JP2008081658A - Hydrophilic composition and hydrophilic member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種の基材表面に防汚性、防曇性に優れ、且つ、より良好な耐摩擦性を有する親水膜を形成するのに有用な親水性組成物、及び、該親水性組成物による親水膜を備えた防汚性、防曇性表面を有する親水性部材に関する。 The present invention relates to a hydrophilic composition useful for forming a hydrophilic film having excellent antifouling properties and antifogging properties on various substrate surfaces and having better friction resistance, and the hydrophilic composition. The present invention relates to a hydrophilic member having an antifouling and antifogging surface provided with a hydrophilic film made of an object.
部材表面への油性汚れの付着を防止する技術は、種々提案されている。特に、反射防止膜、光学フィルター、光学レンズ、眼鏡レンズ、鏡等の光学部材は、人が使用することによって、指紋、皮脂、汗、化粧品等の汚れが付着し、その機能を低下させると共に、汚れの除去が煩雑であるため、効果的な汚れ防止処理を施すことが望まれている。
また、近年、モバイルの普及に伴い、ディスプレイが屋外で使用されることが多くなってきたが、外光が入射されるような環境下で使用されると、この入射光はディスプレイ表面において正反射され、反射光が表示光と混合して表示画像が見にくくなるなどの問題を引き起こす。このため、ディスプレイ表面に反射防止光学部材を配置することがよく行われている。
このような反射防止光学部材としては、例えば、透明基材の表面に金属酸化物などからなる高屈折率層と低屈折率層を積層したもの、透明基材の表面に無機や有機フッ化化合物などの低屈折率層を単層で形成したもの、或いは、透明プラスチックフィルム基材の表面に透明な微粒子を含むコーティング層を形成し、凹凸状の表面により外光を乱反射させるものなどが知られている。これら反射防止光学部材表面も、前述の光学部材と同様に、人が使用することによって、指紋や皮脂などの汚れが付着しやすいが、汚れが付着した部分だけ高反射となり、汚れがより目立つという問題に加え、反射防止膜の表面には通常、微細な凹凸があり、汚れの除去が困難であるという問題もあった。
Various techniques for preventing oily dirt from adhering to the member surface have been proposed. In particular, optical members such as antireflection films, optical filters, optical lenses, spectacle lenses, mirrors, etc., when used by humans, are contaminated with fingerprints, sebum, sweat, cosmetics, etc. Since removal of dirt is complicated, it is desired to perform effective dirt prevention treatment.
In recent years, with the spread of mobile devices, displays are often used outdoors, but when used in an environment where external light is incident, the incident light is regularly reflected on the display surface. As a result, the reflected light is mixed with the display light, causing problems such as difficulty in viewing the display image. For this reason, an antireflection optical member is often disposed on the display surface.
As such an antireflection optical member, for example, a layer of a high refractive index layer and a low refractive index layer made of a metal oxide or the like are laminated on the surface of a transparent substrate, and an inorganic or organic fluoride compound on the surface of the transparent substrate. Known are those in which a low refractive index layer such as a single layer is formed, or a coating layer containing transparent fine particles is formed on the surface of a transparent plastic film base material, and external light is irregularly reflected by an uneven surface. ing. These anti-reflective optical member surfaces, like the above-mentioned optical members, are susceptible to dirt such as fingerprints and sebum when used by humans, but only the part where the dirt is attached becomes highly reflective and the dirt is more noticeable. In addition to the problem, the surface of the antireflection film usually has fine irregularities, and there is a problem that it is difficult to remove dirt.
固体部材の表面に汚れを着き難くしたり、付着した汚れを取りやすくした性能を持つ汚れ防止機能を表面に形成する技術が種々提案されている。特に反射防止部材と防汚性部材との組合わせとしては、例えば、主として二酸化ケイ素からなる反射防止膜と、有機ケイ素置換基を含む化合物で処理してなる防汚性、耐摩擦性材料(例えば、特許文献1参照。)、基材表面に末端シラノール有機ポリシロキサンで被覆した防汚性、耐摩擦性のCRTフィルター(例えば、特許文献2参照。)が提案されている。また、ポリフルオロアルキル基を含むシラン化合物をはじめとするシラン化合物を含有する反射防止膜(例えば、特許文献3参照。)や、二酸化ケイ素を主とする光学薄膜とパーフルオロアルキルアクリレートとアルコキシシラン基を有する単量体との共重合体との組合せ(例えば、特許文献4参照。)が、それぞれ提案されている。
しかしながら、従来の方法で形成された防汚層は、防汚性が不十分であり、特に、指紋、皮脂、汗、化粧品等の汚れが拭き取りにくく、また、フッ素やケイ素などの表面エネルギーの低い材料による表面処理は経時的な防汚性能の低下が懸念され、このため、防汚性と耐久性の優れた防汚性部材の開発が望まれている。
Various techniques have been proposed for forming on the surface a dirt prevention function that makes it difficult to get dirt on the surface of a solid member or that makes it easy to remove the attached dirt. In particular, as a combination of an antireflection member and an antifouling member, for example, an antifouling and antifriction material (for example, an antireflection film mainly composed of silicon dioxide and an antisilicon antifouling material treated with a compound containing an organosilicon substituent (for example, , See Patent Document 1), and an antifouling and friction-resistant CRT filter (for example, see Patent Document 2) in which a substrate surface is coated with a terminal silanol organopolysiloxane has been proposed. Further, an antireflection film containing a silane compound including a silane compound containing a polyfluoroalkyl group (see, for example, Patent Document 3), an optical thin film mainly composed of silicon dioxide, a perfluoroalkyl acrylate, and an alkoxysilane group. A combination with a copolymer with a monomer having a hydrogen atom (for example, see Patent Document 4) has been proposed.
However, the antifouling layer formed by the conventional method has insufficient antifouling property, and in particular, it is difficult to wipe off dirt such as fingerprints, sebum, sweat, cosmetics, etc., and the surface energy such as fluorine and silicon is low. The surface treatment with a material is concerned with a decrease in antifouling performance over time, and therefore, development of an antifouling member having excellent antifouling properties and durability is desired.
光学部材などの表面に汎用される樹脂フィルム、或いは、ガラスや金属等の無機材料は、その表面は疎水性であるか、弱い親水性を示すものが一般的である。樹脂フィルム、無機材料などを用いた基材の表面が親水化されると、付着水滴が基材表面に一様に拡がり均一な水膜を形成するようになるので、ガラス、レンズ、鏡の曇りを有効に防止でき、湿分による失透防止、雨天時の視界性確保等に役立つ。さらに、都市媒塵、自動車等の排気ガスに含有されるカーボンブラック等の燃焼生成物、油脂、シーラント溶出成分等の疎水性汚染物質が付着しにくく、付着しても降雨や水洗により簡単に落せるようになるので、種々の用途に有用である。 In general, a resin film generally used for the surface of an optical member or the like or an inorganic material such as glass or metal has a hydrophobic surface or a weak hydrophilic surface. When the surface of a substrate using resin film or inorganic material is made hydrophilic, the adhered water droplets spread uniformly on the substrate surface to form a uniform water film. It is useful for preventing devitrification due to moisture and ensuring visibility in rainy weather. In addition, combustion products such as carbon black contained in exhaust gas from automobile dust, automobiles, etc., and hydrophobic pollutants such as oil and fat and sealant elution components are difficult to adhere. Therefore, it is useful for various applications.
従来提案されている親水化するための表面処理方法、例えば、エッチング処理、プラズマ処理等によれば、高度に親水化されるものの、その効果は一時的であり、親水化状態を長期間維持することができない。また、親水性樹脂の一つとして親水性グラフトポリマーを使用した表面親水性塗膜も提案されている(例えば、非特許文献1参照。)が、この塗膜はある程度の親水性を有するものの、基材との親和性が充分とはいえず、より高い耐久性が求められている。 Conventionally proposed surface treatment methods for hydrophilization, such as etching treatment and plasma treatment, are highly hydrophilized, but their effects are temporary and maintain the hydrophilized state for a long time. I can't. Further, a surface hydrophilic coating film using a hydrophilic graft polymer as one of hydrophilic resins has also been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1), although this coating film has a certain degree of hydrophilicity, It cannot be said that the affinity with the substrate is sufficient, and higher durability is required.
また、表面親水性に優れたフィルムとしては従来から酸化チタンを使用したフィルムが知られており、例えば、基材表面に光触媒含有層形成し、光触媒の光励起に応じて表面を高度に親水化する技術が開示されており、この技術をガラス、レンズ、鏡、外装材、水回り部材等の種々の複合材に適用すれば、これら複合材に優れた防汚性を付与できることが報告されている(例えば、特許文献5参照。)。しかしながら酸化チタンを用いた親水性フィルムは充分な膜強度を有さず、さらに光励起されないと親水化効果が発現されないことから使用部位に制限があるという問題があるため、持続性があり、且つ、良好な耐摩耗性を有する防汚性部材が求められている。 In addition, as a film having excellent surface hydrophilicity, a film using titanium oxide has been conventionally known. For example, a photocatalyst-containing layer is formed on the surface of a substrate, and the surface is highly hydrophilized according to photoexcitation of the photocatalyst. Technology has been disclosed, and it has been reported that if this technology is applied to various composite materials such as glass, lenses, mirrors, exterior materials, water-circulating members, etc., excellent antifouling properties can be imparted to these composite materials. (For example, refer to Patent Document 5). However, the hydrophilic film using titanium oxide does not have sufficient film strength, and since there is a problem that the use site is limited because the hydrophilization effect is not expressed unless photoexcited, and is durable, and There is a demand for antifouling members having good wear resistance.
上記課題を達成するために、ゾルゲル有機無機ハイブリッド膜の特性に着眼し、親水性ポリマーとアルコキシドとを加水分解、縮重合することにより架橋構造を備えた親水性表面が優れた防曇性、防汚性を示し、且つ、良好な耐摩耗性を有することを見出されている(特許文献6参照)。このような架橋構造を有する親水性表面層は反応性基を末端に有する特定の親水性ポリマーと、架橋剤とを組合せることにより容易に得られる。
本発明の目的は、ゾルゲル有機無機ハイブリッド膜の研究をさらに進めることで、上記先行技術を発展させ、各種の基板表面に防汚性、防曇性に優れ、且つ、より良好な耐摩擦性を有する親水膜を形成するのに用いられる親水性組成物を提供することにある。また、本発明のさらなる目的は、適切な支持体表面に該親水性組成物により形成された親水膜を備えた、防汚性、防曇性及びその耐摩擦性に優れた表面を有する親水性部材を提供することにある。 The object of the present invention is to further advance research on sol-gel organic-inorganic hybrid films to develop the above-mentioned prior art, and to provide excellent anti-fouling and anti-fogging properties on various substrate surfaces and better friction resistance. An object of the present invention is to provide a hydrophilic composition used for forming a hydrophilic film. Further, another object of the present invention is to provide a hydrophilic film having a surface excellent in antifouling property, antifogging property and anti-friction property provided with a hydrophilic film formed of the hydrophilic composition on the surface of an appropriate support. It is to provide a member.
本発明者らは、ゾルゲル有機無機ハイブリッド膜の研究をさらに発展させた結果、親水性ポリマーとアルコキシドとを加水分解、縮重合することにより形成された架橋構造を備えた親水性表面層を適切な基板表面に作製し、さらには、このような架橋構造を有する親水性表面層を架橋性基を末端に有する特定の親水性ポリマーと、架橋剤とを組合せることにより作製した。これにより先行技術と同等の防曇性、防汚性を有し、より優れた耐摩擦性を発現できることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明の請求項1に係る親水性組成物は、(A)下記一般式(I−b)で表される構造単位を有し、且つ、ポリマー鎖の末端に下記一般式(I−a)で表される部分構造を有する親水性ポリマー、及び、(B)Si、Ti、Zr、Alから選択される元素のアルコキシド化合物を含有することを特徴とする親水性組成物である。
As a result of further development of research on sol-gel organic-inorganic hybrid membranes, the present inventors have appropriately developed a hydrophilic surface layer having a crosslinked structure formed by hydrolysis and condensation polymerization of a hydrophilic polymer and an alkoxide. It was produced on the substrate surface, and further, a hydrophilic surface layer having such a crosslinked structure was produced by combining a specific hydrophilic polymer having a crosslinking group at the terminal and a crosslinking agent. As a result, the present inventors have found that it has antifogging and antifouling properties equivalent to those of the prior art and can exhibit more excellent antifriction properties.
That is, the hydrophilic composition according to claim 1 of the present invention has (A) a structural unit represented by the following general formula (Ib), and the following general formula (I- A hydrophilic composition comprising a hydrophilic polymer having a partial structure represented by a), and (B) an alkoxide compound of an element selected from Si, Ti, Zr, and Al.
一般式(I−a)及び(I−b)中、R1〜R3はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数8以下の炭化水素基を表す。L1は多価の有機連結基を表す。L2は単結合又は多価の有機連結基を表す。Aは一般式(II);−SiR4 3−m(OR5)mで表される官能基を少なくとも2つ以上有する部分構造を表す。ここで、R4及びR5はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数8以下の炭化水素基を表す。mは1〜3の整数を表す。Xは−OH、−ORa、−CORa、−CO2Re、−CON(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)、−NHCORd、−NHCO2Ra、−OCON(Ra)(Rb)、−NHCON(Ra)(Rb)、−SO3Re、−OSO3Re、−SO2Rd、−NHSO2Rd、−SO2N(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)(Rc)、−N(Ra)(Rb)(Rc)(Rg)、−PO3(Re)(Rf)、−OPO3(Re)(Rf)、または−PO3(Rd)(Re)を表す。ここで、Ra、Rb及びRcは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Rdは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Re及びRfは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはオニウムを表し、Rgは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、ハロゲン原子、無機アニオン、または有機アニオンを表す。 In general formulas (Ia) and (Ib), R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms. L 1 represents a polyvalent organic linking group. L 2 represents a single bond or a polyvalent organic linking group. A represents a partial structure having at least two functional groups represented by general formula (II); -SiR 4 3-m (OR 5 ) m . Here, R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms. m represents an integer of 1 to 3. X is —OH, —OR a , —COR a , —CO 2 R e , —CON (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ), —NHCOR d , —NHCO 2 R a , —OCON (R a ) (R b ), —NHCON (R a ) (R b ), —SO 3 R e , —OSO 3 R e , —SO 2 R d , —NHSO 2 R d , —SO 2 N (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ) (R c ), —N (R a ) (R b ) (R c ) (R g ), —PO 3 (R e) ) (R f ), —OPO 3 (R e ) (R f ), or —PO 3 (R d ) (R e ). Here, R a , R b and R c each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R d is a linear chain having 1 to 8 carbon atoms, Represents a branched or cyclic alkyl group, and R e and R f each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkali metal, an alkaline earth metal, or onium. , R g represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a halogen atom, an inorganic anion, or an organic anion.
また、本発明の請求項3に係る親水性部材は、支持体上に、(A)下記一般式(I−b)で表される構造単位を有し、且つ、ポリマー鎖の末端に下記一般式(I−a)で表される部分構造を有する親水性ポリマー、及び、(B)Si、Ti、Zr、Alから選択される元素のアルコキシド化合物を含有することを特徴とする親水性組成物を被膜し、加熱、乾燥することにより形成された親水性膜を有することを特徴とする。この親水性膜は、前記親水膜組成物を調整し、被膜することにより形成された架橋構造を有する。 Further, the hydrophilic member according to claim 3 of the present invention has (A) a structural unit represented by the following general formula (Ib) on the support, and the following general unit at the end of the polymer chain. A hydrophilic composition comprising a hydrophilic polymer having a partial structure represented by the formula (Ia), and (B) an alkoxide compound of an element selected from Si, Ti, Zr, and Al And a hydrophilic film formed by heating and drying. This hydrophilic film has a crosslinked structure formed by adjusting and coating the hydrophilic film composition.
一般式(I−a)及び(I−b)中、R1〜R3はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数8以下の炭化水素基を表す。L1は多価の有機連結基を表す。L2は単結合又は多価の有機連結基を表す。Aは一般式(II);−SiR4 3−m(OR5)mで表される官能基を少なくとも2つ以上有する部分構造を表す。ここで、R4及びR5はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数8以下の炭化水素基を表す。mは1〜3の整数を表す。Xは−OH、−ORa、−CORa、−CO2Re、−CON(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)、−NHCORd、−NHCO2Ra、−OCON(Ra)(Rb)、−NHCON(Ra)(Rb)、−SO3Re、−OSO3Re、−SO2Rd、−NHSO2Rd、−SO2N(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)(Rc)、−N(Ra)(Rb)(Rc)(Rg)、−PO3(Re)(Rf)、−OPO3(Re)(Rf)、または−PO3(Rd)(Re)を表す。ここで、Ra、Rb及びRcは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Rdは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Re及びRfは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはオニウムを表し、Rgは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、ハロゲン原子、無機アニオン、または有機アニオンを表す。 In general formulas (Ia) and (Ib), R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms. L 1 represents a polyvalent organic linking group. L 2 represents a single bond or a polyvalent organic linking group. A represents a partial structure having at least two functional groups represented by general formula (II); -SiR 4 3-m (OR 5 ) m . Here, R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms. m represents an integer of 1 to 3. X is —OH, —OR a , —COR a , —CO 2 R e , —CON (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ), —NHCOR d , —NHCO 2 R a , —OCON (R a ) (R b ), —NHCON (R a ) (R b ), —SO 3 R e , —OSO 3 R e , —SO 2 R d , —NHSO 2 R d , —SO 2 N (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ) (R c ), —N (R a ) (R b ) (R c ) (R g ), —PO 3 (R e) ) (R f ), —OPO 3 (R e ) (R f ), or —PO 3 (R d ) (R e ). Here, R a , R b and R c each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R d is a linear chain having 1 to 8 carbon atoms, Represents a branched or cyclic alkyl group, and R e and R f each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkali metal, an alkaline earth metal, or onium. , R g represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a halogen atom, an inorganic anion, or an organic anion.
