリシラザンは、好適には、上記式(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で変性されたシラザン単位から構成されるポリシラザン化合物であり、上記式(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で変性されたシラザン単位の構造として、下記構造が挙げられる。
Figure 2019176458
(式中、p1、q1、r1、s1、t1は上記と同じである。)
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で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有シラン又はシロキサン、及びこの部分(加水分解)縮合物から選ばれる1種又は2種以上と、(B)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位からなるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性ポリシラザンとを、(A)成分と(B)成分との混合質量比((A):(B))が10:90〜90:10(但し、(A)成分と(B)成分の混合質量比の合計は100である)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。
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。
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((A)、(B)成分)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、溶剤と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((A)、(B)成分)との合計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、該表面処理剤中の(A)、(B)成分を加水分解、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等や車のフロントガラス、サイドミラー、バックモニターカメラレンズ等の耐光性が求められる物品が例示できる。
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で変性された加水分解性基含有シラン化合物として、下記[化合物1]〜[化合物4]、(B)成分のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位からなるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性ポリシラザンとして、下記[化合物5]、[化合物6]を準備した。なお、パーフルオロポリエーテル鎖の数平均分子量は19F−NMRにより測定した。
[化合物1]
下記式で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性された加水分解性基含有シラン化合物(パーフルオロポリエーテル鎖の数平均分子量:5,929)
Figure 2019176458
[化合物2]
下記式で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性された加水分解性基含有シラン化合物(パーフルオロポリエーテル鎖の数平均分子量:4,113)
Figure 2019176458
[化合物3]
下記式で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性された加水分解性基含有シラン化合物(パーフルオロポリエーテル鎖の数平均分子量:4,113)

Figure 2019176458
[化合物4]
下記式で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性された加水分解性基含有シラン化合物(パーフルオロポリエーテル鎖の数平均分子量:2,150)
Figure 2019176458
[化合物5]
下記式で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位からなるポリシラザン化合物(フルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位中のパーフルオロポリエーテル鎖の数平均分子量:949)
Figure 2019176458
[化合物6]
下記式で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位からなるポリシラザン化合物(フルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位中のパーフルオロポリエーテル鎖の数平均分子量:16,720)
Figure 2019176458
[実施例1〜4、比較例1〜5]
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、(A)成分である[化合物1]〜[化合物4]のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性された加水分解性基含有シラン化合物と、(B)成分である[化合物5]、[化合物6]のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位からなるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性ポリシラザン化合物を混合して、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50%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 2019176458
実施例1〜4及び比較例1〜5の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)。なお、水接触角は、2μlの液滴をサンプル表面に着滴させた後、1秒後に測定した。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5,000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
[耐候性の評価]
上記にて作製した硬化被膜を形成したガラスについて、サンテストXLS+(東洋精機製作所製)を用いて、下記条件で耐候性試験を2,000時間行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、耐候性の評価とした。結果(耐候性試験後水接触角)を表2に示す。
光源:キセノンランプ 放射照度:60W/m2(300〜400nm)
[耐アルカリの評価]
上記にて作製した硬化被膜を形成したガラスについて、水酸化ナトリウム溶液を濃度0.4質量%に希釈してアルカリ水溶液を作製し、該アルカリ水溶液浸漬後4時間後の水接触角を測定した。水接触角の測定方法は上記と同様である。結果(耐アルカリ性試験後水接触角)を表2に示す。
Figure 2019176458
実施例1〜4の表面処理剤は、上記(A)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性された特定のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量を有する加水分解性基含有シラン化合物と、(B)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性された特定のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量を有するシラザン単位から構成されるポリシラザン化合物を特定割合で混合したことで、耐久性性能、耐候性性能を両立した表面処理剤を得ることができた。また、本発明の(A)、(B)成分の範囲内の分子量、配合比であれば、いずれの試験においても優れた性能を示すことがわかった。

Claims (14)

