WO2018143356A1 - 撥水処理剤、撥水構造体及びその製造方法 - Google Patents

撥水処理剤、撥水構造体及びその製造方法 Download PDF

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repellent
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智彦 小竹
竜也 牧野
抗太 岩永
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日立化成株式会社
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    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica

Definitions

  • the present invention relates to a water repellent treatment agent, a water repellent structure and a method for producing the same.
  • the water-repellent performance is obtained by forming a film (hereinafter also referred to as “water-repellent film”) with a coating material having excellent water repellency on the surface of the substrate.
  • the water repellent film generally refers to a film having a water contact angle of 90 ° or more.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • a water repellent treatment agent used for imparting water repellency to a surface to be treated of an object is required to have excellent water repellency.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and includes a water repellent treatment agent capable of imparting excellent water repellency to a surface to be treated of an object, and a water repellent structure using the water repellent treatment agent.
  • the purpose is to provide.
  • the present invention also provides a method for producing the water-repellent structure.
  • the present inventors have obtained a liquid composition comprising a polysiloxane compound having a reactive group (hydrolyzable functional group or condensable functional group) in the molecule.
  • a water repellent treatment agent obtained by using this, it was found that excellent water repellency was expressed, and the present invention was completed.
  • the present invention is at least one selected from the group consisting of a polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and a hydrolysis product of the polysiloxane compound having the hydrolyzable functional group.
  • a water repellent treatment agent comprising a condensate of a liquid composition containing Further, the present invention is selected from the group consisting of a hydrolyzable functional group or a polysiloxane compound having a condensable functional group, and a hydrolysis product of the polysiloxane compound having the hydrolyzable functional group.
  • a water repellent treatment agent comprising a liquid composition containing at least one kind is provided.
  • water repellent treatment agent excellent water repellency can be imparted to the treated surface of the object.
  • the water repellent part formed from the said water repellent treatment agent is excellent also in adhesiveness with a to-be-processed surface.
  • the liquid composition may further contain silica particles.
  • Such a water repellent treatment agent is further excellent in water repellency and adhesion.
  • the number of silanol groups per gram of the silica particles may be 10 ⁇ 10 18 to 1000 ⁇ 10 18 pcs / g.
  • examples of the polysiloxane compound include compounds represented by the following formula (A). Thereby, the further outstanding water repellency and adhesiveness can be achieved.
  • R 1a represents a hydroxyalkyl group
  • R 2a represents an alkylene group
  • R 3a and R 4a each independently represents an alkyl group or an aryl group
  • n represents an integer of 1 to 50 .
  • examples of the polysiloxane compound include compounds represented by the following formula (B). Thereby, the further outstanding water repellency and adhesiveness can be achieved.
  • R 1b represents an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group
  • R 2b and R 3b each independently represents an alkoxy group
  • R 4b and R 5b each independently represents an alkyl group or an aryl group.
  • M represents an integer of 1 to 50.
  • the liquid composition is composed of a silane monomer having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and a hydrolysis product of the silane monomer having the hydrolyzable functional group. It may further contain at least one more selected. Thereby, the further outstanding water repellency and adhesiveness can be achieved.
  • the liquid composition may further contain airgel particles. Thereby, water repellency improves more.
  • the water repellent treatment agent may be used to form a water repellent portion on the surface to be treated of the object. By forming such a water-repellent part, further excellent water repellency can be achieved. At this time, the water repellent part may contain airgel.
  • the present invention also provides a signal area derived from Q and T when the silicon-containing binding units Q, T and D are defined as follows:
  • a water repellent treatment agent comprising a water repellent component having a ratio Q + T to D-derived signal area of D: 1: 0.01 to 1: 0.70.
  • Such a water repellent treatment agent is excellent in water repellency and adhesion.
  • Q A silicon-containing bond unit having four oxygen atoms bonded to one silicon atom.
  • T A silicon-containing bond unit having three oxygen atoms bonded to one silicon atom and one hydrogen atom or monovalent organic group.
  • the organic group is a monovalent organic group in which an atom bonded to a silicon atom is a carbon atom.
  • the present invention also provides a water repellent treatment agent comprising a water repellent component comprising a compound having a structure represented by the following formula (1).
  • a water repellent treatment agent is excellent in water repellency and adhesion.
  • R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group or an aryl group
  • R 3 and R 4 each independently represent an alkylene group.
  • the present invention also provides a water-repellent treatment agent having a ladder-type structure including a support portion and a bridge portion, wherein the bridge portion includes a water-repellent component containing a compound represented by the following formula (2). To do.
  • a water repellent agent has excellent water repellency and durability due to the ladder structure.
  • R 5 and R 6 each independently represents an alkyl group or an aryl group, and b represents an integer of 1 to 50.
  • the compound having a ladder structure includes a compound having a structure represented by the following formula (3). Thereby, the further outstanding water repellency and durability can be achieved.
  • R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represents an alkyl group or an aryl group, a and c each independently represent an integer of 1 to 3000, and b represents 1 to 50 Indicates an integer.
  • the water repellent part may contain an airgel.
  • the water repellent component may be an airgel. Thereby, further excellent water repellency can be achieved.
  • the present invention also provides a water-repellent structure comprising an object and a water-repellent part on a surface to be treated of the object, wherein the water-repellent part includes a dried product of the water-repellent agent.
  • the water-repellent structure has a water-repellent portion containing the water-repellent treatment agent or a reaction product of the water-repellent treatment agent, so that the water-repellent structure is excellent in water repellency and the adhesion between the surface to be treated and the water-repellent portion. Excellent.
  • the present invention also provides a method for producing a water-repellent structure, comprising the step of applying the water-repellent agent to the surface to be treated of the object.
  • the present invention it is possible to provide a water-repellent treatment agent capable of imparting excellent water repellency to a surface to be treated of an object and a water-repellent structure using the water-repellent treatment agent. According to this invention, the manufacturing method of the said water-repellent structure can also be provided.
  • FIG. 3 is a diagram showing a solid 29 Si-NMR spectrum of a water repellent component contained in a water repellent treatment agent 12 measured using a DD / MAS method. It is a figure showing typically the water repellent structure concerning one embodiment of the present invention. It is a figure showing typically the water repellent structure concerning one embodiment of the present invention. It is a figure showing typically the water repellent structure concerning one embodiment of the present invention. It is a figure showing typically the water repellent structure concerning one embodiment of the present invention.
  • a numerical range indicated by using “to” indicates a range including the numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively.
  • the upper limit value or the lower limit value of a numerical range in a certain step may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of a numerical range in another step.
  • the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the values shown in the examples.
  • “A or B” only needs to include either A or B, and may include both.
  • the materials exemplified in the present specification can be used singly or in combination of two or more unless otherwise specified.
  • the content of each component in the composition means the total amount of the plurality of substances present in the composition unless there is a specific notice when there are a plurality of substances corresponding to each component in the composition. means.
  • water repellent treatment agent of the present embodiment examples include the following first to fourth aspects. By adopting each aspect, water repellency and adhesion according to each aspect can be obtained.
  • the water repellent treatment agent of one embodiment includes a polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group (in the molecule), and hydrolysis of the polysiloxane compound having the hydrolyzable functional group. It includes a condensate of a liquid composition containing at least one selected from the group consisting of products (hereinafter sometimes referred to as “polysiloxane compound group”).
  • the water repellent treatment agent is also selected from the group consisting of a hydrolyzable functional group or a polysiloxane compound having a condensable functional group and a hydrolysis product of the polysiloxane compound having the hydrolyzable functional group.
  • a liquid composition containing at least one of the above may be included (the water repellent agent may be the liquid composition).
  • the water repellent treatment agent may be used for forming a water repellent portion on a surface to be treated of an object.
  • the water-repellent part formed from the water-repellent treatment agent has excellent water repellency and excellent adhesion to the surface to be treated.
  • the water repellent part includes, for example, at least one of a film-like water repellent part (hereinafter also referred to as “water repellent film”) and a particulate water repellent part (hereinafter also referred to as “water repellent particle”). There may be. That is, the water repellent treatment agent according to this embodiment may form a water repellent film and / or water repellent particles on the surface to be treated of an object.
  • the water-repellent film formed from fluoroalkylsilanes as in Patent Documents 1 and 2 has low adhesion, in order to improve the adhesion of such a water-repellent film, an adhesion layer is formed on the surface to be treated. (For example, it is considered necessary to form an oxide film and a film having a hydroxyl group).
  • the water repellent agent of the present embodiment has high adhesion, such an adhesion layer is not always necessary.
  • the water repellent agent of this embodiment is excellent in adhesiveness and adhesiveness, the water repellent function can be maintained for a long time.
  • the water-repellent part formed from the water-repellent treatment agent of the present embodiment is less likely to have hydrophilic stains and can easily remove such stains. Therefore, it is considered that the water repellent treatment agent can be easily applied to uses where hydrophilic dirt easily adheres.
  • the conventional water-repellent film using PTFE is considered to be easily scratched because of its low film hardness and softness, although it has adhesion and chemical resistance. Moreover, since the temperature for making such a water repellent film is several hundred degrees or more, it is considered that the location and base material to be applied are limited. On the other hand, the water-repellent part formed from the water-repellent treatment agent of this embodiment is excellent in adhesiveness and chemical resistance, is not easily scratched, and is considered to be difficult to limit the location and substrate to be applied.
  • the present inventors presume the reason why the water repellent treatment agent of this embodiment exhibits excellent water repellency as follows. Since the water repellent treatment agent of this embodiment contains a polysiloxane compound group, it is considered that the reaction can be easily controlled as compared with, for example, a water repellent treatment agent containing only a siloxane monomer as a siloxane compound. And it is thought that this makes it easy to reduce the hydrophilic group (for example, hydroxyl group (OH group)) in the compound forming the water-repellent part and exhibits excellent water repellency.
  • the hydrophilic group for example, hydroxyl group (OH group)
  • hydrolyzable functional group examples include an alkoxy group.
  • condensable functional groups include hydroxyl groups, silanol groups, carboxyl groups, phenolic hydroxyl groups, and the like.
  • the hydroxyl group may be contained in a hydroxyl group-containing group such as a hydroxyalkyl group.
  • a polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group is a reactive group (hydrolyzable functional group and condensable functional group) different from the hydrolyzable functional group and the condensable functional group. You may further have a functional group which does not correspond to a functional group.
  • the reactive group examples include an epoxy group, a mercapto group, a glycidoxy group, a vinyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, and an amino group.
  • the epoxy group may be contained in an epoxy group-containing group such as a glycidoxy group.
  • These polysiloxane compounds having functional groups and reactive groups may be used alone or in admixture of two or more.
  • an alkoxy group, a silanol group, and a hydroxyalkyl group can improve the compatibility of the water repellent agent and can suppress layer separation.
  • the number of carbon atoms of the alkoxy group and hydroxyalkyl group may be, for example, 1-6.
  • Examples of the polysiloxane compound having a hydroxyalkyl group include compounds having a structure represented by the following general formula (A).
  • R 1a represents a hydroxyalkyl group
  • R 2a represents an alkylene group
  • R 3a and R 4a each independently represents an alkyl group or an aryl group
  • n represents an integer of 1 to 50.
  • examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group.
  • examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group.
  • two R 1a s may be the same or different, and similarly, two R 2a s may be the same or different.
  • two or more R 3a s may be the same or different, and similarly two or more R 4a s may be the same or different.
  • R 1a includes a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and examples of the hydroxyalkyl group include a hydroxyethyl group, a hydroxypropyl group, and the like.
  • examples of R 2a include an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and examples of the alkylene group include an ethylene group and a propylene group.
  • R 3a and R 4a each independently include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, and the like, and examples of the alkyl group include a methyl group and the like.
  • n may be, for example, 2 to 30, or 5 to 20.
  • polysiloxane compound having the structure represented by the above formula (A) a commercially available product can be used, and compounds such as X-22-160AS, KF-6001, KF-6002, KF-6003, etc. Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), XF42-B0970, XF42-C5277, Fluid OFOH 702-4%, etc. (all of which are manufactured by Momentive).
  • Examples of the polysiloxane compound having an alkoxy group include compounds having a structure represented by the following general formula (B).
  • R 1b represents an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group
  • R 2b and R 3b each independently represent an alkoxy group
  • R 4b and R 5b each independently represent an alkyl group or an aryl group.
  • M represents an integer of 1 to 50.
  • examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group.
  • examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group.
  • two R 1b s may be the same or different from each other, and two R 2b s may be the same or different from each other, and similarly two R 1b s. 3b may be the same or different.
  • m is an integer of 2 or more
  • two or more R 4b s may be the same or different
  • similarly two or more R 5b s are each the same. May be different.
  • R 1b includes an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and the like. Group, methoxy group, ethoxy group and the like.
  • R 2b and R 3b each independently include an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and examples of the alkoxy group include a methoxy group and an ethoxy group.
  • R 4b and R 5b each independently include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, and the like, and examples of the alkyl group include a methyl group and the like.
  • m may be, for example, 2 to 30, or 5 to 20.
  • the polysiloxane compound having the structure represented by the general formula (B) can be obtained by appropriately referring to the production methods reported in, for example, JP-A Nos. 2000-26609 and 2012-233110. Can do.
  • the polysiloxane compound having an alkoxy group may exist as a hydrolysis product in the liquid composition, and the polysiloxane compound having an alkoxy group and the hydrolysis product thereof May be mixed.
  • the polysiloxane compound having an alkoxy group all of the alkoxy groups in the molecule may be hydrolyzed or partially hydrolyzed.
  • polysiloxane compounds having hydrolyzable functional groups or condensable functional groups and the hydrolysis products of polysiloxane compounds having hydrolyzable functional groups may be used alone or in combination of two or more. May be used.
  • the water repellent treatment agent of this embodiment may further contain silica particles from the viewpoint of further improving water repellency and adhesion. That is, the liquid composition comprises silica particles, a polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and a hydrolysis product of the polysiloxane compound having the hydrolyzable functional group. And at least one selected from the group may be contained.
  • the reason for improving the water repellency is that when the water-repellent treatment agent contains silica particles, in the compound constituting the water-repellent part, Q + T: D described later can be easily controlled, and It is conceivable that the amount of hydroxyl groups in the compound can be easily reduced.
  • the silica particles can be used without particular limitation, and examples thereof include amorphous silica particles.
  • examples of the amorphous silica particles include fused silica particles, fumed silica particles, and colloidal silica particles.
  • colloidal silica particles have high monodispersibility and are easy to suppress aggregation in the water repellent treatment agent.
  • the shape of the silica particles is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape, a cage shape, and an association type. Among these, by using spherical particles as the silica particles, it becomes easy to suppress aggregation in the water repellent treatment agent.
  • the average primary particle diameter of the silica particles may be, for example, 1 nm or more from the viewpoint that it is easy to obtain a water-repellent film and / or water-repellent particles having an appropriate hardness and the durability against thermal shock and scratches is easily improved. Alternatively, it may be 5 nm or more, or 20 nm or more.
  • the average primary particle diameter of the silica particles may be, for example, 200 nm or less, 150 nm or less, and 100 nm or less. Also good. From these viewpoints, the average primary particle diameter of the silica particles may be, for example, 1 to 200 nm, 5 to 150 nm, or 20 to 100 nm.
  • the silica particles may be particles having a hollow structure, a porous structure, or the like.
  • the average particle diameter of the silica particles can be measured from the raw material.
  • the biaxial average primary particle diameter is calculated as follows from the result of observing 20 arbitrary particles by SEM. That is, for example, when colloidal silica particles having a solid content concentration of 5 to 40% by mass dispersed in water are taken as an example, a chip obtained by cutting a wafer with a patterned wiring into 2 cm squares in a dispersion of colloidal silica particles. After soaking for about 30 seconds, the chip is rinsed with pure water for about 30 seconds and blown with nitrogen.
  • the chip is placed on a sample stage for SEM observation, an acceleration voltage of 10 kV is applied, the silica particles are observed at a magnification of 100,000, and an image is taken.
  • 20 silica particles are arbitrarily selected from the obtained image, and the average of the particle diameters of these particles is defined as the average particle diameter.
  • a rectangle (circumscribed rectangle L) circumscribing the silica particle P and arranged so that its long side is the longest is led.
  • the long side of the circumscribed rectangle L is X
  • the short side is Y
  • the biaxial average primary particle diameter is calculated as (X + Y) / 2, and is defined as the particle diameter of the particle.
  • the number of silanol groups per gram of the silica particles is, for example, 10 ⁇ 10 18 atoms / g or more from the viewpoint of having good reactivity and easily imparting excellent water repellency and adhesion at low temperature and in a short time. It may be 50 ⁇ 10 18 pieces / g or more, or 100 ⁇ 10 18 pieces / g or more.
  • the number of silanol groups per gram of the silica particles is, for example, 1000 ⁇ 10 18 from the viewpoint of easily suppressing abrupt gelation during water repellent treatment and easily obtaining a homogeneous water repellent film and / or water repellent particles.
  • the number of silanol groups per gram of the silica particles may be, for example, 10 ⁇ 10 18 to 1000 ⁇ 10 18 pcs / g, and 50 ⁇ 10 18 to 800 ⁇ 10 18 pcs / g. It may be 100 ⁇ 10 18 to 700 ⁇ 10 18 pieces / g.
  • the content of silica particles is 100 parts by mass in the total amount of the liquid composition.
  • it may be 0.01 parts by mass or more, 0.1 parts by mass or more, or 0.5 parts by mass or more.
  • the content of the silica particles is such that a water-repellent film and / or water-repellent particles having an appropriate hardness is easily obtained, and the durability against thermal shock and scratches is easily improved, with respect to 100 parts by mass of the total amount of the liquid composition.
  • the content of the silica particles may be, for example, 0.01 to 30 parts by mass or 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the liquid composition. It may be 0.5 to 10 parts by mass.
  • the liquid composition may further contain, for example, a silicon compound other than the polysiloxane compound (excluding the polysiloxane compound) from the viewpoint of further improving water repellency and adhesion. That is, the liquid composition is at least one selected from the group consisting of a silane monomer having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and a hydrolysis product of a silane monomer having a hydrolyzable functional group. (Hereinafter referred to as “silane monomer group” in some cases).
  • silane monomer group a hydrolysis product of a silane monomer having a hydrolyzable functional group.
  • the number of silicon atoms in the silane monomer can be 1-6.
  • the silane monomer having a hydrolyzable functional group is not particularly limited, and examples thereof include alkyl silicon alkoxides. Among alkyl silicon alkoxides, those having 3 or less hydrolyzable functional groups can further improve water resistance. Examples of such alkyl silicon alkoxides include monoalkyltrialkoxysilanes, monoalkyldialkoxysilanes, dialkyldialkoxysilanes, monoalkylmonoalkoxysilanes, dialkylmonoalkoxysilanes, and trialkylmonoalkoxysilanes. Examples thereof include methyltrimethoxysilane, methyldimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, and ethyltrimethoxysilane.
