TWI753368B - 表面處理劑及其製造方法以及表面處理方法 - Google Patents

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Abstract

一種可賦予優異的親水性及撥油性的表面處理劑,其特徵為含有:下述式(1)所表示的含氟的化合物、烯丙胺的四級銨鹽及醯胺化合物或羧酸之共聚物、及溶劑。
Figure 109106144-A0101-11-0001-1
式(1)中,R1 表示含有氟烷基之基團,R2 表示烷基或烷氧基烷基,R3 及R4 各自獨立,表示氫原子或一價有機基,x為1~100之整數,y為0~100之整數。

Description

表面處理劑及其製造方法以及表面處理方法
本發明關於一種表面處理劑及其製造方法,以及使用該表面處理劑之表面處理方法。
產業用機械零件等的生產使用了多種、大量的油,在製造步驟中的零件洗淨或製品洗淨的步驟等所排出的含油廢水的量也會變多。這種從含油廢水將油與水分離的油水分離技術,已知有例如比重分離等的靜置分離技術、離心分離技術、吸附分離技術等。
這些分離技術中,靜置分離技術會有需要很多時間的問題,離心分離技術會有需要大型裝置的問題,吸附分離技術會有不適合於大量含油廢水的處理的問題。於是,過去有文獻提出一種特定氟化合物與無機化合物奈米複合物化而成的複合材料,並且具有將親水-撥油性的含氟奈米複合物粒子擔持在濾紙或不織布而成的油水分離膜(參考專利文獻1)。
防止油污附著於物品表面的方法,已知有將物品表面以具有撥油性的表面處理劑處理,在物品表面形成防污膜的方法。聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯三氟乙烯等的氟樹脂等被廣泛使用作為具有撥油性的表面處理劑。然而,氟樹脂具有高撥水性,因此難以藉由水洗淨來沖洗附著於物品表面的油污。因此希望有人能提案出一種表面處理劑,具有用來防止油污的撥油性與用來將所附著的油污水洗淨的親水性。
以往,表面處理劑中所含有的具有親水性及撥油性的樹脂組成物,已知有構成成分中含有碳數1~18的全氟烷基(甲基)丙烯酸酯與含有親水基的單體的共聚物(參考專利文獻2)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2015-187220號公報 [專利文獻2] 日本特開2008-297482號公報
[發明所欲解決的課題]
在上述專利文獻1所記載的油水分離技術或上述專利文獻2所記載的用來形成防污膜的表面處理劑等的技術領域中,必須使用具有優異的親水性及撥油性的材料,對於提案出進一步提升該親水性及撥油性的材料的需求正在提高。
鑑於上述課題,本發明目的為提供一種可賦予優異的親水性及撥油性的表面處理劑及其製造方法、可表現出優異的親水性及撥油性的表面處理基材,以及可對被處理基材表面賦予優異的親水性及撥油性的表面處理方法。 [用於解決課題的手段]
為了解決上述課題,本發明提供一種表面處理劑,其特徵為含有:下述式(1)所表示的含氟的化合物、烯丙胺的四級銨鹽及醯胺化合物或羧酸之共聚物、及溶劑。
Figure 02_image001
上述式(1)中,R1 表示含有氟烷基之基團,R2 表示烷基或烷氧基烷基,R3 及R4 各自獨立,表示氫原子或一價有機基,x為1~100之整數,y為0~100之整數。
前述共聚物可具有下述式(2)所表示的化學構造或具有下述式(3)所表示的化學構造,前述含氟的化合物與前述共聚物的含有比(質量基準)只要為1:1~25即可,前述溶劑只要是碳數1~5的醇系溶劑即可。
Figure 02_image003
上述式(2)中,R1' 及R2' 各自獨立,表示碳數1~4之烷基,X- 表示鹵化物離子、無機陰離子或有機陰離子。