本発明の請求項1に係る親水性組成物或いは請求項3に係る親水性部材の形成に用いられる親水性組成物には、さらに、(C)触媒を含むことが好ましく、その(C)触媒としては、前記(B)Si、Ti、Zr、Alから選択される元素のアルコキシド化合物(以後、適宜、特定アルコキシドとも呼ぶ)と(A)下記一般式(I−b)で表される構造単位を有し、且つ、ポリマー鎖の末端に下記一般式(I−a)で表される部分構造を有する親水性ポリマー(以後、適宜、特定親水性ポリマー(I)とも呼ぶ)との反応を促進させる化合物が挙げられる。 The hydrophilic composition according to claim 1 of the present invention or the hydrophilic composition used for forming the hydrophilic member according to claim 3 preferably further contains (C) a catalyst, and the (C) catalyst As (B) an alkoxide compound of an element selected from Si, Ti, Zr, and Al (hereinafter also referred to as a specific alkoxide as appropriate) and (A) a structural unit represented by the following general formula (Ib) And promotes the reaction with a hydrophilic polymer having a partial structure represented by the following general formula (Ia) at the end of the polymer chain (hereinafter also referred to as a specific hydrophilic polymer (I) as appropriate) The compound to make is mentioned.
一般式(I−a)及び(I−b)中、R1〜R3はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数8以下の炭化水素基を表す。L1は多価の有機連結基を表す。L2は単結合又は多価の有機連結基を表す。Aは一般式(II);−SiR4 3−m(OR5)mで表される官能基を少なくとも2つ以上有する部分構造を表す。ここで、R4及びR5はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数8以下の炭化水素基を表す。mは1〜3の整数を表す。Xは−OH、−ORa、−CORa、−CO2Re、−CON(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)、−NHCORd、−NHCO2Ra、−OCON(Ra)(Rb)、−NHCON(Ra)(Rb)、−SO3Re、−OSO3Re、−SO2Rd、−NHSO2Rd、−SO2N(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)(Rc)、−N(Ra)(Rb)(Rc)(Rg)、−PO3(Re)(Rf)、−OPO3(Re)(Rf)、または−PO3(Rd)(Re)を表す。ここで、Ra、Rb及びRcは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Rdは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Re及びRfは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはオニウムを表し、Rgは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、ハロゲン原子、無機アニオン、または有機アニオンを表す。 In general formulas (Ia) and (Ib), R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms. L 1 represents a polyvalent organic linking group. L 2 represents a single bond or a polyvalent organic linking group. A represents a partial structure having at least two functional groups represented by general formula (II); -SiR 4 3-m (OR 5 ) m . Here, R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms. m represents an integer of 1 to 3. X is —OH, —OR a , —COR a , —CO 2 R e , —CON (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ), —NHCOR d , —NHCO 2 R a , —OCON (R a ) (R b ), —NHCON (R a ) (R b ), —SO 3 R e , —OSO 3 R e , —SO 2 R d , —NHSO 2 R d , —SO 2 N (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ) (R c ), —N (R a ) (R b ) (R c ) (R g ), —PO 3 (R e) ) (R f ), —OPO 3 (R e ) (R f ), or —PO 3 (R d ) (R e ). Here, R a , R b and R c each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R d is a linear chain having 1 to 8 carbon atoms, Represents a branched or cyclic alkyl group, and R e and R f each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkali metal, an alkaline earth metal, or onium. , R g represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a halogen atom, an inorganic anion, or an organic anion.
本発明の請求項5及び6に記載の親水性組成物及び親水性部材は、請求項1及び2に記載の(A)特性親水性ポリマーが下記一般式(III−b)で表される構造単位を有し、且つ、ポリマー鎖の末端に下記一般式(III−a)で表される部分構造を有する親水性ポリマー(以後、適宜、特定親水性ポリマー(III)とも呼ぶ)であることを特徴とする。 The hydrophilic composition and the hydrophilic member according to claims 5 and 6 of the present invention have a structure in which the (A) characteristic hydrophilic polymer according to claims 1 and 2 is represented by the following general formula (III-b): It is a hydrophilic polymer having a unit and having a partial structure represented by the following general formula (III-a) at the end of the polymer chain (hereinafter also referred to as a specific hydrophilic polymer (III) as appropriate). Features.
一般式(III−a)及び(III−b)中、R1〜R5はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数8以下の炭化水素基を表す。L2は単結合又は多価の有機連結基を表す。L3はz価の有機連結基を表し、zは2〜4の整数を表す。mは1〜3の整数を表す。Xは−OH、−ORa、−CORa、−CO2Re、−CON(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)、−NHCORd、−NHCO2Ra、−OCON(Ra)(Rb)、−NHCON(Ra)(Rb)、−SO3Re、−OSO3Re、−SO2Rd、−NHSO2Rd、−SO2N(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)(Rc)、−N(Ra)(Rb)(Rc)(Rg)、−PO3(Re)(Rf)、−OPO3(Re)(Rf)、または−PO3(Rd)(Re)を表す。ここで、Ra、Rb及びRcは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Rdは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Re及びRfは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはオニウムを表し、Rgは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、ハロゲン原子、無機アニオン、または有機アニオンを表す。 In general formulas (III-a) and (III-b), R 1 to R 5 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms. L 2 represents a single bond or a polyvalent organic linking group. L 3 represents a z-valent organic linking group, and z represents an integer of 2 to 4. m represents an integer of 1 to 3. X is —OH, —OR a , —COR a , —CO 2 R e , —CON (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ), —NHCOR d , —NHCO 2 R a , —OCON (R a ) (R b ), —NHCON (R a ) (R b ), —SO 3 R e , —OSO 3 R e , —SO 2 R d , —NHSO 2 R d , —SO 2 N (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ) (R c ), —N (R a ) (R b ) (R c ) (R g ), —PO 3 (R e) ) (R f ), —OPO 3 (R e ) (R f ), or —PO 3 (R d ) (R e ). Here, R a , R b and R c each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R d is a linear chain having 1 to 8 carbon atoms, Represents a branched or cyclic alkyl group, and R e and R f each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkali metal, an alkaline earth metal, or onium. , R g represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a halogen atom, an inorganic anion, or an organic anion.
また、本発明の請求項7及び8に記載の親水性組成物及び親水性部材は、請求項1及び2に記載の(A)特性親水性ポリマーが下記一般式(IV−b)で表される構造単位を有し、且つ、ポリマー鎖の末端に下記一般式(IV−a)で表される部分構造を有する親水性ポリマー(以後、適宜、特定親水性ポリマー(IV)とも呼ぶ)であることを特徴とする。 Further, in the hydrophilic composition and the hydrophilic member according to claims 7 and 8 of the present invention, the characteristic hydrophilic polymer (A) according to claims 1 and 2 is represented by the following general formula (IV-b). And a polymer having a partial structure represented by the following general formula (IV-a) at the end of the polymer chain (hereinafter, also referred to as a specific hydrophilic polymer (IV) as appropriate) It is characterized by that.
一般式(IV−a)及び(IV−b)中、R1〜R7はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数8以下の炭化水素基を表す。L1は2価の有機連結基を表す。L2は単結合又は多価の有機連結基を表す。hは1〜3の整数を表す。jは1〜3の整数であり、kは0〜2の整数である。またk及びjは前記範囲内でk+jが1〜3を満たす整数となる。Xは−OH、−ORa、−CORa、−CO2Re、−CON(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)、−NHCORd、−NHCO2Ra、−OCON(Ra)(Rb)、−NHCON(Ra)(Rb)、−SO3Re、−OSO3Re、−SO2Rd、−NHSO2Rd、−SO2N(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)(Rc)、−N(Ra)(Rb)(Rc)(Rg)、−PO3(Re)(Rf)、−OPO3(Re)(Rf)、または−PO3(Rd)(Re)を表す。ここで、Ra、Rb及びRcは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Rdは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Re及びRfは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはオニウムを表し、Rgは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、ハロゲン原子、無機アニオン、または有機アニオンを表す。 In general formulas (IV-a) and (IV-b), R 1 to R 7 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms. L 1 represents a divalent organic linking group. L 2 represents a single bond or a polyvalent organic linking group. h represents an integer of 1 to 3. j is an integer of 1 to 3, and k is an integer of 0 to 2. K and j are integers in which k + j satisfies 1 to 3 within the above range. X is —OH, —OR a , —COR a , —CO 2 R e , —CON (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ), —NHCOR d , —NHCO 2 R a , —OCON (R a ) (R b ), —NHCON (R a ) (R b ), —SO 3 R e , —OSO 3 R e , —SO 2 R d , —NHSO 2 R d , —SO 2 N (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ) (R c ), —N (R a ) (R b ) (R c ) (R g ), —PO 3 (R e) ) (R f ), —OPO 3 (R e ) (R f ), or —PO 3 (R d ) (R e ). Here, R a , R b and R c each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R d is a linear chain having 1 to 8 carbon atoms, Represents a branched or cyclic alkyl group, and R e and R f each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkali metal, an alkaline earth metal, or onium. , R g represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a halogen atom, an inorganic anion, or an organic anion.
本発明の原理は以下のように推測される。
親水性グラフト鎖を有し、且つ、Si、Ti、Zr、Alから選択される元素のアルコキシドの加水分解、縮重合により形成された架橋構造を有する親水性層は、グラフト鎖の状態で導入された親水性の官能基が表面にフリーの状態で偏在するとともに、高密度の架橋構造を有する有機無機複合体皮膜が形成されているため、高い親水性を有する高強度の皮膜となる。具体的には、ポリマー鎖の末端にSi、Ti、Zr、Alから選択される元素のアルコキシドと架橋可能なシランカップリング基を導入した(A)特定親水性ポリマーを適当な溶媒に溶解させ、攪拌することで、シランカップリング基同士が系中で加水分解・重縮合が進行し、ゾル状の親水性組成物が得られ、それを基材上に被膜し、乾燥することにより基材上に親水性の官能基が表面にフリーの状態で偏在し、シランカップリング基同士が反応して形成される架橋構造を有する有機無機複合体皮膜が形成される。さらに、この親水性溶液中に、(B)特定アルコキシドを添加することで、系中における加水分解・重縮合において、シランカップリング基と加水分解性化合物中の重合性の官能基によって、架橋を形成する反応サイトが増加し、より高密度で強固な架橋構造を有する有機無機複合体皮膜が形成されるため、得られる親水性層の塗膜はさらに高強度となり、優れた耐磨耗性が発現し、高い表面親水性を長期間保持し得るものと考えられる。
The principle of the present invention is presumed as follows.
A hydrophilic layer having a hydrophilic graft chain and having a crosslinked structure formed by hydrolysis and condensation polymerization of an alkoxide of an element selected from Si, Ti, Zr, and Al is introduced in the state of a graft chain. Since the hydrophilic functional group is unevenly distributed on the surface in a free state and an organic-inorganic composite film having a high-density cross-linked structure is formed, a high-strength film having high hydrophilicity is obtained. Specifically, (A) a specific hydrophilic polymer in which a silane coupling group capable of crosslinking with an alkoxide of an element selected from Si, Ti, Zr, and Al is introduced at the end of a polymer chain is dissolved in a suitable solvent, By stirring, hydrolysis and polycondensation of silane coupling groups proceed in the system, and a sol-like hydrophilic composition is obtained. Thus, an organic-inorganic composite film having a crosslinked structure is formed in which hydrophilic functional groups are unevenly distributed on the surface in a free state and silane coupling groups react with each other. Furthermore, by adding (B) the specific alkoxide to this hydrophilic solution, in the hydrolysis / polycondensation in the system, crosslinking is performed by the silane coupling group and the polymerizable functional group in the hydrolyzable compound. Since the number of reaction sites to be formed increases and an organic-inorganic composite film having a denser and stronger cross-linked structure is formed, the resulting hydrophilic layer has a higher strength and excellent wear resistance. It appears that it can develop and retain high surface hydrophilicity for a long period of time.
さらに、本発明ではより耐摩耗性を向上するために、(A)特定親水性ポリマー鎖の末端に導入したシランカップリング基を多官能化した。これによって、架橋構造中にしっかり固定され、さらにはガラス基板又は化学的処理を行った基板との密着性が向上する。以上のことから、この親水性被膜を有する親水性部材は非常に優れた耐摩耗性、耐傷性を有するものと考えられる。また、シランカップリング基を多官能化する際には、特定親水性ポリマー(I)のように末端にシランカップリング基を2つ以上有することを必須とする。シランカップリング基を多官能化する方法としては、特定親水性ポリマー(III)のように分岐した連結基を介す方法と、特定親水性ポリマー(IV)のようにシランカップリング基からさらにシランカップリング基を増やす方法との2種が考えられる。以上の方法を用い、シランカップリング基を多官能化することで、親水性ポリマーが架橋構造中に固定され、基板に強く密着し、非常に優れた耐摩耗性、耐傷性を有する親水性部材を作成できる。 Furthermore, in the present invention, in order to further improve the wear resistance, (A) the silane coupling group introduced at the end of the specific hydrophilic polymer chain is polyfunctionalized. As a result, it is firmly fixed in the cross-linked structure, and the adhesion to the glass substrate or the substrate subjected to chemical treatment is improved. From the above, it is considered that the hydrophilic member having this hydrophilic film has very excellent wear resistance and scratch resistance. Moreover, when polyfunctionalizing a silane coupling group, it is essential to have two or more silane coupling groups at the terminal as in the specific hydrophilic polymer (I). As a method for polyfunctionalizing the silane coupling group, a method using a branched linking group as in the specific hydrophilic polymer (III), and a silane coupling group as a silane coupling group as in the specific hydrophilic polymer (IV). There are two possible methods: increasing the coupling group. By using the above method, the silane coupling group is polyfunctionalized so that the hydrophilic polymer is fixed in the cross-linked structure, adheres strongly to the substrate, and has a very excellent wear resistance and scratch resistance. Can be created.
本発明によれば、各種の基材表面に防汚性、防曇性、且つ、耐摩擦性に優れた親水膜を形成するのに用いられる親水性組成物、及び、該親水膜を有する防汚性、防曇性を有する親水性部材を提供することができる。 According to the present invention, a hydrophilic composition used for forming a hydrophilic film excellent in antifouling property, antifogging property, and friction resistance on the surface of various substrates, and an antifouling having the hydrophilic film. A hydrophilic member having soiling and antifogging properties can be provided.
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の親水性組成物は、(A)下記一般式(I−b)で表される構造単位を有し、且つ、ポリマー鎖の末端に下記一般式(I−a)で表される部分構造を有する親水性ポリマー、及び、(B)Si、Ti、Zr、Alから選択される元素のアルコキシド化合物を含有することを特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The hydrophilic composition of the present invention has (A) a structural unit represented by the following general formula (Ib), and a moiety represented by the following general formula (Ia) at the end of the polymer chain. It comprises a hydrophilic polymer having a structure and (B) an alkoxide compound of an element selected from Si, Ti, Zr, and Al.
一般式(I−a)及び(I−b)中、R1〜R3はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数8以下の炭化水素基を表す。L1は単結合又は2価の有機連結基を表す。L2は単結合又は多価の有機連結基を表す。Aは一般式(II);−SiR4 3−m(OR5)mで表される官能基を少なくとも2つ以上有する部分構造を表す。ここで、R4及びR5はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数8以下の炭化水素基を表す。mは1〜3の整数を表す。Xは−OH、−ORa、−CORa、−CO2Re、−CON(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)、−NHCORd、−NHCO2Ra、−OCON(Ra)(Rb)、−NHCON(Ra)(Rb)、−SO3Re、−OSO3Re、−SO2Rd、−NHSO2Rd、−SO2N(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)(Rc)、−N(Ra)(Rb)(Rc)(Rg)、−PO3(Re)(Rf)、−OPO3(Re)(Rf)、または−PO3(Rd)(Re)を表す。ここで、Ra、Rb及びRcは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Rdは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Re及びRfは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはオニウムを表し、Rgは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、ハロゲン原子、無機アニオン、または有機アニオンを表す。 In general formulas (Ia) and (Ib), R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms. L 1 represents a single bond or a divalent organic linking group. L 2 represents a single bond or a polyvalent organic linking group. A represents a partial structure having at least two functional groups represented by general formula (II); -SiR 4 3-m (OR 5 ) m . Here, R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms. m represents an integer of 1 to 3. X is —OH, —OR a , —COR a , —CO 2 R e , —CON (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ), —NHCOR d , —NHCO 2 R a , —OCON (R a ) (R b ), —NHCON (R a ) (R b ), —SO 3 R e , —OSO 3 R e , —SO 2 R d , —NHSO 2 R d , —SO 2 N (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ) (R c ), —N (R a ) (R b ) (R c ) (R g ), —PO 3 (R e) ) (R f ), —OPO 3 (R e ) (R f ), or —PO 3 (R d ) (R e ). Here, R a , R b and R c each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R d is a linear chain having 1 to 8 carbon atoms, Represents a branched or cyclic alkyl group, and R e and R f each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkali metal, an alkaline earth metal, or onium. , R g represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a halogen atom, an inorganic anion, or an organic anion.
