WO2023149339A1 - 表面処理剤、物品、物品の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a surface treatment agent, an article, and a method for manufacturing an article.
- the surface of the substrate is treated with a fluorine-containing ether compound having a fluoropolyether chain and a reactive silyl group. It is known to form a surface layer comprising a condensate of a fluorine-containing ether compound (Patent Document 1).
- the performance required for surface layers formed using fluorine-containing ether compounds has increased.
- the surface layer is required to have a further improvement in light resistance.
- a surface treatment agent containing a fluorine-containing ether compound is stored for a long period of time, it is required that deterioration in performance can be suppressed, that is, the surface treatment agent has excellent long-term storage stability.
- the present inventors evaluated a surface layer formed using a surface treatment agent containing a fluorine-containing ether compound with reference to the surface treatment agent described in Patent Document 1, and found that the light resistance of the surface layer was improved. I found room.
- an object of the present invention is to provide a surface treatment agent capable of forming a surface layer with excellent light resistance and excellent long-term storage stability, an article having a surface layer, and a method for producing the article.
- a surface treatment agent containing a fluorine-containing ether compound and a predetermined amount of fluoride ions is excellent in long-term storage stability and provides a surface layer with excellent light resistance.
- the present inventors have found that it can be formed.
- a fluorine-containing ether compound having a fluoropolyether chain and a reactive silyl group A surface treatment agent comprising fluoride ions, A surface treatment agent, wherein the content of fluoride ions is 0.1 to 3.0 mass ppm with respect to the total mass of the surface treatment agent.
- a fluorine-containing ether compound having a fluoropolyether chain and a reactive silyl group A surface treatment agent comprising fluoride ions, A surface treatment agent, wherein the content of fluoride ions is 0.1 to 3.0 mass ppm with respect to the total mass of the surface treatment agent.
- the surface treatment agent according to [1] wherein the content of the fluoride ion is 0.5 to 1.5 mass ppm with respect to the total mass of the surface treatment agent.
- R f1 is a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and when there are a plurality of R f1 , the plurality of R f1 may be the same or different; R f11 is a fluoroalkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and when there are a plurality of R f11 , the plurality of R f11 may be the same or different,
- a surface treatment agent capable of forming a surface layer with excellent light resistance and excellent long-term storage stability, an article having a surface layer, and a method for producing the article.
- a fluoroalkyl group is a collective term for a perfluoroalkyl group and a partial fluoroalkyl group.
- a perfluoroalkyl group means a group in which all hydrogen atoms of an alkyl group are substituted with fluorine atoms.
- a partial fluoroalkyl group is an alkyl group in which one or more hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms and which has one or more hydrogen atoms.
- a fluoroalkyl group is an alkyl group having one or more fluorine atoms.
- "Reactive silyl group” is a general term for hydrolyzable silyl groups and silanol groups (Si-OH), and "hydrolyzable silyl group” is a group that can be hydrolyzed to form a silanol group.
- Organic group means a hydrocarbon group which may have a substituent and which may have a heteroatom or other bond in the carbon chain.
- the “hydrocarbon group” is a group consisting of a carbon atom and a hydrogen atom, and is an aliphatic hydrocarbon group (for example, a divalent aliphatic hydrocarbon group includes a linear alkylene group, a branched alkylene group, a cyclo alkylene groups, etc.), aromatic hydrocarbon groups (for example, divalent aromatic hydrocarbon groups such as phenylene groups, etc.), and groups consisting of combinations thereof.
- a "surface layer” means a layer formed on a substrate.
- the “molecular weight” of the fluoropolyether chain is the number average molecular weight calculated by obtaining the number (average value) of oxyfluoroalkylene units based on the terminal group by 1 H-NMR and 19 F-NMR.
- ⁇ indicating a numerical range means that the numerical values before and after it are included as lower and upper limits.
- the upper limit or lower limit described in a certain numerical range may be replaced with the upper limit or lower limit of another numerical range described stepwise.
- the upper limit or lower limit described in a certain numerical range may be replaced with the values shown in the examples.
- “ppm” means “parts-per-million (10 ⁇ 6 )”, eg 1.0 mass ppm represents 1.0 ⁇ 10 ⁇ 6 mass %.
- the surface-treating agent of the present invention (hereinafter also referred to as "the present surface-treating agent”) comprises a fluorine-containing ether compound having a fluoropolyether chain and a reactive silyl group, and a fluoride ion.
- the ion content is 0.1 to 3.0 ppm by mass with respect to the total mass of the present surface treatment agent.
- This surface treatment agent can form a surface layer with excellent long-term storage stability and excellent light resistance. can be formed. Although the details of this reason have not been clarified, it is presumed to be due to the following reason.
- the content of fluoride ions in the surface treatment agent When the content of fluoride ions in the surface treatment agent is 0.1 ppm by mass or more, it acts as a hydrolysis reaction catalyst for the reactive silyl groups at the ends of the fluoropolyether chains when forming the surface layer. Therefore, it is presumed that the number of unreacted reactive silyl groups in the resulting surface layer is reduced, and the number of connecting portions between the fluoropolyether chain and the base material is increased. As a result, even if one connection is cut by ultraviolet irradiation, the remaining connection is sufficiently bonded to the base material, so it is presumed that the light resistance of the surface layer is improved.
- the long-term storage stability of the surface treatment agent is improved by reducing the content of fluoride ions in the surface treatment agent to 3.0 ppm by mass or less. It is presumed that the decrease in friction durability was suppressed.
- a fluorine-containing ether compound has a fluoropolyether chain and a reactive silyl group. Since the fluorine-containing ether compound has a fluoropolyether chain, the surface layer obtained using the fluorine-containing ether compound is excellent in water/oil repellency and fingerprint stain removability.
- a fluorine-containing ether compound has a reactive silyl group. Since the reactive silyl groups are strongly chemically bonded to the base material, the resulting surface layer is excellent in friction durability.
- a fluoropolyether chain is a group having two or more oxyfluoroalkylene units.
- the fluoropolyether chain may have hydrogen atoms.
- the proportion of fluorine atoms in the fluoropolyether chain represented by the following formula (I) is preferably 60% or more, more preferably 80% or more. , substantially 100%, ie perfluoropolyether chains, are more preferred. If the fluorine atom content is 60% or more, the amount of fluorine in the fluoropolyether chain increases and the lubricity and fingerprint removability are further improved.
- Formula (I): Percentage of fluorine atoms (%) (number of fluorine atoms) / ⁇ (number of fluorine atoms) + (number of hydrogen atoms) ⁇ x 100
- the molecular weight per fluoropolyether chain is preferably 2,000 to 20,000, more preferably 2,500 to 15,000, from the viewpoint of achieving both fingerprint stain removal and lubricity on the surface layer. ,000 to 10,000 is more preferred. If the molecular weight of the fluoropolyether chain is 2,000 or more, the flexibility of the fluoropolyether chain is improved, and the fluorine content in the molecule is increased, thereby further improving the lubricity and fingerprint removability. On the other hand, if the molecular weight of the fluoropolyether chain is 20,000 or less, the surface layer is more excellent in friction durability.
- the fluoropolyether chain is preferably structure (f1). (OR f ) y (f1)
- R f is a fluoroalkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and a plurality of R f may be the same or different. y may be an integer of 2 or more, preferably 2-200.
- (OR f ) y preferably has a structure represented by the following formula (f2). - [(OG f1 ) m1 (OG f2 ) m2 (OG f3 ) m3 (OG f4 ) m4 (OG f5 ) m5 (OG f6 ) m6 ]- ...(f2) however, G f1 is a fluoroalkylene group having 1 carbon atoms, G f2 is a fluoroalkylene group having 2 carbon atoms, G f3 is a fluoroalkylene group having 3 carbon atoms, G f4 is a fluoroalkylene group having 4 carbon atoms, G f5 is a fluoroalkylene group having 5 carbon atoms, G f6 is a fluoroalkylene group having 6 carbon atoms, m1, m2, m3, m4, m5, and m6 each independently represents an integer of 0 or 1 or more,
- the bonding order of (OG f1 ) to (OG f6 ) in formula (f2) is arbitrary.
- m1 to m6 in the formula (f2) represent the number of (OG f1 ) to (OG f6 ), respectively, and do not represent the arrangement.
- (OG f5 ) m5 indicates that the number of (OG f5 ) is m5, and does not indicate the block arrangement structure of (OG f5 ) m5 .
- the order of (OG f1 ) to (OG f6 ) does not represent the order of bonding of the respective units.
- the fluoroalkylene group having 3 to 6 carbon atoms may be a linear fluoroalkylene group or a fluoroalkylene group having a branched or ring structure.
- G f1 examples include -CF 2 - and -CHF-.
- G f2 examples include -CF 2 CF 2 -, -CHFCF 2 -, -CHFCHF-, -CH 2 CF 2 -, -CH 2 CHF- and the like.
- G f3 include -CF 2 CF 2 CF 2 -, -CF 2 CHFCF 2 -, -CF 2 CH 2 CF 2 -, -CHFCF 2 CF 2 -, -CHFCHFCF 2 -, -CHFCHFCHF-, - CHFCH2CF2- , -CH2CF2CF2- , -CH2CHFCF2- , -CH2CH2CF2- , -CH2CF2CHF- , -CH2CHFCHF- , -CH2CH2 _ _ CHF-, -CF(CF 3 )-CF 2 -, -CF(CHF 2 )-CF 2 -, -CF(CH 2 F)-CF 2 -, -CF(CH 3 )-CF 2 -, -CF (CF 3 )-CHF-, -CF(CHF 2 )-CHF-, -CF(CH 2 F)-CHF-, -CF(CH 3 )-CF
- G f4 include -CF 2 CF 2 CF 2 -, -CHFCF 2 CF 2 CF 2 -, -CH 2 CF 2 CF 2 -, -CF 2 CHFCF 2 CF 2 -, -CHFCHFCF 2CF2- , -CH2CHFCF2CF2- , -CF2CH2CF2CF2- , -CHFCH2CF2CF2- , -CH2CH2CF2CF2- , -CHFCF2CHFCF2 _ _ _ _ _ _ _ _ - - -, -CH 2 CF 2 CHFCF 2 -, -CF 2 CHFCHFCF 2 -, -CHFCHFCHFCF 2 -, -CH 2 CHFCHFCF 2 -, -CF 2 CH 2 CHFCF 2 -, -CHFCH 2 CHFCF 2 -, -CH 2 CH 2CHFCF2- , -CF2CH2CH2CF2- , -
- G f5 examples include -CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 -, -CHFCF 2 CF 2 CF 2 -, -CH 2 CHFCF 2 CF 2 CF 2 -, -CF 2 CHFCF 2 CF 2 —, —CHFCHFCF 2 CF 2 CF 2 —, —CF 2 CH 2 CF 2 CF 2 —, —CHFCH 2 CF 2 CF 2 CF 2 —, —CH 2 CH 2 CF 2 CF 2 CF 2 —, -CF2CF2CHFCF2CF2- , -CHFCF2CHFCF2CF2- , -CH2CF2CHFCF2CF2- , -CH2CF2CF2CF2CH2- , -cycloC5F8- _ _ _ _ _ _ _ _ etc.
- G f6 include -CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 -, -CF 2 CF 2 CHFCHFCF 2 CF 2 -, -CHFCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 -, -CHFCHFCHFCHFCHFCHF- , -CHFCF 2 CF 2 CF 2 CH 2 -, -CH 2 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2 -, -cycloC 6 F 10 - and the like.
- -cycloC 4 F 6 - means a perfluorocyclobutanediyl group, and specific examples include a perfluorocyclobutane-1,2-diyl group and a perfluorocyclobutane-1,3-diyl group.
- -cycloC 5 F 8 - means a perfluorocyclopentanediyl group, and specific examples thereof include a perfluorocyclopentane-1,3-diyl group.
- -cycloC 6 F 10 - means a perfluorocyclohexanediyl group, a specific example of which is a perfluorocyclohexane-1,4-diyl group.
- (OR f ) y may have any one of the structures represented by the following formulas (f3) to (f5) from the viewpoint of superior water and oil repellency, friction durability, and fingerprint stain removability. More preferably, it has a structure represented by the following formula (f3), and a structure represented by (OCF 2 ) m1 ⁇ (OCF 2 CF 2 ) m2 is even more preferable from the viewpoint of better alkali resistance.
- the order of bonding between (OG f1 ) and (OG f2 ) and between (OG f2 ) and (OG f4 ) is arbitrary.
- (OG f1 ) and (OG f2 ) may be alternately arranged, (OG f1 ) and (OG f2 ) may be arranged in blocks, or may be randomly arranged. .
- m1 is preferably 1-30, more preferably 1-20.
- m2 is preferably 1-30, more preferably 1-20.
- m4 is preferably 1-30, more preferably 1-20.
- m3 is preferably 1-30, more preferably 1-20.
- the ratio of fluorine atoms in the fluoropolyether chain (OR f ) y is excellent in water and oil repellency and fingerprint removability From the point of view, 60% or more is preferable, 70% or more is more preferable, and 80% or more is still more preferable. Further, the molecular weight of the fluoropolyether chain (OR f ) y portion is preferably from 2,000 to 20,000, more preferably from 2,500 to 15,000, more preferably from 3,000 to 10,000, from the viewpoint of friction durability. 000 is more preferred.
- the reactive silyl group is preferably the group (g1). —SiR a1 z1 R a2 3-z1 (g1) however, R a1 is a hydroxyl group or a hydrolyzable group, and when there are multiple R a1 s , the multiple R a1s may be the same or different, R a2 is a non-hydrolyzable group, and when there are multiple R a2 s, the multiple R a2s may be the same or different, z1 is an integer of 1-3.
- R a1 When R a1 is a hydroxyl group, it constitutes a silanol (Si—OH) group together with the Si atom.
- a hydrolyzable group is a group that becomes a hydroxyl group (that is, a silanol group) by a hydrolysis reaction.
- the silanol groups further react intermolecularly to form Si--O--Si bonds.
- the silanol group undergoes a dehydration condensation reaction with the hydroxyl group (substrate (or underlying layer) —OH) on the surface of the substrate (or underlying layer) to form a chemical bond (substrate (or underlying layer) —O—Si).
- the fluorine-containing ether compound is excellent in friction durability after forming the surface layer.
- the hydrolyzable group of R a1 includes an alkoxy group, an aryloxy group, a halogen atom, an acyl group, an acyloxy group, an isocyanate group (--NCO) and the like.
- alkoxy group an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms is preferred.
- acyl group acyl groups having 1 to 6 carbon atoms are preferred.
- acyloxy group an acyloxy group having 1 to 6 carbon atoms is preferred.
- R a1 is preferably an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms or a halogen atom from the viewpoint of ease of production of the fluorine-containing ether compound.
- the alkoxy group for R a1 is preferably an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms because the storage stability of the fluorine-containing ether compound is excellent and outgassing during the reaction is suppressed, and from the viewpoint of long-term storage stability.
- the halogen atom a chlorine atom is particularly preferable.
- Examples of the non-hydrolyzable group for R a2 include a hydrogen atom and a monovalent hydrocarbon group.
- the hydrocarbon group includes an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, an allyl group and the like, and an alkyl group is preferable from the viewpoint of ease of production. From the standpoint of ease of production, etc., the number of carbon atoms in the hydrocarbon group is preferably 1-6, more preferably 1-3, even more preferably 1-2.
- z1 may be an integer of 1 to 3, preferably 2 or 3, more preferably 3, from the viewpoint of adhesion to the substrate (or underlying layer).
- Specific examples of the group (g1) include -Si(OCH 3 ) 3 , -SiCH 3 (OCH 3 ) 2 , -Si(OCH 2 CH 3 ) 3 , -SiCl 3 , -Si(OCOCH 3 ) 3 , - Si(NCO) 3 and the like.
- —Si(OCH 3 ) 3 is preferred from the viewpoint of ease of handling in production.
- the multiple groups (g1) may be the same or different.
- the fluoropolyether chain and the group (g1) are bonded directly or via a linking group.
- the linking group include divalent or higher organic groups.
- the number of fluoropolyether chains in one molecule of the fluorine-containing ether compound may be one or two or more.
- the number of fluoropolyether chains in one molecule is preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, even more preferably 1 to 4, from the viewpoint of ease of synthesis and the like.
- the number of groups (g1) in one molecule of the fluorine-containing ether compound may be one or two or more.
- the number of groups (g1) is preferably 1 to 32, more preferably 1 to 18, even more preferably 2 to 12, from the viewpoint of achieving both friction durability and water/oil repellency.
- the plurality of fluoropolyether chains may be the same or different.
- each group (g1) may be the same or different.
- Any fluorine-containing ether compound may be used as long as it satisfies the above constitution.
- Compounds represented by the following formula (A1), (A2), or (A3) are particularly preferred from the viewpoints of easiness of synthesis, easiness of handling of the compound, and the like.
- R f1 is a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and when there are a plurality of R f1 , the plurality of R f1 may be the same or different; R f11 is a fluoroalkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and when there are a plurality of R f11 , the plurality of R f11 may be the same or different,
- Compound (A1) has a structure represented by the following formula (A1). [R f1 ⁇ (OR f11 ) y1 ⁇ OR 1 ] j ⁇ L 1 ⁇ (R 11 ⁇ T 11 ) x1 (A1) However, each symbol in the formula (A1) is as described above.
- R f1 is a fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
- the fluoroalkyl group may be linear, branched and/or have a cyclic structure.
- a straight-chain fluoroalkyl group is preferable from the viewpoint of friction durability, and the number of carbon atoms in the fluoroalkyl group is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3, from the viewpoint of ease of synthesis.
- R f11 and y1 in (OR f11 ) y1 are the same as R f and y in formula (f1) above, respectively, and preferred embodiments are also the same.
- R 1 is an alkylene group or a fluoroalkylene group.
- the alkylene group and fluoroalkylene group for R 1 may be linear or may have a branched and/or cyclic structure. From the viewpoint of ease of synthesis and the like, a linear or branched alkylene group or fluoroalkylene group is preferable, and a linear or branched alkylene group or fluoroalkylene group having a methyl group or a fluoromethyl group is more preferable.
- the number of carbon atoms in R 1 is preferably 1-6, more preferably 1-3.
- R 1 is bonded to R 11 when L 1 is a single bond. In this case, the carbon atom bonded to R 11 in R 1 should be bonded to at least one fluorine atom or fluoroalkyl group.
- j represents the number of [R f1 -(OR f11 ) y1 -OR 1 ] in one molecule, and may be an integer of 1 or more, preferably 1 to 20, more preferably 1 to 10, 1 to 4 is more preferred.
- R 11 is an alkylene group in which the atom bonded to L 1 may be an etheric oxygen atom or may have an etheric oxygen atom between carbon atoms.
- the alkylene group for R 11 may be linear or may have a branched and/or cyclic structure.
- a linear or branched alkylene group having a methyl group is preferable, and a linear alkylene group is more preferable, because the compound (A1) is likely to be densely arranged when forming a surface layer.
- R 11 can be specifically represented by the following formula (g2).
- R g2 is an alkylene group having 1 or more carbon atoms, and a plurality of R g2 may be the same or different, a1 is 0 or 1, a2 is an integer of 0 or more, * is a bond that binds to L1 , ** is a bond that binds to T11 .
- a1 When a1 is 0, the atom having the bond * becomes a carbon atom, and when a1 is 1, the atom having the bond * becomes an oxygen atom.
- a1 may be either 0 or 1, and may be appropriately selected from the viewpoint of synthesis and the like.
- a2 is the number of repetitions of R g2 O, preferably 0 to 6, more preferably 0 to 3, even more preferably 0 to 1, from the viewpoint of durability as a surface layer.
- R 11 is more preferably a group represented by the following formula (g3) from the viewpoint that the surface layer is excellent in water and oil repellency, fingerprint stain removability, and durability such as abrasion resistance.
- *-(O) a1 -R g3 -** (g3) however, R g3 is an alkylene group, a1, * and ** are the same as in formula (g2).
- the alkylene group for R g3 may be linear or may have a branched and/or cyclic structure.
- a linear alkylene group is preferable from the viewpoint that the compound (A1) is likely to be densely arranged when forming the surface layer.
- the number of carbon atoms in R g3 may be 1 or more, preferably 1 to 18, more preferably 1 to 12, even more preferably 1 to 6.
- T 11 is —SiR a11 z11 R a12 3-z11 , R a11 , R a12 and z11 are respectively the same as R a1 , R a2 and z1 constituting the above group (g1), and preferred embodiments are also the same. be.
- x1 represents the number of R 11 -T 11 in one molecule, and may be an integer of 1 or more, preferably 1-32, more preferably 1-18, even more preferably 2-12.
- the atoms bonded to R 1 and R 11 may be the same atom or different atoms.
- L 1 is at least one branch point (hereinafter referred to as "branch point P 1 '').
- the branch point P 1 When N is the branch point P 1 , the branch point P 1 is represented by * ⁇ N( ⁇ **) 2 or (* ⁇ ) 2 N ⁇ **, for example. However, * is a bond on the R1 side, and ** is a bond on the R11 side.
- the branch point P 1 When C is the branch point P 1 , the branch point P 1 is, for example, * ⁇ C( ⁇ **) 3 , (* ⁇ ) 2 C( ⁇ **) 2 , (* ⁇ ) 3 C ⁇ **, *-CR 29 (-**) 2 or (*-) 2 CR 29 -**.
- the branch point P 1 is, for example, *-Si(-**) 3 , (*-) 2 Si(-**) 2 , (*-) 3 Si-**, *-SiR 29 (-**) 2 or (*-) 2 SiR 29 -**.
- R 29 is a monovalent group such as a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group, an alkoxy group, and the like. be done.
- a 3- to 8-membered aliphatic ring is used because it is easy to produce a fluorine-containing ether compound, and the surface layer has further excellent resistance to abrasion, light resistance, and chemical resistance.
- One selected from the group consisting of a ring, a 3- to 8-membered aromatic ring, a 3- to 8-membered heterocyclic ring, and a condensed ring consisting of two or more of these rings is preferable, and is listed in the following formula. is more preferred.
- organopolysiloxane residue constituting the branch point P1 examples include the following groups.
- R25 in the following formula is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, or a phenyl group.
- the number of carbon atoms in the alkyl group and alkoxy group of R 25 is preferably 1 to 10, more preferably 1.
- L 1 Divalent or higher L 1 is —C(O)N(R 26 )—, —N(R 26 )C(O)—, —C(O)O—, —OC(O)—, —C( O)-, -O-, -N(R 26 )-, -S-, -OC(O)O-, -NHC(O)O-, -OC(O)NH-, -NHC(O)N (R 26 )-, -SO 2 N(R 26 )-, -N(R 26 )SO 2 -, -Si(R 26 ) 2 -, -OSi(R 26 ) 2 -, -Si(CH 3 ) 2 -Ph-Si(CH 3 ) 2 - and at least one bond selected from the group consisting of divalent organopolysiloxane residues (hereinafter also referred to as ").
- R 26 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group, and Ph is a phenylene group.
- the number of carbon atoms in the alkyl group of R 26 is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3, even more preferably 1 to 2, from the viewpoint of facilitating production of the fluorine-containing ether compound.
- Examples of the divalent organopolysiloxane residue include groups of the following formula.
- R27 in the following formula is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, or a phenyl group.
- the number of carbon atoms in the alkyl group and alkoxy group of R 27 is preferably 1 to 10, more preferably 1.
- bond B 1 -C(O)NR 26 -, -N(R 26 )C(O)-, -C(O)-, and -NR 26 -, from the viewpoint of easy production of fluorine-containing ether compounds.
- At least one bond selected from the group consisting of -C(O)NR 26 -, -N(R 26 )C(O)- or -C(O)- is more preferred.
- Specific examples of divalent L 1 include a single bond, one or more bonds B 1 (eg, *-B 1 -**, *-B 1 -R 28 -B 1 -**), and the like.
- R 28 is a single bond or a divalent organic group
- * is a bond on the R 1 side
- ** is a bond on the R 11 side.
- L 1 having a valence of 3 or more include one or more branch points P 1 (eg ⁇ (*-) j P 1 (-**) x1 ⁇ , ⁇ (*-) j P 1 -R 28 - P 1 (-**) x1 ⁇ , etc.), combinations of one or more branch points P 1 and one or more bonds B 1 (eg, ⁇ *-B 1 -R 28 -P 1 (-**) x1 ⁇ , ⁇ *-B 1 -R 28 -P 1 (-R 28 -B 1 -**) x1 ⁇ , etc.).
- R 28 is a single bond or a divalent organic group
- * is a bond on the R 1 side
- ** is a bond on the R 11 side.