Figure 02_image005
上述式(3)中,R3' 及R4' 各自獨立,表示碳數1~4之烷基,X- 表示鹵化物離子、無機陰離子或有機陰離子。
前述式(1)之中,y只要是0即可,R1 所表示的含有氟烷基的基團只要是下述式(4)所表示的基團即可,R2 只要是甲基即可,x只要是1~10之整數即可。
Figure 02_image007
上述式(4)中,p為0~2之整數。
本發明提供一種表面處理基材,其特徵為:具備具有第1面及與該第1面對向的第2面的基部、及設置於前述基部的至少前述第1面而成的表面處理層,前述表面處理層是藉由對前述基部的前述第1面使用上述表面處理劑實施表面處理所形成的層。
本發明提供一種表面處理劑之製造方法,其特徵為:將下述式(1)所表示的含氟的化合物、烯丙胺的四級銨鹽及醯胺化合物或羧酸的共聚物、及溶劑混合。在該製造方法中,以不混合酸觸媒及鹼觸媒的任一者為佳。
Figure 02_image009
上述式(1)中,R1 表示含有氟烷基之基團,R2 表示烷基或烷氧基烷基,R3 及R4 各自獨立,表示氫原子或一價有機基,x為1~100之整數,y為0~100之整數。
本發明提供一種表面處理方法,其特徵為:使用上述表面處理劑,對被處理基材實施表面處理。 [發明之效果]
依據本發明,可提供一種可賦予優異的親水性及撥油性的表面處理劑及其製造方法、可表現出優異的親水性及撥油性的表面處理基材,以及可對被處理基材的表面賦予優異的親水性及撥油性的表面處理方法。
針對本發明的實施形態作說明。 [表面處理劑] 本實施形態所關連的表面處理劑含有:下述式(1)所表示的含氟的化合物、烯丙胺的四級銨鹽及醯胺化合物或羧酸的共聚物、及溶劑。該表面處理劑以微胞狀態含有上述含氟的化合物與上述共聚物的反應生成物,並且能夠以製造該微胞狀的反應生成物時的反應溶液的形式來調製。
Figure 02_image011
式(1)中,R1 表示含有氟烷基之基團,R2 表示烷基或烷氧基烷基,R3 及R4 各自獨立,表示氫原子或一價有機基,x為1~100之整數,y為0~100之整數。
式(1)之中,R1 所表示的含有氟烷基之基團,可列舉例如-CF3 、-C2 F5 、-C3 F7 、-C6 F1 3 、-C7 F15 等的 -Cq F2q+1 (q=1~10)所表示的氟烷基;氧氟伸烷基等,這些之中,以下述式(4)所表示的氧氟伸烷基為佳。
Figure 02_image013
式(4)中,p為0~2之整數。
式(1)之中,R2 所表示的烷基,可列舉例如甲基、乙基等的碳數1~2之烷基,R2 所表示的烷氧基烷基,可列舉例如甲氧基甲基、甲氧基乙基、乙氧基甲基、乙氧基乙基等的碳數2~4之烷氧基烷基。這些之中,R2 所表示的基團以烷基為佳,甲基為特佳。
式(1)之中,R3 及R4 所表示的有機基,可列舉例如下述式(i)~(v)所表示的基團。
Figure 02_image015
式(1)之中,鍵結了三烷氧基矽基或三烷氧基烷氧基矽基(-Si(OR2 )3 )的中間鏈(-CH2 -CH-)的數目x為1~100,宜為1~50,較佳為1~10,特佳為2~5。另外,中間鏈(-CH2 -CR3 R4 -)的數目y為0~100,宜為0~50,較佳為0~10。
適合作為上述含氟的化合物的化合物,可例示下述式(5)~(9)所表示的化合物。尤其,若上述含氟的化合物為式(5)或式(8)所表示的化合物(式(1)之中,y=0的化合物),則氟原子在一分子中佔的比例高,可有效率地進行產生本實施形態所關連的奈米複合物粒子的反應。
Figure 02_image017
式(5)中,x'為2或3。
Figure 02_image019