以下に、本発明の親水性組成物に含まれる各成分について説明する。
〔(A)一般式(I−a)及び(I−b)で表される親水性ポリマー〕
本発明で使用することのできる(A)特定親水性ポリマーは、(A)下記一般式(I−b)で表される構造単位を有し、且つ、ポリマー鎖の末端に下記一般式(I−a)で表される部分構造を有する。
Below, each component contained in the hydrophilic composition of this invention is demonstrated.
[(A) Hydrophilic polymer represented by general formula (Ia) and (Ib)]
The (A) specific hydrophilic polymer that can be used in the present invention has (A) a structural unit represented by the following general formula (Ib), and the following general formula (I) at the end of the polymer chain. A partial structure represented by -a);
一般式(I−a)及び(I−b)中、R1〜R3はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数8以下の炭化水素基を表す。L1は単結合又は2価の有機連結基を表す。L2は単結合又は多価の有機連結基を表す。Aは一般式(II);−SiR4 3−m(OR5)mで表される官能基を少なくとも2つ以上有する部分構造を表す。ここで、R4及びR5はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数8以下の炭化水素基を表す。mは1〜3の整数を表す。Xは−OH、−ORa、−CORa、−CO2Re、−CON(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)、−NHCORd、−NHCO2Ra、−OCON(Ra)(Rb)、−NHCON(Ra)(Rb)、−SO3Re、−OSO3Re、−SO2Rd、−NHSO2Rd、−SO2N(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)(Rc)、−N(Ra)(Rb)(Rc)(Rg)、−PO3(Re)(Rf)、−OPO3(Re)(Rf)、または−PO3(Rd)(Re)を表す。ここで、Ra、Rb及びRcは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Rdは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Re及びRfは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはオニウムを表し、Rgは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、ハロゲン原子、無機アニオン、または有機アニオンを表す。 In general formulas (Ia) and (Ib), R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms. L 1 represents a single bond or a divalent organic linking group. L 2 represents a single bond or a polyvalent organic linking group. A represents a partial structure having at least two functional groups represented by general formula (II); -SiR 4 3-m (OR 5 ) m . Here, R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms. m represents an integer of 1 to 3. X is —OH, —OR a , —COR a , —CO 2 R e , —CON (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ), —NHCOR d , —NHCO 2 R a , —OCON (R a ) (R b ), —NHCON (R a ) (R b ), —SO 3 R e , —OSO 3 R e , —SO 2 R d , —NHSO 2 R d , —SO 2 N (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ) (R c ), —N (R a ) (R b ) (R c ) (R g ), —PO 3 (R e) ) (R f ), —OPO 3 (R e ) (R f ), or —PO 3 (R d ) (R e ). Here, R a , R b and R c each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R d is a linear chain having 1 to 8 carbon atoms, Represents a branched or cyclic alkyl group, and R e and R f each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkali metal, an alkaline earth metal, or onium. , R g represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a halogen atom, an inorganic anion, or an organic anion.
R1〜R3が炭化水素基を表す場合の炭化水素基としては、アルキル基、アリール基などが挙げられ、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基が好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1−メチルブチル基、イソヘキシル基、2−エチルヘキシル基、2−メチルヘキシル基、シクロペンチル基等が挙げられる。
R1〜R3は、効果および入手容易性の観点から、好ましくは水素原子、メチル基またはエチル基である。
Examples of the hydrocarbon group when R 1 to R 3 represent a hydrocarbon group include an alkyl group and an aryl group, and a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferable. Specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, isopropyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, isopentyl group, neopentyl group 1-methylbutyl group, isohexyl group, 2-ethylhexyl group, 2-methylhexyl group, cyclopentyl group and the like.
R 1 to R 3 are preferably a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group from the viewpoints of effects and availability.
これらの炭化水素基は更に置換基を有していてもよい。アルキル基が置換基を有するとき、置換アルキル基は置換基とアルキレン基との結合により構成され、ここで、置換基としては、水素を除く一価の非金属原子団が用いられる。好ましい例としては、ハロゲン原子(−F、−Br、−Cl、−I)、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルジチオ基、アリールジチオ基、アミノ基、N−アルキルアミノ基、N,N−ジアリールアミノ基、N−アルキル−N−アリールアミノ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、Ν−アルキルカルバモイルオキシ基、N−アリールカルバモイルオキシ基、N,N−ジアルキルカルバモイルオキシ基、N,N−ジアリールカルバモイルオキシ基、N−アルキル−N−リールカルバモイルオキシ基、アルキルスルホキシ基、アリールスルホキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、N−アルキルアシルアミノ基、N−アリールアシルアミノ基、ウレイド基、N’−アルキルウレイド基、N’,N’−ジアルキルウレイド基、N’−アリールウレイド基、N’,N’−ジアリールウレイド基、N’−アルキル−N’−アリールウレイド基、N−アルキルウレイド基、N−アリールウレイド基、N’−アルキル−N−アルキルウレイド基、N’−アルキル−N−アリールウレイド基、N’,N’−ジアルキル−N−アルキルウレイト基、N’,N’−ジアルキル−N−アリールウレイド基、N’−アリール−Ν−アルキルウレイド基、N’−アリール−N−アリールウレイド基、N’,N’−ジアリール−N−アルキルウレイド基、N’,N’−ジアリール−N−アリールウレイド基、N’−アルキル−N’−アリール−N−アルキルウレイド基、N’−アルキル−N’−アリール−N−アリールウレイド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリーロキシカルボニルアミノ基、N−アルキル−N−アルコキシカルボニルアミノ基、N−アルキル−N−アリーロキシカルボニルアミノ基、N−アリール−N−アルコキシカルボニルアミノ基、N−アリール−N−アリーロキシカルボニルアミノ基、ホルミル基、アシル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、 These hydrocarbon groups may further have a substituent. When the alkyl group has a substituent, the substituted alkyl group is composed of a bond between the substituent and the alkylene group, and a monovalent nonmetallic atomic group excluding hydrogen is used as the substituent. Preferred examples include halogen atoms (-F, -Br, -Cl, -I), hydroxyl groups, alkoxy groups, aryloxy groups, mercapto groups, alkylthio groups, arylthio groups, alkyldithio groups, aryldithio groups, amino groups, N-alkylamino group, N, N-diarylamino group, N-alkyl-N-arylamino group, acyloxy group, carbamoyloxy group, ア ル キ ル -alkylcarbamoyloxy group, N-arylcarbamoyloxy group, N, N-dialkyl Carbamoyloxy group, N, N-diarylcarbamoyloxy group, N-alkyl-N-reelcarbamoyloxy group, alkylsulfoxy group, arylsulfoxy group, acylthio group, acylamino group, N-alkylacylamino group, N-aryl Acylamino group, ureido group, N ′ Alkylureido group, N ′, N′-dialkylureido group, N′-arylureido group, N ′, N′-diarylureido group, N′-alkyl-N′-arylureido group, N-alkylureido group, N -Arylureido group, N'-alkyl-N-alkylureido group, N'-alkyl-N-arylureido group, N ', N'-dialkyl-N-alkylureate group, N', N'-dialkyl- N-arylureido group, N′-aryl-Ν-alkylureido group, N′-aryl-N-arylureido group, N ′, N′-diaryl-N-alkylureido group, N ′, N′-diaryl- N-arylureido group, N′-alkyl-N′-aryl-N-alkylureido group, N′-alkyl-N′-aryl-N-arylureido group Alkoxycarbonylamino group, aryloxycarbonylamino group, N-alkyl-N-alkoxycarbonylamino group, N-alkyl-N-aryloxycarbonylamino group, N-aryl-N-alkoxycarbonylamino group, N-aryl-N -Aryloxycarbonylamino group, formyl group, acyl group, carboxyl group, alkoxycarbonyl group,
アリーロキシカルボニル基、カルバモイル基、N−アルキルカルバモイル基、N,N−ジアルキルカルバモイル基、N−アリールカルバモイル基、N,N−ジアリールカルバモイル基、N−アルキル−N−アリールカルバモイル基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルホ基(−SO3H)およびその共役塩基基(以下、スルホナト基と称す)、アルコキシスルホニル基、アリーロキシスルホニル基、スルフィナモイル基、N−アルキルスルフィナモイル基、N,N−ジアルキルスルフィナモイル基、N−アリールスルフィナモイル基、N,N−ジアリールスルフィナモイル基、N−アルキル−N−アリールスルフィナモイル基、スルファモイル基、N−アルキルスルファモイル基、N,N−ジアルキルスルファモイル基、N−アリールスルファモイル基、N,N−ジアリールスルファモイル基、N−アルキル−N−アリールスルファモイル基ホスフォノ基(−PO3H2)およびその共役塩基基(以下、ホスフォナト基と称す)、ジアルキルホスフォノ基(−PO3(alkyl)2)、ジアリールホスフォノ基(−PO3(aryl)2)、アルキルアリールホスフォノ基(−PO3(alkyl)(aryl))、モノアルキルホスフォノ基(−PO3H(alkyl))およびその共役塩基基(以後、アルキルホスフォナト基と称す)、モノアリールホスフォノ基(−PO3H(aryl))およびその共役塩基基(以後、アリールホスフォナト基と称す)、ホスフォノオキシ基(−OPO3H2)およびその共役塩基基(以後、ホスフォナトオキシ基と称す)、ジアルキルホスフォノオキシ基(−OPO3(alkyl)2)、ジアリールホスフォノオキシ基(−OPO3(aryl)2)、アルキルアリールホスフォノオキシ基(−OPO(alkyl)(aryl))、モノアルキルホスフォノオキシ基(−OPO3H(alkyl))およびその共役塩基基(以後、アルキルホスフォナトオキシ基と称す)、モノアリールホスフォノオキシ基(−OPO3H(aryl))およびその共役塩基基(以後、アリールフォスホナトオキシ基と称す)、モルホルノ基、シアノ基、ニトロ基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基が挙げられる。 Aryloxycarbonyl group, carbamoyl group, N-alkylcarbamoyl group, N, N-dialkylcarbamoyl group, N-arylcarbamoyl group, N, N-diarylcarbamoyl group, N-alkyl-N-arylcarbamoyl group, alkylsulfinyl group, Arylsulfinyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group, sulfo group (—SO 3 H) and its conjugate base group (hereinafter referred to as sulfonate group), alkoxysulfonyl group, aryloxysulfonyl group, sulfinamoyl group, N-alkyls Rufinamoyl group, N, N-dialkylsulfinamoyl group, N-arylsulfinamoyl group, N, N-diarylsulfinamoyl group, N-alkyl-N-arylsulfinamoyl group, sulfamoyl group, N-alkylsulfur group Sulfamoyl group, N, N- dialkylsulfamoyl group, N- aryl sulfamoyl group, N, N- diaryl sulfamoyl group, N- alkyl -N- arylsulfamoyl group phosphono group (-PO 3 H 2 ) And conjugated base groups thereof (hereinafter referred to as phosphonate groups), dialkyl phosphono groups (—PO 3 (alkyl) 2 ), diaryl phosphono groups (—PO 3 (aryl) 2 ), alkylaryl phosphono groups (— PO3 (alkyl) (aryl)), a monoalkyl phosphono group (—PO 3 H (alkyl)) and a conjugate base group thereof (hereinafter referred to as an alkyl phosphonate group), a monoaryl phosphono group (—PO 3 H ( aryl)) and its conjugated base group (hereinafter referred to as aryl phosphonophenyl group), phosphonooxy group (-OPO H 2) and its conjugated base group (hereinafter referred to as phosphonophenyl group), dialkyl phosphonooxy group (-OPO 3 (alkyl) 2), diaryl phosphonooxy group (-OPO 3 (aryl) 2), alkyl An arylphosphonooxy group (—OPO (alkyl) (aryl)), a monoalkylphosphonooxy group (—OPO 3 H (alkyl)) and its conjugate base group (hereinafter referred to as an alkylphosphonatooxy group), monoaryl Examples include a phosphonooxy group (—OPO 3 H (aryl)) and its conjugate base group (hereinafter referred to as arylphosphonatooxy group), a morpholino group, a cyano group, a nitro group, an aryl group, an alkenyl group, and an alkynyl group. .
これらの置換基における、アルキル基の具体例としては、R1〜R3において挙げたアルキル基が同様に挙げられ、アリール基の具体例としては、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、クメニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、クロロメチルフェニル基、ヒドロキシフェニル基、メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、フェノキシフェニル基、アセトキシフェニル基、ベンゾイロキシフェニル基、メチルチオフェニル基、フェニルチオフェニル基、メチルアミノフェニル基、ジメチルアミノフェニル基、アセチルアミノフェニル基、カルボキシフェニル基、メトキシカルボニルフェニル基、エトキシフェニルカルボニル基、フェノキシカルボニルフェニル基、N−フェニルカルバモイルフェニル基、フェニル基、シアノフェニル基、スルホフェニル基、スルホナトフェニル基、ホスフォノフェニル基、ホスフォナトフェニル基等を挙げることができる。また、アルケニル基の例としては、ビニル基、1−プロペニル基、1−ブテニル基、シンナミル基、2−クロロ−1−エテニル基等が挙げられ、アルキニル基の例としては、エチニル基、1−プロピニル基、1−ブチニル基、トリメチルシリルエチニル基等が挙げられる。アシル基(G1CO−)におけるG1としては、水素、ならびに上記のアルキル基、アリール基を挙げることができる。 Specific examples of the alkyl group in these substituents include the alkyl groups mentioned in R 1 to R 3 , and specific examples of the aryl group include a phenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, a tolyl group, Xylyl, mesityl, cumenyl, chlorophenyl, bromophenyl, chloromethylphenyl, hydroxyphenyl, methoxyphenyl, ethoxyphenyl, phenoxyphenyl, acetoxyphenyl, benzoyloxyphenyl, methylthiophenyl , Phenylthiophenyl group, methylaminophenyl group, dimethylaminophenyl group, acetylaminophenyl group, carboxyphenyl group, methoxycarbonylphenyl group, ethoxyphenylcarbonyl group, phenoxycarbonylphenyl group, N-phenylcarbamo Butylphenyl group include a phenyl group, cyanophenyl group, sulfophenyl group, sulfonatophenyl group, phosphonophenyl phenyl group, a phosphonophenyl phenyl group. Examples of the alkenyl group include vinyl group, 1-propenyl group, 1-butenyl group, cinnamyl group, 2-chloro-1-ethenyl group and the like. Examples of alkynyl group include ethynyl group, 1- A propynyl group, a 1-butynyl group, a trimethylsilylethynyl group, etc. are mentioned. Examples of G 1 in the acyl group (G 1 CO—) include hydrogen and the above alkyl groups and aryl groups.
これら置換基のうち、より好ましいものとしてはハロゲン原子(−F、−Br、−Cl、−I)、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、N−アルキルアミノ基、N,N−ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、N−アルキルカルバモイルオキシ基、N−アリールカバモイルオキシ基、アシルアミノ基、ホルミル基、アシル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、カルバモイル基、N−アルキルカルバモイル基、N,N−ジアルキルカルバモイル基、N−アリールカルバモイル基、N−アルキル−N−アリールカルバモイル基、スルホ基、スルホナト基、スルファモイル基、N−アルキルスルファモイル基、N,N−ジアルキルスルファモイル基、N−アリールスルファモイル基、N−アルキル−N−アリールスルファモイル基、ホスフォノ基、ホスフォナト基、ジアルキルホスフォノ基、ジアリールホスフォノ基、モノアルキルホスフォノ基、アルキルホスフォナト基、モノアリールホスフォノ基、アリールホスフォナト基、ホスフォノオキシ基、ホスフォナトオキシ基、アリール基、アルケニル基が挙げられる。 Among these substituents, more preferred are halogen atoms (—F, —Br, —Cl, —I), alkoxy groups, aryloxy groups, alkylthio groups, arylthio groups, N-alkylamino groups, N, N-dialkyls. Amino group, acyloxy group, N-alkylcarbamoyloxy group, N-arylcarbamoyloxy group, acylamino group, formyl group, acyl group, carboxyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, carbamoyl group, N-alkylcarbamoyl group N, N-dialkylcarbamoyl group, N-arylcarbamoyl group, N-alkyl-N-arylcarbamoyl group, sulfo group, sulfonate group, sulfamoyl group, N-alkylsulfamoyl group, N, N-dialkylsulfamoyl group Group, N-arylsulfamoy Group, N-alkyl-N-arylsulfamoyl group, phosphono group, phosphonate group, dialkyl phosphono group, diaryl phosphono group, monoalkyl phosphono group, alkyl phosphonate group, monoaryl phosphono group, aryl phosphonate group Group, phosphonooxy group, phosphonatooxy group, aryl group, and alkenyl group.
