WO2014168122A1 - 共重合体及びそれからなる親水性材料 - Google Patents

共重合体及びそれからなる親水性材料 Download PDF

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岡崎　光樹
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Definitions

  • the present invention relates to a hydrophilic copolymer having antifogging properties, antifouling properties and antistatic properties and excellent in abrasion resistance and weather resistance, a composition containing the copolymer, and a cured product obtained therefrom. (E.g. membranes), as well as their uses.
  • Non-Patent Documents 2 and 3 An antifouling material having a cleaning property (antifouling property) has attracted attention.
  • the present inventors have proposed a cured product (single layer film) in which an anionic hydrophilic group is inclined (concentrated) on the surface as a proposal for solving the problems of “cloudiness” and “dirt” (patent document). 1).
  • the cured product (film) obtained by this invention is transparent and highly hydrophilic, and has excellent antifogging properties, antifouling properties, antistatic properties, quick drying properties (fast drying speed of attached water), and chemical resistance. Moreover, it is hard and has excellent scratch resistance.
  • it has been found that there is room for improvement in wear resistance and weather resistance.
  • Non-Patent Document 4 a method of coating an inorganic compound on the substrate surface.
  • a typical example is a method of hard-coating a spectacle lens with a silica compound by a sol-gel reaction (Non-Patent Document 4).
  • the hard coat of silica compound is very hard due to its dense structure, and its wear resistance is comparable to glass, but on the other hand, the hard coat is easy to break, difficult to dye, easily cloudy, easily adhere to dirt. There are problems such as being easily fixed.
  • Patent Document 2 a method of blending a melamine polyhydric alcohol condensate and a silane compound having an epoxy group into silica
  • Patent Document 3 a method of blending an epoxy compound and an aluminum complex into silica
  • Patent Document 4 a method of blending an acrylic polymer having a hydroxyl group with silica
  • Patent Document 5 As a method for imparting antifogging properties, a method of blending a styrene-based sulfonic acid polymer with silica (Patent Document 5) has been proposed.
  • a water-dispersible resin composition for steel sheet coating a polymerizable unsaturated monomer having an epoxy group, a polymerizable unsaturated monomer having an acid group such as a sulfonic acid group, and a polymerizable unsaturated group having a hydroxyl group
  • a copolymer resin (A) obtained by emulsion-polymerizing a monomer and a polymerizable unsaturated monomer having a hydrolyzable silyl group in an amount of 0.1 to 10 wt% based on the total amount of the monomer A composition (Patent Document 6) in which a compound (B) and a silane coupling agent (C) are blended is known.
  • a polymerizable unsaturated monomer containing no epoxy group, acid group or hydroxyl group, a polymerizable unsaturated monomer having an epoxy group, and an acid group such as a sulfonic acid group A polymerizable unsaturated monomer, a polymerizable unsaturated monomer having a hydroxyl group, a polymerizable unsaturated monomer having a hydrolyzable silyl group, and a polymerizable unsaturated monomer having a cyclic ureido group having a specific structure,
  • Patent document 7 is known.
  • Patent Document 5 The proposal described in Patent Document 5 is a preferable proposal that tends to increase the hydrophilicity, but the polymer tends to be detached from the film, and the hydrophilicity tends to decrease due to water. In fact, it has been found by the present inventors that there is a problem that it is difficult to withstand use in a scene where anti-fogging properties and anti-fouling properties (self-cleaning with rainwater, etc.) are required. .
  • An object of the present invention is to provide a cured product (for example, a film) excellent in the balance between hydrophilicity and abrasion resistance, having little decrease in hydrophilicity due to water, and having excellent weather resistance, and a weight capable of obtaining the cured product. It is to provide a polymer and polymer composition.
  • a copolymer (i) having a sulfonic acid-containing group, an epoxy group, and an alkoxysilyl group in the molecule and those copolymers (i And a cured product (for example, a film) obtained from a composition containing a small amount of water), has a good balance between hydrophilicity and abrasion resistance, has little decrease in hydrophilicity due to water, and has excellent weather resistance. Reached.
  • a 1 represents a single bond, a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a group represented by the following formula (1-1), or a group represented by the following formula (1-2).
  • a 2 represents a single bond, a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a group represented by the following formula (2-1), or a group represented by the following formula (2-2).
  • a 3 represents a single bond, a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a group represented by the following formula (3-1), or a group represented by the following formula (3-2).
  • R 1 , R 2 , and R 3 independently represent a hydrogen atom or a methyl group
  • R 4 independently represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group
  • R 10 represents a hydrogen atom.
  • n and n 2 are independently 1 to 10 is an integer, n 1 is an integer from 0 to 10, m is an integer from 1 to 6, m 1 is an integer from 0 to 6, l is an integer from 0 to 4, and R 5 And R 6 independently represent a hydrogen atom or a methyl group, * represents an end on the side bonded to SO 3 M, ** represents an end on the side bonded to an epoxy group, and *** represents an Si atom.
  • the side edge is shown.
  • R 10 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, or a butoxy group;
  • M represents a hydrogen atom, an alkali metal ion, a half-valent alkaline earth metal ion, an ammonium ion, or an amine ion.
  • copolymer (i) according to item [1] or [2], wherein the copolymer (i) has a weight average molecular weight of 500 to 3,000,000 as measured by GPC.
  • a composition comprising the copolymer (i) according to any one of items [1] to [3].
  • X 1 and X 2 each independently represent a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or a halogen atom
  • R 11 to R 14 are each independently a hydroxyl group, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a vinyl group, an allyl group, a phenyl group, a 2-phenyl-ethyl group, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms.
  • q is an integer of 0 to 10,000.
  • the cured product obtained from the copolymer of the present invention and the composition containing the copolymer, for example, a film has a good balance between hydrophilicity and abrasion resistance, has little decrease in hydrophilicity due to water, and also has good weather resistance. Are better. Therefore, various laminates obtained by laminating the film of the present invention on a substrate or the like can also be provided.
  • the copolymer (i) of the present invention is characterized by including structural units represented by the following formulas (1), (2) and (3).
  • R 1 , R 2 , and R 3 independently represent a hydrogen atom or a methyl group
  • R 4 independently represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group
  • R 10 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, or a butoxy group.
  • M represents a hydrogen atom, an alkali metal ion, a half-valent alkaline earth metal ion, an ammonium ion, or an amine ion.
  • a 1 is a single bond, a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a group represented by the following formula (1-1), or a formula (1-2)
  • a 2 represents a single bond, a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a group represented by the following formula (2-1), or a formula (2-2)
  • a 3 represents a single bond, a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a group represented by the following formula (3-1), or a formula (3-2) Indicates a group.
  • n is an integer of 1 to 10
  • m is an integer of 1 to 6.
  • n 1 is an integer of 0 to 10.
  • n 2 is an integer of 1 to 10
  • m 1 is an integer of 0 to 6.
  • l is an integer of 0-4.
  • R 5 and R 6 independently represent a hydrogen atom or a methyl group.
  • * is an end portion on the side bonded to SO 3 M
  • ** is bonded to an epoxy group
  • *** represents an end portion on the side bonded to the Si atom.
  • the copolymer (i) exhibits hydrophilicity and crosslinking reactivity by including the above-mentioned structural unit. From the copolymer (i) or the composition containing the copolymer (i), hydrophilicity and abrasion resistance are exhibited. A cured product, such as a film, which is excellent in balance, has little decrease in hydrophilicity due to water, and has excellent weather resistance can be produced.
  • a 1 in the above formula (1) is preferably a single bond, methylene, phenylene, a group represented by the above formula (1-1), or a group represented by the above formula (1-2).
  • the group represented by 1-2) is more preferable.
  • M in the above formulas (1) and (4) is a hydrogen atom, an alkali metal ion, a half-valent alkaline earth metal ion, an ammonium ion, or an amine ion, but in the resulting copolymer (i)
  • SO 3 M is not in the form of a free acid, and among these M, alkali metal ions, half-valent alkaline earth metal ions, ammonium ions, and amine ions are preferable.
  • alkali metal ion sodium ion, potassium ion, and rubidium ion are preferable.
  • alkaline earth metal ions calcium ions and magnesium ions are preferable.
  • ammonium ion tetrahydroammonium ion (NH4 + ) is preferable.
  • the amine ion include trihydro-methylamine ion, trihydro-ethylamine ion, trihydro-propylamine ion, trihydro-isopropylamine ion, trihydro-butylamine ion, trihydro-cyclohexylamine ion, trihydro-benzylamine ion, dihydro-dimethylamine.
  • Ions, hydro-triethylamine ions, trihydro-ethanolamine ions, dihydro-diethanolamine ions, hydro-triethanolamine ions are preferred.
  • a 2 in the above formula (2) a group represented by the above formula (2-1) and a group represented by the above formula (2-2) are preferable, represented by the above formula (2-1). Are more preferred.
  • a 2 in the above formula (2) is a group represented by the formula (2-1)
  • the structural unit represented by the above formula (2) is a structural unit represented by the following formula (5A) It becomes.
  • a 3 in the above formula (3) is preferably a single bond, methylene, phenylene, or a group represented by the above formula (3-1), and preferably a group represented by the above formula (3-1). More preferred.
  • the structural unit represented by the above formula (3) is a structural unit represented by the following formula (6). It becomes.
  • A is in the range of 0.998 to 0.001
  • b is in the range of 0.001 to 0.998
  • c is in the range of 0.001 to 0.998.
  • the ratio a of the structural units having a sulfonic acid-containing group represented by the formula (1) may be increased.
  • the ratio of the structural unit of the formula (1) is too high, the ratio of the structural units of the formulas (2) and (3) having a group contributing to the crosslinking reaction is relatively lowered, and the copolymer (i ), Or the crosslink density of a cured product (for example, a film) formed from the composition containing the copolymer (i) is decreased, and thus the toughness, wear resistance, chemical resistance, etc. tend to be decreased. May be undesirable.
  • the structural unit ratio of each structural unit is such that a is in the range of 0.990 to 0.400, b is in the range of 0.005 to 0.300, and c is in the range of 0.005 to 0.300.
  • a is in the range of 0.990 to 0.600
  • b is in the range of 0.005 to 0.200
  • c is more preferably in the range of 0.005 to 0.200
  • a is in the range of 0.980 to
  • the range is 0.700
  • b is in the range of 0.010 to 0.150
  • c is in the range of 0.010 to 0.150.
  • the weight of all the structural units of the formulas (1), (2) and (3) is 100% by weight, A ′ is 99.0 to 20.
  • a ′ is 99.0 to 20.
  • a ′ is the weight% of the structural unit of formula (2)
  • b ′ is the weight% of the structural unit of formula (2)
  • c ′ is the weight% of the structural unit of formula (3).
  • the range is 0% by weight
  • c' is in the range of 0.5-40.0% by weight
  • the range is 0% by weight, b 'is in the range of 0.5 to 30.0% by weight, c' is in the range of 0.5 to 30.0% by weight, and a 'is in the range of 98.0 to 60%. Most preferably, it is in the range of 0.0 wt%, b 'is in the range of 1.0 to 20.0 wt%, and c' is in the range of 1.0 to 20.0 wt%.
  • Examples of the polymer containing the structural unit represented by the formulas (1) to (3) include a polymerizable functional group having a carbon-carbon double bond corresponding to the structural unit represented by the formula (1) and SO. 3
  • a compound having an M group, a compound having a polymerizable functional group and an epoxy group having a carbon-carbon double bond corresponding to the structural unit represented by the formula (2), and a structure represented by the formula (3) It is obtained by polymerizing a mixture containing a polymerizable functional group having a carbon-carbon double bond corresponding to a unit and a compound having an alkoxysilyl group.
  • the structural unit ratios represented by the above formulas (1) to (3) and the weight% of the structural units are represented by the compound corresponding to the structural unit represented by the formula (1) and the formula (2). It can control by the preparation ratio in the case of superposition
  • Examples of the compound having a polymerizable functional group having a carbon-carbon double bond corresponding to the structural unit represented by the formula (1) and an SO 3 M group include compounds represented by the following general formula (1 ′). It is done.
  • R 1, A 1, and M have the same meanings as those of the above formula (1), these preferred embodiments are also the same.
  • a sulfonic acid compound having a vinyl group a sulfonic acid compound having an allyl group, a sulfonic acid compound having an isopropenyl group, and a sulfonic acid compound having a styryl group
  • Acryloyloxy group or methacryloyloxy group hereinafter, acryloyloxy and methacryloyloxy may be collectively referred to as (meth) acryloyloxy.
  • Acrylic and methacrylic may be collectively referred to as (meth) acrylic)
  • a sulfonic acid compound having an acrylamide group or a methacrylamide group (hereinafter, acrylamide and methacrylamide may be collectively referred to as (meth) acrylamide); Is preferred.
  • sulfonic acid compound having a vinyl group vinyl sulfonic acid, lithium vinyl sulfonate, sodium vinyl sulfonate, potassium vinyl sulfonate, rubidium vinyl sulfonate, ammonium vinyl sulfonate and the like are preferable.
  • sulfonic acid compound having an allyl group allyl sulfonic acid, sodium allyl sulfonate, potassium allyl sulfonate and the like are preferable.
  • sulfonic acid compound having an isopropenyl group sodium isopropenyl sulfonate, potassium isopropenyl sulfonate and the like are preferable.
  • sulfonic acid compounds having a styryl group examples include 4-styrene sulfonic acid, lithium 4-styrene sulfonate, sodium 4-styrene sulfonate, sodium 3-styrene sulfonate, sodium 2-styrene sulfonate, 4-styrene sulfonic acid. Potassium, potassium 3-styrenesulfonate, potassium 2-styrenesulfonate, rubidium 4-styrenesulfonate, calcium 4-styrenesulfonate, magnesium 4-styrenesulfonate, ammonium 4-styrenesulfonate, and the like are preferable.
  • Examples of sulfonic acid compounds having a (meth) acryloyloxy group include sulfomethyl (meth) acrylate sodium salt, 2-sulfoethyl (meth) acrylate, 2-sulfoethyl (meth) acrylate sodium salt, 2-sulfoethyl (meth) acrylate potassium salt 3-sulfopropyl (meth) acrylate, 3-sulfopropyl (meth) acrylate sodium salt, 3-sulfopropyl (meth) acrylate potassium salt, 3-sulfopropyl (meth) acrylate rubidium salt, 3-sulfopropyl (meth) Acrylate calcium salt, 3-sulfopropyl (meth) acrylate magnesium salt, 3-sulfopropyl (meth) acrylate ammonium salt, 6-sulfohexyl (meth) acrylate potassium salt, 10-sulfode (Meth) acrylate
  • sulfonic acid compound having a (meth) acrylamide group a compound represented by the following formula (4 ′) is preferable.
  • R 1, R 5, R 6, M, and n 1 have the same meanings as those above formula (4), these preferred embodiments are also the same.
  • Examples of the compound represented by the above formula (4 ′) include 1- (meth) acrylamide-methanesulfonic acid, 1- (meth) acrylamide-potassium methanesulfonate, 2- (meth) acrylamide-ethanesulfonic acid, 2- (Meth) acrylamide-sodium ethanesulfonate, 2- (meth) acrylamide-propanesulfonic acid, 2- (meth) acrylamide-potassium propanesulfonate, 2- (meth) acrylamide-2-methyl-propanesulfonic acid ((meta ) Acrylamide-t-butylsulfonic acid), 2- (meth) acrylamide-2-methyl-propanesulfonic acid sodium salt, 2- (meth) acrylamide-2-methyl-propanesulfonic acid potassium salt, 2- (meth) acrylamide -2-Methyl-propanesulfonic acid rubidium salt 2- (meth) acrylamide-2-methyl-propa
  • an acid compound having a (meth) acrylamide group is preferable, a compound represented by the above formula (4 ′) is more preferable, and 2- (meth) acrylamide-2-methyl-propylsulfone is preferable.
  • M is preferably an alkali metal ion other than a hydrogen atom, a half-valent alkaline earth metal ion, an ammonium ion, or an amine ion in the compound represented by the general formula (1 ′) will be described.
  • alkali metal ions that tend to have high reaction inhibition power and stability tend to be preferable.
  • alkali metals sodium or potassium is preferable, and potassium is more preferable. The reason is not clear, but when the counter cation is potassium, the thermal stability may be higher than that of sodium.
  • DSC chart thermal stability comparison data
  • Examples of the compound having a polymerizable functional group having a carbon-carbon double bond corresponding to the structural unit represented by formula (2) and an epoxy group include compounds represented by the following general formula (2 ′).
  • R 2 and A 2 have the same meanings as those in the above formula (2), and preferred embodiments thereof are also the same.
  • an epoxy compound having a vinyl group an epoxy compound having a vinyl ether group, an epoxy compound having an allyl ether group, an epoxy compound having an isopropenyl ether group, and an epoxy having a styryl group
  • an epoxy compound having a (meth) acryloyloxy group is relatively preferred.
  • epoxy compound having a vinyl group vinyl-cyclohexene monooxide, butadiene-monooxide, pentadiene-monooxide, hexadiene-monooxide and the like are preferable.
  • epoxy compounds having a vinyl ether group examples include vinyl glycidyl ether, butanediol-divinyl ether monooxide, cyclohexanedimethanol-divinyl ether monooxide, 4-glycidyloxymethyl-1-vinyloxymethyl-cyclohexane, diethylene glycol-divinyl ether monooxide. Tripropylene glycol-divinyl ether monoxide, 4-vinyloxy-1-glycidyloxy-butane and the like are preferable.
  • Examples of the epoxy compound having an allyl ether group include allyl-glycidyl ether, allyl-epoxy ether, butanediol-diallyl ether monooxide, cyclohexanedimethanol-diallyl ether monooxide, 4-glycidyloxymethyl-1-allyloxymethyl-cyclohexane.
  • Diethylene glycol-diallyl ether monooxide, tripropylene glycol-diallyl ether monooxide, 4-allyloxy-1-glycidyloxy-butane and the like are preferable.
  • Examples of the epoxy compound having an isopropenyl ether group include isopropenyl glycidyl ether, isopropenyl epoxy ether, butanediol-diisopropenyl ether monooxide, cyclohexanedimethanol-diisopropenyl ether monooxide, 4-glycidyloxymethyl-1- Isopropenyloxymethyl-cyclohexane, diethylene glycol-diisopropenyl ether monooxide, tripropylene glycol-diisopropenyl ether monooxide, 4-isopropenyloxy-1-glycidyloxy-butane and the like are preferable.
  • epoxy compounds having a styryl group examples include divinylbenzene-monooxide, 4-glycidyloxy-styrene, 3-glycidyloxy-styrene, 2-glycidyloxy-styrene, 4-epoxyoxy-styrene, styrylcarboxylic acid epoxy ester, styryl. Carboxylic acid glycidyl ester and the like are preferable.
  • epoxy compound having a (meth) acryloyloxy group a compound represented by the following formula (5 ′) is preferable.
  • Examples of the compound represented by the above formula (5 ′) include glycidyl- (meth) acrylate, epoxy- (meth) acrylate, 2-glycidyloxy-ethyl- (meth) acrylate, 3-glycidyloxy-propyl- ( (Meth) acrylate, 4-glycidyloxy-butyl- (meth) acrylate, 6-glycidyloxy-hexyl- (meth) acrylate, 5-glycidyloxy-3-oxapentyl- (meth) acrylate, 3-glycidyloxy-2- Hydroxy-propyl- (meth) acrylate, 2,3-bis (glycidyloxy) -propyl- (meth) acrylate, trimethylolpropane-diglycidyl ether- (meth) acrylate, ⁇ 4-glycidyloxyphenyl ⁇ - ⁇ (4 -(Meth) acryloyloxy-3 -
  • an epoxy compound having a (meth) acryloyloxy group, an epoxy compound having an allyl ether group, and an epoxy compound having a styryl group are preferable, and glycidyl (meth) acrylate, 4- Glycidyloxy-butyl- (meth) acrylate, allyl glycidyl ether, and 4-glycidyloxystyrene are more preferable.
  • Examples of the compound having a polymerizable functional group having a carbon-carbon double bond corresponding to the structural unit represented by the formula (3) and an alkoxysilyl group include compounds represented by the following general formula (3 ′). .
  • R ⁇ 3 >, R ⁇ 4 >, R ⁇ 10 > and A ⁇ 3 > are synonymous with the thing of said formula (3), and these preferable aspects are also the same.
  • An alkoxysilyl compound having an isopropenyl ether group, an alkoxysilyl compound having a styryl group, and an alkoxysilyl compound having a (meth) acryloyloxy group are relatively preferred.
  • alkoxysilyl compounds having a vinyl group examples include vinyl-trimethoxysilane, vinyl-triethoxysilane, vinyl-tripropoxysilane, vinyl-triisopropoxysilane, vinyl-tributoxysilane, vinyl-methyldimethoxysilane, and vinyl-phenyl. Dimethoxysilane, vinyl-ethyldiethoxysilane, vinyl-diethylmonoethoxysilane, vinyl-dimethylmonobutoxysilane and the like are preferable.
  • alkoxysilyl compound having a vinyl ether group vinyloxy-ethyltrimethoxysilane, vinyloxy-propyltrimethoxysilane and the like are preferable.
  • alkoxysilyl compounds having an allyl group include allyltrimethoxysilane, allyltriethoxysilane, allyltripropoxysilane, allyltriisopropoxysilane, allyltributoxysilane, isopropenyltriethoxysilane, allylmethyldimethoxysilane, allylphenyldimethoxy.
  • Silane, allylethyldiethoxysilane, allyldiethylmonoethoxysilane, allyldimethylmonobutoxysilane and the like are preferable.
  • alkoxysilyl compound having an allyl ether group allyloxy-ethyltrimethoxysilane, allyloxy-propyltrimethoxysilane, allyloxy-propyltriethoxysilane and the like are preferable.
  • alkoxysilyl compound having an isopropenyl ether group isopropenyloxy-propyltriethoxysilane and the like are preferable.
  • alkoxysilyl compound having a styryl group styryl-trimethoxysilane, styryl-triethoxysilane, styryl-tributoxysilane, styryl-methyldimethoxysilane and the like are preferable.
  • alkoxysilyl compound having a (meth) acryloyloxy group a compound represented by the following formula (6 ′) is preferable.
  • R ⁇ 3 >, R ⁇ 4 >, R ⁇ 10 > and n are synonymous with the thing of said formula (6).
  • Examples of the compound represented by the above formula (6 ′) include (meth) acryloyloxy-ethyltrimethoxysilane, (meth) acryloyloxy-propyl-trimethoxysilane, and (meth) acryloyloxy-butyl-trimethoxysilane.
  • an alkoxysilyl compound having a vinyl group an alkoxysilyl compound having a styryl group, and an alkoxysilyl compound having a (meth) acryloyloxy group are preferable.
  • Vinyl-trimethoxysilane More preferred are vinyl-triethoxysilane, styryl-trimethoxysilane, styryl-triethoxysilane, (meth) acryloyloxy-propyl-trimethoxysilane, and (meth) acryloyloxy-propyl-triethoxysilane.
  • the copolymer (i) may contain other structural units other than the structural units represented by the general formulas (1) to (3).
  • the other structural unit can be obtained, for example, by further adding a compound corresponding to the other structural unit to the monomer mixture containing the compounds represented by the above (1 ′) to (3 ′) and polymerizing. Can do.
  • Examples of compounds corresponding to other structural units include acrylic acid, methacrylic acid, methyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, and phenyl (meth) acrylate.
  • Tribromophenyl (meth) acrylate Tribromophenyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, ethyl phosphate (meth) acrylate, tetramethylpiperidyl (meth) acrylate, perfluorooctylethyl (meth) acrylate, thioglycidyl (meth) acrylate, styrene
  • Examples include acrylonitrile, divinylbenzene, and allyl (meth) acrylate.
  • divinylbenzene and allyl (meth) acrylate it is desirable to use it in a small quantity so that the copolymer (i) may not be gelled.
  • the ratio (molar ratio) (a + b + c) / d of the total amount (a + b + c) of the structural units represented by the formulas (1), (2) and (3) to the other structural unit (d) is usually 100 / The range is 0 to 30/70, more preferably 100/0 to 50/50, and still more preferably 100/0 to 60/40.
  • the molar ratio (a + b + c) / d is usually in the range of 99.9 / 0.1 to 30/70, more preferably 99/1 to 50. / 50, more preferably 95/5 to 60/40.
  • (a + b + c) / d is 70/30 or more, preferably 80/20 or more.
  • the ratio (mass ratio) (Wa + Wb + Wc) / Wd of the total amount (a + b + c) of the structural units represented by the formulas (1), (2), and (3) to the other structural unit (d) is 100 / 0 to 30/70 may be preferable. In this case, 100/0 to 50/50 is more preferable, and 100/0 to 60/40 is more preferable.
  • the copolymer (i) used in the present invention is typically a compound represented by the formula (1 ′), a compound represented by the formula (2 ′), a compound represented by the formula (3 ′), In addition, a mixture containing a compound corresponding to another constituent unit contained as necessary is obtained by solution polymerization in the presence of a polymerization initiator.
  • a polymerization initiator there is no restriction
  • the number of repeating structural units and the molecular weight of the copolymer (i) used in the present invention are mainly controlled by the type of solvent, the concentration of the compound (monomer), the amount of polymerization initiator, the reaction temperature, and the like.
  • the number of repeating structural units of the copolymer (i) is usually in the range of 1 to 10,000, preferably in the range of 3 to 3,000, and more preferably in the range of 30 to 1,500.
  • the weight average molecular weight (Mw) by GPC of the copolymer (i) is usually in the range of 500 to 3,000,000, but preferably 1000 to 1,000,000 from the viewpoint of durability and solubility. More preferably, it is 10,000 to 500,000.
  • the Mw / Mn of the copolymer (i) used in the present invention is usually 1 to 10, preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 4.
  • Mw / Mn is within this range, the copolymer (i) or the composition containing the copolymer (i) has excellent solubility or dispersibility in a solvent, and the resulting cured product, for example, transparency of the film or It tends to be excellent in smoothness and the like.
  • a radical polymerization initiator is preferable.
  • the radical polymerization initiator include nitriles such as azobisisobutyronitrile; Ketone peroxides such as methyl isobutyl ketone peroxide and cyclohexanone peroxide; Diacyl peroxides such as isobutyryl peroxide, o-chlorobenzoyl peroxide, benzoyl peroxide; Dialkyl peroxides such as tris (t-butylperoxy) triazine and t-butylcumyl peroxide; Peroxyketals such as 2,2-bis (4,4-di-t-butylperoxycyclohexyl) propane and 2,2-di (t-butylperoxy) butane; ⁇ -cumylperoxyneodecanoate, t-butylperoxypivalate, 2,4,4-trimethylpentylperoxy-2-ethyl
  • the addition amount of these polymerization initiators is included in the compound represented by the formula (1 ′), the compound represented by the formula (2 ′), the compound represented by the formula (3 ′), and others as necessary. Is approximately in the range of 0.01 to 10 wt%, preferably in the range of 0.1 to 5 wt%, more preferably in the range of 0.2 to 3 wt%, with respect to the total weight of the compounds corresponding to .
  • the polymerization solvent is not particularly limited as long as it does not cause problems such as inhibiting the polymerization reaction, but the compound represented by the formula (1 ′), the compound represented by the formula (2 ′), the formula (3) A highly polar solvent having a high solubility of the compound represented by ') and a compound corresponding to another constituent unit contained as necessary tends to be good.
  • Examples of such a polymerization solvent include methanol, ethanol, isopropanol (IPA), 1-propanol, 1-butanol, cyclohexanol, benzyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether and other alcohols, acetonitrile, Aprotic polar solvents such as sulfolane, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide (DMF), N, N-dimethylacetamide (DMAc), N, N-dimethylimidazolidinone (DMI), water, and mixtures thereof Etc.
  • IPA isopropanol
  • 1-propanol 1-butanol
  • cyclohexanol benzyl alcohol
  • ethylene glycol propylene glycol
  • propylene glycol monomethyl ether and other alcohols
  • acetonitrile acetonitrile
  • Aprotic polar solvents such as sulfo
  • the polymerization temperature is mainly set by the 10-hour half-life temperature of the radical polymerization initiator, but is generally in the range of room temperature to 200 ° C, preferably in the range of 30 to 120 ° C, more preferably in the range of 40 to 100 ° C. It is.
  • the copolymer (i) may be used as a cured product, film or laminate for applications requiring high transparency, an amorphous polymer (with low crystallinity) having high transparency. , Tm (melting point) is not measured, or heat of fusion is small, which corresponds to an amorphous polymer or a latent crystalline polymer).
  • Such a highly transparent copolymer (i) can be produced, for example, by setting each constituent unit ratio of formulas (1) to (3) within a desired range.
  • a higher order structure such as a core / shell structure
  • these core / shell structures generally tend to be micron-sized particles. It tends to become secondary particles and eventually become large micron-sized particle aggregates.
  • these micron-sized core / shell structures have a particle size that exceeds a quarter wavelength (about 100 nm) of light, so that light is scattered and transparency is lowered. Can not be used.
  • the copolymer (i) used in the present invention does not form a higher order structure such as a core shell.
  • the core-shell structure formed of two kinds of polymers or polymer raw materials or the like tends to have two Tg (glass transition points) observed.
  • Such a copolymer (i) that does not form a higher-order structure can be prepared, for example, by solution polymerization in which a compound (monomer) serving as each constituent unit is dissolved in a solvent.
  • the copolymer (i) thus produced is usually a high molecular weight body having a large number of sulfonic acid-containing groups, and often has a property of being soluble only in water. Therefore, in this case, unless a large amount of water is used as the polymerization solvent, the copolymer is precipitated from the polymerization solution as the polymerization reaction proceeds.
  • the desired copolymer can be obtained simply by filtering and drying.
  • the copolymer in which the copolymer is difficult to precipitate from the polymerization solution and has a small number of sulfonic acid-containing groups, the copolymer is deposited in a poor solvent, or the solvent is distilled off with an evaporator, etc.
  • the desired copolymer is obtained by stirring, filtering and drying.
  • the copolymer (i) of the present invention (a schematic diagram of a typical copolymer is represented by the following general formula (10)) has a reactive epoxy group and an alkoxysilyl group in its molecule
  • a crosslinking reaction such as a condensation reaction represented by the following general formulas (11) to (14)
  • a cured product such as a film is formed.
  • the reaction of an epoxy group and an alkoxysilyl group usually proceeds by heating.
  • a curing method other than heating for example, a method of curing by irradiating a microwave which is a kind of radiation can be cited.
  • the reaction occurring in each group will be described in detail.
  • the reaction between epoxy groups is represented by the general formula (11), and it is preferable to react by heating.
  • the heating temperature is approximately in the range of 30 to 250 ° C, preferably in the range of 30 to 200 ° C, and more preferably in the range of 30 to 150 ° C.
  • This reaction between epoxy groups tends to be accelerated by the presence of a catalyst typified by a cation such as an acid and an anion such as a base.
  • an epoxy group and an alkoxysilyl group hardly react directly, and usually a reaction occurs between a silanol group obtained by hydrolyzing an alkoxysilyl group and an epoxy group.
  • the reaction between the epoxy group and the alkoxysilyl group is also preferably performed by heating.
  • the heating temperature is approximately in the range of 30 to 300 ° C, preferably in the range of 50 to 250 ° C, and more preferably in the range of 100 to 200 ° C.
  • the hydrolysis reaction of the alkoxysilyl group and the reaction between the epoxy group and the silanol group tend to be accelerated by the presence of a catalyst typified by a cation such as an acid and an anion such as a base. Even when such a catalyst is used, it is preferable to react by heating.
  • the heating temperature is approximately in the range of 30 to 250 ° C, preferably in the range of 30 to 200 ° C, and more preferably in the range of 30 to 180 ° C.
  • reaction formula between alkoxysilyl groups is represented by the general formula (13), and it is preferable to react by heating.
  • the heating temperature is approximately in the range of 30 to 250 ° C, preferably in the range of 30 to 200 ° C, and more preferably in the range of 30 to 180 ° C.
  • the alkoxysilyl group is hydrolyzed relatively easily by moisture and converted into a silanol group.
  • This silanol group is highly reactive, and the reaction between silanol groups occurs more easily than the reaction between alkoxysilyl groups. Therefore, the reaction between alkoxysilyl groups is usually carried out as a reaction between silanol groups hydrolyzed by moisture, or a reaction between a silanol group and an alkoxysilyl group.
  • the reaction between the silanol groups and the reaction between the silanol group and the alkoxysilyl group are preferably performed by heating.
  • the heating temperature is approximately in the range of 30 to 200 ° C, preferably in the range of 30 to 180 ° C, and more preferably in the range of 30 to 150 ° C.
  • Reactions between alkoxysilyl groups, hydrolysis reactions of alkoxysilyl groups, reactions between alkoxysilyl groups and silanol groups, and reactions between silanol groups include cations such as acids, anions such as bases, alkoxy titanium and tin oxide, etc.
  • the reaction tends to be accelerated by the presence of a catalyst typified by a metal compound.
  • the cured product (for example, film) of the present invention can be prepared from the copolymer (i), but the reactive compound other than the copolymer (i) and the copolymer (i) A cured product may be produced from the composition.
  • the weight ratio of the reactive compound other than copolymer (i) / copolymer (i) is in the range of approximately 99.9 / 0.1 to 0.1 / 99.9, preferably 99.99.
  • the range is 1 / 0.1 to 0.1 / 99.9, more preferably 99/1 to 1/99, and still more preferably 90/10 to 10/90.
  • Examples of the reactive compound other than the copolymer (i) include a silane compound having a hydrolyzable group other than the copolymer (i), a compound having an epoxy group other than the copolymer (i), and a hydroxyl group.
  • Examples thereof include reactive compounds such as compounds, compounds having a mercapto group, compounds having a carboxyl group, compounds having an amino group, and acid anhydrides.
  • the silane compound having a hydrolyzable group is a silane compound in which 1 to 4 groups (alkoxy group or halogen atom) that can be converted into a hydroxyl group (silanol group) by hydrolysis are bonded to Si atom.