Figure 02_image021
式(6)及式(7)中,R5 為-CF(CF3 )OCF2 CF(CF3 )OC3 F7 所表示的基團。式(6)中,xa為1~100之整數。式(7)中,xb為1~100之整數,yb為1~500之整數。
Figure 02_image023
式(8)中,xc為1~10之整數,yc為0~100之整數。
Figure 02_image025
式(9)中,xd為1~10之整數,yd為0~100之整數。
上述式(1)所表示的含氟的化合物,可藉由在下述式(Ia)所表示的含氟過氧化物的存在下使下述式(Ib)所表示的單體與下述式(Ic)所表示的單體聚合而得到。此外,在該反應生成物(含氟的化合物)中,能夠以任意比例含有僅在單側末端導入含有氟烷基的基團(R1 )的寡聚物。
Figure 02_image027
式(Ia)~(Ic)中,R1 表示含有氟烷基之基團,R2 表示烷基或烷氧基烷基,R3 及R4 各自獨立,表示氫原子或一價有機基。
本實施形態所關連的表面處理劑,含有烯丙胺的四級銨鹽與醯胺化合物的共聚物,或烯丙胺的四級銨鹽與羧酸的共聚物。 這些共聚物的構成成分之烯丙胺的四級銨鹽,可列舉例如二烯丙基二烷基氯化銨、二烯丙基二烷基銨烷基硫酸鹽、二烯丙基二烷基氫氧化銨、二烯丙基二烷基氟化銨等。二烯丙基二烷基氯化銨,可列舉例如二烯丙基二甲基氯化銨、二烯丙基乙基甲基氯化銨、二烯丙基二乙基氯化銨等。二烯丙基烷基銨烷基硫酸鹽,可列舉例如二烯丙基二甲基銨甲基硫酸鹽、二烯丙基乙基甲基銨甲基硫酸鹽、二烯丙基二乙基銨甲基硫酸鹽、二烯丙基二甲基銨乙基硫酸鹽、二烯丙基乙基甲基銨乙基硫酸鹽、二烯丙基二乙基銨乙基硫酸鹽等。二烯丙基二烷基氫氧化銨,可列舉例如二烯丙基二甲基氫氧化銨、二烯丙基乙基甲基氫氧化銨、二烯丙基二乙基氫氧化銨等。二烯丙基二烷基氟化銨,可列舉二烯丙基二甲基氟化銨、二烯丙基乙基甲基氟化銨、二烯丙基二乙基氟化銨等。
上述共聚物的構成成分之醯胺化合物,可列舉例如丙烯醯胺、烷基丙烯醯胺、二烷基丙烯醯胺、胺烷基丙烯醯胺、羥烷基丙烯醯胺等,羧酸可列舉例如丙烯酸、甲基丙烯酸等的單羧酸;馬來酸、富馬酸等的二羧酸等。
上述共聚物,可列舉例如具有下述式(2)或下述式(3)所表示的化學構造的物質等,亦可使用PAS-J-41、PAS-J-81、PAS-J-81L、PAS-2351、PAS-2451等的市售品(任一者皆製品名,Nittobo Medical公司製)。
Figure 02_image029
式(2)中,R1' 及R2' 各自獨立,表示碳數1~4之烷基,X- 表示鹵化物離子、無機陰離子或有機陰離子。
Figure 02_image031
式(3)中,R3' 及R4' 各自獨立,表示碳數1~4之烷基,X- 表示鹵化物離子、無機陰離子或有機陰離子。
式(2)及式(3)之中,R1' 、R2' 、R3' 及R4' 所表示的烷基,可列舉例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基等的碳數1~4之烷基。式(2)及式(3)之中,X- 所表示的鹵化物離子,可列舉例如氟化物離子(F- )、氯化物離子(Cl- )等,無機陰離子,可列舉例如氫氧化物離子(OH- )、硫酸氫根離子(HSO3 - )、硝酸根離子(NO3 - )等,有機陰離子,可列舉例如甲基硫酸根離子(CH3 SO4 - )等的烷基硫酸根離子、醋酸根離子(CH3 COO- )等。