  • the silane monomer having a condensable functional group is not particularly limited.
  • silane tetraol, methyl silane triol, dimethyl silane diol, phenyl silane triol, phenyl methyl silane diol, diphenyl silane diol, n-propyl silane triol examples include hexyl silane triol, octyl silane triol, decyl silane triol, and trifluoropropyl silane triol.
  • the silane monomer having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group may further have the above-described reactive group different from the hydrolyzable functional group and the condensable functional group.
  • silane monomers having reactive groups include vinyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, N-phenyl-3-amino Propyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, and the like can also be used.
  • silane monomer having a condensable functional group and having a reactive group vinyl silane triol, 3-glycidoxy propyl silane triol, 3-glycidoxy propyl methyl silane diol, 3-methacryloxy propyl silane triol, 3-methacryloxypropylmethylsilanediol, 3-acryloxypropylsilanetriol, 3-mercaptopropylsilanetriol, 3-mercaptopropylmethylsilanediol, N-phenyl-3-aminopropylsilanetriol, N-2- (aminoethyl ) -3-Aminopropylmethylsilanediol and the like can also be used.
  • bistrimethoxysilylmethane bistrimethoxysilylethane
  • bistrimethoxysilylhexane ethyltrimethoxysilane
  • vinyltrimethoxysilane etc.
  • silane monomers having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group and hydrolysis products of silane monomers having a hydrolyzable functional group may be used alone or in combination of two or more. May be.
  • silane monomers having hydrolyzable functional groups may exist as hydrolysis products in the liquid composition.
  • the silane monomer having the functional group and the hydrolysis product thereof may be mixed.
  • all of the hydrolyzable functional groups in the molecule may be hydrolyzed or partially hydrolyzed.
  • the total amount of the liquid composition may be 0.01 parts by mass or more, or 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the total amount of the liquid composition. It may be 0.5 parts by mass or more.
  • the content of the polysiloxane compound group is such that a water-repellent film and / or water-repellent particles having an appropriate hardness are easily obtained, and the total amount of the liquid composition is 100 parts by mass from the viewpoint of easily improving durability against thermal shock and scratches.
  • the content of the polysiloxane compound group may be, for example, 0.01 to 50 parts by mass or 0.1 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the liquid composition. It may be 0.5 to 10 parts by mass.
  • the content of the polysiloxane compound group and the content of the silane monomer group (hydrolyzable functional group or condensable
  • the ratio of the content of these compounds is, for example, 1:10 or less from the viewpoint of easily obtaining a water-repellent film and / or water-repellent particles having an appropriate hardness and easily improving durability against thermal shock and scratches.
  • the ratio of the content of the polysiloxane compound group and the content of the silane monomer group may be, for example, 1: 0.1 to 1:10, or 1: 1 to 1: 5. There may be.
  • the total content of the polysiloxane compound group and the silane monomer group may be, for example, 0.01 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the total amount of the liquid composition, from the viewpoint that water repellency can be further improved. 0.1 mass part or more may be sufficient, and 0.5 mass part or more may be sufficient. From the viewpoint of easily obtaining a water-repellent film and / or water-repellent particles having an appropriate hardness and easily improving durability against thermal shock and scratches, the total sum of the contents is based on 100 parts by mass of the total amount of the liquid composition. For example, it may be 60 parts by mass or less, 30 parts by mass or less, 20 parts by mass or less, or 10 parts by mass or less.
  • the total content of the polysiloxane compound group and the silane monomer group may be, for example, 0.01 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the liquid composition, and 0.01 to It may be 30 parts by mass, 0.1 to 20 parts by mass, or 0.5 to 10 parts by mass.
  • the ratio of the content of the polysiloxane compound group and the silane monomer group can be within the above range.
  • the water repellent treatment agent of this embodiment may contain airgel particles from the viewpoint of improving water repellency. That is, the liquid composition comprises airgel particles, a polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and a hydrolysis product of the polysiloxane compound having the hydrolyzable functional group. And at least one selected from the group may be contained.
  • the airgel is a porous body having nanometer-sized micropores. The airgel particles are considered to exhibit excellent water repellency because they have few hydroxyl groups on the surface and water does not easily enter the micropores.
  • airgel particles conventionally known airgel particles can be used without particular limitation, but may be airgel particles formed using a polysiloxane compound, a silane monomer, or the like contained in the liquid composition as a raw material.
  • airgel (particles) can be obtained by drying a wet gel that is a condensate of a sol containing a polysiloxane compound or the like.
  • the average primary particle diameter of the airgel particles is, for example, from 0.1 to 10,000 nm, from 1 to 1000 nm, or from 2 to 100 nm, from the viewpoint that good water repellency is easily obtained. Good.
  • the content of the airgel particles may be, for example, 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the liquid composition, from the viewpoint that good dispersibility is easily obtained. It may be part by mass or 0.8 to 3 parts by mass.
  • the water repellent treatment agent according to another embodiment may include a water repellent component.
  • the water repellent component may be, for example, a condensate of the liquid composition described so far.
  • the shape of the water repellent component according to the present embodiment may be, for example, a particulate shape.
  • specific embodiments of the water repellent agent containing a water repellent component will be described as the second to fourth embodiments.
  • the water repellent treatment agent of this embodiment may include a water repellent component containing polysiloxane having a main chain containing a siloxane bond (Si—O—Si).
  • the water-repellent component can have the following M unit, D unit, T unit or Q unit as a structural unit.
  • R represents an atom (hydrogen atom or the like) or an atomic group (alkyl group or the like) bonded to a silicon atom.
  • the M unit is a unit composed of a monovalent group in which a silicon atom is bonded to one oxygen atom.
  • the D unit is a unit composed of a divalent group in which a silicon atom is bonded to two oxygen atoms.
  • the T unit is a unit composed of a trivalent group in which a silicon atom is bonded to three oxygen atoms.
  • the Q unit is a unit composed of a tetravalent group in which a silicon atom is bonded to four oxygen atoms. Information on the content of these units can be obtained by Si-NMR.
  • the water repellent treatment agent of this embodiment is derived from Q and T when the silicon-containing bond units Q, T, and D are defined as follows in the solid 29 Si-NMR spectrum measured using the DD / MAS method.
  • the ratio Q + T: D of the signal area derived from D to the signal area derived from D may include a water repellent component having a ratio of 1: 0.01 to 1: 0.70.
  • Q A silicon-containing bond unit having four oxygen atoms bonded to one silicon atom.
  • T A silicon-containing bond unit having three oxygen atoms bonded to one silicon atom and one hydrogen atom or monovalent organic group.
  • D A silicon-containing bond unit having two oxygen atoms bonded to one silicon atom and two hydrogen atoms or two monovalent organic groups.
  • the organic group is a monovalent organic group in which an atom bonded to a silicon atom is a carbon atom.
  • Such a water repellent agent is excellent in water repellency and adhesion.
  • the ratio Q + T: D between the signal area derived from Q and T and the signal area derived from D may be, for example, 1: 0.01 to 1: 0.50, or 1: 0.01 to 1 : 0.30, 1: 0.02 to 1: 0.20, or 1: 0.03 to 1: 0.10.
  • the signal area ratio is 1: 0.01 or more, there is a tendency that it is easy to obtain better water repellency, and when it is 1: 0.50 or less, there is a tendency that adhesion is more easily obtained.
  • the “oxygen atom” in the following Q, T, and D is an oxygen atom that mainly bonds between two silicon atoms, but may be an oxygen atom having a hydroxyl group bonded to a silicon atom, for example.
  • the “organic group” is a monovalent organic group in which an atom bonded to a silicon atom is a carbon atom, and examples thereof include an unsubstituted or substituted monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms. Examples of the unsubstituted monovalent organic group include hydrocarbon groups such as an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and an aralkyl group.
  • Examples of the substituted monovalent organic group include hydrocarbon groups (substituted organic groups) in which hydrogen atoms of these hydrocarbon groups are substituted with halogen atoms, predetermined functional groups, predetermined functional group-containing organic groups, or the like. And hydrocarbon groups in which ring hydrogen atoms such as alkyl groups, aryl groups, and aralkyl groups are substituted with alkyl groups.
  • Examples of the halogen atom include a chlorine atom and a fluorine atom (that is, a halogen atom-substituted organic group such as a chloroalkyl group and a polyfluoroalkyl group).
  • Examples of the functional group include a hydroxyl group, a mercapto group, a carboxyl group, an epoxy group, an amino group, a cyano group, an acryloyloxy group, and a methacryloyloxy group.
  • Examples of the functional group-containing organic group include an alkoxy group, an acyl group, an acyloxy group, an alkoxycarbonyl group, a glycidyl group, an epoxycyclohexyl group, an alkylamino group, a dialkylamino group, an arylamino group, and an N-aminoalkyl-substituted aminoalkyl group. Is mentioned.
  • the signal area ratio can be confirmed by a solid 29 Si-NMR spectrum.
  • the measurement method of solid 29 Si-NMR is not particularly limited, and examples thereof include CP / MAS method and DD / MAS method.
  • DD / MAS method is adopted from the viewpoint of quantitativeness. ing.
  • the chemical shifts of silicon-containing bond units Q, T, and D in the solid 29 Si-NMR spectrum are in the ranges of Q unit: ⁇ 90 to ⁇ 120 ppm, T unit: ⁇ 45 to ⁇ 80 ppm, D unit: 0 to ⁇ 40 ppm, respectively.
  • Q unit ⁇ 90 to ⁇ 120 ppm
  • T unit ⁇ 45 to ⁇ 80 ppm
  • D unit 0 to ⁇ 40 ppm
  • FIG. 2 is a diagram showing a solid 29 Si-NMR spectrum of the water repellent component contained in the water repellent treatment agent 12 measured using the DD / MAS method used in Examples described later.
  • the signals of the silicon-containing bonding units Q, T, and D can be separated by solid-state 29 Si-NMR using the DD / MAS method.
  • a method for calculating the signal area ratio will be described with reference to FIG.
  • a Q unit signal derived from silica is observed in a chemical shift range of ⁇ 90 to ⁇ 120 ppm.
  • signals of T units derived from the polysiloxane compound and the trimethoxysilane reactant are observed in the chemical shift range of 0 to ⁇ 40 ppm.
  • signals of D units derived from the polysiloxane compound and the dimethyldimethoxysilane reactant are observed.
  • the signal area (integrated value) is obtained by integrating the signal in each chemical shift range.
  • the signal area ratio Q + T: D in FIG. 2 is calculated as 1: 0.15.
  • the signal area is calculated using general spectrum analysis software (for example, NMR software “TopSpin” manufactured by Bruker (TopSpin is a registered trademark)).
  • the water repellent treatment agent of this embodiment may contain a water repellent component including a compound having a structure represented by the following formula (1).
  • the water repellent component according to the present embodiment can include a compound having a structure represented by the following formula (1a) as a structure including the structure represented by the formula (1).
  • the condensate of the liquid composition containing the polysiloxane compound having the structure represented by the formula (A) includes a compound having a structure represented by the formula (1) and the formula (1a) in the skeleton.
  • a water repellent component may be included.
  • R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group or an aryl group
  • R 3 and R 4 each independently represent an alkylene group.
  • examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group.
  • the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group.
  • p represents an integer of 1 to 50.
  • two or more R 1 s may be the same or different, and similarly, two or more R 2 s may be the same or different.
  • two R 3 s may be the same or different, and similarly, two R 4 s may be the same or different.
  • the water repellent agent contains a water repellent component containing a compound having a structure represented by the above formula (1) or formula (1a), water repellency and adhesion are further improved.
  • R 1 and R 2 each independently include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, and the like. And a methyl group.
  • R 3 and R 4 each independently include an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and examples of the alkylene group include an ethylene group and a propylene group. Is mentioned.
  • p may be 2 to 30, or 5 to 20.
  • the water-repellent treatment agent of the present embodiment has a ladder-type structure including a column portion and a bridge portion, and the bridge portion includes a water-repellent component including a compound represented by the following formula (2). It may be.
  • the water repellent component contains a compound having such a ladder structure in the skeleton, the water repellency can be further improved and the mechanical strength can be improved. That is, the water repellent treatment agent of this embodiment has excellent water repellency and durability due to the ladder structure.
  • the condensate of the liquid composition containing the polysiloxane compound having the structure represented by the above formula (B) includes a compound having a ladder structure having a bridge portion represented by the formula (2) in the skeleton.
  • a water repellent component may be included.
  • the “ladder structure” has two struts and bridges connecting the struts (having a so-called “ladder” form). It is.
  • the ladder structure may be an embodiment included in a part of the compound.
  • R 5 and R 6 each independently represents an alkyl group or an aryl group, and b represents an integer of 1 to 50.
  • examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group.
  • examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group.
  • b is an integer of 2 or more
  • two or more R 5 s may be the same or different, and similarly two or more R 6 s are each the same. May be different.
  • the structure of the column part and its chain length, and the interval of the structure of the bridge part are not particularly limited, but from the viewpoint of further improving the water repellency, mechanical strength and durability, the ladder structure has the following general formula: There is a ladder structure represented by (3).
  • R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represents an alkyl group or an aryl group
  • a and c each independently represents an integer of 1 to 3000
  • b is 1 to 50 Indicates an integer.
  • examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group.
  • examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group.
  • b is an integer of 2 or more
  • two or more R 5 s may be the same or different
  • similarly two or more R 6 s are each the same. May be different.
  • when a is an integer of 2 or more
  • two or more R 7 s may be the same or different.
  • when c is an integer of 2 or more, 2 or more R 8 may be the same or different.
  • R 5 , R 6 , R 7 and R 8 (however, R 7 and R 8 are only in formula (3)) Each independently includes an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, and the like, and examples of the alkyl group include a methyl group.
  • a and c may each independently be, for example, 6 to 2000, or 10 to 1000.
  • b may be, for example, 2 to 30, or 5 to 20.
  • the water repellent component contained in the water repellent treatment agent may be composed of airgel from the viewpoint of improving water repellency. Since airgel has a large porosity, it is considered that the water-repellent component (and the water-repellent film and water-repellent particles formed thereby) composed of aerogel has a low refractive index and high transparency.
  • ⁇ Water repellent structure> Next, the water repellent structure obtained using the water repellent treatment agent will be described.
  • a water-repellent part is formed on the surface to be treated, and the water-repellent part includes a dried product of the water-repellent agent. If the water repellent agent contains a condensate of the above liquid composition, it is considered that the condensation reaction further proceeds when the water repellent part is formed. In the case of the product itself, it is considered that a condensation reaction occurs when the water repellent part is formed. Therefore, it can also be said that the water repellent part contains a reaction product of the water repellent treatment agent.
  • the water repellent part may include at least one of a water repellent film and water repellent particles.
  • the water-repellent structure of the present embodiment has excellent water repellency by having a water-repellent portion containing the dried product of the water-repellent treatment agent of the present embodiment, and also provides excellent adhesion between the surface to be treated and the water-repellent portion. Also excellent. Moreover, such a water-repellent structure is excellent in durability.
  • the water-repellent structure of the present embodiment may be formed by forming a water-repellent film and / or water-repellent particles on the surface to be treated with, for example, the above-described water-repellent treatment agent.
  • the preferable form of the water-repellent part (water-repellent particles or the like) formed on the surface to be treated may be the same as the above-described water-repellent component, for example.
  • the water-repellent part (water-repellent film, water-repellent particles, etc.) formed on the surface to be treated may contain airgel from the viewpoint of further improving the water repellency. That is, for example, the water-repellent film and the water-repellent particles formed on the surface to be processed may be a film containing an airgel and a particle containing an airgel, respectively.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a water-repellent structure according to an embodiment of the present invention.
  • a water-repellent structure 100 shown in FIG. 3 has a structure in which a water-repellent portion 10 made of the water-repellent film 1 is formed on the surface 2 a to be treated 2 of the water-repellent object 2.
  • the water repellent part 10 includes a dried product of the water repellent treatment agent of the present embodiment.
  • the water repellent structure 100 is considered to be provided with water repellency, which is a chemical characteristic of the water repellent film, by providing the water repellent portion 10 made of the water repellent film 1 on the surface to be treated 2a.
  • the water-repellent portion in this embodiment is not a monolithic film but a film formed by depositing minute water-repellent particles (water-repellent components).
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a water-repellent structure according to an embodiment of the present invention.
  • the water-repellent structure 200 shown in FIG. 4 has a structure in which a water-repellent part 10 made of water-repellent particles 3 is formed on the surface 2 a to be treated 2 of the water-repellent object 2.
  • the water repellent part 10 includes a dried product of the water repellent treatment agent of the present embodiment.
  • the water-repellent structure 200 includes the water-repellent portion 10 made of the water-repellent particles 3 on the surface to be treated 2a, thereby obtaining a lotus effect due to the fine uneven shape, which is a physical characteristic of the water-repellent particles, and is high. It is considered that water repellency is imparted.
  • the water-repellent part in this embodiment is formed by adhering water-repellent particles (water-repellent component) grown to a certain size to the surface to be treated.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a water-repellent structure according to an embodiment of the present invention.
  • a water-repellent structure 300 shown in FIG. 5 has a structure in which a water-repellent portion 10 including a water-repellent film 1 and water-repellent particles 3 is formed on a surface 2 a to be treated 2 of a water-repellent object 2.
  • the water repellent part 10 includes a dried product of the water repellent treatment agent of the present embodiment.
  • the water-repellent structure 300 includes the water-repellent portion 10 including the water-repellent film 1 and the water-repellent particles 3 on the surface 2a to be treated, thereby imparting water repellency that is a chemical characteristic of the water-repellent particles.
  • the lotus effect due to the fine unevenness, which is a physical characteristic of the water-repellent particles is obtained, it is considered that further excellent water repellency is imparted.
  • water repellent portions having various aspects can be obtained depending on the size of the particles formed from the water repellent treatment agent. That is, when the water-repellent particles are very small, a film-like appearance deposited with a predetermined thickness, and if the water-repellent particles are somewhat large, the particle-like appearance arranged individually in a plane, both of them coexist. Each has a composite appearance and is formed with a water repellent part.
  • the thermal conductivity of the water-repellent structure of the present embodiment shows the same thermal conductivity as that of the object.
  • the thermal conductivity of the water-repellent structure of the present embodiment using an object having a thermal conductivity of about 1.0 W / (m ⁇ K) is about 1.0 W / (m ⁇ K) equivalent to the target. It is.
  • the thickness of the water-repellent film may be, for example, 1 to 500 nm or 20 to 200 nm. By setting the thickness to 1 nm or more, further excellent water repellency can be achieved, and by setting the thickness to 500 nm or less, further excellent adhesion can be achieved.
  • the size of the water-repellent particles may be, for example, 0.1 to 10000 nm or 1 to 1000 nm.