- the divalent organic group for R 28 includes, for example, a hydrocarbon group such as a divalent aliphatic hydrocarbon group (alkylene group, cycloalkylene group, etc.), a divalent aromatic hydrocarbon group (phenylene group, etc.) and may have a bond B 1 between the carbon-carbon atoms of the hydrocarbon group.
- the number of carbon atoms in the divalent organic group is preferably 1-10, more preferably 1-6, even more preferably 1-4.
- L 1 is preferably a group represented by any one of the following formulas (L1) to (L7) from the viewpoint of easy production of the fluorine-containing ether compound.
- a 1 is a single bond, -B 3 -, -B 3 -R 30 -, or -B 3 -R 30 -B 2 -
- R 30 is an alkylene group, or a A group having -C(O)NR e6 -, -C(O)-, -NR e6 - or -O- between carbon-carbon atoms of an alkylene group
- B 2 is -C(O)NR e6 -, -C(O)-, -NR e6 -, or -O-
- B 3 is -C(O)NR e6 -, -C(O)-, or -NR e6 -
- a 2 is a single bond or -B 3
- a group having -O-, Q 22 is a single bond, -B 3 -, -R 30 -B 3 - or -B 2 -R 30 -B 3 -;
- Q 23 is a single bond or -R 30 -B 3 -;
- Q 24 is Q 22 when the atom in Z 1 to which Q 24 is bonded is a carbon atom, and Q 23 when the atom in Z 1 to which Q 24 is bonded is a nitrogen atom;
- Q 25 is a single bond or -R 30 -B 3 -;
- Q 26 is a single bond or -R 30 -B 3 -;
- Z 1 is a group having a (d8+d9) valent ring structure having a carbon or nitrogen atom to which A 3 is directly bonded and a carbon or nitrogen atom to which Q is directly bonded,
- R e1 is a hydrogen atom or an alkyl group
- R e2 is a hydrogen atom, a hydroxyl
- the plurality of A 1 's may be the same or different.
- d1+d3, d5, d7, d8, d10 is j
- d2+d4 d6, 3-d7, d9, d11, 1+d12 is x1.
- the number of carbon atoms in the alkylene group of R 30 is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, from the viewpoints of easy production of the fluorine-containing ether compound, and further excellent abrasion durability, light resistance and chemical resistance of the surface layer. More preferably, 1 to 4 are even more preferable. However, the lower limit of the number of carbon atoms in the alkylene group is 2 when it has a specific bond between carbon atoms.
- the ring structure of Z 1 includes the ring structures described above, and preferred forms are also the same.
- the number of carbon atoms in the alkyl group of R e1 , R e2 or R e3 is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3, even more preferably 1 to 2, from the viewpoint of easy production of the fluorine-containing ether compound.
- the number of carbon atoms in the alkyl group portion of the acyloxy group of R e2 is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3, and even more preferably 1 to 2, from the viewpoint of easy production of compound 1.
- d9 is preferably 2 to 6, more preferably 2 to 4, even more preferably 2 or 3, from the viewpoints of easy production of a fluorine-containing ether compound and further excellent friction durability and fingerprint stain removability of the surface layer. .
- L 1 include groups represented by any of the following formulas (L11) to (L17).
- G is a group (G21) below, and two or more Gs in L 1 may be the same or different. Codes other than G are the same as the codes in formulas (L11) to (L17). -Si(R 21 ) 3-k (-Q 3 -) k (G21) However, in formula (G21), the Si side connects to Q22 , Q23 , Q24 , Q25 or Q26 , and the Q3 side connects to R11 .
- R21 is an alkyl group.
- Q 3 is a single bond or -R 31 -B 3 -
- R 31 is an alkylene group, or -C(O)NR 32 - between carbon atoms of an alkylene group having 2 or more carbon atoms, a group having -C(O)-, -NR 32 - or -O-, or -(OSi(R 22 ) 2 ) p11 -O- and two or more Q 3 may be the same or different; good too.
- k is 2 or 3;
- R 32 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group.
- R 22 is an alkyl group, a phenyl group or an alkoxy group, and two R 22s may be the same or different.
- p11 is an integer of 0 to 5, and when p11 is 2 or more, two or more (OSi(R 22 ) 2 ) may be the same or different.
- the number of carbon atoms in the alkylene group of Q 3 is preferably 1 to 10, and 1 to 6, from the viewpoints of facilitating the production of a fluorine-containing ether compound and further improving the friction durability, light resistance, and chemical resistance of the surface layer. More preferably, 1 to 4 are even more preferable. However, the lower limit of the number of carbon atoms in the alkylene group is 2 when it has a specific bond between carbon atoms.
- the number of carbon atoms in the alkyl group of R 21 is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3, even more preferably 1 to 2, from the viewpoint of facilitating production of the fluorine-containing ether compound.
- the number of carbon atoms in the alkyl group of R 22 is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3, even more preferably 1 to 2, from the viewpoint of facilitating production of the fluorine-containing ether compound.
- the number of carbon atoms in the alkoxy group of R 22 is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3, even more preferably 1 to 2, from the viewpoint of excellent storage stability of the fluorine-containing ether compound.
- p11 is preferably 0 or 1.
- Examples of compound (A1) include the following. where R f is [R f1 -(OR f11 ) y1 -OR 1 ].
- Compound (A2) has a structure represented by the following formula (A2). (T 31 -R 31 ) x3 -L 3 -R 3 -(OR f12 ) y2 -OR 2 -L 2 -(R 21 -T 21 ) x2 (A2) However, each code
- R f12 and (OR f12 ) y2 are the same as R f11 and (OR f11 ) y1 above, and preferred embodiments are also the same.
- R 2 and R 3 are each independently the same as R 1 above, and preferred embodiments are also the same.
- R 21 and R 31 are the same as R 11 above, and preferred embodiments are also the same.
- “binds to L1” is read as “binds to L2 " for R21
- “binds to T11” is read as “binds to T21 " in the case of R21
- L2 is a single bond
- R21 directly bonds to R2
- L3 is a single bond
- R31 directly bonds to R3 .
- T 21 and T 31 are each independently —SiR a21 z21 R a22 3-z21 , and R a21 , R a22 and z21 are respectively the same as R a1 , R a2 and z1 constituting the group (g1); , and preferred embodiments are also the same.
- x2 and x3 are each independently the same as x1, and preferred embodiments are also the same.
- L 2 and L 3 are each independently the same as when j is 1 in L 1 above.
- compound (A2) is represented by the following formula (A2').
- each symbol in formula (A2') is the same as in formula (A2).
- L 2 or L 3 is a trivalent or higher group
- L 2 or L 3 is selected from the group consisting of C, N, Si, a ring structure and a (1+x2)-valent or (1+x3)-valent organopolysiloxane residue. has at least one type of branch point (hereinafter also referred to as “branch point P 2 ”).
- the branch point P2 When N is the branch point P2 , the branch point P2 is represented by *-N(-**) 2 , for example. However, * is a bond on the R2 or R3 side, and ** is a bond on the R21 or R31 side.
- the branch point P 2 When C is the branch point P 2 , the branch point P 2 is represented by *-C(-**) 3 or *-CR 29 (-**) 2 , for example.
- * is a bond on the R 2 or R 3 side
- ** is a bond on the R 21 or R 31 side
- R 29 is a monovalent group such as a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group. , an alkoxy group, and the like.
- the branch point P 2 is represented by *-Si(-**) 3 or *-SiR 29 (-**) 2 , for example.
- * is a bond on the R 2 or R 3 side
- ** is a bond on the R 21 or R 31 side
- R 29 is a monovalent group such as a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group. , an alkoxy group, and the like.
- each of L 2 or L 3 having a valence of 2 or more may independently have the above bond B 1 .
- the aspect of bond B1 is as described above, and the preferred aspects are also the same.
- Specific examples of divalent L 2 or L 3 include a single bond, one or more bonds B 1 (eg, *-B 1 -**, *-B 1 -R 28 -B 1 -**), etc. are mentioned.
- R 28 is a single bond or a divalent organic group
- * is a bond on the R 2 or R 3 side
- ** is a bond on the R 21 or R 31 side.
- L 2 or L 3 having a valence of 3 or more include one or more branch points P 2 (eg ⁇ *-P 2 (-**) x ⁇ , ⁇ *-P 2 -R 28 -P 2 ( -**) x ⁇ , etc.), combinations of one or more branch points P 2 and one or more bonds B 1 (for example, ⁇ *-B 1 -R 28 -P 2 (-**) x ⁇ , ⁇ *-B 1 -R 28 -P 2 (-R 28 -B 1 -**) x ⁇ etc.).
- x is x2 for L2 and x3 for L3 .
- R 28 is a single bond or a divalent organic group
- * is a bond on the R 2 or R 3 side
- ** is a bond on the R 21 or R 31 side.
- the aspect of R 28 is as described above, and the preferred aspects are also the same.
- L 2 or L 3 is preferably a group independently represented by any one of the following formulas (L21) to (L27) from the viewpoint of easy production of the fluorine-containing ether compound.
- the A 1 , A 2 or A 3 side is connected to formula R 2 or R 3
- the Q 22 , Q 23 , Q 24 , Q 25 or Q 26 side is R 21 Or connect to R31 .
- a 1 , A 2 , A 3 , Q 11 , Q 22 , Q 23 , Q 24 , Q 25 , Q 26 , R e1 , R e2 R e3 and R e6 are the same as those described in L 1 above. and preferred embodiments are also the same.
- Z 1 is a group having a (1+d9) valent ring structure having a carbon or nitrogen atom to which A 3 is directly bonded and a carbon or nitrogen atom to which Q is directly bonded
- d2 is an integer from 0 to 3
- d4 is an integer from 0 to 3
- d2+d4 is an integer from 1 to 5
- d6 is an integer from 1 to 3
- d9 is an integer of 1 or more
- d11 is an integer of 1-3
- d12 is an integer of 1-3.
- d2+d4, d6, d9, d11 and 1+d12 are x2 or x3.
- d9 is preferably 2 to 6, more preferably 2 to 4, even more preferably 2 or 3, from the viewpoints of easy production of a fluorine-containing ether compound and further excellent friction durability and fingerprint stain removability of the surface layer. .
- L 2 or L 3 include groups represented by any of the following formulas (L31) to (L37).
- the A 1 , A 2 or A 3 side is connected to R 2 or R 3 in the formula, and the Q 22 , Q 23 , Q 24 , Q 25 or Q 26 side is R 21 Or connect to R31 .
- G is the above group (G21), and preferred embodiments are also the same. Codes other than G are the same as the codes in formulas (L21) to (L27), and preferred embodiments are also the same.
- Examples of the compound (A2) include the following. where Q f is -R 3 -(OR f12 ) y2 -OR 2 -.
- Compound (A3) has a structure represented by the following formula (A3).
- Q 1 [-(OR f13 ) y3 -OR 4 -L 4 -(R 41 -T 41 ) x4 ] r1 (A3)
- each symbol in the formula (A3) is as described above.
- R f13 and (OR f13 ) y3 are the same as R f11 and (OR f11 ) y1 , and preferred embodiments are also the same.
- R 4 is the same as R 1 above, and preferred embodiments are also the same.
- R 41 is the same as R 11 above, and preferred embodiments are also the same. However, “bind to L1 " shall be read as “bind to L4 ". In addition, “bind to T11 " should be read as “bind to T41 ". When L4 is a single bond, R41 directly bonds to R4 .
- T 41 is —SiR a41 z41 R a42 3-z41 , R a41 , R a42 and z41 are respectively the same as R a1 , R a2 and z1 constituting the above group (g1), and preferred embodiments are also the same. is.
- x4 is the same as x1, and the preferred embodiment is also the same.
- L 4 is the same as L 2 or L 3 , and preferred embodiments are also the same.
- Q1 is an r1-valent group having a branch point, and r1 is 3 or 4;
- the branch point P3 constituting Q1 includes N, C, Si, or a ring structure.
- the number of branch points P3 may be one, or two or more.
- the branch point P 1 is represented by N(-*) 3 , NR 29 (-*) 2 , for example.
- the branch point P 3 includes, for example, C(-*) 4 , CR 29 (-*) 3 , C(R 29 ) 2 (-*) 2 and the like.
- Si serves as the branch point P 3
- the branch point P 3 includes, for example, Si(-*) 4 , SiR 29 (-*) 3 , Si(R 29 ) 2 (-*) 2 and the like.
- * is a bond on the OR f13 side
- R29 is a monovalent group. Examples of R 29 include a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydroxyl group, an alkyl group, a fluoroalkyl group, and a fluoropolyether chain having no R 41 -T 41 .
- Examples of the ring structure constituting the branch point P 3 include those similar to those of the branch point P 1.
- Examples of the substituents of the ring structure include the substituents described above, as well as a fluorine atom, a fluoroalkyl group, and R 41 -T It may also have a fluoropolyether chain that does not have 41 .
- a 11 , A 12 or A 13 is connected to (OR f13 ).
- a 11 is a single bond
- R 40 is an alkylene group, a fluoroalkylene group, or a carbon atom of an alkylene group having 2 or more carbon atoms or a fluoroalkylene group - is a group having -C(O)NR e17 -, -C(O)-, -NR e17 - or -O- between carbon atoms
- B 13 is -C(O)NR e6 -, -C (O)-, -NR e6 - or -O-
- a 12 is a single bond or -R 40 -
- a 13 is A 11 when the atom in Z 1 to which A 13 is attached is a carbon atom
- a 12 when the atom in Z 1 to which A 13 is attached is a
- the number of carbon atoms in the alkylene group or fluoroalkylene group of R 40 is preferably 1 to 10 from the viewpoints of facilitating the production of a fluorine-containing ether compound and further improving the friction durability, light resistance and chemical resistance of the surface layer. 1 to 6 are more preferred, and 1 to 4 are even more preferred. However, the lower limit of the number of carbon atoms in the alkylene group is 2 when it has a specific bond between carbon atoms.
- the ring structure of Z 1 includes the ring structures described above, and preferred forms are also the same.
- the number of carbon atoms in the alkyl group or fluoroalkylene group is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3, from the viewpoint of facilitating production of the fluorine-containing ether compound. is more preferred, and 1 to 2 are even more preferred.
- Examples of the compound (A3) include the following. where R f3 is (OR f13 ) y3 —OR 4 .
- the content of the fluorine-containing ether compound is preferably 0.01 to 50% by mass, more preferably 0.03 to 40% by mass, and further 0.05 to 30% by mass, based on the total mass of the surface treatment agent. preferable.
- the content of the fluorine-containing ether compound is within the above range, the surface layer is more excellent in water and oil repellency, friction durability, fingerprint stain removability, lubricity and appearance.
- This surface treatment agent contains fluoride ions (F ⁇ ).
- the content of fluoride ions is 0.1 to 3.0 mass ppm with respect to the total mass of the present surface treatment agent.
- the content of fluoride ions is preferably 0.2 ppm by mass or more, more preferably 0.5 ppm by mass or more, from the viewpoint of better light resistance of the surface layer.
- the content of fluoride ions is preferably 2.8 mass ppm or less, more preferably 1.5 mass ppm or less, from the viewpoint that the long-term storage stability of the present surface treatment agent is more excellent.
- the content of fluoride ions is preferably 1 to 30 ppm by mass, more preferably 2 to 28 ppm by mass, and even more preferably 5 to 15 ppm by mass, relative to the total mass of the fluorine-containing ether compound in the present surface treatment agent. . If it is 5 ppm by mass or more, the light resistance of the surface layer is more excellent, and if it is 15 mass ppm or more, the long-term storage stability of the present surface treatment agent is more excellent.
- the content of fluoride ions contained in this surface treatment agent can be measured by the ion chromatography method described in the Examples section below.
- the content of fluoride ions in the present surface treatment agent may be adjusted to fall within the above range by adding fluoride ions themselves when producing the present surface treatment agent, and metal fluoride salts (for example, , sodium fluoride, potassium fluoride) may be added to adjust the concentration within the above range.
- metal fluoride salts for example, , sodium fluoride, potassium fluoride
- the content of fluoride ions contained in the present surface treatment agent is determined by the hydrofluoric acid aqueous solution and the fluorine-based organic solvent (for example, C 4 F 9 OC 2 H 5 (manufactured by 3M, Novec (registered trademark) 7200 )), and then adding a solution obtained by removing moisture (i.e., a solution containing fluoride ions and a fluorinated organic solvent) during the production of the present surface treatment agent, It can be adjusted to be within the above range.
- the fluorine-based organic solvent for example, C 4 F 9 OC 2 H 5 (manufactured by 3M, Novec (registered trademark) 7200
- fluoride ions when fluoride ions are excessively contained, the excess fluoride ions are removed by adsorption with an adsorbent (for example, silica) or washing with water, so that the content of fluoride ions is within the above range.
- an adsorbent for example, silica
- water so that the content of fluoride ions is within the above range.
- fluoride ions fluoride ions that can be contained in the fluorine-containing organic solvent may be used, or hydrogen fluoride that may be produced as a by-product during the synthesis of the fluorine-containing ether compound may be used without removing it.
- the present surface treatment agent may contain components other than the fluorine-containing ether compound and the fluoride ion (hereinafter also referred to as "other components").
- other components include fluorine-containing compounds other than the above-mentioned fluorine-containing ether compounds, at least one of the following impurities, liquid media, and the like.
- fluorine-containing compounds include fluorine-containing compounds by-produced in the production process of the above-mentioned fluorine-containing ether compounds (hereinafter also referred to as "by-product fluorine-containing compounds"), which are used for the same purposes as the above-mentioned fluorine-containing ether compounds.
- by-product fluorine-containing compounds fluorine-containing compounds by-produced in the production process of the above-mentioned fluorine-containing ether compounds
- a well-known fluorine-containing compound etc. are mentioned.
- the other fluorine-containing compound a compound that is unlikely to deteriorate the properties of the fluorine-containing ether compound is preferable.
- the content of the other fluorine-containing compound is preferably less than 70% by mass, more preferably less than 50% by mass, based on the total mass of the present surface treatment agent, from the viewpoint of sufficiently exhibiting the properties of the fluorine-containing ether compound. Less than 20% by weight is more preferred, less than 10% by weight is particularly preferred, and less than 5% by weight is most preferred.
- Examples of by-product fluorine-containing compounds include unreacted fluorine-containing compounds during the synthesis of fluorine-containing ether compounds.
- the purification step for removing the by-product fluorine-containing compound or reducing the amount of the by-product fluorine-containing compound can be simplified.
- fluorine-containing compounds include, for example, those described in the following documents. perfluoropolyether-modified aminosilanes described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-029585; a silicon-containing organic fluorine-containing polymer described in Japanese Patent No. 2874715; Organosilicon compounds described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-144097, perfluoropolyether-modified aminosilanes described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-327772; Fluorinated siloxane described in Japanese Patent Publication No. 2002-506887, Organosilicone compounds described in Japanese Patent Publication No. 2008-534696, A fluorinated modified hydrogen-containing polymer described in Japanese Patent No.
- fluorine-containing compounds include KY-100 series (KY-178, KY-185, KY-195, etc.) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., and SURECO AF such as SURECO (registered trademark) 2101S manufactured by AGC. series, Optool (registered trademark) DSX, Optool (registered trademark) AES, Optool (registered trademark) UF503, Optool (registered trademark) UD509 and the like manufactured by Daikin Industries.
- the content of the other fluorine-containing compounds with respect to the total content of the above-mentioned fluorine-containing ether compound and other fluorine-containing compounds in the present surface treatment agent is 60 mass. % or less is preferable, 30 mass % or less is more preferable, and 10 mass % or less is even more preferable.
- the total content of the fluorine-containing ether compound and other fluorine-containing compounds in the present surface treatment agent is preferably at least 0.01% by mass, more preferably at least 0.03% by mass.
- the surface layer is excellent in water and oil repellency, friction durability, fingerprint stain removability, lubricity and appearance.
- the present surface treatment agent When the present surface treatment agent contains a liquid medium, the present surface treatment agent can be used as a coating liquid.
- the coating liquid may be in a liquid state, and may be a solution or a dispersion liquid.
- the organic solvent may be a fluorinated organic solvent, may be a non-fluorinated organic solvent, or may contain both solvents.
- Fluorinated organic solvents include fluorinated alkanes, fluorinated aromatic compounds, fluoroalkyl ethers, fluorinated alkylamines, fluoroalcohols and the like.
- fluorinated alkane compounds having 4 to 8 carbon atoms are preferred.
- Commercially available products include C 6 F 13 H (manufactured by AGC, Asahiklin (registered trademark) AC-2000), C 6 F 13 C 2 H 5 (manufactured by AGC, Asahiklin (registered trademark) AC-6000), C 2 F 5 CHFCHFCF 3 (Bertrell (registered trademark) XF, manufactured by Chemours) and the like.
- fluorinated aromatic compounds include hexafluorobenzene, trifluoromethylbenzene, perfluorotoluene, and bis(trifluoromethyl)benzene.
- fluoroalkyl ether compounds having 4 to 12 carbon atoms are preferred.
- fluorinated alkylamines include perfluorotripropylamine and perfluorotributylamine.
- fluoroalcohols include 2,2,3,3-tetrafluoropropanol, 2,2,2-trifluoroethanol and hexafluoroisopropanol.
- non-fluorinated organic solvent compounds consisting only of hydrogen atoms and carbon atoms and compounds consisting only of hydrogen atoms, carbon atoms and oxygen atoms are preferable, and hydrocarbon organic solvents, alcohol organic solvents, ketone organic solvents, Examples include ether-based organic solvents and ester-based organic solvents.
- the surface treatment agent contains a liquid medium
- the surface treatment agent preferably contains 60 to 99.999% by mass of the liquid medium, preferably 85 to 99.99% by mass, and 90 to 99.9% by mass. % is more preferable.
- the present surface treatment agent may further contain known additives such as acid catalysts and basic catalysts that promote hydrolysis and condensation reaction of hydrolyzable silyl groups.
- the content of the additive is preferably 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, relative to the total mass of the surface treatment agent.
- the article of the present invention (hereinafter also referred to as “this article") has a base material, a surface layer disposed on the base material, and has an underlying layer between the base material and the surface layer. is preferred.
- the surface layer is a layer formed from the surface treatment agent described above and contains the condensate of the fluorine-containing ether compound described above.
- the material and shape of the base material may be selected as appropriate according to the intended use of the product.
- Materials for the substrate include glass, resin, sapphire, metal, ceramic, stone, and composite materials thereof.
- the glass may be chemically strengthened.
- examples of substrates that require water and oil repellency include substrates for touch panels, substrates for displays, and substrates that constitute housings of electronic devices.
- a touch panel substrate and a display substrate have translucency. "Having translucency" means having a vertical incident visible light transmittance of 25% or more according to JIS R3106:1998 (ISO 9050:1990). Glass or transparent resin is preferable as the material for the touch panel substrate.
- the base material may be one that has undergone surface treatment such as corona discharge treatment, plasma treatment, plasma graft polymerization treatment, etc. on the surface on which the base layer is to be provided.
- a surface that has undergone surface treatment has even better adhesion between the base material and the underlying layer, and as a result, the friction durability of the surface layer is further improved.
- corona discharge treatment or plasma treatment is preferable from the viewpoint that the friction durability of the surface layer is further excellent.
- the underlying layer is preferably a layer containing an oxide containing silicon (preferably silicon oxide), and may further contain other elements.
- the underlayer contains silicon oxide, the reactive silyl groups of the fluorine-containing ether compound undergo dehydration condensation to form Si—O—Si bonds with the underlayer, forming a surface layer with excellent friction durability. be done.
- the content of silicon oxide in the underlayer is preferably 65% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, still more preferably 85% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more. If the content of silicon oxide is at least the lower limit, sufficient Si--O--Si bonds are formed in the underlayer, and sufficient mechanical properties of the underlayer are ensured.
- the content of silicon oxide is the remainder obtained by subtracting the total content of other elements (the amount converted to oxide in the case of oxide) from the mass of the underlayer.
- the oxides in the underlayer further include alkali metal elements, alkaline earth metal elements, platinum group elements, boron, aluminum, phosphorus, titanium, zirconium, iron, nickel, chromium, and molybdenum. , and tungsten.
- alkali metal elements alkaline earth metal elements
- platinum group elements platinum group elements
- boron aluminum, phosphorus, titanium, zirconium, iron, nickel, chromium, and molybdenum.
- tungsten By including these elements, the bond between the undercoat layer and the fluorine-containing ether compound is strengthened, and the friction durability is improved.
- the thickness of the underlayer is preferably 1 to 200 nm, more preferably 2 to 20 nm.