  • An acid anhydride is a compound having one or more carboxylic anhydride structures.
  • a polyvalent epoxy compound having two or more epoxy groups in the molecule is preferable.
  • the polyvalent epoxy compound include bisphenol A bis (glycidyl ether), bisphenol F bis (glycidyl ether), hydrogenated bisphenol A bis (glycidyl ether), N, N ′, N ′′ -trisglycidyl-isocyanurate, Isocyanurate-based polyglycidyl ether (Nissan Chemical TEPIC-PAS B22, TEPIC-PAS B26), phenol novolac polyglycidyl ether (DIC Corporation N-730, Mitsubishi Chemical 152), 1.1.2.2.
  • the reaction in the reaction route (B) is mainly performed in the reaction of the above formula (20) (reaction with the epoxy group of the copolymer (i)).
  • the reaction in the reaction route (G) mainly occurs and curing occurs.
  • the compound having a hydroxyl group is preferably a polyvalent hydroxyl compound having two or more hydroxyl groups.
  • examples of other valent hydroxyl compounds include ethylene glycol, diethylene glycol, 1,2-propylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, xylylenediol, resorcin, bisphenol A, and phenol formaldehyde resin (Mitsui Chemicals).
  • a condensation reaction product of melamine and formaldehyde a condensation reaction product of melamine, formaldehyde and lower alcohol, a condensation reaction product of urea and formaldehyde, a condensation reaction product of urea, formaldehyde and lower alcohol.
  • Other examples of the compound having a hydroxyl group include a condensation reaction product of melamine and lower alcohol, a condensation reaction product of urea and lower alcohol, and the like. Since these are easily hydrolyzed with water to generate hydroxyl groups, they can be used as the compounds having a hydroxyl group of the present invention.
  • the reaction in the reaction route (C) is performed in the reaction of the above formula (20) (reaction with the epoxy group of the copolymer (i)).
  • the reaction in the reaction route (H) mainly occurs and curing occurs.
  • the compound having a mercapto group is preferably a polyvalent mercapto compound having two or more mercapto groups.
  • examples of other valent mercapto compounds include glycerin dithioglycolate, trimethylolpropane tris (thioglycolate), pentaerythritol tetrakis (thioglycolate), dipentaerythritol hexakis (thioglycolate), glycerin di 3-mercaptopropionate, trimethylolpropane tris (3-mercaptopropionate), pentaerythritol tetrakis (3-mercaptopropionate), dipentaerythritol hexakis (3-mercaptopropionate), Ethanedithiol, bis (2-mercaptoethyl) sulfide, xylylenedithiol, 1,4-dithian-2,5-dithiol, 1,4-
  • reaction route (D) When a compound having a carboxyl group is used as the reactive compound, in the reaction of the above formula (20) (reaction with the epoxy group of the copolymer (i)), the reaction in the reaction route (D) is performed. In the reaction of the above formula (21) (reaction with the alkoxysilyl group of the copolymer (i)), the reaction in the reaction route (I) mainly occurs and curing occurs.
  • the compound having a carboxyl group is preferably a polyvalent carboxyl compound having two or more carboxyl groups.
  • carboxyl compounds include maleic acid, malonic acid, succinic acid, itaconic acid, citraconic acid, phthalic acid, isophthalic acid, 5-hydroxy-isophthalic acid, terephthalic acid, oxydiphthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, trimellitic acid , Pyromellitic acid, L-aspartic acid and the like.
  • reaction route (E) When a compound having an amino group is used as the reactive compound, in the reaction of the above formula (20) (reaction with the epoxy group of the copolymer (i)), the reaction in the reaction route (E) is performed. In the reaction of the above formula (21) (reaction with the alkoxysilyl group of the copolymer (j)), the reaction in the reaction route (I) mainly occurs and curing occurs.
  • the compound having an amino group is preferably a polyvalent amino compound having two or more amino groups.
  • examples of other-valent amino compounds include phenylenediamine, toluylenediamine, bis (aminodiphenyl) methane, 2.2-bis (aminodiphenyl) -propane, naphthalenediamine, xylylenediamine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, N, N′-bis (2-aminoethyl) amine, bis (aminomethyl) norbornane, isophoronediamine, bis (aminodicyclohexyl) methane, L-glutamine, L-arginine, L-alanine-L-glutamine, L-cystine, L -Citrulline and the like.
  • the reaction in the reaction route (G) mainly occurs in the reaction of the above formula (20) (reaction with the epoxy group of the copolymer (i)).
  • the reaction in the reaction route (L) mainly occurs and curing occurs.
  • acid anhydride examples include maleic anhydride, succinic anhydride, itaconic anhydride, citraconic anhydride, phthalic anhydride, oxydiphthalic anhydride, naphthalenedicarboxylic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, and the like. It is done.
  • a silane compound having a hydrolyzable group is preferable, and a silane compound (ii) represented by the following general formula (7) is more preferable.
  • a silane compound having a hydrolyzable group other than the silane compound (ii) a compound having an epoxy group other than the copolymer (i), and a hydroxyl group.
  • the silane compound (ii) is used in combination with at least one compound selected from a compound having a compound, a compound having a mercapto group, a compound having a carboxyl group, a compound having an amino group, and an acid anhydride. .
  • the crosslink density of the cured product formed from the composition is improved, and a tougher cured product, for example, a film Can be easily manufactured.
  • q is an integer of 0 to 10,000, preferably an integer of 0 to 100, more preferably an integer of 0 to 10.
  • R 11 to R 14 are each independently a hydroxyl group, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a vinyl group, an allyl group, a phenyl group, a 2-phenyl-ethyl group, carbon Represents an alkoxy group of 1 to 4 or a halogen atom;
  • X 1 and X 2 each independently represent a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, or a halogen atom.
  • X 1 , X 2 and R 11 to R 14 are a hydroxyl group
  • the hydroxyl group is a silanol group bonded to a Si atom, so that the reactivity is high.
  • a reaction involving a silane compound (ii) and a reaction to form a siloxane bond (Si—O—Si) by dehydration condensation between silanol groups contained in the copolymer (i) and the silane compound (ii). Reaction of the silanol group contained and the epoxy group in the copolymer (i) may occur.
  • X 1 , X 2 , and R 11 to R 14 are alkoxy groups or halogen atoms, they have the same reactivity as hydroxyl groups.
  • alkoxy groups or halogen atoms are hydrolyzed to hydroxyl groups (silanol groups). )
  • a reaction involving a silanol group similar to that described above may occur.
  • the alkoxy group is less reactive than the hydroxyl group, when heated at a relatively high temperature (approximately 100 ° C. or more), a direct condensation reaction occurs, forming a siloxane bond (Si—O—Si). Reactions can occur.
  • X 1 , X 2 , and R 11 to R 14 bonded to the Si atom are a hydroxyl group, an alkoxy group, or a halogen atom
  • the silane compound (ii) and the copolymer (i) Crosslinking reaction between the silane compound (ii) and the silane compound (ii) can occur, and the composition containing the copolymer (i) and the silane compound (ii) can be cured.
  • R 11 to R 14 are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a vinyl group, an allyl group, a phenyl group, or a 2-phenyl-ethyl group, Since it is not involved, it can contribute to prevention of cracking and imparting toughness of the resulting cured product, but the hardness of the cured product can also be reduced.
  • the physical properties, such as hardness, of the resulting cured product can be controlled by the type and ratio of the groups consisting of X 1 , X 2 , and R 11 to R 14 .
  • a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a vinyl group, an allyl group, a phenyl group, per Si atom contained in the silane compound (ii) is preferably 2 or less, more preferably 1 or less.
  • a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and a halogen atom (a group or atom capable of causing a reaction involving a silanol group) and a siloxane bond per Si atom contained in the silane compound (ii) The total number is preferably 2 to 4, more preferably 3 to 4.
  • a hydrogen atom an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a vinyl group, an allyl group, a phenyl group, and 2-phenyl-ethyl
  • the total number of groups is usually 0 or more and 2 or less, preferably 0 or more and 1 or less, and preferably 0. One.
  • a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a vinyl group, an allyl group, a phenyl group, and a 2-phenyl-ethyl group (a group in which a reaction involving a silanol group cannot occur) Is generally 0 or more and 2 ⁇ (m + 1) or less, preferably 0 or more and (m + 1) or less.
  • silane compound (ii) examples include tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, and tetrabutoxysilane; Hydrotrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltriethoxysilane, butyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, (2-phenyl-ethyl) trimethoxysilane Trialkoxysilanes such as vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, allyltriethoxysilane; Dimethyldimethoxysilane, dihydrodimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyld
  • silane compound having a hydrolyzable group other than the silane compound (ii) examples include a silane coupling agent.
  • silane coupling agent examples include vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, and 3-glycidyl.
  • silane coupling agents having an epoxy group such as 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltriethoxy Silane, 3-glycidyloxypropyl-methyl-dimethoxysilane and the like are relatively preferably used.
  • an epoxy group such as 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltriethoxy Silane, 3-glycidyloxypropyl-methyl-dimethoxysilane and the like are relatively preferably used.
  • the hydrolyzable silane compound such as the silane compound (ii) includes a reaction of a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms or a halogen atom contained in the compound (for example, hydrolysis reaction, dehydration condensation reaction of silanol group).
  • a reaction of a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms or a halogen atom contained in the compound for example, hydrolysis reaction, dehydration condensation reaction of silanol group.
  • an acid catalyst or a base catalyst may be used.
  • Examples of the acid catalyst include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, trifluoroacetic acid, acetic acid, phosphoric acid, boric acid, boron trifluoride, tin oxide, and tetraalkoxy titanium.
  • Examples of the base catalyst include sodium hydroxide, sodium alkoxide, potassium hydroxide, ammonia, primary amine, secondary amine, tertiary amine and the like.
  • the addition amount of the acid catalyst or the base catalyst is in the range of 0.1 to 10% by weight with respect to the total of the copolymer (i) and the silane compound (ii).
  • the range of 0.2 to 5% by weight is more preferable, and the range of 0.3 to 3% by weight is more preferable.
  • a cured product for example, a film
  • a composition containing the silane compound (ii) considering various characteristics, the weight of the copolymer (i) and the weight of the silane compound (ii) in terms of SiO 2 There is a more preferred range for the ratio between.
  • the ratio of the weight of the copolymer (i) to the weight of the silane compound (ii) in terms of SiO 2 is preferably in the range of 60/40 to 10/90, more preferably 50 / The range is 50 to 10/90.
  • the ratio of the weight of the copolymer (i) to the weight of the silane compound (ii) in terms of SiO 2 is preferably in the range of 90/10 to 20/80, more preferably 70. The range is from / 30 to 20/80.
  • the weight in terms of SiO 2 in the above formula (7) is calculated as a formula amount corresponding to the chemical formula of Si (m + 1) 2 O (4m + 4) / 2 .
  • High hydrophilicity is imparted to the resulting cured product (for example, a film) by the sulfonic acid-containing group contained in the copolymer (i).
  • crosslinks a strong hardened
  • the epoxy group of the copolymer (i) reacts with the silanol group of the silane compound (ii) (reaction formula is shown in the general formula (8)), and the alkoxysilyl group of the copolymer (i) is a silane compound.
  • the copolymer (i) can be incorporated into a network of siloxane bonds formed by the silane compound (ii).
  • the highly hydrophilic copolymer (i) when the highly hydrophilic copolymer (i) is firmly fixed in the cured product, the outflow from the cured product of the highly hydrophilic polymer (i) is suppressed, and is high over a long period of time. Hydrophilicity is maintained. Further, by incorporating the highly hydrophilic copolymer (i) into a network of siloxane bonds formed from a silane compound, toughness is imparted to the cured product and wear resistance is improved. Furthermore, by forming a network, crystallization and phase separation can be easily suppressed, and the resulting cured product (eg, film) is excellent in transparency.
  • the cured product contains an inorganic substance containing Si atoms, and since the Si atoms have a network structure, the cured product has high stability and excellent weather resistance. Therefore, the composition of the present invention provides a strong cured product (for example, a film) in which high hydrophilicity is maintained for a long time.
  • the compound since the compound has a small formula amount, it easily moves, and a compound that is not taken into the siloxane bond tends to bleed out or flow out from the surface of the cured product, which is not preferable from the viewpoint of performance degradation after curing and safety.
  • the compound having an epoxy group tends to have a relatively low molecular weight and lower polarity than the copolymer (i) of the present invention, the compound having a hydrophobic epoxy group easily moves to the surface. It becomes difficult to obtain high hydrophilicity.
  • a curing catalyst or a curing material that accelerates the reaction between the epoxy group and the silanol group may be added to the composition.
  • the curing catalyst or the curing material include hydrochloric acid, sulfuric acid, trifluoroacetic acid, acetic acid, phosphoric acid, boric acid, alumina, trialkoxyaluminum, acetylacetone aluminum salt, triethylenediamine, 2-methylimidazole, and 2,4-diamino- Examples include 6- [2′-methylimidazole- (1 ′)]-ethyl-s-triazine.
  • the addition amount of these curing catalysts or curing materials is preferably in the range of 0.01 to 30 wt%, and in the range of 0.1 to 10 wt%, with respect to the total weight of the copolymer (i) and the silane compound (ii). More preferably, the range of 0.2 to 5 wt% is more preferable.
  • the concentration of the sulfonic acid-containing group derived from the copolymer (i) gradually increases from the inside of the cured product toward the outer surface. In some cases, it may be concentrated (tilted). And it is estimated that the hydrophilicity of the hardened
  • this inclined structure is that “when the polar solvent added in advance is evaporated, the hydrophilic copolymer (i) having a sulfonic acid-containing group is accompanied by evaporation of the polar solvent, To be concentrated and hardened. "
  • the sulfonic acid concentration at the outer surface in the direction opposite to the substrate is Sa
  • the sulfonic acid concentration at the midpoint between the interface contacting the substrate and the outer surface is Da.
  • the gradient of the copolymer (i) of the present invention having a sulfonic acid-containing group is represented by a sulfonic acid concentration ratio (Sa / Da). That is, a large concentration ratio (Sa / Da) of sulfonic acid indicates that a large amount of sulfonic acid is concentrated on the outer surface of the cured product.
  • the “intermediate point between the interface in contact with the substrate and the outer surface” is usually a point where the depth from the outer surface is 1 ⁇ 2 of the film thickness toward the interface in contact with the substrate ( In this specification, this point is also referred to as “a point at which the film thickness is 1 ⁇ 2”.)
  • the phrase “acid” and “acid concentration”, respectively, - means "concentration of the -SO 3 M group”"SO 3 M group” and.
  • the gradient ⁇ concentration ratio of sulfonic acid (Sa / Da) ⁇ of the cured product (typically a membrane) obtained in the present invention is usually in the range of 1.01 to 1000, preferably 1.1 to 100.
  • the range is more preferably 1.2 to 60.
  • the lower limit value of the inclination is more preferably 1.1 or more.
  • a cured product (typically a membrane) having a gradient of sulfonic acid concentration exhibits higher hydrophilicity.
  • more hydrophilic co-polymers are used. Coalescence (i) is required.
  • a cured product typically a film having a gradient sulfonic acid concentration
  • it has high hydrophilicity and a high crosslinking density due to the siloxane bond, so that hardness, scratch resistance, abrasion resistance, and Durability (hydrophilicity maintenance) etc. can be improved.
  • a cured product (typically a film) obtained by the present invention has a gradient in the concentration of —SO 3 M groups, the balance between the hydrophilicity (water contact angle, etc.) and hardness of the obtained cured product. May be better.
  • composition containing a copolymer (i) and a silane compound (ii) capable of reacting with the copolymer (i), the copolymer (i), the silane compound (ii), a catalyst, and a curing material are usually used. And a solvent for uniformly dissolving or dispersing them.
  • any solvent may be used as long as it can uniformly dissolve or disperse the above-described components. Such solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • the hydrophilic copolymer (i) when the hydrophilic copolymer (i) is to be inclined in the thickness direction (sulfonic acid is concentrated on the surface of the cured product), It is preferable to use a highly polar solvent having a high SP value (solubility parameter ⁇ ), more specifically, one or more solvents having an SP value (solubility parameter ⁇ ) of at least 9.3 or more.
  • this solvent is used in combination with a solvent having an SP value of 9.3 or more. It is preferable that it has a lower boiling point (faster evaporation rate) than a solvent having an SP value of 9.3 or more.
  • the SP value (solubility parameter ⁇ ) (cal / cm 3 ) 1/2 of the solvent is a value calculated by the following formulas (1) to (5).
  • (1) latent heat of vaporization per mol Hb 21 ⁇ (273 + Tb) [unit: cal / mol], Tb: boiling point of solvent (° C.)
  • H25 Hb ⁇ ⁇ 1 + 0.175 ⁇ (Tb ⁇ 25) / 100 ⁇ [unit: cal / mol], Tb: boiling point of the solvent (° C.) (3)
  • Intermolecular bond energy E H25-596 [unit: cal / mol] (4)
  • Intermolecular bond energy per 1 ml (cm 3 ) of solvent E1 E ⁇ D / Mw [unit: cal / cm 3 ], D: density (g / cm 3 ), Mw: molecular weight of solvent (5)
  • SP Value: solubility parameter ⁇ (E1) 1/2 [unit: (cal / cm 3 ) 1/2 ]
  • a hydrophilic sulfonic acid-containing group derived from the copolymer (i) and a certain amount are used.
  • the surface of the applied mixture in contact with the outside air is accompanied by a solvent and has a hydrophilic sulfonic acid-containing group.
  • the copolymer (i) moves and the hydrophilic sulfonic acid-containing groups are concentrated on the surface thereof, and hydrophilic groups are formed on the outer surface of the cured product (typically a film) obtained in the present invention.
  • a gradient structure in which sulfonic acid-containing groups are concentrated is formed.
  • the solubility parameter ⁇ (cal / cm 3 ) 1/2 is less than 9.3, the above-described interaction is weakened, and thus the above-described inclined structure is not sufficiently formed.
  • the solubility parameter ⁇ (cal / cm 3 ) 1/2 is preferably 9.3 or more, more preferably 10 or more, and 11 or more. Further preferred.
  • the solvent is evaporated according to the heating conditions (temperature, time, catalyst, curing material, air volume, etc.) to form a gradient structure. ⁇ It is usually fixed (cured). Therefore, in the point of proceeding curing while forming the above-described inclined structure, the solvent tends to be selected using the boiling point (evaporation rate) as a guide in accordance with the curing temperature. Specifically, a solvent having a boiling point of 30 to 300 ° C., a solvent having a boiling point of 40 to 250 ° C. is more preferable, and a solvent having a boiling point of 50 to 210 ° C. is more preferable. In the case of a mixed solvent containing two or more solvents, the boiling point of the solvent having the highest boiling point contained in these mixed solvents may be in the above range.
  • Examples of the solvent that can be used as the solvent and has a solubility parameter ⁇ (cal / cm 3 ) 1/2 of 9.3 or more and a boiling point of 50 to 210 ° C. include: Methanol, ethanol, 1-propanol, IPA (isopropanol), 1-butanol, isobutanol, 2-butanol, 1-pentanol, cyclohexanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-methoxypropanol, 2-methyl Alcohols such as -1-butanol, isoamyl alcohol, tetrahydrofurfuryl alcohol, ethylene glycol monoacetate, benzyl alcohol, ethylene glycol, 1.2-propylene glycol; Ketones such as cyclohexanone, 2-methylcyclohexanone, acetone; Carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid; Carboxylates such as methyl acetate and ethylene glycol
  • ⁇ 21.4 (cal / cm 3 ) 1/2 ⁇ water having the highest solubility parameter ⁇ and alcohol are preferable.
  • alcohols methanol, ethanol, 1-propanol, 2-methoxyethanol (EGM), 2-ethoxyethanol, 2-methoxypropanol (PGM), 1-butanol, 1-pentanol, 2-methyl-1-butanol Primary alcohols such as 1-pentanol tend to be preferable. These alcohols can be used alone, but are also preferably used by mixing with water.
  • the above solvent having a solubility parameter ⁇ (cal / cm 3 ) 1/2 of 9.3 or more contained in the solvent may be used alone or in combination of two or more.
  • the said solvent is a mixed solvent containing two or more solvents, at least one should just satisfy
  • the solubility parameter of the one solvent contained in the mixed solvent satisfies the above conditions, the hydrophilic sulfonic acid-containing group derived from the copolymer (i) and the one solvent have a constant mutual relationship.
  • a hydrophilic sulfonic acid-containing group is brought together with the one solvent on the surface of the applied mixture in contact with the outside air. This is because there is no change in the movement of the copolymer (i) having, and as a result, hydrophilic sulfonic acid-containing groups are concentrated on the surface.
  • the solubility parameter ⁇ (cal / cm 3 ) 1/2 of the solvent having the highest boiling point contained in the mixed solvent is preferably 9.3 or more.
  • the solubility parameter ⁇ (cal / cm 3 ) 1/2 of the solvent on the high boiling side is higher than that on the solvent on the low boiling side because a cured product having a sulfonic acid concentration inclined on the surface is easily formed.
  • the weight ratio of the solvent having the highest solubility parameter / the other solvent is preferably 99.9 / 0.1 to 1/99, more preferably 99/1 to The range is 10/90, more preferably 98/2 to 30/70.
  • the solvent other than water is a low polarity solvent that separates from water
  • the amount of water added is large, or the evaporation rate is higher than necessary.
  • a fast (low boiling point) solvent is mixed
  • the applied composition of the present invention tends to form water droplets in the solvent drying step, and a transparent and smooth cured product (typically a film) is formed due to a decrease in leveling properties. It may not be obtained. Therefore, when selecting a mixed solvent with water, it is important to first make the composition of the present invention a uniform solution or a uniform dispersion by using a highly polar solvent that is easily compatible with water.
  • the weight ratio of the solvent other than water / water is relatively preferably 80/20 to 1/99, and 70 / It is more preferably 20 to 5/95, further preferably 70/30 to 5/95, and particularly preferably 60/40 to 10/90.
  • Examples of the method for selecting the type of solvent other than water to be mixed with water include a method for selecting a highly polar solvent having a solubility parameter ⁇ (cal / cm 3 ) 1/2 of 9.3 or more.
  • a solvent having an evaporation rate ratio R with respect to water at the internal temperature of the drying process is preferably within a range of 0.1 to 2.0, and a solvent having an evaporation rate ratio R of 0.2 to 1.8 is more preferable.
  • a solvent having an evaporation rate ratio R in the range of 0.3 to 1.5 is more preferable.
  • the evaporation rate ratio R is calculated by the following simple calculation formulas (A) to (B).
  • (A) Evaporation rate saturated vapor pressure at drying temperature (mmHg) ⁇ ⁇ (molecular weight)
  • Evaporation rate ratio with respect to water R evaporation rate of solvent other than water / water evaporation rate
  • the evaporation rate of water at 50 ° C. is calculated to be 92.6, which is typical when solvent drying is performed at 50 ° C.
  • the solvent evaporation rate ratio R is calculated as follows.
  • a —SO 3 M group (M represents a hydrogen atom, an alkali metal, an alkaline earth metal, or an ammonium ion) formed on a substrate and Si—O—Si is formed.
  • a cured product (typically a film) having a structure or a Si—O—C structure, comprising an SO 3 M group concentration (Sa) on the outer surface of the film, an interface contacting the substrate and the outer surface
  • a cured product typically a film having a SO 3 M group concentration (Da) ratio (Sa / Da) of 2 to 1000 at an intermediate point can be mentioned.
  • Si-O-Si structure is detected at 1090 ⁇ 1010 cm -1 by IR, likewise Si-O-C structure can be detected at approximately around 1100 ⁇ 1200 cm -1 and 800 ⁇ 810 cm -1.
  • the gradient ⁇ sulphonic acid concentration ratio (Sa / Da) ⁇ of the cured product (eg, film) of the present invention is usually in the range of 1.01 to 1000, preferably in the range of 1.1 to 100. More preferably, it is in the range of 1.2 to 60, and in any case, the lower limit value is more preferably 1.1 or more.
  • the cured product of the present invention has hydrophilicity and Si—O—Si structure or Si—O—C structure, and therefore has excellent hardness, wear resistance, weather resistance, and the like.
  • a cured product typically a film obtained from the copolymer (i) or the composition containing the copolymer (i) of the present invention
  • the copolymer (i) of the present invention or Additives or modifiers may be added to the composition.
  • additives or modifiers include UV absorbers, HALS (hindered amine light stabilizers), antioxidants, radical scavengers, fillers, pigments, color correction agents, high refractive index agents, fragrances, and interfaces.
  • UV absorbers include UV absorbers, HALS (hindered amine light stabilizers), antioxidants, radical scavengers, fillers, pigments, color correction agents, high refractive index agents, fragrances, and interfaces.
  • the UV absorber and HALS are added mainly for further improving weather resistance.
  • the antioxidant and radical scavenger are added mainly for improving heat resistance or preventing deterioration.
  • the filler is added mainly for improving wear or imparting toughness.
  • examples of the filler include organic fillers such as acrylic resin, polyester resin, polyurethane resin, phenol resin, and polyolefin resin, and inorganic fillers such as silica particles and glass fibers.
  • the pigments and dyes are added mainly for coloring.
  • the color correction agent is added mainly for complementary colors. Examples of color complementary agents include bluing agents.
  • the high refractive index agent is added mainly for increasing the refractive index of the resulting cured product.
  • the high refractive index agent examples include metal oxides such as titanium oxide and sulfur compounds such as thioepoxy compounds.
  • the fragrance is added to improve odor.
  • the surfactant, antifoaming agent, leveling agent, and sagging prevention material are added mainly for improving coatability and improving the appearance of a cured product (for example, a film).
  • surfactant examples include sodium lauryl sulfate, triethanolamine lauryl sulfate, sodium polyoxyethylene lauryl ether sulfate (Kao Emal 270J), sodium dodecylbenzenesulfonate, sodium alkylnaphthalenesulfonate (Kao Perex NB-L).
  • antifoaming agent examples include Shin-Etsu Chemical KS-604, Shin-Etsu Chemical KF-604, Shin-Etsu Chemical KS-66, Shin-Etsu Chemical KM-88P, Shin-Etsu Chemical KM-601S, Shin-Etsu Chemical KM-72.
  • leveling agent examples include modified silicone oil (Shin-Etsu Chemical KF355A, Shin-Etsu Chemical KF640), Shin-Etsu Chemical KP-341, Shin-Etsu Chemical KP-326, Shin-Etsu Chemical KP-104, Shin-Etsu Chemical KP-110. Kyoeisha Chemical Co., Ltd. Polyflow KL-100, Kyoeisha Chemical Co., Ltd. Polyflow KL-800, Kyoeisha Chemical Co., Ltd. KL-800, Kyoeisha Chemical Co., Ltd. Polyflow WS, Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
  • Examples of the sagging prevention material include Kyoeisha Chemical Co., Ltd., Talen 7200-20, Kyoeisha Chemical Co., Ltd., Talen BA-600, Kyoeisha Chemical Co., Ltd., Taren KU-700, Kyoeisha Chemical Co., Ltd., Taren KY-2000, Kyoeisha Chemical Co., Ltd.
  • a cured product for example, a film, can be formed by curing the composition containing the copolymer (i) or copolymer (i) of the present invention and the silane compound (ii) thus obtained.
  • curing means that, for example, when the solvent is removed from the copolymer (i) or the composition containing the copolymer (i), the solubility in the solvent is typically reduced. Or it may mean lost.
  • the copolymer (i) of the present invention or the composition containing the copolymer (i) is cured, the copolymer (i) or the copolymer (i) and a silane are typically used.
  • Such curing is preferably performed by heating, for example.
  • the heating temperature is approximately in the range of 30 to 300 ° C, preferably in the range of 40 to 200 ° C, more preferably in the range of 50 to 180 ° C.
  • the heating time is usually in the range of 0.02 hours to 200 hours, preferably 0.1 hours to 8.0 hours, more preferably 0.3 hours to 4.0 hours.
  • a known polyfunctional (meth) acrylate, a known polyfunctional epoxy compound, or a known polyfunctional vinyl compound is added to the copolymer (i) or the composition containing the copolymer (i). Further, it can be cured by adding UV radical polymerization initiator, UV cationic polymerization initiator or the like, if necessary, and irradiating with ultraviolet rays (UV) which is a kind of radiation.
  • UV ultraviolet rays
  • energy rays having a wavelength range of 0.0001 to 800 nm can be used as radiation.
  • the radiation is classified into ⁇ rays, ⁇ rays, ⁇ rays, X rays, electron rays, ultraviolet rays, visible light, microwaves, and the like, depending on the composition of the copolymer (i) silane compound (ii) and the like. It can be appropriately selected and used.
  • ultraviolet rays are preferable, and the output peak of ultraviolet rays is preferably in the range of 200 to 450 nm, more preferably in the range of 210 to 445 nm, still more preferably in the range of 220 to 430 nm, and particularly preferably in the range of 230 to 400 nm.
  • the output peak of ultraviolet rays is preferably in the range of 200 to 450 nm, more preferably in the range of 210 to 445 nm, still more preferably in the range of 220 to 430 nm, and particularly preferably in the range of 230 to 400 nm.
  • an electrodeless UV (ultraviolet) lamp with less infrared and high illuminance is preferable to a normal electroded UV (ultraviolet) lamp.
  • an ultraviolet absorber or HALS is added to the copolymer (i) or composition, it is preferable to use an ultraviolet lamp having a peak intensity at 240 to 270 nm in output characteristics.
  • the atmosphere in the case of curing the copolymer (i) or the composition containing the copolymer (i) of the present invention may be an inert gas atmosphere such as nitrogen, but is preferably an air atmosphere.
  • the humidity of the atmosphere is preferably as low as possible because the surface of the cured product tends to be non-uniform under high humidity, but is preferably in the range of 20 to 70% RH, and in the range of 30 to 60% RH. Is more preferable, and the range of 40 to 60% RH is more preferable.
  • the film which is an example of the cured product is a film (Z1) having a thickness exceeding 100 nm (0.1 ⁇ m).
  • a film having such a thickness is excellent in wear resistance and durability, so that it is used for inner and outer coatings of buildings and transportation equipment (vehicles, ships and aircraft), inner and outer coatings of household appliances and electrical appliances, and used for them. It is preferably used as a coating for fixtures and parts. In particular, it is useful for outdoor coating applications that require weather resistance.
  • a surface with high hardness can be formed without being affected by the base material (generally a soft substrate).
  • the film coated on the material is easily damaged by the influence of the base material).
  • This high-hardness surface coating film makes it difficult to be damaged, and even if the surface is somewhat shaved due to stress or the like beyond assumption, the film remains in most cases, so that the film performance is easily maintained (that is, durable) Tend to improve).
  • the film (Z1) can be produced, for example, by applying the copolymer (i) or a composition containing the copolymer (i) to a substrate described later and curing it.
  • the method for applying the copolymer (i) or the composition containing the copolymer (i) to a substrate include, for example, a brush coating method, a spray coating method, a wire bar method, a bar coater method, a blade method, Examples thereof include a roll coating method, a spin coating method, a dipping method, and other known coating methods.
  • the coating amount may be set so that the thickness of the film (Z1) falls within a desired range.
  • the thickness of the film (Z1) is preferably more than 0.1 ⁇ m (100 nm) and 500 ⁇ m or less, more preferably more than 0.1 ⁇ m and 100 ⁇ m or less, and still more preferably 1 to 50 ⁇ m.
  • the thickness of the film (Z1) tends to be relatively thick, approximately in the range of more than 0.1 ⁇ m (100 nm) to 500 ⁇ m or less, preferably in the range of 1 ⁇ m to 200 ⁇ m, Preferably it is the range of 3 micrometers or more and 100 micrometers or less.
  • the material used as the base material examples include PMMA, polycarbonate (PC), PET, ABS, triacetyl cellulose (TAC), polyvinyl chloride (vinyl chloride), polyethylene (PE), polypropylene (PP), and polylactic acid (PLA). ), Poly (thio) urethane resin, poly (thio) urea resin, and (thio) epoxy resin and other organic materials, glass, iron, stainless steel, aluminum, nickel, zinc, gold, silver, copper, metal oxides, Composites such as SMC (Sheet Molding Compound) that combines inorganic materials such as ceramics, cement, slate, marble, granite and mortar, inorganic materials such as glass fiber and calcium carbonate, and organic materials such as unsaturated polyester resin Materials and the like.
  • PC polycarbonate
  • PET ABS
  • PV chloride polyvinyl chloride
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PVA polylactic acid
  • Such an organic base material, inorganic base material, and composite base material made of such organic material, inorganic material, and composite material can be used as they are, but they may be used after various surface treatments are performed.
  • the surface treatment for example, the adhesion between the substrate and the layer made of the film (Z) can be enhanced.
  • the substrate subjected to such surface treatment include a substrate obtained by metal plating the substrate surface, a substrate obtained by chemically treating the substrate surface with a chemical such as a zinc phosphate aqueous solution, and a corona treatment.
  • Examples of the coating agent used for the primer treatment, undercoat treatment, or anchor coat treatment include polyester resins, polyamide resins, polyurethane resins, epoxy resins, phenol resins, (meth) acrylic resins, polyvinyl acetate.
  • a coating agent containing a resin such as a polyethylene resin, a polyolefin resin such as polyethylene and polypropylene, or a copolymer or modified resin thereof, a cellulose resin, or the like as a main component of the vehicle can be used.
  • the coating agent may be either a solvent type coating agent or an aqueous type coating agent.
  • silane coupling agent coating agents include silane coupling agent coating agents, mixed coating agents of silane coupling agents and fillers, modified polyolefin coating agents, ethyl vinyl alcohol coating agents, polyethyleneimine coating agents, polybutadiene coating agents.