  • the size of the water-repellent particles is 0.1 nm or more, further excellent water repellency can be achieved, and when the size is 10,000 nm or less, further excellent adhesion can be achieved.
  • the number of water-repellent particles attached to the surface to be treated may be, for example, one or more per 1 mm square from the viewpoint of achieving further excellent water repellency.
  • the number of water-repellent particles adhering to the surface to be processed can be calculated using, for example, a scanning electron microscope (SEM). For example, in the case of water-repellent particles having an average particle diameter of 100 nm, a square area A (1.0 ⁇ 10 ⁇ 4 mm) having a length 100 times the average particle diameter (1.0 ⁇ 10 ⁇ 2 mm) as one side. 2 ) is set. The number B (particles) of particles in the square is measured, and B / A is calculated. This is repeated 10 times, and the average value of the obtained B / A is defined as the amount of adhered particles.
  • SEM scanning electron microscope
  • the thickness of the water-repellent part may be, for example, 1 to 10000 nm or 20 to 1000 nm.
  • a method for producing a water repellent treatment agent will be described.
  • the manufacturing method of a water repellent agent is not specifically limited, For example, it can manufacture with the following method.
  • the water repellent treatment agent of the present embodiment can be produced by, for example, a production method mainly including a blending step and a condensation reaction step.
  • the blending step is a step of mixing the above polysiloxane compound and, if necessary, silica particles, a silane monomer, a solvent and the like.
  • a hydrolysis reaction of a silicon compound such as a polysiloxane compound can be performed.
  • Silica particles may be mixed in the state of a dispersion dispersed in a solvent.
  • an acid catalyst may be further added to the solvent in order to promote the hydrolysis reaction.
  • a surfactant can also be added to the solvent.
  • the hydrolysis reaction is not necessarily essential.
  • the solvent for example, water or a mixed solution of water and alcohols can be used.
  • alcohols include methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, 2-butanol, and t-butanol.
  • the alcohols may have, for example, a low surface tension and a low boiling point.
  • the alcohol having a low surface tension and a low boiling point include methanol, ethanol, 2-propanol and the like. You may use these individually or in mixture of 2 or more types.
  • the acid catalyst examples include hydrofluoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, sulfurous acid, phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, bromic acid, chloric acid, chlorous acid, hypochlorous acid, and other inorganic acids; acidic phosphoric acid Acidic phosphates such as aluminum, acidic magnesium phosphate and acidic zinc phosphate; organic carboxylic acids such as acetic acid, formic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, citric acid, malic acid, adipic acid and azelaic acid Etc. Among these, an organic carboxylic acid is mentioned as an acid catalyst which can promote a hydrolysis reaction in consideration of environmental pollution. Examples of the organic carboxylic acids include acetic acid, but may be formic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid and the like. You may use these individually or in mixture of 2 or more types.
  • the addition amount of the acid catalyst may be, for example, 0.001 to 600.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the polysiloxane compound group and the silane monomer group.
  • a nonionic surfactant As the surfactant, a nonionic surfactant, an ionic surfactant, or the like can be used. You may use these individually or in mixture of 2 or more types.
  • nonionic surfactant for example, a compound containing a hydrophilic part such as polyoxyethylene and a hydrophobic part mainly composed of an alkyl group, a compound containing a hydrophilic part such as polyoxypropylene, and the like can be used.
  • the compound containing a hydrophilic part such as polyoxyethylene and a hydrophobic part mainly composed of an alkyl group include polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether and the like.
  • the compound having a hydrophilic portion such as polyoxypropylene include polyoxypropylene alkyl ether, a block copolymer of polyoxyethylene and polyoxypropylene, and the like.
  • Examples of the ionic surfactant include a cationic surfactant, an anionic surfactant, and an amphoteric surfactant.
  • Examples of the cationic surfactant include cetyltrimethylammonium bromide and cetyltrimethylammonium chloride, and examples of the anionic surfactant include sodium dodecylsulfonate.
  • Examples of amphoteric surfactants include amino acid surfactants, betaine surfactants, amine oxide surfactants, and the like.
  • Examples of amino acid surfactants include acyl glutamic acid.
  • Examples of betaine surfactants include lauryldimethylaminoacetic acid betaine and stearyldimethylaminoacetic acid betaine.
  • Examples of the amine oxide surfactant include lauryl dimethylamine oxide.
  • These surfactants are considered to have an action of improving the dispersibility of the polysiloxane compound in the solvent, and in some cases silica particles, silane monomers, etc. in the blending step. These surfactants also reduce the difference in chemical affinity between the solvent in the reaction system and the growing siloxane polymer in the condensation reaction step described later, and improve dispersibility. It is thought that it has.
  • the addition amount of the surfactant depends on the type of the surfactant, or the type and amount of the polysiloxane compound and the silane monomer. For example, for 100 parts by mass of the total amount of the polysiloxane compound group and the silane monomer group, The amount may be 1 to 100 parts by mass or 5 to 60 parts by mass.
  • Hydrolysis in the blending step depends on the type and amount of polysiloxane compound, silane monomer, silica particles, acid catalyst, surfactant, etc. in the mixed solution, but for example, under a temperature environment of 20 to 60 ° C.
  • the treatment may be performed for 10 minutes to 24 hours, or in a temperature environment of 50 to 60 ° C. for 5 minutes to 8 hours.
  • a water repellent treatment agent containing a liquid composition containing can be obtained.
  • condensation reaction step By the condensation reaction step, a condensation reaction of a polysiloxane compound having a condensable functional group and a silane monomer, a hydrolysis reaction product obtained in the blending step, and the like can be performed.
  • a base catalyst can be used to promote the condensation reaction.
  • a thermally hydrolyzable compound that generates a base catalyst by thermal hydrolysis can also be added.
  • Base catalysts include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and cesium hydroxide; ammonium compounds such as ammonium hydroxide, ammonium fluoride, ammonium chloride, and ammonium bromide; sodium metaphosphate Basic sodium phosphates such as sodium pyrophosphate and sodium polyphosphate; calcium carbonate, potassium carbonate, sodium carbonate, barium carbonate, magnesium carbonate, lithium carbonate, ammonium carbonate, copper (II) carbonate, iron (II) carbonate, carbonate Carbonates such as silver (I); bicarbonates such as calcium bicarbonate, potassium bicarbonate, sodium bicarbonate, ammonium bicarbonate; allylamine, diallylamine, triallylamine, isopropylamine, diisopropylamine, ethylamine, die Ruamine, triethylamine, 2-ethylhexylamine, 3-ethoxypropylamine, diisobutylamine, 3-
  • the dehydration condensation reaction, the dealcoholization condensation reaction, or both of the polysiloxane compound group, the silane monomer group and the silica particles in the hydrolysis solution can be promoted in a shorter time.
  • a water repellent treatment agent can be obtained.
  • the addition amount of the base catalyst may be, for example, 0.1 to 500 parts by mass or 1.0 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the polysiloxane compound group and the silane monomer group. .
  • the addition amount of the base catalyst may be, for example, 0.1 to 500 parts by mass or 1.0 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the polysiloxane compound group and the silane monomer group.
  • thermohydrolyzable compound is considered to generate a base catalyst by thermal hydrolysis, make the reaction solution basic, and promote the condensation reaction. Therefore, the thermohydrolyzable compound is not particularly limited as long as it can make the reaction solution basic after thermal hydrolysis, and urea; formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, Examples thereof include acid amides such as N-methylacetamide and N, N-dimethylacetamide; cyclic nitrogen compounds such as hexamethylenetetramine. Among these, urea is particularly easy to obtain the above-mentioned promoting effect.
  • the amount of the thermohydrolyzable compound added is not particularly limited as long as it is an amount that can sufficiently promote the condensation reaction.
  • the amount added may be 1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the polysiloxane compound group and the silane monomer group, and may be 2 to 150 parts by mass. A mass part may be sufficient.
  • the reaction in the condensation reaction step may be performed in a sealed container so that the solvent and the base catalyst do not volatilize.
  • the reaction temperature may be, for example, 20 to 90 ° C. or 40 to 80 ° C. By setting the reaction temperature to 20 ° C. or higher, the condensation reaction can be performed in a shorter time. Moreover, since it becomes easy to suppress volatilization of a solvent (especially alcohols) by making reaction temperature into 90 degrees C or less, a condensation reaction can be performed, suppressing layer separation.
  • the condensation reaction time depends on the kind of the polysiloxane compound group, the silane monomer group, and the reaction temperature, but may be, for example, 2 to 480 hours or 6 to 120 hours. By setting the reaction time to 2 hours or longer, more excellent water repellency and adhesion can be achieved, and by setting it to 480 hours or shorter, layer separation can be easily suppressed.
  • the condensation reaction time can be further shortened.
  • the silanol groups, reactive groups, or both of the polysiloxane compound group and silane monomer group in the hydrolysis solution are combined with the silanol groups of the silica particles, hydrogen bonds, chemical bonds, or a combination of these bonds. It is presumed that it is for forming.
  • the condensation reaction time may be, for example, 10 minutes to 24 hours, or 30 minutes to 12 hours. By setting the reaction time to 10 minutes or longer, more excellent water repellency and adhesion can be achieved, and by setting the reaction time to 24 hours or shorter, layer separation can be easily suppressed.
  • a water repellent treatment agent containing a condensate of a liquid composition containing one kind can be obtained.
  • the water-repellent treatment agent containing the above-mentioned water-repellent component can be obtained by this step.
  • the size of the water-repellent particles can be adjusted by changing the condensation reaction time, the size of the silica particles, the size of the airgel particles, and the like. Thereby, a desired water-repellent structure can be obtained.
  • the water-repellent structure of the present embodiment can be manufactured, for example, by a manufacturing method including a step of applying the water-repellent treatment agent to the surface to be processed (hereinafter also referred to as “application step”).
  • the method for producing a water-repellent structure according to the present embodiment may include, for example, an application process and a drying process (aging process), and includes an application process, a cleaning process, and a drying process (preliminary drying process and aging process). ).
  • coating process is a process of apply
  • the surface to be treated may be dried after application to volatilize the solvent.
  • the water repellent portion water repellent film and / or water repellent particles
  • the water repellent treatment agent may be applied to the entire surface to be treated, or may be selectively applied to a part of the surface to be treated.
  • the coating method is not particularly limited, and examples thereof include spin coating, dip coating, spray coating, flow coating, bar coating, and gravure coating.
  • the spray coating method is preferable from the viewpoint that a water repellent film having a uniform thickness can be easily formed on an uneven surface, high productivity, and high use efficiency of the water repellent agent. These methods may be used alone or in combination of two or more.
  • the water repellent treatment agent may be applied to the surface to be treated by bringing the water repellent treatment agent into contact with a surface to be treated which has been previously applied or impregnated with another film, cloth or the like.
  • the application method can be freely selected according to the amount of the water repellent treatment agent used, the area of the surface to be treated, the characteristics and the like.
  • the temperature of the water repellent agent used in the coating step may be, for example, 20 to 80 ° C. or 40 to 60 ° C. When the temperature is 20 ° C. or higher, the water repellency and adhesion tend to be further improved, and when the temperature is 80 ° C. or lower, the transparency of the water repellent part tends to be easily obtained. is there.
  • the treatment time with the water repellent treatment agent can be, for example, 0.5 to 4 hours.
  • the material constituting the surface to be treated is not particularly limited, and examples thereof include metals, ceramics, glass, plastics, and materials combining these (composite materials, laminated materials, etc.).
  • the water repellent treatment agent of this embodiment can also be applied to paper, fiber, cloth, nonwoven fabric, rubber, leather, and the like.
  • the material constituting the treated surface may be, for example, a water-soluble organic compound and a water-soluble inorganic compound.
  • the material constituting the surface to be processed is preferably a transparent material such as glass or plastic.
  • Examples of the metal include stainless steel, aluminum, copper, galvanized steel plate, and iron.
  • Examples of ceramics include alumina, barium titanate, boron nitride, and silicon nitride.
  • Examples of the glass include ordinary soda lime glass, borosilicate glass, alkali-free glass, quartz glass, and aluminosilicate glass.
  • Examples of the plastics include acrylic resins such as polymethyl methacrylate, aromatic polycarbonate resins such as polyphenylene carbonate, and aromatic polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET).
  • water-soluble organic compounds include glucose, sucrose, starch, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, and methylcellulose.
  • water-soluble inorganic compound examples include water glass, sodium chloride, sodium phosphate, sodium carbonate, sodium vanadate, sodium borate, potassium chloride, potassium carbonate, and a sulfuric acid compound.
  • the adhesion of the water repellent part can be further improved by drying the resulting structure and evaporating the solvent.
  • the drying temperature at this time is not particularly limited and varies depending on the heat-resistant temperature of the surface to be treated, but may be, for example, 60 to 250 ° C. or 120 to 180 ° C. By making the said temperature 60 degreeC or more, the outstanding adhesiveness can be achieved, and deterioration by a heat
  • the cleaning process is a process for cleaning the structure obtained in the coating process, for example. By performing this step, impurities such as unreacted substances and by-products in the water-repellent part can be reduced, and a water-repellent part with higher purity can be obtained.
  • the washing step can be repeated using, for example, water and / or an organic solvent. At this time, washing efficiency can be improved by heating.
  • organic solvent examples include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, acetone, methyl ethyl ketone, 1,2-dimethoxyethane, acetonitrile, heptane, hexane, toluene, diethyl ether, chloroform, ethyl acetate, tetrahydrofuran,
  • organic solvents such as methylene chloride, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, acetic acid and formic acid can be used. You may use said organic solvent individually or in mixture of 2 or more types.
  • Organic solvents generally have very low mutual solubility with water. Therefore, when it wash
  • examples of hydrophilic organic solvents include methanol, ethanol, 2-propanol, acetone, methyl ethyl ketone, 1,2-dimethoxyethane and the like. Methanol, ethanol, methyl ethyl ketone and the like are preferable from the viewpoint of economy.
  • the amount of water and / or organic solvent used in the washing step may be, for example, 3 to 10 times the total mass of the water repellent part. Cleaning can be repeated until the moisture content of the surface to be treated is 10% by mass or less.
  • the washing temperature can be a temperature not higher than the boiling point of the solvent used for washing. For example, when methanol is used, it may be about 20 to 60 ° C. Washing efficiency can also be improved by heating.
  • the washing time can be 3 to 30 minutes, for example.
  • a preliminary drying process is a process of predrying the structure wash
  • the drying method is not particularly limited, and for example, a known drying method under atmospheric pressure can be used.
  • the drying temperature varies depending on the heat-resistant temperature of the surface to be treated and the type of cleaning solvent.
  • the drying temperature may be, for example, 20 to 250 ° C. or 60 to 180 ° C. from the viewpoint that the evaporation rate of the solvent is sufficiently high and deterioration of the water repellent part is easily prevented.
  • the drying time varies depending on the mass of the water repellent part and the drying temperature, but may be, for example, 1 to 24 hours.
  • An aging process is a process of aging (heat-aging etc.) the water-repellent part dried by the preliminary drying process, for example. Thereby, the final water-repellent structure can be obtained. By performing the aging process, the water repellency and adhesion of the water repellent structure are further improved. In addition, what is necessary is just to age the water-repellent part formed at the application
  • This step may be performed as additional drying after the preliminary drying step, for example.
  • the hydrophilic group in the water repellent part is decreased, and it is considered that the water repellency is further improved.
  • the water repellent part undergoes volume shrinkage in the preliminary drying step and the transparency is lowered, the volume may be restored by spring back to improve the transparency.
  • the aging temperature varies depending on the heat-resistant temperature of the surface to be processed, but may be, for example, 100 to 250 ° C. or 120 to 180 ° C. By setting the aging temperature to 100 ° C. or higher, more excellent water repellency and adhesion can be achieved, and by setting the aging temperature to 250 ° C. or lower, deterioration due to heat can be suppressed.
  • the aging time varies depending on the mass of the water-repellent part and the aging temperature, but may be, for example, 1 to 10 hours or 2 to 6 hours. By setting the aging time to 1 hour or longer, more excellent water repellency and adhesion can be easily achieved, and by setting the aging time to 10 hours or shorter, productivity is hardly lowered.
  • the manufacturing method of a water repellent treatment agent and a water repellent structure is not limited to this.
  • Example 1 [Water repellent treatment 1] 40.0 parts by mass of carbinol-modified siloxane “XF42-5277” (product name, manufactured by Momentive Co., Ltd.) as a polysiloxane compound, and cetyltrimethylammonium bromide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a cationic surfactant: 6.4 parts by mass of CTAB ”) and 51.6 parts by mass of a 100 mM aqueous acetic acid solution were mixed and stirred at 25 ° C. for 2 hours. To this was added 2.0 parts by mass of sodium carbonate as a base catalyst, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 2 hours to obtain a water repellent agent 1.
  • Example 2 [Water repellent 2] 20.0 parts by mass of polysiloxane compound A as a polysiloxane compound, 3.2 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant and 75.8 parts by mass of a 100 mM aqueous acetic acid solution were mixed and stirred at 25 ° C. for 2 hours. To this was added 1.0 part by mass of sodium carbonate as a base catalyst, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 2 hours to obtain a water repellent agent 2.
  • the “polysiloxane compound A” was synthesized as follows. First, in a 1 liter three-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a Dimroth condenser, 100.0 parts by mass of hydroxy-terminated dimethylpolysiloxane “XC96-723” (product name, manufactured by Momentive), methyl 181.3 parts by mass of trimethoxysilane and 0.50 parts by mass of t-butylamine were mixed and reacted at 30 ° C. for 5 hours. Thereafter, this reaction solution was heated at 140 ° C. for 2 hours under reduced pressure of 1.3 kPa to remove volatile components, thereby obtaining a bifunctional alkoxy-modified polysiloxane compound (polysiloxane compound A) at both ends.
  • Water repellent structure 2 A water repellent structure 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water repellent agent 2 was used in place of the water repellent agent 1.
  • Example 3 [Water repellent 3] 10.0 parts by mass of polysiloxane compound B as a polysiloxane compound and 1.6 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant and 87.9 parts by mass of a 100 mM aqueous acetic acid solution were mixed and stirred at 25 ° C. for 2 hours. To this was added 0.5 part by mass of sodium carbonate as a base catalyst, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 2 hours to obtain a water repellent agent 3.
  • the “polysiloxane compound B” was synthesized as follows. First, in a 1 liter three-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a Dimroth condenser, 100.0 parts by mass of XC96-723, 202.6 parts by mass of tetramethoxysilane and 0. 50 parts by mass was mixed and reacted at 30 ° C. for 5 hours. Thereafter, this reaction solution was heated at 140 ° C. for 2 hours under a reduced pressure of 1.3 kPa to remove volatile components, thereby obtaining a trifunctional alkoxy-modified polysiloxane compound (polysiloxane compound B) at both ends.