具有式(2)所表示的化學構造的共聚物,可列舉例如下述式(2-1)所表示的二烯丙基二甲基氯化銨・丙烯醯胺共聚物(例如Nittobo Medical公司製的PAS-J-41、PAS-J-81、PAS-J-81L等)等,具有式(3)所表示的化學構造的共聚物,可列舉例如下述式(3-1)所表示的二烯丙基乙基甲基銨乙基硫酸鹽・馬來酸共聚物(例如Nittobo Medical公司製的PAS-2451等),下述式(3-2)所表示的二烯丙基二甲基氯化銨・馬來酸共聚物(例如Nittobo Medical公司製的PAS-2351等)等。
Figure 02_image033
Figure 02_image035
Figure 02_image037
共聚物的重量平均分子量並未受到特別限定,例如只要在10000以上即可,具有式(2)所表示的化學構造的共聚物的重量平均分子量以150000以上為佳,180000以上為特佳。藉由使具有式(2)所表示的化學構造的共聚物的重量平均分子量在150000以上,容易表現出所希望的親水性。
本實施形態所關連的表面處理劑中所含有的溶劑,只要是可使上述含氟的化合物與上述共聚物的反應生成物以微胞狀態存在(溶解)的溶劑即可,例如只要是碳數1~5之醇系溶劑(甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等)即可,在使用碳數4以上的醇系溶劑的情況,以正鏈醇為佳。該醇系溶劑可稍微含有水,而醇濃度只要在95容量%以上即可,以98容量%以上為佳。若該醇系溶劑中含有水超過5容量%,則會有難以使上述含氟的化合物與上述共聚物的反應生成物以微胞狀態存在(溶解)的顧慮。
本實施形態所關連的表面處理劑中的上述含氟的化合物與上述共聚物的含有比(質量基準)以1:1~25為佳,1:2~20為較佳,1:5~15為特佳。藉由使上述含氟的化合物與上述共聚物的含有比(質量基準)在上述範圍內,可表現出較優異的親水性及撥油性。在上述共聚物具有式(3)所表示的化學構造(含有羧酸作為構成成分)的情況,上述含氟的化合物與上述共聚物的含有比(質量基準)以1:2以上為佳,1:5~15為特佳。若該含有比(質量基準)未達1:2,則會有難以表現出所希望的親水性的顧慮。
本實施形態所關連的表面處理劑,以在不含酸觸媒(例如鹽酸、醋酸、磷酸等)及鹼觸媒(例如氨水、氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液等)的任一者的反應系統(無觸媒條件下)中製造上述含氟的化合物與上述共聚物的反應生成物時的反應溶液為佳。若在含有上述觸媒的反應系統(酸性條件下或鹼性條件下)中製造上述反應生成物,則所得到的反應溶液白濁。若使用該反應溶液作為被處理基材的表面處理劑,則會有被處理基材的表面白濁的顧慮。因此,在使用於被處理基材為透明材料而且必須要有視認性的用途的情況,若使用含有上述觸媒的反應系統所得到的反應用液作為表面處理劑,則會有被處理基材的視認性劣化的顧慮。所以,在這種情況下,以使用在不含上述觸媒的反應系統(無觸媒條件下)中所得到的反應溶液作為表面處理劑為佳。
上述本實施形態所關連的表面處理劑,由後述實施例也明白了具有優異的親水性與撥油性。此處,親水性意指例如對藉由上述表面處理劑實施表面處理的基材(玻璃基材等)的表面使用接觸角計(例如協和界面科學公司製的DropMaster300(製品名)等)測定水的接觸角(deg)時,水的接觸角相對較小。具體而言,水的接觸角未達90°,宜為30°以下,較佳為0°。
另外,撥油性意指例如對藉由上述表面處理劑實施表面處理的基材(玻璃基材等)的表面使用接觸角計(例如協和界面科學公司製的DropMaster300(製品名)等)測定十二烷的接觸角(deg)時,十二烷的接觸角相對較大。具體而言,十二烷的接觸角為35°以上,宜為40°以上,較佳為50°以上。