  • Agent polyurethane coating agent; polyester polyurethane emulsion coating agent, polyvinyl chloride emulsion coating agent, urethane acrylic emulsion coating agent, silicon acrylic emulsion coating agent, vinyl acetate acrylic emulsion coating agent, acrylic emulsion coating agent; Styrene-butadiene copolymer latex coating agent, acrylonitrile-butadiene copolymer latex coating agent, methyl methacrylate-butadiene copolymer latex coating agent, chloroprene latex coating agent, polybutadiene rubber rubber latex coating agent, poly An acrylic ester latex coating agent, a polyvinylidene chloride latex coating agent, a polybutadiene latex coating agent
  • These coating agents can be applied, for example, by the gravure coating method, reverse roll coating method, knife coating method, kiss coating method, etc. 0.005 g / m 2 to 5 g / m 2 .
  • the silane coupling agent-based coating agent the mixed coating agent of the silane coupling agent and the filler, and the trade names “Takelac TM” and “Takenate TM” (both made by Mitsui Chemicals)
  • a typical polyurethane-based coating agent is more preferable.
  • silane coupling agents a silane coupling agent having an epoxy group, a mercapto group, or an amino group is relatively preferred, a silane coupling agent having an amino group is more preferred, and bis (trimethoxysilylpropyl) is further preferred.
  • Amine, bis (triethoxysilylpropyl) amine, N, N′-bis (trimethoxysilylpropyl) ethylenediamine, and N, N′-bis (triethoxysilylpropyl) ethylenediamine are most preferred.
  • the polyurethane-based coating agent has a urethane bond in the main chain or side chain of the resin contained in the coating agent.
  • a polyurethane-type coating agent is a coating agent containing the polyurethane obtained by making polyol and isocyanate compounds, such as polyester polyol, polyether polyol, or acrylic polyol, react, for example.
  • polyester polyols such as condensation polyester polyols and lactone polyester polyols are mixed with isocyanate compounds such as tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, norbornane diisocyanate methyl, and xylene diisocyanate.
  • isocyanate compounds such as tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, norbornane diisocyanate methyl, and xylene diisocyanate.
  • the method of mixing the polyol compound and the isocyanate compound is not particularly limited.
  • the mixing ratio is not particularly limited, but if the isocyanate compound is too small, it may cause curing failure, so that the OH group of the polyol compound and the NCO group of the isocyanate compound are in the range of 2/1 to 1/40 in terms of equivalents. Is preferred.
  • the surface treatment can be performed for the purpose other than the improvement of adhesion, for example, for the purpose of imparting antireflection properties.
  • a glazing group having fine irregularities formed on the surface is used as the substrate subjected to such a surface treatment.
  • coated the coating material to the surface of these base materials and formed the coating film can also be used.
  • the above substrate can be used alone as a substrate, but can also be used as a laminate substrate in which a plurality of substrates selected from an organic substrate, an inorganic substrate, and a composite substrate are laminated.
  • optical system substrate used for optical articles and optical devices represented by lenses, glasses, cameras, display devices (displays), projection devices, etc.
  • transparent A transparent substrate made of a material having a property can also be used.
  • Examples of the hard coat layer include a layer formed from an acrylic material, a layer formed from a silica material, and the like.
  • Examples of the antireflection layer include a layer formed of a low refractive index material, a multilayer antireflection layer in which layers of a low refractive material and layers of a high refractive material are alternately stacked.
  • the functional layer may be provided outside the base material and the layer (Z1), but may be provided between the base material and the layer (Z1), for example, on the base material.
  • the hard coat layer and the antireflection layer are preferably provided between the base material layer and the layer (Z1), for example, provided on the base material.
  • the layer in contact with the layer comprising the film (Z1) of the present invention (Z1) is at it is one preferred embodiment of stacking such that a layer composed mainly of SiO 2 is there.
  • the structural unit a represented by the formula (1) is in the range of 0.990 to 0.600
  • the structural unit b represented by the formula (2) is in the range of 0.005 to 0.200
  • the formula ( The structural unit c represented by 3) is preferably in the range of 0.005 to 0.200
  • a is in the range of 0.980 to 0.700
  • b is in the range of 0.010 to 0.150
  • the ratio (i) / (ii) of the weight of the copolymer (i) and the weight of the silane compound (ii) in terms of SiO2 is the higher ratio of the copolymer (i) for the same reason as above.
  • the weight ratio is preferably in the range of 99/1 to 40/60, more preferably in the range of 95/5 to 60/40.
  • the film (Z1) is an antifogging film, an antifouling film, or an antistatic film
  • the substrate is coated with the antifogging film, the antifouling film, or the antistatic film, for example.
  • a laminated body is obtained.
  • the substrate is a film
  • a pressure-sensitive adhesive layer described later can be provided on the surface on which the film of the present invention is not formed, and a release film can be provided on the surface of the pressure-sensitive adhesive layer.
  • the adhesive layer is laminated on the other side of the base film
  • the laminated film having the film of the present invention is used as an antifogging film and an antifouling film, and the surface of a display material for glass, bathroom mirrors, displays, televisions It can be easily attached to signboards, advertisements, information boards such as information boards, signs for railways, roads, etc., outer walls of buildings, window glass and the like.
  • a well-known adhesive can be used.
  • the adhesive include acrylic adhesives, rubber adhesives, vinyl ether polymer adhesives, and silicone adhesives.
  • the thickness of the adhesive layer is usually in the range of 2 to 50 ⁇ m, preferably in the range of 5 to 30 ⁇ m.
  • the surface of the film in contact with the outside air may be covered with a coating material.
  • the film covered with the covering material and the laminate having the film can prevent the film from being damaged or soiled during transportation, storage, display, or the like.
  • the coating material when the coating material is irradiated with radiation by applying the copolymer (i) or the composition containing the copolymer (i) as described above, for the purpose of avoiding polymerization inhibition due to oxygen, the coating material can be cured by irradiating with radiation while keeping the coating material in close contact with the coated product, and the film of the present invention and the coating material can be laminated on a substrate or the like. By doing in this way, the laminated body which prevented the damage
  • Examples of the material preferably used as the covering material include, for example, polyvinyl alcohol (PVA), vinyl alcohol polymers such as ethylene / vinyl alcohol copolymer, polyacrylamide, polyisopropylacrylamide, and polyacrylonitrile. , Polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), biaxially oriented polypropylene (OPP), and the like.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PVD vinyl alcohol polymers
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PET polyethylene terephthalate
  • PS polystyrene
  • OPP biaxially oriented polypropylene
  • the laminate of the present invention can be made into laminates of various forms by devising the shape of the substrate.
  • membrane (Z1) and laminated body obtained by this invention can be used with forms, such as a film, a sheet
  • the film (Z1) can also be used as a primer layer.
  • the film (Z1) obtained by the present invention is excellent in hydrophilicity, durability, abrasion resistance, and weather resistance, and has high antifogging properties, antifouling properties, antistatic properties, and quick drying properties (water evaporation).
  • the water contact angle of the membrane (Z1) obtained by the present invention is usually 30 ° or less, preferably 20 ° or less, more preferably 10 ° or less.
  • a film having a water contact angle of not more than the above upper limit has high hydrophilicity and is easy to blend (wet) with water and is excellent as a hydrophilic material.
  • the film of the present invention when used as an antifogging coat, water droplets spread on the film surface and a water film can be formed, so that the antifogging effect is excellent. It is excellent in antifouling effect because it can be removed by floating the dirt.
  • the film of the present invention is excellent in antistatic properties, and is also useful for antistatic materials, antistatic coatings, and dust adhesion preventing coatings.
  • the laminate obtained by the present invention is also excellent in hydrophilicity and durability, and is useful as an antifogging material, an antifouling material, an antistatic material and the like.
  • the laminate obtained by laminating the film of the present invention on a substrate made of a transparent material such as transparent resin and glass has transparency, hydrophilicity, antifogging property, antifouling property, and antistatic property. It can be used as a laminate having excellent properties, quick drying properties, anti-condensation properties, weather resistance, and abrasion resistance.
  • Measurement conditions Apparatus: AVANCE III cryo-500 type nuclear magnetic resonance apparatus manufactured by Bruker Biospin * Measurement nucleus: 13 C (125 MHz) * Measurement mode: Single pulse proton broadband decoupling * Pulse width: 45 ° (5.0 ⁇ sec) * Number of points: 64K * Measurement range: -25 to 225 ppm * Cumulative number: 1000 times * Measuring solvent: D 2 O * Measurement temperature: Room temperature * Sample concentration: 40mg / 0.6ml-D 2 O
  • FE-TEM Field emission transmission electron microscope
  • JEM-2200FS manufactured by JEOL
  • Accelerating voltage 200 kV
  • FIB Frecused Ion Beam System
  • SMI2050 manufactured by Seiko Instruments Inc.
  • the obtained polymerization solution was concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator, and 590 g of isopropanol and 590 g of cyclohexane were added to the obtained residue and mixed vigorously.
  • the precipitated polymer was filtered off, and the resulting filter cake was washed with ethanol, and then sufficiently dried under reduced pressure (less than 100 mmHg) at 50 ° C. until no weight change was observed. 9 g (89% yield) was obtained.
  • the obtained polymerization solution was concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator, and 400 g of isopropanol and 400 g of cyclohexane were added to the resulting residue and mixed vigorously.
  • the precipitated polymer was filtered off, and the resulting filter cake was washed with ethanol, and then sufficiently dried under reduced pressure (less than 100 mmHg) at 50 ° C. until no weight change was observed. 5 g (yield 91%) was obtained.
  • the coating composition is applied to the surface of a well-cleaned glass plate (surface water contact angle of less than 8 °) with a bar coater # 24, pre-dried at 50 ° C. for 5 minutes, and then heated at 150 ° C. for 1 hour. Then, a coating film having a thickness of 3 ⁇ m was formed on the surface of the glass plate. After cooling to room temperature, the coating film surface was washed with water and dried with an air gun, and the film was evaluated (appearance, water contact angle, antifogging property, antifouling property, wear test). The results are listed in Table 1. In Example 1a, scratch resistance and adhesion were also evaluated. These results are shown in Tables 2 and 3, respectively.
  • Example 1b (Weather resistance test) The film produced in Example 1a was subjected to a xenon weather resistance test, and the water contact angle and b * at a test time of 0 hour, a test time of 1000 hours, and a test time of 2000 hours were measured. The value represented by b * indicates the value of the b * component in the L * a * b * color system. Table 2 lists the results of film evaluation (appearance, scratch resistance, abrasion test) before the xenon weather resistance test, in order to compare with the experimental results of Reference Example 1b described later.
  • the obtained coating solution having a solid content NV of 50 wt% was applied to a base material (manufactured by Takiron Co., Ltd., polycarbonate plate, length 100 mm ⁇ width 100 mm ⁇ thickness 2 mm) with a bar coater # 06, and immediately heated to 40-50 ° C. It is charged in a wind dryer for 2 minutes to evaporate the solvent, and finally a UV conveyor (Fusion UV Systems Japan Co., Ltd., electrodeless discharge lamp H bulb, conveyor speed 6 m / min, integrated light quantity 900 mJ / cm 2 ) Then, a transparent film having a thickness of 4 ⁇ m was formed on the substrate surface.
  • Example 1b the surface was washed with running water and dried with an air gun, and the film was evaluated (appearance, scratch resistance, abrasion test). Furthermore, the weather resistance test was conducted in the same manner as in Example 1b, and the water contact angles at a test time of 0 hour, a test time of 1000 hours and a test time of 2000 hours were measured. The results are listed in Table 2.
  • “acrylic resin 100” is listed in the column of the film composition (weight ratio) in Reference Example 1b. In Reference Example 1b, the ratio of the acrylic resin in the polymer component constituting the coating solution is 100. Means%.
  • Preparation of coating composition and formation of coating film as in Example 1a, except that the amount of copolymer CH120417 was changed from 5.0 g to 7.1 g and the amount of TEOS was changed from 26 g to 18.6 g
  • the film after washing with water was evaluated (appearance, water contact angle, antifogging property, antifouling property, abrasion test, adhesion). The results are listed in Table 3. In Table 3, the evaluation of the film obtained in Example 1a is also shown.
  • Example 1d (Copolymer CH120531) ⁇ Preparation of coating composition>
  • the copolymer prepared in Synthesis Example 4 was prepared by mixing 22 g of water with 3.3 g of CH120531 and then mixing 28 g of EGM, 22 g of TEOS, and 4.5 g of 5 wt% sulfuric acid under stirring conditions. .
  • the obtained mixed solution was passed through a filter having an average pore size of 0.5 ⁇ m to obtain a colorless and transparent coating composition having a solid content (total amount of copolymer and TE 2 in terms of SiO 2 ) NV12 wt%.
  • the polymer / TEOS (as SiO 2 ) weight ratio in this composition is 33/67.
  • Example 3d (Copolymer CH120517) ⁇ Preparation of coating composition and formation and evaluation of coating film> Copolymer Preparation of coating composition, formation of coating film, and water in the same manner as in Example 1d except that 3.3 g of copolymer CH120517 prepared in Synthesis Example 6 was used instead of 3.3 g of CH120417. The film after washing was evaluated. The results are listed in Table 4.
  • Example 5d (Copolymer CH121112) ⁇ Preparation of coating composition and formation and evaluation of coating film> Copolymer Preparation of coating composition, formation of coating film, and water in the same manner as in Example 1d except that 3.3 g of copolymer CH121112 prepared in Synthesis Example 8 was used instead of 3.3 g of CH120417. The film after washing was evaluated. The results are listed in Table 4.
  • Example 6d (Copolymer CH121029) ⁇ Preparation of coating composition and formation and evaluation of coating film> Copolymer Preparation of coating composition, formation of coating film, and water in the same manner as in Example 1d except that 3.3 g of copolymer CH121029 prepared in Synthesis Example 9 was used instead of 3.3 g of CH120417. The film after washing was evaluated. The results are listed in Table 4.
  • Example 7d (Copolymer CH130219) ⁇ Preparation of coating composition and formation and evaluation of coating film> Copolymer Preparation of coating composition, formation of coating film, and water in the same manner as in Example 1d except that 3.3 g of copolymer CH130219 prepared in Synthesis Example 10 was used instead of 3.3 g of CH120417. The film after washing was evaluated. The results are listed in Table 4.
  • Example 8d (Copolymer CH130319) ⁇ Preparation of coating composition and formation and evaluation of coating film> Copolymer CH120531CH120417 Instead of 3.3 g, the same as in Example 1d except that 3.3 g of copolymer CH130319 prepared in Synthesis Example 11 was used. Preparation of coating composition, formation of coating film, and water The film after washing was evaluated. The results are listed in Table 4.
  • Example 1e (Measurement of inclination-1) ⁇ Preparation of coating composition>
  • the copolymer prepared in Synthesis Example 4 was mixed with 29.0 g of water in 6.0 g of CH120531 to prepare an aqueous solution, and then 38.0 g of EGM, 21.0 g of TEOS, and 5 wt. 6.0% sulfuric acid was mixed.
  • the obtained mixed solution was passed through a filter having an average pore size of 0.5 ⁇ m to obtain 100.0 g of a colorless and transparent coating composition having a solid content of NV 12 wt%.
  • the polymer / TEOS (SiO 2 equivalent) weight ratio in this composition is 1/1 (50/50).
  • the above coating composition is applied to the surface of a well-cleaned glass plate (surface water contact angle of less than 8 °) with a bar coater # 12, pre-dried at 50 ° C. for 5 minutes, and then heated at 150 ° C. for 1 hour. Then, a coating film having a thickness of 1.5 ⁇ m was formed on the surface of the glass plate. After cooling to room temperature and washing the coating membrane surface with water, the membrane was evaluated (appearance, water contact angle, sulfonic acid concentration). The results are listed in Table 5.
  • Example 1e a coating film having a thickness of 1.5 ⁇ m was formed on the primer layer surface, and the coating film surface was washed with water, and then the film was evaluated.
  • the results are listed in Table 5.
  • Example 1f (Formation of coating film on plastic substrate) ⁇ Preparation of Coating Composition-16> After 10.0 g of water was mixed with 3.0 g of the copolymer CH120517 prepared in Synthesis Example 6 to prepare an aqueous solution, 15.0 g of EGM and glycidyloxypropyltrimethoxysilane were added to the aqueous solution at room temperature and under stirring conditions. (Hereinafter abbreviated as KBM-403) 1.5 g, 0.03 g of Polyflow KL-100 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) as an additive, and 5.0 g of 5 wt% sulfuric acid were mixed.
  • KBM-403 Polyflow KL-100
  • the coating composition-16 was applied to the surface of the primer layer with a bar coater # 40, pre-dried at 50 ° C. for 5 minutes, and then heated at 120 ° C. for 1 hour to form a coating film having a thickness of 5 ⁇ m on the primer layer. Formed. After cooling to room temperature and washing the coating film surface with water, the film was evaluated (appearance, water contact angle, adhesion). The obtained film was transparent, the water contact angle of the film was 15 °, and the result of the adhesion test (cross-cut peel test) was 100/100.
  • Example 1g Curing using heat and UV together ⁇ Preparation of coating composition-17> After making a solution by mixing 29.0 g of water with 6.0 g of the copolymer CH120417 produced in Synthesis Example 1, 38.0 g of EGM, 20.8 g of TEOS, and 6.0 g of 5 wt% sulfuric acid was mixed.
  • the above coating composition-20 (solid content 0.5 wt%) was applied with a spin coater (MIKASA SPINCOATER 1H-DX2) in the same manner as the formation of the primer layer, and preliminarily kept in an oven at 50 ° C. for 1 minute. After drying, it was heated at 150 ° C. for 1 hour to form a coating film having a thickness of 5 nm on the silane coupling layer.
  • MIKASA SPINCOATER 1H-DX2 spin coater
  • a laminate in which a primer layer and a coating film (total thickness of both 10 nm) were formed on a glass plate was obtained. This was cooled to room temperature, and the film was evaluated (appearance, water contact angle, antifogging property, antifouling property, adhesion). The appearance was evaluated after these operations, but the antifogging and antifouling properties were evaluated after washing with water. The water contact angle was measured after both the above heating and cooling operations and after washing with water.
  • the coating composition was prepared, the coating film was formed, and the film after washing with water was evaluated in the same manner as in Reference Experimental Example 1B, except that the primer composition-20 was changed to the primer composition-23.
  • the obtained cured film was transparent, had a water contact angle of 5 °, and adhesion of 100/100.
  • Measurement model Hitachi, UV-Vis near-infrared spectrophotometer "U-4100" Measurement method: Transmission method, specular reflection method (incident angle 5 °, absolute reflectance) Measurement wavelength range: 450-750nm Scan speed: 300 nm / min Sampling interval: 1 nm Split width: 6nm
  • the base material used in the above Reference Experimental Example 3B uses a highly transparent material (glass) with almost no internal loss (scattering, etc.) of transmitted light.
  • the AR (antireflection) layer reflects the surface light. Has a reduced structure.
  • a thin film having a thickness of 10 nm was formed on the AR layer.
  • the formed thin film has the high transparency which can fully be used for an optical use, and does not impair the antireflection characteristic of AR layer.
  • the laminated body to which high hydrophilic property was provided was able to be obtained. In general, when a film of micron order or more is formed, it is expected that the transparency is greatly reduced due to reflection on the film surface.
  • the MR-8 TM plastic lens thus obtained has a refractive index (ne) of 1.60, an Abbe number ( ⁇ e) of 40, a specific gravity of 1.29, and a heat resistance of 90 ° C. or more, which is suitable as a plastic lens for spectacles. It had excellent physical properties.
  • an MR-8 TM eyeglass lens having a multilayer structure (hereinafter abbreviated as an AR layer) having antireflection properties was obtained by forming a layer whose surface is mainly composed of SiO 2 . .
  • the coating composition-100 was applied to the surface of the AR layer of the MR-8 TM eyeglass lens having the AR layer by a spin coater (rotation speed: 4000 rpm), and heated at 80 ° C. for 3 hours. After cooling to room temperature, the coating film surface is washed with water, and further dried with a 40 ° C. hot air dryer to obtain an MR-8 TM spectacle lens having a coating film with a thickness of 4 nm formed on the AR layer. It was.
  • the obtained MR-8 TM spectacle lens (laminate) was evaluated at room temperature.
  • the obtained MR-8 TM spectacle lens (laminate) on which the coating film was formed was transparent, highly hydrophilic, and excellent in antifogging and antifouling properties.
  • the MR-8 TM spectacle lens (laminated body) on which the obtained coating film is formed is immersed in pure water and irradiated with ultrasonic waves (output 240 W, frequency 40 Hz), thereby being water resistant (maintaining hydrophilicity). ) was evaluated.
  • the results are shown in Tables 8 and 9. Furthermore, the measurement results of reflectance are shown in FIG.
  • the coating composition-101 (solid content NV 2.0 wt%) was applied to the surface of the HC layer of the MR-8 TM eyeglass lens having the HC layer by a spin coater (rotation speed 4000 rpm) and heated at 80 ° C. for 3 hours. . After cooling to room temperature, the coating film surface was washed with water and further dried with a hot air dryer at 40 ° C. to obtain an MR-8 TM spectacle lens having a coating film having a thickness of 140 nm formed on the HC layer. The obtained MR-8 TM spectacle lens (laminate) was evaluated at room temperature. The results are listed in Table 9.
  • Reference Experimental Example 3A The coating composition-100 prepared in Reference Experimental Example 1A (solid content NV 0.5 wt%) was applied to the surface of a well-cleaned glass plate (surface water contact angle of less than 8 °) with a spin coater (rotation speed 4000 rpm). It was applied and heated at 80 ° C. for 3 hours. After cooling to room temperature, the coating film surface was washed with water and further dried with a 40 ° C. hot air dryer to obtain a glass plate on which a 4 nm thick coating film was formed. The film was evaluated at room temperature. The results are listed in Table 9.
  • the coating composition-103 (solid content NV 0.5 wt%) prepared in Reference Experimental Example 4A was applied to the surface of the AR layer of the MR-8 TM eyeglass lens having the AR layer with a spin coater (rotation speed 4000 rpm). And heated at 80 ° C. for 3 hours. After cooling to room temperature, the coating film surface is washed with water, and further dried with a 40 ° C. hot air dryer to obtain an MR-8 TM spectacle lens having a coating film with a thickness of 4 nm formed on the AR layer. It was. The obtained MR-8 TM spectacle lens (laminate) was evaluated at room temperature. The results are listed in Table 9.
  • aqueous solution was prepared by mixing 2.5 g of water with 0.5 g of the copolymer CH121112 prepared in Synthesis Example 8, and then 96.7 g of EGM and 0.23 g of 5 wt% sulfuric acid were mixed with this aqueous solution.
  • the obtained mixed solution was passed through a filter having an average pore size of 0.5 ⁇ m to obtain a colorless and transparent coating composition-104 having a solid content of NV of 0.5 wt%.
  • the coating composition-104 (solid content NV 0.5 wt%) prepared in Reference Experimental Example 5A was applied to the surface of the AR layer of the MR-8 TM eyeglass lens having the AR layer with a spin coater (rotation speed 4000 rpm). And heated at 80 ° C. for 3 hours. After cooling to room temperature, the coating film surface is washed with water, and further dried with a 40 ° C. hot air dryer to obtain an MR-8 TM spectacle lens having a coating film with a thickness of 4 nm formed on the AR layer. It was. The obtained MR-8 TM spectacle lens (laminate) was evaluated at room temperature. The results are listed in Table 9.
  • Example 1A The coating composition-101 (solid content NV 2.0 wt%) prepared in Example 2A was applied to the surface of the AR layer of the MR-8 TM eyeglass lens having the AR layer with a spin coater (rotation speed 4000 rpm). Heated at 80 ° C. for 3 hours. After cooling to room temperature, the surface of the coating film is washed with water and further dried with a hot air dryer at 40 ° C. to obtain an MR-8 TM spectacle lens having a coating film having a thickness of 140 nm formed on the AR layer. It was. The obtained MR-8 TM spectacle lens (laminate) was evaluated at room temperature. The results are listed in Table 9.
  • the copolymer (i) obtained by the present invention, a film obtained by curing the composition containing the copolymer (i), and a laminate having at least one layer of the film are an antifogging material and an antifouling material. It is useful as a quick-drying material, an antistatic material, and an undercoat material.