- the thickness of the underlayer is equal to or greater than the lower limit, the effect of improving the adhesion due to the underlayer tends to be sufficiently obtained.
- the thickness of the base layer is equal to or less than the upper limit, the friction durability of the base layer itself increases.
- Methods for measuring the thickness of the underlayer include a method of cross-sectional observation of the underlayer with an electron microscope (SEM, TEM, etc.), and a method of using an optical interference film thickness meter, a spectroscopic ellipsometer, a profilometer, and the like.
- Examples of the method of forming the underlying layer include a method of vapor-depositing a vapor deposition material having a desired composition of the underlying layer on the surface of the base material.
- An example of the vapor deposition method is a vacuum vapor deposition method.
- the vacuum deposition method is a method of evaporating a deposition material in a vacuum chamber and attaching it to the surface of a substrate.
- the temperature during vapor deposition (for example, the temperature of the boat in which the vapor deposition material is placed when using a vacuum vapor deposition apparatus) is preferably 100 to 3000.degree. C., more preferably 500 to 3000.degree.
- the pressure during vapor deposition (for example, when using a vacuum vapor deposition apparatus, the absolute pressure in the tank in which the vapor deposition material is placed) is preferably 1 Pa or less, more preferably 0.1 Pa or less.
- one vapor deposition material may be used, or two or more vapor deposition materials containing different elements may be used.
- the vapor deposition material is melted on a resistance heating boat made of high-melting-point metal, and the resistance heating method is used to evaporate the vapor deposition material. and the electron gun method of evaporating.
- the method of evaporating the vapor deposition material it is possible to evaporate even high-melting-point substances because it can be locally heated, and since the area not hit by the electron beam is low-temperature, there is no risk of reaction with the container or contamination with impurities. gun law is preferred.
- a molten granular material or a sintered material is preferable because it is difficult to scatter even when an air current is generated.
- the surface layer contains the condensate of the fluorine-containing ether compound.
- the hydrolyzable silyl group in the fluorine-containing ether compound undergoes a hydrolysis reaction to form a silanol group (Si-OH), and the silanol group undergoes an intermolecular condensation reaction to form Si- A structure in which an O—Si bond is formed, and a silanol group in the fluorine-containing ether compound is condensed with a silanol group or a Si—OM group (where M is an alkali metal element) on the surface of the base material or underlayer. It includes structures that have reacted to form Si--O--Si bonds.
- the surface layer may contain a condensate of a fluorine-containing compound other than the fluorine-containing ether compound. That is, the surface layer contains a fluorine-containing compound having a reactive silyl group in a state in which a part or all of the reactive silyl groups of the fluorine-containing compound undergo a condensation reaction.
- the thickness of the surface layer is preferably 1-100 nm, more preferably 1-50 nm. If the thickness of the surface layer is at least the lower limit, the effect of the surface layer can be sufficiently obtained. If the thickness of the surface layer is equal to or less than the upper limit, the utilization efficiency is high.
- the thickness of the surface layer is the thickness obtained with an X-ray diffractometer for thin film analysis. The thickness of the surface layer can be calculated from the vibration period of the interference pattern obtained by obtaining the interference pattern of reflected X-rays by the X-ray reflectance method using an X-ray diffractometer for thin film analysis.
- this item is a touch panel.
- the surface layer is preferably formed on the surface of the member that constitutes the surface of the touch panel that is touched by a finger.
- the method for producing the present article is a method of forming a surface layer on a substrate by a dry coating method or a wet coating method using the present surface treatment agent.
- the present surface treating agent When the present surface treating agent does not contain a liquid medium, the present surface treating agent can be used as it is in the dry coating method.
- the dry coating method includes methods such as vacuum deposition, CVD, and sputtering.
- a vacuum vapor deposition method can be preferably used from the viewpoint of suppressing the decomposition of the fluorine-containing ether compound and the simplicity of the apparatus.
- a pellet-like substance in which a fluorine-containing ether compound and a metal compound are supported on a metal porous body made of a metal material such as iron or steel may be used.
- a pellet-like material supporting a fluorine-containing ether compound and a metal compound can be produced by impregnating a metal porous body with the present surface treatment agent containing a liquid medium, followed by drying to remove the liquid medium.
- the present surface treating agent contains a liquid medium
- the present surface treating agent can be suitably used in wet coating methods.
- Wet coating methods include spin coating, wipe coating, spray coating, squeegee coating, dip coating, die coating, inkjet, flow coating, roll coating, casting, Langmuir-Blodgett, and gravure. A coat method and the like can be mentioned.
- an operation for promoting the reaction between the fluorine-containing ether compound and the substrate (or underlayer) may be performed.
- the operation includes heating, humidification, light irradiation, and the like.
- a base material on which a surface layer is formed in an atmosphere containing moisture hydrolysis reaction of hydrolyzable groups, reaction between hydroxyl groups on the surface of the base material and silanol groups, and condensation reaction of silanol groups It can promote reactions such as formation of siloxane bonds.
- compounds in the surface layer that are not chemically bonded to other compounds or the substrate may be removed if necessary. Specific examples include a method of pouring a solvent over the surface layer, a method of wiping off with a cloth impregnated with the solvent, and the like.
- Examples 2-6, 9-13 and 16-19 are examples, and examples 1, 7, 8, 14 and 15 are comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples.
- the compounding amount of each component in the table to be described later indicates a mass standard.
- the content of fluoride ions in the fluoride ion-containing solution and the content of fluoride ions in the surface treatment agent are determined by measuring the fluoride ions using the following ion chromatograph, and by the external standard method. asked.
- a sample for measuring the content of fluoride ions was prepared by adding ultrapure water to a fluoride ion-containing solution or surface treatment agent to extract fluoride ions into the aqueous phase.
- Example 6-4 of International Publication No. 2013/121984 the following compound (b) was obtained in the same manner as in Example 6-4, except that sodium fluoride was not added. Specifically, 8.8 g of the compound (a) and 10.3 g of AK-225 are placed in an eggplant flask, 2.1 g of methanol is added under a nitrogen atmosphere, and the mixture is stirred at 50° C. for 2 hours. , and stirred overnight at room temperature. The reaction mixture was concentrated by an evaporator to obtain 8.4 g of compound (b) (yield 98%). As shown in Example 15 below, this technique leaves fluoride ions (hydrogen fluoride). CF 3 —O—(CF 2 CF 2 O—CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 O) n —CF 2 CF 2 OCF 2 CF 2 CF 2 C( ⁇ O)OCH 3 (b).
- the fluoride ion-containing solution 1 and Novec 7200 were mixed to obtain a fluoride ion-containing solution X having a fluoride ion concentration of 1.5 ppm.
- the surface treatment agent 19 was obtained by diluting with the fluoride ion-containing solution X so that the content of the fluorine-containing ether compound A1-1 in the surface treatment agent was 10% by mass.
- Examples 1 to 19 Manufacture of articles
- 0.5 g of each surface treatment agent obtained as described above is filled in a molybdenum boat in a vacuum deposition device (manufactured by ULVAC, VTR-350M), and the pressure in the vacuum deposition device is 1 ⁇ 10 -3 Pa or less.
- exhausted to The boat containing the surface treatment agent is heated at a rate of temperature increase of 10°C/min or less, and when the deposition rate by the crystal oscillation type film thickness gauge exceeds 1 nm/sec, the shutter is opened and the substrate (chemically strengthened glass ) was started to form a film on the surface. When the film thickness reached about 50 nm, the shutter was closed to terminate the film formation on the substrate surface.
- the surface layer of each product obtained was subjected to the above friction test, and the number of reciprocations B at which the water contact angle of the surface layer after rubbing decreased by 8° was recorded. Based on the obtained reciprocation number A and reciprocation number B, the ratio of reciprocation number B to reciprocation number A (reciprocation number B/reciprocation number A) was determined, and long-term storage stability was evaluated according to the following criteria. It can be said that the closer the ratio is to 1.00, the better the long-term storage stability of the surface treatment agent. Table 1 shows the evaluation results.
- the water contact angle was measured by applying 2 ⁇ L of distilled water to the surface of the surface layer and using a contact angle measuring device (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., DM-500).
- the surface treatment agent containing a fluorine-containing ether compound and a predetermined amount of fluoride ions has excellent long-term storage stability and can form a surface layer with excellent light resistance (Example 2).
- Example 6 Examples 9 to 13 and Examples 16 to 19).
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Abstract
耐光性に優れた表面層を形成でき、かつ、長期保存安定性に優れた表面処理剤、表面層を有する物品、及び、物品の製造方法の提供。 本発明の表面処理剤は、フルオロポリエーテル鎖と反応性シリル基とを有する含フッ素エーテル化合物と、フッ化物イオンと、を含む表面処理剤であって、フッ化物イオンの含有量が、表面処理剤の全質量に対して、0.1~3.0質量ppmである。
Description
本発明は、表面処理剤、物品及び物品の製造方法に関する。
基材の表面に撥水撥油性、防汚性等を付与するために、フルオロポリエーテル鎖と、反応性シリル基と、を有する含フッ素エーテル化合物を用いた表面処理によって、基材の表面に含フッ素エーテル化合物の縮合物からなる表面層を形成することが知られている(特許文献1)。
近年、含フッ素エーテル化合物を用いて形成された表面層に対する要求性能が高くなっている。例えば、基材上に表面層を有する物品は、多様な環境下で用いられる場合があるので、表面層には耐光性のより一層の向上が求められている。
また、含フッ素エーテル化合物を含む表面処理剤を長期間保存した場合であっても、性能の低下を抑制できること、すなわち、表面処理剤の長期保存安定性に優れることが求められている。
本発明者らが、特許文献1に記載の表面処理剤を参考にして、含フッ素エーテル化合物を含む表面処理剤を用いて形成された表面層を評価したところ、表面層の耐光性に改良の余地があることを見出した。
また、含フッ素エーテル化合物を含む表面処理剤を長期間保存した場合であっても、性能の低下を抑制できること、すなわち、表面処理剤の長期保存安定性に優れることが求められている。
本発明者らが、特許文献1に記載の表面処理剤を参考にして、含フッ素エーテル化合物を含む表面処理剤を用いて形成された表面層を評価したところ、表面層の耐光性に改良の余地があることを見出した。
そこで、本発明は、耐光性に優れた表面層を形成でき、長期保存安定性に優れる表面処理剤、表面層を有する物品、及び、物品の製造方法の提供を課題とする。
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、含フッ素エーテル化合物と所定量のフッ化物イオンとを含む表面処理剤は、長期保存安定性に優れ、かつ、耐光性に優れた表面層を形成できることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
[1] フルオロポリエーテル鎖と反応性シリル基とを有する含フッ素エーテル化合物と、
フッ化物イオンと、を含む表面処理剤であって、
上記フッ化物イオンの含有量が、上記表面処理剤の全質量に対して、0.1~3.0質量ppmであることを特徴とする、表面処理剤。
[2] 上記フッ化物イオンの含有量が、上記表面処理剤の全質量に対して、0.5~1.5質量ppmである、[1]に記載の表面処理剤。
[3] 前記フッ化物イオンの含有量が、本表面処理剤中の含フッ素エーテル化合物の全質量に対して、1~30質量ppmである、[1]または[2]に記載の表面処理剤。
[4] 前記フルオロポリエーテル鎖の1つ当たりの分子量が2,000~20,000である、[1]~[3]のいずれかに記載の表面処理剤。
[5] 前記含フッ素エーテル化合物が下式(A1)、下式(A2)又は下式(A3)で表される化合物である、[1]~[4]のいずれかに記載の表面処理剤。
[Rf1-(ORf11)y1-O-R1]j-L1-(R11-T11)x1 ・・・(A1)
(T31-R31)x3-L3-R3-(ORf12)y2-O-R2-L2-(R21-T21)x2 ・・・(A2)
Q1[-(ORf13)y3-O-R4-L4-(R41-T41)x4]r1 ・・・(A3)
ただし、
Rf1は、炭素数1~20のフルオロアルキル基であり、Rf1が複数ある場合、複数あるRf1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rf11は、炭素数1~6のフルオロアルキレン基であり、Rf11が複数ある場合、複数あるRf11は互いに同一であっても異なっていてもよく、
R1は、アルキレン基又はフルオロアルキレン基であり、R1が複数ある場合、複数あるR1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
L1は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよいj+x1価の有機基であって、R1及びR11に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R11は、L1に結合する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
T11は、-SiRa11 z11Ra12 3-z11であり、
Ra11は水酸基又は加水分解性基であって、Ra11が複数ある場合、複数あるRa11は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra12は非加水分解性基であり、Ra12が複数ある場合、複数あるRa12は互いに同一であっても異なっていてもよく、
jは1以上の整数であり、
z11は1~3の整数であり、
x1は1以上の整数であり、
y1は1以上の整数であり、y1が複数ある場合、複数あるy1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rf12は、炭素数1~6のフルオロアルキレン基であり、Rf12が複数ある場合、複数あるRf12は互いに同一であっても異なっていてもよく、
R2及びR3は、各々独立に、アルキレン基又はフルオロアルキレン基であり、
L2は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよい1+x2価の有機基であって、R2及びR21に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R21は、L2に隣接する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
L3は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよい1+x3価の有機基であって、R3及びR31に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R31は、L3に隣接する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
T21及びT31は、各々独立に、-SiRa21 z21Ra22 3-z21であり、
Ra21は水酸基又は加水分解性基であって、Ra21が複数ある場合、複数あるRa21は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra22は非加水分解性基であり、Ra22が複数ある場合、複数あるRa22は互いに同一であっても異なっていてもよく、
z21は1~3の整数であり、
x2及びx3は各々独立に1以上の整数であり、
y2は1以上の整数であり、
Q1は分岐点を有するr1価の基であり、
Rf13は、炭素数1~6のフルオロアルキレン基であり、Rf13が複数ある場合、複数あるRf13は互いに同一であっても異なっていてもよく、