  • Water repellent structure 3 A water repellent structure 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water repellent agent 3 was used in place of the water repellent agent 1.
  • Example 4 PL-2L solution adjusted to 20.0 parts by mass of XF42-5277 as a polysiloxane compound, 3.2 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant and an acetic acid concentration of 100 mM as a raw material containing silica particles (Details of PL-2L) Is described in Table 1. 75.0 parts by mass of the silica particle-containing raw material was mixed and stirred at 25 ° C. for 2 hours. To this was added 2.0 parts by mass of sodium carbonate as a base catalyst, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 2 hours to obtain a water repellent agent 4.
  • Water repellent structure 4 A water repellent structure 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water repellent agent 4 was used instead of the water repellent agent 1.
  • Example 5 20.0 parts by mass of polysiloxane compound A as a polysiloxane compound, 3.2 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant and 24.8 parts by mass of a 100 mM aqueous acetic acid solution, and an acetic acid concentration of 100 mM as a silica particle-containing raw material 50.0 parts by mass of the PL-2L solution was mixed and stirred at 25 ° C. for 2 hours. To this was added 2.0 parts by mass of sodium carbonate as a base catalyst, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 2 hours to obtain a water repellent agent 5.
  • Water repellent structure 5 A water-repellent structure 5 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water-repellent agent 5 was used instead of the water-repellent agent 1.
  • Example 6 20.0 parts by mass of polysiloxane compound B as a polysiloxane compound, 3.2 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant and 49.8 parts by mass of a 100 mM aqueous acetic acid solution, and an acetic acid concentration of 100 mM as a silica particle-containing raw material 25.0 parts by mass of the PL-5 solution was mixed and stirred at 25 ° C. for 2 hours. To this was added 2.0 parts by mass of sodium carbonate as a base catalyst, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 2 hours to obtain a water repellent treatment agent 6.
  • Water repellent structure 6 A water repellent structure 6 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water repellent agent 6 was used in place of the water repellent agent 1.
  • Example 7 20.0 parts by mass of XF42-5277 as a polysiloxane compound, 30.0 parts by mass of methyltrimethoxysilane KBM-13 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name: hereinafter abbreviated as “MTMS”) as a silane monomer, cation
  • MTMS methyltrimethoxysilane KBM-13
  • a system surfactant 8.0 parts by mass of CTAB and 39.5 parts by mass of a 100 mM aqueous acetic acid solution were mixed and stirred at 25 ° C. for 2 hours.
  • Water repellent structure 7 A water repellent structure 7 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water repellent agent 7 was used in place of the water repellent agent 1.
  • Example 8 Mixing 10.0 parts by weight of polysiloxane compound A as the polysiloxane compound, 15.0 parts by weight of MTMS as the silane monomer, 4.0 parts by weight of CTAB as the cationic surfactant, and 69.8 parts by weight of 100 mM acetic acid aqueous solution And stirred at 25 ° C. for 2 hours. To this was added 1.2 parts by mass of sodium carbonate as a base catalyst, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 2 hours to obtain a water repellent agent 8.
  • Water repellent structure 8 A water repellent structure 8 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water repellent agent 8 was used in place of the water repellent agent 1.
  • Example 9 Polysiloxane compound A as a polysiloxane compound is 5.0 parts by mass, MTMS is 15.0 parts by mass as a silane monomer, and dimethyldimethoxysilane KBM-22 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name: hereinafter abbreviated as “DMDMS”) ), 5.0 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant, and 69.8 parts by mass of a 100 mM aqueous acetic acid solution were mixed and stirred at 25 ° C. for 2 hours. To this was added 1.2 parts by mass of sodium carbonate as a base catalyst, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 2 hours to obtain a water repellent agent 9.
  • DDMS dimethyldimethoxysilane KBM-22
  • Water repellent structure 9 A water repellent structure 9 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water repellent agent 9 was used in place of the water repellent agent 1.
  • Example 10 10.0 parts by mass of XF42-5277 as a polysiloxane compound, 15.0 parts by mass of MTMS as a silane monomer, 4.0 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant and 18.5 parts by mass of a 100 mM aqueous acetic acid solution, and
  • a silica particle-containing raw material 50.0 parts by mass of an HL-3L solution adjusted to an acetic acid concentration of 100 mM was mixed and stirred at 25 ° C. for 2 hours.
  • Water repellent structure 10 A water repellent structure 10 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water repellent agent 10 was used in place of the water repellent agent 1.
  • Example 11 10.0 parts by mass of polysiloxane compound A as the polysiloxane compound, 15.0 parts by mass of MTMS as the silane monomer, 4.0 parts by mass of CTAB as the cationic surfactant and 54.2 parts by mass of 100 mM aqueous acetic acid solution,
  • 14.3 parts by mass of ST-OZL-35L solution adjusted to an acetic acid concentration of 100 mM as a silica particle-containing raw material was mixed and stirred at 25 ° C. for 2 hours.
  • Water repellent structure 11 A water repellent structure 11 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water repellent agent 11 was used in place of the water repellent agent 1.
  • Example 12 1.0 part by mass of polysiloxane compound A as a polysiloxane compound, 3.0 parts by mass of MTMS as a silane monomer, 1.0 part by mass of DDMMS, 0.8 part by mass of CTAB as a cationic surfactant, 100 mM 88.7 parts by mass of an acetic acid aqueous solution and 5.0 parts by mass of a PL-2L solution adjusted to an acetic acid concentration of 100 mM as a silica particle-containing raw material were mixed and stirred at 25 ° C. for 2 hours. To this was added 0.5 part by mass of sodium carbonate as a base catalyst, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 2 hours to obtain a water repellent treatment agent 12.
  • Water repellent structure 12 A water repellent structure 12 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water repellent agent 12 was used in place of the water repellent agent 1.
  • Example 13 [Water repellent structure 13]
  • a slide glass S7213 manufactured by Matsunami Glass Industrial Co., Ltd., product name
  • the dried slide glass was dipped in methanol and washed at 25 ° C. for 5 minutes.
  • the washed slide glass was dried at 120 ° C. for 1 hour under normal pressure and then aged at 150 ° C. for 6 hours to obtain a water repellent structure 13.
  • Example 14 [Water repellent structure 14] Using a spray gun (product name: W-50-124BPG, manufactured by Anest Iwata Co., Ltd.) so that the wet thickness of the water repellent 12 at 25 ° C. is 500 ⁇ m, slide glass S7213 (Matsunami Glass Industrial Co., Ltd.) (Product name, product name) to be treated and dried at 150 ° C. for 2 hours to volatilize the solvent. The dried slide glass was dipped in methanol and washed at 25 ° C. for 5 minutes. Next, it was dipped in methyl ethyl ketone and washed at 25 ° C. for 5 minutes. The washed slide glass was dried at 120 ° C. for 1 hour under normal pressure, and then aged at 150 ° C. for 6 hours to obtain a water-repellent structure 14.
  • a spray gun product name: W-50-124BPG, manufactured by Anest Iwata Co., Ltd.
  • Example 15 [Water repellent 13] 0.1 parts by mass of polysiloxane compound A as a polysiloxane compound, 0.3 parts by mass of MTMS as a silane monomer, 0.1 parts by mass of DMDMS, 0.1 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant, 100 mM 98.2 parts by mass of an acetic acid aqueous solution and 1.0 part by mass of a PL-2L solution adjusted to an acetic acid concentration of 100 mM as a silica particle-containing raw material were mixed and stirred at 25 ° C. for 2 hours. To this was added 0.2 parts by weight of sodium carbonate as a base catalyst, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 2 hours to obtain a water repellent agent 13.
  • Water repellent structure 15 A water repellent structure 15 was obtained in the same manner as in Example 13 except that the water repellent agent 13 was used instead of the water repellent agent 12.
  • Water repellent treatment agent 14 10.0 parts by mass of polysiloxane compound A as a polysiloxane compound, 15.0 parts by mass of MTMS as a silane monomer, 4.0 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant, 69.8 parts by mass of a 100 mM aqueous acetic acid solution, and As a base catalyst, 1.2 parts by mass of sodium carbonate was mixed and stirred at 25 ° C. for 6 hours to obtain a water repellent treatment agent 14.
  • Water repellent structure 16 A water-repellent structure 16 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water-repellent agent 14 was used instead of the water-repellent agent 1.
  • Example 17 [Water repellent 15]
  • a polysiloxane compound 5.0 parts by mass of polysiloxane compound A, 15.0 parts by mass of MTMS as a silane monomer, 5.0 parts by mass of DMDMS, 4.0 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant, 100 mM 69.8 parts by mass of an acetic acid aqueous solution and 1.2 parts by mass of sodium carbonate as a base catalyst were mixed and stirred at 25 ° C. for 6 hours to obtain a water repellent agent 15.
  • Water repellent structure 17 A water repellent structure 17 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water repellent agent 15 was used instead of the water repellent agent 1.
  • Example 18 [Water repellent 16] 1.0 part by mass of polysiloxane compound A as a polysiloxane compound, 3.0 parts by mass of MTMS as a silane monomer, 1.0 part by mass of DDMMS, 0.8 part by mass of CTAB as a cationic surfactant, 100 mM 88.7 parts by mass of an acetic acid aqueous solution, 5.0 parts by mass of a PL-2L solution adjusted to an acetic acid concentration of 100 mM as a silica particle-containing raw material, and 0.5 parts by mass of sodium carbonate as a basic catalyst were mixed and mixed at 25 ° C. The mixture was stirred for a time to obtain a water repellent agent 16.
  • Water repellent structure 18 A water repellent structure 18 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water repellent agent 16 was used in place of the water repellent agent 1.
  • Example 19 [Water repellent 17] 0.1 parts by mass of polysiloxane compound A as a polysiloxane compound, 0.3 parts by mass of MTMS as a silane monomer, 0.1 parts by mass of DMDMS, 0.1 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant, 100 mM 98.2 parts by mass of an acetic acid aqueous solution, 1.0 part by mass of a PL-2L solution adjusted to an acetic acid concentration of 100 mM as a silica particle-containing raw material, and 0.2 part by mass of sodium carbonate as a base catalyst were mixed and mixed at 25 ° C. The mixture was stirred for a time to obtain a water repellent agent 17.
  • Water repellent structure 19 A water repellent structure 19 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water repellent agent 17 was used in place of the water repellent agent 1.
  • Example 20 [Water repellent 18]
  • a polysiloxane compound 5.0 parts by mass of polysiloxane compound A, 15.0 parts by mass of MTMS as a silane monomer, 5.0 parts by mass of DMDMS, 4.0 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant, 100 mM 69.8 parts by mass of an acetic acid aqueous solution and 1.0 part by mass of IC3100 (product name, manufactured by Cabot Corporation) as airgel particles were mixed and stirred at 25 ° C. for 2 hours. To this was added 1.2 parts by mass of sodium carbonate as a base catalyst, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 2 hours to obtain a water repellent treatment agent 18.
  • Water repellent structure 20 A water repellent structure 20 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water repellent agent 18 was used in place of the water repellent agent 1.
  • Example 21 [Water repellent 19] 1.0 part by mass of polysiloxane compound A as a polysiloxane compound, 3.0 parts by mass of MTMS as a silane monomer, 1.0 part by mass of DMDMS, 0.1 part by mass of CTAB as a cationic surfactant, 100 mM 98.2 parts by mass of an acetic acid aqueous solution, 1.0 part by mass of a PL-2L solution adjusted to an acetic acid concentration of 100 mM as a silica particle-containing raw material, 1.0 part by mass of IC3100 (product name, manufactured by Cabot Corporation) In addition, 0.2 parts by mass of sodium carbonate as a base catalyst was mixed and stirred at 25 ° C. for 6 hours to obtain a water repellent agent 19.
  • Water repellent structure 21 A water repellent structure 21 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the water repellent agent 19 was used in place of the water repellent agent 1.
  • Comparative Example 1 [Comparative water repellent 1] 30.0 parts by mass of MTMS as a silane monomer, 2.4 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant and 66.1 parts by mass of a 100 mM aqueous acetic acid solution were mixed and stirred at 25 ° C. for 2 hours. To this was added 1.5 parts by mass of sodium carbonate as a base catalyst, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 2 hours to obtain a comparative water repellent agent 1.
  • Comparative water-repellent structure 1 A comparative water-repellent structure 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the comparative water-repellent agent 1 was used instead of the water-repellent agent 1.
  • Comparative Example 2 [Comparative water repellent 2] 20.0 parts by mass of MTMS as a silane monomer, 15.0 parts by mass of DMDMS, 2.8 parts by mass of CTAB as a cationic surfactant and 60.5 parts by mass of a 100 mM aqueous acetic acid solution were mixed at 25 ° C. Stir for hours. To this was added 1.7 parts by mass of sodium carbonate as a base catalyst, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 2 hours to obtain a comparative water repellent agent 2.
  • Comparative water-repellent structure 2 A comparative water-repellent structure 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the comparative water-repellent agent 2 was used instead of the water-repellent agent 1.
  • Comparative Example 3 A comparative water-repellent structure 3 was obtained in the same manner as in Example 13 except that the comparative water-repellent agent 2 was used instead of the water-repellent agent 12.
  • Comparative water-repellent structure 4 A comparative water-repellent structure 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the comparative water-repellent agent 3 was used instead of the water-repellent agent 1.
  • Comparative Example 5 A comparative water-repellent structure 5 was obtained in the same manner as in Example 13 except that the comparative water-repellent agent 3 was used instead of the water-repellent agent 12.
  • Table 1 summarizes the modes of the water-repellent treatment agent in each example and comparative example (type and content of polysiloxane compound, silane monomer, and type and content of silica particle-containing raw material).
  • Table 2 summarizes the modes of water-repellent structures (types of water-repellent treatment agents and treatment methods) in each Example and Comparative Example.
  • Abrasion resistance test (in organic solvent)
  • a Kim Towel manufactured by Nippon Paper Crecia Co., Ltd. was rubbed several times in methyl ethyl ketone and then dried at 105 ° C. for 1 hour to obtain a measurement sample.
  • the contact area of the Kim towel here was 20 mm ⁇ 50 mm, and the load was 0.1 kg / cm 2 .
  • 2 ⁇ L of ultrapure water droplets were dropped, and the contact angle after 5 seconds was measured at room temperature. The measurement was performed 5 times, and the average value was taken as the water contact angle.
  • the thermal conductivity was determined from the product of thermal diffusivity, constant pressure specific heat capacity and density.
  • the thermal diffusivity was measured using Nano Flash LFA447 manufactured by NETZSCH, the constant pressure specific heat capacity was measured using DSC Q200 manufactured by TA Instruments, and the density was an electronic hydrometer MSD- manufactured by Alpha Mirage. It was measured using 300.
  • the thermal diffusivity and density were measured at 25 ° C., and the specific heat capacity at 25 ° C. was also derived by measurement.
  • the water repellent structures of the examples all have a water contact angle of 90 degrees or more, and in the wear resistance test, the water contact angle is 90 degrees or more even in 1000 reciprocations in water and in an organic solvent. It can be seen that it is excellent in water repellency and adhesion.
  • the result described in the “No treatment” column indicates the measurement result of the water contact angle in an untreated slide glass.
  • thermal conductivity of the water-repellent structures of Examples and Comparative Examples was 1.0 W / (m ⁇ K). This is considered to be proof that the water-repellent part of the water-repellent structure is not a so-called monolithic airgel film.
  • the water repellent treatment agent of the present invention can impart excellent water repellency to the surface to be treated.