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Abstract

　本発明は、親水性、耐摩耗性のバランスに優れ、水による親水性の低下が少なく、さらに耐候性にも優れた硬化物（例えば、膜）、該硬化物を得ることができる重合体および重合体組成物を提供することを課題とする。　本発明の重合体は、スルホン酸含有基、エポキシ基、および、特定のアルコキシシリル基を分子内に有する特定の共重合体（ｉ）である。

Description

共重合体及びそれからなる親水性材料
　本発明は、防曇性、防汚性、帯電防止性を備え、耐摩耗性、耐候性に優れた親水性の共重合体、該共重合体を含む組成物、およびそれらから得られる硬化物（例えば、膜）、ならびにそれらの用途に関する。
　近年、プラスチック表面、ガラス表面などの基材表面に発生する曇り、汚れに対する改善要求が強まっている。
　曇りの問題を解決する方法として、アクリル系オリゴマーに反応性界面活性剤を加えた防曇塗料が提案されており、この防曇塗料から得られる硬化物（膜）は親水性と吸水性が向上するとされている（非特許文献１）。また、汚れの問題を解決する方法として、例えば、表面の親水性を向上させて、外壁等に付着した汚れ（外気疎水性物質等）を降雨または散水等によって浮き上がらせて効率的に除去するセルフクリーニング性（防汚染性）を有する防汚染材料が注目されている（非特許文献２、３）。
　本発明者らは、これらの「曇り」および「汚れ」の課題を解決するための提案としてアニオン性親水基を表面に傾斜（集中化）させる硬化物（単層膜）を提案した（特許文献１）。この発明によって得られる硬化物（膜）は、透明で親水性が高く、防曇性、防汚性、帯電防止性、速乾性（付着水の乾燥速度が速さ）、および耐薬品性に優れ、なおかつ硬くて擦傷性も優れるものである。しかし、本発明者らの検討によれば耐磨耗性および耐候性において改善の余地があることがわかった。
　一般的に、基材表面の耐候性および耐摩耗性を向上させる方法として、無機化合物を基材表面にコートする方法が知られる。代表例としては、ゾルゲル反応によりシリカ化合物を眼鏡レンズのハードコートする方法が挙げられる（非特許文献４）。
　シリカ化合物のハードコートは構造が密のため非常に硬く、その磨耗性はガラス並みであるが、反面、そのハードコートは、割れ易い、染色が困難である、曇り易い、汚れが付着し易くまた固着し易い、といった課題等がある。
　これらを解決する方法として、従来より様々な提案が行われている。例えば、染色性および靭性を付与する方法として、シリカにメラミン多価アルコール縮合物とエポキシ基を有するシラン化合物を配合する方法（特許文献２）、シリカにエポキシ化合物とアルミニウム錯体を配合する方法（特許文献３）、シリカに水酸基を有するアクリル系ポリマーを配合する方法（特許文献４）が提案されている。
　防曇性を付与する方法として、シリカにスチレン系スルホン酸ポリマーを配合する方法（特許文献５）が提案されている。
　その他に、鋼板塗装用水分散性樹脂組成物として、エポキシ基を有する重合性不飽和モノマーと、スルホン酸基等の酸基を有する重合性不飽和モノマーと、水酸酸基を有する重合性不飽和モノマーと、加水分解性シリル基を有する重合性不飽和モノマーとを、モノマー総量に対して各々０．１～１０ｗｔ％の使用量の範囲で乳化重合された共重合体樹脂（Ａ）に、ジルコニウム化合物（Ｂ）とシランカップリング剤（Ｃ）が配合された組成物（特許文献６）が知られている。
　同様に、金属表面用水分散性樹脂処理剤として、エポキシ基、酸基および水酸基を含有しない重合性不飽和モノマーと、エポキシ基を有する重合性不飽和モノマーと、スルホン酸基等の酸基を有する重合性不飽和モノマーと、水酸酸基を有する重合性不飽和モノマーと、加水分解性シリル基を有する重合性不飽和モノマーと、特定構造の環状ウレイド基を有する重合性不飽和モノマーとを、モノマー総量に対して各々０．１～５ｗｔ％の使用量の範囲で乳化重合されたコアシェル型樹脂（Ａ）に、ジルコニウム化合物（Ｂ）とシランカップリング剤（Ｃ）が配合された処理剤（特許文献７）が知られている。
国際公開第２００７／０６４００３号 特開昭５６－２２３６５号公報 特開昭６１－１６６８２４号公報 特開平０６－１６６８４７号公報 特開平１１－０２１５１２号公報 特開２００６－３４２２２１号公報 特開２００６－０８９５８９号公報
東亜合成研究年報、ＴＲＥＮＤ１９９９年　２月号、３９～４４頁 高分子，４４（５），３０７頁、１９９５年 未来材料，２（１），３６－４１頁、２００２年 プラスチックレンズの技術と応用，１６５－１６６頁，シーエムシー出版，２００３年６月３０日発行
　前記特許文献５に記載された提案は親水性が高くなりやすく好ましい提案であるが、ポリマーが膜から離脱し易く、水によって親水性が低下する傾向にあり、（例えば、膜厚が小さくなるほど顕著になり）、実際に防曇性および防汚性（雨水等によるセルフクリーニング）を要求される場面に於いて使用に耐え難いといった課題を抱えていることが、本発明者らの検討でわかってきた。本発明の目的は、親水性、耐摩耗性のバランスに優れ、水による親水性の低下が少なく、さらに耐候性にも優れた硬化物（例えば、膜）、該硬化物を得ることができる重合体および重合体組成物を提供することにある。
　本発明者らは、上記の課題を解決すべく検討を重ねた結果、スルホン酸含有基、エポキシ基、およびアルコキシシリル基を分子内に有する共重合体（ｉ）、およびそれら共重合体（ｉ）を含む組成物から得られる硬化物（例えば、膜）が、親水性、耐摩耗性のバランスに優れ、水による親水性の低下が少なく、さらに耐候性にも優れることを見出し、本発明に到達した。
　すなわち、本発明は次の［１］～［１０］に関する。
　［１］下記一般式（１）、（２）、および（３）で表される構成単位を含む共重合体（ｉ）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 （上記式（１）、（２）および（３）中、ａ、ｂ、およびｃは各構成単位の構成単位比を示し、ａ＝０．９９８～０．００１、ｂ＝０．００１～０．９９８、ｃ＝０．００１～０．９９８であり、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１であり、
Ａ1は、単結合、炭素数１～１０である２価の炭化水素基、下記式（１－１）で表される基、または下記式（１－２）で表される基を示し、Ａ2は、単結合、炭素数１～１０である２価の炭化水素基、下記式（２－１）で表される基、または下記式（２－２）で表される基を示し、Ａ3は、単結合、炭素数１～１０である２価の炭化水素基、下記式（３－１）で表される基、または下記式（３－２）で表される基を示し、
Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は独立して水素原子またはメチル基を示し、Ｒ4は独立して水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、またはブチル基を示し、Ｒ10は水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、またはブトキシ基を示し、Ｍは水素原子、アルカリ金属イオン、１／２価のアルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、またはアミンイオンを示し；
下記式（１－１）、（１－２）、（２－１）、（２－２）、（３－１）、および（３－２）において、ｎおよびｎ2は独立して１～１０の整数であり、ｎ1は０～１０の整数であり、ｍは１～６の整数であり、ｍ1は０～６の整数であり、ｌは０～４の整数であり、Ｒ5およびＲ6は独立して水素原子またはメチル基を示し、＊はＳＯ3Ｍと結合する側の端部、＊＊はエポキシ基と結合する側の端部、＊＊＊はＳｉ原子と結合する側の端部を示す。）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 　［２］一般式（１）、（２）、および（３）で表される構成単位が、それぞれ下記一般式（４）、（５）および（６）で表される構成単位を含む項［１］に記載の共重合体（ｉ）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 （上記式（４）、（５）および（６）中、ａ、ｂ、およびｃは各構成単位の構成単位比を示し、ａ＝０．９９８～０．００１、ｂ＝０．００１～０．９９８、ｃ＝０．００１～０．９９８であり、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１であり、
ｎ1は０～１０の整数であり、ｎは１～１０の整数であり、
Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ5、およびＲ6は独立して水素原子またはメチル基を示し、Ｒ4は独立して水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、またはブチル基を示し、Ｒ10は水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、またはブトキシ基を示し、
Ｍは水素原子、アルカリ金属イオン、１／２価のアルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、またはアミンイオンを示す。）
　［３］上記共重合体（ｉ）のＧＰＣにより測定した重量平均分子量が５００～３，０００，０００である項［１］または［２］に記載の共重合体（ｉ）。
　［４］項［１］～［３］のいずれか１項に記載の共重合体（ｉ）を含む組成物。
　［５］さらに、下記一般式（７）で表されるシラン化合物（ｉｉ）を含む項［４］に記載の組成物。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 （上記式（７）中、Ｘ1およびＸ2は、それぞれ独立して、水酸基、炭素数１～４のアルコキシ基、またはハロゲン原子を示し、
Ｒ11～Ｒ14は、それぞれ独立して、水酸基、水素原子、炭素数１～４のアルキル基、ビニル基、アリル基、フェニル基、２－フェニル－エチル基、炭素数１～４のアルコキシ基、またはハロゲン原子を示し、
ｑは０～１００００の整数である。）。
　［６］上記共重合体（ｉ）の重量と、上記シラン化合物（ｉｉ）のＳｉＯ2換算重量との比が９９．９／０．１～０．１／９９．９の範囲にある項［５］に記載の組成物。
　［７］項［１］～［３］のいずれか１項に記載の重合体または項［４］～［６］のいずれか１項に記載の組成物から得られる、厚みが１００ｎｍ（０．１μｍ）を超える膜（Ｚ１）。
　［８］加熱することにより得られるものである項［７］に記載の膜（Ｚ１）。
　［９］項［７］に記載の膜からなる層(Ｚ１)を少なくとも１層有する積層体。
　［１０］前記層(Ｚ１)が積層体の最外層である項［９］記載の積層体。
　本発明の共重合体、共重合体を含む組成物から得られる硬化物、例えば、膜は、親水性、耐摩耗性のバランスに優れ、水による親水性の低下が少なく、さらに耐候性にも優れている。従って、本発明の膜を基材等に積層してなる各種積層体も提供することができる。
本発明で用いられる共重合体（ｉ）を構成する一般式（１）で表される構造単位を与える、代表的な炭素－炭素二重結合を有する重合性官能基及びスルホン酸含有基を有する化合物での熱安定性比較データ（ＤＳＣチャート）を表す図。 実施例で得られたサンプルにおける傾斜度を測定する際の、サンプルの切断方法およびスルホン酸濃度測定部位を表す図。 参考実験例２Ｂの反射率を表す図。 参考実験例１Ａ、および参考比較例５Ａの反射率を表す図。
　本発明の共重合体（ｉ）は下記式（１）、（２）および（３）で表される構成単位を含むことを特徴とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 　上記式中、ａ、ｂ、およびｃは各構成単位の構成単位比を示し、ａ＝０．９９８～０．００１、ｂ＝０．００１～０．９９８、ｃ＝０．００１～０．９９８であり、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１である。
　上記式中、Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は独立して水素原子またはメチル基を示し、Ｒ4は独立して水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、またはブチル基を示し、Ｒ10は水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、またはブトキシ基を示す。
　上記式中、Ｍは水素原子、アルカリ金属イオン、１／２価のアルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、またはアミンイオンを示す。
　上記式中、Ａ1は、単結合、炭素数１～１０である２価の炭化水素基、下記式（１－１）で表される基、または下記式（１－２）で表される基を示し、Ａ2は、単結合、炭素数１～１０である２価の炭化水素基、下記式（２－１）で表される基、または下記式（２－２）で表される基を示し、Ａ3は、単結合、炭素数１～１０である２価の炭化水素基、下記式（３－１）で表される基、または下記式（３－２）で表される基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 　上記式（１－１）、（２－１）、（２－２）、（３－２）中、ｎは１～１０の整数であり、ｍは１～６の整数である。上記式（１－２）中、ｎ1は０～１０の整数である。上記式（２－１）中、ｎ2は１～１０の整数であり、ｍ1は０～６の整数である。上記式（２－２）および（３－２）中、ｌは０～４の整数である。
　上記式（１－２）中、Ｒ5およびＲ6は独立して水素原子またはメチル基を示す。
　上記式（１－１）および（１－２）中、＊はＳＯ3Ｍと結合する側の端部、上記式（２－１）および（２－２）中、＊＊はエポキシ基と結合する側の端部、上記式（３－１）および（３－２）中、＊＊＊はＳｉ原子と結合する側の端部を示す。
　共重合体（ｉ）は上記構成単位を含むことにより親水性および架橋反応性を示し、共重合体（ｉ）または共重合体（ｉ）を含む組成物からは、親水性、耐摩耗性のバランスに優れ、水による親水性の低下が少なく、さらに耐候性にも優れた硬化物、例えば膜を製造できる。
　上記式（１）のＡ1としては、単結合、メチレン、フェニレン、上記式（１－１）で表される基、および上記式（１－２）で表される基が好ましく、上記式（１－２）で表される基がより好ましい。
　上記式（１）のＡ2が式（１－２）で表される基である場合には、上記式（１）で表される構成単位は、下記式（４）で表される構成単位となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 　なお、上記式（４）中、ａ、Ｒ1、Ｒ5、Ｒ6、Ｍ、およびｎ1は上記式（１）のものと同義である。
　上記式（１）および（４）のＭは、水素原子、アルカリ金属イオン、１／２価のアルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、またはアミンイオンであるが、得られる共重合体（ｉ）の取り扱い性を考慮するとＳＯ3Ｍが遊離酸の形態ではないことが好ましいため、これらＭの中でも、アルカリ金属イオン、１／２価のアルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、およびアミンイオンが好ましい。
　上記アルカリ金属イオンとしては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、ルビジウムイオンが好ましい。上記アルカリ土類金属イオンとしては、カルシウムイオン、マグネシウムイオンが好ましい。上記アンモニウムイオンとしては、テトラヒドロアンモニウムイオン（ＮＨ４+）が好ましい。上記アミンイオンとしては、トリヒドロ－メチルアミンイオン、トリヒドロ－エチルアミンイオン、トリヒドロ－プロピルアミンイオン、トリヒドロ－イソプロピルアミンイオン、トリヒドロ－ブチルアミンイオン、トリヒドロ－シクロヘキシルアミンイオン、トリヒドロ－ベンジルアミンイオン、ジヒドロ－ジメチルアミンイオン、ヒドロ－トリエチルアミンイオン、トリヒドロ－エタノールアミンイオン、ジヒドロ－ジエタノールアミンイオン、ヒドロ－トリエタノールアミンイオンが好ましい。
　上記式（２）のＡ2としては、上記式（２－１）で表される基、および上記式（２－２）で表される基が好ましく、上記式（２－１）で表される基がより好ましい。
　上記式（２）のＡ2が式（２－１）で表される基である場合には、上記式（２）で表される構成単位は、下記式（５Ａ）で表される構成単位となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 　上記式（５Ａ）中、ｂ、Ｒ2、ｎ、ｎ2およびｍ1は上記式（２）のものと同義である。
　上記式（５Ａ）で表される構成単位の中でも、ｍ1が０である下記式（５）で表される構成単位が好ましい一態様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 　なお、上記式（５）中、ｂ、Ｒ2、およびｎは上記式（２）のものと同義である。
　上記式（３）のＡ3としては、単結合、メチレン、フェニレン、および上記式（３－１）で表される基が好ましく、上記式（３－１）で表される基であることがより好ましい。
　上記式（３）のＡ3が式（３－１）で表される基である場合には、上記式（３）で表される構成単位は、下記式（６）で表される構成単位となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 　なお、上記式（６）中、ｃ、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ10、およびｎは上記式（３）のものと同義である。
　上記共重合体（ｉ）において、ａ、ｂ、およびｃは各構成単位の構成単位比（構成単位のモル比）を示す（ただし、ａ＋ｂ＋ｃ＝１である。）。そして、ａは０．９９８～０．００１の範囲、ｂは０．００１～０．９９８の範囲、ｃは０．００１～０．９９８の範囲である。
　上記共重合体（ｉ）の親水性を高めたい場合は、式（１）で表されるスルホン酸含有基を有する構成単位の比率ａを高くすればよい。しかし、式（１）の構成単位の比率を高くしすぎると、架橋反応に寄与する基を有する式（２）および（３）の構成単位の比率が相対的に低下し、共重合体（ｉ）、または共重合体（ｉ）を含む組成物から形成される硬化物（例えば、膜）の架橋密度が低下するなどするため、靭性、耐摩耗性、耐薬品性などが低下する傾向にあり、望ましくない場合がある。
　したがって、各構成単位の構成単位比は、ａは０．９９０～０．４００の範囲、ｂは０．００５～０．３００の範囲、ｃは０．００５～０．３００の範囲であることが好ましく、ａは０．９９０～０．６００の範囲、ｂは０．００５～０．２００の範囲、ｃは０．００５～０．２００の範囲であることがより好ましく、ａは０．９８０～０．７００の範囲、ｂは０．０１０～０．１５０の範囲、ｃは０．０１０～０．１５０の範囲であることが最も好ましい。
　また、これら各構成単位を重量基準で表現しても同様の傾向にあるといえ、式（１）、（２）および（３）の全構成単位の重量を１００重量％とし、式（１）の構成単位の重量％をａ'、式（２）の構成単位の重量％をｂ'、式（３）の構成単位の重量％をｃ'とした場合、ａ'は９９．０～２０．０重量％の範囲、ｂ'は０．５～４０．０重量％の範囲、ｃ'は０．５～４０．０重量％の範囲であることが好ましく、ａ'は９９．０～４０．０重量％の範囲、ｂ'は０．５～３０．０重量％の範囲、ｃ'は０．５～３０．０重量％の範囲であることがより好ましく、ａ'は９８．０～６０．０重量％の範囲、ｂ'は１．０～２０．０重量％の範囲、ｃ'は１．０～２０．０重量％の範囲であることが最も好ましい。
　これら式（１）～（３）で表される構成単位を含む重合体は、例えば、式（１）で表される構成単位に対応する炭素－炭素二重結合を有する重合性官能基およびＳＯ3Ｍ基を有する化合物と、式（２）で表される構成単位に対応する炭素－炭素二重結合を有する重合性官能基およびエポキシ基を有する化合物と、式（３）で表される構成単位に対応する炭素－炭素二重結合を有する重合性官能基およびアルコキシシリル基を有する化合物とを含む混合物を重合することにより得られる。
　したがって、上述した式（１）～（３）で表される構成単位比および、構成単位の重量％は、式（１）で表される構成単位に対応する化合物と、式（２）で表される構成単位に対応する化合物と、式（３）で表される構成単位に対応する化合物の重合の際の仕込み割合などで制御することができる。
　式（１）で表される構成単位に対応する炭素－炭素二重結合を有する重合性官能基およびＳＯ3Ｍ基を有する化合物としては、下記一般式（１'）で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 　上記式（１'）中、Ｒ1、Ａ1、およびＭは上記式（１）のものと同義であり、これらの好ましい態様も同一である。
　上記式（１'）で表される化合物の中でも、ビニル基を有するスルホン酸系化合物、アリル基を有するスルホン酸系化合物、イソプロペニル基を有するスルホン酸系化合物、スチリル基を有するスルホン酸系化合物、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基（以下、アクリロイルオキシおよびメタクリロイルオキシを総称して（メタ）アクリロイルオキシと記載する場合がある。また、アクリルおよびメタクリルを総称して、（メタ）アクリルと記載する場合がある。）を有するスルホン酸系化合物、およびアクリルアミド基またはメタクリルアミド基（以下、アクリルアミドおよびメタクリルアミドを総称して（メタ）アクリルアミドと記載する場合がある。）を有するスルホン酸系化合物が比較的に好ましい。
　ビニル基を有するスルホン酸系化合物としては、ビニルスルホン酸、ビニルスルホン酸リチウム、ビニルスルホン酸ナトリウム、ビニルスルホン酸カリウム、ビニルスルホン酸ルビジウム、ビニルスルホン酸アンモニウムなどが好ましい。
　アリル基を有するスルホン酸化合物としては、アリルスルホン酸、アリルスルホン酸ナトリウム、アリルスルホン酸カリウムなどが好ましい。
　イソプロペニル基を有するスルホン酸系化合物としては、イソプロペニルスルホン酸ナトリウム、イソプロペニルスルホン酸カリウムなどが好ましい。
　スチリル基を有するスルホン酸系化合物としては、４－スチレンスルホン酸、４－スチレンスルホン酸リチウム、４－スチレンスルホン酸ナトリウム、３－スチレンスルホン酸ナトリウム、２－スチレンスルホン酸ナトリウム、４－スチレンスルホン酸カリウム、３－スチレンスルホン酸カリウム、２－スチレンスルホン酸カリウム、４－スチレンスルホン酸ルビジウム、４－スチレンスルホン酸カルシウム、４－スチレンスルホン酸マグネシウム、４－スチレンスルホン酸アンモニウムなどが好ましい。
　（メタ）アクリロイルオキシ基を有するスルホン酸系化合物としては、スルホメチル（メタ）アクリレートナトリウム塩、２－スルホエチル（メタ）アクリレート、２－スルホエチル（メタ）アクリレートナトリウム塩、２－スルホエチル（メタ）アクリレートカリウム塩、３－スルホプロピル（メタ）アクリレート、３－スルホプロピル（メタ）アクリレートナトリウム塩、３－スルホプロピル（メタ）アクリレートカリウム塩、３－スルホプロピル（メタ）アクリレートルビジウム塩、３－スルホプロピル（メタ）アクリレートカルシウム塩、３－スルホプロピル（メタ）アクリレートマグネウム塩、３－スルホプロピル（メタ）アクリレートアンモニウム塩、６－スルホヘキシル（メタ）アクリレートカリウム塩、１０－スルホデシル（メタ）アクリレートカリウム塩、５－スルホ－３－オキサペンチル（メタ）アクリレートカリウム塩、８－スルホ－３，６－ジオキサオクチル（メタ）アクリレートカリウム塩などが好ましい。
　（メタ）アクリルアミド基を有するスルホン酸系化合物としては、下記式（４'）で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 　上記式（４'）中、Ｒ1、Ｒ5、Ｒ6、Ｍ、およびｎ1は上記式（４）のものと同義であり、これらの好ましい態様も同一である。
　上記式（４'）で表される化合物としては、１－（メタ）アクリルアミド－メタンスルホン酸、１－（メタ）アクリルアミド－メタンスルホン酸カリウム、２－（メタ）アクリルアミド－エタンスルホン酸、２－（メタ）アクリルアミド－エタンスルホン酸ナトリウム、２－（メタ）アクリルアミド－プロパンスルホン酸、２－（メタ）アクリルアミド－プロパンスルホン酸カリウム、２－（メタ）アクリルアミド－２－メチル－プロパンスルホン酸（（メタ）アクリルアミド－ｔ－ブチルスルホン酸）、２－（メタ）アクリルアミド－２－メチル－プロパンスルホン酸ナトリウム塩、２－（メタ）アクリルアミド－２－メチル－プロパンスルホン酸カリウム塩、２－（メタ）アクリルアミド－２－メチル－プロパンスルホン酸ルビジウム塩、２－（メタ）アクリルアミド－２－メチル－プロパンスルホン酸カルシウム塩、２－（メタ）アクリルアミド－２－メチル－プロパンスルホン酸マグネシウム塩、２－（メタ）アクリルアミド－２－メチル－プロピルスルホン酸アンモニウム塩、３－（メタ）アクリルアミド－プロパンスルホン酸カリウム塩等の（メタ）アクリロイルアミド基を有するスルホン酸化合物などが挙げられる。
　上記化合物（１'）の中でも、（メタ）アクリルアミド基を有する酸系化合物が好ましく、上記式（４'）で表される化合物がより好ましく、２－（メタ）アクリルアミド－２－メチル－プロピルスルホン酸（（メタ）アクリルアミド－ｔ－ブチルスルホン酸）、２－（メタ）アクリルアミド－２－メチル－プロピルスルホン酸（（メタ）アクリルアミド－ｔ－ブチルスルホン酸）アルカリ金属塩、２－（メタ）アクリルアミド－２－メチル－プロピルスルホン酸（（メタ）アクリルアミド－ｔ－ブチルスルホン酸）アルカリ土類金属塩、２－（メタ）アクリルアミド－２－メチル－プロピルスルホン酸（（メタ）アクリルアミド－ｔ－ブチルスルホン酸）アンモニウム塩、２－（メタ）アクリルアミド－２－メチル－プロピルスルホン酸（（メタ）アクリルアミド－ｔ－ブチルスルホン酸）アミン塩がさらに好ましく、２－（メタ）アクリルアミド－２－メチル－プロピルスルホン酸（（メタ）アクリルアミド－ｔ－ブチルスルホン酸）アルカリ金属塩が最も好ましい。
　以下、一般式（１'）で表される化合物において、Ｍが水素原子以外のアルカリ金属イオン、１／２価のアルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、およびアミンイオンが好ましい理由について説明する。
　スルホン酸が中和されていない場合（Ｍが水素原子）、重合反応中に、スルホン酸基が、後述するエポキシ基を有する化合物（典型的には下記一般式（２'）で表される化合物）に含まれるエポキシ基とが反応し、ゲル化する場合がある。このエポキシ基とスルホン酸基の反応について模式的な反応式を以下に記載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 　上記反応を抑制して、高純度の共重合体（ｉ）を得るためには、カウンターカチオンによってスルホン酸基を中和して、スルホン酸基とエポキシ基との反応を抑制することが望ましい（同様に模式的な反応式を以下に記載する）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 　さらに、カウンターカチオンであるアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、およびアミンイオンの中では、反応抑制力と安定性が高い傾向にあるアルカリ金属イオンが好ましい傾向にある。アルカリ金属の中では、ナトリウムまたはカリウムが好ましく、カリウムがより好ましい。その理由は明確ではないが、カウンターカチオンがカリウムである場合はナトリウムよりも熱安定性が高い場合がある。参考までに、上記炭素－炭素二重結合を有する重合性官能基及びスルホン酸含有基を有する化合物のうちの代表的な化合物での熱安定性比較データ（ＤＳＣチャート）を図１に掲載する。
　式（２）で表される構成単位に対応する炭素－炭素二重結合を有する重合性官能基およびエポキシ基を有する化合物としては、下記一般式（２'）で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 　上記式（２'）中、Ｒ2、およびＡ2上記式（２）のものと同義であり、これらの好ましい態様も同一である。
　上記式（２'）で表される化合物の中でも、ビニル基を有するエポキシ化合物、ビニルエーテル基を有するエポキシ化合物、アリルエーテル基を有するエポキシ化合物、イソプロペニルエーテル基を有するエポキシ化合物、スチリル基を有するエポキシ化合物、（メタ）アクリロイルオキシ基を有するエポキシ化合物が比較的に好ましい。
　ビニル基を有するエポキシ化合物としては、ビニル－シクロヘキセンモノオキサイド、ブタジエン－モノオキシド、ペンタジエン－モノオキシド、ヘキサジエン－モノオキシドなどが好ましい。
　ビニルエーテル基を有するエポキシ化合物としては、ビニルグリシジルエーテル、ブタンジオール－ジビニルエーテルモノオキシド、シクロヘキサンジメタノール－ジビニルエーテルモノオキシド、４－グリシジルオキシメチル－１－ビニルオキシメチル－シクロヘキサン、ジエチレングリコール－ジビニルエーテルモノオキシド、トリプロピレングリコール－ジビニルエーテルモノオキシド、４－ビニルオキシ－１－グリシジルオキシ－ブタンなどが好ましい。
　アリルエーテル基を有するエポキシ化合物としては、アリル－グリシジルエーテル、アリル－エポキシエーテル、ブタンジオール－ジアリルエーテルモノオキシド、シクロヘキサンジメタノール－ジアリルエーテルモノオキシド、４－グリシジルオキシメチル－１－アリルオキシメチル－シクロヘキサン、ジエチレングリコール－ジアリルエーテルモノオキシド、トリプロピレングリコール－ジアリルエーテルモノオキシド、４－アリルオキシ－１－グリシジルオキシ－ブタンなどが好ましい。
　イソプロペニルエーテル基を有するエポキシ化合物としては、イソプロペニルグリシジルエーテル、イソプロペニルエポキシエーテル、ブタンジオール－ジイソプロペニルエーテルモノオキシド、シクロヘキサンジメタノール－ジイソプロペニルエーテルモノオキシド、４－グリシジルオキシメチル－１－イソプロペニルオキシメチル－シクロヘキサン、ジエチレングリコール－ジイソプロペニルエーテルモノオキシド、トリプロピレングリコール－ジイソプロペニルエーテルモノオキシド、４－イソプロペニルオキシ－１－グリシジルオキシ－ブタンなどが好ましい。
　スチリル基を有するエポキシ化合物としては、ジビニルベンゼン－モノオキシド、４－グリシジルオキシ－スチレン、３－グリシジルオキシ－スチレン、２－グリシジルオキシ－スチレン、４－エポキシオキシ－スチレン、スチリルカルボン酸エポキシエステル、スチリルカルボン酸グリシジルエステルなどが好ましい。
　（メタ）アクリロイルオキシ基を有するエポキシ化合物としては、下記式（５'）で表される化合物が好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 　上記式（５'）中、Ｒ2、およびｎは上記式（５）のものと同義である。
　上記式（５'）で表される化合物としては、例えば、グリシジル－（メタ）アクリレート、エポキシ－（メタ）アクリレート、２－グリシジルオキシ－エチル－（メタ）アクリレート、３－グリシジルオキシ－プロピル－（メタ）アクリレート、４－グリシジルオキシ－ブチル－（メタ）アクリレート、６－グリシジルオキシ－ヘキシル－（メタ）アクリレート、５－グリシジルオキシ－３－オキサペンチル－（メタ）アクリレート、３－グリシジルオキシ－２－ヒドロキシ－プロピル－（メタ）アクリレート、２，３－ビス（グリシジルオキシ）－プロピル－（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパン－ジグリシジルエーテル－（メタ）アクリレート、｛４－グリシジルオキシフェニル｝－｛（４－（メタ）アクリロイルオキシ－３－ヒドロキシ－１－オキサブチル）フェニル｝－２，２－プロパン、７－グリシジルオキシ－６，６－ジメチル－２－ヒドロキシ－４－オキサヘプチル－（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
　上記式（２'）で表される化合物の中でも、（メタ）アクリロイルオキシ基を有するエポキシ化合物、アリルエーテル基を有するエポキシ化合物、スチリル基を有するエポキシ化合物が好ましく、グリシジル（メタ）アクリレート、４－グリシジルオキシ－ブチル－（メタ）アクリレート、アリルグリシジルエーテル、４－グリシジルオキシスチレンがより好ましい。
　式（３）で表される構成単位に対応する炭素－炭素二重結合を有する重合性官能基およびアルコキシシリル基を有する化合物としては、下記一般式（３'）で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 　上記式（３'）中、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ10、およびＡ3は上記式（３）のものと同義であり、これらの好ましい態様も同一である。
　上記式（３'）で表される化合物の中でも、ビニル基を有するアルコキシシリル化合物、ビニルエーテル基を有するアルコキシシリル化合物、アリル基を有するアルコキシシリル化合物、イソプロペニル基を有するアルコキシシリル化合物、アリルエーテル基を有するアルコキシシリル化合物、イソプロペニルエーテル基を有するアルコキシシリル化合物、スチリル基を有するアルコキシシリル化合物、（メタ）アクリロイルオキシ基を有するアルコキシシリル化合物が比較的に好ましい。
　ビニル基を有するアルコキシシリル化合物としては、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－メチルジメトキシシラン、ビニル－フェニルジメトキシシラン、ビニル－エチルジエトキシシラン、ビニル－ジエチルモノエトキシシラン、ビニル－ジメチルモノブトキシシランなどが好ましい。
　ビニルエーテル基を有するアルコキシシリル化合物としては、ビニルオキシ－エチルトリメトキシシラン、ビニルオキシ－プロピルトリメトキシシランなどが好ましい。
　アリル基を有するアルコキシシリル化合物としては、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、イソプロペニルトリエトキシシラン、アリルメチルジメトキシシラン、アリルフェニルジメトキシシラン、アリルエチルジエトキシシラン、アリルジエチルモノエトキシシラン、アリルジメチルモノブトキシシランなどが好ましい。
　アリルエーテル基を有するアルコキシシリル化合物としては、アリルオキシ－エチルトリメトキシシラン、アリルオキシ－プロピルトリメトキシシラン、アリルオキシ－プロピルトリエトキシシランなどが好ましい。
　イソプロペニルエーテル基を有するアルコキシシリル化合物としては、イソプロペニルオキシ－プロピルトリエトキシシランなどが好ましい。
　スチリル基を有するアルコキシシリル化合物としては、スチリル－トリメトキシシラン、スチリル－トリエトキシシラン、スチリル－トリブトキシシラン、スチリル－メチルジメトキシシランなどが好ましい。
　（メタ）アクリロイルオキシ基を有するアルコキシシリル化合物としては、下記式（６'）で表される化合物が好ましい。
　上記式（６'）中、Ｒ3、Ｒ4、Ｒ10、およびｎは上記式（６）のものと同義である。
　上記式（６'）で表される化合物としては、例えば、（メタ）アクリロイルオキシ－エチルトリメトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシ－プロピル－トリメトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシ－ブチル－トリメトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシ－ヘキシル－トリメトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシ－デシル－トリメトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシ－プロピル－トリエトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシ－プロピル－トリプロポキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシ－プロピル－トリブトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシ－プロピル－メチルジメトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシ－プロピル－エチルジエトキシシランなどが挙げられる。