R4は、各々独立に、アルキレン基又はフルオロアルキレン基であり、
L4は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよい1+x4価の有機基であって、R4及びR41に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R41は、L4に隣接する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
T41は、-SiRa41 z41Ra42 3-z41であり、
Ra41は水酸基又は加水分解性基であって、Ra41が複数ある場合、複数あるRa41は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra42は非加水分解性基であり、Ra42が複数ある場合、複数あるRa42は互いに同一であっても異なっていてもよく、
z41は1~3の整数であり、
x4は1以上の整数であり、
y3は1以上の整数であり、
r1は3又は4である。
[6] さらに、液状媒体を含む、[1]~[5]のいずれかに記載の表面処理剤。
[7] 前記液状媒体がフッ素系有機溶媒である、[6]に記載の表面処理剤。
[8] [1]~[7]のいずれかに記載の表面処理剤から形成された表面層を基材上に有することを特徴とする、物品。
[9] [1]~[7]のいずれかに記載の表面処理剤を用いて、ドライコーティング法又はウェットコーティング法により、基材上に表面層を形成することを特徴とする、物品の製造方法。
[1] フルオロポリエーテル鎖と反応性シリル基とを有する含フッ素エーテル化合物と、
フッ化物イオンと、を含む表面処理剤であって、
上記フッ化物イオンの含有量が、上記表面処理剤の全質量に対して、0.1~3.0質量ppmであることを特徴とする、表面処理剤。
[2] 上記フッ化物イオンの含有量が、上記表面処理剤の全質量に対して、0.5~1.5質量ppmである、[1]に記載の表面処理剤。
[3] 前記フッ化物イオンの含有量が、本表面処理剤中の含フッ素エーテル化合物の全質量に対して、1~30質量ppmである、[1]または[2]に記載の表面処理剤。
[4] 前記フルオロポリエーテル鎖の1つ当たりの分子量が2,000~20,000である、[1]~[3]のいずれかに記載の表面処理剤。
[5] 前記含フッ素エーテル化合物が下式(A1)、下式(A2)又は下式(A3)で表される化合物である、[1]~[4]のいずれかに記載の表面処理剤。
[Rf1-(ORf11)y1-O-R1]j-L1-(R11-T11)x1 ・・・(A1)
(T31-R31)x3-L3-R3-(ORf12)y2-O-R2-L2-(R21-T21)x2 ・・・(A2)
Q1[-(ORf13)y3-O-R4-L4-(R41-T41)x4]r1 ・・・(A3)
ただし、
Rf1は、炭素数1~20のフルオロアルキル基であり、Rf1が複数ある場合、複数あるRf1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rf11は、炭素数1~6のフルオロアルキレン基であり、Rf11が複数ある場合、複数あるRf11は互いに同一であっても異なっていてもよく、
R1は、アルキレン基又はフルオロアルキレン基であり、R1が複数ある場合、複数あるR1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
L1は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよいj+x1価の有機基であって、R1及びR11に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R11は、L1に結合する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
T11は、-SiRa11 z11Ra12 3-z11であり、
Ra11は水酸基又は加水分解性基であって、Ra11が複数ある場合、複数あるRa11は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra12は非加水分解性基であり、Ra12が複数ある場合、複数あるRa12は互いに同一であっても異なっていてもよく、
jは1以上の整数であり、
z11は1~3の整数であり、
x1は1以上の整数であり、
y1は1以上の整数であり、y1が複数ある場合、複数あるy1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rf12は、炭素数1~6のフルオロアルキレン基であり、Rf12が複数ある場合、複数あるRf12は互いに同一であっても異なっていてもよく、
R2及びR3は、各々独立に、アルキレン基又はフルオロアルキレン基であり、
L2は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよい1+x2価の有機基であって、R2及びR21に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R21は、L2に隣接する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
L3は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよい1+x3価の有機基であって、R3及びR31に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R31は、L3に隣接する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
T21及びT31は、各々独立に、-SiRa21 z21Ra22 3-z21であり、
Ra21は水酸基又は加水分解性基であって、Ra21が複数ある場合、複数あるRa21は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra22は非加水分解性基であり、Ra22が複数ある場合、複数あるRa22は互いに同一であっても異なっていてもよく、
z21は1~3の整数であり、
x2及びx3は各々独立に1以上の整数であり、
y2は1以上の整数であり、
Q1は分岐点を有するr1価の基であり、
Rf13は、炭素数1~6のフルオロアルキレン基であり、Rf13が複数ある場合、複数あるRf13は互いに同一であっても異なっていてもよく、
R4は、各々独立に、アルキレン基又はフルオロアルキレン基であり、
L4は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよい1+x4価の有機基であって、R4及びR41に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R41は、L4に隣接する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
T41は、-SiRa41 z41Ra42 3-z41であり、
Ra41は水酸基又は加水分解性基であって、Ra41が複数ある場合、複数あるRa41は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra42は非加水分解性基であり、Ra42が複数ある場合、複数あるRa42は互いに同一であっても異なっていてもよく、
z41は1~3の整数であり、
x4は1以上の整数であり、
y3は1以上の整数であり、
r1は3又は4である。
[6] さらに、液状媒体を含む、[1]~[5]のいずれかに記載の表面処理剤。
[7] 前記液状媒体がフッ素系有機溶媒である、[6]に記載の表面処理剤。
[8] [1]~[7]のいずれかに記載の表面処理剤から形成された表面層を基材上に有することを特徴とする、物品。
[9] [1]~[7]のいずれかに記載の表面処理剤を用いて、ドライコーティング法又はウェットコーティング法により、基材上に表面層を形成することを特徴とする、物品の製造方法。
本発明によれば、耐光性に優れた表面層を形成でき、長期保存安定性に優れる表面処理剤、表面層を有する物品、及び、物品の製造方法が提供できる。
本明細書において、式(g1)で表される基を、基(g1)と記すことがある。また、式(A1)で表される化合物を、化合物(A1)と記すことがある。他の式で表される化合物等もこれらに準ずる。
フルオロアルキル基とは、ペルフルオロアルキル基とパーシャルフルオロアルキル基とを合わせた総称である。ペルフルオロアルキル基とは、アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換された基を意味する。またパーシャルフルオロアルキル基とは、水素原子の1個以上がフッ素原子で置換され、かつ、水素原子を1個以上有するアルキル基である。すなわちフルオロアルキル基は1個以上のフッ素原子を有するアルキル基である。
「反応性シリル基」とは、加水分解性シリル基及びシラノール基(Si-OH)の総称であり、「加水分解性シリル基」とは、加水分解反応してシラノール基を形成し得る基を意味する。
「有機基」とは、置換基を有していてもよく、炭素鎖中にヘテロ原子又は他の結合を有してもよい炭化水素基を意味する。
「炭化水素基」とは、炭素原子と水素原子からなる基であり、脂肪族炭化水素基(例えば、2価の脂肪族炭化水素基としては、直鎖アルキレン基、分岐を有するアルキレン基、シクロアルキレン基等)、芳香族炭化水素基(例えば、2価の芳香族炭化水素基としては、フェニレン基等)及びこれらの組み合わせからなる基である。
「表面層」とは、基材上に形成される層を意味する。
フルオロポリエーテル鎖の「分子量」は、1H-NMR及び19F-NMRによって、末端基を基準にしてオキシフルオロアルキレン単位の数(平均値)を求めて算出される数平均分子量である。
数値範囲を示す「~」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された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。
「ppm」は「parts-per-million(10-6)」を意味し、例えば1.0質量ppmは1.0×10-6質量%を表す。
フルオロアルキル基とは、ペルフルオロアルキル基とパーシャルフルオロアルキル基とを合わせた総称である。ペルフルオロアルキル基とは、アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換された基を意味する。またパーシャルフルオロアルキル基とは、水素原子の1個以上がフッ素原子で置換され、かつ、水素原子を1個以上有するアルキル基である。すなわちフルオロアルキル基は1個以上のフッ素原子を有するアルキル基である。
「反応性シリル基」とは、加水分解性シリル基及びシラノール基(Si-OH)の総称であり、「加水分解性シリル基」とは、加水分解反応してシラノール基を形成し得る基を意味する。
「有機基」とは、置換基を有していてもよく、炭素鎖中にヘテロ原子又は他の結合を有してもよい炭化水素基を意味する。
「炭化水素基」とは、炭素原子と水素原子からなる基であり、脂肪族炭化水素基(例えば、2価の脂肪族炭化水素基としては、直鎖アルキレン基、分岐を有するアルキレン基、シクロアルキレン基等)、芳香族炭化水素基(例えば、2価の芳香族炭化水素基としては、フェニレン基等)及びこれらの組み合わせからなる基である。
「表面層」とは、基材上に形成される層を意味する。
フルオロポリエーテル鎖の「分子量」は、1H-NMR及び19F-NMRによって、末端基を基準にしてオキシフルオロアルキレン単位の数(平均値)を求めて算出される数平均分子量である。
数値範囲を示す「~」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された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。
「ppm」は「parts-per-million(10-6)」を意味し、例えば1.0質量ppmは1.0×10-6質量%を表す。
[表面処理剤]
本発明の表面処理剤(以下、「本表面処理剤」ともいう。)は、フルオロポリエーテル鎖と反応性シリル基とを有する含フッ素エーテル化合物と、フッ化物イオンと、を含み、上記フッ化物イオンの含有量が本表面処理剤の全質量に対して0.1~3.0質量ppmである。
本表面処理剤は、長期保存安定性に優れ、かつ、耐光性に優れた表面層を形成できる。形成できる。この理由の詳細は明らかになっていないが、以下の理由によると推測される。
表面処理剤中のフッ化物イオンの含有量が0.1質量ppm以上であると、表面層を形成する際に、フルオロポリエーテル鎖の末端の反応性シリル基の加水分解反応触媒として働く。そのため、得られる表面層中における未反応の反応性シリル基が減少し、フルオロポリエーテル鎖と基材との連結部が増加すると推測される。これにより、紫外線照射によって1か所の連結が切断されたとしても残りの連結部によって基材と十分に結合されているので、表面層の耐光性が向上したと推測される。
一方で、表面処理剤中のフッ化物イオンの含有量が多すぎると、反応性シリル基の反応性が高くなるために、表面処理剤を長期保存した場合にパーフルオロポリエーテル鎖の末端の反応性シリル基が互いに反応して縮合が進行する。そのため、長期保存後の表面処理剤を用いて形成された表面層は、長期保存前の表面処理剤を用いて形成された表面層と比較して、摩擦耐久性が低下したと推測される。この問題に対して、表面処理剤中のフッ化物イオンの含有量を3.0質量ppm以下にすることで、表面処理剤の長期保存安定性が向上するので、これを用いて得られる表面層の摩擦耐久性の低下が抑制されたと推測される。
本発明の表面処理剤(以下、「本表面処理剤」ともいう。)は、フルオロポリエーテル鎖と反応性シリル基とを有する含フッ素エーテル化合物と、フッ化物イオンと、を含み、上記フッ化物イオンの含有量が本表面処理剤の全質量に対して0.1~3.0質量ppmである。
本表面処理剤は、長期保存安定性に優れ、かつ、耐光性に優れた表面層を形成できる。形成できる。この理由の詳細は明らかになっていないが、以下の理由によると推測される。
表面処理剤中のフッ化物イオンの含有量が0.1質量ppm以上であると、表面層を形成する際に、フルオロポリエーテル鎖の末端の反応性シリル基の加水分解反応触媒として働く。そのため、得られる表面層中における未反応の反応性シリル基が減少し、フルオロポリエーテル鎖と基材との連結部が増加すると推測される。これにより、紫外線照射によって1か所の連結が切断されたとしても残りの連結部によって基材と十分に結合されているので、表面層の耐光性が向上したと推測される。
一方で、表面処理剤中のフッ化物イオンの含有量が多すぎると、反応性シリル基の反応性が高くなるために、表面処理剤を長期保存した場合にパーフルオロポリエーテル鎖の末端の反応性シリル基が互いに反応して縮合が進行する。そのため、長期保存後の表面処理剤を用いて形成された表面層は、長期保存前の表面処理剤を用いて形成された表面層と比較して、摩擦耐久性が低下したと推測される。この問題に対して、表面処理剤中のフッ化物イオンの含有量を3.0質量ppm以下にすることで、表面処理剤の長期保存安定性が向上するので、これを用いて得られる表面層の摩擦耐久性の低下が抑制されたと推測される。
<含フッ素エーテル化合物>
含フッ素エーテル化合物は、フルオロポリエーテル鎖と、反応性シリル基と、を有する。
含フッ素エーテル化合物はフルオロポリエーテル鎖を有するため、含フッ素エーテル化合物を用いて得られる表面層は、撥水撥油性、指紋汚れ除去性に優れる。
含フッ素エーテル化合物は反応性シリル基を有する。当該反応性シリル基は基材と強固に化学結合するため得られる表面層は摩擦耐久性に優れる。
含フッ素エーテル化合物は、フルオロポリエーテル鎖と、反応性シリル基と、を有する。
含フッ素エーテル化合物はフルオロポリエーテル鎖を有するため、含フッ素エーテル化合物を用いて得られる表面層は、撥水撥油性、指紋汚れ除去性に優れる。
含フッ素エーテル化合物は反応性シリル基を有する。当該反応性シリル基は基材と強固に化学結合するため得られる表面層は摩擦耐久性に優れる。
フルオロポリエーテル鎖は、2以上のオキシフルオロアルキレン単位を有する基である。
フルオロポリエーテル鎖は水素原子を有していてもよい。表面層の摩擦耐久性及び指紋汚れ除去性により優れる点からは、フルオロポリエーテル鎖の下記数式(I)で表される中のフッ素原子の割合は60%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、実質的に100%、すなわちペルフルオロポリエーテル鎖が更に好ましい。フッ素原子が60%以上であれば、フルオロポリエーテル鎖のフッ素量が増大して、潤滑性や指紋除去性がより向上する。
数式(I):フッ素原子の割合(%)=(フッ素原子の数)/{(フッ素原子の数)+(水素原子の数)}×100
フルオロポリエーテル鎖は水素原子を有していてもよい。表面層の摩擦耐久性及び指紋汚れ除去性により優れる点からは、フルオロポリエーテル鎖の下記数式(I)で表される中のフッ素原子の割合は60%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、実質的に100%、すなわちペルフルオロポリエーテル鎖が更に好ましい。フッ素原子が60%以上であれば、フルオロポリエーテル鎖のフッ素量が増大して、潤滑性や指紋除去性がより向上する。
数式(I):フッ素原子の割合(%)=(フッ素原子の数)/{(フッ素原子の数)+(水素原子の数)}×100
フルオロポリエーテル鎖の1つ当たりの分子量は、表面層の指紋汚れ除去性及び潤滑性を両立する点から、2,000~20,000が好ましく、2,500~15,000がより好ましく、3,000~10,000が更に好ましい。フルオロポリエーテル鎖の分子量が2,000以上であれば、フルオロポリエーテル鎖の柔軟性が向上するとともに、分子中のフッ素量が増加して、潤滑性や指紋除去性がより向上する。一方、フルオロポリエーテル鎖の分子量が20,000以下であれば、表面層の摩擦耐久性により優れる。
フルオロポリエーテル鎖は、構造(f1)が好ましい。
(ORf)y ・・・(f1)
(ORf)y ・・・(f1)
Rfは、炭素数1~6のフルオロアルキレン基であり、複数あるRfは互いに同一であっても異なっていてもよい。
yは2以上の整数であればよく、2~200が好ましい。
yは2以上の整数であればよく、2~200が好ましい。
(ORf)yは、下記式(f2)で表される構造を有することが好ましい。
-[(OGf1)m1(OGf2)m2(OGf3)m3(OGf4)m4(OGf5)m5(OGf6)m6]- ・・・(f2)
ただし、
Gf1は、炭素数1のフルオロアルキレン基であり、
Gf2は、炭素数2のフルオロアルキレン基であり、
Gf3は、炭素数3のフルオロアルキレン基であり、
Gf4は、炭素数4のフルオロアルキレン基であり、
Gf5は、炭素数5のフルオロアルキレン基であり、
Gf6は、炭素数6のフルオロアルキレン基であり、
m1、m2、m3、m4、m5、m6は、それぞれ独立に0又は1以上の整数を表し、
m1+m2+m3+m4+m5+m6は2~200の整数が好ましい。
なお、式(f2)における(OGf1)~(OGf6)の結合順序は任意である。式(f2)のm1~m6は、それぞれ、(OGf1)~(OGf6)の個数を表すものであり、配置を表すものではない。例えば、(OGf5)m5は、(OGf5)の数がm5個であることを表し、(OGf5)m5のブロック配置構造を表すものではない。同様に、(OGf1)~(OGf6)の記載順は、それぞれの単位の結合順序を表すものではない。
また上記炭素数3~6のフルオロアルキレン基は、直鎖フルオロアルキレン基であってもよく、分岐、又は環構造を有するフルオロアルキレン基であってもよい。
-[(OGf1)m1(OGf2)m2(OGf3)m3(OGf4)m4(OGf5)m5(OGf6)m6]- ・・・(f2)
ただし、
Gf1は、炭素数1のフルオロアルキレン基であり、
Gf2は、炭素数2のフルオロアルキレン基であり、
Gf3は、炭素数3のフルオロアルキレン基であり、
Gf4は、炭素数4のフルオロアルキレン基であり、
Gf5は、炭素数5のフルオロアルキレン基であり、
Gf6は、炭素数6のフルオロアルキレン基であり、
m1、m2、m3、m4、m5、m6は、それぞれ独立に0又は1以上の整数を表し、
m1+m2+m3+m4+m5+m6は2~200の整数が好ましい。
なお、式(f2)における(OGf1)~(OGf6)の結合順序は任意である。式(f2)のm1~m6は、それぞれ、(OGf1)~(OGf6)の個数を表すものであり、配置を表すものではない。例えば、(OGf5)m5は、(OGf5)の数がm5個であることを表し、(OGf5)m5のブロック配置構造を表すものではない。同様に、(OGf1)~(OGf6)の記載順は、それぞれの単位の結合順序を表すものではない。
また上記炭素数3~6のフルオロアルキレン基は、直鎖フルオロアルキレン基であってもよく、分岐、又は環構造を有するフルオロアルキレン基であってもよい。
Gf1の具体例としては、-CF2-、-CHF-が挙げられる。
Gf2の具体例としては、-CF2CF2-、-CHFCF2-、-CHFCHF-、-CH2CF2-、-CH2CHF-等が挙げられる。
Gf3の具体例としては、-CF2CF2CF2-、-CF2CHFCF2-、-CF2CH2CF2-、-CHFCF2CF2-、-CHFCHFCF2-、-CHFCHFCHF-、-CHFCH2CF2-、-CH2CF2CF2-、-CH2CHFCF2-、-CH2CH2CF2-、-CH2CF2CHF-、-CH2CHFCHF-、-CH2CH2CHF-、-CF(CF3)-CF2-、-CF(CHF2)-CF2-、-CF(CH2F)-CF2-、-CF(CH3)-CF2-、-CF(CF3)-CHF-、-CF(CHF2)-CHF-、-CF(CH2F)-CHF-、-CF(CH3)-CHF-、-CF(CF3)-CH2-、-CF(CHF2)-CH2-、-CF(CH2F)-CH2-、-CF(CH3)-CH2-、-CH(CF3)-CF2-、-CH(CHF2)-CF2-、-CH(CH2F)-CF2-、-CH(CH3)-CF2-、-CH(CF3)-CHF-、-CH(CHF2)-CHF-、-CH(CH2F)-CHF-、-CH(CH3)-CHF-、-CH(CF3)-CH2-、-CH(CHF2)-CH2-、-CH(CH2F)-CH2-等が挙げられる。
Gf4の具体例としては、-CF2CF2CF2CF2-、-CHFCF2CF2CF2-、-CH2CF2CF2CF2-、-CF2CHFCF2CF2-、-CHFCHFCF2CF2-、-CH2CHFCF2CF2-、-CF2CH2CF2CF2-、-CHFCH2CF2CF2-、-CH2CH2CF2CF2-、-CHFCF2CHFCF2-、-CH2CF2CHFCF2-、-CF2CHFCHFCF2-、-CHFCHFCHFCF2-、-CH2CHFCHFCF2-、-CF2CH2CHFCF2-、-CHFCH2CHFCF2-、-CH2CH2CHFCF2-、-CF2CH2CH2CF2-、-CHFCH2CH2CF2-、-CH2CH2CH2CF2-、-CHFCH2CH2CHF-、-CH2CH2CH2CHF-、-cycloC4F6-等が挙げられる。
Gf5の具体例としては、-CF2CF2CF2CF2CF2-、-CHFCF2CF2CF2CF2-、-CH2CHFCF2CF2CF2-、-CF2CHFCF2CF2CF2-、-CHFCHFCF2CF2CF2-、-CF2CH2CF2CF2CF2-、-CHFCH2CF2CF2CF2-、-CH2CH2CF2CF2CF2-、-CF2CF2CHFCF2CF2-、-CHFCF2CHFCF2CF2-、-CH2CF2CHFCF2CF2-、-CH2CF2CF2CF2CH2-、-cycloC5F8-等が挙げられる。
Gf6の具体例としては、-CF2CF2CF2CF2CF2CF2-、-CF2CF2CHFCHFCF2CF2-、-CHFCF2CF2CF2CF2CF2-、-CHFCHFCHFCHFCHFCHF-、-CHFCF2CF2CF2CF2CH2-、-CH2CF2CF2CF2CF2CH2-、-cycloC6F10-等が挙げられる。
ここで、-cycloC4F6-は、ペルフルオロシクロブタンジイル基を意味し、その具体例としては、ペルフルオロシクロブタン-1,2-ジイル基、ペルフルオロシクロブタン-1,3-ジイル基が挙げられる。-cycloC5F8-は、ペルフルオロシクロペンタンジイル基を意味し、その具体例としては、ペルフルオロシクロペンタン-1,3-ジイル基が挙げられる。-cycloC6F10-は、ペルフルオロシクロヘキサンジイル基を意味し、その具体例としては、ペルフルオロシクロヘキサン-1,4-ジイル基が挙げられる。
Gf2の具体例としては、-CF2CF2-、-CHFCF2-、-CHFCHF-、-CH2CF2-、-CH2CHF-等が挙げられる。
Gf3の具体例としては、-CF2CF2CF2-、-CF2CHFCF2-、-CF2CH2CF2-、-CHFCF2CF2-、-CHFCHFCF2-、-CHFCHFCHF-、-CHFCH2CF2-、-CH2CF2CF2-、-CH2CHFCF2-、-CH2CH2CF2-、-CH2CF2CHF-、-CH2CHFCHF-、-CH2CH2CHF-、-CF(CF3)-CF2-、-CF(CHF2)-CF2-、-CF(CH2F)-CF2-、-CF(CH3)-CF2-、-CF(CF3)-CHF-、-CF(CHF2)-CHF-、-CF(CH2F)-CHF-、-CF(CH3)-CHF-、-CF(CF3)-CH2-、-CF(CHF2)-CH2-、-CF(CH2F)-CH2-、-CF(CH3)-CH2-、-CH(CF3)-CF2-、-CH(CHF2)-CF2-、-CH(CH2F)-CF2-、-CH(CH3)-CF2-、-CH(CF3)-CHF-、-CH(CHF2)-CHF-、-CH(CH2F)-CHF-、-CH(CH3)-CHF-、-CH(CF3)-CH2-、-CH(CHF2)-CH2-、-CH(CH2F)-CH2-等が挙げられる。
Gf4の具体例としては、-CF2CF2CF2CF2-、-CHFCF2CF2CF2-、-CH2CF2CF2CF2-、-CF2CHFCF2CF2-、-CHFCHFCF2CF2-、-CH2CHFCF2CF2-、-CF2CH2CF2CF2-、-CHFCH2CF2CF2-、-CH2CH2CF2CF2-、-CHFCF2CHFCF2-、-CH2CF2CHFCF2-、-CF2CHFCHFCF2-、-CHFCHFCHFCF2-、-CH2CHFCHFCF2-、-CF2CH2CHFCF2-、-CHFCH2CHFCF2-、-CH2CH2CHFCF2-、-CF2CH2CH2CF2-、-CHFCH2CH2CF2-、-CH2CH2CH2CF2-、-CHFCH2CH2CHF-、-CH2CH2CH2CHF-、-cycloC4F6-等が挙げられる。
Gf5の具体例としては、-CF2CF2CF2CF2CF2-、-CHFCF2CF2CF2CF2-、-CH2CHFCF2CF2CF2-、-CF2CHFCF2CF2CF2-、-CHFCHFCF2CF2CF2-、-CF2CH2CF2CF2CF2-、-CHFCH2CF2CF2CF2-、-CH2CH2CF2CF2CF2-、-CF2CF2CHFCF2CF2-、-CHFCF2CHFCF2CF2-、-CH2CF2CHFCF2CF2-、-CH2CF2CF2CF2CH2-、-cycloC5F8-等が挙げられる。
Gf6の具体例としては、-CF2CF2CF2CF2CF2CF2-、-CF2CF2CHFCHFCF2CF2-、-CHFCF2CF2CF2CF2CF2-、-CHFCHFCHFCHFCHFCHF-、-CHFCF2CF2CF2CF2CH2-、-CH2CF2CF2CF2CF2CH2-、-cycloC6F10-等が挙げられる。
ここで、-cycloC4F6-は、ペルフルオロシクロブタンジイル基を意味し、その具体例としては、ペルフルオロシクロブタン-1,2-ジイル基、ペルフルオロシクロブタン-1,3-ジイル基が挙げられる。-cycloC5F8-は、ペルフルオロシクロペンタンジイル基を意味し、その具体例としては、ペルフルオロシクロペンタン-1,3-ジイル基が挙げられる。-cycloC6F10-は、ペルフルオロシクロヘキサンジイル基を意味し、その具体例としては、ペルフルオロシクロヘキサン-1,4-ジイル基が挙げられる。
(ORf)yは、撥水撥油性、摩擦耐久性、指紋汚れ除去性により優れる点から、中でも、下式(f3)~下式(f5)で表される構造のいずれかを有することが好ましく、アルカリ耐性により優れる点から、下式(f3)で表される構造を有することがより好ましく、(OCF2)m1・(OCF2CF2)m2で表される構造が更に好ましい。
(OGf1)m1・(OGf2)m2 ・・・(f3)
(OGf2)m2・(OGf4)m4 ・・・(f4)
(OGf3)m3 ・・・(f5)
ただし、式(f3)~式(f5)の各符号は、上記式(f2)と同様である。
(OGf1)m1・(OGf2)m2 ・・・(f3)
(OGf2)m2・(OGf4)m4 ・・・(f4)
(OGf3)m3 ・・・(f5)
ただし、式(f3)~式(f5)の各符号は、上記式(f2)と同様である。
式(f3)及び式(f4)において、(OGf1)と(OGf2)、(OGf2)と(OGf4)の結合順序は各々任意である。例えば式(G2)において(OGf1)と(OGf2)が交互に配置されてもよく、(OGf1)と(OGf2)が各々ブロックに配置されてもよく、またランダムであってもよい。式(f5)においても同様である。
式(f3)において、m1は1~30が好ましく、1~20がより好ましい。またm2は1~30が好ましく、1~20がより好ましい。
式(f4)において、m2は1~30が好ましく、1~20がより好ましい。またm4は1~30が好ましく、1~20がより好ましい。
式(f5)において、m3は1~30が好ましく、1~20がより好ましい。
式(f3)において、m1は1~30が好ましく、1~20がより好ましい。またm2は1~30が好ましく、1~20がより好ましい。
式(f4)において、m2は1~30が好ましく、1~20がより好ましい。またm4は1~30が好ましく、1~20がより好ましい。
式(f5)において、m3は1~30が好ましく、1~20がより好ましい。
上記フルオロポリエーテル鎖(ORf)y中のフッ素原子の割合[{フッ素原子数/(フッ素原子数+水素原子数)}×100(%)]は、撥水撥油性及び指紋除去性に優れる点から、60%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、80%以上が更に好ましい。
また、フルオロポリエーテル鎖(ORf)y部分の分子量は、摩擦耐久性の点から、2,000~20,000が好ましく、2,500~15,000がより好ましく、3,000~10,000が更に好ましい。