一方、置換アルキル基におけるアルキレン基としては炭素数1から20までのアルキル基上の水素原子のいずれか1つを除し、2価の有機残基としたものを挙げることができ、好ましくは炭素原子数1から12までの直鎖状、炭素原子数3から12までの分岐状ならびに炭素原子数5から10までの環状のアルキレン基を挙げることができる。該置換基とアルキレン基を組み合わせる事により得られる置換アルキル基の、好ましい具体例としては、クロロメチル基、ブロモメチル基、2−クロロエチル基、トリフルオロメチル基、メトキシメチル基、メトキシエトキシエチル基、アリルオキシメチル基、フェノキシメチル基、メチルチオメチル基、トリルチオメチル基、エチルアミノエチル基、ジエチルアミノプロピル基、モルホリノプロピル基、アセチルオキシメチル基、ベンゾイルオキシメチル基、N−シクロヘキシルカルバモイルオキシエチル基、N−フェニルカルバモイルオキシエチル基、アセチルアミノエチル基、N−メチルベンゾイルアミノプロピル基、2−オキシエチル基、2−オキシプロピル基、カルボキシプロピル基、メトキシカルボニルエチル基、アリルオキシカルボニルブチル基、 On the other hand, examples of the alkylene group in the substituted alkyl group include a divalent organic residue obtained by removing any one of the hydrogen atoms on the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably carbon. Examples thereof include linear alkylene groups having 1 to 12 atoms, branched chains having 3 to 12 carbon atoms, and cyclic alkylene groups having 5 to 10 carbon atoms. Preferable specific examples of the substituted alkyl group obtained by combining the substituent and the alkylene group include chloromethyl group, bromomethyl group, 2-chloroethyl group, trifluoromethyl group, methoxymethyl group, methoxyethoxyethyl group, allyl group. Oxymethyl group, phenoxymethyl group, methylthiomethyl group, tolylthiomethyl group, ethylaminoethyl group, diethylaminopropyl group, morpholinopropyl group, acetyloxymethyl group, benzoyloxymethyl group, N-cyclohexylcarbamoyloxyethyl group, N- Phenylcarbamoyloxyethyl group, acetylaminoethyl group, N-methylbenzoylaminopropyl group, 2-oxyethyl group, 2-oxypropyl group, carboxypropyl group, methoxycarbonylethyl group, allyloxy Rubonirubuchiru group,
クロロフェノキシカルボニルメチル基、カルバモイルメチル基、N−メチルカルバモイルエチル基、N,N−ジプロピルカルバモイルメチル基、N−(メトキシフェニル)カルバモイルエチル基、N−メチル−N−(スルホフェニル)カルアバモイルメチル基、スルホブチル基、スルホナトブチル基、スルファモイルブチル基、N−エチルスルファモイルメチル基、N,N−ジプロピルスルファモイルプロピル基、N−トリルスルファモイルプロピル基、N−メチル−N−(ホスフォノフェニル)スルファモイルオクチル基、ホスフォノブチル基、ホスフォナトヘキシル基、ジエチルホスフォノブチル基、ジフェニルホスフォノプロピル基、メチルホスフォノブチル基、メチルホスフォナトブチル基、トリルホスフォノへキシル基、トリルホスフォナトヘキシル基、ホスフォノオキシプロピル基、ホスフォナトオキシブチル基、ベンジル基、フェネチル基、α−メチルベンジル基、1−メチル−1−フェニルエチル基、p−メチルベンジル基、シンナミル基、アリル基、1−プロペニルメチル基、2−ブテニル基、2−メチルアリル基、2−メチルプロペニルメチル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基等を挙げることができる。 Chlorophenoxycarbonylmethyl group, carbamoylmethyl group, N-methylcarbamoylethyl group, N, N-dipropylcarbamoylmethyl group, N- (methoxyphenyl) carbamoylethyl group, N-methyl-N- (sulfophenyl) carbamoyl Methyl group, sulfobutyl group, sulfonatobutyl group, sulfamoylbutyl group, N-ethylsulfamoylmethyl group, N, N-dipropylsulfamoylpropyl group, N-tolylsulfamoylpropyl group, N-methyl-N- (Phosphonophenyl) sulfamoyloctyl group, phosphonobutyl group, phosphonatohexyl group, diethylphosphonobutyl group, diphenylphosphonopropyl group, methylphosphonobutyl group, methylphosphonatobutyl group, tolylphosphonohexyl group, Torilho Phonatohexyl group, phosphonooxypropyl group, phosphonatoxybutyl group, benzyl group, phenethyl group, α-methylbenzyl group, 1-methyl-1-phenylethyl group, p-methylbenzyl group, cinnamyl group, allyl group 1-propenylmethyl group, 2-butenyl group, 2-methylallyl group, 2-methylpropenylmethyl group, 2-propynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group and the like.
L1は多価の有機連結基を表す。ここで、有機連結基とは非金属原子からなる連結基を示し、具体的には、0個から200個までの炭素原子、0個から150個までの窒素原子、0個から200個までの酸素原子、0個から400個までの水素原子、および0個から100個までの硫黄原子から成り立つものである。より好ましい有機連結基としては下記の構造単位またはこれらが組合わされて構成されるものを挙げることができる。 L 1 represents a polyvalent organic linking group. Here, the organic linking group refers to a linking group composed of non-metallic atoms, specifically, 0 to 200 carbon atoms, 0 to 150 nitrogen atoms, 0 to 200 carbon atoms. It consists of oxygen atoms, 0 to 400 hydrogen atoms, and 0 to 100 sulfur atoms. More preferable organic linking groups include the following structural units or those constituted by combining them.
また、L1はポリマー又はオリゴマーから形成されていてもよく、具体的には不飽和二重結合系モノマーからなるポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリビニル、ポリスチレンなどを含むことが好ましく、その他の好ましい例として、ポリ(オキシアルキレン)、ポリウレタン、ポリウレア、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミノ酸、ポリシロキサン等が挙げられ、好ましくは、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリビニル、ポリスチレンが挙げられ、より好ましくは、ポリアクリレート、ポリメタクリレートである。
これらポリマー及びオリゴマーに用いられる構造単位は1種類でもよく、2種類以上であってもよい。また、L1がポリマーまたはオリゴマーの場合は構成する元素数に制限は特になく、分子量は1,000〜1,000,000が好ましく、1,000〜500,000がさらに好ましく、1,000〜200,000が最も好ましい。
L 1 may be formed from a polymer or an oligomer, and specifically, preferably includes polyacrylate, polymethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinyl, polystyrene, and the like made of an unsaturated double bond monomer. Preferred examples include poly (oxyalkylene), polyurethane, polyurea, polyester, polyamide, polyimide, polycarbonate, polyamino acid, polysiloxane, and the like, and preferably polyacrylate, polymethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinyl, and polystyrene. More preferred are polyacrylates and polymethacrylates.
The structural unit used for these polymers and oligomers may be one type or two or more types. In addition, when L 1 is a polymer or oligomer, the number of constituent elements is not particularly limited, and the molecular weight is preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 1,000 to 500,000, and 1,000 to 200,000 is most preferred.
L2は単結合又は多価の有機連結基を表す。ここで、単結合とはポリマー主鎖とXが連結基なしに直接結合していることを表す。また有機連結基とはL1で示したものと同様のものが挙げられ、より好ましい有機連結基もL1と同様のものが挙げられる。 L 2 represents a single bond or a polyvalent organic linking group. Here, the single bond represents that the polymer main chain and X are directly bonded without a linking group. Also the organic linking group include the same as that shown in L 1, include the same ones as preferred organic linking group L 1.
Aは一般式(II);−SiR4 3−m(OR5)mで表される官能基を少なくとも2つ以上有する部分構造を表す。mは1〜3の整数を表す。ここで、R4及びR5はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数8以下の炭化水素基を表し、炭化水素基を表す場合としては、アルキル基、アリール基などが挙げられ、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基が好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1−メチルブチル基、イソヘキシル基、2−エチルヘキシル基、2−メチルヘキシル基、シクロペンチル基等が挙げられる。
R4及びR5は、効果および入手容易性の観点から、好ましくは水素原子、メチル基またはエチル基である。
また、R4及びR5は置換基を有していてもよく、その場合の置換基としてはR1〜R3で挙げられたものと同様のものが挙げられる。
A represents a partial structure having at least two functional groups represented by general formula (II); -SiR 4 3-m (OR 5 ) m . m represents an integer of 1 to 3. Here, R 4 and R 5 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms, and examples of the hydrocarbon group include an alkyl group and an aryl group, and 1 to 8 carbon atoms. The linear, branched or cyclic alkyl group is preferable. Specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, isopropyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, isopentyl group, neopentyl group 1-methylbutyl group, isohexyl group, 2-ethylhexyl group, 2-methylhexyl group, cyclopentyl group and the like.
R 4 and R 5 are preferably a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group from the viewpoints of effects and availability.
R 4 and R 5 may have a substituent, and examples of the substituent in that case include the same ones as those described for R 1 to R 3 .
また、Xは親水基であって、−OH、−ORa、−CORa、−CO2Re、−CON(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)、−NHCORd、−NHCO2Ra、−OCON(Ra)(Rb)、−NHCON(Ra)(Rb)、−SO3Re、−OSO3Re、−SO2Rd、−NHSO2Rd、−SO2N(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)(Rc)、−N(Ra)(Rb)(Rc)(Rg)、−PO3(Re)(Rf)、−OPO3(Re)(Rf)、または−PO3(Rd)(Re)を表す。ここで、Ra、Rb及びRcは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Rdは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Re、Rfは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはオニウムを表し、Rgは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、ハロゲン原子、無機アニオン、または有機アニオンを表す。また、−CON(Ra)(Rb)、−OCON(Ra)(Rb)、−NHCON(Ra)(Rb)、−SO2N(Ra)(Rb)−PO3(Re)(Rf)、−OPO3(Re)(Rf)、−PO2(Rd)(Re)、−N(Ra)(Rb)(Rc)又は−N(Ra)(Rb)(Rc)(Rg)についてRa〜Rgがお互い結合して環を形成していてもよく、また、形成された環は酸素原子、硫黄原子、窒素原子などのヘテロ原子を含むヘテロ環であってもよい。Ra〜Rgはさらに置換基を有していてもよく、ここで導入可能な置換基としては、前記R1〜R3がアルキル基の場合に導入可能な置換基として挙げたものを同様に挙げることができる。 X is a hydrophilic group, and is —OH, —OR a , —COR a , —CO 2 R e , —CON (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ), — NHCOR d , —NHCO 2 R a , —OCON (R a ) (R b ), —NHCON (R a ) (R b ), —SO 3 R e , —OSO 3 R e , —SO 2 R d , — NHSO 2 R d , —SO 2 N (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ) (R c ), —N (R a ) (R b ) (R c ) (R g ) ), —PO 3 (R e ) (R f ), —OPO 3 (R e ) (R f ), or —PO 3 (R d ) (R e ). Here, R a , R b and R c each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R d is a linear chain having 1 to 8 carbon atoms, Represents a branched or cyclic alkyl group, and R e and R f each independently represents a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkali metal, an alkaline earth metal, or onium. , R g represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a halogen atom, an inorganic anion, or an organic anion. Further, -CON (R a) (R b), - OCON (R a) (R b), - NHCON (R a) (R b), - SO 2 N (R a) (R b) -PO 3 (R e ) (R f ), -OPO 3 (R e ) (R f ), -PO 2 (R d ) (R e ), -N (R a ) (R b ) (R c ) or -N Regarding (R a ) (R b ) (R c ) (R g ), R a to R g may be bonded to each other to form a ring, and the formed ring is an oxygen atom, sulfur atom, nitrogen It may be a heterocycle containing a heteroatom such as an atom. R a to R g may further have a substituent, and the substituent that can be introduced here is the same as the substituent that can be introduced when R 1 to R 3 are alkyl groups. Can be listed.
Ra、Rb又はRcとしては具体的には水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1−メチルブチル基、イソヘキシル基、2−エチルヘキシル基、2−メチルヘキシル基、シクロペンチル基等が好適に挙げられる。
Rdとしては具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1−メチルブチル基、イソヘキシル基、2−エチルヘキシル基、2−メチルヘキシル基、シクロペンチル基等が好適に挙げられる。
Re、Rfとしては具体的には、Ra〜Rdで挙げられるアルキル基の他に、水素原子;リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;カルシウム、バリウム等のアルカリ土類金属、または、アンモニウム、ヨードニウム、スルホニウムなどのオニウムが挙げられる。
Rgとしては具体的には、Ra〜Rdで挙げられるアルキル基の他に、水素原子;フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子;硝酸アニオン、硫酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン等の無機アニオン、メタンスルホン酸アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、ノナフルオロブタンスルホン酸アニオン、p−トルエンスルホン酸アニオン等の有機アニオンが挙げられる。
また、このようなXとしては具体的には、−CO2 −Na+、−CONH2、−SO3 −Na+、−SO2NH2、−PO3H2等が好ましい。
Specific examples of R a , R b or R c include a hydrogen atom, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, isopropyl group, isobutyl group, and s-butyl. Preferred examples include a group, t-butyl group, isopentyl group, neopentyl group, 1-methylbutyl group, isohexyl group, 2-ethylhexyl group, 2-methylhexyl group, cyclopentyl group and the like.
Specific examples of R d include methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, isopropyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, and isopentyl. Preferred examples include a group, neopentyl group, 1-methylbutyl group, isohexyl group, 2-ethylhexyl group, 2-methylhexyl group, cyclopentyl group and the like.
R e, specifically as R f, in addition to the alkyl groups mentioned R a to R d, a hydrogen atom; lithium, sodium, alkali metals such as potassium, calcium, alkaline earth such as barium metal, or, , Ammonium, iodonium, sulfonium and the like.
Specific examples of R g include a hydrogen atom; a halogen atom such as a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom; a nitrate anion, a sulfate anion, or a tetrafluoroborate anion, in addition to the alkyl group represented by R a to R d Inorganic anions such as hexafluorophosphate anion, and organic anions such as methanesulfonate anion, trifluoromethanesulfonate anion, nonafluorobutanesulfonate anion, and p-toluenesulfonate anion.
Further, as specifically such X, -CO 2 - Na +, -CONH 2, -SO 3 - Na +, -SO 2 NH 2, -PO 3 H 2 and the like are preferable.
〔(A)一般式(III−a)及び(III−b)で表される親水性ポリマー〕
また、本発明における親水性組成物は(A)特性親水性ポリマーが下記一般式(III−b)で表される構造単位を有し、且つ、ポリマー鎖の末端に下記一般式(III−a)で表される部分構造を有する親水性ポリマー(III)であることも好ましい。
[(A) Hydrophilic polymer represented by general formula (III-a) and (III-b)]
In the hydrophilic composition of the present invention, the (A) characteristic hydrophilic polymer has a structural unit represented by the following general formula (III-b), and the following general formula (III-a) is attached to the end of the polymer chain. It is also preferred that the polymer is a hydrophilic polymer (III) having a partial structure represented by
一般式(III−a)及び(III−b)中、R1〜R5はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数8以下の炭化水素基を表す。L2は単結合又は多価の有機連結基を表す。L3はz価の有機連結基を表し、zは2〜4の整数を表す。mは1〜3の整数を表す。Xは−OH、−ORa、−CORa、−CO2Re、−CON(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)、−NHCORd、−NHCO2Ra、−OCON(Ra)(Rb)、−NHCON(Ra)(Rb)、−SO3Re、−OSO3Re、−SO2Rd、−NHSO2Rd、−SO2N(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)(Rc)、−N(Ra)(Rb)(Rc)(Rg)、−PO3(Re)(Rf)、−OPO3(Re)(Rf)、または−PO3(Rd)(Re)を表す。ここで、Ra、Rb及びRcは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Rdは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Re及びRfは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはオニウムを表し、Rgは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、ハロゲン原子、無機アニオン、または有機アニオンを表す。 In general formulas (III-a) and (III-b), R 1 to R 5 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms. L 2 represents a single bond or a polyvalent organic linking group. L 3 represents a z-valent organic linking group, and z represents an integer of 2 to 4. m represents an integer of 1 to 3. X is —OH, —OR a , —COR a , —CO 2 R e , —CON (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ), —NHCOR d , —NHCO 2 R a , —OCON (R a ) (R b ), —NHCON (R a ) (R b ), —SO 3 R e , —OSO 3 R e , —SO 2 R d , —NHSO 2 R d , —SO 2 N (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ) (R c ), —N (R a ) (R b ) (R c ) (R g ), —PO 3 (R e) ) (R f ), —OPO 3 (R e ) (R f ), or —PO 3 (R d ) (R e ). Here, R a , R b and R c each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R d is a linear chain having 1 to 8 carbon atoms, Represents a branched or cyclic alkyl group, and R e and R f each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkali metal, an alkaline earth metal, or onium. , R g represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a halogen atom, an inorganic anion, or an organic anion.
ここで、R1〜R5、L2、m、Xは特定親水性ポリマー(I)で示されたものと同様のものであり、より好ましいものも同様である。 Here, R 1 to R 5 , L 2 , m, and X are the same as those shown for the specific hydrophilic polymer (I), and more preferable ones are also the same.
L3はz価の有機連結基を表し、zは2〜4の整数を表す。また、有機連結基とはL1で示したものと同様のものが挙げられ、より好ましい有機連結基もL1で示したものと同様のものが挙げられる。 L 3 represents a z-valent organic linking group, and z represents an integer of 2 to 4. Examples of the organic linking group include those similar to those represented by L 1 , and more preferable organic linking groups include those similar to those represented by L 1 .
〔(A)一般式(IV−a)及び(IV−b)で表される親水性ポリマー〕
また、本発明における親水性組成物は(A)特性親水性ポリマー(I)が下記一般式(IV−b)で表される構造単位を有し、且つ、ポリマー鎖の末端に下記一般式(IV−a)で表される部分構造を有する親水性ポリマー(IV)であることも好ましい。
[(A) Hydrophilic polymer represented by general formula (IV-a) and (IV-b)]
In the hydrophilic composition of the present invention, (A) the characteristic hydrophilic polymer (I) has a structural unit represented by the following general formula (IV-b), and the following general formula ( A hydrophilic polymer (IV) having a partial structure represented by IV-a) is also preferred.