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Abstract

本発明は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、該加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有する液状組成物の縮合物を含む、撥水処理剤に関する。

Description

撥水処理剤、撥水構造体及びその製造方法
 本発明は、撥水処理剤、撥水構造体及びその製造方法に関する。
 従来、ガラス、プラスチックス製品等の透明性を有する基材に撥水性能を付与することは、水滴の付着を最小限に抑え視界を確保する目的から、多くの製品に要求されている。通常、撥水性能は、基材の表面に撥水性に優れたコーティング材により被膜(以下、「撥水膜」ともいう)を形成することにより得られるものである。撥水膜とは、一般的に、水の接触角が90°以上になる被膜のことをいう。
 このような撥水膜を形成する材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)及びその誘導体が知られている。
 また、フルオロアルキルシランを用いた撥水膜の形成が知られている(例えば、特許文献1及び特許文献2を参照)。
特開2002-105661号公報 特開2000-81214号公報
 ところで、対象物の被処理面に撥水性能を付与するために用いられる撥水処理剤は、撥水性に優れることが求められる。
 本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、対象物の被処理面に優れた撥水性を付与することができる撥水処理剤及び当該撥水処理剤を用いた撥水構造体を提供することを目的とする。本発明はまた、上記撥水構造体の製造方法を提供する。
 本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、分子内に反応性基(加水分解性の官能基又は縮合性の官能基)を有するポリシロキサン化合物を含む液状組成物を用いて得られる撥水処理剤において、優れた撥水性が発現されることを見出し、本発明の完成に至った。
 本発明は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、該加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有する液状組成物の縮合物を含む、撥水処理剤を提供する。また、本発明は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、該加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有する液状組成物を含む、撥水処理剤を提供する。このような撥水処理剤によれば、対象物の被処理面に優れた撥水性を付与することができる。また、上記撥水処理剤から形成される撥水部は、被処理面との密着性にも優れる。
 上記撥水処理剤において、液状組成物がシリカ粒子を更に含有していてもよい。このような撥水処理剤は、撥水性と密着性とに更に優れる。
 上記シリカ粒子の1g当りのシラノール基数は、10×1018~1000×1018個/gであってもよい。これにより、更に優れた撥水性と密着性とを有する撥水部を、低温、かつ短時間で形成できる。
 上記縮合性の官能基がヒドロキシアルキル基である場合、上記ポリシロキサン化合物としては、下記式(A)で表される化合物が挙げられる。これにより、更に優れた撥水性及び密着性を達成することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
[式(A)中、R1aはヒドロキシアルキル基を示し、R2aはアルキレン基を示し、R3a及びR4aはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、nは1~50の整数を示す。]
 上記加水分解性の官能基がアルコキシ基である場合、上記ポリシロキサン化合物としては、下記式(B)で表される化合物が挙げられる。これにより、更に優れた撥水性及び密着性を達成することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
[式(B)中、R1bはアルキル基、アルコキシ基又はアリール基を示し、R2b及びR3bはそれぞれ独立にアルコキシ基を示し、R4b及びR5bはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、mは1~50の整数を示す。]
 上記撥水処理剤において、液状組成物が、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するシランモノマー、及び、該加水分解性の官能基を有するシランモノマーの加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を更に含有していてもよい。これにより、更に優れた撥水性と密着性とを達成することができる。
 上記撥水処理剤において、液状組成物が、エアロゲル粒子を更に含有していてもよい。これにより、撥水性がより向上する。
 上記撥水処理剤は、対象物の被処理面に撥水部を形成するために用いられてもよい。このような撥水部を形成することにより、更に優れた撥水性を達成することができる。この際、撥水部はエアロゲルを含んでいてもよい。
 本発明はまた、DD/MAS法を用いて測定された固体29Si-NMRスペクトルにおいて、含ケイ素結合単位Q、T及びDを以下の通り規定したとき、Q及びTに由来するシグナル面積と、Dに由来するシグナル面積との比Q+T:Dが1:0.01~1:0.70である撥水成分、を含有する撥水処理剤を提供する。このような撥水処理剤は、撥水性と密着性とに優れる。
Q:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が4個の含ケイ素結合単位。
T:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が3個と水素原子又は1価の有機基が1個の含ケイ素結合単位。
D:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が2個と水素原子又は1価の有機基が2個の含ケイ素結合単位。
[ただし、前記有機基とはケイ素原子に結合する原子が炭素原子である1価の有機基である。]
 本発明はまた、下記式(1)で表される構造を有する化合物を含む撥水成分、を含有する撥水処理剤を提供する。このような撥水処理剤は、撥水性と密着性とに優れる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
[式(1)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、R及びRはそれぞれ独立にアルキレン基を示す。]
 本発明はまた、支柱部及び橋かけ部を備えるラダー型構造を有し、前記橋かけ部が下記式(2)で表される化合物を含む撥水成分、を含有する撥水処理剤を提供する。このような撥水処理剤は、ラダー型構造に起因する優れた撥水性及び耐久性を有している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
[式(2)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、bは1~50の整数を示す。]
 なお、ラダー型構造を有する化合物としては、下記式(3)で表される構造を有する化合物が挙げられる。これにより、更に優れた撥水性及び耐久性を達成することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
[式(3)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、a及びcはそれぞれ独立に1~3000の整数を示し、bは1~50の整数を示す。]
 上記撥水部はエアロゲルを含んでいてもよい。また、上記撥水成分はエアロゲルであってもよい。これにより、更に優れた撥水性を達成することができる。
 本発明はまた、対象物と、対象物の被処理面上に撥水部と、を備え、撥水部が、上記撥水処理剤の乾燥物を含む、撥水構造体を提供する。当該撥水構造体は、上記撥水処理剤又は当該撥水処理剤の反応物を含む撥水部を有することにより、撥水性に優れると共に、被処理面と、撥水部との密着性に優れる。
 本発明はまた、上記撥水処理剤を対象物の被処理面に塗布する工程を備える、撥水構造体の製造方法を提供する。
 本発明によれば、対象物の被処理面に優れた撥水性を付与することができる撥水処理剤及び当該撥水処理剤を用いた撥水構造体を提供できる。本発明によればまた、上記撥水構造体の製造方法を提供できる。
粒子の二軸平均一次粒子径の算出方法を示す図である。 DD/MAS法を用いて測定された、撥水処理剤12に含有される撥水成分の固体29Si-NMRスペクトルを示す図である。 本発明の一実施形態に係る撥水構造体を模式的に表す図である。 本発明の一実施形態に係る撥水構造体を模式的に表す図である。 本発明の一実施形態に係る撥水構造体を模式的に表す図である。
 以下、場合により図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
<定義>
 本明細書において、「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。「A又はB」とは、A及びBのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。本明細書において、組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する複数の物質の合計量を意味する。
<撥水処理剤>
 本実施形態の撥水処理剤としては、例えば、下記第一~第四の態様が挙げられる。各々の態様を採用することで、各々の態様に応じた撥水性及び密着性を得ることができる。
(第一の態様)
 一実施形態の撥水処理剤は、(分子内に)加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、該加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種(以下、場合により「ポリシロキサン化合物群」という)を含有する液状組成物の縮合物を含む。撥水処理剤は、また、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、該加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有する液状組成物を含んでいてもよい(撥水処理剤が当該液状組成物であってもよい)。このような撥水処理剤によれば、対象物の被処理面に優れた撥水性を付与することができる。上記撥水処理剤は、対象物の被処理面に撥水部を形成するために用いられてもよい。上記撥水処理剤から形成される撥水部は、優れた撥水性を有すると共に、被処理面との密着性にも優れる。上記撥水部は、例えば、膜状の撥水部(以下、「撥水膜」ともいう)及び粒子状の撥水部(以下、「撥水粒子」ともいう)の少なくとも一方を含む形態であってもよい。すなわち、本実施形態に係る撥水処理剤は、対象物の被処理面に撥水膜及び/又は撥水粒子を形成するものであってもよい。
 例えば、特許文献1及び2のようなフルオロアルキルシランから形成される撥水膜は、密着性が低いことから、このような撥水膜の密着性を高めるためには、被処理面に密着層(例えば、酸化被膜及び水酸基を有する被膜)を形成する必要があると考えられる。一方で、本実施形態の撥水処理剤は、密着性が高いことから、このような密着層は必ずしも必要ではない。また、本実施形態の撥水処理剤は、密着性及び接着性に優れることから、撥水機能を長期間維持することができる。
 さらに、本実施形態の撥水処理剤から形成される撥水部は、親水性の汚れが付着し難く、かつ、このような汚れを除去し易いと考えられる。したがって、上記撥水処理剤は、親水性の汚れが付着し易い用途への適用も容易であると考えられる。
 上記従来のPTFEを用いた撥水膜は、接着性及び耐薬品性はあるものの、膜硬度が低く柔らかいため傷がつき易いと考えられる。また、このような撥水膜は、硬化させるための温度が数百度以上であるために、適用する箇所及び基材が限定されると考えられる。一方で、本実施形態の撥水処理剤から形成される撥水部は、接着性及び耐薬品性に優れると共に、傷がつき難く、適用する箇所及び基材が限定されにくいと考えられる。
 ここで、本発明者らは、本実施形態の撥水処理剤が優れた撥水性を発揮する理由を、以下のように推測している。本実施形態の撥水処理剤は、ポリシロキサン化合物群を含有していることから、例えば、シロキサン化合物としてシロキサンモノマーのみを含む撥水処理剤と比較して、反応を制御し易いと考えられる。そして、これにより、撥水部を形成する化合物中の親水基(例えば、水酸基(OH基))を低減し易く、優れた撥水性を発揮すると考えられる。
 加水分解性の官能基としては、例えば、アルコキシ基が挙げられる。縮合性の官能基(加水分解性の官能基に該当する官能基を除く)としては、水酸基、シラノール基、カルボキシル基、フェノール性水酸基等が挙げられる。水酸基は、ヒドロキシアルキル基等の水酸基含有基に含まれていてもよい。なお、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物は、加水分解性の官能基及び縮合性の官能基とは異なる反応性基(加水分解性の官能基及び縮合性の官能基に該当しない官能基)を更に有していてもよい。反応性基としては、エポキシ基、メルカプト基、グリシドキシ基、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アミノ基等が挙げられる。エポキシ基は、グリシドキシ基等のエポキシ基含有基に含まれていてもよい。これらの官能基及び反応性基を有するポリシロキサン化合物は単独で、あるいは2種類以上を混合して用いてもよい。これらの官能基及び反応性基のうち、アルコキシ基、シラノール基、及びヒドロキシアルキル基は、撥水処理剤の相容性を向上することができ、層分離を抑制することができる。また、ポリシロキサン化合物の反応性向上の観点から、アルコキシ基及びヒドロキシアルキル基の炭素数は、例えば、1~6であってもよい。
 ヒドロキシアルキル基を有するポリシロキサン化合物としては、例えば、下記一般式(A)で表される構造を有する化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 式(A)中、R1aはヒドロキシアルキル基を示し、R2aはアルキレン基を示し、R3a及びR4aはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、nは1~50の整数を示す。ここで、アリール基としては、フェニル基、置換フェニル基等が挙げられる。また、置換フェニル基の置換基としては、アルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基等が挙げられる。なお、式(A)中、2個のR1aは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に2個のR2aは各々同一であっても異なっていてもよい。また、式(A)中、2個以上のR3aは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に2個以上のR4aは各々同一であっても異なっていてもよい。
 上記構造のポリシロキサン化合物を含有する撥水処理剤を用いることにより、優れた撥水性と密着性とを更に得易くなる。このような観点から、式(A)中、R1aとしては、炭素数が1~6のヒドロキシアルキル基等が挙げられ、当該ヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等が挙げられる。また、式(A)中、R2aとしては、炭素数が1~6のアルキレン基等が挙げられ、当該アルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基等が挙げられる。また、式(A)中、R3a及びR4aとしては、それぞれ独立に炭素数が1~6のアルキル基、フェニル基等が挙げられ、当該アルキル基としては、メチル基等が挙げられる。また、式(A)中、nは、例えば、2~30であってもよく、5~20であってもよい。
 上記式(A)で表される構造を有するポリシロキサン化合物としては、市販品を用いることができ、X-22-160AS、KF-6001、KF-6002、KF-6003等の化合物(いずれも、信越化学工業株式会社製)、XF42-B0970、XF42-C5277、Fluid OFOH 702-4%等の化合物(いずれも、モメンティブ社製)などが挙げられる。
 アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物としては、例えば、下記一般式(B)で表される構造を有する化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 式(B)中、R1bはアルキル基、アルコキシ基又はアリール基を示し、R2b及びR3bはそれぞれ独立にアルコキシ基を示し、R4b及びR5bはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、mは1~50の整数を示す。ここで、アリール基としては、フェニル基、置換フェニル基等が挙げられる。また、置換フェニル基の置換基としては、アルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基等が挙げられる。なお、式(B)中、2個のR1bは各々同一であっても異なっていてもよく、2個のR2bは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に2個のR3bは各々同一であっても異なっていてもよい。また、式(B)中、mが2以上の整数の場合、2個以上のR4bは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に2個以上のR5bも各々同一であっても異なっていてもよい。
 上記構造のポリシロキサン化合物又はその加水分解生成物を含有する撥水処理剤を用いることにより、優れた撥水性と密着性とを更に得易くなる。このような観点から、式(B)中、R1bとしては炭素数が1~6のアルキル基、炭素数が1~6のアルコキシ基等が挙げられ、当該アルキル基又はアルコキシ基としては、メチル基、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。また、式(B)中、R2b及びR3bとしては、それぞれ独立に炭素数が1~6のアルコキシ基等が挙げられ、当該アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基等が挙げられる。また、式(B)中、R4b及びR5bとしては、それぞれ独立に炭素数が1~6のアルキル基、フェニル基等が挙げられ、当該アルキル基としては、メチル基等が挙げられる。式(B)中、mは、例えば、2~30であってもよく、5~20であってもよい。
 上記一般式(B)で表される構造を有するポリシロキサン化合物は、例えば、特開2000-26609号公報、特開2012-233110号公報等にて報告される製造方法を適宜参照して得ることができる。
 なお、アルコキシ基は加水分解するため、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物は液状組成物中にて加水分解生成物として存在する可能性があり、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物とその加水分解生成物とは混在していてもよい。また、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物において、分子中のアルコキシ基の全てが加水分解されていてもよいし、部分的に加水分解されていてもよい。
 これら、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物は、単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。
 本実施形態の撥水処理剤は、撥水性と密着性とが更に向上する観点から、シリカ粒子を更に含有していてもよい。すなわち、液状組成物は、シリカ粒子と、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、該加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種と、を含有していてもよい。このような撥水処理剤において、撥水性が向上する理由としては、撥水処理剤がシリカ粒子を含有すると、撥水部を構成する化合物において、後述のQ+T:Dを制御し易く、かつ、上記化合物における水酸基の量を低減し易いこと等が考えられる。
 シリカ粒子としては、特に制限なく用いることができ、例えば非晶質シリカ粒子が挙げられる。非晶質シリカ粒子としては、例えば、溶融シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子及びコロイダルシリカ粒子が挙げられる。これらのうち、コロイダルシリカ粒子は、単分散性が高く、撥水処理剤中での凝集を抑制し易い。
 シリカ粒子の形状は特に制限されず、球状、繭型、会合型等が挙げられる。これらのうち、シリカ粒子として球状の粒子を用いることにより、撥水処理剤中での凝集を抑制し易くなる。シリカ粒子の平均一次粒子径は、適度な硬度の撥水膜及び/又は撥水粒子を得易くなり、熱衝撃及び傷に対する耐久性が向上し易くなる観点から、例えば、1nm以上であってもよく、5nm以上であってもよく、20nm以上であってもよい。シリカ粒子の平均一次粒子径は、透明な撥水膜及び/又は撥水粒子を得易くなる観点から、例えば、200nm以下であってもよく、150nm以下であってもよく、100nm以下であってもよい。これらの観点から、シリカ粒子の平均一次粒子径は、例えば、1~200nmであってもよく、5~150nmであってもよく、20~100nmであってもよい。また、シリカ粒子は、中空構造、多孔質構造等を有する粒子であってもよい。
 なお、シリカ粒子の平均粒子径は、原料から測定することができる。例えば、二軸平均一次粒子径は、任意の粒子20個をSEMにより観察した結果から、次のようにして算出される。すなわち、通常水に分散している固形分濃度が5~40質量%のコロイダルシリカ粒子を例にすると、コロイダルシリカ粒子の分散液に、パターン配線付きウエハを2cm角に切って得られたチップを約30秒浸した後、当該チップを純水にて約30秒間すすぎ、窒素ブロー乾燥する。その後、チップをSEM観察用の試料台に載せ、加速電圧10kVを掛け、10万倍の倍率にてシリカ粒子を観察し、画像を撮影する。得られた画像から20個のシリカ粒子を任意に選択し、それらの粒子の粒子径の平均を平均粒子径とする。この際、選択したシリカ粒子が図1に示すような形状であった場合、シリカ粒子Pに外接し、その長辺が最も長くなるように配置した長方形(外接長方形L)を導く。そして、その外接長方形Lの長辺をX、短辺をYとして、(X+Y)/2として二軸平均一次粒子径を算出し、その粒子の粒子径とする。
 上記シリカ粒子の1g当りのシラノール基数は、良好な反応性を有すると共に、低温、短時間で優れた撥水性と密着性とを付与し易い観点から、例えば、10×1018個/g以上であってもよく、50×1018個/g以上であってもよく、100×1018個/g以上であってもよい。上記シリカ粒子の1g当りのシラノール基数は、撥水処理時の急なゲル化を抑制し易く、均質な撥水膜及び/又は撥水粒子を得易い観点から、例えば、1000×1018個/g以下であってもよく、800×1018個/g以下であってもよく、700×1018個/g以下であってもよい。これらの観点から、上記シリカ粒子の1g当りのシラノール基数は、例えば、10×1018~1000×1018個/gであってもよく、50×1018~800×1018個/gであってもよく、100×1018~700×1018個/gであってもよい。
 シリカ粒子の含有量は、撥水処理剤の反応性が向上する観点、及び、低温、短時間で優れた撥水性と密着性とを付与し易い観点から、液状組成物の総量100質量部に対し、例えば、0.01質量部以上であってもよく、0.1質量部以上であってもよく、0.5質量部以上であってもよい。上記シリカ粒子の含有量は、適度な硬度の撥水膜及び/又は撥水粒子が得られ易く、熱衝撃及び傷に対する耐久性が向上し易い観点から、液状組成物の総量100質量部に対し、例えば、30質量部以下であってもよく、20質量部以下であってもよく、10質量部以下であってもよい。これらの観点から、上記シリカ粒子の含有量は、液状組成物の総量100質量部に対し、例えば、0.01~30質量部であってもよく、0.1~20質量部であってもよく、0.5~10質量部であってもよい。
 液状組成物は、例えば、撥水性と密着性とを更に向上させる観点から、ポリシロキサン化合物以外の(ポリシロキサン化合物を除く)ケイ素化合物を更に含んでいてもよい。すなわち、液状組成物は、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するシランモノマー、及び、加水分解性の官能基を有するシランモノマーの加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種(以下、場合により「シランモノマー群」という)を更に含有していてもよい。シランモノマーにおける分子内のケイ素数は1~6とすることができる。
 加水分解性の官能基を有するシランモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、アルキルケイ素アルコキシドが挙げられる。アルキルケイ素アルコキシドの中でも、加水分解性の官能基の数が3個以下のものは耐水性をより向上することができる。このようなアルキルケイ素アルコキシドとしては、モノアルキルトリアルコキシシラン、モノアルキルジアルコキシシラン、ジアルキルジアルコキシシラン、モノアルキルモノアルコキシシラン、ジアルキルモノアルコキシシラン、トリアルキルモノアルコキシシラン等が挙げられ、具体的には、メチルトリメトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
 縮合性の官能基を有するシランモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、シランテトラオール、メチルシラントリオール、ジメチルシランジオール、フェニルシラントリオール、フェニルメチルシランジオール、ジフェニルシランジオール、n-プロピルシラントリオール、ヘキシルシラントリオール、オクチルシラントリオール、デシルシラントリオール、トリフルオロプロピルシラントリオール等が挙げられる。