また、フルオロポリエーテル鎖(ORf)y部分の分子量は、摩擦耐久性の点から、2,000~20,000が好ましく、2,500~15,000がより好ましく、3,000~10,000が更に好ましい。
反応性シリル基は、基(g1)が好ましい。
-SiRa1 z1Ra2 3-z1 ・・・(g1)
ただし、
Ra1は水酸基又は加水分解性基であって、Ra1が複数ある場合、複数あるRa1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra2は非加水分解性基であり、Ra2が複数ある場合、複数あるRa2は互いに同一であっても異なっていてもよく、
z1は1~3の整数である。
-SiRa1 z1Ra2 3-z1 ・・・(g1)
ただし、
Ra1は水酸基又は加水分解性基であって、Ra1が複数ある場合、複数あるRa1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra2は非加水分解性基であり、Ra2が複数ある場合、複数あるRa2は互いに同一であっても異なっていてもよく、
z1は1~3の整数である。
Ra1が水酸基の場合、Si原子と共にシラノール(Si-OH)基を構成する。また、加水分解性基は加水分解反応によって水酸基(すなわちシラノール基)となる基である。シラノール基は、更に分子間で反応してSi-O-Si結合を形成する。また、シラノール基は、基材(又は下地層)の表面の水酸基(基材(又は下地層)-OH)と脱水縮合反応して、化学結合(基材(又は下地層)-O-Si)を形成する。含フッ素エーテル化合物は基(g1)を1以上有することにより、表面層形成後の摩擦耐久性に優れる。
Ra1の加水分解性基としては、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子、アシル基、アシルオキシ基、イソシアナート基(-NCO)等が挙げられる。アルコキシ基としては、炭素数1~4のアルコキシ基が好ましい。アシル基としては、炭素数1~6のアシル基が好ましい。アシルオキシ基としては、炭素数1~6のアシルオキシ基が好ましい。
Ra1は、含フッ素エーテル化合物の製造のしやすさの点から、中でも、炭素数1~4のアルコキシ基又はハロゲン原子が好ましい。Ra1におけるアルコキシ基は、含フッ素エーテル化合物の保存安定性に優れ、反応時のアウトガスが抑制される点から、中でも、炭素数1~4のアルコキシ基が好ましく、長期の保存安定性の点からはエトキシ基がより好ましく、加水分解反応委時間を短時間にする点からはメトキシ基がより好ましい。ハロゲン原子としては、中でも塩素原子が好ましい。
Ra2の非加水分解性基としては、水素原子又は1価の炭化水素基等が挙げられる。炭化水素基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アリル基等が挙げられ、製造の容易性等の点から、アルキル基が好ましい。また、製造の容易性等の点から、炭化水素基の炭素数は、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が更に好ましい。
z1は1~3の整数であればよく、基材(又は下地層)との密着性の点から、2又は3が好ましく、3がより好ましい。
基(g1)の具体例としては、-Si(OCH3)3、-SiCH3(OCH3)2、-Si(OCH2CH3)3、-SiCl3、-Si(OCOCH3)3、-Si(NCO)3等が挙げられる。製造における取扱いやすさの点から、-Si(OCH3)3が好ましい。
なお、1分子中に基(g1)が複数ある場合、当該複数ある基(g1)は同一であっても異なっていてもよい。
基(g1)の具体例としては、-Si(OCH3)3、-SiCH3(OCH3)2、-Si(OCH2CH3)3、-SiCl3、-Si(OCOCH3)3、-Si(NCO)3等が挙げられる。製造における取扱いやすさの点から、-Si(OCH3)3が好ましい。
なお、1分子中に基(g1)が複数ある場合、当該複数ある基(g1)は同一であっても異なっていてもよい。
含フッ素エーテル化合物は、上記フルオロポリエーテル鎖と、上記基(g1)が直接又は連結基を介して結合している。当該連結基としては2価以上の有機基が挙げられる。
含フッ素エーテル化合物1分子中のフルオロポリエーテル鎖の数は1個であっても2個以上であってもよい。合成の容易性等の点から、1分子中のフルオロポリエーテル鎖の数は1~20個が好ましく、1~10個がより好ましく、1~4個が更に好ましい。
また、含フッ素エーテル化合物1分子中の基(g1)の数は1個であっても2個以上であってもよい。摩擦耐久性と撥水撥油性等を両立する点から、基(g1)の数は1~32個が好ましく、1~18個がより好ましく、2~12個が更に好ましい。
なお、フルオロポリエーテル鎖が複数ある場合、複数あるフルオロポリエーテル鎖は同一であっても異なっていてもよい。また、基(g1)が複数ある場合、各基(g1)は同一であっても異なっていてもよい。
含フッ素エーテル化合物1分子中のフルオロポリエーテル鎖の数は1個であっても2個以上であってもよい。合成の容易性等の点から、1分子中のフルオロポリエーテル鎖の数は1~20個が好ましく、1~10個がより好ましく、1~4個が更に好ましい。
また、含フッ素エーテル化合物1分子中の基(g1)の数は1個であっても2個以上であってもよい。摩擦耐久性と撥水撥油性等を両立する点から、基(g1)の数は1~32個が好ましく、1~18個がより好ましく、2~12個が更に好ましい。
なお、フルオロポリエーテル鎖が複数ある場合、複数あるフルオロポリエーテル鎖は同一であっても異なっていてもよい。また、基(g1)が複数ある場合、各基(g1)は同一であっても異なっていてもよい。
含フッ素エーテル化合物は上記の構成を満たすものであればよい。合成の容易性、化合物の取り扱いの容易性等の点からは、中でも下式(A1)、下式(A2)又は下式(A3)で表される化合物であることが好ましい。
[Rf1-(ORf11)y1-O-R1]j-L1-(R11-T11)x1 ・・・(A1)
(T31-R31)x3-L3-R3-(ORf12)y2-O-R2-L2-(R21-T21)x2 ・・・(A2)
Q1[-(ORf13)y3-O-R4-L4-(R41-T41)x4]r1 ・・・(A3)
ただし、
Rf1は、炭素数1~20のフルオロアルキル基であり、Rf1が複数ある場合、複数あるRf1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rf11は、炭素数1~6のフルオロアルキレン基であり、Rf11が複数ある場合、複数あるRf11は互いに同一であっても異なっていてもよく、
R1は、アルキレン基又はフルオロアルキレン基であり、R1が複数ある場合、複数あるR1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
L1は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよいj+x1価の有機基であって、R1及びR11に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R11は、L1に結合する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
T11は、-SiRa11 z11Ra12 3-z11であり、
Ra11は水酸基又は加水分解性基であって、Ra11が複数ある場合、複数あるRa11は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra12は非加水分解性基であり、Ra12が複数ある場合、複数あるRa12は互いに同一であっても異なっていてもよく、
jは1以上の整数であり、
z11は1~3の整数であり、
x1は1以上の整数であり、
y1は1以上の整数であり、y1が複数ある場合、複数あるy1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rf12は、炭素数1~6のフルオロアルキレン基であり、Rf12が複数ある場合、複数あるRf12は互いに同一であっても異なっていてもよく、
R2及びR3は、各々独立に、アルキレン基又はフルオロアルキレン基であり、
L2は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよい1+x2価の有機基であって、R2及びR21に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R21は、L2に隣接する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
L3は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよい1+x3価の有機基であって、R3及びR31に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R31は、L3に隣接する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
T21及びT31は、各々独立に、-SiRa21 z21Ra22 3-z21であり、
Ra21は水酸基又は加水分解性基であって、Ra21が複数ある場合、複数あるRa21は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra22は非加水分解性基であり、Ra22が複数ある場合、複数あるRa22は互いに同一であっても異なっていてもよく、
z21は1~3の整数であり、
x2及びx3は各々独立に1以上の整数であり、
y2は1以上の整数であり、
Q1は分岐点を有するr1価の基であり、
Rf13は、炭素数1~6のフルオロアルキレン基であり、Rf13が複数ある場合、複数あるRf13は互いに同一であっても異なっていてもよく、
R4は、各々独立に、アルキレン基又はフルオロアルキレン基であり、
L4は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよい1+x4価の有機基であって、R4及びR41に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R41は、L4に隣接する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
T41は、-SiRa41 z41Ra42 3-z41であり、
Ra41は水酸基又は加水分解性基であって、Ra41が複数ある場合、複数あるRa41は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra42は非加水分解性基であり、Ra42が複数ある場合、複数あるRa42は互いに同一であっても異なっていてもよく、
z41は1~3の整数であり、
x4は1以上の整数であり、
y3は1以上の整数であり、
r1は3又は4である。
以下、各化合物の構成について説明するが、同様の構造を有する符号についてはそのことを示し、適宜読み替えて参照できるものとする。
[Rf1-(ORf11)y1-O-R1]j-L1-(R11-T11)x1 ・・・(A1)
(T31-R31)x3-L3-R3-(ORf12)y2-O-R2-L2-(R21-T21)x2 ・・・(A2)
Q1[-(ORf13)y3-O-R4-L4-(R41-T41)x4]r1 ・・・(A3)
ただし、
Rf1は、炭素数1~20のフルオロアルキル基であり、Rf1が複数ある場合、複数あるRf1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rf11は、炭素数1~6のフルオロアルキレン基であり、Rf11が複数ある場合、複数あるRf11は互いに同一であっても異なっていてもよく、
R1は、アルキレン基又はフルオロアルキレン基であり、R1が複数ある場合、複数あるR1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
L1は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよいj+x1価の有機基であって、R1及びR11に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R11は、L1に結合する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
T11は、-SiRa11 z11Ra12 3-z11であり、
Ra11は水酸基又は加水分解性基であって、Ra11が複数ある場合、複数あるRa11は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra12は非加水分解性基であり、Ra12が複数ある場合、複数あるRa12は互いに同一であっても異なっていてもよく、
jは1以上の整数であり、
z11は1~3の整数であり、
x1は1以上の整数であり、
y1は1以上の整数であり、y1が複数ある場合、複数あるy1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rf12は、炭素数1~6のフルオロアルキレン基であり、Rf12が複数ある場合、複数あるRf12は互いに同一であっても異なっていてもよく、
R2及びR3は、各々独立に、アルキレン基又はフルオロアルキレン基であり、
L2は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよい1+x2価の有機基であって、R2及びR21に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R21は、L2に隣接する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
L3は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよい1+x3価の有機基であって、R3及びR31に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R31は、L3に隣接する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
T21及びT31は、各々独立に、-SiRa21 z21Ra22 3-z21であり、
Ra21は水酸基又は加水分解性基であって、Ra21が複数ある場合、複数あるRa21は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra22は非加水分解性基であり、Ra22が複数ある場合、複数あるRa22は互いに同一であっても異なっていてもよく、
z21は1~3の整数であり、
x2及びx3は各々独立に1以上の整数であり、
y2は1以上の整数であり、
Q1は分岐点を有するr1価の基であり、
Rf13は、炭素数1~6のフルオロアルキレン基であり、Rf13が複数ある場合、複数あるRf13は互いに同一であっても異なっていてもよく、
R4は、各々独立に、アルキレン基又はフルオロアルキレン基であり、
L4は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよい1+x4価の有機基であって、R4及びR41に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R41は、L4に隣接する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
T41は、-SiRa41 z41Ra42 3-z41であり、
Ra41は水酸基又は加水分解性基であって、Ra41が複数ある場合、複数あるRa41は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra42は非加水分解性基であり、Ra42が複数ある場合、複数あるRa42は互いに同一であっても異なっていてもよく、
z41は1~3の整数であり、
x4は1以上の整数であり、
y3は1以上の整数であり、
r1は3又は4である。
以下、各化合物の構成について説明するが、同様の構造を有する符号についてはそのことを示し、適宜読み替えて参照できるものとする。
(化合物(A1))
化合物(A1)は、下記式(A1)で表される構造を有する。
[Rf1-(ORf11)y1-O-R1]j-L1-(R11-T11)x1 ・・・(A1)
ただし、式(A1)中の各符号は上述の通りである。
化合物(A1)は、下記式(A1)で表される構造を有する。
[Rf1-(ORf11)y1-O-R1]j-L1-(R11-T11)x1 ・・・(A1)
ただし、式(A1)中の各符号は上述の通りである。
Rf1は、炭素数1~20のフルオロアルキル基である。当該フルオロアルキル基は、直鎖であってもよく、分岐及び/又は環構造を有していてもよい。摩擦耐久性の点から直鎖フルオロアルキル基が好ましく、合成の容易性等の観点から、フルオロアルキル基の炭素数は1~6が好ましく、1~3がより好ましい。
(ORf11)y1のRf11、y1はそれぞれ、上記式(f1)のRf、yと同様であり、好ましい態様も同様である。
R1は、アルキレン基又はフルオロアルキレン基である。R1におけるアルキレン基及びフルオロアルキレン基は直鎖であってもよく、分岐及び/又は環構造を有していてもよい。合成の容易性等の点から直鎖又は分岐を有するアルキレン基又はフルオロアルキレン基が好ましく、直鎖もしくは分岐としてメチル基又はフルオロメチル基を有するアルキレン基又はフルオロアルキレン基がより好ましい。R1の炭素数は1~6が好ましく、1~3がより好ましい。なお、R1は、L1が単結合の場合、R11に結合する。この場合、R1中のR11に結合する炭素原子が少なくとも1個のフッ素原子又はフルオロアルキル基と結合しているものとする。
jは1分子中の[Rf1-(ORf11)y1-O-R1]の数を表し、1以上の整数であればよく、1~20が好ましく、1~10がより好ましく、1~4が更に好ましい。
R11は、L1に結合する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基である。
R11におけるアルキレン基は、直鎖であってもよく、分岐及び/又は環構造を有していてもよい。化合物(A1)が表面層を形成する際に密に配置されやすい点からは、直鎖又は分岐としてメチル基を有するアルキレン基が好ましく、直鎖アルキレン基がより好ましい。
R11は、具体的には下式(g2)で表わすことができる。
*-(O)a1-(Rg2O)a2-Rg2-** ・・・(g2)
ただし、
Rg2は、炭素数1以上のアルキレン基であり、複数あるRg2は互いに同一であっても異なっていてもよく、
a1は0又は1であり、
a2は0以上の整数であり、
*はL1に結合する結合手であり、
**はT11に結合する結合手である。
R11におけるアルキレン基は、直鎖であってもよく、分岐及び/又は環構造を有していてもよい。化合物(A1)が表面層を形成する際に密に配置されやすい点からは、直鎖又は分岐としてメチル基を有するアルキレン基が好ましく、直鎖アルキレン基がより好ましい。
R11は、具体的には下式(g2)で表わすことができる。
*-(O)a1-(Rg2O)a2-Rg2-** ・・・(g2)
ただし、
Rg2は、炭素数1以上のアルキレン基であり、複数あるRg2は互いに同一であっても異なっていてもよく、
a1は0又は1であり、
a2は0以上の整数であり、
*はL1に結合する結合手であり、
**はT11に結合する結合手である。
a1が0の場合は結合手*を有する原子が炭素原子となり、a1が1の場合は結合手*を有する原子が酸素原子となる。化合物(A1)においてa1は0又は1のいずれでもよく、合成等の点から適宜選択すればよい。
a2はRg2Oの繰り返し数であり、表面層としての耐久性等の点から、0~6が好ましく、0~3がより好ましく、0~1が更に好ましい。
a2はRg2Oの繰り返し数であり、表面層としての耐久性等の点から、0~6が好ましく、0~3がより好ましく、0~1が更に好ましい。
R11は、表面層として撥水撥油性、指紋汚れ除去性により優れ、摩擦耐久性等の耐久性にも優れる点から、下式(g3)で表される基であることが更に好ましい。
*-(O)a1-Rg3-** ・・・(g3)
ただし、
Rg3はアルキレン基であり、
a1、*及び**は式(g2)と同様である。
*-(O)a1-Rg3-** ・・・(g3)
ただし、
Rg3はアルキレン基であり、
a1、*及び**は式(g2)と同様である。
Rg3におけるアルキレン基は、直鎖であってもよく、分岐及び/又は環構造を有していてもよい。化合物(A1)が表面層を形成する際に密に配置されやすい点からは直鎖アルキレン基が好ましい。また、Rg3の炭素数は1以上であればよく、1~18が好ましく、1~12がより好ましく、1~6が更に好ましい。
T11は-SiRa11
z11Ra12
3-z11であり、Ra11、Ra12、z11は、それぞれ上記基(g1)を構成するRa1、Ra2、z1と同様であり、好ましい態様も同様である。
x1は1分子中のR11-T11の数を表し、1以上の整数であればよく、1~32が好ましく、1~18がより好ましく、2~12が更に好ましい。
L1は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよいj+x1価の基であって、R1及びR11に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子である。なおR1及びR11に結合する原子は同一原子であってもよく、異なる原子であってもよい。
L1が単結合の場合、式(A1)のR1とR11は直接結合し、化合物(A1)は下式(A1’)で表される。
Rf1-(ORf11)y1-O-R1-R11-T11 ・・・(A1’)
ただし、式(A1’)中の各符号は、式(A1)と同様である。
Rf1-(ORf11)y1-O-R1-R11-T11 ・・・(A1’)
ただし、式(A1’)中の各符号は、式(A1)と同様である。
L1が3価以上の基の場合、L1はC、N、Si、環構造及び(j+x1)価のオルガノポリシロキサン残基からなる群から選ばれる少なくとも1種の分岐点(以下、「分岐点P1」ともいう。)を有する。
Nが分岐点P1となる場合、分岐点P1は、例えば*-N(-**)2又は(*-)2N-**で表される。ただし、*はR1側の結合手であり、**はR11側の結合手である。
Cが分岐点P1となる場合、分岐点P1は、例えば*-C(-**)3、(*-)2C(-**)2、(*-)3C-**、*-CR29(-**)2、又は(*-)2CR29-**で表される。ただし、*はR1側の結合手であり、**はR11側の結合手であり、R29は1価の基であり、例えば、水素原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基等が挙げられる。
Siが分岐点P1となる場合、分岐点P1は、例えば*-Si(-**)3、(*-)2Si(-**)2、(*-)3Si-**、*-SiR29(-**)2、又は(*-)2SiR29-**で表される。ただし、*はR1側の結合手であり、**はR11側の結合手であり、R29は1価の基であり、例えば、水素原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基等が挙げられる。
Cが分岐点P1となる場合、分岐点P1は、例えば*-C(-**)3、(*-)2C(-**)2、(*-)3C-**、*-CR29(-**)2、又は(*-)2CR29-**で表される。ただし、*はR1側の結合手であり、**はR11側の結合手であり、R29は1価の基であり、例えば、水素原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基等が挙げられる。
Siが分岐点P1となる場合、分岐点P1は、例えば*-Si(-**)3、(*-)2Si(-**)2、(*-)3Si-**、*-SiR29(-**)2、又は(*-)2SiR29-**で表される。ただし、*はR1側の結合手であり、**はR11側の結合手であり、R29は1価の基であり、例えば、水素原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基等が挙げられる。
分岐点P1を構成する環構造としては、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点、及び表面層の摩擦耐久性、耐光性及び耐薬品性が更に優れる点から、3~8員環の脂肪族環、3~8員環の芳香族環、3~8員環のヘテロ環、及びこれらの環のうちの2つ以上からなる縮合環からなる群から選ばれる1種が好ましく、下式に挙げられる環構造がより好ましい。環構造は、ハロゲン原子、アルキル基(炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を含んでいてもよい。)、シクロアルキル基、アルケニル基、アリル基、アルコキシ基、オキソ基(=O)等の置換基を有してもよい。
分岐点P1を構成するオルガノポリシロキサン残基としては、例えば、下記の基が挙げられる。ただし、下式におけるR25は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、又はフェニル基である。R25のアルキル基及びアルコキシ基の炭素数は、1~10が好ましく、1がより好ましい。
2価以上のL1は、-C(O)N(R26)-、-N(R26)C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)-、-O-、-N(R26)-、-S-、-OC(O)O-、-NHC(O)O-、-OC(O)NH-、-NHC(O)N(R26)-、-SO2N(R26)-、-N(R26)SO2-、-Si(R26)2-、-OSi(R26)2-、-Si(CH3)2-Ph-Si(CH3)2-及び2価のオルガノポリシロキサン残基からなる群から選ばれる少なくとも1種の結合(以下、「結合B1」ともいう。)を有していてもよい。
ただし、R26は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基又はフェニル基であり、Phは、フェニレン基である。R26のアルキル基の炭素数は、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点から、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が更に好ましい。
ただし、R26は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基又はフェニル基であり、Phは、フェニレン基である。R26のアルキル基の炭素数は、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点から、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が更に好ましい。
2価のオルガノポリシロキサン残基としては、例えば、下式の基が挙げられる。ただし、下式におけるR27は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、又はフェニル基である。R27のアルキル基及びアルコキシ基の炭素数は、1~10が好ましく、1がより好ましい。
結合B1としては、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点から、-C(O)NR26-、-N(R26)C(O)-、-C(O)-、及び-NR26-からなる群から選ばれる少なくとも1種の結合が好ましく、表面層の耐光性及び耐薬品性が更に優れる点から、-C(O)NR26-、-N(R26)C(O)-又は-C(O)-がより好ましい。
2価のL1としては、R1及びR11に結合する原子が、各々独立に、N、O、S、Si又はオキソ基(=O)を有する炭素原子である。すなわち、R1及びR11に隣接する原子が各々結合B1の構成元素である。2価のL1の具体例としては、単結合、1個以上の結合B1(例えば、*-B1-**、*-B1-R28-B1-**)等が挙げられる。ただし、R28は単結合又は2価の有機基であり、*はR1側の結合手であり、**はR11側の結合手である。
3価以上のL1は、R1及びR11に結合する原子が、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子である。すなわち、R1及びR11に隣接する原子が各々結合B1又は分岐点P1の構成元素である。3価以上のL1の具体例としては、1個以上の分岐点P1(例えば{(*-)jP1(-**)x1}、{(*-)jP1-R28-P1(-**)x1}等)、1個以上の分岐点P1と1個以上の結合B1との組み合わせ(例えば、{*-B1-R28-P1(-**)x1}、{*-B1-R28-P1(-R28-B1-**)x1}等)が挙げられる。ただし、R28は単結合又は2価の有機基であり、*はR1側の結合手であり、**はR11側の結合手である。
上記R28における2価の有機基としては、例えば、2価の脂肪族炭化水素基(アルキレン基、シクロアルキレン基等)、2価の芳香族炭化水素基(フェニレン基等)等の炭化水素基が挙げられ、当該炭化水素基の炭素-炭素原子間に結合B1を有していてもよい。2価の有機基の炭素数は1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~4が更に好ましい。
上記L1としては、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点から、下式(L1)~(L7)のいずれかで表される基が好ましい。
(-A1-)d5C(Re2)4-d5―d6(-Q22-)d6 ・・・(L2)
(-A2-)d7N(-Q23-)3-d7 ・・・ (L3)
(-A3-)d8Z1(-Q24-)d9 ・・・(L4)
(-A2-)d10Si(Re3)4-d10-d11(-Q25-)d11 ・・・(L5)
-A1-Q26- ・・・(L6)
-A1-CH(-Q22-)-Si(Re3)3-d12(-Q25-)d12 ・・・(L7)
(-A2-)d7N(-Q23-)3-d7 ・・・ (L3)
(-A3-)d8Z1(-Q24-)d9 ・・・(L4)
(-A2-)d10Si(Re3)4-d10-d11(-Q25-)d11 ・・・(L5)
-A1-Q26- ・・・(L6)
-A1-CH(-Q22-)-Si(Re3)3-d12(-Q25-)d12 ・・・(L7)
ただし、式(L1)~式(L7)においては、A1、A2又はA3側が式(A1)のR1と接続し、Q22、Q23、Q24、Q25又はQ26側がR11に接続する。