一般式(IV−a)及び(IV−b)中、R1〜R7はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数8以下の炭化水素基を表す。L1は2価の有機連結基を表す。L2は単結合又は多価の有機連結基を表す。hは1〜3の整数を表す。jは1〜3の整数であり、kは0〜2の整数である。またk及びjは前記範囲内でk+jが1〜3を満たす整数となる。Xは−OH、−ORa、−CORa、−CO2Re、−CON(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)、−NHCORd、−NHCO2Ra、−OCON(Ra)(Rb)、−NHCON(Ra)(Rb)、−SO3Re、−OSO3Re、−SO2Rd、−NHSO2Rd、−SO2N(Ra)(Rb)、−N(Ra)(Rb)(Rc)、−N(Ra)(Rb)(Rc)(Rg)、−PO3(Re)(Rf)、−OPO3(Re)(Rf)、または−PO3(Rd)(Re)を表す。ここで、Ra、Rb及びRcは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Rdは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表し、Re及びRfは、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはオニウムを表し、Rgは、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基、ハロゲン原子、無機アニオン、または有機アニオンを表す。 In general formulas (IV-a) and (IV-b), R 1 to R 7 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms. L 1 represents a divalent organic linking group. L 2 represents a single bond or a polyvalent organic linking group. h represents an integer of 1 to 3. j is an integer of 1 to 3, and k is an integer of 0 to 2. K and j are integers in which k + j satisfies 1 to 3 within the above range. X is —OH, —OR a , —COR a , —CO 2 R e , —CON (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ), —NHCOR d , —NHCO 2 R a , —OCON (R a ) (R b ), —NHCON (R a ) (R b ), —SO 3 R e , —OSO 3 R e , —SO 2 R d , —NHSO 2 R d , —SO 2 N (R a ) (R b ), —N (R a ) (R b ) (R c ), —N (R a ) (R b ) (R c ) (R g ), —PO 3 (R e) ) (R f ), —OPO 3 (R e ) (R f ), or —PO 3 (R d ) (R e ). Here, R a , R b and R c each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R d is a linear chain having 1 to 8 carbon atoms, Represents a branched or cyclic alkyl group, and R e and R f each independently represent a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkali metal, an alkaline earth metal, or onium. , R g represents a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a halogen atom, an inorganic anion, or an organic anion.
ここで、R1〜R5、L1、L2及びXは特定親水性ポリマー(I)で示されたものと同様のものであり、より好ましいものも同様である。 Here, R 1 to R 5 , L 1 , L 2 and X are the same as those shown for the specific hydrophilic polymer (I), and more preferable ones are also the same.
R6及びR7はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数8以下の炭化水素基を表し、炭化水素基を表す場合としては、アルキル基、アリール基などが挙げられ、炭素数1〜8の直鎖、分岐または環状のアルキル基が好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1−メチルブチル基、イソヘキシル基、2−エチルヘキシル基、2−メチルヘキシル基、シクロペンチル基等が挙げられる。
R6及びR7は、効果および入手容易性の観点から、好ましくは水素原子、メチル基またはエチル基である。
また、R6及びR7は置換基を有していてもよく、その場合の置換基としては特定親水性ポリマー(I)で示されたものと同様のものが挙げられる。
R 6 and R 7 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 8 or less carbon atoms, and examples of the hydrocarbon group include an alkyl group and an aryl group, and a straight chain having 1 to 8 carbon atoms. A branched or cyclic alkyl group is preferred. Specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, isopropyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, isopentyl group, neopentyl group 1-methylbutyl group, isohexyl group, 2-ethylhexyl group, 2-methylhexyl group, cyclopentyl group and the like.
R 6 and R 7 are preferably a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group from the viewpoints of effects and availability.
R 6 and R 7 may have a substituent. In this case, examples of the substituent include the same as those shown for the specific hydrophilic polymer (I).
(A)特定親水性ポリマーの分子量としては、1,000〜1,000,000が好ましく、1,000〜500,000がさらに好ましく、1,000〜200,000が最も好ましい。 (A) The molecular weight of the specific hydrophilic polymer is preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 1,000 to 500,000, and most preferably 1,000 to 200,000.
また、本発明における(A)特定親水性ポリマーのうち、特定親水性ポリマー(I)の具体例〔例示化合物(1)〜(40)〕を、その質量平均分子量(M.W.)とともに以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下に示す具体例のポリマーは、記載される各構造単位が記載のモル比で含まれるランダム共重合体であることを意味する。さらにポリマー鎖の側鎖がポリマーである場合、その構造単位に記載の数字は繰り返し数を意味する。 Moreover, the specific example [Exemplary compound (1)-(40)] of specific hydrophilic polymer (I) among (A) specific hydrophilic polymer in this invention is the following with the mass mean molecular weight (MW). However, the present invention is not limited to these. In addition, the polymer of the specific example shown below means that it is a random copolymer in which each structural unit described is contained by the described molar ratio. Furthermore, when the side chain of a polymer chain is a polymer, the number described in the structural unit means the number of repetitions.
本発明の(A)特定親水性ポリマーを合成する前記各化合物は、市販されおり、また容易に合成することもできる。(A)特定親水性ポリマーの重合方法としては、下記構造単位(I−b)で表されるラジカル重合可能なモノマーと、下記構造単位(I−a)で表されるラジカル重合において連鎖移動能を有する化合物、若しくは、ラジカル開始剤を用いてラジカル重合することにより合成することができる。即ち、後者においては、反応性基を有する化合物が連鎖移動能、若しくは、ラジカル開始能を有するため、ラジカル重合においてポリマー主鎖末端に反応性基が導入された(A)特定親水性ポリマーの如きポリマーを合成することができる。
この反応様式は特に制限されるものではないが、ラジカル重合開始剤の存在下、或いは、高圧水銀灯の照射下において、バルク反応、溶液反応、懸濁反応などを行えばよい。具体的には、一般的なラジカル重合法は、例えば、新高分子実験学3、高分子の合成と反応1(高分子学会編、共立出版)、新実験化学講座19、高分子化学(I)(日本化学会編、丸善)、物質工学講座、高分子合成化学(東京電気大学出版局) 等に記載されており、これらを適用することができる。
Each of the compounds for synthesizing the specific hydrophilic polymer (A) of the present invention is commercially available or can be easily synthesized. (A) As a polymerization method of the specific hydrophilic polymer, a radically polymerizable monomer represented by the following structural unit (Ib) and a chain transfer ability in the radical polymerization represented by the following structural unit (Ia) Or a radical polymerization using a radical initiator. That is, in the latter, since the compound having a reactive group has chain transfer ability or radical initiation ability, the reactive group is introduced into the polymer main chain terminal in radical polymerization (A) such as a specific hydrophilic polymer. Polymers can be synthesized.
This reaction mode is not particularly limited, but bulk reaction, solution reaction, suspension reaction, etc. may be performed in the presence of a radical polymerization initiator or irradiation with a high-pressure mercury lamp. Specifically, general radical polymerization methods are, for example, new polymer experimental science 3, polymer synthesis and reaction 1 (edited by the Society of Polymer Science, Kyoritsu Shuppan), new experimental chemistry course 19, polymer chemistry (I) (Edited by Chemical Society of Japan, Maruzen), Materials Engineering Course, Synthetic Polymer Chemistry (Tokyo Denki University Press), etc., and these can be applied.
また、上記(A)特定親水性ポリマーは、後述するような他のモノマーとの共重合体であってもよい。用いられる他のモノマーとしては、例えば、アクリル酸エステル類、メタクリルエステル類、アクリルアミド類、メタクリルアミド類、ビニルエステル類、スチレン類、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、無水マレイン酸、マレイン酸イミド等の公知のモノマーも挙げられる。このようなモノマー類を共重合させることで、製膜性、膜強度、親水性、疎水性、溶解性、反応性、安定性等の諸物性を改善することができる。 Further, the (A) specific hydrophilic polymer may be a copolymer with another monomer as described later. Examples of other monomers used include acrylic esters, methacrylic esters, acrylamides, methacrylamides, vinyl esters, styrenes, acrylic acid, methacrylic acid, acrylonitrile, maleic anhydride, maleic imide, etc. A well-known monomer is also mentioned. By copolymerizing such monomers, various physical properties such as film forming property, film strength, hydrophilicity, hydrophobicity, solubility, reactivity, and stability can be improved.
アクリル酸エステル類の具体例としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、(n−またはi−)プロピルアクリレート、(n−、i−、sec−またはt−)ブチルアクリレート、アミルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ドデシルアクリレート、クロロエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシペンチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、アリルアクリレート、トリメチロールプロパンモノアクリレート、ペンタエリスリトールモノアクリレート、ベンジルアクリレート、メトキシベンジルアクリレート、クロロベンジルアクリレート、ヒドロキシベンジルアクリレート、ヒドロキシフェネチルアクリレート、ジヒドロキシフェネチルアクリレート、フルフリルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フェニルアクリレート、ヒドロキシフェニルアクリレート、クロロフェニルアクリレート、スルファモイルフェニルアクリレート、2−(ヒドロキシフェニルカルボニルオキシ)エチルアクリレート等が挙げられる。 Specific examples of acrylic esters include methyl acrylate, ethyl acrylate, (n- or i-) propyl acrylate, (n-, i-, sec- or t-) butyl acrylate, amyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, Dodecyl acrylate, chloroethyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypentyl acrylate, cyclohexyl acrylate, allyl acrylate, trimethylolpropane monoacrylate, pentaerythritol monoacrylate, benzyl acrylate, methoxybenzyl acrylate, chloro Benzyl acrylate, hydroxybenzyl acrylate, hydroxyphenethyl acrylate, dihydroxyphene Chill acrylate, furfuryl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, phenyl acrylate, hydroxyphenyl acrylate, chlorophenyl acrylate, sulfamoylphenyl acrylate, 2- (hydroxyphenyl carbonyloxy) ethyl acrylate.
メタクリル酸エステル類の具体例としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、(n−またはi−)プロピルメタクリレート、(n−、i−、sec−またはt−)ブチルメタクリレート、アミルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、クロロエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシペンチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、アリルメタクリレート、トリメチロールプロパンモノメタクリレート、ペンタエリスリトールモノメタクリレート、ベンジルメタクリレート、メトキシベンジルメタクリレート、クロロベンジルメタクリレート、ヒドロキシベンジルメタクリレート、ヒドロキシフェネチルメタクリレート、ジヒドロキシフェネチルメタクリレート、フルフリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ヒドロキシフェニルメタクリレート、クロロフェニルメタクリレート、スルファモイルフェニルメタクリレート、2−(ヒドロキシフェニルカルボニルオキシ)エチルメタクリレート等が挙げられる。 Specific examples of methacrylic acid esters include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, (n- or i-) propyl methacrylate, (n-, i-, sec- or t-) butyl methacrylate, amyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, Dodecyl methacrylate, chloroethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxypentyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, allyl methacrylate, trimethylolpropane monomethacrylate, pentaerythritol monomethacrylate, benzyl methacrylate, methoxybenzyl methacrylate, chloro Benzyl methacrylate, hydroxybenzyl methacrylate, hydroxy E phenethyl methacrylate, dihydroxyphenethyl methacrylate, furfuryl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, phenyl methacrylate, hydroxyphenyl methacrylate, chlorophenyl methacrylate, sulfamoylphenyl methacrylate, 2- (hydroxyphenyl carbonyloxy) ethyl methacrylate.
アクリルアミド類の具体例としては、アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−プロピルアクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、N−ベンジルアクリルアミド、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−フェニルアクリルアミド、N−トリルアクリルアミド、N−(ヒドロキシフェニル)アクリルアミド、N−(スルファモイルフェニル)アクリルアミド、N−(フェニルスルホニル)アクリルアミド、N−(トリルスルホニル)アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−メチル−N−フェニルアクリルアミド、N−ヒドロキシエチル−N−メチルアクリルアミド等が挙げられる。 Specific examples of acrylamides include acrylamide, N-methylacrylamide, N-ethylacrylamide, N-propylacrylamide, N-butylacrylamide, N-benzylacrylamide, N-hydroxyethylacrylamide, N-phenylacrylamide, and N-tolylacrylamide. N- (hydroxyphenyl) acrylamide, N- (sulfamoylphenyl) acrylamide, N- (phenylsulfonyl) acrylamide, N- (tolylsulfonyl) acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-methyl-N-phenylacrylamide , N-hydroxyethyl-N-methylacrylamide and the like.
メタクリルアミド類の具体例としては、メタクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、N−プロピルメタクリルアミド、N−ブチルメタクリルアミド、N−ベンジルメタクリルアミド、N−ヒドロキシエチルメタクリルアミド、N−フェニルメタクリルアミド、N−トリルメタクリルアミド、N−(ヒドロキシフェニル)メタクリルアミド、N−(スルファモイルフェニル)メタクリルアミド、N−(フェニルスルホニル)メタクリルアミド、N−(トリルスルホニル)メタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N−メチル−N−フェニルメタクリルアミド、N−ヒドロキシエチル−N−メチルメタクリルアミド等が挙げられる。 Specific examples of methacrylamides include methacrylamide, N-methylmethacrylamide, N-ethylmethacrylamide, N-propylmethacrylamide, N-butylmethacrylamide, N-benzylmethacrylamide, N-hydroxyethylmethacrylamide, N -Phenylmethacrylamide, N-tolylmethacrylamide, N- (hydroxyphenyl) methacrylamide, N- (sulfamoylphenyl) methacrylamide, N- (phenylsulfonyl) methacrylamide, N- (tolylsulfonyl) methacrylamide, N , N-dimethylmethacrylamide, N-methyl-N-phenylmethacrylamide, N-hydroxyethyl-N-methylmethacrylamide and the like.
ビニルエステル類の具体例としては、ビニルアセテート、ビニルブチレート、ビニルベンゾエート等が挙げられる。
スチレン類の具体例としては、スチレン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、プロピルスチレン、シクロヘキシルスチレン、クロロメチルスチレン、トリフルオロメチルスチレン、エトキシメチルスチレン、アセトキシメチルスチレン、メトキシスチレン、ジメトキシスチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、ブロモスチレン、ヨードスチレン、フルオロスチレン、カルボキシスチレン等が挙げられる。
Specific examples of vinyl esters include vinyl acetate, vinyl butyrate, vinyl benzoate and the like.
Specific examples of styrenes include styrene, methyl styrene, dimethyl styrene, trimethyl styrene, ethyl styrene, propyl styrene, cyclohexyl styrene, chloromethyl styrene, trifluoromethyl styrene, ethoxymethyl styrene, acetoxymethyl styrene, methoxy styrene, dimethoxy styrene. Chlorostyrene, dichlorostyrene, bromostyrene, iodostyrene, fluorostyrene, carboxystyrene, and the like.
共重合体の合成に使用されるこれらの他のモノマーの割合は、諸物性の改良に十分な量である必要があるが、親水性膜としての機能が十分であり、(A)特定親水性ポリマーを添加する利点を十分に得るために、割合は大きすぎないほうが好ましい。従って、(A)特定親水性ポリマー中の他のモノマーの好ましい総割合は80質量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは50質量%以下である。 The proportion of these other monomers used in the synthesis of the copolymer needs to be an amount sufficient to improve various physical properties, but the function as a hydrophilic film is sufficient. (A) Specific hydrophilicity In order to obtain the full advantage of adding a polymer, it is preferred that the proportion is not too large. Accordingly, the preferred total proportion of other monomers in the (A) specific hydrophilic polymer is preferably 80% by mass or less, and more preferably 50% by mass or less.
本発明に係る(A)特定親水性ポリマーは、本発明の親水性組成物の不揮発性成分に対して、硬化性と親水性の観点から、好ましくは5〜95質量%、更に好ましくは15〜90質量%、最も好ましくは20〜85質量%の範囲で含有される。これらは単独で用いても2種以上併用してもよい。
ここで不揮発性成分とは揮発する溶媒成分を除いた成分を示し、以後用いる不揮発性成分は前記を定義とする。
The (A) specific hydrophilic polymer according to the present invention is preferably from 5 to 95% by mass, more preferably from 15 to 95%, from the viewpoint of curability and hydrophilicity with respect to the nonvolatile component of the hydrophilic composition of the present invention. It is contained in the range of 90% by mass, most preferably 20 to 85% by mass. These may be used alone or in combination of two or more.
Here, the non-volatile component means a component excluding the volatile solvent component, and the non-volatile component used hereinafter is defined as above.
〔(B)Si、Ti、Zi、Alから選択される元素のアルコキシド化合物〕
本発明で用いられる(B)特定アルコキシドであるSi、Ti、Zi、Alから選択される元素のアルコキシド化合物は、その構造中に重合性の官能基を有し、架橋剤としての機能を果たす加水分解重合性化合物であり、(A)特定親水性ポリマーと縮重合することで、架橋構造を有する強固な被膜を形成する。
(B)特定アルコキシドは、下記一般式(V)で表される化合物が好ましく、親水性膜を硬化させるために、架橋構造を形成するにあたっては、前記(A)特定親水性ポリマー、(B)一般式(V)で表される特定アルコキシドを混合して支持体表面に被覆し、加熱、乾燥する。
[(B) an alkoxide compound of an element selected from Si, Ti, Zi, and Al]
The alkoxide compound of an element selected from (B) specific alkoxides used in the present invention, such as Si, Ti, Zi, and Al, has a polymerizable functional group in its structure and is a hydrolyzate that functions as a crosslinking agent. It is a decomposition polymerizable compound, and (A) a strong film having a crosslinked structure is formed by condensation polymerization with a specific hydrophilic polymer.