　上記式（３'）で表される化合物の中でも、ビニル基を有するアルコキシシリル化合物、スチリル基を有するアルコキシシリル化合物、および（メタ）アクリロイルオキシ基を有するアルコキシシリル化合物が好ましく、ビニル－トリメトキシシラン、ビニル－トリエトキシシラン、スチリル－トリメトキシシラン、スチリル－トリエトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシ－プロピル－トリメトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシ－プロピル－トリエトキシシランがより好ましい。
　上記共重合体（ｉ）には、一般式（１）～（３）で表される構成単位以外の他の構成単位が含まれていてもよい。
　他の構成単位は、例えば、上記（１'）～（３'）で表される化合物を含む単量体混合物に、他の構成単位に対応する化合物をさらに加えて、重合することにより得ることができる。
　他の構成単位に対応する化合物としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、メチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、トリブロモフェニル（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、リン酸エチル（メタ）アクリレート、テトラメチルピペリジル（メタ）アクリレート、パーフルオロオクチルエチル（メタ）アクリレート、チオグリシジル（メタ）アクリレート、スチレン、アクリロニトリル、ジビニルベンゼン、アリル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。なお、ジビニルベンゼンおよびアリル（メタ）アクリレートを使用する場合には、共重合体（ｉ）がゲル化しない程度に少量で用いられることが望ましい。
　式（１）、（２）、および（３）で表される構成単位の全量（ａ＋ｂ＋ｃ）と、上記他の構成単位（ｄ）の比（モル比）（ａ＋ｂ＋ｃ）／ｄは、通常１００／０～３０／７０であり、より好ましくは１００／０～５０／５０、さらに好ましくは１００／０～６０／４０の範囲である。また上記他の構成単位（ｄ）を用いる場合には、前記モル比（ａ＋ｂ＋ｃ）／ｄは、通常９９．９／０．１～３０／７０の範囲であり、より好ましくは９９／１～５０／５０の範囲、さらに好ましくは９５／５～６０／４０の範囲である。なお、（ａ＋ｂ＋ｃ）／ｄは、７０／３０以上、望ましくは８０／２０以上が好ましい場合もある。
　また、式（１）、（２）、および（３）で表される構成単位の全量（ａ＋ｂ＋ｃ）と、上記他の構成単位（ｄ）の比（質量比）（Ｗａ＋Ｗｂ＋Ｗｃ）／Ｗｄは、１００／０～３０／７０が好ましい場合があり、この場合さらには１００／０～５０／５０がより好ましく、１００／０～６０／４０がより好ましい。
　本発明で用いる共重合体（ｉ）は、典型的には、式（１'）で表される化合物、式（２'）で表される化合物、式（３'）で表される化合物、および必要に応じて含まれる他の構成単位に対応する化合物を含む混合物を、重合開始剤の存在下、溶液重合することにより得られる。上記共重合体（ｉ）の結合形式に特に制限はないが、ラジカル重合開始剤を用いて、ラジカル重合により製造した共重合体（ｉ）が好ましい。その場合、共重合体（ｉ）の結合形式はランダム共重合体の結合形式となっていると考えられる。
　本発明で用いる共重合体（ｉ）の繰り返し構造単位数および分子量は、主に、溶媒の種類、化合物（モノマー）濃度、重合開始剤量、および反応温度などで制御される。
　上記共重合体（ｉ）の繰り返し構造単位数は、通常１～１０，０００の範囲であり、好ましくは３～３，０００の範囲、さらに好ましくは３０～１，５００の範囲である。
　上記共重合体（ｉ）のＧＰＣによる重量平均分子量（Ｍｗ）は、通常５００～３,０００,０００の範囲であるが、耐久性および溶解性の点から、好ましくは１０００～１，０００，０００、さらに好ましくは１０，０００～５００,０００である。
　また、本発明で用いる共重合体（ｉ）のＭｗ／Ｍｎは通常１～１０、好ましくは１～６、より好ましくは１～４である。Ｍｗ／Ｍｎがこの範囲にあることにより、共重合体（ｉ）または共重合体（ｉ）を含む組成物の溶媒に対する溶解性または分散性に優れ、得られる硬化物、例えば膜の透明性または平滑性等に優れる傾向にある。
　上記重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤が好ましい。
　ラジカル重合開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル等のニトリル類；
メチルイソブチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類；
イソブチリルパーオキサイド、ｏ－クロロベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類；
トリス（ｔ－ブチルパーオキシ）トリアジン、ｔ－ブチルクミルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド類；
２，２－ビス（４，４－ジ－ｔ－ブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパン、２，２－ジ（ｔ－ブチルパーオキシ）ブタン等のパーオキシケタール類；
α－クミルパーオキシネオデカノエート、ｔ－ブチルパーオキシピバレート、２，４，４－トリメチルペンチルパーオキシ－２－エチルヘキサノエート、ｔ－ブチルパーオキシ－２－エチルヘキサノエート、ｔ－ブチルパーオキシ－３，５，５－トリメチルヘキサノエート等のアルキルパーエステル類；
ジ－３－メトキシブチルパーオキシジカーボネート、ビス（４－ｔ－ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート、ｔ－ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジエチレングリコールビス（ｔ－ブチルパーオキシカーボネート）等のパーカボネート類等が挙げられる。
　これら重合開始剤の添加量は、式（１'）で表される化合物、式（２'）で表される化合物、式（３'）で表される化合物、および必要に応じて含まれる他の構成単位に対応する化合物の合計重量に対して、おおよそ０．０１～１０ｗｔ％の範囲であり、好ましくは０．１～５ｗｔ％の範囲、さらに好ましくは０．２～３ｗｔ％の範囲である。
　重合溶媒としては、重合反応を阻害する等の不具合を起こさない溶媒であれば特に限定されないが、式（１'）で表される化合物、式（２'）で表される化合物、式（３'）で表される化合物、および必要に応じて含まれる他の構成単位に対応する化合物の溶解性が高い高極性溶媒が良い傾向にある。
　このような重合溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール（ＩＰＡ）、１－プロパノール、１－ブタノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類、アセトニトリル、スルホラン、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルイミダゾリジノン（ＤＭＩ）等の非プロトン性極性溶媒、水、およびこれらの混合物などが挙げられる。
　重合温度は、主にラジカル重合開始剤の１０時間半減期温度で設定されるが、おおよそ室温～２００℃の範囲であり、好ましくは３０～１２０℃の範囲、より好ましくは４０～１００℃の範囲である。
　さらに、本発明で用いられる共重合体（ｉ）の望まれる性質および高次構造について以下説明する。
　上記共重合体（ｉ）は、高い透明性が要求される用途の硬化物、膜および積層体として使用される場合があるため、透明性が高くなるアモルファス性の重合体（結晶化度が低く、Ｔｍ（融点）が測定されないか、融解熱が小さい。非晶質重合体または潜晶質重合体に相当する。）が好ましい。
　このような透明性の高い共重合体（ｉ）は、例えば、式（１）～（３）の各構成単位比を所望の範囲とすることにより、作製することができる。
　一方、コア・シェル構造体などの高次構造を形成する場合、これらのコア・シェル構造体は、一般的にミクロンサイズの大きい粒子となり易く、ナノサイズの小さい粒子ができても、凝集等により二次粒子化して、結局大きいミクロンサイズの粒子集合体となる傾向にある。例えば、これらミクロンサイズのコア・シェル構造体は、粒子サイズが光の１／４波長（約１００ｎｍ）を超えるため、光が散乱して透明性が低下するため、高い透明性を要求される用途には使用できない。
　すなわち、本発明で用いる共重合体（ｉ）は、コアシェル等の高次構造を形成させない方が好ましい。また、一般的に、２種のポリマーまたはポリマー原料等により形成される上記のコアシェル構造体は、Ｔｇ（ガラス転移点）が２点観測される傾向にある。
　このような高次構造を形成しない共重合体（ｉ）は、例えば、各構成単位となる化合物（モノマー）を溶媒中に溶解して行う、溶液重合により作製することができる。
　このようにして生成した共重合体（ｉ）は、通常、スルホン酸含有基を多数有する高分子量体であり、水にしか溶解しない性質を有することも多い。したがって、この場合、重合溶媒として、水を大量に用いなければ、重合反応の進行とともに、重合溶液から共重合体が析出してくる。
　そのため、重合反応終了後、濾過して乾燥するだけで目的の共重合体が得られる。
　一方、重合溶液から共重合体が析出しにくい、スルホン酸含有基の数が少ない共重合体の場合は、貧溶媒に入れて析出させるか、エバポレーター等で溶媒を留去した後、貧溶媒中で撹拌し、濾過して乾燥する方法により目的の共重合体が得られる。
　本発明の共重合体（ｉ）（代表的な共重合体の模式図を下記一般式（１０）に表す。）は、その分子内に反応性のエポキシ基およびアルコキシシリル基を有するため、それらの基同士が反応（例えば、下記一般式（１１）～（１４）で表された縮合反応等の架橋反応）することにより、共重合体（ｉ）のみで硬化し、硬化物、例えば膜を形成することができる。エポキシ基およびアルコキシシリル基の反応は、通常、加熱により進行する。なお、加熱以外の硬化方法としては、例えば、放射線の一種であるマイクロ波を照射して硬化する方法などが挙げられる。
　以下、それぞれの基で起こる反応について、詳細に説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
　＜エポキシ基同士の反応＞
　エポキシ基同士の反応は一般式（１１）で表され、加熱して反応させることが好ましい。加熱温度は、おおよそ３０～２５０℃の範囲であり、好ましくは３０～２００℃の範囲、さらに好ましくは３０～１５０℃の範囲である。このエポキシ基同士の反応は、酸などのカチオンおよび塩基などのアニオンに代表される触媒の存在によって、反応が加速される傾向にある。
　＜エポキシ基とアルコキシシリル基の反応＞
　エポキシ基とアルコキシシリル基の反応は、一般式（１２）および一般式（１４）で表される。
　一般的に、エポキシ基とアルコキシシリル基は直接反応しにくく、通常はアルコキシシリル基が加水分解されたシラノール基とエポキシ基との間で反応が起きる。エポキシ基とアルコキシシリル基の反応も、加熱して反応させることが好ましい。加熱温度は、おおよそ３０～３００℃の範囲であり、好ましくは５０～２５０℃の範囲、さらに好ましくは１００～２００℃の範囲である。
　アルコキシシリル基の加水分解反応およびエポキシ基とシラノール基との反応は、酸などのカチオンおよび塩基などのアニオンに代表される触媒の存在によって加速される傾向にある。このように触媒を用いた場合にも、加熱して反応させることが好ましい。加熱温度は、おおよそ３０～２５０℃の範囲であり、好ましくは３０～２００℃の範囲、さらに好ましくは３０～１８０℃の範囲である。
　＜アルコキシシリル基同士の反応＞
　アルコキシシリル基同士の反応式は、一般式（１３）で表され、加熱して反応させることが好ましい。加熱温度は、おおよそ３０～２５０℃の範囲であり、好ましくは３０～２００℃の範囲、さらに好ましくは３０～１８０℃の範囲である。
　また、アルコキシシリル基は、水分により比較的容易に加水分解され、シラノール基へと変換される。このシラノール基は反応性が高く、シラノール基同士の反応は、アルコキシシリル基同士の反応より容易に起こる。したがって、アルコキシシリル基同士の反応は、通常は、水分により加水分解されたシラノール基同士の反応、シラノール基とアルコキシシリル基との反応として行われる。このシラノール基同士の反応、およびシラノール基とアルコキシシリル基との反応は加熱して行うことが好ましい。加熱温度は、おおよそ３０～２００℃の範囲であり、好ましくは３０～１８０℃の範囲、さらに好ましくは３０～１５０℃の範囲である。
　アルコキシシリル基同士の反応、アルコキシシリル基の加水分解反応、およびアルコキシシリル基とシラノール基との反応、およびシラノール基同士の反応は、酸などのカチオン、塩基などのアニオン、アルコキシチタンおよび酸化錫などの金属化合物に代表される触媒の存在によって、反応が加速される傾向にある。
　本発明の硬化物（例えば、膜）は、上述のように、共重合体（ｉ）から作製することもできるが、共重合体（ｉ）と共重合体（ｉ）以外の反応性化合物との組成物から硬化物を作製してもよい。
　この組成物中、重量比　共重合体（ｉ）／共重合体（ｉ）以外の反応性化合物は、おおよそ９９．９／０．１～０．１／９９．９の範囲、好ましくは９９．１／０．１～０．１／９９．９の範囲、より好ましくは９９／１～１／９９の範囲、さらに好ましくは９０／１０～１０／９０の範囲である。
　共重合体（ｉ）以外の反応性化合物としては、例えば、共重合体（ｉ）以外の加水分解性基を有するシラン化合物、共重合体（ｉ）以外のエポキシ基を有する化合物、水酸基を有する化合物、メルカプト基を有する化合物、カルボキシル基を有する化合物、アミノ基を有する化合物、酸無水物などの反応性化合物が挙げられる。なお、上記加水分解性基を有するシラン化合物とは、加水分解により水酸基（シラノール基）に変換され得る基（アルコキシ基またはハロゲン原子）がＳｉ原子に１～４個結合したシラン化合物のことである。また、酸無水物とは、無水カルボン酸構造を１個以上有する化合物のことである。
　これら反応性化合物と、共重合体（ｉ）が有するエポキシ基との間で起こり得る反応のいくつかの例を下記一般式（２０）に示す。また、これら反応性化合物と、共重合体（ｉ）が有するアルコキシシリル基との間で起こり得る反応のいくつかの例を下記一般式（２１）に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 　上記反応性化合物として、共重合体（ｉ）以外のエポキシ基を有する化合物を用いた場合には、上記式（２０）の反応（共重合体（ｉ）のエポキシ基との反応）では、反応ルート（Ｆ）での反応が主として起こり、上記式（２１）の反応（共重合体（ｉ）のアルコキシシリル基との反応）では、反応ルート（Ａ'）での反応が主としておこり、硬化が起きる。
　共重合体（ｉ）以外のエポキシ基を有する化合物としては、分子内にエポキシ基を２個以上有する多価エポキシ化合物が好ましい。多価エポキシ化合物としては、例えば、ビスフェノールＡビス（グリシジルエーテル）、ビスフェノールＦビス（グリシジルエーテル）、水添ビスフェノールＡビス（グリシジルエーテル）、Ｎ，Ｎ'，Ｎ''－トリスグリシジル－イソシアヌレート、イソシアヌレート系ポリグリシジルエーテル（日産化学　ＴＥＰＩＣ－ＰＡＳ　Ｂ２２，ＴＥＰＩＣ－ＰＡＳ　Ｂ２６）、フェノールノボラック型ポリグリシジルエーテル（ＤＩＣ社　Ｎ－７３０，三菱化学　１５２）、１．１．２．２．－テトラキス（４－グリシジルオキシ－フェニル）エタン、Ｎ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'－テトラグリシジル－ジアミノジフェニルメタン、トリメチロールプロパン－トリグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル（三菱化学　ＹＤＥ２０５）、シクロヘキサンジガルボン酸ジグリシジルエステル、フタル酸ジグリシジルエステル、３，４－エポキシシクロヘキシルメチル－３'，４'－エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ジシクリデカン系ポリグリシジルエーテル（ＤＩＣ社　ＥＰＩＣＬＯＮ　ＨＰ－７２００Ｌ，ＥＰＩＣＬＯＮ　ＨＰ－７２００Ｈ）などが挙げられる。
　上記反応性化合物として、水酸基を有する化合物を用いた場合には、上記式（２０）の反応（共重合体（ｉ）のエポキシ基との反応）では、反応ルート（Ｂ）での反応が主として起こり、上記式（２１）の反応（共重合体（ｉ）のアルコキシシリル基との反応）では、反応ルート（Ｇ）での反応が主としておこり、硬化が起きる。
　上記水酸基を有する化合物としては、水酸基を２個以上有する多価水酸基化合物が好ましい。他価水酸基化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，２－プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、キシリレンジオール、レゾルシン、ビスフェノールＡ、フェノールホルムアルデヒド樹脂（三井化学）、メラミンとホルムアルデヒドとの縮合反応物、メラミンとホルムアルデヒドと低級アルコールとの縮合反応物、尿素とホルムアルデヒドとの縮合反応物、尿素とホルムアルデヒドと低級アルコールとの縮合反応物などが挙げられる。水酸基を有する化合物として、その他に、メラミンと低級アルコールとの縮合反応物、尿素と低級アルコールとの縮合反応物などを用いることができる。これらは、水分により容易に加水分解して水酸基を生成するため、本発明の水酸基を有する化合物として使用できる。
　上記反応性化合物として、メルカプト基を有する化合物を用いた場合には、上記式（２０）の反応（共重合体（ｉ）のエポキシ基との反応）では、反応ルート（Ｃ）での反応が主として起こり、上記式（２１）の反応（共重合体（ｉ）のアルコキシシリル基との反応）では、反応ルート（Ｈ）での反応が主としておこり、硬化が起きる。
　上記メルカプト基を有する化合物としては、メルカプト基を２個以上有する多価メルカプト化合物が好ましい。他価メルカプト化合物としては、例えば、グリセリンジチオグリコレート、トリメチロールプロパントリス（チオグリコレート）、ペンタエリスルトールテトラキス（チオグリコレート）、ジペンタエリスルトールヘキサキス（チオグリコレート）、グリセリンジ３－メルカプトプロピオネート、トリメチロールプロパントリス（３－メルカプトプロピオネート）、ペンタエリスルトールテトラキス（３－メルカプトプロピオネート）、ジペンタエリスルトールヘキサキス（３－メルカプトプロピオネート）、エタンジチオール、ビス（２－メルカプトエチル）スルフィド、キシリレンジチオール、１，４－ジチアン－２，５－ジチオール、１，４－ジチアン－２，５－ビス（メルカプトメチル）、４－メルカプトメチル－３，６－ジチアオクタン－１，８－ジチオール、４，８－ビス（メルカプトメチル）－３，６，９－－トリチアウンデカン－１，１１－ジチオール、１，１，３，３－テトラキス（メルカプトメチルチオ）プロパンなどが挙げられる。
　上記反応性化合物として、カルボキシル基を有する化合物を用いた場合には、上記式（２０）の反応（共重合体（ｉ）のエポキシ基との反応）では、反応ルート（Ｄ）での反応が主として起こり、上記式（２１）の反応（共重合体（ｉ）のアルコキシシリル基との反応）では、反応ルート（Ｉ）での反応が主としておこり、硬化が起きる。
　上記カルボキシル基を有する化合物としては、カルボキシル基を２個以上有する多価カルボキシル化合物が好ましい。他価カルボキシル化合物としては、例えば、マレイン酸、マロン酸、コハク酸、イタコン酸、シトラコン酸、フタル酸、イソフタル酸、５－ヒドロキシ－イソフタル酸、テレフタル酸、オキシジフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、Ｌ－アスパラギン酸などが挙げられる。
　上記反応性化合物として、アミノ基を有する化合物を用いた場合には、上記式（２０）の反応（共重合体（ｉ）のエポキシ基との反応）では、反応ルート（Ｅ）での反応が主として起こり、上記式（２１）の反応（共重合体（ｊ）のアルコキシシリル基との反応）では、反応ルート（Ｉ）での反応が主としておこり、硬化が起きる。
　上記アミノ基を有する化合物としては、アミノ基を２個以上有する多価アミノ化合物が好ましい。他価アミノ化合物としては、例えば、フェニレンジアミン、トルイレンジアミン、ビス（アミノジフェニル）メタン、２．２－ビス（アミノジフェニル）－プロパン、ナフタレンジアミン、キシリレンジアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’－ビス（２－アミノエチル）アミン、ビス（アミノメチル）ノルボルナン、イソホロンジアミン、ビス（アミノジシクロヘキシル）メタン、Ｌ－グルタミン、Ｌ－アルギニン、Ｌ－アラニン－Ｌ－グルタミン、Ｌ－シスチン、Ｌ－シトルリンなどが挙げられる。
　上記反応性化合物として、酸無水物を用いた場合には、上記式（２０）の反応（共重合体（ｉ）のエポキシ基との反応）では、反応ルート（Ｇ）での反応が主として起こり、上記式（２１）の反応（共重合体（ｊ）のアルコキシシリル基との反応）では、反応ルート（Ｌ）での反応が主としておこり、硬化が起きる。
　上記酸無水物としては、例えば、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水フタル酸、無水オキシジフタル酸、無水ナフタレンジカルボン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸などが挙げられる。
　上記反応性化合物として、共重合体（ｉ）以外の加水分解性基を有するシラン化合物を用いた場合には、上記式（２０）の反応（共重合体（ｉ）のエポキシ基との反応）では、反応ルート（Ａ）での反応が主として起こり、上記式（２１）の反応（共重合体（ｉ）のアルコキシシリル基との反応）では、反応ルート（Ｋ）での反応が主としておこり、硬化が起きる。
　これら反応性化合物の中でも、加水性分解基を有するシラン化合物が好ましく、下記一般式（７）で表されるシラン化合物（ｉｉ）がより好ましい。
　また、反応性化合物として、シラン化合物（ｉｉ）を用いる場合には、シラン化合物（ｉｉ）以外の加水分解性基を有するシラン化合物、共重合体（ｉ）以外のエポキシ基を有する化合物、水酸基を有する化合物、メルカプト基を有する化合物、カルボキシル基を有する化合物、アミノ基を有する化合物、酸無水物から選ばれる少なくとも１つの化合物と、シラン化合物（ｉｉ）とを組み合わせて用いることも好ましい一態様である。
　共重合体（ｉ）に加えて、このような特定構造のシラン化合物（ｉｉ）を含ませることにより、組成物から形成される硬化物の架橋密度が向上し、より強靭な硬化物、例えば膜が容易に作製できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 　上記式（７）中、ｑは０～１００００の整数であり、好ましくは０～１００の整数、より好ましくは０～１０の整数である。
　上記式（７）中、Ｒ11～Ｒ14は、それぞれ独立して、水酸基、水素原子、炭素数１～４のアルキル基、ビニル基、アリル基、フェニル基、２－フェニル－エチル基、炭素数１～４のアルコキシ基、またはハロゲン原子を示す。
　上記式（７）中、Ｘ1およびＸ2は、それぞれ独立して、水酸基、炭素数１～４のアルコキシ基、またはハロゲン原子を示す。
　Ｘ1、Ｘ2、および、Ｒ11～Ｒ14が水酸基である場合には、その水酸基はＳｉ原子に結合しているシラノール基であるため反応性が高く、場合によっては室温でも容易にシラノール基が関与する反応、例えば、シラン化合物（ｉｉ）および共重合体（ｉ）中に含まれるシラノール基同士の脱水縮合によるシロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）を形成する反応、シラン化合物（ｉｉ）に含まれるシラノール基と共重合体（ｉ）中のエポキシ基との反応などが起こり得る。また、Ｘ1、Ｘ2、および、Ｒ11～Ｒ14がアルコキシ基またはハロゲン原子である場合、水酸基と同様の反応性を有し、例えばアルコキシ基またはハロゲン原子は加水分解されて水酸基（シラノール基）となった後、上述と同様のシラノール基が関与する反応が起こり得る。さらに、アルコキシ基は、水酸基よりも反応性は低いものの、比較的高温での加熱（おおよそ１００℃以上）した場合には、直接縮合反応が起こり、シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）を形成する反応などが起こり得る。したがって、Ｓｉ原子に結合したＸ1、Ｘ2、および、Ｒ11～Ｒ14が水酸基、アルコキシ基、またはハロゲン原子である場合には、これらにより、シラン化合物（ｉｉ）と共重合体（ｉ）との間での架橋反応、シラン化合物（ｉｉ）同士の架橋反応などが起こり得て、共重合体（ｉ）とシラン化合物（ｉｉ）を含む組成物を硬化させることが可能となる。
　Ｒ11～Ｒ14が水素原子、炭素数１～４のアルキル基、ビニル基、アリル基、フェニル基、または２－フェニル－エチル基である場合には、上述のシロキサン結合などによる架橋反応には関与しないため、得られる硬化物の割れ防止および靭性付与などに寄与し得るが、硬化物の硬度低下も起こり得る。
　そのため、Ｘ1、Ｘ2、および、Ｒ11～Ｒ14のなる基の種類と割合により、得られる硬化物の物性、例えば硬度などを制御し得る。
　このような硬化物の硬度を制御する観点からは、シラン化合物（ｉｉ）に含まれるＳｉ原子１個あたりの、水素原子、炭素数１～４のアルキル基、ビニル基、アリル基、フェニル基、および２－フェニル－エチル基（シラノール基が関与する反応が起こり得ない基）の総数は、好ましくは２個以下、より好ましくは１個以下であることが望ましい。また、シラン化合物（ｉｉ）に含まれるＳｉ原子１個あたりの、水酸基、炭素数１～４のアルコキシ基、およびハロゲン原子（シラノール基が関与する反応が起こり得る基または原子）、ならびにシロキサン結合の総数は、好ましくは２個～４個、より好ましくは３～４個であることが望ましい。
　そのため、上記式（７）で表される化合物において、例えばｑ＝０の場合には、水素原子、炭素数１～４のアルキル基、ビニル基、アリル基、フェニル基、および２－フェニル－エチル基（シラノール基が関与する反応が起こり得ない基）の総数は、通常０個以上２個以下であり、０個以上１個以下であることが望ましく、０個であることも好ましい態様の１つである。またｑ＝１以上の場合は、水素原子、炭素数１～４のアルキル基、ビニル基、アリル基、フェニル基、および２－フェニル－エチル基（シラノール基が関与する反応が起こり得ない基）の総数は、通常０個以上、２×（ｍ＋１）個以下、好ましくは０個以上、（ｍ＋１）個以下である。
　上記シラン化合物（ｉｉ）としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン類；
ヒドロトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、（２－フェニル－エチル）トリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシランなどのトリアルコキシシラン類；
ジメチルジメトキシシラン、ジヒドロジメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジメチルジブトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジ（２－フェニル－エチル）ジメトキシシラン、ジビニルジメトキシシラン、ジアリルジメトキシシラン、ヒドロフェニルジメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、ヒドロビニルジメトキシシラン、メチルビニルジメトキシシラン、フェニルビニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジ（２－フェニル－エチル）ジエトキシシラン、ジビニルジエトキシシラン、ジアリルジエトキシシラン、ヒドロフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジエトキシシラン、ヒドロビニルジエトキシシラン、メチルビニルジエトキシシラン、フェニルビニルジエトキシシランなどのジアルコキシシラン類；
テトラクロロシラン、テトラブロモシラン、テトラヨードシランなどのテトラハロゲン化シラン類；
ヒドロトリブロモシラン、メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン、プロピルトリクロロシラン、ブチルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、（２－フェニル－エチル）トリクロロシラン、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、アリルトリクロロシランなどのトリハロゲン化シラン類；
ジヒドロジブロモシラン、ジメチルジクロロシラン、ジメチルジブロモシラン、ジメチルジヨードシラン、ジフェニルジクロロシラン、ジ（２－フェニル－エチル）ジクロロシラン、ジビニルジクロロシラン、ジアリルジクロロシラン、ヒドロフェニルジクロロシラン、メチルフェニルジクロロシラン、ヒドロビニルジクロロシラン、メチルビニルジクロロシラン、フェニルビニルジクロロシランなどのジハロゲン化シラン類；などが挙げられる。
　上記シラン化合物（ｉｉ）以外の加水分解性基を有するシラン化合物としては、例えば、シランカップリング剤が挙げられる。シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３－グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、３－グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、３－グリシジルオキシプロピル－メチル－ジメトキシシラン、４－スチリルトリメトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシプロピル－メチル－ジメトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシプロピル－トリメトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシプロピル－トリエトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピル－トリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピル－メチル－ジメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピル－トリエトキシシラン、３－アミノプロピル－トリメトキシシラン、３－アミノプロピル－トリエトキシシラン、３－トリエトキシシリル－Ｎ－（１，３－ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ－フェニル－３－アミノプロピル－トリメトキシシラン、３－ウレイドプロピル－トリエトキシシラン、３－クロロプロピルトリメトキシシラン、３－メルカプトプロピル－トリメトキシシラン、３－メルカプトプロピル－メチル－ジメトキシシラン、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン、ビス（トリエトキシシリルプロピル）アミン、Ｎ，Ｎ’－ビス（トリメトキシシリルプロピル）エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’－ビス（トリエトキシシリルプロピル）エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ'，Ｎ''－トリス（トリメトキシシリルプロピル）－イソシアヌレート、３－イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、３－イソシアナトプロピルトリエトキシシランなどが挙げれる。これらシランカップリング剤の中でも、エポキシ基を有するシランカップリング剤、例えば、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３－グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、３－グリシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、３－グリシジルオキシプロピル－メチル－ジメトキシシランなどが比較的に好ましく用いられる。
　上記シラン化合物（ｉｉ）などの加水分解性シラン化合物には、その化合物に含まれる水酸基、炭素数１～４のアルコキシ基、またはハロゲン原子の反応（例えば、加水分解反応、シラノール基の脱水縮合反応など）の速度を向上させることなどを目的とし、酸触媒、塩基触媒などを用いてもよい。
　上記酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、トリフロロ酢酸、酢酸、リン酸、ホウ酸、三フッ化ホウ素、酸化錫、テトラアルコキシチタンなどが挙げられる。上記塩基触媒としては、例えば、水酸化ナトリウム、ナトリウムアルコキシド、水酸化カリウム、アンモニア、１級アミン、２級アミン、３級アミンなどが挙げられる。
　上記酸触媒または塩基触媒の添加量は、シラン化合物（ｉｉ）を用いる場合には、共重合体（ｉ）とシラン化合物（ｉｉ）の合計に対して、０．１～１０重量％の範囲が好ましく、０．２～５重量％の範囲がより好ましく、０．３～３重量％の範囲がより好ましい。
　シラン化合物（ｉｉ）を含む組成物から硬化物（例えば、膜）を形成する場合、種々の特性を考慮すると、共重合体（ｉ）の重量とシラン化合物（ｉｉ）のＳｉＯ2換算重量との間の比にはさらに好ましい範囲がある。
　例えば硬度を重視する視点からは、共重合体（ｉ）の重量とシラン化合物（ｉｉ）のＳｉＯ2換算重量との比は、好ましくは６０／４０～１０／９０の範囲、より好ましくは５０／５０～１０／９０範囲である。
　例えば親水性を重視する視点からは、共重合体（ｉ）の重量とシラン化合物（ｉｉ）のＳｉＯ2換算重量との比は、好ましくは９０／１０～２０／８０の範囲、より好ましくは７０／３０～２０／８０の範囲である。なお、上記式（７）のＳｉＯ2換算重量は、Ｓｉ(m+1)Ｏ(4m+4)/2の化学式に対応する式量として計算される。
　共重合体（ｉ）に含まれるスルホン酸含有基により、得られる硬化物（例えば、膜）に高い親水性が付与される。また、シラン化合物（ｉｉ）同士が架橋することにより強固な硬化物が得られることになり、さらにシラン化合物（ｉｉ）に由来して、その硬化物には優れた耐候性が付与される。共重合体（ｉ）のエポキシ基はこのシラン化合物（ｉｉ）のシラノール基と反応（反応式を一般式（８）で掲載）し、さらに共重合体（ｉ）のアルコキシシリル基は、シラン化合物（ｉｉ）と反応することにより、共重合体（ｉ）をシラン化合物（ｉｉ）により形成されるシロキサン結合のネットワークに組み込ませることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
　そのため、高親水性の共重合体（ｉ）が硬化物中に強固に固定化されることにより、高親水の重合体（ｉ）の硬化物からの流出が抑制され、長期間に亘って高い親水性が維持される。また高親水性の共重合体（ｉ）がシラン化合物から形成されるシロキサン結合のネットワークに組み込まれることにより、硬化物に靭性が付与され、耐摩耗性が向上する。さらにネットワークを形成することにより結晶化および相分離が抑制易く、得られる硬化物（例えば、膜）の透明性にも優れる。さらに、その硬化物はＳｉ原子を含む無機物を含有し、そのＳｉ原子がネットワーク構造をしているので硬化物の安定性が高く、耐候性にも優れる。したがって、本発明の組成物からは、高親水性が長期間維持される強固な硬化物（例えば、膜）が得られる。
　一方、本発明の方法以外で実施した場合、例えば、以下の（ａ）～（ｄ）のような不具合が起こり易く、好ましい方法とは言えない場合がある。
（ａ）本発明の共重合体（ｉ）の代わりに、エポキシ基およびアルコキシシリル基がなくスルホン酸含有基を有する重合体を用いた場合、親水性は同様に高いが、水洗等によりポリマーが流出し親水性の低下が起こり易い。さらに、重合体がシロキサン結合のネットワークに取り込まれていないため強度および靭性が低くなりやすく耐磨耗性に劣る傾向にあり、重合体とシリカを主体とする相との相分離等により透明性が低下する場合もある。
（ｂ）本発明の共重合体（ｉ）の代わりに、スルホン酸含有基がないエポキシ化合物、またはスルホン酸含有基がないＳｉ化合物を用いた場合、親水化されにくい。