ここで、A1は、単結合、-B3-、-B3-R30-、又は-B3-R30-B2-であって、R30はアルキレン基、又は炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NRe6-、-C(O)-、-NRe6-又は-O-を有する基であり、B2は、-C(O)NRe6-、-C(O)-、-NRe6-又は-O-であり、B3は-C(O)NRe6-、-C(O)-、又は-NRe6-であり、
A2は、単結合又は-B3-R30-であり、
A3は、A3が結合するZ1における原子が炭素原子の場合はA1であり、A3が結合するZ1における原子が窒素原子の場合はA2であり、
Q11は、単結合、-O-、アルキレン基、又は炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NRe6-、-C(O)-、-NRe6-又は-O-を有する基であり、
Q22は、単結合、-B3-、-R30-B3-又は-B2-R30-B3-であり、
Q23は、単結合又は-R30-B3-であり、
Q24は、Q24が結合するZ1における原子が炭素原子の場合、Q22であり、Q24が結合するZ1における原子が窒素原子の場合、Q23であり、
Q25は、単結合、又は-R30-B3-であり、
Q26は、単結合又は-R30-B3-であり、
Z1は、A3が直接結合する炭素原子又は窒素原子を有しかつQ24が直接結合する炭素原子又は窒素原子を有する(d8+d9)価の環構造を有する基であり、
Re1は、水素原子又はアルキル基であり、
Re2は、水素原子、水酸基、アルキル基又はアシルオキシ基であり、
Re3は、アルキル基であり、
Re6は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基又はフェニル基であり、
d1は0~3の整数であり、d2は0~3の整数であって、d1+d2は1~3の整数であり、
d3は0~3の整数であり、d4は0~3の整数であって、d3+d4は1~3の整数であり、
d1+d3は1~5の整数であり、
d2+d4は1~5の整数であり、
d5は1~3の整数であり、d6は1~3の整数であって、d5+d6は2~4の整数であり、
d7は1又は2であり、
d8は1以上の整数であり、
d9は1以上の整数であり、
d10は1~3の整数であり、d11は1~3の整数であって、d10+d11は2~4の整数であり、
d12は1~3の整数である。
なお、A1が複数ある場合、当該複数あるA1は互いに同一であっても異なっていてもよい。A2、A3、Q22、Q23、Q24、Q25、Re1、Re2、Re3についても同様である。
また、d1+d3、d5、d7、d8、d10がjであり、d2+d4、d6、3-d7、d9、d11、1+d12がx1である。
ここで、A1は、単結合、-B3-、-B3-R30-、又は-B3-R30-B2-であって、R30はアルキレン基、又は炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NRe6-、-C(O)-、-NRe6-又は-O-を有する基であり、B2は、-C(O)NRe6-、-C(O)-、-NRe6-又は-O-であり、B3は-C(O)NRe6-、-C(O)-、又は-NRe6-であり、
A2は、単結合又は-B3-R30-であり、
A3は、A3が結合するZ1における原子が炭素原子の場合はA1であり、A3が結合するZ1における原子が窒素原子の場合はA2であり、
Q11は、単結合、-O-、アルキレン基、又は炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NRe6-、-C(O)-、-NRe6-又は-O-を有する基であり、
Q22は、単結合、-B3-、-R30-B3-又は-B2-R30-B3-であり、
Q23は、単結合又は-R30-B3-であり、
Q24は、Q24が結合するZ1における原子が炭素原子の場合、Q22であり、Q24が結合するZ1における原子が窒素原子の場合、Q23であり、
Q25は、単結合、又は-R30-B3-であり、
Q26は、単結合又は-R30-B3-であり、
Z1は、A3が直接結合する炭素原子又は窒素原子を有しかつQ24が直接結合する炭素原子又は窒素原子を有する(d8+d9)価の環構造を有する基であり、
Re1は、水素原子又はアルキル基であり、
Re2は、水素原子、水酸基、アルキル基又はアシルオキシ基であり、
Re3は、アルキル基であり、
Re6は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基又はフェニル基であり、
d1は0~3の整数であり、d2は0~3の整数であって、d1+d2は1~3の整数であり、
d3は0~3の整数であり、d4は0~3の整数であって、d3+d4は1~3の整数であり、
d1+d3は1~5の整数であり、
d2+d4は1~5の整数であり、
d5は1~3の整数であり、d6は1~3の整数であって、d5+d6は2~4の整数であり、
d7は1又は2であり、
d8は1以上の整数であり、
d9は1以上の整数であり、
d10は1~3の整数であり、d11は1~3の整数であって、d10+d11は2~4の整数であり、
d12は1~3の整数である。
なお、A1が複数ある場合、当該複数あるA1は互いに同一であっても異なっていてもよい。A2、A3、Q22、Q23、Q24、Q25、Re1、Re2、Re3についても同様である。
また、d1+d3、d5、d7、d8、d10がjであり、d2+d4、d6、3-d7、d9、d11、1+d12がx1である。
R30のアルキレン基の炭素数は、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点、及び表面層の摩擦耐久性、耐光性及び耐薬品性が更に優れる点から、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~4が更に好ましい。ただし、炭素-炭素原子間に特定の結合を有する場合のアルキレン基の炭素数の下限値は2である。
Z1における環構造としては、上述した環構造が挙げられ、好ましい形態も同様である。
Z1における環構造としては、上述した環構造が挙げられ、好ましい形態も同様である。
Re1、Re2又はRe3のアルキル基の炭素数は、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点から、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が更に好ましい。
Re2のアシルオキシ基のアルキル基部分の炭素数は、化合物1を製造しやすい点から、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が更に好ましい。
d9は、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点、及び表面層の摩擦耐久性及び指紋汚れ除去性が更に優れる点から、2~6が好ましく、2~4がより好ましく、2又は3が更に好ましい。
Re2のアシルオキシ基のアルキル基部分の炭素数は、化合物1を製造しやすい点から、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が更に好ましい。
d9は、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点、及び表面層の摩擦耐久性及び指紋汚れ除去性が更に優れる点から、2~6が好ましく、2~4がより好ましく、2又は3が更に好ましい。
上記L1の他の形態としては、下式(L11)~(L17)のいずれかで表される基が挙げられる。
(-A1-)d5C(Re2)4-d5―d6(-Q22-G)d6 ・・・(L12)
(-A2-)d7N(-Q23-G)3-d7 ・・・(L13)
(-A3-)d8Z1(-Q24-G)d9 ・・・(L14)
(-A2-)d10Si(Re3)4-d10-d11(-Q25-G)d11 ・・・(L15)
-A1-Q26-G ・・・(L16)
-A1-CH(-Q22-)-Si(Re3)3-d12(-Q25-G)d12 ・・・(L17)
(-A2-)d7N(-Q23-G)3-d7 ・・・(L13)
(-A3-)d8Z1(-Q24-G)d9 ・・・(L14)
(-A2-)d10Si(Re3)4-d10-d11(-Q25-G)d11 ・・・(L15)
-A1-Q26-G ・・・(L16)
-A1-CH(-Q22-)-Si(Re3)3-d12(-Q25-G)d12 ・・・(L17)
ただし、式(L11)~式(L17)において、A1、A2又はA3側が式(A1)のR1と接続し、Q22、Q23、Q24、Q25又はQ26側がR11に接続する。Gは、下記の基(G21)であり、L1が有する2以上のGは同一であっても異なっていてもよい。G以外の符号は、式(L11)~式(L17)における符号と同じである。
-Si(R21)3-k(-Q3-)k ・・・(G21)
ただし、式(G21)において、Si側がQ22、Q23、Q24、Q25又はQ26に接続し、Q3側がR11に接続する。R21は、アルキル基である。Q3は、単結合、又は-R31-B3-であって、R31は、アルキレン基、又は炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NR32-、-C(O)-、-NR32-又は-O-を有する基、又は-(OSi(R22)2)p11-O-であり、2以上のQ3は同一であっても異なっていてもよい。kは、2又は3である。R32は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基又はフェニル基である。R22は、アルキル基、フェニル基又はアルコキシ基であり、2個のR22は同一であっても異なっていてもよい。p11は、0~5の整数であり、p11が2以上の場合、2以上の(OSi(R22)2)は同一であっても異なっていてもよい。
-Si(R21)3-k(-Q3-)k ・・・(G21)
ただし、式(G21)において、Si側がQ22、Q23、Q24、Q25又はQ26に接続し、Q3側がR11に接続する。R21は、アルキル基である。Q3は、単結合、又は-R31-B3-であって、R31は、アルキレン基、又は炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NR32-、-C(O)-、-NR32-又は-O-を有する基、又は-(OSi(R22)2)p11-O-であり、2以上のQ3は同一であっても異なっていてもよい。kは、2又は3である。R32は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基又はフェニル基である。R22は、アルキル基、フェニル基又はアルコキシ基であり、2個のR22は同一であっても異なっていてもよい。p11は、0~5の整数であり、p11が2以上の場合、2以上の(OSi(R22)2)は同一であっても異なっていてもよい。
Q3のアルキレン基の炭素数は、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点、及び表面層の摩擦耐久性、耐光性及び耐薬品性が更に優れる点から、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~4が更に好ましい。ただし、炭素-炭素原子間に特定の結合を有する場合のアルキレン基の炭素数の下限値は2である。
R21のアルキル基の炭素数は、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点から、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が更に好ましい。
R22のアルキル基の炭素数は、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点から、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が更に好ましい。
R22のアルコキシ基の炭素数は、含フッ素エーテル化合物の保存安定性に優れる点から、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が更に好ましい。
p11は、0又は1が好ましい。
R21のアルキル基の炭素数は、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点から、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が更に好ましい。
R22のアルキル基の炭素数は、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点から、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が更に好ましい。
R22のアルコキシ基の炭素数は、含フッ素エーテル化合物の保存安定性に優れる点から、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が更に好ましい。
p11は、0又は1が好ましい。
化合物(A1)としては、例えば、下記のものが挙げられる。ただしRfは[Rf1-(ORf11)y1-O-R1]である。
(化合物(A2))
化合物(A2)は、下記式(A2)で表される構造を有する。
(T31-R31)x3-L3-R3-(ORf12)y2-O-R2-L2-(R21-T21)x2 ・・・(A2)
ただし、式(A2)中の各符号は上述の通りである。
化合物(A2)は、下記式(A2)で表される構造を有する。
(T31-R31)x3-L3-R3-(ORf12)y2-O-R2-L2-(R21-T21)x2 ・・・(A2)
ただし、式(A2)中の各符号は上述の通りである。
Rf12、及び(ORf12)y2は、上記Rf11及び(ORf11)y1と同様であり、好ましい態様も同様である。
R2及びR3は各々独立に上記R1と同様であり、好ましい態様も同様である。
R2及びR3は各々独立に上記R1と同様であり、好ましい態様も同様である。
R21及びR31は上記R11と同様であり、好ましい態様も同様である。ただし、「L1に結合する」は、R21の場合は「L2に結合する」に読み替え、R31の場合は「L3に結合する」と読み替えるものとする。また、「T11に結合する」は、R21の場合は「T21に結合する」に読み替え、R31の場合は「T31に結合する」と読み替えるものとする。なお、L2が単結合の場合、R21はR2に直接結合する。また、L3が単結合の場合、R31はR3に直接結合する。
T21及びT31は各々独立に-SiRa21
z21Ra22
3-z21であり、Ra21、Ra22、z21は、それぞれ上記基(g1)を構成するRa1、Ra2、z1と同様であり、好ましい態様も同様である。
x2及びx3は各々独立にx1と同様であり、好ましい態様も同様である。
L2及びL3は各々独立に上記L1のうちjが1の場合と同様である。
例えばL2及びL3が単結合の場合は、化合物(A2)は、下式(A2’)で表される。
T31-R31-R3-(ORf12)y2-O-R2-L2-R21-T21 ・・・(A2’)
ただし、式(A2’)中の各符号は、式(A2)と同様である。
例えばL2及びL3が単結合の場合は、化合物(A2)は、下式(A2’)で表される。
T31-R31-R3-(ORf12)y2-O-R2-L2-R21-T21 ・・・(A2’)
ただし、式(A2’)中の各符号は、式(A2)と同様である。
L2又はL3が3価以上の基の場合、当該L2又はL3はC、N、Si、環構造及び(1+x2)価又は(1+x3)価のオルガノポリシロキサン残基からなる群から選ばれる少なくとも1種の分岐点(以下、「分岐点P2」ともいう。)を有する。
Nが分岐点P2となる場合、分岐点P2は、例えば*-N(-**)2で表される。ただし、*はR2又はR3側の結合手であり、**はR21又はR31側の結合手である。
Cが分岐点P2となる場合、分岐点P2は、例えば*-C(-**)3、又は*-CR29(-**)2で表される。ただし、*はR2又はR3側の結合手であり、**はR21又はR31側の結合手であり、R29は1価の基であり、例えば、水素原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基等が挙げられる。
Siが分岐点P2となる場合、分岐点P2は、例えば*-Si(-**)3、又は*-SiR29(-**)2で表される。ただし、*はR2又はR3側の結合手であり、**はR21又はR31側の結合手であり、R29は1価の基であり、例えば、水素原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基等が挙げられる。
Cが分岐点P2となる場合、分岐点P2は、例えば*-C(-**)3、又は*-CR29(-**)2で表される。ただし、*はR2又はR3側の結合手であり、**はR21又はR31側の結合手であり、R29は1価の基であり、例えば、水素原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基等が挙げられる。
Siが分岐点P2となる場合、分岐点P2は、例えば*-Si(-**)3、又は*-SiR29(-**)2で表される。ただし、*はR2又はR3側の結合手であり、**はR21又はR31側の結合手であり、R29は1価の基であり、例えば、水素原子、水酸基、アルキル基、アルコキシ基等が挙げられる。
分岐点P2を構成する環構造、オルガノポリシロキサン残基は、上記分岐点P1と同様であり好ましい態様も同様である。
また、2価以上のL2又はL3は各々独立に上記結合B1を有していてもよい。結合B1の態様は前述の通りであり、好ましい態様も同様である。
また、2価以上のL2又はL3は各々独立に上記結合B1を有していてもよい。結合B1の態様は前述の通りであり、好ましい態様も同様である。
2価のL2又はL3は、R2及びR21、もしくは、R3及びR31に結合する原子が、各々独立に、N、O、S、Si又はオキソ基(=O)を有する炭素原子である。すなわち、R2及びR21、もしくは、R3及びR31に隣接する原子が各々結合B1の構成元素である。2価のL2又はL3の具体例としては、単結合、1個以上の結合B1(例えば、*-B1-**、*-B1-R28-B1-**)等が挙げられる。ただし、R28は単結合又は2価の有機基であり、*はR2又はR3側の結合手であり、**はR21又はR31側の結合手である。
3価以上のL2又はL3は、R2及びR21、もしくは、R3及びR31に結合する原子が、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子である。すなわち、R2及びR21、もしくは、R3及びR31に隣接する原子が各々結合B1又は分岐点P2の構成元素である。3価以上のL2又はL3の具体例としては、1個以上の分岐点P2(例えば{*-P2(-**)x}、{*-P2-R28-P2(-**)x}等)、1個以上の分岐点P2と1個以上の結合B1との組み合わせ(例えば、{*-B1-R28-P2(-**)x}、{*-B1-R28-P2(-R28-B1-**)x}等)が挙げられる。ただし、xは、L2の場合はx2であり、L3の場合はx3である。R28は単結合又は2価の有機基であり、*はR2又はR3側の結合手であり、**はR21又はR31側の結合手である。
上記R28の態様は前述の通りであり、好ましい態様も同様である。
上記R28の態様は前述の通りであり、好ましい態様も同様である。
上記L2又はL3としては、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点から、各々独立に下式(L21)~(L27)のいずれかで表される基が好ましい。
-A1-C(Re2)4-d6(-Q22-)d6 ・・・(L22)
-A2-N(-Q23-)2 ・・・(L23)
-A3-Z1(-Q24-)d9 ・・・(L24)
-A2-Si(Re3)4-d11(-Q25-)d11 ・・・(L25)
-A1-Q26- ・・・(L26)
-A1-CH(-Q22-)-Si(Re3)3-d12(-Q25-)d12 ・・・(L27)
-A2-N(-Q23-)2 ・・・(L23)
-A3-Z1(-Q24-)d9 ・・・(L24)
-A2-Si(Re3)4-d11(-Q25-)d11 ・・・(L25)
-A1-Q26- ・・・(L26)
-A1-CH(-Q22-)-Si(Re3)3-d12(-Q25-)d12 ・・・(L27)
ただし、式(L21)~式(L27)においては、A1、A2又はA3側が式R2又はR3と接続し、Q22、Q23、Q24、Q25又はQ26側がR21又はR31に接続する。
ここで、A1、A2、A3、Q11、Q22、Q23、Q24、Q25、Q26、Re1、Re2Re3、Re6は上記L1で説明したものと同様であり、好ましい態様も同様である。
Z1は、A3が直接結合する炭素原子又は窒素原子を有しかつQ24が直接結合する炭素原子又は窒素原子を有する(1+d9)価の環構造を有する基であり、
d2は0~3の整数であり、d4は0~3の整数であって、d2+d4は1~5の整数であり、
d6は1~3の整数あり、
d9は1以上の整数であり、
d11は1~3の整数であり
d12は1~3の整数である。
なお、d2+d4、d6、d9、d11、1+d12がx2又はx3である。
d9は、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点、及び表面層の摩擦耐久性及び指紋汚れ除去性が更に優れる点から、2~6が好ましく、2~4がより好ましく、2又は3が更に好ましい。
ここで、A1、A2、A3、Q11、Q22、Q23、Q24、Q25、Q26、Re1、Re2Re3、Re6は上記L1で説明したものと同様であり、好ましい態様も同様である。
Z1は、A3が直接結合する炭素原子又は窒素原子を有しかつQ24が直接結合する炭素原子又は窒素原子を有する(1+d9)価の環構造を有する基であり、
d2は0~3の整数であり、d4は0~3の整数であって、d2+d4は1~5の整数であり、
d6は1~3の整数あり、
d9は1以上の整数であり、
d11は1~3の整数であり
d12は1~3の整数である。
なお、d2+d4、d6、d9、d11、1+d12がx2又はx3である。
d9は、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点、及び表面層の摩擦耐久性及び指紋汚れ除去性が更に優れる点から、2~6が好ましく、2~4がより好ましく、2又は3が更に好ましい。
上記L2又はL3の他の形態としては、下式(L31)~(L37)のいずれかで表される基が挙げられる。
-A1-C(Re2)4-d6(-Q22-G)d6 ・・・(L32)
-A2-N(-Q23-G)2 ・・・(L33)
-A3-Z1(-Q24-G)d9 ・・・(L34)
-A2-Si(Re3)4-d11(-Q25-G)d11 ・・・(L35)
-A1-Q26-G ・・・(L36)
-A1-CH(-Q22-)-Si(Re3)3-d12(-Q25-G)d12 ・・・(L37)
-A2-N(-Q23-G)2 ・・・(L33)
-A3-Z1(-Q24-G)d9 ・・・(L34)
-A2-Si(Re3)4-d11(-Q25-G)d11 ・・・(L35)
-A1-Q26-G ・・・(L36)
-A1-CH(-Q22-)-Si(Re3)3-d12(-Q25-G)d12 ・・・(L37)
ただし、式(L31)~式(L37)において、A1、A2又はA3側が式のR2又はR3と接続し、Q22、Q23、Q24、Q25又はQ26側がR21又はR31に接続する。Gは、上記基(G21)であり、好ましい態様も同様である。G以外の符号は、式(L21)~式(L27)における符号と同じであり、好ましい態様も同様である。
化合物(A2)としては、例えば、下記のものが挙げられる。ただしQfは-R3-(ORf12)y2-O-R2-である。
(化合物(A3))
化合物(A3)は、下記式(A3)で表される構造を有する。
Q1[-(ORf13)y3-O-R4-L4-(R41-T41)x4]r1 ・・・(A3)
ただし、式(A3)中の各符号は上述の通りである。
化合物(A3)は、下記式(A3)で表される構造を有する。
Q1[-(ORf13)y3-O-R4-L4-(R41-T41)x4]r1 ・・・(A3)
ただし、式(A3)中の各符号は上述の通りである。
Rf13、及び(ORf13)y3は、上記Rf11及び(ORf11)y1と同様であり、好ましい態様も同様である。
R4は上記R1と同様であり、好ましい態様も同様である。
R4は上記R1と同様であり、好ましい態様も同様である。
R41は上記R11と同様であり、好ましい態様も同様である。ただし、「L1に結合する」は、「L4に結合する」と読み替えるものとする。また、「T11に結合する」は、「T41に結合する」と読み替えるものとする。なお、L4が単結合の場合、R41はR4に直接結合する。
T41は、-SiRa41
z41Ra42
3-z41であり、Ra41、Ra42、z41は、それぞれ上記基(g1)を構成するRa1、Ra2、z1と同様であり、好ましい態様も同様である。
x4はx1と同様であり、好ましい態様も同様である。
L4は、L2又はL3と同様であり、好ましい態様も同様である。
L4は、L2又はL3と同様であり、好ましい態様も同様である。
Q1は分岐点を有するr1価の基であり、r1は3又は4である。
Q1を構成する分岐点P3としては、N、C、Si又は環構造が挙げられる。分岐点P3は1個であってもよく、2個以上有していてもよい。
Nが分岐点P3となる場合、分岐点P1は、例えば、N(-*)3、NR29(-*)2で表される。
Cが分岐点P3となる場合、分岐点P3は、例えばC(-*)4、CR29(-*)3、C(R29)2(-*)2等が挙げられる。
Siが分岐点P3となる場合、分岐点P3は、例えばSi(-*)4、SiR29(-*)3、Si(R29)2(-*)2等が挙げられる。ただし、*はORf13側の結合手であり、R29は1価の基である。R29としては、例えば、水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、フルオロアルキル基、R41-T41を有しないフルオロポリエーテル鎖等が挙げられる。
Cが分岐点P3となる場合、分岐点P3は、例えばC(-*)4、CR29(-*)3、C(R29)2(-*)2等が挙げられる。
Siが分岐点P3となる場合、分岐点P3は、例えばSi(-*)4、SiR29(-*)3、Si(R29)2(-*)2等が挙げられる。ただし、*はORf13側の結合手であり、R29は1価の基である。R29としては、例えば、水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、フルオロアルキル基、R41-T41を有しないフルオロポリエーテル鎖等が挙げられる。
分岐点P3を構成する環構造としては、分岐点P1と同様のものが挙げられ、環構造の置換基として、上述の置換基のほか、更にフッ素原子、フルオロアルキル基、R41-T41を有しないフルオロポリエーテル鎖を有していてもよい。
上記Q1としては、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点から、下式(Q1)~(Q8)のいずれかで表される基が好ましい。
C(-A11-)d23(Re12)4-d23 ・・・(Q2)
N(-A12-)3 ・・・(Q3)
Z1(-A13-)d24 ・・・(Q4)
Si(-A12-)d25(Re13)4-d25 ・・・(Q5)
CH(-A11-)2-Si(Re13)3-d26(-A11-)d26 ・・・(Q6)
N(-A12-)3 ・・・(Q3)
Z1(-A13-)d24 ・・・(Q4)
Si(-A12-)d25(Re13)4-d25 ・・・(Q5)
CH(-A11-)2-Si(Re13)3-d26(-A11-)d26 ・・・(Q6)
ただし、式(Q1)~式(Q8)においては、A11、A12又はA13が(ORf13)と接続する。
ここで、A11は、単結合、-R40-、-B13-R40-であって、R40はアルキレン基、フルオロアルキレン基、もしくは炭素数2以上のアルキレン基又はフルオロアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NRe17-、-C(O)-、-NRe17-又は-O-を有する基であり、B13は、-C(O)NRe6-、-C(O)-、-NRe6-又は-O-であり、
A12は、単結合、又は-R40-であり、
A13は、A13が結合するZ1における原子が炭素原子の場合はA11であり、A13が結合するZ1における原子が窒素原子の場合はA12であり、
Z1は、A13が直接結合する炭素原子又は窒素原子を有するr1価の環構造を有する基であり、
Q52は、単結合、-O-、アルキレン基、フルオロアルキレン基、もしくは炭素数2以上のアルキレン基又はフルオロアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NRe17-、-C(O)-、-NRe17-又は-O-を有する基であり、
Re11は、水素原子、フッ素原子、アルキル基、フルオロアルキル基、R41-T41を有しないフルオロポリエーテル鎖、又はr1が3~4となる範囲で-Q52-C(Re11)3-d21(-A11-)d21の繰り返し構造を有する基であり、
Re12は、水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、フルオロアルキル基、又はR41-T41を有しないフルオロポリエーテル鎖であり、
Re13は、アルキル基又はフルオロアルキル基であり、
Re14、Re15、及び、Re16はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又はフルオロアルキル基であり、
Re17は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、フルオロアルキル基又はフッ素置換されていてもよいフェニル基であり、
d21は0~3の整数であり、d22は0~3の整数であって、d21+d22は3~4の整数であり、
d23は3又は4であり、
d24は3又は4であり、
d25は3又は4であり、
d26は1又は2であり、
d27は1~3の整数であり、
d28は1又は2であり、
d29は1~3の整数であり、
d30は1~3の整数であり、
d31は1又は2であり、
d32は1又は2であり、
d33は1~3の整数である。
なお、A11が複数ある場合、当該複数あるA1は互いに同一であっても異なっていてもよい。A12、A13、Re11、Re12、Re13についても同様である。