 加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するシランモノマーは、加水分解性の官能基及び縮合性の官能基とは異なる、上述の反応性基を更に有していてもよい。
 加水分解性の官能基の数が3個以下であり、反応性基を有するシランモノマーとして、ビニルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-アクリロキシ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、N-フェニル-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等も用いることができる。
 また、縮合性の官能基を有し、反応性基を有するシランモノマーとして、ビニルシラントリオール、3-グリシドキシプロピルシラントリオール、3-グリシドキシプロピルメチルシランジオール、3-メタクリロキシプロピルシラントリオール、3-メタクリロキシプロピルメチルシランジオール、3-アクリロキシプロピルシラントリオール、3-メルカプトプロピルシラントリオール、3-メルカプトプロピルメチルシランジオール、N-フェニル-3-アミノプロピルシラントリオール、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルシランジオール等も用いることができる。
 また、分子末端の加水分解性の官能基の数が3個以下のシランモノマーであるビストリメトキシシリルメタン、ビストリメトキシシリルエタン、ビストリメトキシシリルヘキサン、エチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等も用いることができる。
 これら、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するシランモノマー、及び、加水分解性の官能基を有するシランモノマーの加水分解生成物は、単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。
 なお、アルコキシ基等の加水分解性の官能基は加水分解するため、加水分解性の官能基を有するシランモノマーは液状組成物中にて加水分解生成物として存在する可能性があり、加水分解性の官能基を有するシランモノマーとその加水分解生成物とは混在していてもよい。また、加水分解性の官能基を有するシランモノマーにおいて、分子中の加水分解性の官能基の全てが加水分解されていてもよいし、部分的に加水分解されていてもよい。
 ポリシロキサン化合物群の含有量(加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物の含有量、及び、加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物の含有量の総和)は、撥水性が更に向上し易い観点から、液状組成物の総量100質量部に対し、例えば、0.01質量部以上であってもよく、0.1質量部以上であってもよく、0.5質量部以上であってもよい。ポリシロキサン化合物群の前記含有量は、適度な硬度の撥水膜及び/又は撥水粒子が得られ易く、熱衝撃及び傷に対する耐久性が向上し易い観点から、液状組成物の総量100質量部に対し、例えば、50質量部以下であってもよく、30質量部以下であってもよく、10質量部以下であってもよい。これらの観点から、ポリシロキサン化合物群の前記含有量は、液状組成物の総量100質量部に対し、例えば、0.01~50質量部であってもよく、0.1~30質量部であってもよく、0.5~10質量部であってもよい。
 本実施形態の撥水処理剤が、液状組成物中にシランモノマー群を更に含有する場合、ポリシロキサン化合物群の含有量と、シランモノマー群の含有量(加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するシランモノマーの含有量、及び、加水分解性の官能基を有するシランモノマーの加水分解生成物の含有量の総和)との比は、撥水性が更に向上し易い観点及び良好な相溶性が得られ易い観点から、例えば、1:0.1以上であってもよく、1:1以上であってもよい。これらの化合物の含有量の比は、適度な硬度の撥水膜及び/又は撥水粒子が得られ易く、熱衝撃及び傷に対する耐久性が向上し易い観点から、例えば、1:10以下であってもよく、1:5以下であってもよい。これらの観点から、ポリシロキサン化合物群の含有量と、シランモノマー群の含有量との比は、例えば、1:0.1~1:10であってもよく、1:1~1:5であってもよい。
 ポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群の含有量の総和は、撥水性が更に向上し易い観点から、液状組成物の総量100質量部に対し、例えば、0.01質量部以上であってもよく、0.1質量部以上であってもよく、0.5質量部以上であってもよい。当該含有量の総和は、適度な硬度の撥水膜及び/又は撥水粒子が得られ易く、熱衝撃及び傷に対する耐久性が向上し易い観点から、液状組成物の総量100質量部に対し、例えば、60質量部以下であってもよく、30質量部以下であってもよく、20質量部以下であってもよく、10質量部以下であってもよい。これらの観点から、ポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群の含有量の総和は、液状組成物の総量100質量部に対し、例えば、0.01~60質量部であってもよく、0.01~30質量部であってもよく、0.1~20質量部であってもよく、0.5~10質量部であってもよい。この際、ポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群の含有量の比は上記範囲内とすることができる。
 本実施形態の撥水処理剤は、撥水性が向上する観点から、エアロゲル粒子を含んでいてもよい。すなわち、液状組成物は、エアロゲル粒子と、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、該加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種と、を含有していてもよい。エアロゲルは、ナノメートルサイズの微細孔を有する多孔質体である。エアロゲル粒子は、その表面の水酸基が少ないこと、微細孔に水が入り込み難いことから、優れた撥水性を発揮すると考えられる。
 エアロゲル粒子としては、従来公知のエアロゲル粒子を特に制限なく用いることができるが、液状組成物中に含まれるポリシロキサン化合物、シランモノマー等を原料として形成されるエアロゲル粒子であってもよい。なお、そのようなエアロゲル(粒子)は、ポリシロキサン化合物等を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルを乾燥することで得ることができる。
 エアロゲル粒子の平均一次粒子径は、良好な撥水性が得られ易いという観点から、例えば、0.1~10000nmであってもよく、1~1000nmであってもよく、2~100nmであってもよい。
 エアロゲル粒子の含有量は、良好な分散性が得られ易いという観点から、液状組成物の総量100質量部に対し、例えば、0.1~10質量部であってもよく、0.5~5質量部であってもよく、0.8~3質量部であってもよい。
 他の実施形態に係る撥水処理剤は、撥水成分を含む態様であってもよい。撥水成分は、例えば、これまで述べてきた液状組成物の縮合物であってもよい。本実施形態に係る撥水成分の形状は、例えば、粒子状であってもよい。以下、第二~第四の態様として、撥水成分を含む撥水処理剤の具体的態様について説明する。
(第二の態様)
 本実施形態の撥水処理剤は、シロキサン結合(Si-O-Si)を含む主鎖を有するポリシロキサンを含有する撥水成分を含むことかできる。当該撥水成分は、構造単位として、下記M単位、D単位、T単位又はQ単位を有することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 上記式中、Rは、ケイ素原子に結合している原子(水素原子等)又は原子団(アルキル基等)を示す。M単位は、ケイ素原子が1個の酸素原子と結合した一価の基からなる単位である。D単位は、ケイ素原子が2個の酸素原子と結合した二価の基からなる単位である。T単位は、ケイ素原子が3個の酸素原子と結合した三価の基からなる単位である。Q単位は、ケイ素原子が4個の酸素原子と結合した四価の基からなる単位である。これらの単位の含有量に関する情報は、Si-NMRにより得ることができる。
 本実施形態の撥水処理剤は、DD/MAS法を用いて測定された固体29Si-NMRスペクトルにおいて、含ケイ素結合単位Q、T及びDを以下の通り規定したとき、Q及びTに由来するシグナル面積と、Dに由来するシグナル面積との比Q+T:Dが1:0.01~1:0.70である撥水成分、を含有していてもよい。
Q:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が4個の含ケイ素結合単位。
T:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が3個と水素原子又は1価の有機基が1個の含ケイ素結合単位。
D:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が2個と水素原子又は1価の有機基が2個の含ケイ素結合単位。
 ただし、前記有機基とはケイ素原子に結合する原子が炭素原子である1価の有機基である。
 このような撥水処理剤は、撥水性と密着性とに優れる。
 Q及びTに由来するシグナル面積と、Dに由来するシグナル面積との比Q+T:Dは、例えば、1:0.01~1:0.50であってもよく、1:0.01~1:0.30であってもよく、1:0.02~1:0.20であってもよく、1:0.03~1:0.10であってもよい。シグナル面積比を1:0.01以上とすることにより、より優れた撥水性を得易い傾向があり、1:0.50以下とすることにより、より密着性を得易い傾向がある。
 下記Q、T及びDにおける「酸素原子」とは、主として2個のケイ素原子間を結合する酸素原子であるが、例えばケイ素原子に結合した水酸基が有する酸素原子である場合も考えられる。「有機基」とはケイ素原子に結合する原子が炭素原子である1価の有機基であり、例えば、炭素数が1~10の非置換又は置換の1価の有機基が挙げられる。非置換の1価の有機基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基等の炭化水素基が挙げられる。置換の1価の有機基としては、これら炭化水素基の水素原子がハロゲン原子、所定の官能基、所定の官能基含有有機基等で置換された炭化水素基(置換有機基)、あるいは特にシクロアルキル基、アリール基、アラルキル基等の環の水素原子がアルキル基で置換された炭化水素基、などが挙げられる。上記ハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子等(すなわち、クロロアルキル基、ポリフルオロアルキル基等のハロゲン原子置換有機基となる)が挙げられる。上記官能基としては、水酸基、メルカプト基、カルボキシル基、エポキシ基、アミノ基、シアノ基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基等が挙げられる。上記官能基含有有機基としては、アルコキシ基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、グリシジル基、エポキシシクロヘキシル基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、N-アミノアルキル置換アミノアルキル基等が挙げられる。
 シグナル面積比は、固体29Si-NMRスペクトルにより確認することができる。一般的に固体29Si-NMRの測定手法は特に限定されず、例えば、CP/MAS法とDD/MAS法が挙げられるが、本実施形態においては定量性の点からDD/MAS法を採用している。
 固体29Si-NMRスペクトルにおける含ケイ素結合単位Q、T及びDの化学シフトは、Q単位:-90~-120ppm、T単位:-45~-80ppm、D単位:0~-40ppmの範囲にそれぞれ観察されるため、含ケイ素結合単位Q、T及びDのシグナルを分離し、各単位に由来するシグナル面積を計算することが可能である。なお、スペクトル解析に際しては、解析精度向上の点から、Window関数として指数関数を採用し、なおかつLine Broadening係数を0~50Hzの範囲に設定することができる。
 例えば、図2は、後述する実施例で用いた、DD/MAS法を用いて測定された、撥水処理剤12に含有される撥水成分の固体29Si-NMRスペクトルを示す図である。図2が示すように、DD/MAS法を用いた固体29Si-NMRにより、含ケイ素結合単位Q、T及びDのシグナルの分離は可能である。
 ここで、図2を用いて、シグナル面積比の計算方法を説明する。例えば、図2においては、-90~-120ppmの化学シフト範囲において、シリカ由来のQ単位シグナルが観測されている。また、-45~-80ppmの化学シフト範囲において、ポリシロキサン化合物及びトリメトキシシラン反応物に由来するT単位のシグナルが観測されている。さらに、0~-40ppmの化学シフト範囲において、ポリシロキサン化合物及びジメチルジメトキシシラン反応物に由来するD単位のシグナルが観測されている。シグナル面積(積分値)は、それぞれの化学シフト範囲において、シグナルを積分することにより得られる。Q単位及びT単位の和のシグナル面積を1とした場合、図2のシグナル面積比Q+T:Dは、1:0.15と計算される。なお、シグナル面積は一般的なスペクトル解析ソフト(例えば、ブルカー社製のNMRソフトウェア「TopSpin」(TopSpinは登録商標))を用いて算出されるものである。
(第三の態様)
 本実施形態の撥水処理剤は、下記式(1)で表される構造を有する化合物を含む撥水成分を含有していてもよい。本実施形態に係る撥水成分は、式(1)で表される構造を含む構造として、下記式(1a)で表される構造を有する化合物を含むことができる。例えば、上記式(A)で表される構造を有するポリシロキサン化合物を含む液状組成物の縮合物には、式(1)及び式(1a)で表される構造を骨格中に有する化合物を含む撥水成分が含まれ得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 式(1)及び式(1a)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、R及びRはそれぞれ独立にアルキレン基を示す。ここで、アリール基としては、フェニル基、置換フェニル基等が挙げられる。なお、置換フェニル基の置換基としては、アルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基等が挙げられる。pは1~50の整数を示す。式(1a)中、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよい。式(1a)中、2個のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個のRは各々同一であっても異なっていてもよい。
 撥水処理剤が、上記式(1)又は式(1a)で表される構造を有する化合物を含む撥水成分を含有すると、撥水性と密着性とが更に向上する。このような観点から、式(1)及び式(1a)中、R及びRとしては、それぞれ独立に炭素数が1~6のアルキル基、フェニル基等が挙げられ、当該アルキル基としては、メチル基等が挙げられる。また、式(1)及び式(1a)中、R及びRとしては、それぞれ独立に炭素数が1~6のアルキレン基等が挙げられ、当該アルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基等が挙げられる。式(1a)中、例えば、pは2~30であってもよく、5~20であってもよい。
(第四の態様)
 本実施形態の撥水処理剤は、支柱部及び橋かけ部を備えるラダー型構造を有し、前記橋かけ部が下記式(2)で表される化合物、を含む撥水成分、を含有していてもよい。撥水成分が、骨格中にこのようなラダー型構造を有する化合物を含むことにより、撥水性を更に向上させると共に、機械的強度を向上させることができる。すなわち、本実施形態の撥水処理剤は、ラダー型構造に起因する優れた撥水性及び耐久性を有している。例えば、上記式(B)で表される構造を有するポリシロキサン化合物を含む液状組成物の縮合物には、式(2)で表される橋かけ部を有するラダー型構造を骨格中有する化合物を含む撥水成分が含まれ得る。なお、本実施形態において「ラダー型構造」とは、2本の支柱部(struts)と支柱部同士を連結する橋かけ部(bridges)とを有するもの(いわゆる「梯子」の形態を有するもの)である。本態様において、ラダー型構造は、化合物の一部に含まれる態様であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 式(2)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、bは1~50の整数を示す。ここで、アリール基としては、フェニル基、置換フェニル基等が挙げられる。また、置換フェニル基の置換基としては、アルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基等が挙げられる。なお、式(2)中、bが2以上の整数の場合、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に2個以上のRも各々同一であっても異なっていてもよい。
 支柱部となる構造及びその鎖長、並びに橋かけ部となる構造の間隔は特に限定されないが、撥水性、機械的強度及び耐久性を更に向上させる観点から、ラダー型構造としては、下記一般式(3)で表されるラダー型構造が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 式(3)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、a及びcはそれぞれ独立に1~3000の整数を示し、bは1~50の整数を示す。ここで、アリール基としては、フェニル基、置換フェニル基等が挙げられる。また、置換フェニル基の置換基としては、アルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基等が挙げられる。なお、式(3)中、bが2以上の整数の場合、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に2個以上のRも各々同一であっても異なっていてもよい。また、式(3)中、aが2以上の整数の場合、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様にcが2以上の整数の場合、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよい。
 なお、更に優れた撥水性を得る観点から、式(2)及び(3)中、R、R、R及びR(ただし、R及びRは式(3)中のみ)としては、それぞれ独立に炭素数が1~6のアルキル基、フェニル基等が挙げられ、当該アルキル基としては、メチル基等が挙げられる。また、式(3)中、a及びcは、それぞれ独立に、例えば、6~2000であってもよく、10~1000であってもよい。また、式(2)及び(3)中、bは、例えば、2~30であってもよく、5~20であってもよい。
 撥水処理剤が含有する撥水成分は、撥水性が向上する観点からエアロゲルから構成されていてもよい。エアロゲルは、空隙率が大きいため、エアロゲルから構成される撥水成分(並びにそれにより形成される撥水膜及び撥水粒子)は、屈折率が小さく、透明性が高いものであると考えられる。
<撥水構造体>
 次に、上記撥水処理剤を用いて得られる撥水構造体について説明する。本実施形態の撥水構造体は、被処理面に撥水部が形成されており、撥水部が、上記撥水処理剤の乾燥物を含む。なお、撥水処理剤が上記の液状組成物の縮合物を含む場合であれば、撥水部が形成される際に縮合反応がさらに進むと考えられ、また撥水処理剤が上記の液状組成物そのものである場合であれば、撥水部が形成される際に縮合反応が生じると考えられる。そのため、撥水部は撥水処理剤の反応物を含むと言うこともできる。
 撥水部は、撥水膜及び撥水粒子の少なくとも一方を含む形態であってもよい。本実施形態の撥水構造体は、本実施形態の撥水処理剤の乾燥物を含む撥水部を有することにより、撥水性に優れると共に、被処理面と、撥水部との密着性にも優れる。また、このような撥水構造体は、耐久性にも優れる。本実施形態の撥水構造体は、例えば、上述した撥水処理剤により、被処理面に撥水膜及び/又は撥水粒子を形成してなるものであってもよい。ここで、被処理面に形成される撥水部(撥水粒子等)の好ましい形態は、例えば、上述の撥水成分と同様であってもよい。
 被処理面に形成される撥水部(撥水膜、撥水粒子等)は、撥水性が更に向上する観点から、エアロゲルを含んでいてもよい。すなわち、例えば、被処理面に形成される撥水膜及び撥水粒子は、それぞれエアロゲルを含む膜及びエアロゲルを含む粒子であってもよい。
 図3は、本発明の一実施形態に係る撥水構造体を模式的に表す図である。図3に示す撥水構造体100は、撥水処理対象物2の被処理面2aに、撥水膜1からなる撥水部10が形成された構造を有する。ここで、撥水部10は、本実施形態の撥水処理剤の乾燥物を含むものである。当該撥水構造体100は、被処理面2a上に、撥水膜1からなる撥水部10を備えることにより、撥水膜の化学的特性である撥水性が付与されたものになると考えられる。ここで、本態様における撥水部は、モノリシックな膜ではなく、微小の撥水粒子(撥水成分)が堆積して膜状になったものであると言うことができる。
 図4は、本発明の一実施形態に係る撥水構造体を模式的に表す図である。図4に示す撥水構造体200は、撥水処理対象物2の被処理面2aに、撥水粒子3からなる撥水部10が形成された構造を有する。ここで、撥水部10は、本実施形態の撥水処理剤の乾燥物を含むものである。当該撥水構造体200は、被処理面2a上に、撥水粒子3からなる撥水部10を備えることにより、撥水粒子の物理的特性である微細凹凸形状によるロータス効果が得られ、高い撥水性が付与されたものになると考えられる。ここで、本態様における撥水部は、ある程度大きなサイズにまで成長した撥水粒子(撥水成分)が被処理面に付着して形成されたものと言うことができる。
 図5は、本発明の一実施形態に係る撥水構造体の模式的に表す図である。図5に示す撥水構造体300は、撥水処理対象物2の被処理面2aに、撥水膜1及び撥水粒子3を含む撥水部10が形成された構造を有する。ここで、撥水部10は、本実施形態の撥水処理剤の乾燥物を含むものである。当該撥水構造体300は、被処理面2a上に、撥水膜1及び撥水粒子3を含む撥水部10を備えることにより、撥水粒子の化学的特性である撥水性が付与されると共に、撥水粒子の物理的特性である微細凹凸形状によるロータス効果が得られることから、更に優れた撥水性が付与されたものになると考えられる。
 上記のとおり、撥水処理剤から形成される粒子の大きさにより、種々の態様を有する撥水部を得ることができる。すなわち、撥水粒子が微小である場合には所定の厚さ堆積した膜状外観の態様、撥水粒子がある程度大きければ平面状に個別に並んだ粒子状外観の態様、両者が共存する場合には複合化外観の態様となって、それぞれ撥水部が形成される。
 なお、このように撥水構造体の撥水部がいわゆるモノリシックなエアロゲル膜ではないという事情から、本実施形態の撥水構造体の熱伝導率は対象物と同等の熱伝導率を示す。例えば、熱伝導率1.0W/(m・K)程度の対象物を用いた本実施形態の撥水構造体の熱伝導率は、対象物と同等の1.0W/(m・K)程度である。
 本実施形態の撥水構造体において、撥水膜の厚さは、例えば、1~500nmであってもよく、20~200nmであってもよい。当該厚さを、1nm以上とすることにより、更に優れた撥水性を達成することができ、500nm以下とすることにより、更に優れた密着性を達成することができる。
 本実施形態の撥水構造体において、撥水粒子の大きさは、例えば、0.1~10000nmであってもよく、1~1000nmであってもよい。撥水粒子の大きさを、0.1nm以上とすることにより、更に優れた撥水性を達成することができ、10000nm以下とすることにより、更に優れた密着性を達成することができる。
 本実施形態の撥水構造体において、被処理面に付着する撥水粒子の数は、更に優れた撥水性を達成する観点から、1mm四方あたり、例えば、1個以上であってもよい。被処理面に付着する撥水粒子の数は、例えば、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて算出することができる。例えば、平均粒径100nmの撥水粒子の場合、平均粒径の100倍の長さ(1.0×10-2mm)を1辺とする正方形の面積A(1.0×10-4mm)を設定する。その正方形の中にある粒子の数B(個)を測定し、B/Aを算出する。これを10回繰り返し、得られたB/Aの平均値を粒子の付着量とする。
 以上のことから、本実施形態の撥水構造体において、撥水部の厚さは、例えば、1~10000nmであってもよく、20~1000nmであってもよい。
<撥水処理剤の製造方法>
 次に、撥水処理剤の製造方法について説明する。撥水処理剤の製造方法は、特に限定されないが、例えば、以下の方法により製造することができる。
 本実施形態の撥水処理剤は、例えば、配合工程と、縮合反応工程とを主に備える製造方法により製造することができる。
 以下、本実施形態の撥水処理剤の製造方法の各工程について説明する。
(配合工程)
 配合工程は、上記のポリシロキサン化合物、及び必要に応じシリカ粒子、シランモノマー、溶媒等を混合する工程である。この工程により、ポリシロキサン化合物等のケイ素化合物の加水分解反応を行うことができる。なお、シリカ粒子は、溶媒に分散された分散液の状態で混合してもよい。本工程においては、加水分解反応を促進させるため、溶媒中に更に酸触媒を添加してもよい。また、溶媒中に界面活性剤を添加することもできる。縮合性の官能基を有するケイ素化合物を用いる場合、加水分解反応は必ずしも必須ではない。
 溶媒としては、例えば、水、又は、水及びアルコール類の混合液を用いることができる。アルコール類としては、メタノール、エタノール、n-プロパノール、2-プロパノール、n-ブタノール、2-ブタノール、t-ブタノール等が挙げられる。アルコール類は、被処理面との界面張力を低減させる観点から、例えば、表面張力が低くかつ沸点の低いものであってもよい。表面張力が低くかつ沸点の低いアルコールとしては、メタノール、エタノール、2-プロパノール等が挙げられる。これらは単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。