（ｃ）本発明の共重合体（ｉ）の代わりに、シロキサン結合のネットワークに取り込まれ得る、スルホン酸含有基とエポキシ基を有する式量の小さな化合物を用いる場合、その化合物に数多くのスルホン酸含有基を導入することが困難なため、本発明よりも親水性が低くなり易い。また、その化合物は式量が小さいため移動しやすく、シロキサン結合に取り込まれない化合物が硬化物の表面からブリードアウトまたは流出し易いため、硬化後の性能低下、安全性の面からも好ましくない。
（ｄ）本発明の共重合体（ｉ）の代わりに、スルホン酸含有基を有する化合物とエポキシ基を有する化合物を混合使用した場合、スルホン酸含有基を有する化合物とエポキシ基を有する化合物が反応をしないこと、およびスルホン酸含有基を有する化合物がシラン化合物（ｉｉ）と反応しないことにより、これら化合物がシロキサン結合のネットワークに取り込まれにくく、しかもそのネットワークに欠陥も生成しやすいため、本発明の共重合体（ｉ）を使用した場合と比較して、硬度および靭性の低下により耐磨耗性が低下し易い。また、エポキシ基を有する化合物は、本発明の共重合体（ｉ）よりも比較的低分子で極性が低い傾向にあるため、疎水性のエポキシ基を有する化合物が表面へ移動し易くなるため、高い親水性が得られにくくなる。
　共重合体（ｉ）およびシラン化合物（ｉｉ）を含む組成物からは、その共重合体（ｉ）に含まれるアルコキシシリル基とシラン化合物（ｉｉ）との架橋反応だけでなく、共重合体（ｉ）のエポキシ基とシラン化合物（ｉｉ）に由来するシラノール基とを反応させることにより、高密度に形成されるシロキサン結合のネットワークを形成することが好ましい。
　そのため、エポキシ基とシラノール基との反応を促進する硬化触媒、または硬化材を上記組成物に添加してもよい。上記硬化触媒または硬化材としては、例えば、塩酸、硫酸、トリフロロ酢酸、酢酸、リン酸、ホウ酸、アルミナ、トリアルコキシアルミニウム、アセチルアセトンアルミニウム塩、トリエチレンジアミン、２－メチルイミダゾール、２，４－ジアミノ－６－［２'－メチルイミダゾール－（１'）］－エチル－ｓ－トリアジンなどが挙げられる。
　これら硬化触媒または硬化材の添加量は、共重合体（ｉ）とシラン化合物（ｉｉ）の合計重量に対して、０．０１～３０ｗｔ％の範囲が好ましく、０．１～１０ｗｔ％の範囲がより好ましく、０．２～５ｗｔ％の範囲がより好ましい。
　上記組成物から形成される硬化物（典型的には硬化膜）では、共重合体（ｉ）に由来するスルホン酸含有基の濃度が、その硬化物内部から外表面方向に向かって次第に高くなる態様で集中化（傾斜）している場合がある。そしてこの傾斜の度合いに応じて、硬化物表面の親水性が高くなっているものと推測される。
　この傾斜構造を形成させる主な原理は、「予め添加された極性溶媒を蒸発させる際に、スルホン酸含有基を有する親水性の共重合体（ｉ）を極性溶媒の蒸発に同伴させて、表面に集中化させ硬化する」ものである。
　基材上に組成物から硬化物を形成する場合、基材と反対方向にある外表面におけるスルホン酸濃度をＳａとし、基材に接する界面と外表面との中間地点におけるスルホン酸濃度をＤａとした場合、スルホン酸含有基を有する本発明の共重合体（ｉ）の傾斜度は、スルホン酸の濃度比（Ｓａ／Ｄａ）で表される。すなわち、スルホン酸の濃度比（Ｓａ／Ｄａ）が大きいことは、多くのスルホン酸が硬化物の外表面に集中していることを示している。このことは、スルホン酸の濃度比（Ｓａ／Ｄａ）が大きいほど硬化物表面の親水性が高く、本発明の硬化物（典型的には膜）を親水性硬化物（典型的には親水膜）として用いる上でより有利であることを意味する。ここで、上記Ｄａについて、「基材に接する界面と外表面との中間地点」は、通常、基材に接する界面に向かって、外表面からの深さが膜厚の１／２の地点（本明細書においては、この地点を「膜厚１／２の地点」とも呼ぶ。）である。なお、ＳａおよびＤａの説明において、「スルホン酸」および「スルホン酸濃度」なる語句は、それぞれ、「－ＳＯ3Ｍ基」および「－ＳＯ3Ｍ基の濃度」を意味する。
　本発明で得られる硬化物（典型的には膜）の傾斜度｛スルホン酸の濃度比（Ｓａ／Ｄａ）｝は、通常１．０１～１０００の範囲であり、好ましくは１．１～１００の範囲であり、さらに好ましくは１．２～６０の範囲である。また、傾斜度の下限値は、１．１以上であることがより好ましい。傾斜度が１０００を超える場合には、シラン化合物（ｉｉ）のシラノール基と高親水性の共重合体（ｉ）の反応（シロキサン結合のネットワークへの取り込み）が不完全になり易く、靭性、透明性、および耐久性（親水持続性）が低下する傾向にある。
　本発明において、スルホン酸濃度が傾斜した硬化物（典型的には膜）は、さらに高い親水性を示す。スルホン酸濃度が傾斜していない硬化物（例えば傾斜度Ｓａ／Ｄａ＝１）も高い親水性を示すが、スルホン酸濃度が傾斜している場合よりも低くなる。さらに、スルホン酸濃度が傾斜していない硬化物（例えば傾斜度Ｓａ／Ｄａ＝１）でスルホン酸濃度が傾斜している場合と同等の親水性を得るには、より多くの親水性の共重合体（ｉ）が必要となる。したがって、スルホン酸濃度が傾斜した硬化物（典型的には膜）の場合には、高い親水性を有しつつ、シロキサン結合による架橋密度が高い状態として、硬度、擦傷性、耐摩耗性、および耐久性（親水維持性）等を向上することができる。
　本発明により得られた硬化物（典型的には膜）で、その－ＳＯ3Ｍ基の濃度に傾斜がある場合、得られた硬化物の親水性（水接触角など）と硬度とのバランスがより優れているのではないかと考えられる。
　共重合体（ｉ）および、該共重合体（ｉ）と反応し得るシラン化合物（ｉｉ）とを含む組成物では、通常、共重合体（ｉ）、シラン化合物（ｉｉ）、触媒、硬化材、およびそれらを均一に溶解または分散させる溶媒を含んでいる。
　上記溶媒としては、上述の各成分を均一に溶解または分散させることができれば、いかなる溶媒でもよい。なお、かかる溶媒は１種単独で用いても、２種以上混合して用いてもよい。
　本発明の組成物から得られる硬化物（典型的には膜）において、親水性の共重合体（ｉ）を厚み方向に傾斜（スルホン酸を硬化物の表面に集中化）させたい場合は、ＳＰ値（溶解パラメーターσ）が高い高極性の溶媒、より具体的にはＳＰ値（溶解パラメーターσ）が少なくとも９．３以上の溶媒を１種以上用いることが好ましい。
　ＳＰ値が９．３未満の溶媒を用いて、スルホン酸濃度が傾斜した硬化物を形成したい場合には、この溶媒とＳＰ値が９．３以上の溶媒とを併用し、且つこの溶媒が、ＳＰ値が９．３以上の溶媒よりも低沸点（蒸発速度が速い）であることが好ましい。
　なお、本発明において、溶媒のＳＰ値（溶解パラメーターσ）（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2は、以下の（１）～（５）の計算式によって計算された値である。
（１）１ｍｏｌ当たりの蒸発潜熱　Ｈｂ＝２１×（２７３＋Ｔｂ）〔単位：ｃａｌ／ｍｏｌ〕，Ｔｂ：溶媒の沸点（℃）
（２）２５℃での１ｍｏｌ当たりの蒸発潜熱　Ｈ２５＝Ｈｂ×｛１＋０．１７５×（Ｔｂ－２５）／１００｝〔単位：ｃａｌ／ｍｏｌ〕，Ｔｂ：溶媒の沸点（℃）
（３）分子間結合エネルギー　Ｅ＝Ｈ２５－５９６〔単位：ｃａｌ／ｍｏｌ〕
（４）溶媒１ｍｌ（ｃｍ3）当たりの分子間結合エネルギー　Ｅ１＝Ｅ×Ｄ／Ｍｗ〔単位：ｃａｌ／ｃｍ3〕，Ｄ：密度（ｇ／ｃｍ3），Ｍｗ：溶媒の分子量
（５）ＳＰ値：　溶解パラメーター　σ＝（Ｅ１）1/2　〔単位：（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2〕
　このようなＳＰ値（溶解パラメーターσ）（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2が９．３以上の溶媒を用いることにより、共重合体（ｉ）に由来する親水性のスルホン酸含有基と一定の相互作用を有するため、この混合物を基材に塗布して、その混合物から溶媒を除去する際に、塗布された混合物の外気に接する表面に溶媒と同伴して親水性のスルホン酸含有基を有する共重合体（ｉ）が移動して、その表面に親水性のスルホン酸含有基が濃縮されることになり、本発明で得られる硬化物（典型的には膜）の外表面に親水基のスルホン酸含有基が集中した傾斜構造が形成される。
　一方、溶解パラメーターσ（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2が９．３未満であると、上述のような相互作用が弱くなるため、上述の傾斜構造が十分には形成されない。この傾斜構造をより形成しやすくする観点からは、上記溶解パラメーターσ（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2は９．３以上であることが好ましく、１０以上であればより好ましく、１１以上であればさらに好ましい。
　また本発明は、主に加熱により、硬化（シロキサン結合の形成による架橋反応）させるため、加熱条件（温度、時間、触媒、硬化材、風量など）に合わせて溶媒を蒸発させて傾斜構造を形成・固定化（硬化）させるのが通常である。従って、上述の傾斜構造を形成させつつ硬化を進めるという点では、上記溶媒の中でも硬化温度に合わせて沸点（蒸発速度）を目安として選択される傾向にある。具体的には、沸点が３０～３００℃の溶媒、沸点が４０～２５０℃の溶媒がより好ましく、沸点が５０～２１０℃の溶媒がさらに好ましい。なお、溶媒を２種以上含む混合溶媒の場合には、これら混合溶媒に含まれる最も沸点の高い溶媒の沸点が上記範囲にあればよい。
　上記溶媒として用い得る、溶解パラメーターσ（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2が９．３以上かつ沸点が５０～２１０℃の溶媒としては、例えば、
メタノール、エタノール、１－プロパノール、ＩＰＡ（イソプロパノール）、１－ブタノール、イソブタノール、２－ブタノール、１－ペンタノール、シクロヘキサノール、２－メトキシエタノール、２－エトキシエタノール、２－メトキシプロパノール、２－メチル－１－ブタノール、イソアミルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、エチレングリコールモノアセテート、ベンジルアルコール、エチレングリコール、１．２－プロピレングリコールなどのアルコール；
シクロヘキサノン、２－メチルシクロヘキサノン、アセトンなどのケトン；
蟻酸、酢酸、プロピオン酸などのカルボン酸；
酢酸メチル、エチレングリコールジアセテートなどのカルボン酸エステル；
ジオキサン、アニソール、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）などのエーテル；
ＤＭＦ（Ｎ，Ｎ'－ジメチルホルムアミド）、ＤＭＡＣ（Ｎ，Ｎ'－ジメチルアセトアミド）などのアミド；
アセトニトリルなどのニトリル；及び
水等が挙げられる。
　これら溶媒の中でも、溶解パラメーターσが最も高い｛２１．４（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2｝水、およびアルコールが好ましい。アルコールの中では、メタノール、エタノール、１－プロパノール、２－メトキシエタノール（ＥＧＭ）、２－エトキシエタノール、２－メトキシプロパノール（ＰＧＭ）、１－ブタノール、１－ペンタノール、２－メチル－１－ブタノール、１－ペンタノールなどの１級アルコールが好ましい傾向にある。これらアルコールは単独でも用いられるが、水と混合して用いることも好ましい。
　溶媒に含まれる溶解パラメーターσ（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2が９．３以上の上記溶媒は、１種単独で用いてもよく、あるいは２種以上を混合して用いてもよい。
　また、上記溶媒が２以上の溶媒を含む混合溶媒である場合には、少なくともその１つが、上記溶解パラメーターの条件を満たしていればよい。混合溶媒中に含まれるその１つの溶媒の溶解パラメーターが上記条件を満たしている場合には、共重合体（ｉ）に由来する親水性のスルホン酸含有基とその１つの溶媒とが一定の相互作用を有するため、この混合物を基材に塗布して、その混合物から溶媒を除去する際に、塗布された混合物の外気に接する表面にその１つの溶媒と同伴して親水性のスルホン酸含有基を有する共重合体（ｉ）が移動することには変わりはなく、その結果として、表面に親水性のスルホン酸含有基が濃縮されることになるからである。
　２以上の溶媒を含む混合溶媒である場合、沸点が最も高い溶媒が傾斜構造の形成に影響を与えやすい傾向にある。そのため、混合溶媒に含まれる沸点が最も高い溶媒の溶解パラメーターσ（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2が９．３以上であることが好ましい。
　溶解パラメーターが９．３以上同士の混合溶媒であっても、できるだけ溶解パラメーターの高い（高極性）の溶媒を用いた方が良い。さらに高沸点側の溶媒の溶解パラメーターσ（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2が、低沸点側の溶媒よりも高い方がスルホン酸濃度が表面に傾斜した硬化物が形成し易いため、好ましい。
　２以上の溶媒を含む混合溶媒の混合比は、溶解パラメーターが最も高い溶媒／それ以外の溶媒の重量比が、好ましくは９９．９／０．１～１／９９、より好ましくは９９／１～１０／９０、さらに好ましくは９８／２～３０／７０の範囲である。
　ただし、水と水以外の溶媒との混合溶媒の場合、水以外の溶媒が水と分離するような低極性溶媒であったり、水の添加量が多かったり、水よりも蒸発速度が必要以上に速い（低沸点）溶媒を混合すると、溶媒乾燥工程において、塗布された本発明の組成物が水滴状になりやすく、レベリング性の低下等により透明で平滑な硬化物（典型的には膜）が得られなくなる場合がある。したがって、水との混合溶媒を選択する場合は、先ず、水と馴染みやすい高極性の溶媒を用いることにより本発明の組成物が均一溶液または均一分散液になるようにすることが重要である。また、透明で平滑な硬化物（典型的には膜）を得るためには、水／水以外の溶媒の重量比が、８０／２０～１／９９であることが比較的に好ましく、７０／２０～５／９５であることがより好ましく、７０／３０～５／９５であることがさらに好ましく、６０／４０～１０／９０であることが特に好ましい。
　水と混合する、水以外の溶媒の種類の選択方法としては、溶解パラメーターσ（ｃａｌ／ｃｍ3）1/2が９．３以上の高極性溶媒を選択する方法が挙げられるが、その他に、溶媒乾燥工程における実測内温度での蒸発速度比（対水の蒸発速度）Ｒによる選択方法が挙げられる。具体的には、乾燥工程内部温度における、水に対する蒸発速度比Ｒ＝０．１～２．０の範囲の溶媒が好ましく、蒸発速度比Ｒ＝０．２～１．８の範囲の溶媒がより好ましく、蒸発速度比Ｒが＝０．３～１．５の範囲の溶媒であればさらに好ましい。
　なお、本発明において、蒸発速度比Ｒは以下の簡易計算式（Ａ）～（Ｂ）によって計算される。
（Ａ）　蒸発速度＝乾燥温度での飽和蒸気圧（ｍｍＨｇ）×√(分子量)
（Ｂ）　水に対する蒸発速度比Ｒ＝水以外の溶媒の蒸発速度／水の蒸発速度
　例えば、５０℃における水の蒸発速度は９２．６と計算され、５０℃で溶媒乾燥を行う場合の代表的な溶媒の蒸発速度比Ｒは、およそ以下の通り計算される。
　例えば、メタノール＝４．３、エタノール＝２．４、ＩＰＡ（２－プロパノール）＝１．８、１－プロパノール＝１．０、１－ブタノール＝０．４、ＥＧＭ（メトキシエタノール）＝０．４、ＥＧＥ（エトキシエタノール）＝０．３である。
　一方、本発明の別の態様として、基材上に形成され、－ＳＯ3Ｍ基（Ｍは水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはアンモニウムイオンを表す。）と、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ構造またはＳｉ－Ｏ－Ｃ構造を有する硬化物（典型的には膜）であって、当該膜の外表面におけるＳＯ3Ｍ基濃度（Ｓａ）と、基材に接する界面と前記外表面との中間地点におけるＳＯ3Ｍ基濃度（Ｄａ）の比（Ｓａ／Ｄａ）が、２～１０００である硬化物（典型的には膜）を挙げることができる。なお、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ構造は、ＩＲによって１０９０～１０１０ｃｍ-1で検出され、同様にＳｉ－Ｏ－Ｃ構造はおおよそ１１００～１２００ｃｍ-1および８００～８１０ｃｍ-1付近で検出することができる。
　本発明の上記硬化物（例えば、膜）の傾斜度｛スルホン酸の濃度比（Ｓａ／Ｄａ）｝は、通常１．０１～１０００の範囲であり、好ましくは１．１～１００の範囲であり、より好ましくは１．２～６０の範囲であり、いずれの場合にも下限の値が１．１以上であるとより好ましい。
　また本発明の上記硬化物は、親水性を有すると共に、Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ構造またはＳｉ－Ｏ－Ｃ構造を有するがため、硬度、耐摩耗性、耐候性などにも優れる。
　本発明の共重合体（ｉ）または共重合体（ｉ）を含む組成物から得られる硬化物（典型的には膜）の物性を改良する目的で、本発明の共重合体（ｉ）または組成物に、添加剤または改質材等を添加してもよい。添加剤または改質剤としては、例えば、紫外線吸収剤、ＨＡＬＳ（ヒンダードアミン系光安定剤）、酸化防止剤、ラジカル捕捉剤、充填材、顔料、色補正剤、高屈折率化剤、香料、界面活性剤、消泡剤、レベリング剤、タレ防止材、その他改質剤などが挙げられる。
　上記紫外線吸収剤およびＨＡＬＳは、主としてさらなる耐候性向上のためなどに添加される。上記酸化防止剤およびラジカル捕捉剤は、主として耐熱性向上または劣化防止のためなどに添加される。上記充填材は、主として磨耗性向上または靭性付与などのために添加される。充填材としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリオレフィン樹脂等の有機フィラー、シリカ粒子、ガラス繊維等の無機フィラーなどが挙げられる。上記顔料および染料は、主として着色のためなどに添加される。上記色補正剤は、主として補色のために添加される。色補色剤としては、例えばブルーイング剤などが挙げられる。高屈折率化剤は、主として得られる硬化物の高屈折率化のために添加される。高屈折率化剤としては、例えば、酸化チタン等の金属酸化物、チオエポキシ化合物などの硫黄化合物が挙げられる。上記香料は、臭気改善などのために添加される。上記界面活性剤、消泡剤、レベリング剤、およびタレ防止材は、主として塗工性改良、並びに硬化物（例えば、膜）の外観向上などのために添加される。
　上記界面活性剤としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸トリエタノールアミン塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム（花王　エマール２７０Ｊ）、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム（花王　ペレックスＮＢ－Ｌ）、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム（花王　ペレックスＴＲ，ペレックスＯＴ－Ｐ）、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム（第一工業製薬　ネオコールＰ）、ポリオキシアルキルアルケニルエーテル硫酸アンモニウム（花王　ラテムルＰＤ－１０４）、アルケニルコハク酸ジカリウム（花王　ラテムルＳＡＫ）、アルキルアリール、ポリオキシエチレントリデシルエーテル－リン酸エステル（第一工業製薬　プライサーフＡ２１２Ｃ）、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル－リン酸エステル（第一工業製薬　プライサーフＡＬ）、ポリオキシエチレンアルキレンアルキルエーテル（花王　エマルゲンＬＳ－１４４）、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット（花王　レオドール４４０Ｖ）、グリセリンモノオレエート、アルキルアルカノールアミド（花王　アミノーンＬ－０２）、ステアリルメチルアンモニウムクロリド、ステアリルベタイン（花王　アンヒトール２４Ｂ）などが挙げられる。
　上記消泡剤としては、例えば、信越化学工業　ＫＳ－６０４、信越化学工業　ＫＦ－６０４、信越化学工業　ＫＳ－６６、信越化学工業　ＫＭ－８８Ｐ、信越化学工業　ＫＭ－６０１Ｓ、信越化学工業　ＫＭ－７２、信越化学工業　ＫＭ－７３、信越化学工業　ＫＭ－８５、信越化学工業　ＫＳ－５０８、信越化学工業　ＫＳ－５３０、信越化学工業　ＫＳ－５３８、信越化学工業　ＫＰ－６５０、共栄社化学　アクアレン８０２０、共栄社化学　アクアレン８０２１Ｎ、共栄社化学　アクアレンＨＳ－０１、共栄社化学　アクアレンＳＢ－５２０、共栄社化学　アクアレンＳＢ－６３０などが挙げられる。
　上記レベリング剤としては、例えば、変性シリコーンオイル（信越化学工業　ＫＦ３５５Ａ，信越化学工業　ＫＦ６４０）、信越化学工業　ＫＰ－３４１、信越化学工業　ＫＰ－３２６、信越化学工業　ＫＰ－１０４、信越化学工業　ＫＰ－１１０、共栄社化学　ポリフローＫＬ－１００、共栄社化学　ポリフローＫＬ－８００、共栄社化学　ＫＬ－８００、共栄社化学　ポリフローＷＳ、共栄社化学　ポリフローＷＳ－３０、共栄社化学　ポリフローＷＳ－３１４などが挙げられる。
　上記タレ防止材としては、例えば、共栄社化学　ターレン７２００－２０、共栄社化学　ターレンＢＡ－６００、共栄社化学　ターレンＫＵ－７００、共栄社化学　ターレンＫＹ－２０００、共栄社化学　ターレン１４５０、共栄社化学　ターレン２０００、共栄社化学　ターレン２２００Ａ、共栄社化学　ターレン２４５０、共栄社化学　ターレン２５５０、共栄社化学　フローノンＨＲ－２、共栄社化学　フローノンＳＰ－１０００、共栄社化学　フローノンＳＰ－１０００ＡＦ、共栄社化学　フローノンＳＤ－７００、共栄社化学　フローノンＳＤＲ－８０、共栄社化学　チクゾールＫ－１３０Ｂ、共栄社化学　チクゾールＫ－５０２、共栄社化学　チクゾールＷ－３００、共栄社化学　チクゾールＷ－４００ＬＰなどが挙げられる。
　上記その他改質剤としては、例えば、ポリアクリレート、ポリメタクリレートなどが挙げられる。
　このようにして得られる本発明の共重合体（ｉ）または共重合体（ｉ）およびシラン化合物（ｉｉ）を含む組成物を硬化させることにより硬化物、例えば膜を形成することができる。なお、本発明で硬化とは、例えば共重合体（ｉ）または該共重合体（ｉ）を含む組成物から溶媒が除去された場合に、典型的には溶媒への溶解性が減じているまたは失われていることを意味する場合がある。本発明の共重合体（ｉ）または該共重合体（ｉ）を含む組成物が硬化されている場合には、典型的には、共重合体（ｉ）または共重合体（ｉ）およびシラン化合物（ｉｉ）を含む組成物中に含まれる基（典型的には、Ｓｉ原子に結合するハロゲン原子、水酸基、およびアルコキシ基、ならびにエポキシ基）を反応させることにより形成されるシロキサン結合を主としたネットワーク（架橋構造）が、硬化物中に形成されている。
　このような硬化は、例えば加熱によって行われることが好ましい。加熱温度は、おおよそ３０～３００℃の範囲であるが、好ましくは４０～２００℃の範囲、より好ましくは５０～１８０℃の範囲である。加熱時間は、通常０．０２時間～２００時間の範囲であるが、好ましくは０．１時間～８．０時間、より好ましくは０．３時間～４．０時間である。
　また硬化は、加熱以外の方法でも可能である。例えば、上記共重合体（ｉ）、または上記共重合体（ｉ）を含む組成物に放射線の一種であるマイクロ波（代表的例：振動数２．４５ＧＨｚ，波長＝１２．２ｃｍ）を照射させて硬化させる方法が挙げられる。
　例えば、上記共重合体（ｉ）、または上記共重合体（ｉ）を含む組成物に、公知の多官能（メタ）アクリレート、公知の多官能エポキシ化合物、または公知の多官能ビニル化合物などを添加して、さらに必要に応じてＵＶラジカル重合開始剤、またはＵＶカチオン重合開始剤等を添加し、放射線の一種である紫外線（ＵＶ）を照射することにより硬化可能である。
　なお、放射線照射を行う場合には、シロキサン結合を主としたネットワークを硬化物中に確実に形成させる観点などから、加熱と放射線照射とを組み合わせて硬化することが、一つの好ましい態様である。
　放射線を用いて硬化する場合には、放射線としては波長領域が０．０００１～８００ｎｍ範囲のエネルギー線を用いることができる。上記放射線は、α線、β線、γ線、Ｘ線、電子線、紫外線、可視光、マイクロ波等に分類されおり、上記共重合体（ｉ）シラン化合物（ｉｉ）の組成などに応じて適宜選択して使用できる。これら放射線の中でも紫外線が好ましく、紫外線の出力ピークは、好ましくは２００～４５０ｎｍの範囲、より好ましくは２１０～４４５ｎｍの範囲、さらに好ましくは２２０～４３０ｎｍ範囲、特に好ましくは２３０～４００ｎｍの範囲である。上記出力ピークの範囲の紫外線を用いた場合には、硬化時の黄変及び熱変形等の不具合が少なく、且つ紫外線吸収剤を添加した場合も比較的に短時間で硬化を完結できる。また紫外線ランプの種類としては、通常の有電極ＵＶ（紫外線）ランプよりも、赤外線が少なく照度が高い無電極ＵＶ（紫外線）ランプの方が好ましい。さらに、上記共重合体（ｉ）または組成物に紫外線吸収剤、またはＨＡＬＳが添加される場合には、出力特性で２４０～２７０ｎｍにピーク強度を持つ紫外線ランプを用いたほうが好ましい傾向にある。
　本発明の上記共重合体（ｉ）または該共重合体（ｉ）を含む組成物を硬化する場合の雰囲気は、窒素等の不活性ガス雰囲気でもよいが、大気雰囲気が好ましい。また、雰囲気の湿度については、高湿度下では硬化物の表面が不均一になり易いためできるだけ低湿度の方が好ましいが、おおよそ２０～７０％ＲＨの範囲が好ましく、３０～６０％ＲＨの範囲がより好ましく、４０～６０％ＲＨの範囲がさらに好ましい。
　上記硬化物の一例である膜は、厚みが１００ｎｍ（０．１μｍ）を超える膜（Ｚ１）である。このような厚みを有する膜は、耐磨耗性および耐久性に優れるため、建築物および輸送機（車両、船舶、航空機）の内外装被膜、家電および電化製品の内外装被膜、並びにそれらに使用される備品・部品などの被膜として好ましく使用される。特に、耐候性が要求される屋外の塗装用途などに有用である。
　上記硬化物の一例である膜を厚みが１００ｎｍ（０．１μｍ）を超える厚膜で被覆すると、基材の影響をあまり受けることなく高硬度の表面を形成することができる（一般的に柔らかい基材に被覆した膜は、基材の影響を受けて傷つき易くなる）。この高硬度の表面被覆膜により、傷つき難くなるとともに、仮に想定以上の応力等により表面が多少削れても、殆どの場合において膜は残存するため、膜の性能が維持され易い（即ち、耐久性が向上する。）傾向にある。
　上記膜（Ｚ１）は、例えば、上記共重合体（ｉ）または該共重合体（ｉ）を含む組成物を後述する基材に塗布してこれを硬化することにより作製することができる。
　上記共重合体（ｉ）または該共重合体（ｉ）を含む組成物を基材に塗布する方法としては、例えば、刷毛塗り法、スプレーコーティング法、ワイヤーバー法、バーコーター法、ブレード法、ロールコーティング法、スピンコート法、ディッピング法、その他公知のコーティング方法が挙げられる。
　塗布量は、膜（Ｚ１）の厚みが所望の範囲となるように設定すればよい。
　上記膜（Ｚ１）の厚さは、好ましくは０．１μｍ（１００ｎｍ）を超え５００μｍ以下、より好ましくは０．１μｍを超え１００μｍ以下、さらにより好ましくは１～５０μｍである。
　例えば、屋外の塗装用途であれば、膜（Ｚ１）の厚みは比較的に厚くなる傾向にあり、おおよそ０．１μｍ（１００ｎｍ）を超え５００μｍ以下の範囲、好ましくは１μｍ以上２００μｍ以下の範囲、さらに好ましくは３μｍ以上１００μｍ以下の範囲である。
　また、本発明の共重合体（ｉ）、または該共重合体（ｉ）を含む組成物を上述のようにして基材などの上に塗布して硬化することにより、膜（Ｚ１）からなる層（Ｚ１）を少なくとも１層と、基材とを有する積層体を作製し、得られる積層体をそのままの状態で用いることもできる。
　上記基材となる材料としては、例えば、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＰＥＴ、ＡＢＳ、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリ塩化ビニル（塩ビ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ（チオ）ウレタン樹脂、ポリ（チオ）ウレア樹脂、および(チオ)エポキシ樹脂などの有機材料、ガラス、鉄、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、金、銀、銅、金属酸化物、セラミックス、セメント、スレート、大理石や御影石、モルタルなどの無機材料、ガラス繊維、炭酸カルシウムなどの無機材料と不飽和ポリエステル樹脂などの有機材料とを複合化したＳＭＣ（シート・モールディング・コンパウンド）等のコンポジット材料などが挙げられる。
　このような有機材料、無機材料、コンポジット材料からそれぞれなる有機基材、無機基材、コンポジット基材はそのまま用いることもできるが、種々の表面処理を行ってから使用してもよい。表面処理を行うことにより、例えば、上記基材と膜（Ｚ）からなる層の密着性を高めることができる。このような表面処理を行った基材としては、例えば、基材表面を金属メッキした基材、リン酸亜鉛水溶液等の化学薬品により基材表面の化学処理を行った基材、コロナ処理を行った基材、プラズマ処理を行った基材、グロー放電処理を行った基材、フレーム処理を行った基材、イトロ処理を行った基材、プライマー処理を行った基材、アンダーコート処理を行った基材、アンカーコート処理を行った基材などが挙げられる。
　上記プライマー処理、アンダーコート処理、またはアンカーコート処理に用いるコート剤としては、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂、（メタ）アクリル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリエチレンおよびポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂またはその共重合体ないし変性樹脂、セルロース系樹脂等の樹脂をビヒクルの主成分とするコート剤を用いることができる。上記コート剤は、溶剤型コート剤、水性型コート剤のいずれであってもよい。
　これらコート剤の中でも、シランカップリング剤系コート剤、シランカップリング剤と充填材との混合系コート剤、変性ポリオレフィン系コート剤、エチルビニルアルコール系コート剤、ポリエチレンイミン系コート剤、ポリブタジエン系コート剤、ポリウレタン系コート剤；ポリエステル系ポリウレタンエマルジョンコート剤、ポリ塩化ビニルエマルジョンコート剤、ウレタンアクリルエマルジョンコート剤、シリコンアクリルエマルジョンコート剤、酢酸ビニルアクリルエマルジョンコート剤、アクリルエマルジョンコート剤；
　スチレン－ブタジエン共重合体ラテックスコート剤、アクリルニトリル－ブタジエン共重合体ラテックスコート剤、メチルメタアクリレート－ブタジエン共重合体ラテックスコート剤、クロロプレンラテックスコート剤、ポリブタジェンラテックスのゴム系ラテックスコート剤、ポリアクリル酸エステルラテックスコート剤、ポリ塩化ビニリデンラテックスコート剤、ポリブタジエンラテックスコート剤、あるいはこれらラテックスコート剤に含まれる樹脂のカルボン酸変性物ラテックスもしくはディスパージョンからなるコート剤が好ましい。
　これらコ－ト剤は、例えば、グラビアコ－ト法、リバースロールコート法、ナイフコ－ト法、キスコ－ト法などにより塗布することができ、基材への塗布量は、乾燥状態で、通常０．００５ｇ／ｍ2～５ｇ／ｍ2である。
　これらコート剤の中では、シランカップリング剤系コート剤、シランカップリング剤と前記充填材との混合系コート剤、および商品名「タケラックＴＭ」および「タケネートＴＭ」（何れも三井化学製）に代表されるポリウレタン系コート剤がより好ましい。
　上記シランカップリング剤系コート剤、およびシランカップリング剤と前記充填材との混合系コート剤は、そのコート剤にシランカップリング剤が含まれることに特徴がある。コート剤に含まれる代表的なシランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３－グリオシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、３－グリオシジルオキシプロピルトリエトキシシラン、３－グリオシジルオキシプロピル－メチル－ジメトキシシラン、４－スチリルトリメトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシプロピル－メチル－ジメトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシプロピル－トリメトキシシラン、（メタ）アクリロイルオキシプロピル－トリエトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピル－トリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピル－メチル－ジメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）－３－アミノプロピル－トリエトキシシラン、３－アミノプロピル－トリメトキシシラン、３－アミノプロピル－トリエトキシシラン、３－トリエトキシシリル－Ｎ－（１，３－ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ－フェニル－３－アミノプロピル－トリメトキシシラン、３－ウレイドプロピル－トリエトキシシラン、３－クロロプロピルトリメトキシシラン、３－メルカプトプロピル－トリメトキシシラン、３－メルカプトプロピル－メチル－ジメトキシシラン、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン、ビス（トリエトキシシリルプロピル）アミン、Ｎ，Ｎ’－ビス（トリメトキシシリルプロピル）エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’－ビス（トリエトキシシリルプロピル）エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ'，Ｎ''－トリス（トリメトキシシリルプロピル）－イソシアヌレート、３－イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、３－イソシアナトプロピルトリエトキシシランなどが挙げれる。
　上記シランカップリング剤の中では、エポキシ基、メルカプト基、またはアミノ基を有するシランカップリング剤が比較的に好ましく、アミノ基を有するシランカップリング剤がより好ましく、さらに、ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン、ビス（トリエトキシシリルプロピル）アミン、Ｎ，Ｎ’－ビス（トリメトキシシリルプロピル）エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’－ビス（トリエトキシシリルプロピル）エチレンジアミンが最も好ましい。
　上記ポリウレタン系のコート剤は、そのコート剤に含まれる樹脂の主鎖あるいは側鎖にウレタン結合を有するものである。ポリウレタン系コート剤は、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、またはアクリルポリオールなどのポリオールとイソシアネート化合物とを反応させて得られるポリウレタンを含むコート剤である。
　これらポリウレタン系コート剤の中でも、縮合系ポリエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオールなどのポリエステルポリオールとトリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアナート、ノルボルナンジイソシアナートメチル、キシレンジイソシアネート等のイソシアネート化合物とを混合して得られるポリウレタン系コート剤が、密着性に優れているため好ましい。
　ポリオール化合物とイソシアネート化合物とを混合する方法は、特に限定されない。また配合比も特に制限されないが、イソシアネート化合物が少なすぎると硬化不良を引き起こす場合があるためポリオール化合物のＯＨ基とイソシアネート化合物のＮＣＯ基が当量換算で２／１～１／４０の範囲であることが好適である。さらに上記のポリオール化合物と上記のイソシアネート化合物に公知のシランカップリング材を添加しても良い。
　上記プライマー処理、アンダーコート処理、またはアンカーコート処理に用いるコート剤の膜厚は、用途などに応じて任意に決められる。例えば、反射防止性が要求される場合が少なくない光学系基材にコートする場合は、おおよそ０．０００１μｍ（０．１ｎｍ）～０．１μｍ（１００ｎｍ）の範囲であり、０．００１μｍ（１ｎｍ）～０．０５μｍ（５０ｎｍ）の範囲であればより好ましい。例えば、光学系基材以外にコートする場合は、おおよそ０．１～４００μｍの範囲、より好ましくは０．５～２００μｍの範囲、さらに好ましくは１～１００μｍの範囲である。