(B) The specific alkoxide is preferably a compound represented by the following general formula (V). In forming a crosslinked structure in order to cure the hydrophilic film, the (A) specific hydrophilic polymer, (B) The specific alkoxide represented by the general formula (V) is mixed, coated on the surface of the support, heated and dried.
一般式(V)中、R8は水素原子、アルキル基又はアリール基を表し、R9はアルキル基又はアリール基を表し、YはSi、Al、Ti又はZrを表し、aは0〜2の整数を表す。R8及びR9がアルキル基を表す場合の炭素数は好ましくは1から4である。アルキル基又はアリール基は置換基を有していてもよく、導入可能な置換基としては、ハロゲン原子、アミノ基、メルカプト基などが挙げられる。なお、この化合物は低分子化合物であり、分子量1000以下であることが好ましい。 In the general formula (V), R 8 represents a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group, R 9 represents an alkyl group or an aryl group, Y represents Si, Al, Ti or Zr, and a represents 0-2. Represents an integer. The number of carbon atoms when R 8 and R 9 represent an alkyl group is preferably 1 to 4. The alkyl group or aryl group may have a substituent, and examples of the substituent that can be introduced include a halogen atom, an amino group, and a mercapto group. This compound is a low molecular compound and preferably has a molecular weight of 1000 or less.
以下に、(B)一般式(V)で表される特定アルコキシドの具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。YがSiの場合、即ち、特定アルコキシド中にケイ素を含むものとしては、例えば、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロポキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、γ−クロロプリピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリプロポキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン等を挙げることができる。これらのうち特に好ましいものとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトルイメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン等を挙げることができる。 Specific examples of the specific alkoxide represented by (B) the general formula (V) are shown below, but the present invention is not limited thereto. In the case where Y is Si, that is, those containing silicon in the specific alkoxide include, for example, trimethoxysilane, triethoxysilane, tripropoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, methyltrimethoxysilane, Ethyltriethoxysilane, propyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, γ-chloropropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane Γ-mercaptopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltripropoxysilane, diph Alkenyl dimethoxysilane, mention may be made of diphenyl diethoxy silane. Among these, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltolumethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxy are particularly preferable. Examples include silane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, and the like.
YがAlである場合、即ち、特定アルコキシド中にアルミニウムを含むものとしては、例えば、トリメトキシアルミネート、トリエトキシアルミネート、トリプロポキシアルミネート、テトラエトキシアルミネート等を挙げることができる。
YがTiである場合、即ち、チタンを含むものとしては、例えば、トリメトキシチタネート、テトラメトキシチタネート、トリエトキシチタネート、テトラエトキシチタネート、テトラプロポキシチタネート、クロロトリメトキシチタネート、クロロトリエトキシチタネート、エチルトリメトキシチタネート、メチルトリエトキシチタネート、エチルトリエトキシチタネート、ジエチルジエトキシチタネート、フェニルトリメトキシチタネート、フェニルトリエトキシチタネート等を挙げることができる。
YがZrである場合、即ち、ジルコニウムを含むものとしては、例えば、前記チタンを含むものとして例示した化合物に対応するジルコネートを挙げることができる。
これらの中でも、YがSiであるアルコキシドが被膜性の観点から好ましい。
これら特定アルコキシドは市販品を用いても、公知の合成方法である金属塩化物とアルコールの反応させることで得ることもできる。
In the case where Y is Al, that is, those containing aluminum in the specific alkoxide include, for example, trimethoxy aluminate, triethoxy aluminate, tripropoxy aluminate, tetraethoxy aluminate and the like.
When Y is Ti, that is, those containing titanium include, for example, trimethoxy titanate, tetramethoxy titanate, triethoxy titanate, tetraethoxy titanate, tetrapropoxy titanate, chlorotrimethoxy titanate, chlorotriethoxy titanate, ethyl triethoxy titanate. Examples thereof include methoxy titanate, methyl triethoxy titanate, ethyl triethoxy titanate, diethyl diethoxy titanate, phenyl trimethoxy titanate, and phenyl triethoxy titanate.
In the case where Y is Zr, that is, those containing zirconium include, for example, zirconates corresponding to the compounds exemplified as those containing titanium.
Among these, an alkoxide in which Y is Si is preferable from the viewpoint of film properties.
These specific alkoxides can be obtained by using commercially available products or by reacting a metal chloride with an alcohol, which is a known synthesis method.
本発明に係る(B)特定アルコキシドは、単独で用いても2種以上併用してもよい。
(B)特定アルコキシドは、本発明の親水性組成物中に、不揮発性成分として、好ましくは5〜80質量%、更に好ましくは10〜70質量%の範囲で使用される。
The (B) specific alkoxide according to the present invention may be used alone or in combination of two or more.
(B) The specific alkoxide is used in the hydrophilic composition of the present invention as a non-volatile component, preferably in the range of 5 to 80% by mass, more preferably 10 to 70% by mass.
〔(C)触媒〕
本発明の親水性組成物においては、(A)特定親水性ポリマー、さらに(B)特定アルコキシドなどの架橋成分を溶媒に溶解し、よく攪拌することで、これらの成分が加水分解、重縮合し、有機−無機複合体ゾル液が形成され、このゾル溶液によって、高い親水性と高い膜強度を有する親水性膜が形成される。有機無機複合体ゾル液の調製において、加水分解及び重縮合反応を促進するために、酸性触媒または塩基性触媒を併用することが好ましく、実用上好ましい反応効率を得ようとする場合、このような(C)触媒を含有させることが好ましい。
[(C) Catalyst]
In the hydrophilic composition of the present invention, (A) a specific hydrophilic polymer, and (B) a cross-linking component such as a specific alkoxide is dissolved in a solvent and stirred well, so that these components are hydrolyzed and polycondensed. An organic-inorganic composite sol solution is formed, and a hydrophilic film having high hydrophilicity and high film strength is formed by the sol solution. In the preparation of the organic-inorganic composite sol solution, it is preferable to use an acidic catalyst or a basic catalyst in combination in order to promote hydrolysis and polycondensation reaction. (C) It is preferable to contain a catalyst.
本発明で用いられる(C)触媒としては、前記(B)アルコキシド化合物を加水分解、重縮合し、(A)特定親水性ポリマーと結合を生起させる反応を促進する触媒が選択され、酸、あるいは塩基性化合物をそのまま用いるか、又は、酸、あるいは塩基性化合物を水またはアルコールなどの溶媒に溶解させた状態のもの(以下、これらを包括してそれぞれ酸性触媒、塩基性触媒と称する)を用いる。酸、あるいは塩基性化合物を溶媒に溶解させる際の濃度については特に限定はなく、用いる酸、或いは塩基性化合物の特性、触媒の所望の含有量などに応じて適宜選択すればよい。ここで、触媒を構成する酸或いは塩基性化合物の濃度が高い場合は、加水分解、重縮合速度が速くなる傾向がある。但し、濃度の高い塩基性触媒を用いると、ゾル溶液中で沈殿物が生成する場合があるため、塩基性触媒を用いる場合、その濃度は水溶液での濃度換算で1N以下であることが望ましい。 As the catalyst (C) used in the present invention, a catalyst that promotes the reaction of hydrolyzing and polycondensing the (B) alkoxide compound and causing a bond with the (A) specific hydrophilic polymer is selected, and an acid or A basic compound is used as it is, or an acid or a compound in which a basic compound is dissolved in a solvent such as water or alcohol (hereinafter collectively referred to as an acidic catalyst and a basic catalyst) is used. . The concentration at which the acid or basic compound is dissolved in the solvent is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the characteristics of the acid or basic compound used, the desired content of the catalyst, and the like. Here, when the concentration of the acid or basic compound constituting the catalyst is high, the hydrolysis and polycondensation rates tend to increase. However, when a basic catalyst with a high concentration is used, a precipitate may be generated in the sol solution. Therefore, when a basic catalyst is used, the concentration is preferably 1 N or less in terms of concentration in an aqueous solution.
酸性触媒あるいは塩基性触媒の種類は特に限定されないが、濃度の濃い触媒を用いる必要がある場合には乾燥後に塗膜中にほとんど残留しないような元素から構成される触媒がよい。具体的には、酸性触媒としては、塩酸などのハロゲン化水素、硝酸、硫酸、亜硫酸、硫化水素、過塩素酸、過酸化水素、炭酸、蟻酸や酢酸などのカルボン酸、そのRCOOHで表される構造式のRを他元素または置換基によって置換した置換カルボン酸、ベンゼンスルホン酸などのスルホン酸などが挙げられ、塩基性触媒としては、アンモニア水などのアンモニア性塩基、エチルアミンやアニリンなどのアミン類などが挙げられる。 The type of the acidic catalyst or the basic catalyst is not particularly limited. However, when it is necessary to use a catalyst having a high concentration, a catalyst composed of an element that hardly remains in the coating film after drying is preferable. Specifically, the acid catalyst is represented by hydrogen halide such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, sulfurous acid, hydrogen sulfide, perchloric acid, hydrogen peroxide, carbonic acid, carboxylic acid such as formic acid or acetic acid, and its RCOOH. Examples thereof include substituted carboxylic acids in which R in the structural formula is substituted with other elements or substituents, sulfonic acids such as benzene sulfonic acid, etc., and basic catalysts include ammonia bases such as aqueous ammonia and amines such as ethylamine and aniline Etc.
金属錯体からなるルイス酸触媒もまた好ましく使用できる。特に好ましい触媒は、金属錯体触媒であり、周期律表の2A,3B,4A及び5A族から選ばれる金属元素とβ―ジケトン、ケトエステル、ヒドロキシカルボン酸又はそのエステル、アミノアルコール、エノール性活性水素化合物の中から選ばれるオキソ又はヒドロキシ酸素含有化合物から構成される金属錯体である。
構成金属元素の中では、Mg,Ca,St,Baなどの2A族元素、Al,Gaなどの3B族元素,Ti,Zrなどの4A族元素及びV,Nb及びTaなどの5A族元素が好ましく、それぞれ触媒効果の優れた錯体を形成する。その中でもZr、Al及びTiから得られる錯体が優れており、好ましい。
A Lewis acid catalyst comprising a metal complex can also be preferably used. Particularly preferred catalysts are metal complex catalysts, metal elements selected from groups 2A, 3B, 4A and 5A of the periodic table and β-diketones, ketoesters, hydroxycarboxylic acids or their esters, amino alcohols, enolic active hydrogen compounds It is a metal complex comprised from the oxo or hydroxy oxygen containing compound chosen from these.
Among constituent metal elements, 2A group elements such as Mg, Ca, St and Ba, 3B group elements such as Al and Ga, 4A group elements such as Ti and Zr, and 5A group elements such as V, Nb and Ta are preferable. , Each forming a complex with excellent catalytic effect. Of these, complexes obtained from Zr, Al and Ti are excellent and preferred.
上記金属錯体の配位子を構成するオキソ又はヒドロキシ酸素含有化合物は、本発明においては、アセチルアセトン、アセチルアセトン(2,4−ペンタンジオン)、2,4−ヘプタンジオンなどのβジケトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸ブチルなどのケトエステル類、乳酸、乳酸メチル、サリチル酸、サリチル酸エチル、サリチル酸フェニル、リンゴ酸,酒石酸、酒石酸メチルなどのヒドロキシカルボン酸及びそのエステル、4−ヒドロキシー4−メチル−2−ペンタノン、4−ヒドロキシ−2−ペンタノン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、4−ヒドロキシ−2−ヘプタノンなどのケトアルコール類、モノエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N−メチル−モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアミノアルコール類、メチロールメラミン、メチロール尿素、メチロールアクリルアミド、マロン酸ジエチルエステルなどのエノール性活性化合物、アセチルアセトン(2,4−ペンタンジオン)のメチル基、メチレン基またはカルボニル炭素に置換基を有する化合物が挙げられる。 In the present invention, the oxo- or hydroxy-oxygen-containing compound constituting the ligand of the metal complex is, for example, acetylacetone, acetylacetone (2,4-pentanedione), β-diketones such as 2,4-heptanedione, methyl acetoacetate, Ketoesters such as ethyl acetoacetate and butylacetoacetate, hydroxycarboxylic acids and esters such as lactic acid, methyl lactate, salicylic acid, ethyl salicylate, phenyl salicylate, malic acid, tartaric acid, methyl tartrate, 4-hydroxy-4-methyl-2- Ketone alcohols such as pentanone, 4-hydroxy-2-pentanone, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone, 4-hydroxy-2-heptanone, monoethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, N-methyl -Monoethanolamine Amino alcohols such as diethanolamine and triethanolamine, methylol melamine, methylol urea, methylol acrylamide, enol active compounds such as malonic acid diethyl ester, methyl group, methylene group or carbonyl carbon of acetylacetone (2,4-pentanedione) The compound which has a substituent is mentioned.
好ましい配位子はアセチルアセトン誘導体であり、アセチルアセトン誘導体は、本発明においては、アセチルアセトンのメチル基、メチレン基またはカルボニル炭素に置換基を有する化合物を指す。アセチルアセトンのメチル基に置換する置換基としては、いずれも炭素数が1〜3の直鎖又は分岐のアルキル基、アシル基、ヒドロキシアルキル基、カルボキシアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基であり、アセチルアセトンのメチレン基に置換する置換基としてはカルボキシル基、いずれも炭素数が1〜3の直鎖又は分岐のカルボキシアルキル基及びヒドロキシアルキル基であり、アセチルアセトンのカルボニル炭素に置換する置換基としては炭素数が1〜3のアルキル基であってこの場合はカルボニル酸素には水素原子が付加して水酸基となる。 A preferred ligand is an acetylacetone derivative. In the present invention, the acetylacetone derivative refers to a compound having a substituent on the methyl group, methylene group or carbonyl carbon of acetylacetone. As the substituents substituted on the methyl group of acetylacetone, all are linear or branched alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, acyl groups, hydroxyalkyl groups, carboxyalkyl groups, alkoxy groups, alkoxyalkyl groups, and acetylacetone As a substituent for the methylene group, a carboxyl group, each of which is a linear or branched carboxyalkyl group and a hydroxyalkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and a substituent for the carbonyl carbon of acetylacetone is a carbon number. Is an alkyl group of 1 to 3, and in this case, a hydrogen atom is added to the carbonyl oxygen to form a hydroxyl group.
好ましいアセチルアセトン誘導体の具体例としては、アセチルアセトン、エチルカルボニルアセトン、n−プロピルカルボニルアセトン、i−プロピルカルボニルアセトン、ジアセチルアセトン、1―アセチル−1−プロピオニル−アセチルアセトン、ヒドロキシエチルカルボニルアセトン、ヒドロキシプロピルカルボニルアセトン、アセト酢酸、アセトプロピオン酸、ジアセト酢酸、3,3−ジアセトプロピオン酸、4,4−ジアセト酪酸、カルボキシエチルカルボニルアセトン、カルボキシプロピルカルボニルアセトン、ジアセトンアルコールが挙げられる。中でも、アセチルアセトン及びジアセチルアセトンがとくに好ましい。上記のアセチルアセトン誘導体と上記金属元素の錯体は、金属元素1個当たりにアセチルアセトン誘導体が1〜4分子配位する単核錯体であり、金属元素の配位可能の手がアセチルアセトン誘導体の配位可能結合手の数の総和よりも多い場合には、水分子、ハロゲンイオン、ニトロ基、アンモニオ基など通常の錯体に汎用される配位子が配位してもよい。 Specific examples of preferred acetylacetone derivatives include acetylacetone, ethylcarbonylacetone, n-propylcarbonylacetone, i-propylcarbonylacetone, diacetylacetone, 1-acetyl-1-propionyl-acetylacetone, hydroxyethylcarbonylacetone, hydroxypropylcarbonylacetone, Examples include acetoacetic acid, acetopropionic acid, diacetoacetic acid, 3,3-diacetopropionic acid, 4,4-diacetobutyric acid, carboxyethylcarbonylacetone, carboxypropylcarbonylacetone, and diacetone alcohol. Of these, acetylacetone and diacetylacetone are particularly preferred. The complex of the above acetylacetone derivative and the above metal element is a mononuclear complex in which one to four molecules of the acetylacetone derivative are coordinated per metal element, and the coordinateable bond of the acetylacetone derivative is a coordinateable bond of the acetylacetone derivative. When the number of hands is larger than the total number of hands, ligands commonly used for ordinary complexes such as water molecules, halogen ions, nitro groups, and ammonio groups may coordinate.