 酸触媒としては、フッ酸、塩酸、硝酸、硫酸、亜硫酸、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、臭素酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸等の無機酸類;酸性リン酸アルミニウム、酸性リン酸マグネシウム、酸性リン酸亜鉛等の酸性リン酸塩類;酢酸、ギ酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、アジピン酸、アゼライン酸等の有機カルボン酸類などが挙げられる。これらの中でも、環境汚染を配慮し、加水分解反応を促進できる酸触媒としては有機カルボン酸類が挙げられる。当該有機カルボン酸類としては酢酸が挙げられるが、ギ酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸等であってもよい。これらは単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。
 酸触媒を用いることで、ポリシロキサン化合物及びシランモノマーの加水分解反応を促進させて、より短時間で加水分解溶液を得ることができる。
 酸触媒の添加量は、ポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群の総量100質量部に対し、例えば、0.001~600.0質量部であってもよい。
 界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、イオン性界面活性剤等を用いることができる。これらは単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。
 非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレン等の親水部と主にアルキル基からなる疎水部とを含む化合物、ポリオキシプロピレン等の親水部を含む化合物などを使用できる。ポリオキシエチレン等の親水部と主にアルキル基からなる疎水部とを含む化合物としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等が挙げられる。ポリオキシプロピレン等の親水部を含む化合物としては、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンとポリオキシプロピレンのブロック共重合体等が挙げられる。
 イオン性界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両イオン性界面活性剤等が挙げられる。カチオン性界面活性剤としては、臭化セチルトリメチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム等が挙げられ、アニオン性界面活性剤としては、ドデシルスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。また、両イオン性界面活性剤としては、アミノ酸系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤、アミンオキシド系界面活性剤等が挙げられる。アミノ酸系界面活性剤としては、例えば、アシルグルタミン酸が挙げられる。ベタイン系界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、及びステアリルジメチルアミノ酢酸ベタインが挙げられる。アミンオキシド系界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミンオキシドが挙げられる。
 これらの界面活性剤は、配合工程において、溶媒中のポリシロキサン化合物、及び場合によりシリカ粒子、シランモノマー等の分散性を向上する作用を有すると考えられる。また、これらの界面活性剤は、後述する縮合反応工程において、反応系中の溶媒と、成長していくシロキサン重合体との間の化学的親和性の差異を小さくし、分散性を向上させる作用を有すると考えられる。
 界面活性剤の添加量は、界面活性剤の種類、あるいはポリシロキサン化合物及びシランモノマーの種類並びに量にも左右されるが、例えば、ポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群の総量100質量部に対し、1~100質量部であってもよく、5~60質量部であってもよい。
 配合工程の加水分解は、混合液中のポリシロキサン化合物、シランモノマー、シリカ粒子、酸触媒、界面活性剤等の種類及び量にも左右されるが、例えば、20~60℃の温度環境下で10分~24時間行ってもよく、50~60℃の温度環境下で5分~8時間行ってもよい。これにより、ポリシロキサン化合物及びシランモノマー中の加水分解性官能基が充分に加水分解され、ポリシロキサン化合物の加水分解生成物及びシランモノマーの加水分解生成物をより確実に得ることができる。
 配合工程により、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、該加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有する液状組成物を含む、撥水処理剤を得ることができる。
(縮合反応工程)
 縮合反応工程により、縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物及びシランモノマー、配合工程で得られた加水分解反応物等の縮合反応を行うことができる。本工程では、縮合反応を促進させるため、塩基触媒を用いることができる。また、本工程において、熱加水分解により塩基触媒を発生する熱加水分解性化合物を添加することもできる。
 塩基触媒としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属水酸化物;水酸化アンモニウム、フッ化アンモニウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム等のアンモニウム化合物;メタ燐酸ナトリウム、ピロ燐酸ナトリウム、ポリ燐酸ナトリウム等の塩基性燐酸ナトリウム塩;炭酸カルシウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸リチウム、炭酸アンモニウム、炭酸銅(II)、炭酸鉄(II)、炭酸銀(I)等の炭酸塩類;炭酸水素カルシウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素アンモニウム等の炭酸水素塩類;アリルアミン、ジアリルアミン、トリアリルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、2-エチルヘキシルアミン、3-エトキシプロピルアミン、ジイソブチルアミン、3-(ジエチルアミノ)プロピルアミン、ジ-2-エチルヘキシルアミン、3-(ジブチルアミノ)プロピルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、t-ブチルアミン、sec-ブチルアミン、プロピルアミン、3-(メチルアミノ)プロピルアミン、3-(ジメチルアミノ)プロピルアミン、3-メトキシアミン、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の脂肪族アミン類;モルホリン、N-メチルモルホリン、2-メチルモルホリン、ピペラジン及びその誘導体、ピペリジン及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体等の含窒素複素環状化合物類などが挙げられる。これらの中でも、取扱い上の安全性及び臭気の観点から、炭酸塩、又は炭酸水素塩が好ましく、経済性の観点から炭酸ナトリウム、又は炭酸水素ナトリウムがより好ましい。上記の塩基触媒は単独で、又は2種類以上を混合して用いてもよい。
 塩基触媒を用いることで、加水分解溶液中のポリシロキサン化合物群、シランモノマー群及びシリカ粒子の、脱水縮合反応、脱アルコール縮合反応、又はそれら両者の反応を促進することができ、より短時間で撥水処理剤を得ることができる。
 塩基触媒の添加量は、ポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群の総量100質量部に対し、例えば、0.1~500質量部であってもよく、1.0~200質量部であってもよい。塩基触媒の上記添加量を、0.1質量部以上とすることにより、縮合反応をより短時間で行うことができ、500質量部以下とすることにより、層分離を抑制し易い。
 熱加水分解性化合物は、熱加水分解により塩基触媒を発生して、反応溶液を塩基性とし、縮合反応を促進すると考えられる。よって、この熱加水分解性化合物としては、熱加水分解後に反応溶液を塩基性にできる化合物であれば、特に限定されず、尿素;ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド等の酸アミド;ヘキサメチレンテトラミン等の環状窒素化合物などを挙げることができる。これらの中でも、特に尿素は上記促進効果を得られ易い。
 熱加水分解性化合物の添加量は、縮合反応を充分に促進することができる量であれば、特に限定されない。例えば、熱加水分解性化合物として尿素を用いた場合、その添加量は、ポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群の総量100質量部に対して、1~200質量部であってもよく、2~150質量部であってもよい。添加量を1質量部以上とすることにより、良好な反応性をさらに得易くなり、また、200質量部以下とすることにより、層分離を抑制し易い。
 縮合反応工程における反応は、溶媒及び塩基触媒が揮発しないように密閉容器内で行ってもよい。反応温度は、例えば、20~90℃であってもよく、40~80℃であってもよい。反応温度を20℃以上とすることにより、縮合反応をより短時間に行うことができる。また、反応温度を90℃以下にすることにより、溶媒(特にアルコール類)の揮発を抑制し易くなるため、層分離を抑えながら縮合反応することができる。
 縮合反応時間は、ポリシロキサン化合物群、シランモノマー群等の種類及び反応温度にも左右されるが、例えば、2~480時間であってもよく、6~120時間であってもよい。反応時間を2時間以上とすることにより、より優れた撥水性と密着性を達成することができ、480時間以下にすることにより、層分離を抑制し易い。
 また、加水分解溶液中にシリカ粒子が含まれている場合、縮合反応時間を更に短縮することができる。この理由は、加水分解溶液中のポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群が有する、シラノール基、反応性基、又はそれら両者が、シリカ粒子のシラノール基と水素結合、化学結合、又はそれらの結合の組合せを形成するためであると推察する。この場合、縮合反応時間は、例えば、10分~24時間であってもよく、30分~12時間であってもよい。反応時間を10分間以上とすることにより、より優れた撥水性と密着性を達成することができ、24時間以下とすることにより、層分離を抑制し易い。
 縮合反応工程により、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、該加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有する液状組成物の縮合物を含む、撥水処理剤を得ることができる。また、本工程により、上述の撥水成分を含有する撥水処理剤を得ることができる。
 なお、例えば縮合反応時間、シリカ粒子の大きさ、エアロゲル粒子の大きさ等を変更することにより、撥水粒子のサイズを調整することができる。これにより所望の撥水構造体を得ることができる。
<撥水構造体の製造方法>
 次に、撥水構造体の製造方法について説明する。撥水構造体の製造方法は、特に限定されないが、例えば、以下の方法により製造することができる。
 本実施形態の撥水構造体は、例えば、上記撥水処理剤を被処理面に塗布する工程(以下、「塗布工程」ともいう)を備える製造方法により製造することができる。本実施形態の撥水構造体の製造方法は、例えば、塗布工程と、乾燥工程(エージング工程)とを備えていてもよく、塗布工程と、洗浄工程と、乾燥工程(予備乾燥工程及びエージング工程)とを備えていてもよい。
 以下、実施形態に係る撥水構造体の製造方法の各工程について説明する。
(塗布工程)
 塗布工程は、例えば、上記撥水処理剤を被処理面に塗布する工程である。また、場合により、塗布後に被処理面を乾燥して溶媒を揮発させてもよい。例えば、本工程によって、被処理面に撥水部(撥水膜及び/又は撥水粒子)を形成することができる。撥水処理剤は、被処理面全体に塗布してもよく、被処理面の一部に選択的に塗布してもよい。
 塗布方法は、特に限定されるものではないが、例えば、スピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法、フローコート法、バーコート法及びグラビアコート法が挙げられる。特に、スプレーコート法は、凹凸のある被処理面にも、均一な厚さの撥水膜を形成し易い観点、生産性が高く、撥水処理剤の使用効率が高い観点から、好ましい。これらの方法は、単独で、又は2種類以上を併用してもよい。
 撥水処理剤をあらかじめ他のフィルム、布等に塗布又は含浸させたものを被処理面に接触させることにより、撥水処理剤を被処理面に塗布してもよい。塗布方法は、撥水処理剤の使用量、被処理面の面積、特性等に応じて自由に選択することができる。
 塗布工程で用いる撥水処理剤の温度は、例えば、20~80℃であってもよく、40~60℃であってもよい。上記温度を、20℃以上とすることにより、撥水性と密着性とが更に向上する傾向にあり、上記温度を、80℃以下とすることにより、撥水部の透明性が得られ易い傾向にある。撥水処理剤による処理時間は、例えば0.5~4時間とすることができる。
 被処理面を構成する材料は、特に限定されるものではないが、例えば、金属、セラミックス、ガラス、プラスチックス、及びこれらを組合せた材料(複合材料、積層材料等)が挙げられる。本実施形態の撥水処理剤は、紙、繊維、布、不織布、ゴム、皮等にも適用できる。撥水処理剤を塗布した後に、被処理面を乾燥して溶媒を揮発させる場合、被処理面を構成する材料は、例えば、水溶性有機化合物及び水溶性無機化合物であってもよい。これらのうちでも、被処理面を構成する材料は、ガラス、プラスチック等の透明な材料であることが好ましい。
 金属としては、例えば、ステンレス、アルミ、銅、亜鉛めっき鋼板及び鉄が挙げられる。セラミックスとしては、例えば、アルミナ、チタン酸バリウム、窒化ホウ素及び窒化珪が挙げられる。ガラスとしては、例えば、通常のソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス及びアルミノシリケートガラスが挙げられる。プラスチックスとしては、例えば、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリフェニレンカーボネート等の芳香族ポリカーボネート系樹脂、及び、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の芳香族ポリエステル系樹脂が挙げられる。
 水溶性有機化合物としては、例えば、グルコース、スクロース、でんぷん、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、及びメチルセルロースが挙げられる。水溶性無機化合物としては、例えば、水ガラス、塩化ナトリウム、リン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、バナジン酸ナトリウム、ホウ酸ナトリウム、塩化カリウム、炭酸カリウム及び硫酸化合物が挙げられる。
 撥水処理剤を塗布した後、得られた構造体を乾燥して溶媒を揮発させることにより、撥水部の密着性を更に向上させることができる。この際の乾燥温度は、特に制限されず、被処理面の耐熱温度によっても異なるが、例えば、60~250℃であってもよく、120~180℃であってもよい。上記温度を60℃以上とすることにより、より優れた密着性を達成することができ、250℃以下とすることにより、熱による劣化を抑制することができる。
(洗浄工程)
 洗浄工程は、例えば、塗布工程で得られた構造体を洗浄する工程である。本工程を施すことにより、撥水部中の未反応物、副生成物等の不純物を低減し、より純度の高い撥水部を得ることができる。
 洗浄工程は、例えば、水及び/又は有機溶媒を用いて繰り返し行うことができる。この際、加温することにより洗浄効率を向上させることができる。
 有機溶媒としては、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、1,2-ジメトキシエタン、アセトニトリル、ヘプタン、ヘキサン、トルエン、ジエチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、N、N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸、ギ酸等の各種の有機溶媒を使用することができる。上記の有機溶媒は単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。
 有機溶媒は、一般的に水との相互溶解度が極めて低い。そのため、水で洗浄した後に、有機溶媒を用いて洗浄する場合は、水に対して高い相互溶解性を有する親水性有機溶媒が好ましい。上記の有機溶媒の中で、親水性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、2-プロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、1,2-ジメトキシエタン等が挙げられる。なお、メタノール、エタノール、メチルエチルケトン等は経済性の点で優れており好ましい。
 洗浄工程に使用される水及び/又は有機溶媒の量は、撥水部の総質量に対して、例えば、3~10倍の量であってもよい。洗浄は、被処理面の含水率が、10質量%以下となるまで繰り返すことができる。
 洗浄温度は、洗浄に用いる溶媒の沸点以下の温度とすることができ、例えば、メタノールを用いる場合は、20~60℃程度であってもよい。加温することにより洗浄効率を向上させることもできる。洗浄時間は、例えば3~30分間とすることができる。
(乾燥工程:予備乾燥工程)
 予備乾燥工程は、例えば、洗浄工程により洗浄された構造体を予備乾燥させる工程である。
 乾燥の手法としては、特に制限されないが、例えば、大気圧下における公知の乾燥方法を用いることができる。乾燥温度は、被処理面の耐熱温度及び洗浄溶媒の種類により異なる。溶媒の蒸発速度が充分に速く、撥水部の劣化を防止し易い観点から、乾燥温度は、例えば、20~250℃であってもよく、60~180℃であってもよい。乾燥時間は、撥水部の質量及び乾燥温度により異なるが、例えば、1~24時間であってもよい。
(乾燥工程:エージング工程)
 エージング工程は、例えば、予備乾燥工程により乾燥された撥水部をエージング(加熱エージング等)する工程である。これにより、最終的な撥水構造体を得ることができる。エージング工程を施すことにより、撥水構造体の撥水性と密着性とが更に向上する。なお、洗浄工程及び予備乾燥工程を省略する場合には、例えば、塗布工程で形成された撥水部をエージングすればよい。
 本工程は、例えば、予備乾燥工程後の追加乾燥として行ってもよい。エージングをすることにより、撥水部中の親水基が減少し、撥水性が更に向上すると考えられる。また、撥水部が、予備乾燥工程で体積収縮を起こし、透明性が低下している場合は、スプリングバックにより体積復元することにより、透明性を向上させてもよい。
 エージング温度は、被処理面の耐熱温度により異なるが、例えば、100~250℃であってもよく、120~180℃であってもよい。エージング温度を、100℃以上とすることにより、より優れた撥水性と密着性を達成することができ、250℃以下とすることにより、熱による劣化を抑制することができる。
 エージング時間は、撥水部の質量及びエージング温度により異なるが、例えば、1~10時間であってもよく、2~6時間であってもよい。エージング時間を、1時間以上とすることにより、より優れた撥水性と密着性を達成し易く、10時間以下とすることにより、生産性が低下し難い。
 以上、本実施形態に係る撥水処理剤及び撥水構造体の製造方法の一例について説明したが、撥水処理剤及び撥水構造体の製造方法はこれに限定されるものではない。
 次に、下記の実施例により本発明を更に詳しく説明するが、これらの実施例は本発明を制限するものではない。
(実施例1)
[撥水処理剤1]
 ポリシロキサン化合物としてカルビノール変性シロキサン「XF42-5277」(モメンティブ社製、製品名)を40.0質量部、カチオン系界面活性剤として臭化セチルトリメチルアンモニウム(和光純薬工業株式会社製:以下『CTAB』と略記)を6.4質量部及び100mM 酢酸水溶液を51.6質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム2.0質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、撥水処理剤1を得た。
[撥水構造体1]
 上記撥水処理剤1に、スライドグラスS7213(松浪硝子工業株式会社製、製品名)をディップし、60℃で2時間かけて処理した。その後、処理したスライドグラスをメタノールにディップし、25℃で5分洗浄を行った。次にメチルエチルケトンにディップし、25℃で5分洗浄を行った。洗浄されたスライドグラスを、常圧下にて、120℃で1時間乾燥し、その後、150℃で6時間エージングすることで、撥水構造体1を得た。
(実施例2)
[撥水処理剤2]
 ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを20.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを3.2質量部及び100mM 酢酸水溶液を75.8質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム1.0質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、撥水処理剤2を得た。
 なお、上記「ポリシロキサン化合物A」は次のようにして合成した。まず、撹拌機、温度計及びジムロート冷却管を備えた1リットルの3つ口フラスコにて、ヒドロキシ末端ジメチルポリシロキサン「XC96-723」(モメンティブ社製、製品名)を100.0質量部、メチルトリメトキシシランを181.3質量部及びt-ブチルアミンを0.50質量部混合し、30℃で5時間反応させた。その後、この反応液を、1.3kPaの減圧下、140℃で2時間加熱し、揮発分を除去することで、両末端2官能アルコキシ変性ポリシロキサン化合物(ポリシロキサン化合物A)を得た。
[撥水構造体2]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体2を得た。
(実施例3)
[撥水処理剤3]
 ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Bを10.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを1.6質量部及び100mM 酢酸水溶液を87.9質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム0.5質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、撥水処理剤3を得た。
 なお、上記「ポリシロキサン化合物B」は次のようにして合成した。まず、撹拌機、温度計及びジムロート冷却管を備えた1リットルの3つ口フラスコにて、XC96-723を100.0質量部、テトラメトキシシランを202.6質量部及びt-ブチルアミンを0.50質量部混合し、30℃で5時間反応させた。その後、この反応液を、1.3kPaの減圧下、140℃で2時間加熱し、揮発分を除去することで、両末端3官能アルコキシ変性ポリシロキサン化合物(ポリシロキサン化合物B)を得た。
[撥水構造体3]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤3を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体3を得た。
(実施例4)
 ポリシロキサン化合物としてXF42-5277を20.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを3.2質量部及びシリカ粒子含有原料として酢酸濃度100mMに調整したPL-2L溶液(PL-2Lの詳細については表1に記載。シリカ粒子含有原料について以下同様。)を75.0質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム2.0質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、撥水処理剤4を得た。
[撥水構造体4]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤4を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体4を得た。
(実施例5)
 ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを20.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを3.2質量部及び100mM 酢酸水溶液を24.8質量部、並びにシリカ粒子含有原料として酢酸濃度100mMに調整したPL-2L溶液を50.0質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム2.0質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、撥水処理剤5を得た。
[撥水構造体5]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤5を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体5を得た。
(実施例6)
 ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Bを20.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを3.2質量部及び100mM 酢酸水溶液を49.8質量部、並びにシリカ粒子含有原料として酢酸濃度100mMに調整したPL-5溶液を25.0質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム2.0質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、撥水処理剤6を得た。