依靠本實施形態所關連的表面處理劑,藉由使用於玻璃、塑膠、纖維、建築構件等的被處理基材的表面處理,可在該被處理基材的表面形成防污膜等的機能性薄膜(表面處理層)。亦即,本實施形態所關連的可賦予親水性及撥油性的表面處理劑,可作為防污層形成用表面處理劑來利用。
[表面處理劑的製造方法] 本實施形態所關連的表面處理劑,可藉由例如將上述含氟的化合物與上述共聚物在溶劑中並在無觸媒條件下混合來製造。
上述含氟的化合物與上述共聚物的混合比,例如相對於上述含氟的化合物1質量份,以1~25質量份為佳,2~20質量份為較佳,5~15質量份為特佳。藉由使上述含氟的化合物與上述共聚物的混合比在上述範圍內,所得到的表面處理劑可表現出優異的親水性及撥油性。在上述共聚物具有式(3)所表示的化學構造(含有羧酸作為構成成分)的情況,相對於上述含氟的化合物1質量份,以1質量份以上為佳,5~15質量份為特佳。若該混合比在上述範圍外,則會有難以表現出所希望的親水性的顧慮。
上述溶劑只要可使上述含氟的化合物與上述共聚物的反應生成物以微胞狀態存在即可,例如只要是碳數1~5的醇系溶劑(甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等)即可,在使用碳數4以上的醇系溶劑的情況,以正鏈醇為佳。該醇系溶劑可稍微含有水,而醇濃度只要在95容量%以上即可,以98容量%以上為佳。若在醇系溶劑中含有水超過5容量%,則會有難以使上述含氟的化合物與上述共聚物的反應生成物以微胞狀態存在的顧慮。
[表面處理方法] 本實施形態中的表面處理方法,包含將本實施形態所關連的表面處理劑塗佈於被處理基材的表面的步驟。將表面處理劑塗佈於被處理基材的表面的方法並未受到特別限定,可列舉例如使用刷毛、滾筒、噴霧等來塗佈的方法、或以表面處理劑浸漬被處理基材的方法等。
本實施形態中,亦可將在被處理基材的表面塗佈表面處理劑所形成的塗膜加熱,以藉此除去溶劑。加熱方法可列舉利用烘箱的加熱,利用熱壓延的加熱等,並不受特別限制。加熱條件例如為在100~180℃下10~60分鐘左右,宜為在100~130℃下10~30分鐘左右。
如上述般,藉由實施使用本實施形態所關連的表面處理劑的表面處理方法,可製作出在被處理基材的表面(被處理面)形成表面處理層的表面處理基材。在該表面處理基材中,表面處理層只要至少形成於作為基部的被處理基材的表面(第1面)即可,然而亦可在背面(第2面)形成。在以這樣的方式製作出的表面處理基材之中,其表面處理層可表現出優異的親水性及撥油性。
以上所說明的實施形態是為了容易理解本發明而記載,並不是為了限定本發明而記載。所以,上述實施形態中所揭示的各要素,意思也包括在屬於本發明技術範圍的所有的設計變更或均等物。 [實施例]
以下列舉測試例等進一步詳細說明本發明,而本發明完全不受下述測試例等所限定。
[試樣1] 將上述式(5)所表示的含氟的化合物20mg與上述式(2-1)所表示的二烯丙基二甲基氯化銨・丙烯醯胺共聚物(PAS-J-41,Nittobo Medical公司製,重量平均分子量:10000) 100mg添加至作為溶劑的甲醇中,在室溫下攪拌3小時,調製出表面處理劑。
[試樣2] 除了將二烯丙基二甲基氯化銨・丙烯醯胺共聚物的添加量變更為300mg之外,與試樣1同樣地,調製出表面處理劑。
[試樣3] 將上述式(5)所表示的含氟的化合物20mg與上述式(2-1)所表示的二烯丙基二甲基氯化銨・丙烯醯胺共聚物(PAS-J-81,Nittobo Medical公司製,重量平均分子量:180000) 100mg添加至作為溶劑的甲醇中,在室溫下攪拌3小時,調製出表面處理劑。
[試樣4] 除了將二烯丙基二甲基氯化銨・丙烯醯胺共聚物的添加量變更為300mg之外,與試樣3同樣地,調製出表面處理劑。