ここで、A11は、単結合、-R40-、-B13-R40-であって、R40はアルキレン基、フルオロアルキレン基、もしくは炭素数2以上のアルキレン基又はフルオロアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NRe17-、-C(O)-、-NRe17-又は-O-を有する基であり、B13は、-C(O)NRe6-、-C(O)-、-NRe6-又は-O-であり、
A12は、単結合、又は-R40-であり、
A13は、A13が結合するZ1における原子が炭素原子の場合はA11であり、A13が結合するZ1における原子が窒素原子の場合はA12であり、
Z1は、A13が直接結合する炭素原子又は窒素原子を有するr1価の環構造を有する基であり、
Q52は、単結合、-O-、アルキレン基、フルオロアルキレン基、もしくは炭素数2以上のアルキレン基又はフルオロアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NRe17-、-C(O)-、-NRe17-又は-O-を有する基であり、
Re11は、水素原子、フッ素原子、アルキル基、フルオロアルキル基、R41-T41を有しないフルオロポリエーテル鎖、又はr1が3~4となる範囲で-Q52-C(Re11)3-d21(-A11-)d21の繰り返し構造を有する基であり、
Re12は、水素原子、フッ素原子、水酸基、アルキル基、フルオロアルキル基、又はR41-T41を有しないフルオロポリエーテル鎖であり、
Re13は、アルキル基又はフルオロアルキル基であり、
Re14、Re15、及び、Re16はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、アルキル基、又はフルオロアルキル基であり、
Re17は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、フルオロアルキル基又はフッ素置換されていてもよいフェニル基であり、
d21は0~3の整数であり、d22は0~3の整数であって、d21+d22は3~4の整数であり、
d23は3又は4であり、
d24は3又は4であり、
d25は3又は4であり、
d26は1又は2であり、
d27は1~3の整数であり、
d28は1又は2であり、
d29は1~3の整数であり、
d30は1~3の整数であり、
d31は1又は2であり、
d32は1又は2であり、
d33は1~3の整数である。
なお、A11が複数ある場合、当該複数あるA1は互いに同一であっても異なっていてもよい。A12、A13、Re11、Re12、Re13についても同様である。
R40のアルキレン基又はフルオロアルキレン基の炭素数は、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点、及び表面層の摩擦耐久性、耐光性及び耐薬品性が更に優れる点から、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~4が更に好ましい。ただし、炭素-炭素原子間に特定の結合を有する場合のアルキレン基の炭素数の下限値は2である。
Z1における環構造としては、上述した環構造が挙げられ、好ましい形態も同様である。
Z1における環構造としては、上述した環構造が挙げられ、好ましい形態も同様である。
Re11、Re12、Re13、Re14、Re15及びRe16において、アルキル基又はフルオロアルキレン基の炭素数は、含フッ素エーテル化合物を製造しやすい点から、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が更に好ましい。
化合物(A3)としては、例えば、下記のものが挙げられる。ただしRf3は(ORf13)y3-O-R4である。
(含有量)
含フッ素エーテル化合物の含有量は、本表面処理剤の全質量に対して、0.01~50質量%が好ましく、0.03~40質量%がより好ましく、0.05~30質量%が更に好ましい。含フッ素エーテル化合物の含有量が上記範囲にあれば、表面層の撥水撥油性、摩擦耐久性、指紋汚れ除去性、潤滑性、外観により優れる。
含フッ素エーテル化合物の含有量は、本表面処理剤の全質量に対して、0.01~50質量%が好ましく、0.03~40質量%がより好ましく、0.05~30質量%が更に好ましい。含フッ素エーテル化合物の含有量が上記範囲にあれば、表面層の撥水撥油性、摩擦耐久性、指紋汚れ除去性、潤滑性、外観により優れる。
<フッ化物イオン>
本表面処理剤は、フッ化物イオン(F-)を含む。
フッ化物イオンの含有量は、本表面処理剤の全質量に対して、0.1~3.0質量ppmである。
フッ化物イオンの含有量は、表面層の耐光性がより優れる点から、0.2質量ppm以上が好ましく、0.5質量ppm以上がより好ましい。
フッ化物イオンの含有量は、本表面処理剤の長期保存安定性がより優れる点から、2.8質量ppm以下が好ましく、1.5質量ppm以下がより好ましい。
本表面処理剤は、フッ化物イオン(F-)を含む。
フッ化物イオンの含有量は、本表面処理剤の全質量に対して、0.1~3.0質量ppmである。
フッ化物イオンの含有量は、表面層の耐光性がより優れる点から、0.2質量ppm以上が好ましく、0.5質量ppm以上がより好ましい。
フッ化物イオンの含有量は、本表面処理剤の長期保存安定性がより優れる点から、2.8質量ppm以下が好ましく、1.5質量ppm以下がより好ましい。
フッ化物イオンの含有量は、本表面処理剤中の含フッ素エーテル化合物の全質量に対して、1~30質量ppmが好ましく、2~28質量ppmがより好ましく、5~15質量ppmが更に好ましい。5質量ppm以上であれば、表面層の耐光性がより優れ、15質量ppm以上であれば、本表面処理剤の長期保存安定性がより優れる。
本表面処理剤に含まれるフッ化物イオンの含有量は、後述の実施例欄に記載のイオンクロマトグラフ法によって測定できる。
本表面処理剤中のフッ化物イオンの含有量は、本表面処理剤を製造する際にフッ化物イオンそのものを添加して上記範囲内になるように調節してもよく、金属フッ化物塩(例えば、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム)を添加して上記範囲内になるように調節してもよい。
また、本表面処理剤に含まれるフッ化物イオンの含有量は、フッ化水素酸水溶液と、フッ素系有機溶媒(例えば、C4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200))とを混合した後、水分を除去して得られた溶液(すなわち、フッ化物イオンと、フッ素系有機溶媒とを含む溶液)を、本表面処理剤を製造する際に添加することでも、上記範囲内になるように調節できる。
また、フッ化物イオンが過剰に含まれている場合には、吸着剤(例えば、シリカ)による吸着や水洗によって過剰なフッ化物イオンを除去して、フッ化物イオンの含有量が上記範囲内になるように調節できる。
フッ化物イオンは、この他、フッ素系有機溶媒に含まれ得るフッ化物イオンを用いてもよく、含フッ素エーテル化合物の合成途中で副生し得るフッ化水素を除去せずに用いてもよい。
また、本表面処理剤に含まれるフッ化物イオンの含有量は、フッ化水素酸水溶液と、フッ素系有機溶媒(例えば、C4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200))とを混合した後、水分を除去して得られた溶液(すなわち、フッ化物イオンと、フッ素系有機溶媒とを含む溶液)を、本表面処理剤を製造する際に添加することでも、上記範囲内になるように調節できる。
また、フッ化物イオンが過剰に含まれている場合には、吸着剤(例えば、シリカ)による吸着や水洗によって過剰なフッ化物イオンを除去して、フッ化物イオンの含有量が上記範囲内になるように調節できる。
フッ化物イオンは、この他、フッ素系有機溶媒に含まれ得るフッ化物イオンを用いてもよく、含フッ素エーテル化合物の合成途中で副生し得るフッ化水素を除去せずに用いてもよい。
<他の成分>
本表面処理剤は、上記含フッ素エーテル化合物及び上記フッ化物イオン以外の成分(以下、「他の成分」ともいう。)を含んでいてもよい。
他の成分の具体例としては、上記含フッ素エーテル化合物以外の含フッ素化合物及び下記不純物の少なくとも一方の成分、液状媒体などが挙げられる。
本表面処理剤は、上記含フッ素エーテル化合物及び上記フッ化物イオン以外の成分(以下、「他の成分」ともいう。)を含んでいてもよい。
他の成分の具体例としては、上記含フッ素エーテル化合物以外の含フッ素化合物及び下記不純物の少なくとも一方の成分、液状媒体などが挙げられる。
他の含フッ素化合物としては、上記含フッ素エーテル化合物の製造過程で副生する含フッ素化合物(以下、「副生含フッ素化合物」ともいう。)、上記含フッ素エーテル化合物と同様の用途に用いられる公知の含フッ素化合物等が挙げられる。
他の含フッ素化合物としては、上記含フッ素エーテル化合物の特性を低下させるおそれが少ない化合物が好ましい。
他の含フッ素化合物の含有量は、含フッ素エーテル化合物の特性を十分に発揮する点から、本表面処理剤の全質量に対して、70質量%未満が好ましく、50質量%未満がより好ましく、20質量%未満が更に好ましく、10質量%未満が特に好ましく、5質量%未満が最も好ましい。
他の含フッ素化合物としては、上記含フッ素エーテル化合物の特性を低下させるおそれが少ない化合物が好ましい。
他の含フッ素化合物の含有量は、含フッ素エーテル化合物の特性を十分に発揮する点から、本表面処理剤の全質量に対して、70質量%未満が好ましく、50質量%未満がより好ましく、20質量%未満が更に好ましく、10質量%未満が特に好ましく、5質量%未満が最も好ましい。
副生含フッ素化合物としては、含フッ素エーテル化合物の合成時における未反応の含フッ素化合物等が挙げられる。本組成物が副生含フッ素化合物を含む場合、該副生含フッ素化合物を除去、もしくは該副生含フッ素化合物量を低減させるための精製工程を簡略化することができる。
公知の含フッ素化合物としては、例えば、下記の文献に記載のものが挙げられる。
日本特開平11-029585号公報に記載のパーフルオロポリエーテル変性アミノシラン、
日本特許第2874715号公報に記載のケイ素含有有機含フッ素ポリマー、
日本特開2000-144097号公報に記載の有機ケイ素化合物、
日本特開2000-327772号公報に記載のパーフルオロポリエーテル変性アミノシラン、
日本特表2002-506887号公報に記載のフッ素化シロキサン、
日本特表2008-534696号公報に記載の有機シリコーン化合物、
日本特許第4138936号公報に記載のフッ素化変性水素含有重合体、
米国特許出願公開第2010/0129672号明細書、国際公開第2014/126064号、日本特開2014-070163号公報に記載の化合物、
国際公開第2011/060047号、国際公開第2011/059430号に記載のオルガノシリコン化合物、
国際公開第2012/064649号に記載の含フッ素オルガノシラン化合物、
日本特開2012-72272号公報に記載のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー、
国際公開第2013/042732号、国際公開第2013/121984号、国際公開第2013/121985号、国際公開第2013/121986号、国際公開第2014/163004号、日本特開2014-080473号公報、国際公開第2015/087902号、国際公開第2017/038830号、国際公開第2017/038832号、国際公開第2017/187775号に記載の含フッ素エーテル化合物、
日本特開2014-218639号公報、国際公開第2017/022437号、国際公開第2018/079743号、国際公開第2018/143433号に記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル含有シラン化合物、
日本特開2015-199906号公報、日本特開2016-204656号公報、日本特開2016-210854号公報、日本特開2016-222859号公報に記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマー変性シラン、
国際公開第2018/216630号、国際公開第2019/039226号、国際公開第2019/039341号、国際公開第2019/039186号、国際公開第2019/044479号、日本特開2019-44158号公報、国際公開第2019/044479号、国際公開第2019/163282号に記載の含フッ素エーテル化合物。
また、含フッ素化合物の市販品としては、信越化学工業社製のKY-100シリーズ(KY-178、KY-185、KY-195等)、AGC社製のSURECO(登録商標) 2101SなどのSURECO AFシリーズ、ダイキン工業社製のオプツール(登録商標)DSX、オプツール(登録商標)AES、オプツール(登録商標)UF503、オプツール(登録商標)UD509等が挙げられる。
日本特開平11-029585号公報に記載のパーフルオロポリエーテル変性アミノシラン、
日本特許第2874715号公報に記載のケイ素含有有機含フッ素ポリマー、
日本特開2000-144097号公報に記載の有機ケイ素化合物、
日本特開2000-327772号公報に記載のパーフルオロポリエーテル変性アミノシラン、
日本特表2002-506887号公報に記載のフッ素化シロキサン、
日本特表2008-534696号公報に記載の有機シリコーン化合物、
日本特許第4138936号公報に記載のフッ素化変性水素含有重合体、
米国特許出願公開第2010/0129672号明細書、国際公開第2014/126064号、日本特開2014-070163号公報に記載の化合物、
国際公開第2011/060047号、国際公開第2011/059430号に記載のオルガノシリコン化合物、
国際公開第2012/064649号に記載の含フッ素オルガノシラン化合物、
日本特開2012-72272号公報に記載のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー、
国際公開第2013/042732号、国際公開第2013/121984号、国際公開第2013/121985号、国際公開第2013/121986号、国際公開第2014/163004号、日本特開2014-080473号公報、国際公開第2015/087902号、国際公開第2017/038830号、国際公開第2017/038832号、国際公開第2017/187775号に記載の含フッ素エーテル化合物、
日本特開2014-218639号公報、国際公開第2017/022437号、国際公開第2018/079743号、国際公開第2018/143433号に記載のパーフルオロ(ポリ)エーテル含有シラン化合物、
日本特開2015-199906号公報、日本特開2016-204656号公報、日本特開2016-210854号公報、日本特開2016-222859号公報に記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマー変性シラン、
国際公開第2018/216630号、国際公開第2019/039226号、国際公開第2019/039341号、国際公開第2019/039186号、国際公開第2019/044479号、日本特開2019-44158号公報、国際公開第2019/044479号、国際公開第2019/163282号に記載の含フッ素エーテル化合物。
また、含フッ素化合物の市販品としては、信越化学工業社製のKY-100シリーズ(KY-178、KY-185、KY-195等)、AGC社製のSURECO(登録商標) 2101SなどのSURECO AFシリーズ、ダイキン工業社製のオプツール(登録商標)DSX、オプツール(登録商標)AES、オプツール(登録商標)UF503、オプツール(登録商標)UD509等が挙げられる。
本表面処理剤が他の含フッ素化合物を含む場合、本表面処理剤中の上記含フッ素エーテル化合物及び他の含フッ素化合物の含有量の合計に対する、他の含フッ素化合物の含有量は、60質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、10質量%以下が更に好ましい。
本表面処理剤中の上記含フッ素エーテル化合物及び他の含フッ素化合物の含有量の合計は、0.01質量%以上が好ましく、0.03質量%以上がより好ましい。
上記含フッ素エーテル化合物及び他の含フッ素化合物の含有量が上記範囲内であれば、表面層の撥水撥油性、摩擦耐久性、指紋汚れ除去性、潤滑性、外観に優れる。
本表面処理剤中の上記含フッ素エーテル化合物及び他の含フッ素化合物の含有量の合計は、0.01質量%以上が好ましく、0.03質量%以上がより好ましい。
上記含フッ素エーテル化合物及び他の含フッ素化合物の含有量が上記範囲内であれば、表面層の撥水撥油性、摩擦耐久性、指紋汚れ除去性、潤滑性、外観に優れる。
本表面処理剤が液状媒体を含む場合、本表面処理剤は、コーティング液として用いることができる。コーティング液は、液状であればよく、溶液であってもよく、分散液であってもよい。
液状媒体としては、有機溶媒が好ましい。有機溶媒は、フッ素系有機溶媒であってもよく、非フッ素系有機溶媒であってもよく、両溶媒を含んでもよい。
フッ素系有機溶媒としては、フッ素化アルカン、フッ素化芳香族化合物、フルオロアルキルエーテル、フッ素化アルキルアミン、フルオロアルコール等が挙げられる。
フッ素化アルカンとしては、炭素数4~8の化合物が好ましい。市販品としては、C6F13H(AGC社製、アサヒクリン(登録商標)AC-2000)、C6F13C2H5(AGC社製、アサヒクリン(登録商標)AC-6000)、C2F5CHFCHFCF3(ケマーズ社製、バートレル(登録商標)XF)等が挙げられる。
フッ素化芳香族化合物の具体例としては、ヘキサフルオロベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン、ペルフルオロトルエン、ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンが挙げられる。
フルオロアルキルエーテルとしては、炭素数4~12の化合物が好ましい。市販品としては、CF3CH2OCF2CF2H(AGC社製、アサヒクリン(登録商標)AE-3000)、C4F9OCH3(3M社製、ノベック(登録商標)7100)、C4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200)、C2F5CF(OCH3)C3F7(3M社製、ノベック(登録商標)7300)等が挙げられる。
フッ素化アルキルアミンの具体例としては、ペルフルオロトリプロピルアミン、ペルフルオロトリブチルアミンが挙げられる。
フルオロアルコールの具体例としては、2,2,3,3-テトラフルオロプロパノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、ヘキサフルオロイソプロパノールが挙げられる。
非フッ素系有機溶媒としては、水素原子及び炭素原子のみからなる化合物と、水素原子、炭素原子及び酸素原子のみからなる化合物が好ましく、炭化水素系有機溶媒、アルコール系有機溶媒、ケトン系有機溶媒、エーテル系有機溶媒、エステル系有機溶媒が挙げられる。
本表面処理剤が液状媒体を含む場合、本表面処理剤は、液状媒体を60~99.999質量%含むことが好ましく、85~99.99質量%含むことが好ましく、90~99.9質量%含むことがより好ましい。
フッ素化アルカンとしては、炭素数4~8の化合物が好ましい。市販品としては、C6F13H(AGC社製、アサヒクリン(登録商標)AC-2000)、C6F13C2H5(AGC社製、アサヒクリン(登録商標)AC-6000)、C2F5CHFCHFCF3(ケマーズ社製、バートレル(登録商標)XF)等が挙げられる。
フッ素化芳香族化合物の具体例としては、ヘキサフルオロベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン、ペルフルオロトルエン、ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンが挙げられる。
フルオロアルキルエーテルとしては、炭素数4~12の化合物が好ましい。市販品としては、CF3CH2OCF2CF2H(AGC社製、アサヒクリン(登録商標)AE-3000)、C4F9OCH3(3M社製、ノベック(登録商標)7100)、C4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200)、C2F5CF(OCH3)C3F7(3M社製、ノベック(登録商標)7300)等が挙げられる。
フッ素化アルキルアミンの具体例としては、ペルフルオロトリプロピルアミン、ペルフルオロトリブチルアミンが挙げられる。
フルオロアルコールの具体例としては、2,2,3,3-テトラフルオロプロパノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、ヘキサフルオロイソプロパノールが挙げられる。
非フッ素系有機溶媒としては、水素原子及び炭素原子のみからなる化合物と、水素原子、炭素原子及び酸素原子のみからなる化合物が好ましく、炭化水素系有機溶媒、アルコール系有機溶媒、ケトン系有機溶媒、エーテル系有機溶媒、エステル系有機溶媒が挙げられる。
本表面処理剤が液状媒体を含む場合、本表面処理剤は、液状媒体を60~99.999質量%含むことが好ましく、85~99.99質量%含むことが好ましく、90~99.9質量%含むことがより好ましい。
本表面処理剤は、加水分解性シリル基の加水分解と縮合反応を促進する酸触媒や塩基性触媒等の公知の添加剤を更に含んでいてもよい。
添加剤の含有量は、本表面処理剤の全質量に対して、10質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましい。
添加剤の含有量は、本表面処理剤の全質量に対して、10質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましい。
[物品]
本発明の物品(以下、「本物品」ともいう。)は、基材と、基材上に配置された表面層と、を有し、基材と表面層との間に下地層を有することが好ましい。
表面層は、上述の表面処理剤から形成される層であり、上記含フッ素エーテル化合物の縮合体を含む。
本発明の物品(以下、「本物品」ともいう。)は、基材と、基材上に配置された表面層と、を有し、基材と表面層との間に下地層を有することが好ましい。
表面層は、上述の表面処理剤から形成される層であり、上記含フッ素エーテル化合物の縮合体を含む。
基材の材質及び形状は、本物品の用途等に応じて適宜選択すればよい。基材の材質としては、ガラス、樹脂、サファイア、金属、セラミック、石、これらの複合材料が挙げられる。ガラスは化学強化されていてもよい。特に、撥水撥油性が求められる基材として、タッチパネル用基材、ディスプレイ用基材、電子機器の筐体を構成する基材等が挙げられる。タッチパネル用基材、ディスプレイ用基材は、透光性を有する。「透光性を有する」とは、JIS R3106:1998(ISO 9050:1990)に準じた垂直入射型可視光透過率が25%以上であることを意味する。タッチパネル用基材の材料としては、ガラス又は透明樹脂が好ましい。
基材は、下地層が設けられる面に、コロナ放電処理、プラズマ処理、プラズマグラフト重合処理等の表面処理を施したものであってもよい。表面処理を施した表面は、基材と下地層の接着性が更に優れ、その結果、表面層の摩擦耐久性が更に向上する。表面処理としては、表面層の摩擦耐久性が更に優れる点から、コロナ放電処理又はプラズマ処理が好ましい。
下地層はケイ素を含む酸化物(好ましくは、酸化ケイ素)を含む層が好ましく、更に他の元素を有していてもよい。下地層が酸化ケイ素を含むことで、上記含フッ素エーテル化合物の反応性シリル基が脱水縮合し、下地層との間でSi-O-Si結合が形成され摩擦耐久性に優れた表面層が形成される。
下地層中の酸化ケイ素の含有量は、65質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、85質量%以上が更に好ましく、90質量%以上が特に好ましい。酸化ケイ素の含有量が下限値以上であれば、下地層においてSi-O-Si結合が充分に形成され、下地層の機械特性が充分に確保される。酸化ケイ素の含有量は、他の元素の合計の含有量(酸化物の場合は酸化物換算した量)の合計を下地層の質量から除いた残部である。
表面層の耐久性の点から、下地層中の酸化物は、更に、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、白金族元素、ホウ素、アルミニウム、リン、チタン、ジルコニウム、鉄、ニッケル、クロム、モリブデン、及びタングステンより選択される1種以上の元素を含むことが好ましい。これらの元素を含むことで、下地層と上記含フッ素エーテル化合物との結合が強くなり摩擦耐久性が向上する。
下地層の厚さは、1~200nmが好ましく、2~20nmがより好ましい。下地層の厚さが下限値以上であれば、下地層による接着性の向上効果が充分に得られやすい。下地層の厚さが上限値以下であれば、下地層自体の摩擦耐久性が高くなる。下地層の厚さを測定する方法としては、電子顕微鏡(SEM、TEM等)による下地層の断面観察による方法や、光干渉膜厚計、分光エリプソメータ、段差計等を用いる方法が挙げられる。
下地層の形成方法は、例えば、基材の表面に、所望の下地層の組成を有する蒸着材料を蒸着する方法等が挙げられる。
蒸着法は一例として、真空蒸着法が挙げられる。真空蒸着法は、蒸着材料を真空槽内で蒸発させ、基材の表面に付着させる方法である。
蒸着時の温度(例えば、真空蒸着装置を用いる際には、蒸着材料を設置するボートの温度)は、100~3000℃が好ましく、500~3000℃がより好ましい。
蒸着時の圧力(例えば、真空蒸着装置を用いる際には、蒸着材料を設置する槽内の絶対圧)は、1Pa以下が好ましく、0.1Pa以下がより好ましい。
蒸着材料を用いて下地層を形成する場合、1つの蒸着材料を用いてもよいし、異なる元素を含む2つ以上の蒸着材料を用いてもよい。
蒸着材料の蒸発方法としては、高融点金属製の抵抗加熱用ボート上で蒸着材料を溶融し、蒸発させる抵抗加熱法、電子ビームを蒸着材料に照射し、蒸着材料を直接加熱して表面を溶融し、蒸発させる電子銃法等が挙げられる。蒸着材料の蒸発方法としては、局所的に加熱できるため高融点物質も蒸発できる点、電子ビームが当たっていないところは低温であるため容器との反応や不純物の混入のおそれがない点から、電子銃法が好ましい。電子銃法に用いる蒸着材料としては、気流が生じても飛散しにくい点から、溶融粒状体又は焼結体が好ましい。
蒸着法は一例として、真空蒸着法が挙げられる。真空蒸着法は、蒸着材料を真空槽内で蒸発させ、基材の表面に付着させる方法である。
蒸着時の温度(例えば、真空蒸着装置を用いる際には、蒸着材料を設置するボートの温度)は、100~3000℃が好ましく、500~3000℃がより好ましい。
蒸着時の圧力(例えば、真空蒸着装置を用いる際には、蒸着材料を設置する槽内の絶対圧)は、1Pa以下が好ましく、0.1Pa以下がより好ましい。
蒸着材料を用いて下地層を形成する場合、1つの蒸着材料を用いてもよいし、異なる元素を含む2つ以上の蒸着材料を用いてもよい。
蒸着材料の蒸発方法としては、高融点金属製の抵抗加熱用ボート上で蒸着材料を溶融し、蒸発させる抵抗加熱法、電子ビームを蒸着材料に照射し、蒸着材料を直接加熱して表面を溶融し、蒸発させる電子銃法等が挙げられる。蒸着材料の蒸発方法としては、局所的に加熱できるため高融点物質も蒸発できる点、電子ビームが当たっていないところは低温であるため容器との反応や不純物の混入のおそれがない点から、電子銃法が好ましい。電子銃法に用いる蒸着材料としては、気流が生じても飛散しにくい点から、溶融粒状体又は焼結体が好ましい。
表面層は、上記含フッ素エーテル化合物の縮合体を含む。含フッ素エーテル化合物の縮合体は、含フッ素エーテル化合物中の加水分解性シリル基が加水分解反応することによってシラノール基(Si-OH)が形成され、シラノール基が分子間で縮合反応してSi-O-Si結合が形成された構造、及び、含フッ素エーテル化合物中のシラノール基が基材又は下地層の表面のシラノール基又はSi-OM基(ただし、Mはアルカリ金属元素である。)と縮合反応してSi-O-Si結合が形成された構造を含む。また、表面層は含フッ素エーテル化合物以外の含フッ素化合物の縮合体を含んでいてもよい。すなわち、表面層は、反応性シリル基を有する含フッ素化合物を、含フッ素化合物の反応性シリル基の一部又は全部が縮合反応した状態で含む。
表面層の厚さは、1~100nmが好ましく、1~50nmがより好ましい。表面層の厚さが下限値以上であれば、表面層による効果が充分に得られる。表面層の厚さが上限値以下であれば、利用効率が高い。
表面層の厚さは、薄膜解析用X線回折計で得られた厚さである。表面層の厚さは、薄膜解析用X線回折計を用いて、X線反射率法によって反射X線の干渉パターンを得て、干渉パターンの振動周期から算出できる。
表面層の厚さは、薄膜解析用X線回折計で得られた厚さである。表面層の厚さは、薄膜解析用X線回折計を用いて、X線反射率法によって反射X線の干渉パターンを得て、干渉パターンの振動周期から算出できる。
本物品はタッチパネルであることが好ましい。この場合、表面層はタッチパネルの指で触れる面を構成する部材の表面に形成されていることが好ましい。
[物品の製造方法]
本物品の製造方法は、本表面処理剤を用いて、ドライコーティング法又はウェットコーティング法により、基材上に表面層を形成する方法である。
本物品の製造方法は、本表面処理剤を用いて、ドライコーティング法又はウェットコーティング法により、基材上に表面層を形成する方法である。
本表面処理剤が液状媒体を含まない場合、本表面処理剤は、ドライコーティング法にそのまま用いることができる。ドライコーティング法としては、真空蒸着、CVD、スパッタリング等の手法が挙げられる。含フッ素エーテル化合物の分解を抑える点、及び装置の簡便さの点から、真空蒸着法が好適に利用できる。
真空蒸着には、鉄や鋼等の金属材料からなる金属多孔体に含フッ素エーテル化合物及び金属化合物を担持させたペレット状物質を使用してもよい。含フッ素エーテル化合物及び金属化合物を担持させたペレット状物質は、金属多孔体に液状媒体を含む本表面処理剤を含浸し、乾燥して液状媒体を除去することにより製造できる。
真空蒸着には、鉄や鋼等の金属材料からなる金属多孔体に含フッ素エーテル化合物及び金属化合物を担持させたペレット状物質を使用してもよい。含フッ素エーテル化合物及び金属化合物を担持させたペレット状物質は、金属多孔体に液状媒体を含む本表面処理剤を含浸し、乾燥して液状媒体を除去することにより製造できる。
本表面処理剤が液状媒体を含む場合、本表面処理剤は、ウェットコーティング法に好適に用いることができる。ウェットコーティング法としては、スピンコート法、ワイプコート法、スプレーコート法、スキージーコート法、ディップコート法、ダイコート法、インクジェット法、フローコート法、ロールコート法、キャスト法、ラングミュア・ブロジェット法、グラビアコート法等が挙げられる。