[撥水構造体6]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤6を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体6を得た。
(実施例7)
 ポリシロキサン化合物としてXF42-5277を20.0質量部、シランモノマーとしてメチルトリメトキシシランKBM-13(信越化学工業株式会社製、製品名:以下『MTMS』と略記)を30.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを8.0質量部及び100mM 酢酸水溶液を39.5質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム2.5質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、撥水処理剤7を得た。
[撥水構造体7]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤7を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体7を得た。
(実施例8)
 ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを10.0質量部、シランモノマーとしてMTMSを15.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを4.0質量部及び100mM 酢酸水溶液を69.8質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム1.2質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、撥水処理剤8を得た。
[撥水構造体8]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤8を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体8を得た。
(実施例9)
 ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを5.0質量部、シランモノマーとしてMTMSを15.0質量部、及びジメチルジメトキシシランKBM-22(信越化学工業株式会社製、製品名:以下『DMDMS』と略記)を5.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを4.0質量部並びに100mM 酢酸水溶液を69.8質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム1.2質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、撥水処理剤9を得た。
[撥水構造体9]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤9を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体9を得た。
(実施例10)
 ポリシロキサン化合物としてXF42-5277を10.0質量部、シランモノマーとしてMTMSを15.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを4.0質量部及び100mM 酢酸水溶液を18.5質量部、並びにシリカ粒子含有原料として酢酸濃度100mMに調整したHL-3L溶液を50.0質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム2.5質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、撥水処理剤10を得た。
[撥水構造体10]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤10を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体10を得た。
(実施例11)
 ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを10.0質量部、シランモノマーとしてMTMSを15.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを4.0質量部及び100mM 酢酸水溶液を54.2質量部、並びにシリカ粒子含有原料として酢酸濃度100mMに調整したST-OZL-35L溶液を14.3質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム2.5質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、撥水処理剤11を得た。
[撥水構造体11]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤11を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体11を得た。
(実施例12)
 ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを1.0質量部、シランモノマーとしてMTMSを3.0質量部、及びDMDMSを1.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを0.8質量部、100mM 酢酸水溶液を88.7質量部、並びにシリカ粒子含有原料として酢酸濃度100mMに調整したPL-2L溶液を5.0質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム0.5質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、撥水処理剤12を得た。
[撥水構造体12]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤12を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体12を得た。
(実施例13)
[撥水構造体13]
 上記撥水処理剤12に、スライドグラスS7213(松浪硝子工業株式会社製、製品名)を25℃で5分ディップし、その後、スライドグラスを150℃で2時間乾燥して、溶媒を揮発させた。乾燥したスライドグラスをメタノールにディップし、25℃で5分洗浄を行った。次にメチルエチルケトンにディップし、25℃で5分洗浄を行った。洗浄されたスライドグラスを、常圧下にて、120℃で1時間乾燥し、その後、150℃で6時間エージングすることで、撥水構造体13を得た。
(実施例14)
[撥水構造体14]
 25℃の上記撥水処理剤12をウエット厚さが500μmになるようにスプレーガン(アネスト岩田株式会社製、製品名:W-50-124BPG)を用いて、スライドグラスS7213(松浪硝子工業株式会社製、製品名)の被処理面に対して塗布し、150℃で2時間乾燥して、溶媒を揮発させた。乾燥したスライドグラスをメタノールにディップし、25℃で5分洗浄を行った。次にメチルエチルケトンにディップし、25℃で5分洗浄を行った。洗浄されたスライドグラスを、常圧下にて、120℃で1時間乾燥し、その後、150℃で6時間エージングすることで、撥水構造体14を得た。
(実施例15)
[撥水処理剤13]
 ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを0.1質量部、シランモノマーとしてMTMSを0.3質量部、及びDMDMSを0.1質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを0.1質量部、100mM 酢酸水溶液を98.2質量部、並びにシリカ粒子含有原料として酢酸濃度100mMに調整したPL-2L溶液を1.0質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム0.2質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、撥水処理剤13を得た。
[撥水構造体15]
 撥水処理剤12に代えて撥水処理剤13を用いたこと以外は、実施例13と同様にして、撥水構造体15を得た。
(実施例16)
[撥水処理剤14]
 ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを10.0質量部、シランモノマーとしてMTMSを15.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを4.0質量部、100mM 酢酸水溶液を69.8質量部及び塩基触媒として炭酸ナトリウム1.2質量部を混合し、25℃で6時間攪拌し、撥水処理剤14を得た。
[撥水構造体16]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤14を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体16を得た。
(実施例17)
[撥水処理剤15]
 ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを5.0質量部、シランモノマーとしてMTMSを15.0質量部、及びDMDMSを5.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを4.0質量部、100mM 酢酸水溶液を69.8質量部、並びに塩基触媒として炭酸ナトリウム1.2質量部を混合し、25℃で6時間攪拌し、撥水処理剤15を得た。
[撥水構造体17]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤15を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体17を得た。
(実施例18)
[撥水処理剤16]
 ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを1.0質量部、シランモノマーとしてMTMSを3.0質量部、及びDMDMSを1.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを0.8質量部、100mM 酢酸水溶液を88.7質量部、シリカ粒子含有原料として酢酸濃度100mMに調整したPL-2L溶液を5.0質量部、並びに塩基触媒として炭酸ナトリウム0.5質量部を混合し、25℃で6時間攪拌し、撥水処理剤16を得た。
[撥水構造体18]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤16を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体18を得た。
(実施例19)
[撥水処理剤17]
 ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを0.1質量部、シランモノマーとしてMTMSを0.3質量部、及びDMDMSを0.1質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを0.1質量部、100mM 酢酸水溶液を98.2質量部、シリカ粒子含有原料として酢酸濃度100mMに調整したPL-2L溶液を1.0質量部、並びに塩基触媒として炭酸ナトリウム0.2質量部を混合し、25℃で6時間攪拌し、撥水処理剤17を得た。
[撥水構造体19]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤17を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体19を得た。
(実施例20)
[撥水処理剤18]
 ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを5.0質量部、シランモノマーとしてMTMSを15.0質量部、及びDMDMSを5.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを4.0質量部、100mM 酢酸水溶液を69.8質量部、並びにエアロゲル粒子としてIC3100(キャボット社製、製品名)を1.0質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム1.2質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、撥水処理剤18を得た。
[撥水構造体20]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤18を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体20を得た。
(実施例21)
[撥水処理剤19]
 ポリシロキサン化合物としてポリシロキサン化合物Aを1.0質量部、シランモノマーとしてMTMSを3.0質量部、及びDMDMSを1.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを0.1質量部、100mM 酢酸水溶液を98.2質量部、シリカ粒子含有原料として酢酸濃度100mMに調整したPL-2L溶液を1.0質量部、エアロゲル粒子としてIC3100(キャボット社製、製品名)を1.0質量部、並びに塩基触媒として炭酸ナトリウム0.2質量部を混合し、25℃で6時間攪拌し、撥水処理剤19を得た。
[撥水構造体21]
 撥水処理剤1に代えて撥水処理剤19を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、撥水構造体21を得た。
(比較例1)
[比較撥水処理剤1]
 シランモノマーとしてMTMSを30.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを2.4質量部及び100mM 酢酸水溶液を66.1質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム1.5質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、比較撥水処理剤1を得た。
[比較撥水構造体1]
 撥水処理剤1に代えて比較撥水処理剤1を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、比較撥水構造体1を得た。
(比較例2)
[比較撥水処理剤2]
 シランモノマーとしてMTMSを20.0質量部、及びDMDMSを15.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを2.8質量部及び100mM 酢酸水溶液を60.5質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム1.7質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、比較撥水処理剤2を得た。
[比較撥水構造体2]
 撥水処理剤1に代えて比較撥水処理剤2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、比較撥水構造体2を得た。
(比較例3)
[比較撥水構造体3]
 撥水処理剤12に代えて比較撥水処理剤2を用いたこと以外は、実施例13と同様にして、比較撥水構造体3を得た。
(比較例4)
[比較撥水処理剤3]
 シランモノマーとしてフルオロアルキルシランXC98-B2472(モメンティブ社製、製品名)を30.0質量部、カチオン系界面活性剤としてCTABを2.4質量部及び100mM 酢酸水溶液を66.1質量部混合し、25℃で2時間攪拌した。これに塩基触媒として炭酸ナトリウム1.5質量部を加え、60℃で2時間攪拌し、比較撥水処理剤3を得た。
[比較撥水構造体4]
 撥水処理剤1に代えて比較撥水処理剤3を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、比較撥水構造体4を得た。
(比較例5)
[比較撥水構造体5]
 撥水処理剤12に代えて比較撥水処理剤3を用いたこと以外は、実施例13と同様にして、比較撥水構造体5を得た。
 各実施例及び比較例における撥水処理剤の態様(ポリシロキサン化合物、シランモノマーの種類及び含有量、並びにシリカ粒子含有原料の種類及び含有量)を表1にまとめて示す。また、各実施例及び比較例における、撥水構造体の態様(撥水処理剤の種類と処理方法)を表2にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
[各種評価]
 各実施例及び比較例で得られた撥水構造体について、以下の条件に従って測定又は評価をした。水接触角測定、耐摩耗性試験(水中、有機溶媒中)、含ケイ素結合単位Q、T及びDに係るシグナル面積比の測定の評価結果をまとめて表3に示す。
(1)水接触角測定
 各実施例及び比較例で得られた撥水構造体を、105℃で1時間乾燥し、測定サンプルとした。次に、協和界面科学株式会社製の接触角計DMs-401を使用して、超純水の液滴2μLを滴下し、5秒後の接触角を、室温で測定した。測定は5回行い、平均値を水接触角とした。
(2)耐摩耗性試験(水中)
 耐磨耗試験(水中)は、水中で日本製紙クレシア株式会社製キムタオルをサンプル表面に複数回擦りつけ、その後、105℃で1時間乾燥し、測定サンプルとした。ここでのキムタオルの接触面積は、20mm×50mm、加重0.1Kg/cmとした。次に、協和界面科学株式会社製の接触角計DMs-401を使用して、超純水の液滴2μLを滴下し、5秒後の接触角を、室温で測定した。測定は5回行い、平均値を水接触角とした。
(3)耐摩耗性試験(有機溶媒中)
 耐摩耗試験(有機溶媒中)は、メチルエチルケトン中で日本製紙クレシア株式会社製キムタオルをサンプル表面に複数回擦りつけ、その後、105℃で1時間乾燥し、測定サンプルとした。ここでのキムタオルの接触面積は、20mm×50mm、加重0.1Kg/cmとした。次に、協和界面科学株式会社製の接触角計DMs-401を使用して、超純水の液滴2μLを滴下し、5秒後の接触角を、室温で測定した。測定は5回行い、平均値を水接触角とした。
(4)含ケイ素結合単位Q、T及びDに係るシグナル面積比の測定
 固体29Si-NMR装置として「FT-NMR AV400WB」(ブルカー・バイオスピン株式会社製、製品名)を用いて測定を行った。測定条件は、測定モード:DD/MAS法、プローブ:4mmφのCPMASプローブ、磁場:9.4T、共鳴周波数:79Hz、MAS回転数:4kHz、遅延時間:150秒とした。標準試料としては、3-トリメチルシリルプロピオン酸ナトリウムを用いた。
 測定サンプルとしては、各実施例及び比較例で得られた撥水処理剤を、透析により未反応物を除去し、エバポレーターを用いて濃縮乾燥した粒子を準備し、これをZrO製ローターに詰めて、プローブに装着して測定を行った。また、スペクトル解析においては、Line Broadening係数を2Hzとし、得られた含ケイ素結合単位Q、T及びDに係るシグナル面積比(Q+T:D)を求めた。
(5)熱伝導率の測定
 熱伝導率は、熱拡散率と定圧比熱容量と密度の積から求めた。熱拡散率は、NETZSCH社製のNano Flash LFA447を用いて測定し、定圧比熱容量は、TAインスツルメント社製のDSC Q200を用いて測定し、密度はアルファミラージュ社製の電子比重計MSD-300を用いて測定した。熱拡散率、密度は25℃で測定し、定圧比熱容量測定についても25℃の比熱容量を測定により導いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 表3から、実施例の撥水構造体は、いずれも水接触角が90度以上であり、耐摩耗性試験においても、水中、有機溶剤中ともに、1000往復でも水接触角が90度以上を維持しており、撥水性と密着性に優れることがわかる。表3中、「処理なし」欄に記載した結果は、未処理のスライドグラスにおける水接触角測定結果を示す。
 表3より、実施例の撥水処理剤によれば、スライドグラスに優れた撥水性が付与されることがわかる。
 一方、比較例の撥水処理剤は、いずれも水接触角が90度以下であり、耐摩擦性試験においても、水接触角が低下した。
 なお、実施例及び比較例の撥水構造体の熱伝導率は1.0W/(m・K)であった。このことは、撥水構造体の撥水部がいわゆるモノリシックなエアロゲル膜ではないことの証左であると考えられる。
 以上より、本発明の撥水処理剤によれば、被処理面に優れた撥水性を付与することができることがわかる。
 L…外接長方形、P…シリカ粒子、1…撥水膜、2…撥水処理対象物、2a…被処理面、3…撥水粒子、10…撥水部、100,200,300…撥水構造体。

Claims (17)

  1.  加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、該加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有する液状組成物の縮合物を含む、撥水処理剤。
  2.  加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、該加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有する液状組成物を含む、撥水処理剤。
  3.  前記液状組成物がシリカ粒子を更に含有する、請求項1又は2に記載の撥水処理剤。
  4.  前記シリカ粒子の1g当りのシラノール基数が、10×1018~1000×1018個/gである、請求項3に記載の撥水処理剤。
  5.  前記ポリシロキサン化合物が、下記式(A)で表される化合物を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の撥水処理剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    [式(A)中、R1aはヒドロキシアルキル基を示し、R2aはアルキレン基を示し、R3a及びR4aはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、nは1~50の整数を示す。]
  6.  前記ポリシロキサン化合物が、下記式(B)で表される化合物を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の撥水処理剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    [式(B)中、R1bはアルキル基、アルコキシ基又はアリール基を示し、R2b及びR3bはそれぞれ独立にアルコキシ基を示し、R4b及びR5bはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、mは1~50の整数を示す。]
  7.  前記液状組成物が、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するシランモノマー、及び、該加水分解性の官能基を有するシランモノマーの加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を更に含有する、請求項1~6のいずれか一項に記載の撥水処理剤。
  8.  前記液状組成物がエアロゲル粒子を更に含有する、請求項1~7のいずれか一項に記載の撥水処理剤。
  9.  対象物の被処理面に撥水部を形成するために用いられる、請求項1~8のいずれか一項に記載の撥水処理剤。
  10.  前記撥水部がエアロゲルを含む、請求項9に記載の撥水処理剤。
  11.  DD/MAS法を用いて測定された固体29Si-NMRスペクトルにおいて、含ケイ素結合単位Q、T及びDを以下の通り規定したとき、Q及びTに由来するシグナル面積と、Dに由来するシグナル面積との比Q+T:Dが1:0.01~1:0.70である撥水成分、を含有する撥水処理剤。
    Q:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が4個の含ケイ素結合単位。
    T:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が3個と水素原子又は1価の有機基が1個の含ケイ素結合単位。
    D:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が2個と水素原子又は1価の有機基が2個の含ケイ素結合単位。
    [ただし、前記有機基とはケイ素原子に結合する原子が炭素原子である1価の有機基である。]
  12.  下記式(1)で表される構造を有する化合物を含む撥水成分、を含有する撥水処理剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    [式(1)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、R及びRはそれぞれ独立にアルキレン基を示す。]
  13.  支柱部及び橋かけ部を備えるラダー型構造を有し、前記橋かけ部が下記式(2)で表される化合物を含む撥水成分、を含有する撥水処理剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    [式(2)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、bは1~50の整数を示す。]
  14.  下記式(3)で表される構造を有する化合物を含む前記撥水成分、を含有する、請求項13に記載の撥水処理剤。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
    [式(3)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、a及びcはそれぞれ独立に1~3000の整数を示し、bは1~50の整数を示す。]
  15.  前記撥水成分がエアロゲルである、請求項11~14のいずれか一項に記載の撥水処理剤。
  16.  対象物と、該対象物の被処理面上に撥水部と、を備え、
     前記撥水部が、請求項1~15のいずれか一項に記載の撥水処理剤の乾燥物を含む、撥水構造体。
  17.  請求項1~15のいずれか一項に記載の撥水処理剤を対象物の被処理面に塗布する工程を備える、撥水構造体の製造方法。
     
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