　また上記表面処理は、密着性向上以外の目的、例えば反射防止性の付与を目的に行うことができ、このような表面処理を行った基材としては、表面に微細な凹凸を形成したグレージング基材などが挙げられる。さらに、これら基材の表面に塗料を塗布して塗膜を形成した塗装基材を用いることもできる。
　上記基材は、１層単独で基材として用いることもできるが、有機基材、無機基材、およびコンポジット基材から選ばれる複数の基材を積層したラミネート基材としても用いることができる。
　また、レンズ、眼鏡、カメラ、表示装置（ディスプレイ）、投影装置等に代表される光学物品および光学装置に用いられる光学系基材としては、例えば上記有機材料、無機材料、ハイブリッド材料の中でも、透明性を有する材料からなる透明性基材を用いることもできる。
　本発明の積層体では、層（Ｚ１）が設けられる位置は特に制限はないが、層（Ｚ１）が積層体の最外層であることが好ましい一態様である。
　また、上記基材と層（Ｚ１）とを有する積層体には、種々の機能層が設けられていてもよい。上記積層体中、層（Ｚ１）の設けられる位置は特に制限はないが、層（Ｚ１）が最外層に設けられていることが好ましい一態様である。
　このような機能層としては、例えば、ハードコート層、反射防止（ＡＲ）層などが挙げられる。
　上記ハードコート層としては、例えば、アクリル系材料から形成される層、シリカ材料から形成される層などが挙げられる。
　上記反射防止層としては、低屈折率材料から形成される層、低屈折材料からなる層と高屈折材料からなる層を交互に積層した多層型反射防止層などが挙げられる。
　上記機能層は、基材と層（Ｚ１）との外側に設けられていてもよいが、基材と層（Ｚ１）との間、例えば基材上に設けられていてもよい。例えば、ハードコート層、反射防止層については、基材層と層（Ｚ１）との間に設けられていること、例えば基材上に設けられていることが好ましい１態様である。
　また本発明の積層体は、上記機能層を複数有していてもよい。
　一般に、光学用途で該積層体を用いる場合、高い透明性が必要となる場合が多い。そのような場合には積層体の各層をできるだけ薄くすることが望ましい傾向にある。上記機能層は、公知の方法で、積層体中に設けることができる。
　また、上記積層体を作製する際には、本発明の膜（Ｚ１）からなる層（Ｚ１）と接する層が、ＳｉＯ2を主成分とする層であるように積層することが好ましい１態様である。このように積層することで、層（Ｚ１）の接着性に優れた積層体が得られる傾向にある。
　特に光学系基材と層（Ｚ１）とを有する積層体の場合、防曇性に対する要求が強いため、共重合体（ｉ）の式（１）で表される構成単位ａ、式（２）で表される構成単位ｂ、および式（３）で表される構成単位ｃの比率についは、式（１）で表される構成単位ａが多い方が高い親水性が得られるために好ましい。具体的には式（１）で表される構成単位ａが０．９９０～０．６００の範囲、式（２）で表される構成単位ｂが０．００５～０．２００の範囲、式（３）で表される構成単位ｃが０．００５～０．２００の範囲であることが好ましく、ａが０．９８０～０．７００の範囲、ｂが０．０１０～０．１５０の範囲、ｃが０．０１０～０．１５０の範囲であることがより好ましい。
　また、共重合体（ｉ）の重量とシラン化合物（ｉｉ）とのＳｉＯ２換算重量との比（ｉ）／（ｉｉ）は、上記と同様に理由により共重合体（ｉ）の比率が高い方が好ましい傾向にある。重量比で９９／１～４０／６０の範囲が好ましく、９５／５～６０／４０の範囲がより好ましい。
　上記積層体は、例えば、上記膜（Ｚ１）が防曇被膜、防汚被膜、または帯電防止被膜である場合には、例えば、防曇被膜、防汚被膜または帯電防止被膜で基材が被覆された積層体が得られる。
　例えば、基材がフィルムの場合には、本発明の膜を形成しない面に、後述の粘着層を設けることもできるし、さらに粘着層の表面に剥離フィルムを設けることもできる。基材フィルムの他の片面に粘着層を積層しておくと、本発明の膜を有する積層フィルムを防曇フィルムおよび防汚フィルムとして、ガラス、浴室等の鏡、ディスプレイ、テレビ等の表示材料表面、看板、広告、案内板等の案内板、鉄道、道路等の標識、建物の外壁、窓ガラス等に容易に貼付できる。
　積層体等の粘着層に用いる粘着剤は特に制限はなく、公知の粘着剤を用いることができる。粘着剤としては、例えば、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、ビニルエーテルポリマー系粘着剤、およびシリコーン粘着剤等が挙げられる。粘着層の厚さは通常２～５０μｍの範囲、好ましくは５～３０μｍの範囲である。
　また、本発明の膜（Ｚ１）および該膜を積層した積層体では、膜の外気に接する表面を被覆材で被覆しておいてもよい。被覆材により被覆された膜および該膜を有する積層体では、輸送、保管、陳列等する際に、膜が傷ついたり、汚れたりするのを防ぐことができる。
　上記被覆材は、例えば、上述のように共重合体（ｉ）、または共重合体（ｉ）を含む組成物を塗布して放射線照射を行う場合に、酸素による重合阻害を回避する目的で、上記被覆材を塗布物に密着させたまま放射線を照射して硬化させ、基材等の上に本発明の膜と被覆材を積層させたまま製品とすることもできる。このようにすることにより、膜への傷、汚れなどを防止した積層体を得ることができる。
　上記被覆材（典型的にはフィルム）として好ましく用いられる材料としては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン・ビニルアルコール共重合体等のビニルアルコール系重合体、ポリアクリルアミド、ポリイソプロピルアクリルアミド、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、二軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）などが挙げられる。
　本発明の積層体は、基材の形状を工夫するなどすることにより、種々の形態の積層体とすることができる。本発明により得られる膜（Ｚ１）及び積層体は、フィルム、シート、テープなどの形態で使用できる。なお、上記膜（Ｚ１）は、プライマー層として用いることもできる。
　さらに、本発明の共重合体（ｉ）または、該共重合体（ｉ）とシラン化合物（ｉｉ）とを含む組成物は、種々の形状の鋳型内で硬化させることにより、種々の形状を有する硬化物、例えば膜、成形体などとして得ることもできる。
　本発明により得られる膜（Ｚ１）は、親水性、耐久性、耐摩耗性、および耐候性に優れ、高い防曇性、防汚性、帯電防止性、速乾性（水の蒸発）を有する。
　本発明により得られる膜（Ｚ１）の水接触角は、通常３０°以下、好ましくは２０°以下、より好ましくは１０°以下である。水接触角が上記上限値以下である膜は、親水性が高く、水となじみ（濡れ）やすく親水性材料として優れている。
　本発明により得られる硬化物、例えば膜（Ｚ１）は、好ましくは、２５℃の水に浸漬して１０分間超音波処理をする前後の、水接触角の変化が通常２０°以内、好ましくは１０°以内、さらに好ましくは５°以内である状態であることが望ましい。この状態であれば、水溶性または水に非常に馴染み易い本発明の共重合体（ｉ）または組成物が、それら共重合体（ｉ）または組成物に含まれる基の反応が十分に進んで、ネットワーク化または固定化することにより水で容易に溶解しなくなった状態（十分に硬化した状態）となっている。このような、特性の硬化物は上述のように組成物を加熱などに硬化することにより作製できる。
　したがって、本発明により得られる膜（Ｚ１）は、例えば防曇材料、防曇被膜（以下、防曇コートとも言う）、防汚材料、防汚被膜又はセルフクリーニングコート、帯電防止材、速乾性材料又は速乾性コート、及び帯電防止被膜又はほこり付着防止コートなどに有用である。
　例えば、本発明の膜を防曇コートとして用いると膜表面に水滴が広がり水膜を形成させることができるため防曇効果に優れ、またセルフクリーニングコートとして用いると水が汚れとコーティング面の間に入り込み汚れを浮かせて除去することができるため防汚効果に優れている。また、本発明の膜は、帯電防止性に優れており、帯電防止材、及び帯電防止被膜又はほこり付着防止コートなどにも有用である。
　本発明により得られる積層体も親水性および耐久性に優れ、防曇材料、防汚材料、帯電防止材料などとして有用である。例えば、透明樹脂、ガラスなどの透明材料からなる基材に上記本発明の膜を積層することにより得られる積層体は、透明性、親水性、防曇性、防汚性、さらには、帯電防止性、速乾性、結露防止性、耐候性、耐磨耗性に優れた積層体として用いることができる。
　そのため、本発明により得られる硬化物、膜及び積層体は、ボディー、ホイール、外装品、及び内装品などの自動車、船舶、航空機に代表される輸送機器用物品；外壁品、内壁品、床、家具、浴室用物品、洗面化粧室用物品、シンク、換気扇、レンジ周辺部材などのキッチン用物品、トイレ用物品、配管用物品、などの建築用物品及び住宅用物品；高速道路などに設置される遮音板などの建設用物品；衣服および布及び繊維などの衣料用部材；窓、鏡、光学フィルム、光ディスク、コンタクトレンズ、ゴーグル、反射フィルム、及び反射板、眼鏡、サングラス、カメラ、レンズ、反射防止フィルム、表示装置（タッチパネル、フラットパネル、電子ペーパーなどのディスプレイ装置）、投影装置、及びシールドなどの光学物品または光学装置；ランプ用物品及びライト用物品どの照明用物品；冷却および熱交換用のフィンなどの産業用物品；電化製品用物品、配線用物品などの電気・電子用用物品；インクジェット記録版、印刷・印字用プライマーなどの印刷用物品；化粧品容器などの日用品用物品などの多くの用途に用いることができる。
　以下、実施例等により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明がこれら実施例のみに限定されるものではない。
　本発明において、共重合体（ｉ）の構造の評価は下記のようにして行った。
　＜共重合体の組成比＞
スルホン酸含有基を有するユニット（１）、エポキシ基を有するユニット（２）、およびトリアルコキシシリル基を有するユニット（３）のユニット比（１）／（２）／（３）は13Ｃ－ＮＭＲにより分析した。測定条件を以下に記載する。
測定条件
＊　装置：　ブルカー・バイオスピン製　ＡＶＡＮＣＥIII ｃｒｙｏ－５００型核磁気共鳴装置
＊　測定核：　13Ｃ（１２５ＭＨｚ）
＊　測定モード：　シングルパルスプロトンブロードバンドデカップリング
＊　パルス幅：　４５°（５．０μ秒）
＊　ポイント数：　６４Ｋ
＊　測定範囲：　－２５～２２５ｐｐｍ
＊　積算回数：　１０００回
＊　測定溶剤：　Ｄ2Ｏ
＊　測定温度：　室温
＊　試料濃度：　４０ｍｇ／０．６ｍｌ－Ｄ2Ｏ
　ユニット比（１）／（２）／（３）の解析
　下記式（２００）のｆ炭素のピーク（５７～５９ｐｐｍ付近）、下記式（３００）のｋ炭素のピーク（５１～５２ｐｐｍ付近）、および下記式（４００）のｋ炭素のピーク（４～６ｐｐｍ付近）の積分強度比で算出した。
　即ち、ユニット比（１）／（２）／（３）＝ｆ炭素ピークの積分強度／ｋ炭素ピークの積分強度／ｔ炭素ピークの積分強度とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
　＜重量平均分子量（Ｍｗ）、分散（Ｍｗ／Ｍｎ）＞
Ｍｗ（重量平均分子量）、および分散Ｍｗ（重量平均分子量）／Ｍｎ（数平均分子量）はＧＰＣにより分析した。測定条件を以下に記載する。
測定条件
＊　装置：　日本分光(株)  ＧＰＣ－９００
＊　カラム：　昭和電工(株)  Ｓｈｏｄｅｘ　Ａｓａｈｉｐａｃ「ＧＦ－７Ｍ　ＨＱ」，Φ７．５ｍｍ×３００ｍｍ
＊　測定温度：　４０℃
＊　溶離液：　水／メタノール／ＮａＨＰＯ4／ＮａＨＰＯ4・２Ｈ2Ｏ＝８５０．０／１５０．０／２．７／７．３（重量比）
＊　流速：　０．５ｍｌ／ｍｉｎ．
　なお、本発明において被膜の物性評価は、下記のようにして行った。
　＜水接触角の測定＞
　協和界面科学社製の水接触角測定装置ＣＡ－Ｖ型を用いて、１サンプルについて３箇所測定し、これら値の平均値を水接触角の値とした。
　＜ヘーズの測定＞
　日本電色工業社製のヘーズメーターＮＤＨ２０００を用いて、１サンプルについて４箇所測定し、これら値の平均値をヘーズの値とした。
　＜耐擦傷性試験＞
　スチールウール＃００００を用いて、ある一定の荷重をかけて１０往復擦る。傷が入らなかった場合を〇、１～５本の傷が入った場合を△、６本～無数に傷が入った場合を×とした。
　＜テーバー磨耗試験（ＪＩＳ　Ｋ　７２０４）＞
測定機器：　ロータリーアブレージョンテスター　，(株)東洋精機製作所
磨耗輪：　Ｃ１８０ ＯＸＦ
荷重：　５００ｇ（２５０ｇ＋２５０ｇ）×２
　＜密着性の評価（ＪＩＳ　Ｋ　７２０４）＞
　碁盤目テープ剥離試験により評価した。
　＜防曇性の評価＞
　呼気により曇らなかった場合を〇、曇った場合を×とした。
　＜防汚性の評価＞
　ゼブラ(株)製の油性マーカー「マッキー極細」（黒，品番MO-120-MC-BK）でマークし、その上に水滴を垂らして３０秒間放置し、テッシュペーパーでふき取る。マークがふき取れた場合を〇、ふき取れずに残った場合を×とした。
　＜傾斜度の測定＞
　図２に示す試料調製の通り、基材１０の上にコート層２０を形成してなるサンプルを斜めに切断し、飛行時間型２次イオン質量分析装置(ＴＯＦ－ＳＩＭＳ)を用いて、外表面におけるスルホン酸濃度（Ｓａ）と、基材１０に接する界面と前記外表面との中間地点におけるスルホン酸濃度（Ｄａ）とを測定し、その値から外気に接する膜の外表面と膜の内表面と外表面との中間地点のスルホン濃度比で表される傾斜度（Ｓａ／Ｄａ）を求めた。ここで、本発明に係る積層体において、本発明に係る膜はコート層２０を構成する。
分析装置と測定条件
ＴＯＦ－ＳＩＭＳ；　ＩＯＮ・ＴＯＦ社製　ＴＯＦ－ＳＩＭＳ ５
1次イオン；　Ｂｉ3 2+　(加速電圧２５ｋＶ)
測定面積；　３００～３４０μｍ2　測定には帯電補正用電子銃を使用
試料調製等
　図２に示す通りに、基材１０の表面にコート層２０が設けられたサンプルを切削方向３０に向かって、精密斜め切削を行った後、１０×１０ｍｍ2程度の大きさに切り出し、測定面にメッシュを当て、サンプルホルダーに固定し、外気と接するコート層表面４０および膜の内部であるコート層内部５０（膜厚１／２の地点、基材１０に接するコート層の内表面）で飛行時間型２次イオン質量分析装置(ＴＯＦ－ＳＩＭＳ)を用いてスルホン酸濃度を測定した。
評価
　評価は以下の計算式で行った。なお、各測定点のイオン濃度は、相対強度（トータル検出イオンに対する）を用いた。
傾斜度Ｓａ／Ｄａ（スルホン酸濃度比，傾斜度）＝コート層表面４０でのスルホン酸濃度／コート層２０の膜厚１／２の地点でのスルホン酸濃度
　<膜厚の測定>
測定装置および条件
装置　：電界放出型透過電子顕微鏡（ＦＥ－ＴＥＭ）: ＪＥＭ－２２００ＦＳ（日本電子製）
加速電圧 ： ２００ ｋＶ
ＦＩＢ（Focused Ion Beam System，集束イオンビームシステム）加工装置 : ＳＭＩ２０５０（セイコーインスツルメンツ社製）
試料調製等
　試料の凸面中央部を切り出した後、試料最表面にＰｔコートおよびカーボン蒸着を行った。これをＦＩＢ加工により薄膜化し、測定検体とした。測定検体を電界放出型透過電子顕微鏡（ＦＥ－ＴＥＭ）で観察し、膜厚を測定した。
　＜ガラス転位点　Ｔｇの測定＞
測定装置：　島津製作所，自動示差走査熱量計　ＤＳＣ－６０Ａ
測定温度範囲：　－３０～２００℃（昇温速度２０℃／分）
リファレンス：　Ａｌ２Ｏ３　１０ｍｇ
サンプル：　１０ｍｇ
　＜密着性試験＞
ＪＩＳ　Ｋ５６００－５－６（付着性－クロスカット法）に準じて試験を行った。尚、評価は２５マスを１００マスに換算して剥離しなかった（密着していた）マスの数で表した。
　＜Ｌ＊ａ＊ｂ＊の色評価＞
　コニカミノルタオプティクス株式会社，色彩色差計「ＣＲ－４００」にて測定を行った。
　[合成例１]＜共重合体　ＣＨ１２０４１７の製造，原料濃度１５ｗｔ％＞
　減圧下で脱ガスされたメタノール５５９．６ｇを反応フラスコに装入し、攪拌しながら純度８５ｗｔ％のＫＯＨフレーク２５．０ｇ（０．３７９モル）を徐々に加えて完溶させた。次にアクリルアミド－ｔ－ブチルスルホン酸（以下ＡＴＢＳと略す。）８１．０ｇ（０．３８２モル）を分割装入して中和（ＰＨ＝７．４）を行い、アクリルアミド－ｔ－ブチルスルホン酸カリウム塩（以下ＡＴＢＳ－Ｋと略す。）を含む中和混合物を作製した。
　次に、グリシジルメタクリレート（以下ＧＭＡと略す。）２．７５ｇ（０．０１９１モル）、メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン（以下ＫＢＭ－５０３と略す。）５．６３ｇ（０．０１９１モル）とメタノール２．０ｇとの混合液、および重合開始剤であるｔ－ブチルパーオキシ－２－エチルヘキサノエート（以下パーブチル－Ｏと略す。）０．１４ｇとメタノール１．４ｇとの混合液を各々調製した。これらそれぞれを、得られた中和混合物を加熱還流（内温６６℃）している反応フラスコに、２時間かけて三分の一ずつ分割装入し、装入終了後、さらに加熱還流および撹拌条件下で５時間重合を行った。
　室温まで冷却後、晶析した共重合体を濾別し、得られた濾塊をメタノールで洗浄後、減圧下（１００ｍｍＨｇ未満）５０℃の条件で重量変化がみられなくなるまで十分に乾燥し、白色の共重合体１００．１ｇ（収率９６％）を得た。
　得られた共重合体のＧＰＣ分析を行った結果、重量平均分子量　Ｍｗ＝９６,０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．９であった。また、13Ｃ－ＮＭＲ分析を行った結果、共重合体の構成単位比率　ＡＴＢＳ－Ｋユニット／ＧＭＡユニット／ＫＢＭ－５０３ユニット＝０．８６／０．０８／０．０６であった。なお、エポキシ基が開環したユニットは検出されなかった。さらに得られた重合体をＤＳＣ（示差走査熱量測定，－３０～２００℃範囲で測定）で分析したところ、Ｔｇ（ガラス転位点）は５２℃に１点だけ観測された。
　[合成例２]＜ＡＴＢＳ－Ｋ／ＧＭＡ共重合体　ＣＨ１１０９０１の製造＞
　減圧下で脱ガスされたメタノール５３５．５ｇを反応フラスコに装入し、攪拌しながら純度８５ｗｔ％のＫＯＨフレーク２３．６ｇ（０．３５７モル）を徐々に加えて完溶させた。次にＡＴＢＳ　７５．７ｇ（０．３５７モル）を分割装入して中和（ＰＨ＝７．５）を行い、ＡＴＢＳ－Ｋを含む中和混合物を作製した。
　次に、ＧＭＡ　５．１４ｇ（０．０３６モル）と重合開始剤であるパーブチル－Ｏ　０．１３ｇとの混合液を、得られた中和混合物を加熱還流（内温６３℃）している反応フラスコに装入し、装入終了後、さらに加熱還流および撹拌条件下で４．５時間重合を行った。
　室温まで冷却後、晶析した共重合体を濾別し、得られた濾塊をメタノールで洗浄後、減圧下（１００ｍｍＨｇ未満）５０℃の条件で重量変化がみられなくなるまで十分に乾燥し、白色の共重合体８８．８ｇ（収率９４％）を得た。
　得られた共重合体のＧＰＣ分析を行った結果、重量平均分子量　Ｍｗ＝１６３，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝３．４であった。また、13Ｃ－ＮＭＲ分析を行った結果、共重合体の構成単位比率　ＡＴＢＳ－Ｋユニット／ＧＭＡユニット＝０．８７／０．１３であった。なお、エポキシ基が開環したユニットは検出されなかった。
　[合成例３]＜ＡＴＢＳ－Ｋ／ＫＢＭ－５０３共重合体　ＣＨ１１１０１１の製造＞
　減圧下で脱ガスされたメタノール４００．０ｇを反応フラスコに装入し、攪拌しながら純度８５ｗｔ％のＫＯＨフレーク１５．７ｇ（０．２３７モル）を徐々に加えて完溶させた。次にＡＴＢＳ　５０．１ｇ（０．２３７モル）を分割装入して中和（ＰＨ＝７．５）を行い、ＡＴＢＳ－Ｋを含む中和混合物を作製した。
　次に、ＫＢＭ－５０３　５．９９ｇ（０．０２３７モル）と重合開始剤であるパーブチル－Ｏ　０．０８ｇとの混合液を、得られた中和混合物を加熱還流（内温６３℃）している反応フラスコに装入し、装入終了後、さらに加熱還流および撹拌条件下で４．５時間重合を行った。
　室温まで冷却後、晶析した共重合体を濾別し、得られた濾塊をメタノールで洗浄後、減圧下（１００ｍｍＨｇ未満）５０℃の条件で重量変化がみられなくなるまで十分に乾燥し、白色の共重合体６５．４ｇ（収率８３％）を得た。
　得られた共重合体のＧＰＣ分析を行った結果、重量平均分子量　Ｍｗ＝１０２，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．８であった。また、13Ｃ－ＮＭＲ分析を行った結果、共重合体の構成単位比率　ＡＴＢＳ－Ｋユニット／ＫＢＭ－５０３ユニット＝０．９２／０．０８であった。
　[合成例４]＜共重合体　ＣＨ１２０５３１の製造，原料濃度５ｗｔ％＞
　減圧下で脱ガスされたメタノール１１５６．５ｇを反応フラスコに装入し、攪拌しながら純度８５ｗｔ％のＫＯＨフレーク１５．０ｇ（０．２２７モル）を徐々に加えて完溶させた。次にＡＴＢＳ　４８．７ｇ（０．２３０モル）を分割装入して中和（ＰＨ＝７．５）を行い、ＡＴＢＳ－Ｋを含む中和混合物を作製した。
　次に、ＧＭＡ　１．６３ｇ（０．０１１５モル）とＫＢＭ－５０３　３．３４ｇ（０．０１１５モル）との混合液、および重合開始剤であるパーブチル－Ｏ　０．３２ｇとメタノール３．２ｇとの混合液を各々調製した。これらそれぞれを、得られた中和混合物を加熱還流（内温６３℃）している反応フラスコに、２時間かけて三分の一ずつ分割装入し、装入終了後、さらに加熱還流および撹拌条件下で１５時間重合を行った。
　室温まで冷却後、晶析した共重合体を濾別し、得られた濾塊をメタノールで洗浄後、減圧下（１００ｍｍＨｇ未満）５０℃の条件で重量変化がみられなくなるまで十分に乾燥し、白色の共重合体５２．２ｇ（収率８３％）を得た。
　得られた共重合体のＧＰＣ分析を行った結果、重量平均分子量　Ｍｗ＝３４,０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．９であった。また、13Ｃ－ＮＭＲ分析を行った結果、共重合体の構成単位比率はＡＴＢＳ－Ｋユニット／ＧＭＡユニット／ＫＢＭ－５０３ユニット＝０．８８／０．０６／０．０６であった。なお、エポキシ基が開環したユニットは検出されなかった。さらに得られた重合体をＤＳＣ（示差走査熱量測定，－３０～２００℃範囲で測定）で分析したところ、Ｔｇ（ガラス転位点）は５５℃に１点だけ観測された。
　[合成例５]＜共重合体　ＣＨ１３０１１７の製造，原料濃度１０ｗｔ％＞
　減圧下で脱ガスされたメタノール１０６２．１ｇを反応フラスコに装入し、攪拌しながら純度８５ｗｔ％のＫＯＨフレーク２８．０ｇ（０．４２４モル）を徐々に加えて完溶させた。次にＡＴＢＳ　８９．９ｇ（０．４２４モル）を分割装入して中和（ＰＨ＝７．６）を行い、ＡＴＢＳ－Ｋを含む中和混合物を作製した。
　次に、ＧＭＡ　１１．３ｇ（０．０７９５モル）とメタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン（以下ＫＢＥ５０３と略す。）　７．７０ｇ（０．０２６５モル）との混合液、および重合開始剤であるパーブチル－Ｏ　３．４４ｇとメタノール３４．４ｇとの混合液を各々調製した。これらそれぞれを、得られた中和混合物を加熱還流（内温６３℃）している反応フラスコに、２時間かけて三分の一ずつ分割して装入し、装入終了後、さらに加熱還流および撹拌条件下で６時間重合を行った。
　室温まで冷却後、晶析した共重合体を濾別し、得られた濾塊をメタノールで洗浄後、減圧下（１００ｍｍＨｇ未満）５０℃の条件で重量変化がみられなくなるまで十分に乾燥し、白色の共重合体９２．５ｇ（収率７４％）を得た。
　得られた共重合体のＧＰＣ分析を行った結果、重量平均分子量Ｍｗ＝７１,０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．５であった。また、13Ｃ－ＮＭＲ分析を行った結果、共重合体の構成単位比率　ＡＴＢＳ－Ｋユニット／ＧＭＡユニット／ＫＢＭ－５０３ユニット＝０．８２／０．１４／０．０４であった。なお、エポキシ基が開環したユニットは検出されなかった。
　[合成例６]＜共重合体　ＣＨ１２０５１７の製造，原料濃度１５ｗｔ％＞
　減圧下で脱ガスされたメタノール５５０．０ｇを反応フラスコに装入し、攪拌しながら純度８５ｗｔ％のＫＯＨフレーク２５．０ｇ（０．３７９モル）を徐々に加えて完溶させた。次にＡＴＢＳ　８１．０ｇ（０．３８２モル）を分割装入して中和（ＰＨ＝７．６）を行い、ＡＴＢＳ－Ｋを含む中和混合物を作製した。
　次に、ＧＭＡ　５．４３ｇ（０．０３８２モル）とＫＢＭ－５０３　１１．１０ｇ（０．０３８２モル）との混合液、および重合開始剤であるパーブチル－Ｏ　０．８３ｇとメタノール８．３ｇとの混合液を各々調製した。これらそれぞれを、得られた中和混合物を加熱還流（内温６３℃）している反応フラスコに、１時間かけて三分の一ずつ分割して装入し、装入終了後、さらに加熱還流および撹拌条件下で５時間重合を行った。
　室温まで冷却後、晶析した共重合体を濾別し、得られた濾塊をメタノールで洗浄後、減圧下（１００ｍｍＨｇ未満）５０℃の条件で重量変化がみられなくなるまで十分に乾燥し、白色の共重合体１０１．８ｇ（収率９１％）を得た。
　得られた共重合体のＧＰＣ分析を行った結果、重量平均分子量　Ｍｗ＝１４５,０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝３．７であった。また、13Ｃ－ＮＭＲ分析を行った結果、共重合体の構成単位比率　ＡＴＢＳ－Ｋユニット／ＧＭＡユニット／ＫＢＭ－５０３ユニット＝０．８３／０．０９／０．０８であった。なお、エポキシ基が開環したユニットは検出されなかった。
　[合成例７]＜共重合体　ＣＨ１３０１１５の製造，原料濃度１０ｗｔ％＞
　減圧下で脱ガスされたメタノール１０３２．９ｇを反応フラスコに装入し、攪拌しながら純度８５ｗｔ％のＫＯＨフレーク２８．０ｇ（０．４２４モル）を徐々に加えて完溶させた。次にＡＴＢＳ　８９．９ｇ（０．４２４モル）を分割装入して中和（ＰＨ＝７．６）を行い、ＡＴＢＳ－Ｋを含む中和混合物を作製した。
　次に、ＧＭＡ　３．７７ｇ（０．０２６５モル）とＫＢＥ－５０３　２３．１０ｇ（０．０７９５モル）との混合液、および重合開始剤であるパーブチル－Ｏ　３．４４ｇとメタノール３４．４ｇとの混合液を各々調製した。これらそれぞれを、得られた中和混合物を加熱還流（内温６５℃）している反応フラスコに、２時間かけて三分の一ずつ分割して装入し、装入終了後、さらに加熱還流および撹拌条件下で６時間重合を行った。
　室温まで冷却後、晶析した重合体を濾別し、得られた濾塊をメタノールで洗浄後、減圧下（１００ｍｍＨｇ未満）５０℃の条件で重量変化がみられなくなるまで十分に乾燥し、白色の共重合体６９．２ｇ（収率５２％）を得た。
　得られた共重合体のＧＰＣ分析を行った結果、重量平均分子量　Ｍｗ＝６８,０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．５であった。また、13Ｃ－ＮＭＲ分析を行った結果、共重合体の構成単位比率　ＡＴＢＳ－Ｋユニット／ＧＭＡユニット／ＫＢＭ－５０３ユニット＝０．８６／０．０５／０．０９であった。なお、エポキシ基が開環したユニットは検出されなかった。
　[合成例８]＜共重合体　ＣＨ１２１１１２の製造，原料濃度１０ｗｔ％＞
　減圧下で脱ガスされたメタノール５５６．４ｇを反応フラスコに装入し、攪拌しながら純度８５ｗｔ％のＫＯＨフレーク１３．０ｇ（０．１９７モル）を徐々に加えて完溶させた。次にＡＴＢＳ　４１．７ｇ（０．１９７モル）を分割装入して中和（ＰＨ＝７．６）を行い、ＡＴＢＳ－Ｋを含む中和混合物を作製した。
　次に、ＧＭＡ　６．００ｇ（０．０４２２モル）とＫＢＭ－５０３　１０．４８ｇ（０．０４２２モル）との混合液、および重合開始剤であるパーブチル－Ｏ　１．８３ｇとメタノール１．８ｇとの混合液を各々調製した。これらそれぞれを、得られた中和混合物を加熱還流（内温６６℃）している反応フラスコに、２時間かけて三分の一ずつ分割して装入し、装入終了後、さらに加熱還流および撹拌条件下で６時間重合を行った。
　室温まで冷却後、晶析した重合体を濾別し、得られた濾塊をメタノールで洗浄後、減圧下（１００ｍｍＨｇ未満）５０℃の条件で重量変化がみられなくなるまで十分に乾燥し、白色の共重合体３６．４ｇ（収率５５％）を得た。
　得られた共重合体のＧＰＣ分析を行った結果、重量平均分子量　Ｍｗ＝１１２,０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝４．６であった。また、13Ｃ－ＮＭＲ分析を行った結果、共重合体の構成単位比率　ＡＴＢＳ－Ｋユニット／ＧＭＡユニット／ＫＢＭ－５０３ユニット＝０．７７／０．１１／０．１２であった。なお、エポキシ基が開環したユニットは検出されなかった。
　[合成例９]＜共重合体　ＣＨ１２１０２９の製造，原料濃度１０ｗｔ％＞
　減圧下で脱ガスされたメタノール５４３．０ｇを反応フラスコに装入し、攪拌しながら純度８５ｗｔ％のＫＯＨフレーク８．００ｇ（０．１２１モル）を徐々に加えて完溶させた。次にＡＴＢＳ　２５．７ｇ（０．１２１モル）を分割装入して中和（ＰＨ＝７．６）を行い、ＡＴＢＳ－Ｋを含む中和混合物を作製した。
　次に、ＧＭＡ　１２．９２ｇ（０．０９０９モル）とＫＢＭ－５０３　２２．５８ｇ（０．０９０９モル）との混合液、および重合開始剤であるパーブチル－Ｏ　６．５６ｇとメタノール６．６ｇとの混合液を各々調製した。これらそれぞれを、得られた中和混合物を加熱還流（内温６５℃）している反応フラスコに、２時間かけて三分の一ずつ分割して装入し、装入終了後、さらに加熱還流および撹拌条件下で８時間重合を行った。
　その後、得られた重合溶液をロータリーエバポレーターにより減圧濃縮し、得られた残渣にイソプロパノール５９０ｇとシクロヘキサン５９０ｇを加えて激しく混合した。
　析出した重合体を濾別し、得られた濾塊をエタノールで洗浄後、減圧下（１００ｍｍＨｇ未満）５０℃の条件で重量変化がみられなくなるまで十分に乾燥し、白色の共重合体５８．９ｇ（収率８９％）を得た。
　得られた共重合体のＧＰＣ分析を行った結果、重量平均分子量　Ｍｗ＝１４，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．８であった。また、13Ｃ－ＮＭＲ分析を行った結果、共重合体の構成単位比率　ＡＴＢＳ－Ｋユニット／ＧＭＡユニット／ＫＢＭ－５０３ユニット＝０．４６／０．２９／０．２５であった。なお、エポキシ基が開環したユニットは検出されなかった。
　[合成例１０]＜共重合体　ＣＨ１３０２１９の製造，原料濃度１０ｗｔ％＞
　反応フラスコに、３－スルホプロピルアクリレート・ナトリウム塩（以下ＳＰＡ－Ｎａと略す。）５２．４３ｇ（０．２４２５モル）、４－グリシジルオキシ－ブチルアクリレート（以下ＧＯＢＡと略す。）　２．４３ｇ（０．０１２１モル）、３－アクリロイルオキシ－プロピルトリメトキシシラン（以下ＫＢＭ－５１０３と略す。）　２．８４ｇ（０．０１２１モル）、および減圧下で脱ガスされたメタノール４８８．９ｇを装入して混合液を作製した。
　次に、撹拌条件下、この混合液を加熱還流（内温６５℃）させた状態で、パーブチル－Ｏ　０．１２ｇとメタノール１．２ｇとの混合液装入した後、さらに加熱還流および撹拌条件下で４時間重合を行った。
　その後、得られた重合溶液をロータリーエバポレーターにより減圧濃縮し、得られた残渣にイソプロパノール４００ｇとシクロヘキサン４００ｇを加えて激しく混合した。
　析出した重合体を濾別し、得られた濾塊をエタノールで洗浄後、減圧下（１００ｍｍＨｇ未満）５０℃の条件で重量変化がみられなくなるまで十分に乾燥し、白色の共重合体５２．５ｇ（収率９１％）を得た。
　得られた共重合体のＧＰＣ分析を行った結果、重量平均分子量　Ｍｗ＝９６，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝３．９であった。また、13Ｃ－ＮＭＲ分析を行った結果、共重合体の構成単位比率　ＳＰＡ－Ｎａユニット／ＧＯＢＡユニット／ＫＢＭ－５１０３ユニット＝０．９１／０．０５／０．０４であった。なお、エポキシ基が開環したユニットは検出されなかった。
　[合成例１１]＜共重合体　ＣＨ１３０３１９の製造，原料濃度１０ｗｔ％＞
　減圧下で脱ガスされたメタノール１０１９．３ｇを反応フラスコに装入し、攪拌しながら純度８５ｗｔ％のＫＯＨフレーク３０．０ｇ（０．４５５モル）を徐々に加えて完溶させた。次にＡＴＢＳ　９７．５ｇ（０．４６０モル）を分割装入して中和（ＰＨ＝７．６）を行い、ＡＴＢＳ－Ｋを含む中和混合物を作製した。
　次に、ＧＭＡ　２．０６ｇ（０．０１４５モル）とＫＢＥ－５０３　４．２１ｇ（０．０１４５モル）との混合液、および重合開始剤であるパーブチル－Ｏ　３．１４ｇとメタノール３１．４ｇとの混合液を各々調製した。これらそれぞれを、得られた中和混合物を加熱還流（内温６７℃）している反応フラスコに、２時間かけて三分の一ずつ分割して装入し、装入終了後、さらに加熱還流および撹拌条件下で５時間重合を行った。
　冷却後、析出した共重合体を濾別し、得られた濾塊をメタノールで洗浄後、減圧下（１００ｍｍＨｇ未満）５０℃の条件で重量変化がみられなくなるまで十分に乾燥し、白色の共重合体１０６．７ｇ（収率８９％）を得た。
　得られた共重合体のＧＰＣ分析を行った結果、重量平均分子量　Ｍｗ＝５４，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．３であった。また、13Ｃ－ＮＭＲ分析を行った結果、共重合体の構成単位比率　ＡＴＢＳ－Ｋユニット／ＧＭＡユニット／ＫＢＥ－５０３ユニット＝０．９４／０．０３／０．０３であった。なお、エポキシ基が開環したユニットは検出されなかった。
　［実施例１ａ］（共重合体　ＣＨ１２０４１７）
　＜コーティング用組成物の調製＞
　合成例１で作製された共重合体　ＣＨ１２０４１７　５ｇに水２８ｇを混合して溶液を作製した後、撹拌条件下、この溶液に２－メトキシエタノール（以下ＥＧＭと略す。）３５ｇ、テトラエトキシシラン（以下ＴＥＯＳと略す。）２６ｇ、および５ｗｔ％硫酸６ｇを混合した。得られた混合液を平均孔径０．５μｍのフィルターに通して、固形分（共重合体およびＳｉＯ2換算のＴＥＯＳの合計量）ＮＶ１３ｗｔ％の無色透明なコーティング用組成物を得た。この組成物中の重合体／ＴＥＯＳ（ＳｉＯ2換算）重量比は４０／６０である。
　＜コーティング膜の形成および評価＞
　よく洗浄されたガラス板（表面の水接触角　８°未満）の表面に、上記コーティング用組成物をバーコーター＃２４で塗布し、５０℃で５分間予備乾燥した後、１５０℃×１時間加熱し、ガラス板表面に厚み３μｍのコーティング膜を形成した。室温まで冷却して、コーティング膜表面を水で洗浄し、エアガンで乾燥した後、膜の評価（外観、水接触角、防曇性、防汚性、摩耗試験）を行った。結果を表１に掲載する。なお、実施例１ａでは、耐擦傷性、密着性の評価も行っているが、これらの結果はそれぞれ表２、表３に記載する。
　［参考例１ａ］（共重合体　ＣＨ１１０９０１）
　＜コーティング用組成物の調製およびコーティング膜の形成＞
　共重合体　ＣＨ１２０４１７　５ｇの替わりに、合成例２で作製されたＡＴＢＳ－Ｋ／ＧＭＡ共重合体　ＣＨ１１０９０１　５ｇを用いる以外は実施例１と同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表１に掲載する。
　［参考例２ａ］（共重合体　ＣＨ１１１０１１）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０４１７　５ｇの替わりに、合成例３で作製されたＡＴＢＳ－Ｋ／ＫＢＭ－５０３共重合体　ＣＨ１１１０１１　５ｇを用いる以外は実施例１ａと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表１に掲載する。
　［参考例３ａ］
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１１０１１　５ｇの替りに、共重合体　ＣＨ１１０１１　４．８ｇとグリセリントリグリシジルエーテル（以下ＥＸ－３１４と略す。）０．２ｇとの混合物を用いる以外は参考例２ａと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表１に掲載する。
　［参考例４ａ］
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　コーティング組成物を作製する際にＴＥＯＳを添加しない以外は参考例３ａと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表１に掲載する。
　［比較例１ａ］（ＰＳＳ＋エポキシ化合物＋ＴＥＯＳの評価）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０４１７　５ｇの替わりに、重量平均分子量Ｍｗ＝５０万のＰＳＳ－Ｎａ（ポリスチレンスルホン酸ナトリウム塩,２１ｗｔ％水溶液）２３ｇとＥＸ－３１４　０．２ｇとの混合物を用い、これと混合する水の量を２８ｇから１０ｇに変更した以外は実施例１ａと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表１に掲載する。