表面層の摩擦耐久性を向上させるために、必要に応じて、含フッ素エーテル化合物と基材(又は下地層)との反応を促進するための操作を行ってもよい。該操作としては、加熱、加湿、光照射等が挙げられる。例えば、水分を有する大気中で表面層が形成された基材を加熱して、加水分解性基の加水分解反応、基材の表面の水酸基等とシラノール基との反応、シラノール基の縮合反応によるシロキサン結合の生成、等の反応を促進できる。
表面処理後、表面層中の化合物であって他の化合物や基材と化学結合していない化合物は、必要に応じて除去してもよい。具体例としては、表面層に溶媒をかけ流す方法、溶媒をしみ込ませた布でふき取る方法等が挙げられる。
表面処理後、表面層中の化合物であって他の化合物や基材と化学結合していない化合物は、必要に応じて除去してもよい。具体例としては、表面層に溶媒をかけ流す方法、溶媒をしみ込ませた布でふき取る方法等が挙げられる。
以下、例を挙げて本発明を詳細に説明する。例2~例6、例9~例13及び例16~19は実施例であり、例1、例7、例8、例14及び例15は比較例である。ただし本発明はこれらの例に限定されない。なお、後述する表中における各成分の配合量は、質量基準を示す。
[フッ化物イオンの含有量の測定]
フッ化物イオン含有溶液中のフッ化物イオンの含有量、及び、表面処理剤中のフッ化物イオンの含有量は、下記のイオンクロマトグラフ装置を用いて、フッ化物イオンを測定し、外部標準法によって求めた。
フッ化物イオンの含有量の測定用サンプルは、フッ化物イオン含有溶液又は表面処理剤に超純水を加えて、水相へフッ素イオンを抽出することで調製した。
装置名: Dionex ICS-5000 (Themo SCIENTIFIC)
カラム: Dionex IonPac AS19
温度: 30℃
流速: 1.0mL/min
検出器: 電気伝導度
フッ化物イオン含有溶液中のフッ化物イオンの含有量、及び、表面処理剤中のフッ化物イオンの含有量は、下記のイオンクロマトグラフ装置を用いて、フッ化物イオンを測定し、外部標準法によって求めた。
フッ化物イオンの含有量の測定用サンプルは、フッ化物イオン含有溶液又は表面処理剤に超純水を加えて、水相へフッ素イオンを抽出することで調製した。
装置名: Dionex ICS-5000 (Themo SCIENTIFIC)
カラム: Dionex IonPac AS19
温度: 30℃
流速: 1.0mL/min
検出器: 電気伝導度
[含フッ素エーテル化合物A1-1の製造]
特許第6791146号の例11に記載の方法と同様にして、化合物A1-1を得た。
CF3-(OCF2CF2OCF2CF2CF2CF2)x3(OCF2CF2)-OCF2CF2CF2-C(O)NH-CH2-C[CH2CH2CH2-Si(OCH3)3]3 ・・・(A1-1)
式中、x3の平均値は13であり、含フッ素エーテル化合物X1の数平均分子量は5400であった。
特許第6791146号の例11に記載の方法と同様にして、化合物A1-1を得た。
CF3-(OCF2CF2OCF2CF2CF2CF2)x3(OCF2CF2)-OCF2CF2CF2-C(O)NH-CH2-C[CH2CH2CH2-Si(OCH3)3]3 ・・・(A1-1)
式中、x3の平均値は13であり、含フッ素エーテル化合物X1の数平均分子量は5400であった。
[含フッ素エーテル化合物A1-2の製造]
特許第6296200号の合成例8に記載の方法と同様にして、含フッ素エーテル化合物A1-2を得た。
CF3-(OCF2CF2)20(OCF2)16-OCF2CH2CH2CH2-Si[CH2CH2CH2Si(OCH3)3]3 ・・・(A1-2)
特許第6296200号の合成例8に記載の方法と同様にして、含フッ素エーテル化合物A1-2を得た。
CF3-(OCF2CF2)20(OCF2)16-OCF2CH2CH2CH2-Si[CH2CH2CH2Si(OCH3)3]3 ・・・(A1-2)
[含フッ素エーテル化合物A1-3の製造]
(合成例1)
国際公開第2013/121984号の例6-1~例6-3と同様にして、下記化合物(a)を得た。
CF3-O-(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)n-CF2CF2OCF2CF2CF2CF2O-C(=O)CF(CF3)OCF2CF2CF3・・・(a)。ただし、nの平均値は7である。
(合成例1)
国際公開第2013/121984号の例6-1~例6-3と同様にして、下記化合物(a)を得た。
CF3-O-(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)n-CF2CF2OCF2CF2CF2CF2O-C(=O)CF(CF3)OCF2CF2CF3・・・(a)。ただし、nの平均値は7である。
(合成例2)
国際公開第2013/121984号の例6-4において、フッ化ナトリウムを添加しなかった以外は、当該例6-4と同様にして下記化合物(b)を得た。具体的には、ナスフラスコに、前記化合物(a)の8.8g、およびAK-225の10.3gを入れ、窒素雰囲気下、メタノールの2.1gを加え、50℃で2時間撹拌した後、室温で終夜撹拌した。反応混合物をエバポレータで濃縮し、化合物(b)の8.4g(収率98%)を得た。後述する例15に示される通り、この手法ではフッ化物イオン(フッ化水素)が残存する。
CF3-O-(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)n-CF2CF2OCF2CF2CF2C(=O)OCH3 ・・・(b)。
国際公開第2013/121984号の例6-4において、フッ化ナトリウムを添加しなかった以外は、当該例6-4と同様にして下記化合物(b)を得た。具体的には、ナスフラスコに、前記化合物(a)の8.8g、およびAK-225の10.3gを入れ、窒素雰囲気下、メタノールの2.1gを加え、50℃で2時間撹拌した後、室温で終夜撹拌した。反応混合物をエバポレータで濃縮し、化合物(b)の8.4g(収率98%)を得た。後述する例15に示される通り、この手法ではフッ化物イオン(フッ化水素)が残存する。
CF3-O-(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)n-CF2CF2OCF2CF2CF2C(=O)OCH3 ・・・(b)。
(合成例3)
特許第6791146号の例11-2で(14I-1)に代えて上記化合物(b)を用いた以外は例11-2~例11-3と同様にして下記化合物(A1-3)を得た。
CF3-O-(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)n-CF2CF2OCF2CF2CF2-C(O)NH-CH2-C[CH2CH2CH2-Si(OCH3)3]3 ・・・(A1-3)
特許第6791146号の例11-2で(14I-1)に代えて上記化合物(b)を用いた以外は例11-2~例11-3と同様にして下記化合物(A1-3)を得た。
CF3-O-(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)n-CF2CF2OCF2CF2CF2-C(O)NH-CH2-C[CH2CH2CH2-Si(OCH3)3]3 ・・・(A1-3)
[表面処理剤1の調製]
含フッ素エーテル化合物A1-1の1gと、フッ素系有機溶媒であるC4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200)の9gと、を混合して、含フッ素エーテル化合物A1-1の含有量が10質量%である表面処理剤1を得た。
なお、表面処理剤1中のフッ化物イオンの含有量を測定したところ、0質量ppmであった。
含フッ素エーテル化合物A1-1の1gと、フッ素系有機溶媒であるC4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200)の9gと、を混合して、含フッ素エーテル化合物A1-1の含有量が10質量%である表面処理剤1を得た。
なお、表面処理剤1中のフッ化物イオンの含有量を測定したところ、0質量ppmであった。
[表面処理剤2の調製]
フッ素系有機溶媒であるノベック7200の100gと、フッ化水素酸水溶液の0.1gとを混合して、激しく攪拌した後、分液処理によって、フッ素系有機溶媒相を得た。
得られたフッ素系有機溶媒相の90gに、モレキュラーシーブスの50gを投入し、1週間静置した後、濾過して、フッ化物イオンと、ノベック7200とを含むフッ化物イオン含有溶液1を得た。
得られたフッ化物イオン含有溶液1を用いて、上述のイオンクロマトグラフ法によって、フッ化物イオン含有溶液1中のフッ化物イオンの含有量を測定した。
次に、含フッ素エーテル化合物A1-1の1gと、ノベック7200の4gとを混合し、含フッ素エーテル化合物A1-1の含有量が20質量%であるポリマー溶液1を得た。
表面処理剤中の含フッ素エーテル化合物A1-1の含有量が10質量%となり、かつ、表面処理剤中のフッ化物イオンの含有量が表1に記載の値になるように、ポリマー溶液1と、フッ化物イオン含有溶液1と、ノベック7200とを混合して、表面処理剤2を得た。
フッ素系有機溶媒であるノベック7200の100gと、フッ化水素酸水溶液の0.1gとを混合して、激しく攪拌した後、分液処理によって、フッ素系有機溶媒相を得た。
得られたフッ素系有機溶媒相の90gに、モレキュラーシーブスの50gを投入し、1週間静置した後、濾過して、フッ化物イオンと、ノベック7200とを含むフッ化物イオン含有溶液1を得た。
得られたフッ化物イオン含有溶液1を用いて、上述のイオンクロマトグラフ法によって、フッ化物イオン含有溶液1中のフッ化物イオンの含有量を測定した。
次に、含フッ素エーテル化合物A1-1の1gと、ノベック7200の4gとを混合し、含フッ素エーテル化合物A1-1の含有量が20質量%であるポリマー溶液1を得た。
表面処理剤中の含フッ素エーテル化合物A1-1の含有量が10質量%となり、かつ、表面処理剤中のフッ化物イオンの含有量が表1に記載の値になるように、ポリマー溶液1と、フッ化物イオン含有溶液1と、ノベック7200とを混合して、表面処理剤2を得た。
[表面処理剤3~7の調製]
表面処理剤中の含フッ素エーテル化合物A1-1の含有量が10質量%となり、かつ、表面処理剤中のフッ化物イオンの含有量が表1に記載の値になるように、ポリマー溶液1と、フッ化物イオン含有溶液1と、ノベック7200との混合割合を適宜調節した以外は、表面処理剤2の調製と同様にして、表面処理剤3~7を得た。
表面処理剤中の含フッ素エーテル化合物A1-1の含有量が10質量%となり、かつ、表面処理剤中のフッ化物イオンの含有量が表1に記載の値になるように、ポリマー溶液1と、フッ化物イオン含有溶液1と、ノベック7200との混合割合を適宜調節した以外は、表面処理剤2の調製と同様にして、表面処理剤3~7を得た。
[表面処理剤8の調製]
含フッ素エーテル化合物A1-1の代わりに、含フッ素エーテル化合物A1-2を用いた以外は、表面処理剤1の調製と同様にして、表面処理剤8を得た。
なお、表面処理剤8中のフッ化物イオンの含有量を測定したところ、0質量ppmであった。
含フッ素エーテル化合物A1-1の代わりに、含フッ素エーテル化合物A1-2を用いた以外は、表面処理剤1の調製と同様にして、表面処理剤8を得た。
なお、表面処理剤8中のフッ化物イオンの含有量を測定したところ、0質量ppmであった。
[表面処理剤9の調製]
含フッ素エーテル化合物A1-2の1gと、ノベック7200の4gとを混合し、含フッ素エーテル化合物A1-2の含有量が20質量%であるポリマー溶液2を得た。
ポリマー溶液1の代わりに、ポリマー溶液2を用いた以外は、表面処理剤2の調製と同様にして、表面処理剤9を得た。
含フッ素エーテル化合物A1-2の1gと、ノベック7200の4gとを混合し、含フッ素エーテル化合物A1-2の含有量が20質量%であるポリマー溶液2を得た。
ポリマー溶液1の代わりに、ポリマー溶液2を用いた以外は、表面処理剤2の調製と同様にして、表面処理剤9を得た。
[表面処理剤10~14の調製]
ポリマー溶液1の代わりに、ポリマー溶液2を用いた以外は、表面処理剤3~7の調製と同様にして、表面処理剤10~14を得た。
ポリマー溶液1の代わりに、ポリマー溶液2を用いた以外は、表面処理剤3~7の調製と同様にして、表面処理剤10~14を得た。
[表面処理剤15の調製]
含フッ素エーテル化合物A1-3の1gと、フッ素系有機溶媒であるC4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200)の9gを混合して、含フッ素エーテル化合物A1-3の含有量が10質量%である表面処理剤15を得た。
なお、表面処理剤15中のフッ化物イオンの含有量を測定したところ、18質量ppmであった。
含フッ素エーテル化合物A1-3の1gと、フッ素系有機溶媒であるC4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200)の9gを混合して、含フッ素エーテル化合物A1-3の含有量が10質量%である表面処理剤15を得た。
なお、表面処理剤15中のフッ化物イオンの含有量を測定したところ、18質量ppmであった。
[表面処理剤16の調製]
含フッ素エーテル化合物A1-3の2gとパーフルオロヘキサンの9gとメタノールの3gを混合して、洗浄操作を2回行った。下相を濃縮し、含フッ素エーテル化合物の1.9gを得た。フッ素系有機溶媒であるC4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200)の17.1gを混合して、含フッ素エーテル化合物A1-3の含有量が10質量%である表面処理剤16を得た。
なお、表面処理剤16中のフッ化物イオンの含有量を測定したところ、2.7質量ppmであった。
含フッ素エーテル化合物A1-3の2gとパーフルオロヘキサンの9gとメタノールの3gを混合して、洗浄操作を2回行った。下相を濃縮し、含フッ素エーテル化合物の1.9gを得た。フッ素系有機溶媒であるC4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200)の17.1gを混合して、含フッ素エーテル化合物A1-3の含有量が10質量%である表面処理剤16を得た。
なお、表面処理剤16中のフッ化物イオンの含有量を測定したところ、2.7質量ppmであった。
[表面処理剤17の調製]
含フッ素エーテル化合物A1-3の2gとパーフルオロヘキサンの9gとメタノールの5gを混合して、洗浄操作を5回行った。下相を濃縮したところ含フッ素エーテル化合物の1.8gを得た。フッ素系有機溶媒であるC4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200)の16.2gを混合して、含フッ素エーテル化合物A1-3の含有量が10質量%である表面処理剤16を得た。
なお、表面処理剤17中のフッ化物イオンの含有量を測定したところ、0.8質量ppmであった。
含フッ素エーテル化合物A1-3の2gとパーフルオロヘキサンの9gとメタノールの5gを混合して、洗浄操作を5回行った。下相を濃縮したところ含フッ素エーテル化合物の1.8gを得た。フッ素系有機溶媒であるC4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200)の16.2gを混合して、含フッ素エーテル化合物A1-3の含有量が10質量%である表面処理剤16を得た。
なお、表面処理剤17中のフッ化物イオンの含有量を測定したところ、0.8質量ppmであった。
[表面処理剤18の調製]
含フッ素エーテル化合物A1-3の2gとパーフルオロヘキサンの9gとメタノールの5gを混合して、洗浄操作を5回行った。下相にフッ化ナトリウムの5gを入れて2日間静置してから、濾過、濃縮したところ含フッ素エーテル化合物の1.5gを得た。フッ素系有機溶媒であるC4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200)の13.5gを混合して、含フッ素エーテル化合物A1-3の含有量が10質量%である表面処理剤18を得た。
なお、表面処理剤18中のフッ化物イオンの含有量を測定したところ、0.2質量ppmであった。
含フッ素エーテル化合物A1-3の2gとパーフルオロヘキサンの9gとメタノールの5gを混合して、洗浄操作を5回行った。下相にフッ化ナトリウムの5gを入れて2日間静置してから、濾過、濃縮したところ含フッ素エーテル化合物の1.5gを得た。フッ素系有機溶媒であるC4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200)の13.5gを混合して、含フッ素エーテル化合物A1-3の含有量が10質量%である表面処理剤18を得た。
なお、表面処理剤18中のフッ化物イオンの含有量を測定したところ、0.2質量ppmであった。
[表面処理剤19の調製]
フッ化物イオン含有溶液1と、ノベック7200とを混合してフッ化物イオン濃度が1.5ppmのフッ化物イオン含有溶液Xを得た。
表面処理剤中の含フッ素エーテル化合物A1-1の含有量が10質量%となるようにフッ化物イオン含有溶液Xで希釈して表面処理剤の19を得た。
フッ化物イオン含有溶液1と、ノベック7200とを混合してフッ化物イオン濃度が1.5ppmのフッ化物イオン含有溶液Xを得た。
表面処理剤中の含フッ素エーテル化合物A1-1の含有量が10質量%となるようにフッ化物イオン含有溶液Xで希釈して表面処理剤の19を得た。
[例1~19:物品の製造]
上記のようにして得られた各表面処理剤の0.5gを真空蒸着装置(ULVAC社製、VTR-350M)内のモリブデン製ボートに充填し、真空蒸着装置内を1×10-3Pa以下に排気した。表面処理剤を配置したボートを昇温速度10℃/分以下の速度で加熱し、水晶発振式膜厚計による蒸着速度が1nm/秒を超えた時点でシャッターを開けて基材(化学強化ガラス)の表面への成膜を開始させた。膜厚が約50nmとなった時点でシャッターを閉じて基材の表面への成膜を終了させた。表面処理剤が堆積された基材を、200℃で30分間加熱処理し、ジクロロペンタフルオロプロパン(AGC社製、AK-225)にて洗浄することによって、基材の表面に表面層を有する例1~19の各物品を得た。
上記のようにして得られた各表面処理剤の0.5gを真空蒸着装置(ULVAC社製、VTR-350M)内のモリブデン製ボートに充填し、真空蒸着装置内を1×10-3Pa以下に排気した。表面処理剤を配置したボートを昇温速度10℃/分以下の速度で加熱し、水晶発振式膜厚計による蒸着速度が1nm/秒を超えた時点でシャッターを開けて基材(化学強化ガラス)の表面への成膜を開始させた。膜厚が約50nmとなった時点でシャッターを閉じて基材の表面への成膜を終了させた。表面処理剤が堆積された基材を、200℃で30分間加熱処理し、ジクロロペンタフルオロプロパン(AGC社製、AK-225)にて洗浄することによって、基材の表面に表面層を有する例1~19の各物品を得た。
[長期保存安定性試験]
例1~19の各物品の表面層について、JIS L0849:2013(ISO 105-X12:2001)に準拠して往復式トラバース試験機(ケイエヌテー社製)を用い、スチールウールボンスター(♯0000)を圧力:98.07kPa、速度:320cm/分で往復させる摩擦試験を実施して、摩擦後の表面層の水接触角が8°低下する際の往復回数Aを記録した。
また、湿度40%RH、25℃の条件で2年間保存した表面処理剤1~19を用いた以外は、上述の例1~19における各物品の製造方法と同様にして、例1~19に対応する各物品を得た。得られた各物品の表面層について、上記摩擦試験を実施して、摩擦後の表面層の水接触角が8°低下する際の往復回数Bを記録した。
得られた往復回数A及び往復回数Bに基づいて、往復回数Aに対する往復回数Bの比率(往復回数B/往復回数A)を求めて、以下の基準にしたがって長期保存安定性を評価した。上記比率が1.00に近いほど、表面処理剤の長期保存安定性が優れているといえる。評価結果を表1に示す。
なお、水接触角は、表面層の表面に対して、2μLの蒸留水を着滴させ、接触角測定装置(協和界面科学社製、DM-500)を用いて測定し、表面層の異なる5箇所における算術平均値である。水接触角の算出には2θ法を用いた。
A(良) :比率(往復回数B/往復回数A)が0.96以上、1.00以下。
B(可) :比率(往復回数B/往復回数A)が0.90以上、0.96未満。
C(不可):比率(往復回数B/往復回数A)が0.90未満。
例1~19の各物品の表面層について、JIS L0849:2013(ISO 105-X12:2001)に準拠して往復式トラバース試験機(ケイエヌテー社製)を用い、スチールウールボンスター(♯0000)を圧力:98.07kPa、速度:320cm/分で往復させる摩擦試験を実施して、摩擦後の表面層の水接触角が8°低下する際の往復回数Aを記録した。
また、湿度40%RH、25℃の条件で2年間保存した表面処理剤1~19を用いた以外は、上述の例1~19における各物品の製造方法と同様にして、例1~19に対応する各物品を得た。得られた各物品の表面層について、上記摩擦試験を実施して、摩擦後の表面層の水接触角が8°低下する際の往復回数Bを記録した。
得られた往復回数A及び往復回数Bに基づいて、往復回数Aに対する往復回数Bの比率(往復回数B/往復回数A)を求めて、以下の基準にしたがって長期保存安定性を評価した。上記比率が1.00に近いほど、表面処理剤の長期保存安定性が優れているといえる。評価結果を表1に示す。
なお、水接触角は、表面層の表面に対して、2μLの蒸留水を着滴させ、接触角測定装置(協和界面科学社製、DM-500)を用いて測定し、表面層の異なる5箇所における算術平均値である。水接触角の算出には2θ法を用いた。
A(良) :比率(往復回数B/往復回数A)が0.96以上、1.00以下。
B(可) :比率(往復回数B/往復回数A)が0.90以上、0.96未満。
C(不可):比率(往復回数B/往復回数A)が0.90未満。
[耐光性試験]
例1~19の各物品の表面層について、上述の方法で表面層の水接触角を測定した。
次に、例1~19の各物品の表面層に紫外線照射装置(スガ試験機社製、H75)によって紫外線を120時間照射した後、上述の摩擦試験を往復回数15000回の条件で実施し、上述の方法で表面層の水接触角を測定した。
紫外線照射前後の水接触角に基づいて、以下の評価基準にしたがって、耐光性を評価した。紫外線照射後における水接触角の低下が小さい程、紫外線照射による表面層の耐久性の劣化が小さく、耐光性に優れる。
A(良) :紫外線照射前後における水接触角の変化が2度以下。
B(可) :紫外線照射前後における水接触角の変化が2度超、5度以下。
C(不可):紫外線照射前後における水接触角の変化が5度超。
例1~19の各物品の表面層について、上述の方法で表面層の水接触角を測定した。
次に、例1~19の各物品の表面層に紫外線照射装置(スガ試験機社製、H75)によって紫外線を120時間照射した後、上述の摩擦試験を往復回数15000回の条件で実施し、上述の方法で表面層の水接触角を測定した。
紫外線照射前後の水接触角に基づいて、以下の評価基準にしたがって、耐光性を評価した。紫外線照射後における水接触角の低下が小さい程、紫外線照射による表面層の耐久性の劣化が小さく、耐光性に優れる。
A(良) :紫外線照射前後における水接触角の変化が2度以下。
B(可) :紫外線照射前後における水接触角の変化が2度超、5度以下。
C(不可):紫外線照射前後における水接触角の変化が5度超。
表1に示す通り、含フッ素エーテル化合物と所定量のフッ化物イオンとを含む表面処理剤は、長期保存安定性に優れ、耐光性に優れた表面層を形成できるのが確認された(例2~例6、例9~例13及び、例16~19)。
この出願は、2022年2月4日に出願された日本出願特願2022-16309を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
Claims (9)
- フルオロポリエーテル鎖と反応性シリル基とを有する含フッ素エーテル化合物と、
フッ化物イオンと、を含む表面処理剤であって、
前記フッ化物イオンの含有量が、前記表面処理剤の全質量に対して、0.1~3.0質量ppmであることを特徴とする、表面処理剤。 - 前記フッ化物イオンの含有量が、前記表面処理剤の全質量に対して、0.5~1.5質量ppmである、請求項1に記載の表面処理剤。
- 前記フッ化物イオンの含有量が、本表面処理剤中の含フッ素エーテル化合物の全質量に対して、1~30質量ppmである、請求項1または2に記載の表面処理剤。
- 前記フルオロポリエーテル鎖の1つ当たりの分子量が、2,000~20,000である、請求項1~3のいずれか一項に記載の表面処理剤。
- 前記含フッ素エーテル化合物が、下式(A1)、下式(A2)又は下式(A3)で表される化合物である、請求項1~4のいずれか一項に記載の表面処理剤。
[Rf1-(ORf11)y1-O-R1]j-L1-(R11-T11)x1 ・・・(A1)
(T31-R31)x3-L3-R3-(ORf12)y2-O-R2-L2-(R21-T21)x2 ・・・(A2)
Q1[-(ORf13)y3-O-R4-L4-(R41-T41)x4]r1 ・・・(A3)
ただし、
Rf1は、炭素数1~20のフルオロアルキル基であり、Rf1が複数ある場合、複数あるRf1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rf11は、炭素数1~6のフルオロアルキレン基であり、Rf11が複数ある場合、複数あるRf11は互いに同一であっても異なっていてもよく、
R1は、アルキレン基又はフルオロアルキレン基であり、R1が複数ある場合、複数あるR1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
L1は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよいj+x1価の有機基であって、R1及びR11に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R11は、L1に結合する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
T11は、-SiRa11 z11Ra12 3-z11であり、
Ra11は水酸基又は加水分解性基であって、Ra11が複数ある場合、複数あるRa11は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra12は非加水分解性基であり、Ra12が複数ある場合、複数あるRa12は互いに同一であっても異なっていてもよく、
jは1以上の整数であり、
z11は1~3の整数であり、
x1は1以上の整数であり、
y1は1以上の整数であり、y1が複数ある場合、複数あるy1は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rf12は、炭素数1~6のフルオロアルキレン基であり、Rf12が複数ある場合、複数あるRf12は互いに同一であっても異なっていてもよく、
R2及びR3は、各々独立に、アルキレン基又はフルオロアルキレン基であり、
L2は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよい1+x2価の有機基であって、R2及びR21に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R21は、L2に隣接する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
L3は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよい1+x3価の有機基であって、R3及びR31に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R31は、L3に隣接する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
T21及びT31は、各々独立に、-SiRa21 z21Ra22 3-z21であり、
Ra21は水酸基又は加水分解性基であって、Ra21が複数ある場合、複数あるRa21は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra22は非加水分解性基であり、Ra22が複数ある場合、複数あるRa22は互いに同一であっても異なっていてもよく、
z21は1~3の整数であり、
x2及びx3は各々独立に1以上の整数であり、
y2は1以上の整数であり、
Q1は分岐点を有するr1価の基であり、
Rf13は、炭素数1~6のフルオロアルキレン基であり、Rf13が複数ある場合、複数あるRf13は互いに同一であっても異なっていてもよく、
R4は、各々独立に、アルキレン基又はフルオロアルキレン基であり、
L4は、単結合又は、N、O、S、Siを有していてもよく、分岐点を有していてもよい1+x4価の有機基であって、R4及びR41に結合する原子は、各々独立に、N、O、S、Si、分岐点を構成する炭素原子、又はオキソ基(=O)を有する炭素原子であり、
R41は、L4に隣接する原子がエーテル性酸素原子でもよく、炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を有してもよいアルキレン基であり、
T41は、-SiRa41 z41Ra42 3-z41であり、
Ra41は水酸基又は加水分解性基であって、Ra41が複数ある場合、複数あるRa41は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Ra42は非加水分解性基であり、Ra42が複数ある場合、複数あるRa42は互いに同一であっても異なっていてもよく、
z41は1~3の整数であり、
x4は1以上の整数であり、
y3は1以上の整数であり、
r1は3又は4である。 - さらに、液状媒体を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の表面処理剤。
- 前記液状媒体がフッ素系有機溶媒である、請求項6に記載の表面処理剤。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の表面処理剤から形成された表面層を基材上に有することを特徴とする、物品。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載の表面処理剤を用いて、ドライコーティング法又はウェットコーティング法により、基材上に表面層を形成することを特徴とする、物品の製造方法。
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