好ましい金属錯体の例としては、トリス(アセチルアセトナト)アルミニウム錯塩、ジ(アセチルアセトナト)アルミニウム・アコ錯塩、モノ(アセチルアセトナト)アルミニウム・クロロ錯塩、ジ(ジアセチルアセトナト)アルミニウム錯塩、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、環状アルミニウムオキサイドイソプロピレート、トリス(アセチルアセトナト)バリウム錯塩、ジ(アセチルアセトナト)チタニウム錯塩、トリス(アセチルアセトナト)チタニウム錯塩、ジ−i−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナト)チタニウム錯塩、ジルコニウムトリス(エチルアセトアセテート)、ジルコニウムトリス(安息香酸)錯塩、等が挙げられる。これらは水系塗布液での安定性及び、加熱乾燥時のゾルゲル反応でのゲル化促進効果に優れているが、中でも、特にエチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、ジ(アセチルアセトナト)チタニウム錯塩、ジルコニウムトリス(エチルアセトアセテート)が好ましい。 Examples of preferred metal complexes include tris (acetylacetonato) aluminum complex, di (acetylacetonato) aluminum / aco complex, mono (acetylacetonato) aluminum / chloro complex, di (diacetylacetonato) aluminum complex, ethylacetate Acetate aluminum diisopropylate, aluminum tris (ethylacetoacetate), cyclic aluminum oxide isopropylate, tris (acetylacetonato) barium complex, di (acetylacetonato) titanium complex, tris (acetylacetonato) titanium complex, di-i -Propoxy bis (acetylacetonato) titanium complex salt, zirconium tris (ethyl acetoacetate), zirconium tris (benzoic acid) complex salt, etc. are mentioned. These are excellent in stability in aqueous coating solutions and in gelation promotion effect in sol-gel reaction during heat drying, and among them, ethyl acetoacetate aluminum diisopropylate, aluminum tris (ethyl acetoacetate), di ( Acetylacetonato) titanium complex and zirconium tris (ethylacetoacetate) are preferred.
上記した金属錯体の対塩の記載を本明細書においては省略しているが、対塩の種類は、錯体化合物としての電荷の中性を保つ水溶性塩である限り任意であり、例えば硝酸塩、ハロゲン酸塩、硫酸塩、燐酸塩などの化学量論的中性が確保される塩の形が用いられる。
金属錯体のシリカゾルゲル反応での挙動については、J.Sol−Gel.Sci.and Tec.16.209(1999)に詳細な記載がある。反応メカニズムとしては以下のスキームを推定している。すなわち、塗布液中では、金属錯体は、配位構造を取って安定であり、塗布後の加熱乾燥過程に始まる脱水縮合反応では、酸触媒に似た機構で架橋を促進させるものと考えられる。いずれにしても、この金属錯体を用いたことにより塗布液経時安定性及び皮膜面質の改善と、高親水性、高耐久性の、いずれもさらに向上させるに至った。
Although the description of the counter salt of the metal complex described above is omitted in this specification, the type of the counter salt is arbitrary as long as it is a water-soluble salt that maintains the neutrality of the charge as the complex compound, such as nitrate, A salt form such as a halogenate salt, a sulfate salt, a phosphate salt, etc., that ensures stoichiometric neutrality is used.
For the behavior of the metal complex in the silica sol-gel reaction, see J.A. Sol-Gel. Sci. and Tec. There is a detailed description in 16.209 (1999). The following scheme is estimated as the reaction mechanism. That is, in the coating solution, the metal complex takes a coordination structure and is stable, and in the dehydration condensation reaction that starts in the heat drying process after coating, it is considered that crosslinking is promoted by a mechanism similar to an acid catalyst. In any case, the use of this metal complex has led to further improvements in coating solution aging stability and film surface quality, and high hydrophilicity and high durability.
本発明に係る(C)触媒は、本発明の親水性組成物中に、不揮発性成分として、好ましくは0〜50質量%、更に好ましくは5〜25質量%の範囲で使用される。また、(C)触媒は、単独で用いても2種以上併用してもよい。 The (C) catalyst according to the present invention is used in the hydrophilic composition of the present invention as a nonvolatile component, preferably in the range of 0 to 50% by mass, more preferably 5 to 25% by mass. Moreover, (C) a catalyst may be used independently or may be used together 2 or more types.
本発明の親水性組成物には、前記必須成分である(A)及び(B)成分、及び、所望により併用される(C)触媒に加え、目的に応じて種々の化合物を、本発明の効果を損なわない限りにおいて併用することができる。以下、併用しうる成分について説明する。
〔界面活性剤〕
本発明においては、前記親水性組成物の被膜面状を向上させるために界面活性剤を用いるのが好ましい。界面活性剤としては、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤等が挙げられる。
In addition to the components (A) and (B), which are the essential components, and the (C) catalyst used in combination as required, various compounds according to the purpose are added to the hydrophilic composition of the present invention. They can be used in combination as long as the effects are not impaired. Hereinafter, components that can be used in combination will be described.
[Surfactant]
In the present invention, it is preferable to use a surfactant in order to improve the surface state of the hydrophilic composition. Examples of the surfactant include nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and fluorosurfactants.
本発明に用いられるノニオン界面活性剤は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンポリスチリルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル類、グリセリン脂肪酸部分エステル類、ソルビタン脂肪酸部分エステル類、ペンタエリスリトール脂肪酸部分エステル類、プロピレングリコールモノ脂肪酸エステル類、ショ糖脂肪酸部分エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸部分エステル類、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸部分エステル類、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル類、ポリグリセリン脂肪酸部分エステル類、ポリオキシエチレン化ひまし油類、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸部分エステル類、脂肪酸ジエタノールアミド類、N,N−ビス−2−ヒドロキシアルキルアミン類、ポリオキシエチレンアルキルアミン、トリエタノールアミン脂肪酸エステル、トリアルキルアミンオキシド、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールの共重合体が挙げられる。 The nonionic surfactant used for this invention is not specifically limited, A conventionally well-known thing can be used. For example, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene polystyryl phenyl ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ethers, glycerin fatty acid partial esters, sorbitan fatty acid partial esters, pentaerythritol Fatty acid partial esters, propylene glycol mono fatty acid esters, sucrose fatty acid partial esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid partial esters, polyoxyethylene sorbitol fatty acid partial esters, polyethylene glycol fatty acid esters, polyglycerin fatty acid partial esters, Polyoxyethylenated castor oil, polyoxyethylene glycerin fatty acid partial esters, fatty acid diethanolamides, N N- bis-2-hydroxyalkylamines, polyoxyethylene alkylamines, triethanolamine fatty acid ester, trialkylamine oxide, polyethylene glycol, copolymers of polyethylene glycol and polypropylene glycol.
本発明に用いられるアニオン界面活性剤は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。例えば、脂肪酸塩類、アビエチン酸塩類、ヒドロキシアルカンスルホン酸塩類、アルカンスルホン酸塩類、ジアルキルスルホ琥珀酸エステル塩類、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩類、分岐鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、アルキルフェノキシポリオキシエチレンプロピルスルホン酸塩類、ポリオキシエチレンアルキルスルホフェニルエーテル塩類、N−メチル−N−オレイルタウリンナトリウム塩、N−アルキルスルホコハク酸モノアミド二ナトリウム塩、石油スルホン酸塩類、硫酸化牛脂油、脂肪酸アルキルエステルの硫酸エステル塩類、アルキル硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩類、脂肪酸モノグリセリド硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテル硫酸エステル塩類、アルキルリン酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸エステル塩類、スチレン/無水マレイン酸共重合物の部分けん化物類、オレフィン/無水マレイン酸共重合物の部分けん化物類、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物類が挙げられる。 The anionic surfactant used in the present invention is not particularly limited, and conventionally known anionic surfactants can be used. For example, fatty acid salts, abietic acid salts, hydroxyalkane sulfonates, alkane sulfonates, dialkyl sulfosuccinate esters, linear alkyl benzene sulfonates, branched alkyl benzene sulfonates, alkyl naphthalene sulfonates, alkyl phenoxy poly Oxyethylene propyl sulfonates, polyoxyethylene alkyl sulfophenyl ether salts, N-methyl-N-oleyl taurine sodium salt, N-alkyl sulfosuccinic acid monoamide disodium salt, petroleum sulfonates, sulfated beef oil, fatty acid alkyl esters Sulfates, alkyl sulfates, polyoxyethylene alkyl ether sulfates, fatty acid monoglyceride sulfates, polyoxyethylene alcohol Ruphenyl ether sulfates, polyoxyethylene styryl phenyl ether sulfates, alkyl phosphates, polyoxyethylene alkyl ether phosphates, polyoxyethylene alkyl phenyl ether phosphates, styrene / maleic anhydride Examples thereof include partial saponification products of polymers, partial saponification products of olefin / maleic anhydride copolymers, and naphthalene sulfonate formalin condensates.
本発明に用いられるカチオン界面活性剤は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。例えば、アルキルアミン塩類、第四級アンモニウム塩類、ポリオキシエチレンアルキルアミン塩類、ポリエチレンポリアミン誘導体が挙げられる。
本発明に用いられる両性界面活性剤は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。例えば、カルボキシベタイン類、アミノカルボン酸類、スルホベタイン類、アミノ硫酸エステル類、イミタゾリン類が挙げられる。
なお、上記界面活性剤の中で、「ポリオキシエチレン」とあるものは、ポリオキシメチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシブチレン等の「ポリオキシアルキレン」に読み替えることもでき、本発明においては、それらの界面活性剤も用いることができる。
The cationic surfactant used in the present invention is not particularly limited, and conventionally known cationic surfactants can be used. Examples thereof include alkylamine salts, quaternary ammonium salts, polyoxyethylene alkylamine salts, and polyethylene polyamine derivatives.
The amphoteric surfactant used in the present invention is not particularly limited, and conventionally known amphoteric surfactants can be used. Examples thereof include carboxybetaines, aminocarboxylic acids, sulfobetaines, aminosulfuric acid esters, and imidazolines.
Among the above surfactants, those having “polyoxyethylene” can be read as “polyoxyalkylene” such as polyoxymethylene, polyoxypropylene, polyoxybutylene, etc. These surfactants can also be used.
更に好ましい界面活性剤としては、分子内にパーフルオロアルキル基を含有するフッ素系界面活性剤が挙げられる。このようなフッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルリン酸エステル等のアニオン型;パーフルオロアルキルベタイン等の両性型;パーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩等のカチオン型;パーフルオロアルキルアミンオキサイド、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロアルキル基及び親水性基を含有するオリゴマー、パーフルオロアルキル基及び親油性基を含有するオリゴマー、パーフルオロアルキル基、親水性基及び親油性基を含有するオリゴマー、パーフルオロアルキル基及び親油性基を含有するウレタン等のノニオン型が挙げられる。また、特開昭62−170950号、同62−226143号及び同60−168144号の各公報に記載されているフッ素系界面活性剤も好適に挙げられる。
界面活性剤は、本発明の親水性組成物中に、不揮発性成分として、好ましくは0.001〜10質量%、更に好ましくは0.01〜5質量%の範囲で使用される。また、界面活性剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
More preferable surfactants include fluorine-based surfactants containing a perfluoroalkyl group in the molecule. Examples of such fluorosurfactants include anionic types such as perfluoroalkyl carboxylates, perfluoroalkyl sulfonates, and perfluoroalkyl phosphates; amphoteric types such as perfluoroalkyl betaines; Cation type such as trimethylammonium salt; perfluoroalkylamine oxide, perfluoroalkylethylene oxide adduct, oligomer containing perfluoroalkyl group and hydrophilic group, oligomer containing perfluoroalkyl group and lipophilic group, perfluoroalkyl Nonionic types such as an oligomer containing a group, a hydrophilic group and a lipophilic group, and a urethane containing a perfluoroalkyl group and a lipophilic group. Moreover, the fluorine-type surfactant described in each gazette of Unexamined-Japanese-Patent No. 62-170950, 62-226143, and 60-168144 is also mentioned suitably.
The surfactant is preferably used in the hydrophilic composition of the present invention as a non-volatile component in the range of 0.001 to 10% by mass, more preferably 0.01 to 5% by mass. Moreover, surfactant can be used individually or in combination of 2 or more types.
〔無機微粒子〕
本発明の親水性組成物には、形成される親水性膜の硬化被膜強度向上及び親水性向上のために無機微粒子を含有してもよい。無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化チタン、炭酸マグネシウム、アルギン酸カルシウムまたはこれら
の混合物が好適に挙げられる。
無機微粒子は、平均粒径が、好ましくは5nm〜10μm、より好ましくは0.5〜3μmであるのがよい。上記範囲であると、親水層中に安定に分散して、親水層の膜強度を十分に保持し、親水性に優れる膜を形成することができる。上述したような無機微粒子はコロイダルシリカ分散物等の市販品として容易に入手することができる。
[Inorganic fine particles]
The hydrophilic composition of the present invention may contain inorganic fine particles in order to improve the cured film strength and hydrophilicity of the hydrophilic film to be formed. As the inorganic fine particles, for example, silica, alumina, magnesium oxide, titanium oxide, magnesium carbonate, calcium alginate, or a mixture thereof is preferably exemplified.
The inorganic fine particles preferably have an average particle diameter of 5 nm to 10 μm, more preferably 0.5 to 3 μm. Within the above range, it is possible to form a film that is stably dispersed in the hydrophilic layer, sufficiently retains the film strength of the hydrophilic layer, and is excellent in hydrophilicity. The inorganic fine particles as described above can be easily obtained as a commercial product such as a colloidal silica dispersion.
本発明に係る無機微粒子は、本発明の親水性組成物中に、不揮発性成分として、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下の範囲で使用される。また、無機微粒子は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 The inorganic fine particles according to the present invention are used in the hydrophilic composition of the present invention as a non-volatile component, preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less. The inorganic fine particles can be used alone or in combination of two or more.
〔紫外線吸収剤〕
本発明においては、親水性部材の耐候性向上、耐久性向上の観点から、紫外線吸収剤を用いることができる。
紫外線吸収剤としては、例えば、特開昭58−185677号公報、同61−190537号公報、特開平2−782号公報、同5−197075号公報、同9−34057号公報等に記載されたベンゾトリアゾール系化合物、特開昭46−2784号公報、特開平5−194483号公報、米国特許第3214463号等に記載されたベンゾフェノン系化合物、特公昭48−30492号公報、同56−21141号公報、特開平10−88106号公報等に記載された桂皮酸系化合物、特開平4−298503号公報、同8−53427号公報、同8−239368号公報、同10−182621号公報、特表平8−501291号公報等に記載されたトリアジン系化合物、リサーチディスクロージャーNo.24239号に記載された化合物やスチルベン系、ベンズオキサゾール系化合物に代表される紫外線を吸収して蛍光を発する化合物、いわゆる蛍光増白剤、などが挙げられる。
添加量は目的に応じて適宜選択されるが、一般的には、固形分換算で0.5〜15質量%であることが好ましい。
[Ultraviolet absorber]
In the present invention, an ultraviolet absorber can be used from the viewpoint of improving the weather resistance and durability of the hydrophilic member.
Examples of the ultraviolet absorber are described in JP-A-58-185679, JP-A-61-190537, JP-A-2-782, JP-A-5-97075, JP-A-9-34057, and the like. Benzotriazole compounds, benzophenone compounds described in JP-A No. 46-2784, JP-A No. 5-194843, US Pat. No. 3,214,463, etc., JP-B Nos. 48-30492 and 56-21141 Cinnamic acid compounds described in JP-A-10-88106, JP-A-4-298503, JP-A-8-53427, JP-A-8-239368, JP-A-10-182621, JP The triazine compounds described in JP-A-8-501291, Research Disclosure No. Examples thereof include compounds described in No. 24239, compounds that emit ultraviolet light by absorbing ultraviolet rays typified by stilbene and benzoxazole compounds, so-called fluorescent brighteners, and the like.
The addition amount is appropriately selected according to the purpose, but generally it is preferably 0.5 to 15% by mass in terms of solid content.
〔酸化防止剤〕
本発明の親水性部材の安定性向上のため、親水性層形成用塗布液に酸化防止剤を添加することができる。酸化防止剤としては、ヨーロッパ公開特許、同第223739号公報、同309401号公報、同第309402号公報、同第310551号公報、同第310552号公報、同第459416号公報、ドイツ公開特許第3435443号公報、特開昭54−48535号公報、同62−262047号公報、同63−113536号公報、同63−163351号公報、特開平2−262654号公報、特開平2−71262号公報、特開平3−121449号公報、特開平5−61166号公報、特開平5−119449号公報、米国特許第4814262号明細書、米国特許第4980275号明細書等に記載のものを挙げることができる。
添加量は目的に応じて適宜選択されるが、固形分換算で0.1〜8質量%であることが好ましい。
〔Antioxidant〕
In order to improve the stability of the hydrophilic member of the present invention, an antioxidant can be added to the coating liquid for forming the hydrophilic layer. Examples of the antioxidant include European published patents, 223739, 309401, 309402, 310551, 310552, 359416, and 3435443. JP, 54-85535, 62-262417, 63-113536, 63-163351, JP-A-2-262654, JP-A-2-71262, Examples thereof include those described in Kaihei 3-121449, JP-A-5-61166, JP-A-5-119449, US Pat. No. 4,814,262, US Pat. No. 4,980,275, and the like.
Although the addition amount is appropriately selected according to the purpose, it is preferably 0.1 to 8% by mass in terms of solid content.