[試樣5] 將上述式(5)所表示的含氟的化合物20mg與上述式(2-1)所表示的二烯丙基二甲基氯化銨・丙烯醯胺共聚物(PAS-J-81L,Nittobo Medical公司製,重量平均分子量:10000) 100mg添加至作為溶劑的甲醇中,在室溫下攪拌3小時,調製出表面處理劑。
[試樣6] 除了二烯丙基二甲基氯化銨・丙烯醯胺共聚物的添加量變更為300mg之外,與試樣5同樣地,調製出表面處理劑。
[試樣7] 將上述式(5)所表示的含氟的化合物20mg與上述式(3-1)所表示的二烯丙基乙基甲基銨乙基硫酸鹽・馬來酸共聚物(PAS-2451,Nittobo Medical公司製,重量平均分子量:30000)100mg添加至作為溶劑的甲醇中,在室溫下攪拌3小時,調製出表面處理劑。
[試樣8] 除了將二烯丙基乙基甲基銨乙基硫酸鹽・馬來酸共聚物的添加量變更為300mg之外,與試樣7同樣地,調製出表面處理劑。
[試樣9] 將上述式(5)所表示的含氟的化合物20mg與上述式(3-2)所表示的二烯丙基二甲基氯化銨・馬來酸共聚物(PAS-2351,Nittobo Medical公司製,重量平均分子量:25000) 100mg添加至作為溶劑的甲醇中,在室溫下攪拌3小時,調製出表面處理劑。
[試樣10] 除了二烯丙基二甲基氯化銨・馬來酸共聚物的添加量變更為300mg之外,與試樣9同樣地,調製出表面處理劑。
[試樣11] 將上述式(5)所表示的含氟的化合物20mg與下述式(10)所表示的3-氯-2-羥丙基化二烯丙胺鹽酸鹽・二烯丙基二甲基氯化銨共聚物(PAS-880,Nittobo Medical公司製,重量平均分子量:40000)100mg添加至作為溶劑的甲醇中,在室溫下攪拌3小時,調製出表面處理劑。
Figure 02_image039
[試樣12] 除了將3-氯-2-羥丙基化二烯丙胺鹽酸鹽・二烯丙基二甲基氯化銨共聚物的添加量變更為300mg之外,與試樣11同樣地,調製出表面處理劑。
[試樣13] 將上述式(5)所表示的含氟的化合物20mg與下述式(11)所表示的二烯丙胺鹽酸鹽・丙烯醯胺共聚物(PAS-2141CL,Nittobo Medical公司製,重量平均分子量;10000)100mg添加至作為溶劑的甲醇中,在室溫下攪拌3小時,調製出表面處理劑。
Figure 02_image041
[試樣14] 除了將二烯丙胺鹽酸鹽・丙烯醯胺共聚物的添加量變更為300mg之外,與試樣11同樣地,調製出表面處理劑。
[試樣15] 除了進一步添加作為鹼性觸媒的氨水1mL之外,與試樣3同樣地,調製出表面處理劑。
[試樣16] 除了進一步添加作為鹼性觸媒的氨水1mL之外,與試樣4同樣地,調製出表面處理劑。
[試樣17] 除了進一步添加作為鹼性觸媒的氨水1mL之外,與試樣7同樣地,調製出表面處理劑。
[試樣18] 除了進一步添加作為鹼性觸媒的氨水1mL之外,與試樣8同樣地,調製出表面處理劑。
[測試例1]接觸角測定測試 準備具有第1面及與其對向的第2面,且對第1面使用氯系溶劑(1,2-二氯乙烷)實施脫脂處理的玻璃(被處理基材),在該玻璃的第1面,藉由旋轉塗佈法(轉速:2000 rpm,旋轉時間:30s,滴入量:0.3mL)形成表面處理劑(試樣1~18)的塗膜,得到表面處理基材。使用接觸角計(協和界面科學公司製,製品名:DropMaster300)來測定該表面處理基材中的水及十二烷的接觸角(deg)。將結果揭示於表1。在表1中,水接觸角(0min)及十二烷接觸角分別為水及十二烷剛滴在表面處理基材之後的接觸角測定結果,水接觸角(30min)是將水滴在表面處理基材經過30分後的接觸角測定結果。此外,亦將利用表面處理劑進行表面處理前的玻璃(試樣19)中的水及十二烷的接觸角(deg)的測定結果一併揭示於表1以作為參考。