　［比較例２ａ］（ＰＳＳ＋ＴＥＯＳの評価）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０４１７　５ｇの替わりに、重量平均分子量Ｍｗ＝５０万のＰＳＳ－Ｎａ（ポリスチレンスルホン酸ナトリウム塩,２１ｗｔ％水溶液）２４ｇを用い、これと混合する水の量を２８ｇから９ｇに変更した以外は実施例１ａと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表１に掲載する。
　［比較例３ａ］（エポキシ化合物＋ＴＥＯＳの評価）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０４１７　５ｇの替わりに、ＥＸ－３１４　５ｇを用いた以外は実施例１ａと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表１に掲載する。
　［比較例４ａ］（ＴＥＯＳのみの評価）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０４１７を用いず、これと水２８ｇを混合しない以外は実施例１ａと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表１に掲載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
　［実施例１ｂ］（耐候性試験）
　実施例１ａで作製した膜についてキセノン耐候性試験を行い、試験時間０時間、試験時間１０００時間、試験時間２０００時間での水接触角およびｂ＊を測定した。なお、ｂ＊で表される値は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系におけるｂ＊成分の値を示す。また、表２には、後述する参考例１ｂの実験結果と対比するため、キセノン耐候性試験前の膜の評価（外観、耐擦傷性、摩耗試験）の結果を掲載する。
　＜耐候性試験の試験条件＞
測定装置：（株）東洋精機製作所　Ｃｉ４００００
キセノン耐候試験条件
光源：キセノンランプ，放射強度：６０Ｗ／ｍ2（３００～４００ｎｍ），ＢＰＴ：６３℃，降雨：１８／１２０分
フィルター：内／外＝　ボロシリゲートＳ／ボロシリゲートＳ
　［参考例１ｂ］（親水性アクリル樹脂膜： ＷＯ２００７／０６４００３など）
　＜コーティング溶液の調製＞
　イルガキュアー１２７（チバ・ジャパン(株)）０．３０ｇにメタノール２．０ｇを混合してメタノール溶液を作製した後、撹拌条件下、このメタノール溶液にナイロスタッブＳ－ＥＥＤ（クラリアント・ジャパン(株)）０．０１ｇ、３－スルホプロピルアクリレート０．１２ｇ、２，２－ビス（アクリロイルオキシメチル）プロピオン酸－３－スルホプロピルエステル・カリウム塩０．１２ｇ、および２－メトキシエタノール６．０ｇを混合して溶液を作製した。
　続いて、この溶液にエトキシ化グリセリントリアクリレート（新中村化学，Ａ－ＧＬＹ－９Ｅ）１．５７ｇ、およびジペンタエリスリトールペンタ（またはヘキサ）アクリレート（新中村化学，Ａ－９５３０）６．３０ｇを混合し、固形分ＮＶ５０ｗｔ％のコーティング用溶液を得た。
　＜コーティング膜の形成および評価＞
　得られた固形分ＮＶ５０ｗｔ％のコーティング溶液を、バーコーター＃０６で基材（タキロン（株）製,ポリカーボネート板，縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ２ｍｍ）に塗布し、直ちに４０～５０℃の温風乾燥機に２分間装入して溶剤を蒸発させ、最後にＵＶコンベアー（フュージョンＵＶシステムズ・ジャパン（株）製，無電極放電ランプ Ｈバルブ，コンベアー速度６ｍ／分，積算光量９００ｍＪ／ｃｍ2）を通過させて、基材表面に厚み４μｍの透明な膜を形成した。最後に表面を流水で洗浄しエアガンで乾燥し、膜の評価（外観、耐擦傷性、摩耗試験）を行った。さらに実施例１ｂと同様に耐候性試験を行い、試験時間０時間、試験時間１０００時間、試験時間２０００時間との水接触角を測定した。結果を表２に掲載する。ここで、下記表２において、参考例１ｂにおける膜組成（重量比）の欄に「アクリル樹脂　１００」とあるのは、参考例１ｂではコーティング溶液を構成する重合体成分におけるアクリル樹脂の割合が１００％であることを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
　［実施例１ｃ］（共重合体ＣＨ１２０４１７／ＴＥＯＳ（ＳｉＯ2換算）重量比＝４／３）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０４１７の量を５．０ｇから７．１ｇに変更し、ＴＥＯＳの量を２６ｇから１８．６ｇに変更した以外は、実施例１ａと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価（外観、水接触角、防曇性、防汚性、摩耗試験、密着性）を行った。結果を表３に掲載する。なお表３には、実施例１ａで得られた膜の評価も併記する。
　［実施例２ｃ］（共重合体ＣＨ１２０４１７／ＴＥＯＳ（ＳｉＯ2換算）重量比＝１／１）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０４１７の量を５．０ｇから６．３ｇに変更し、ＴＥＯＳの量を２６ｇから２１．７ｇに変更した以外は、実施例１ｃと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表３に掲載する。
　［実施例３ｃ］（共重合体ＣＨ１２０４１７／ＴＥＯＳ（ＳｉＯ2換算）重量比＝１／２）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０４１７の量を５．０ｇから４．２ｇに変更し、ＴＥＯＳの量を２６ｇから２８．９ｇに変更した以外は、実施例１ｃと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表３に掲載する。
　［実施例４ｃ］（共重合体ＣＨ１２０４１７／ＴＥＯＳ（ＳｉＯ2換算）重量比＝１／３）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０４１７の量を５．０ｇから３．１ｇに変更し、ＴＥＯＳの量を２６ｇから３２．５ｇに変更した以外は、実施例１ｃと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表３に掲載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
　［実施例１ｄ］（共重合体　ＣＨ１２０５３１）
　＜コーティング用組成物の調製＞
　合成例４で作製された共重合体　ＣＨ１２０５３１　３．３ｇに水２２ｇを混合して溶液を作製した後、撹拌条件下、この溶液にＥＧＭ　２８ｇ、ＴＥＯＳ　２２ｇ、および５ｗｔ％硫酸４．５ｇを混合した。得られた混合液を平均孔径０．５μｍのフィルターに通して固形分（共重合体およびＳｉＯ2換算のＴＥＯＳの合計量）ＮＶ１２ｗｔ％の無色透明なコーティング用組成物を得た。この組成物中の重合体／ＴＥＯＳ（ａｓ　ＳｉＯ2）重量比は３３／６７である。
　＜コーティング膜の形成および評価＞
　よく洗浄されたガラス板（表面の水接触角　８°未満）の表面に、上記コーティング用組成物をバーコーター＃２４で塗布し、５０℃で５分間予備乾燥した後、１５０℃×１時間で加熱し、ガラス板表面に厚み３μｍのコーティング膜を形成した。室温まで冷却して、コーティング膜表面を水で洗浄した後、膜の評価（外観、水接触角、摩耗試験）を行った。結果を表４に掲載する。
　［実施例２ｄ］（共重合体　ＣＨ１３０１１７）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０４１７　３．３ｇの替わりに、合成例５で作製された共重合体　ＣＨ１３０１１７　３．３ｇを用いる以外は実施例１ｄと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表４に掲載する。
　［実施例３ｄ］（共重合体　ＣＨ１２０５１７）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０４１７　３．３ｇの替わりに、合成例６で作製された共重合体　ＣＨ１２０５１７　３．３ｇを用いる以外は実施例１ｄと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表４に掲載する。
　［実施例４ｄ］（共重合体　ＣＨ１３０１１５）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０４１７　３．３ｇの替わりに、合成例７で作製された共重合体　ＣＨ１３０１１５　３．３ｇを用いる以外は実施例１ｄと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表４に掲載する。
　［実施例５ｄ］（共重合体　ＣＨ１２１１１２）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０４１７　３．３ｇの替わりに、合成例８で作製された共重合体　ＣＨ１２１１１２　３．３ｇを用いる以外は実施例１ｄと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表４に掲載する。
　［実施例６ｄ］（共重合体　ＣＨ１２１０２９）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０４１７　３．３ｇの替わりに、合成例９で作製された共重合体　ＣＨ１２１０２９　３．３ｇを用いる以外は実施例１ｄと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表４に掲載する。
　［実施例７ｄ］（共重合体　ＣＨ１３０２１９）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０４１７　３．３ｇの替わりに、合成例１０で作製された共重合体　ＣＨ１３０２１９　３．３ｇを用いる以外は実施例１ｄと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表４に掲載する。
　［実施例８ｄ］（共重合体　ＣＨ１３０３１９）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０５３１ＣＨ１２０４１７　３．３ｇの替わりに、合成例１１で作製された共重合体　ＣＨ１３０３１９　３．３ｇを用いる以外は実施例１ｄと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表４に掲載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000032
　［実施例１ｅ］（傾斜度の測定－１）
　＜コーティング用組成物の調製＞
　合成例４で作製された共重合体　ＣＨ１２０５３１　６．０ｇに水２９．０ｇを混合して水溶液を作製した後、室温および撹拌条件下、この水溶液にＥＧＭ　３８．０ｇ、ＴＥＯＳ　２１．０ｇ、および５ｗｔ％硫酸６．０ｇを混合した。得られた混合液を平均孔径０．５μｍのフィルターに通して、固形分ＮＶ１２ｗｔ％の無色透明なコーティング用組成物１００．０ｇを得た。この組成物中の重合体／ＴＥＯＳ（ＳｉＯ2換算）重量比は１／１（５０／５０）である。
　＜コーティング膜の形成および評価＞
　良く洗浄されたガラス板（表面の水接触角　８°未満）の表面に、上記コーティング用組成物をバーコーター＃１２で塗布し、５０℃で５分間予備乾燥した後、１５０℃×１時間加熱し、ガラス板表面に厚み１．５μｍのコーティング膜を形成した。室温まで冷却して、コーティング膜表面を水で洗浄した後、膜の評価（外観、水接触角、スルホン酸濃度）を行った。結果を表５に掲載する。
　［実施例２ｅ］（傾斜度の測定－２）
　＜ウレタン系プライマー組成物の調製＞
　三井化学社製 タケラックＡ３１５（固形分５０ｗｔ％）１０．０ｇ、溶媒である２－ペンタノン　１０４．０ｇ、および三井化学製 タケネートＡ１０（固形分７５ｗｔ％）　１．０ｇを混合溶解し、固形分５ｗｔ％のウレタン系プライマー溶液　１１５．０ｇを調製した。
　＜コーティング用組成物の調製＞
　実施例１ｅで得られたコーティング用組成物をそのまま用いた。
　＜コーティング膜の形成および評価＞
　良く洗浄されたガラス板（表面の水接触角　８°未満）の表面に、上記プライマー組成物をバーコーター＃２で塗布し、１５０℃×１０分間加熱し、ガラス板表面に厚み０．１μｍプライマー層を形成した。
　そのプライマー層表面に、実施例１ｅと同様に、上記コーティング用組成物から厚み１．５μｍのコーティング膜を形成し、コーティング膜表面を水で洗浄した後、膜の評価を行った。結果を表５に掲載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000033
　［実施例１ｆ］（プラスチック基材へのコーティング膜の形成）
　＜コーティング用組成物－１６の調製＞
　合成例６で作製された共重合体　ＣＨ１２０５１７　３．０ｇに、水１０．０ｇを混合して水溶液を作製した後、室温および撹拌条件下、この水溶液にＥＧＭ　１５．０ｇ、グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン（以下ＫＢＭ－４０３と略す。）　１．５ｇ、添加剤としてポリフローＫＬ－１００（共栄社化学社製）　０．０３ｇ、および５ｗｔ％硫酸５．０ｇを混合した。
　撹拌条件下（スーパーホモミキサー[特殊技研(株) ＲＯＢＯＭＩＣＳ Ｆ－ｍｏｄｅｌ]，回転数　６０００ｒｐｍ）、得られた混合液に、固形分３０ｗｔ％のメタノールシリカゾル（日産化学工業）　１．２ｇを滴下した。滴下終了後、さらに３分間攪拌を続行し、固形分ＮＶ１３ｗｔ％のコーティング用組成物を得た。
　なお、得られたコーティング用組成物の主成分の組成比（重量比）は、共重合体／ＫＢＭ－４０３／シリカ＝５０／２５／６（６１．７／３０．９／７．４）である。
　＜コーティング膜の形成および評価＞
　（プライマー層の形成）
　厚み２ｍｍのポリカーボネート板（タキロン株式会社）をスピンコーター（ＭＩＫＡＳＡ ＳＰＩＮＣＯＡＴＥＲ １Ｈ－ＤＸ）にセットし、５００ｒｐｍの回転速度で回転させながら、実施例２ｅで調製したウレタン系プライマー組成物（固形分５ｗｔ％）を滴下し、滴下５秒後４０００ｒｐｍに回転速度を上昇し、さらにその回転数で１０秒間ポリカーボネート板を回転させて、ウレタン系プライマー組成物をポリカーボネート板表面に均一に塗布した。得られた塗布板を５０℃のオーブンで１分間予備乾燥した後、１２０℃のオーブンで１０分間加熱し、ポリカーボネート板表面に厚み０．０５μｍプライマー層を形成した。
　（コーティング膜の形成）
　そのプライマー層表面に、上記コーティング用組成物－１６をバーコーター＃４０で塗布し、５０℃で５分間予備乾燥した後、１２０℃×１時間加熱し、プライマー層上に厚み５μｍのコーティング膜を形成した。室温まで冷却して、コーティング膜表面を水で洗浄した後、膜の評価（外観、水接触角、密着性）を行った。
　得られた膜は透明で、膜の水接触角１５°であり、密着性試験（碁盤目剥離試験）の結果は１００／１００であった。
　［実施例１ｇ］　熱とＵＶとを併用した硬化
　＜コーティング用組成物－１７の調製＞
　合成例１で作製された共重合体　ＣＨ１２０４１７　６．０ｇに、水２９．０ｇを混合して溶液を作製した後、室温および撹拌条件下、この溶液にＥＧＭ　３８．０ｇ、ＴＥＯＳ　２０．８ｇ、および５ｗｔ％硫酸６．０ｇを混合した。得られた混合液に、多官能アクリレートであるデナコールアクリレートＤＸ－３１４（ナガセケムテックス(株)）　１．２ｇ｛共重合体　ＣＨ１２０４１７およびＴＥＯＳ（ＳｉＯ2換算）の合計重量に対して１０ｗｔ％｝とＵＶ重合開始剤であるダロキュアー１１７３（ＢＡＳＦ Ｊａｐａｎ Ｌｔｄ．）０．０６ｇとを混合した後、これを平均孔径０．５μｍのフィルターに通して、固形分ＮＶ１３ｗｔ％の無色透明なコーティング用組成物１０１ｇを得た。この組成物中の重合体／多官能アクリレート／ＴＥＯＳ（ＳｉＯ2換算）重量比は５／１／５ （４５．５／９．０／４５．５）である。
　＜コーティング膜の形成および評価＞
　よく洗浄されたガラス板（表面の水接触角　８°未満）の表面に、上記のコーティング用組成物－１７をバーコーター＃２４で塗布し、５０℃で５分間予備乾燥した後、ＵＶ照射し（無電極放電ランプ Ｈバルブ，照度８００ｍＷ／ｃｍ2，積算光量３９０ｍＪ／ｃｍ2）、次いで１５０℃×１時間加熱し、ガラス板表面に厚み３μｍのコーティング膜を形成した。室温まで冷却して、コーティング膜表面を水で洗浄した後、膜の評価（水接触角、防曇性、防汚性）を行った。
　得られた膜の水接触角６°であり、膜は防曇性および防汚性に優れていた。
　[参考実験例１Ｂ]（シランカップリング剤プライマー層上への膜の形成）
　＜プライマー用組成物－２０の調製＞
　撹拌条件下、シランカップリング剤であるビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン（以下ＫＢＭ－６６６Ｐと略す。）０．５ｇに、ＥＧＭ９４．５ｇ、および５水５．０ｇを混合して、固形分０．５ｗｔ％のプライマー用組成物－２０を調製した。
　＜コーティング用組成物－２０の調製＞
　合成例４で作製された共重合体　ＣＨ１２０５３１　１．２５ｇに、水６２．５ｇを混合して水溶液を作製した後、室温および撹拌条件下、この水溶液にＥＧＭ　１８５．５ｇ、および５ｗｔ％硫酸０．１ｇを混合した。得られた混合液を平均孔径０．５μｍのフィルターに通して、固形分ＮＶ０．５ｗｔ％の無色透明なコーティング用組成物－２０を得た。
　＜コーティング膜の形成および評価＞
　（プライマー層の形成）
　よく洗浄されたガラス板（表面の水接触角　８°未満）を、スピンコーター（ＭＩＫＡＳＡ ＳＰＩＮＣＯＡＴＥＲ １Ｈ－ＤＸ２）にセットし、５００ｒｐｍの回転速度で回転させながら、調製したプライマー用組成物－２０（固形分０．５ｗｔ％）を滴下し、滴下５秒後４０００ｒｐｍに回転速度を上昇し、さらにその回転数で１０秒間ガラス板を回転させて、プライマー用組成物－２０をガラス板表面に均一に塗布した。得られた塗布ガラス板を５０℃のオーブンで１分間予備乾燥した後、１５０℃のオーブンで１時間加熱し、ガラス板上に、厚み５ｎｍのシランカップリング剤から形成されたプライマー層を形成した。
　（コーティング膜の形成）
　そのプライマー層表面に、上記コーティング用組成物－２０（固形分０．５ｗｔ％）をプライマー層の形成と同様にスピンコーター（ＭＩＫＡＳＡ ＳＰＩＮＣＯＡＴＥＲ １Ｈ－ＤＸ２）で塗布し、５０℃のオーブンで１分間予備乾燥した後、１５０℃×１時間加熱し、シランカップリング層上に、厚み５ｎｍのコーティング膜を形成した。
　このようにして、ガラス板上にプライマー層およびコーティング膜（両者合計の厚み１０ｎｍ）が形成された積層体が得られた。これを室温まで冷却して、膜の評価（外観、水接触角、防曇性、防汚性、密着性）を行った。外観については、これら操作後に評価したが、防曇性および防汚性については、水洗を行った後評価を行った。また、水接触角は上述の加熱および冷却操作後、および水洗後両方の値を測定した。
　なお水洗は、流水下、ベンコットＭ－３　ＩＩ（旭化成せんい株式会社製）で擦り洗いにより行った。また、水洗を行った後膜表面はエアガンで乾燥した後、評価を行った。結果を表６に掲載する。
　[参考例１Ｂ]（スルホン酸・エポキシ共重合体　ＣＨ１１０９０１の使用）
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　共重合体　ＣＨ１２０５３１　１．２５ｇの替わりに、合成例２で作製された共重合体　ＣＨ１１０９０１　１．２５ｇを用いる以外は、参考実験例１Ｂと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表６に掲載する。
　[参考例２Ｂ]（スルホン酸・シリル共重合体　ＣＨ１１１０１１の使用）
　共重合体　ＣＨ１２０５３１　１．２５ｇの替わりに、合成例３で作製された共重合体　ＣＨ１１１０１１　１．２５ｇを用いる以外は、参考実験例１Ｂと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。結果を表６に掲載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000034
　[参考実験例２Ｂ]（シランカップリング剤プライマー層上への膜の形成　２）
　＜プライマー用組成物－２３の調製＞
　撹拌条件下、シランカップリング剤であるＫＢＭ－６６６Ｐ　０．５ｇに、ＥＧＭ１４８．７ｇ、および固形分３０ｗｔ％のシリカゾル（メタノール溶液，日産化学社製）　０．８ｇを順次混合して、固形分０．５ｗｔ％のプライマー用組成物－２３を１５０ｇ調製した。
　＜コーティング用組成物の調製とコーティング膜の形成および評価＞
　プライマー組成物－２０をプライマー組成物－２３に変更した以外は、参考実験例１Ｂと同様に、コーティング組成物の作製、コーティング膜の形成、および水で洗浄後の膜の評価を行った。得られた硬化膜は透明で、水接触角５°、密着性１００／１００であった。
　[参考実験例３Ｂ]（反射防止層を有する光学系基材へのコーティング）
　＜コーティング用組成物の調製＞
　合成例４で作製された共重合体　ＣＨ１２０５３１　１．０ｇに水５．０ｇを混合して水溶液を作製した後、この水溶液にＥＧＭ　１００．０ｇ、ＴＥＯＳ　２．６ｇ、および５ｗｔ％硫酸２．５ｇを混合した。得られた混合液を平均孔径０．５μｍのフィルターに通して、固形分（共重合体およびＳｉＯ2換算のＴＥＯＳの合計量）ＮＶ３．０ｗｔ％の無色透明なコーティング用組成物を得た。この組成物中の重合体／ＴＥＯＳ（ＳｉＯ2換算）重量比は４／３（５７／４３）である。
　＜コーティング膜の形成および評価＞
　両面にＡＲ（反射防止）層が積層された厚さ２ｍｍの光学系ガラス板表面に、上記の組成物を含ませたティシュで両面に塗布し、５０℃で３分間予備乾燥した後、１７０℃×１時間加熱してコーティング膜を形成した。室温まで冷却後、コーティング膜表面を水で洗浄し、エアガンで乾燥することにより、ＡＲ層上に１０ｎｍのコーティング膜を形成した。この膜の評価結果を表７に掲載する。
　なお、反射率は以下の条件で測定した。
　＜反射率の測定＞
測定機種：　日立製作所製，紫外可視近赤外分光光度計「Ｕ－４１００」
測定方法：　透過法、正反射法（入射角５°，絶対反射率）
測定波長領域：　４５０～７５０ｎｍ
スキャンスピード：　３００ｎｍ／分
サンプリング間隔：　１ｎｍ
スプリット幅：　６ｎｍ
　上記参考実験例３Ｂで使用した基材は、透過光の内部損失（散乱等）が殆ど無い高透明の材料（ガラス）を使用し、加えて、ＡＲ（反射防止）層により表面の光の反射を低減した構造を有している。本参考実験例３Ｂでは、ＡＲ層上に厚さ１０ｎｍの薄膜として形成した。そして図３にも示されるとおり、形成された薄膜は光学用途として充分に使用できる高い透明性を有し、ＡＲ層の反射防止特性を損なわない。さらに高い親水性が付与された積層体を得ることができた。なお、一般にミクロンオーダー以上の膜が形成された場合には、その膜表面での反射により透明性が大幅に低下することが予想される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000035
　［参考実験例１Ａ］（反射防止層を有する光学系基材へのコーティング　２）
　＜光学系基材の作製＞
　ＭＲ－８ＡTM　５０．６ｇ、ＭＲ－８Ｂ１TM　２３．９ｇ、およびＭＲ－８Ｂ２TM　２５．５ｇ（いずれも三井化学社製）と、ジブチルチンジクロリド０．０３５ｇ、紫外線吸収剤（共同薬品社製、商品名バイオソーブ５８３）１．５ｇ、および内部離型剤（三井化学社製、商品名ＭＲ用内部離型剤）０．１ｇとを混合して、均一な溶液を作製した。
　４００Ｐａの減圧下で１時間かけてこの溶液を脱泡した後、１μｍＰＴＦＥ製フィルターで濾過し、得られた濾液をガラスモールドとテープからなるモールド型へ注入した。液が注入されたモールド型を重合オーブンへ投入し、２５℃から１２０℃まで２１時間かけて徐々に昇温して硬化させた。
　室温まで冷却後、モールド型からテープとガラスモールドを剥離し、内部のプラスチックレンズを取り出し、さらに歪を取る目的で、再度１２０℃で２時間の加熱を行い室温まで徐冷した。こうして得られたＭＲ－８TMプラスチックレンズの屈折率（ｎｅ）は１．６０、アッベ数（νｅ）は４０、比重は１．２９、耐熱性は９０℃以上であり、眼鏡用プラスチックレンズとして好適な物性を有していた。
　次に、このＭＲ－８TMプラスチック製レンズ表面に、ゾルゲル反応などによりポリシロキサンを主成分とするハードコート層（以下ＨＣ層と略す。）を形成して、表面にＨＣ層を有するＭＲ－８TM眼鏡レンズを得た。さらに、得られたＨＣ層を有するＭＲ－８TM眼鏡レンズの表面上（ＨＣ層上）にＺｒＯ2を主成分とする層とＳｉＯ2を主成分とする層とを交互に積層した多層構造（最終的に表面がＳｉＯ2を主成分となる層）を形成させることにより、反射防止性を有する多層構造の層（以下ＡＲ層と略す。）が積層されたＭＲ－８TM眼鏡レンズも得た。
　＜コーティング用組成物－１００の調製＞
　合成例４で作製された共重合体　ＣＨ１２０５３１　０．５ｇに水２．５ｇを混合して水溶液を作製した後、この水溶液にＥＧＭ　１７０．３１ｇ、ＴＥＯＳ　１．３ｇ、および５ｗｔ％硫酸　０．３９ｇを混合した。得られた混合液を平均孔径０．５μｍのフィルターに通して、固形分（共重合体およびＳｉＯ2換算のＴＥＯＳの合計量）ＮＶ０．５ｗｔ％の無色透明なコーティング用組成物－１００を得た。この組成物中のポリマー／ＴＥＯＳ（ＳｉＯ2換算）重量比は４／３（５７／４３）であった。
　＜コーティング膜の形成および評価＞
　ＡＲ層を有するＭＲ－８TM眼鏡レンズのＡＲ層の表面に、上記コーティング用組成物－１００をスピンコーター（回転数４０００ｒｐｍ）で塗布し、８０℃×３時間加熱した。室温まで冷却後、コーティング膜表面を水で洗浄して、さらに４０℃温風乾燥機で乾燥して、４ｎｍの厚さのコーティング膜がＡＲ層上に形成されたＭＲ－８TM眼鏡レンズを得た。室温で、得られたＭＲ－８TM眼鏡レンズ（積層体）の評価を行った。得られたコーティング膜が形成されたＭＲ－８TM眼鏡レンズ（積層体）は透明で、親水性が高く、防曇および防汚性に優れていた。
　さらに、得られたコーティング膜が形成されたＭＲ－８TM眼鏡レンズ（積層体）を純水に浸漬し、超音波（出力２４０Ｗ，周波数４０Ｈｚ）を照射することによって耐水性（親水性の維持性）を評価した。結果を表８、表９に掲載する。さらに、反射率の測定結果を図４に掲載する。
　［参考比較例１Ａ～４Ａ］
　現在市販されている防曇眼鏡レンズ（定期的にメーカー指定販売の界面活性剤を塗布して使用する眼鏡レンズ）について、メーカー指定の界面活性剤を塗布した後、参考実験例１Ａと同様に評価を行った。結果を表８に掲載する。
　［参考比較例５Ａ］（ブランク評価）
　表面にＡＲ層を有するＭＲ－８TM眼鏡レンズについて、何も処理せずに評価を行った。結果を表８および表９掲載する。さらに、反射率の測定結果を図４に掲載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000036
　［実施例２Ａ］
　＜コーティング用組成物－１０１の調製＞
　合成例４で作製された共重合体　ＣＨ１２０５３１重合体０．５ｇに水２．５ｇを混合して水溶液を作製した後、この水溶液にＥＧＭ　３９．１ｇ、ＴＥＯＳ　１．３ｇ、および５ｗｔ％硫酸　０．３９ｇを混合した。得られた混合液を平均孔径０．５μｍのフィルターに通して、固形分（共重合体およびＳｉＯ2換算のＴＥＯＳの合計量）ＮＶ２．０ｗｔ％無色透明なコーティング用組成物－１０１を得た。この組成物中のポリマー／ＴＥＯＳ（ＳｉＯ2換算）重量比は４／３（５７／４３）であった。
　＜コーティング膜の形成および評価＞
　ＨＣ層を有するＭＲ－８TM眼鏡レンズのＨＣ層の表面に上記コーティング用組成物－１０１（固形分ＮＶ２．０ｗｔ％）をスピンコーター（回転数４０００ｒｐｍ）で塗布し、８０℃×３時間加熱した。室温まで冷却後、コーティング膜表面を水で洗浄して、さらに４０℃温風乾燥機で乾燥して、厚み１４０ｎｍのコーティング膜がＨＣ層上に形成されたＭＲ－８TM眼鏡レンズを得た。室温で、得られたＭＲ－８TM眼鏡レンズ（積層体）の評価を行った。結果を表９に掲載する。
　［参考実験例３Ａ］
　よく洗浄されたガラス板（表面の水接触角　８°未満）の表面に参考実験例１Ａで調製されたコーティング用組成物－１００（固形分ＮＶ０．５ｗｔ％）をスピンコーター（回転数４０００ｒｐｍ）で塗布し、８０℃×３時間加熱した。室温まで冷却後、コーティング膜表面を水で洗浄して、さらに４０℃温風乾燥機で乾燥して、厚み４ｎｍコーティング膜が形成されたガラス板を得た。室温で膜の評価を行った。結果を表９に掲載する。
　[参考実験例４Ａ]
　＜コーティング用組成物－１０３の調製＞
　合成例７で作製された共重合体　ＣＨ１３０１１５　０．５ｇに水２．５ｇを混合して水溶液を作製した後、この水溶液にＥＧＭ　１７０．３１ｇ、ＴＥＯＳ　１．３ｇ、および５ｗｔ％硫酸　０．３９ｇを混合した。得られた混合液を平均孔径０．５μｍのフィルターに通して、固形分（共重合体およびＳｉＯ2換算のＴＥＯＳの合計量）ＮＶ０．５ｗｔ％の無色透明なコーティング用組成物－１０３を得た。この組成物中のポリマー／ＴＥＯＳ（ＳｉＯ2換算）重量比は４／３（５７／４３）であった。
　＜コーティング膜の形成および評価＞
　ＡＲ層を有するＭＲ－８TM眼鏡レンズのＡＲ層の表面に、参考実験例４Ａで調製されたコーティング用組成物－１０３（固形分ＮＶ０．５ｗｔ％）をスピンコーター（回転数４０００ｒｐｍ）で塗布し、８０℃×３時間加熱した。室温まで冷却後、コーティング膜表面を水で洗浄して、さらに４０℃温風乾燥機で乾燥して、４ｎｍの厚さのコーティング膜がＡＲ層上に形成されたＭＲ－８TM眼鏡レンズを得た。室温で、得られたＭＲ－８TM眼鏡レンズ（積層体）の評価を行った。結果を表９に掲載する。
　[参考実験例５Ａ]
　＜コーティング用組成物－１０４の調製＞
　合成例８で作製された共重合体　ＣＨ１２１１１２　０．５ｇに水２．５ｇを混合して水溶液を作製した後、この水溶液にＥＧＭ　９６．７ｇ、５ｗｔ％硫酸　０．２３ｇを混合した。得られた混合液を平均孔径０．５μｍのフィルターに通して、固形分ＮＶ０．５ｗｔ％の無色透明なコーティング用組成物－１０４を得た。
　＜コーティング膜の形成および評価＞
　ＡＲ層を有するＭＲ－８TM眼鏡レンズのＡＲ層の表面に、参考実験例５Ａで調製されたコーティング用組成物－１０４（固形分ＮＶ０．５ｗｔ％）をスピンコーター（回転数４０００ｒｐｍ）で塗布し、８０℃×３時間加熱した。室温まで冷却後、コーティング膜表面を水で洗浄して、さらに４０℃温風乾燥機で乾燥して、４ｎｍの厚さのコーティング膜がＡＲ層上に形成されたＭＲ－８TM眼鏡レンズを得た。室温で、得られたＭＲ－８TM眼鏡レンズ（積層体）の評価を行った。結果を表９に掲載する。
　[参考例１Ａ]
　ＡＲ層を有するＭＲ－８TM眼鏡レンズのＡＲ層の表面に、実施例２Ａで調製されたコーティング用組成物－１０１（固形分ＮＶ２．０ｗｔ％）をスピンコーター（回転数４０００ｒｐｍ）で塗布し、８０℃×３時間加熱した。室温まで冷却後、コーティング膜表面を水で洗浄して、さらに４０℃温風乾燥機で乾燥して、１４０ｎｍの厚さのコーティング膜がＡＲ層上に形成されたＭＲ－８TM眼鏡レンズを得た。室温で、得られたＭＲ－８TM眼鏡レンズ（積層体）の評価を行った。結果を表９に掲載する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000037
　本発明により得られる共重合体（ｉ）および該共重合体（ｉ）を含む組成物を硬化させて得られる膜、およびこの膜を少なくとも１層有する積層体は、防曇材料、防汚材料、速乾性材料、帯電防止材料、およびアンダーコート材料などとして有用である。

Claims (10)

  1. 　下記一般式（１）、（２）、および（３）で表される構成単位を含む共重合体（ｉ）。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     （上記式（１）、（２）および（３）中、ａ、ｂ、およびｃは各構成単位の構成単位比を示し、ａ＝０．９９８～０．００１、ｂ＝０．００１～０．９９８、ｃ＝０．００１～０．９９８であり、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１であり、
    Ａ1は、単結合、炭素数１～１０である２価の炭化水素基、下記式（１－１）で表される基、または下記式（１－２）で表される基を示し、Ａ2は、単結合、炭素数１～１０である２価の炭化水素基、下記式（２－１）で表される基、または下記式（２－２）で表される基を示し、Ａ3は、単結合、炭素数１～１０である２価の炭化水素基、下記式（３－１）で表される基、または下記式（３－２）で表される基を示し、
    Ｒ1、Ｒ2、およびＲ3は独立して水素原子またはメチル基を示し、Ｒ4は独立して水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、またはブチル基を示し、Ｒ10は水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、またはブトキシ基を示し、
    Ｍは水素原子、アルカリ金属イオン、１／２価のアルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、またはアミンイオンを示し；
    下記式（１－１）、（１－２）、（２－１）、（２－２）、（３－１）、および（３－２）において、ｎおよびｎ2は独立して１～１０の整数であり、ｎ1は０～１０の整数であり、ｍは１～６の整数であり、ｍ1は０～６の整数であり、ｌは０～４の整数であり、Ｒ5およびＲ6は独立して水素原子またはメチル基を示し、＊はＳＯ3Ｍと結合する側の端部、＊＊はエポキシ基と結合する側の端部、＊＊＊はＳｉ原子と結合する側の端部を示す。）
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
  2. 　一般式（１）、（２）、および（３）で表される構成単位が、それぞれ下記一般式（４）、（５）および（６）で表される構成単位を含む請求項１に記載の共重合体（ｉ）。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     （上記式（４）、（５）および（６）中、ａ、ｂ、およびｃは各構成単位の構成単位比を示し、ａ＝０．９９８～０．００１、ｂ＝０．００１～０．９９８、ｃ＝０．００１～０．９９８であり、かつａ＋ｂ＋ｃ＝１であり、
    ｎは１～１０の整数であり、ｎ1は０～１０の整数であり、
    Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ5、およびＲ6は独立して水素原子またはメチル基を示し、Ｒ4は独立して水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、またはブチル基を示し、Ｒ10は水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、またはブトキシ基を示し、
    Ｍは水素原子、アルカリ金属イオン、１／２価のアルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオン、またはアミンイオンを示す。）
  3. 　上記共重合体（ｉ）のＧＰＣにより測定した重量平均分子量が５００～３，０００，０００である請求項１または２に記載の共重合体（ｉ）。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の共重合体（ｉ）を含む組成物。
  5. 　さらに、下記一般式（７）で表されるシラン化合物（ｉｉ）を含む請求項４に記載の組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     （上記式（７）中、Ｘ1およびＸ2は、それぞれ独立して、水酸基、炭素数１～４のアルコキシ基、またはハロゲン原子を示し、
    Ｒ11～Ｒ14は、それぞれ独立して、水酸基、水素原子、炭素数１～４のアルキル基、ビニル基、アリル基、フェニル基、２－フェニル－エチル基、炭素数１～４のアルコキシ基、またはハロゲン原子を示し、
    ｑは０～１００００の整数である。）。
  6. 　上記共重合体（ｉ）の重量と、上記シラン化合物（ｉｉ）のＳｉＯ2換算重量との比が９９．９／０．１～０．１／９９．９の範囲にある請求項５に記載の組成物。
  7. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の重合体または請求項４～６のいずれか１項に記載の組成物から得られる、厚みが１００ｎｍを超える膜（Ｚ１）。
  8. 　加熱することにより得られるものである請求項７に記載の膜（Ｚ１）。
  9. 　請求項７に記載の膜からなる層(Ｚ１)を少なくとも１層有する積層体。
  10. 　前記層(Ｚ１)が積層体の最外層である請求項９に記載の積層体。
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