  1. (A)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性された水酸基もしくは加水分解性基含有シラン、シロキサン、及びそれらの部分(加水分解)縮合物から選ばれる1種又は2種以上と、(B)フルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位からなるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性ポリシラザンとを含み、(A)成分中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量が1,500〜10,000であり、(B)成分のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量が500〜6,000であり、かつ、(A)成分と(B)成分との混合質量比が10:90〜90:10(但し、(A)成分と(B)成分の混合質量比の合計は100である)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)又は(2)
    Rf−[A(V)βα (1)
    (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2〜10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シリル基を含有する1価の基である。αは1又は2であり、βは1〜9の整数である。)
    Rf−[Q−(G)δ−B]α (2)
    (式中、Rf、αは上記と同じであり、Qは独立に単結合又は、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い2価の有機基であり、Gは独立に酸素原子を含んでいてもよく、水酸基又は加水分解性基を有するシリル基を含有する2価の有機基である。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原子であり、δは1〜10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で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有シラン、シロキサン、及びそれらの部分(加水分解)縮合物から選ばれる1種又は2種以上であり、
    (B)成分が、下記一般式(3)
    Rf−[A’−Si(NH)1.5α (3)
    (式中、Rf、αは上記と同じであり、A’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2価の有機基である。)
    で表されるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位からなるフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー変性ポリシラザンである請求項1に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 2019176458
    [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は独立にケイ素原子、シロキサン結合、シルアルキレン構造及びシルアリーレン構造から選ばれる1種又は2種以上を有していてもよい2〜6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1〜5の整数であり、Wは独立に水素原子、又は下記式(4a)もしくは(4b)
    Figure 2019176458
    (式中、R、X、nは上記と同じであり、Y’はケイ素原子及び/又はシロキサン結合を有していてもよい2〜6価の有機基であり、aは1〜5の整数である。)
    Figure 2019176458
    (式中、Rは上記と同じであり、Tは単結合、2価の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、bは1〜20の整数である。)
    で表される基であり、αは1又は2である。]
    Figure 2019176458
    [式中、Rf、X、R、n、αは上記と同じであり、Dは独立に単結合、又はエーテル結合及び/又はケイ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2価の有機基であり、Zは独立に単結合、−C(J)=〔Jはアルキル基、ヒドロキシル基もしくはK3SiO−(Kは独立に水素原子、アルキル基、アリール基又はアルコキシ基)で示されるシリルエーテル基〕で示される3価の基、−Si(L’)=(L’はアルキル基)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2〜8価のシロキサン残基から選ばれる基であり、Eは独立に酸素原子、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、m’は1〜7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で変性された水酸基もしくは加水分解性基含有シラン、シロキサン、及びそれらの部分(加水分解)縮合物から選ばれる1種又は2種以上である請求項1又は2に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
  4. 上記式(1)〜(5)において、αが1であり、Rfが下記一般式(6)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 2019176458
    (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あって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1〜3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. 上記式(1)〜(5)において、αが1であり、Rfが下記一般式(7a)又は(7b)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請求項4に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
    Figure 2019176458
    (式中、tは3以上の整数である。p’、q’はそれぞれ1〜199の整数で、p’+q’=3〜200であり、各繰り返し単位は直鎖状であって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1〜3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. 上記式(1)〜(5)において、αが2であり、Rf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に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
    Figure 2019176458
    (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あって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1〜3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。)
  7. 上記式(1)〜(5)において、αが2であり、Rfが下記一般式(9a)又は(9b)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6に記載の含フッ素コーティング剤組成物。
    Figure 2019176458
    (式中、tは3以上の整数である。p’、q’はそれぞれ1〜199の整数で、p’+q’=3〜200であり、各繰り返し単位は直鎖状であって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1〜3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。)
  8. (A)成分中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量が(B)成分のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマーで変性されたシラザン単位中のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー残基の数平均分子量より大きいものである請求項1〜7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. 上記式(4)において、Yが、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アルキレン基、アルキレン基相互がシルアルキレン構造又は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3〜8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. 上記式(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、アルキレン基相互がシルアルキレン構造又は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3〜9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。
  11. 上記式(4)、(4a)及び(5)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原子からなる群より選ばれるものである請求項3〜10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。
  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の硬化物からなる硬化被膜。
  14. 請求項13に記載の表面処理剤の硬化被膜を表面に有する物品。
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