Figure 02_image043
如上述表1所示般,確認了含有特定含氟的化合物與烯丙胺的四級銨鹽及醯胺化合物的共聚物(上述式(2-1)所表示的二烯丙基二甲基氯化銨・丙烯醯胺共聚物)的反應生成物的表面處理劑,可賦予優異的親水性及撥油性。另外,還確認了含有特定含氟的化合物與烯丙胺的四級銨鹽及羧酸的共聚物(上述式(3-1)所表示的二烯丙基乙基甲基銨乙基硫酸鹽・馬來酸共聚物、上述式(3-2)所表示的二烯丙基二甲基氯化銨・馬來酸共聚物)的反應生成物的表面處理劑,可賦予優異的親水性及撥油性。此外,試樣19(未處理玻璃)中的水的接觸角(30min)小於接觸角(0min),是因為揮發使得水滴變小所造成的結果。
另一方面,確認了含有其中一個構成成分並非醯胺化合物的上述式(10)所表示的3-氯-2-羥丙基化二烯丙胺鹽酸鹽・二烯丙基二甲基氯化銨共聚物的表面處理劑(試樣11、12),雖然可賦予撥油性,然而無法賦予親水性。另外還確認了含有其中一個構成成分並非烯丙胺的四級銨鹽的上述式(11)所表示的二烯丙胺鹽酸鹽・丙烯醯胺共聚物的表面處理劑(試樣13、14),也同樣地雖然可賦予撥油性,然而無法賦予親水性。由這些結果判明了,藉由將與特定氟化合物形成反應生成物的共聚物的構成成分設定為烯丙胺的四級銨鹽與醯胺化合物或羧酸,在含有該反應生成物的表面處理劑之中,可賦予優異的親水性及撥油性。
另外,目視各表面處理劑(試樣1~18)的結果,確認了含有藉由不含觸媒的反應系統所產生的反應生成物的表面處理劑(試樣1~14),任一者皆為無色透明,相對於此,含有藉由含有鹼性觸媒(氨水)的反應系統所產生的反應生成物的表面處理劑(試樣15~18)顯著白濁。此外,在以試樣1~14的表面處理劑實施表面處理的玻璃(被處理基材)的表面為無色透明,確保了視認性,相對於此,在以試樣15~18的表面處理劑實施表面處理的玻璃(被處理基材)的表面稍微白濁,確認了視認性不足。由此結果判明了只要是含有在無觸媒條件下所得到的反應生成物的表面處理劑,即可在被處理基材上形成無色透明的表面處理層,可確保具有表面處理層的表面處理基材的視認性。 [產業上的可利用性]
本發明在被要求具有親水性與撥油性的製品的技術領域是有用的。

Claims (12)

  1. 一種表面處理劑,其特徵為含有:下述式(1)所表示的含氟的化合物、烯丙胺的四級銨鹽及醯胺化合物或羧酸之共聚物、及溶劑,
    Figure 109106144-A0305-02-0029-1
    上述式(1)中,R1表示含有氟烷基之基團,R2表示烷基或烷氧基烷基,R3及R4各自獨立,表示氫原子或一價有機基,x為1~100之整數,y為0~100之整數。
  2. 如請求項1之表面處理劑,其中前述含氟的化合物與前述共聚物的含有比(質量基準)為1:1~25。
  3. 如請求項1之表面處理劑,其中前述溶劑為碳數1~5之醇系溶劑。
  4. 如請求項1之表面處理劑,其中前述烯丙胺的四級銨鹽及醯胺化合物的共聚物的重量平均分子量為150000以上。
  5. 如請求項1之表面處理劑,其中前述式(1)之中,y為0。
  6. 如請求項1之表面處理劑,其中前述式(1)之中,R1所表示的含有氟烷基之基團為下述式(4)所表示的基團,-CF(CF 3 )[OCF 2 CF(CF 3 )] p OC 3 F 7 …(4) 上述式(4)中,p為0~2之整數。
  7. 如請求項1之表面處理劑,其中前述式(1)之中,R2為甲基。
  8. 如請求項1之表面處理劑,其中前述式(1)之中,x為1~10之整數。
  9. 一種表面處理基材,其特徵為:具備:具有第1面及與該第1面對向的第2面之基部,及設置於前述基部的至少前述第1面而成的表面處理層;前述表面處理層,是藉由對前述基部的前述第1面實施使用如請求項1之表面處理劑的表面處理所形成的層。
  10. 一種表面處理劑之製造方法,其特徵為:將下述式(1)所表示的含氟的化合物、烯丙胺的四級銨鹽及醯胺化合物或羧酸之共聚物、及溶劑混合,
    Figure 109106144-A0305-02-0030-2
    上述式(1)中,R1表示含有氟烷基之基團,R2表示烷基或烷氧基烷基,R3及R4各自獨立,表示氫原子或一價有機基,x為1~100之整數,y為0~100之整數。
  11. 如請求項10的表面處理劑之製造方法,其中不混合酸觸媒及鹼觸媒的任一者。
  12. 一種表面處理方法,其特徵為:使用如 請求項1之表面處理劑,對被處理基材實施表面處理。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017149829A (ja) * 2016-02-24 2017-08-31 藤倉ゴム工業株式会社 ナノコンポジット粒子、カラム充填材、表面処理剤、フィルタ、ナノコンポジット粒子分散液の製造方法及び表面処理方法
JP2018141089A (ja) * 2017-02-28 2018-09-13 藤倉ゴム工業株式会社 耐水性組成物、耐水性膜、および、これらの製造方法
JP2018141063A (ja) * 2017-02-28 2018-09-13 藤倉ゴム工業株式会社 表面処理剤及びその製造方法、フィルタ、並びに表面処理方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008297482A (ja) 2007-06-01 2008-12-11 Agc Seimi Chemical Co Ltd 樹脂組成物、それを用いた樹脂成形体、および塗料
US20130109607A1 (en) 2010-07-15 2013-05-02 Nitto Boseki Co., Ltd. Anti-corrosive agent for washing of metal with acid, detergent solution composition, and method for washing of metal
JP6236676B2 (ja) 2014-03-26 2017-11-29 国立大学法人弘前大学 フッ素含有ナノコンポジット粒子及びその製造方法、並びにこれを含むコーティング剤、油水分離膜、樹脂組成物
US20170056834A1 (en) 2015-08-24 2017-03-02 Ohio State Innovation Foundation Multilayer coatings and methods of making and using thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017149829A (ja) * 2016-02-24 2017-08-31 藤倉ゴム工業株式会社 ナノコンポジット粒子、カラム充填材、表面処理剤、フィルタ、ナノコンポジット粒子分散液の製造方法及び表面処理方法
JP2018141089A (ja) * 2017-02-28 2018-09-13 藤倉ゴム工業株式会社 耐水性組成物、耐水性膜、および、これらの製造方法
JP2018141063A (ja) * 2017-02-28 2018-09-13 藤倉ゴム工業株式会社 表面処理剤及びその製造方法、フィルタ、並びに表面処理方法

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