〔高分子化合物〕
本発明の親水性部材の親水性層形成用塗布液には、親水性層の膜物性を調整するため、親水性を阻害しない範囲で各種高分子化合物を添加することができる。高分子化合物としては、アクリル系重合体、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、シェラック、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ゴム系樹脂、ワックス類、その他の天然樹脂等が使用できる。また、これらは2種以上併用してもかまわない。これらのうち、アクリル系のモノマーの共重合によって得られるビニル系共重合が好ましい。更に、高分子結合材の共重合組成として、「カルボキシル基含有モノマー」、「メタクリル酸アルキルエステル」、又は「アクリル酸アルキルエステル」を構造単位として含む共重合体も好ましく用いられる。
[Polymer compound]
In order to adjust the film physical properties of the hydrophilic layer, various polymer compounds can be added to the coating liquid for forming the hydrophilic layer of the hydrophilic member of the present invention within a range not inhibiting the hydrophilicity. High molecular compounds include acrylic polymer, polyvinyl alcohol resin, polyvinyl butyral resin, polyurethane resin, polyamide resin, polyester resin, epoxy resin, phenol resin, polycarbonate resin, polyvinyl formal resin, shellac, vinyl resin, acrylic resin. Rubber resins, waxes and other natural resins can be used. Two or more of these may be used in combination. Of these, vinyl copolymer obtained by copolymerization of acrylic monomers is preferred. Furthermore, a copolymer containing “carboxyl group-containing monomer”, “methacrylic acid alkyl ester”, or “acrylic acid alkyl ester” as a structural unit is also preferably used as the copolymer composition of the polymer binder.
この他にも、必要に応じて、例えば、レベリング添加剤、マット剤、膜物性を調整するためのワックス類、基板への密着性を改善するために、親水性を阻害しない範囲でタッキファイヤーなどを含有させることができる。
タッキファイヤーとしては、具体的には、特開2001−49200号公報の5〜6pに記載されている高分子量の粘着性ポリマー(例えば、(メタ)アクリル酸と炭素数1〜20のアルキル基を有するアルコールとのエステル、(メタ)アクリル酸と炭素数3〜14の脂環族アルコールとのエステル、(メタ)アクリル酸と炭素数6〜14の芳香族アルコールとのエステルからなる共重合物)や、重合性不飽和結合を有する低分子量粘着付与性樹脂などである。
In addition to this, as necessary, for example, leveling additives, matting agents, waxes for adjusting film physical properties, tackifiers to the extent that hydrophilicity is not impaired in order to improve adhesion to the substrate, etc. Can be contained.
As the tackifier, specifically, a high molecular weight adhesive polymer described in JP-A-2001-49200, 5-6p (for example, (meth) acrylic acid and an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms). An ester with an alcohol having, an ester of (meth) acrylic acid with an alicyclic alcohol having 3 to 14 carbon atoms, a copolymer comprising an ester of (meth) acrylic acid with an aromatic alcohol having 6 to 14 carbon atoms) And a low molecular weight tackifying resin having a polymerizable unsaturated bond.
〔親水性組成物の調液〕
親水性組成物の調製は、(A)特定親水性ポリマー及び(B)特定アルコキシド、更に好ましくは(C)触媒をエタノールなどの溶媒に溶解後、攪拌することで実施できる。反応温度は室温〜80℃であり、反応時間、即ち攪拌を継続する時間は1〜72時間の範囲であることが好ましく、この攪拌により両成分の加水分解・重縮合を進行させて、有機無機複合体ゾル液を得ることができる。
[Preparation of hydrophilic composition]
The hydrophilic composition can be prepared by stirring (A) a specific hydrophilic polymer and (B) a specific alkoxide, and more preferably (C) a catalyst in a solvent such as ethanol. The reaction temperature is from room temperature to 80 ° C., and the reaction time, that is, the time for which stirring is continued is preferably in the range of 1 to 72 hours. By this stirring, hydrolysis and polycondensation of both components are advanced, and organic inorganic A composite sol solution can be obtained.
前記(A)特定親水性ポリマー及び(B)特定アルコキシドを含有する親水性組成物を調製する際に用いる溶媒としては、これらを均一に、溶解、分散し得るものであれば特に制限はないが、例えば、メタノール、エタノール、水等の水系溶媒が好ましい。 The solvent used for preparing the hydrophilic composition containing the (A) specific hydrophilic polymer and the (B) specific alkoxide is not particularly limited as long as these can be uniformly dissolved and dispersed. For example, an aqueous solvent such as methanol, ethanol and water is preferable.
以上述べたように、本発明の親水性組成物により親水性膜を形成するための有機無機複合体ゾル液(親水性組成物)の調製は、ゾルゲル法を利用している。ゾルゲル法については、作花済夫「ゾル−ゲル法の科学」(株)アグネ承風社(刊)(1988年)、平島硯「最新ゾル−ゲル法による機能性薄膜作成技術」総合技術センター(刊)(1992年)等の成書等に詳細に記述され、それらに記載の方法を本発明において親水性組成物の調製に適用することができる。
このような本発明の親水性組成物を含む溶液を、適切な支持体上に被膜し、乾燥することで、本発明の親水性部材を得ることができる。即ち、本発明の親水性部材は、支持体上に、前記本発明の親水性組成物を被膜し、加熱、乾燥することにより形成された親水性膜を有するものである。
親水性膜の形成において、親水性組成物を含む溶液を被膜した後の加熱、乾燥条件としては、高密度の架橋構造を効率よく形成するといった観点からは、50〜200℃の温度範囲において、2分〜1時間程度行うことが好ましく、80〜160℃の温度範囲で、5〜30分間乾燥することがより好ましい。また、加熱手段としては、公知の手段、例えば、温度調整機能を有する乾燥機などを用いることが好ましい。
親水性組成物の塗布は、公知の方法を適用することができ、特に限定がなく、例えば、ディップコーティング法、スピンコーティング法、フローコーティング法、スプレーコーティング法、ロールコーティング法、フィルムアプリケーター法、スクリーン印刷法、バーコーター法、刷毛塗り、スポンジ塗り等が適用できる。
As described above, the preparation of the organic-inorganic composite sol liquid (hydrophilic composition) for forming a hydrophilic film with the hydrophilic composition of the present invention utilizes the sol-gel method. Regarding the sol-gel method, Sakuo Sakuo “Science of Sol-Gel Method”, Agne Jofusha (published) (1988), Satoshi Hirashima “Functional Thin Film Formation Technology by the Latest Sol-Gel Method” General Technology Center (Published) (1992) and the like, and the methods described therein can be applied to the preparation of the hydrophilic composition in the present invention.
The hydrophilic member of the present invention can be obtained by coating a solution containing such a hydrophilic composition of the present invention on an appropriate support and drying. That is, the hydrophilic member of the present invention has a hydrophilic film formed by coating the hydrophilic composition of the present invention on a support, heating and drying.
In the formation of the hydrophilic film, as the heating and drying conditions after coating the solution containing the hydrophilic composition, from the viewpoint of efficiently forming a high-density crosslinked structure, in the temperature range of 50 to 200 ° C., It is preferable to carry out for about 2 minutes to 1 hour, and it is more preferable to dry in the temperature range of 80 to 160 ° C. for 5 to 30 minutes. Moreover, as a heating means, it is preferable to use a well-known means, for example, the dryer etc. which have a temperature control function.
The hydrophilic composition can be applied by a known method and is not particularly limited. For example, dip coating method, spin coating method, flow coating method, spray coating method, roll coating method, film applicator method, screen Printing method, bar coater method, brush coating, sponge coating, etc. can be applied.
〔基板〕
本発明の親水性部材の支持体として使用可能な基板としては、例えば、防汚及び/又は防曇効果を期待する透明な基板の場合には、その材質はガラス、または無機化合物層を含有したガラス等の無機基板や、透明プラスチック、または無機化合物層を含有した透明プラスチック層など可視光を透過しうる基板が好適に利用できる。
〔substrate〕
As a substrate that can be used as the support of the hydrophilic member of the present invention, for example, in the case of a transparent substrate that is expected to have an antifouling and / or antifogging effect, the material contains glass or an inorganic compound layer. A substrate capable of transmitting visible light, such as an inorganic substrate such as glass, a transparent plastic, or a transparent plastic layer containing an inorganic compound layer, can be suitably used.
無機基板の詳細について述べれば、通常のガラス板、樹脂層、気体層、真空層などを含む積層ガラス板、強化成分や着色剤などを含む各種のガラス板を挙げることができる。
無機化合物層を含有したガラス板としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化ナトリウム、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化亜鉛、ITO(Indium Tin Oxide)等の金属性酸化物;フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ランタン、フッ化セリウム、フッ化リチウム、フッ化トリウム等の金属ハロゲン化物;などで形成した無機化合物層を備えたガラス板を挙げることができる。
The details of the inorganic substrate include a normal glass plate, a laminated glass plate including a resin layer, a gas layer, and a vacuum layer, and various glass plates including a reinforcing component and a colorant.
Examples of the glass plate containing the inorganic compound layer include silicon oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, titanium oxide, tin oxide, zirconium oxide, sodium oxide, antimony oxide, indium oxide, bismuth oxide, yttrium oxide, cerium oxide, zinc oxide, An inorganic compound layer formed of a metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide); a metal halide such as magnesium fluoride, calcium fluoride, lanthanum fluoride, cerium fluoride, lithium fluoride, thorium fluoride; The glass plate provided can be mentioned.
無機化合物層は、単層あるいは多層構成とすることができる。無機化合物層はその厚みによって、光透過性を維持させることもでき、また、反射防止層として作用させることもできる。無機化合物層の形成方法としては、例えば、ディップコーティング法、スピンコーティング法、フローコーティング法、スプレーコーティング法、ロールコーティング法、グラビアコーティング法などの塗布法、真空蒸着法、反応性蒸着法、イオンビームアシスト法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法(PVD)、化学蒸着法(CVD)をはじめとする気相法など公知の方法を適用することができる。 The inorganic compound layer can have a single layer structure or a multilayer structure. Depending on the thickness of the inorganic compound layer, the light transmittance can be maintained, and the inorganic compound layer can also function as an antireflection layer. Examples of the inorganic compound layer forming method include dip coating method, spin coating method, flow coating method, spray coating method, roll coating method, gravure coating method, etc., vacuum deposition method, reactive deposition method, ion beam Known methods such as a physical vapor deposition method (PVD) such as an assist method, a sputtering method, and an ion plating method, and a vapor phase method such as a chemical vapor deposition method (CVD) can be applied.
また、プラスチックなどの有機基板のうち、透明プラスチック基板としては、可視光透過性を有する種々のプラスチック材料からなる基板を挙げることができる。特に、光学部材として使用される基板は、透明性、屈折率、分散性などの光学特性を考慮して選択され、使用目的により、種々の物性、例えば、耐衝撃性、可撓性など強度をはじめとする物理的特性や、耐熱性、耐候性、耐久性などを考慮して選択される。これらの観点からは、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、或いは、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール、アクリル系樹脂、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、セロフィン等のセルロース系樹脂などを好ましく挙げることができる。これらは、使用目的に応じて、単独で用いられてもよく、或いは、2種以上を混合物、共重合体、積層体などの形態で組み合わせて用いることもできる。 Among organic substrates such as plastic, examples of the transparent plastic substrate include substrates made of various plastic materials having visible light permeability. In particular, a substrate used as an optical member is selected in consideration of optical properties such as transparency, refractive index, and dispersibility, and has various physical properties such as impact resistance and flexibility depending on the purpose of use. It is selected in consideration of physical properties including heat resistance, weather resistance, durability and the like. From these viewpoints, polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, polyester resins such as polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polyamide resins, or polystyrene, polyvinyl chloride, polyimide, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol, and acrylic resins. Preferred examples include resins, cellulose resins such as triacetyl cellulose, diacetyl cellulose, and cellophane. These may be used alone or in combination of two or more in the form of a mixture, copolymer, laminate or the like, depending on the purpose of use.
プラスチック基板として、ガラス板の説明において記載した無機化合物層をプラスチック板上に形成したものを用いることもできる。この場合、無機化合物層は反射防止層として作用させることもできる。無機化合物層をプラスチック板上に形成する場合も、前述した無機基板におけるのと同様の手法で形成することができる。 As a plastic substrate, what formed the inorganic compound layer described in description of the glass plate on the plastic plate can also be used. In this case, the inorganic compound layer can also act as an antireflection layer. Even when the inorganic compound layer is formed on the plastic plate, it can be formed by the same method as in the inorganic substrate described above.
透明プラスチック基板に無機化合物層を形成する場合、両層の間には、ハードコート層を形成してもよい。ハードコート層を設けることにより、基板表面の硬度が向上すると共に、基板表面が平滑になるので、透明プラスチック基板と無機化合物層との密着性が向上し、耐引っ掻き強度の向上と、基板の屈曲に起因する無機化合物層へのクラックの発生を抑制することができる。このような基板を用いることで親水性部材の機械的強度を改善できる。ハードコート層の材質は。透明性、適度な強度、及び機械的強度を有するものであれば、特に限定されない。例えば、電離放射線や紫外線の照射による硬化樹脂や熱硬化性の樹脂が使用でき、特に紫外線照射硬化型アクリル系樹脂、有機ケイ素系樹脂、熱硬化性ポリシロキサン樹脂が好ましい。これらの樹脂の屈折率は、透明プラスチック基板の屈折率と同等、もしくはこれに近似していることがより好ましい。 When an inorganic compound layer is formed on a transparent plastic substrate, a hard coat layer may be formed between both layers. By providing the hard coat layer, the hardness of the substrate surface is improved and the substrate surface is smoothed, so that the adhesion between the transparent plastic substrate and the inorganic compound layer is improved, the scratch resistance is improved, and the substrate is bent. It is possible to suppress the occurrence of cracks in the inorganic compound layer due to the above. By using such a substrate, the mechanical strength of the hydrophilic member can be improved. What is the material of the hard coat layer? It will not specifically limit if it has transparency, moderate intensity | strength, and mechanical strength. For example, a curable resin or a thermosetting resin by irradiation with ionizing radiation or ultraviolet rays can be used, and an ultraviolet irradiation curable acrylic resin, an organosilicon resin, or a thermosetting polysiloxane resin is particularly preferable. The refractive index of these resins is more preferably equal to or close to the refractive index of the transparent plastic substrate.
このようなハードコート層の被膜方法は、特に限定されず、均一に塗布されるのであれば任意の方法を採用することができる。また、ハードコート層の膜厚は3μm以上であれば十分な強度となるが、透明性、塗工精度、取り扱いの点から5〜7μmの範囲が好ましい。さらにハードコート層に平均粒子径0.01〜3μmの無機あるいは有機物粒子を混合分散させることによって、一般的にアンチグレアと呼ばれる光拡散性処理を施すことができる。これらの粒子は透明であれば特に限定されないが、低屈折率材料が好ましく、酸化ケイ素、フッ化マグネシウムが安定性、耐熱性等の点で特に好ましい。光拡散性処理は、ハードコート層の表面に凹凸を設けることによっても達成できる。 The coating method of such a hard coat layer is not particularly limited, and any method can be adopted as long as it is uniformly applied. In addition, the hard coat layer having a thickness of 3 μm or more provides sufficient strength, but is preferably in the range of 5 to 7 μm from the viewpoint of transparency, coating accuracy, and handling. Further, by mixing and dispersing inorganic or organic particles having an average particle size of 0.01 to 3 μm in the hard coat layer, a light diffusing treatment generally called anti-glare can be performed. These particles are not particularly limited as long as they are transparent, but a low refractive index material is preferable, and silicon oxide and magnesium fluoride are particularly preferable in terms of stability, heat resistance, and the like. The light diffusing treatment can also be achieved by providing irregularities on the surface of the hard coat layer.
このように、ガラス板やプラスチック板に無機化合物層を有するものを基板として用い、親水性表面を形成することにより、本発明の親水性部材を得ることができる。親水性部材は表面に親水性と耐久性に優れた親水性膜を有することより、支持体(基板)表面に優れた防汚性、特に油脂汚れに対する防汚性、防曇性のいずれか或いは双方を付与することができる。
本発明の親水性部材表面に適用可能な反射防止層は、前述の無機化合物層に限定されず、例えば、反射率、屈折率の異なる複数の薄層を積層することにより、反射防止効果を得る公知の反射防止層なども適宜用いることができ、その材料も無機化合物、有機化合物のいずれも使用することができる。特に、表面に反射防止膜としての無機化合物層が形成された基板は、反射防止膜が形成された側の表面に本発明に係る親水性ポリマー鎖を適用することにより、表面の防汚性及び/又は防曇性機能、さらに反射防止性に優れた本発明の防汚性及び/又は防曇性部材とすることができる。また、目的に応じて、前記構成を有する部材に、偏光板などの機能性光学部材などを、ラミネートに代表される貼り合わせ技術で貼り合わせることにより、本発明の親水性部材を用いて種々の機能や特性を有する反射防止・光学機能性部材を得ることもできる。
Thus, the hydrophilic member of the present invention can be obtained by using a glass plate or plastic plate having an inorganic compound layer as a substrate and forming a hydrophilic surface. Since the hydrophilic member has a hydrophilic film excellent in hydrophilicity and durability on the surface, it is excellent in antifouling property on the surface of the support (substrate), in particular, antifouling property against oil and fat stains, antifogging property or Both can be granted.
The antireflection layer applicable to the surface of the hydrophilic member of the present invention is not limited to the above-described inorganic compound layer. For example, an antireflection effect is obtained by laminating a plurality of thin layers having different reflectivities and refractive indexes. A known antireflection layer or the like can also be used as appropriate, and the material can be either an inorganic compound or an organic compound. In particular, the substrate on which the inorganic compound layer as the antireflection film is formed on the surface is applied with the hydrophilic polymer chain according to the present invention on the surface on the side where the antireflection film is formed. The antifouling and / or antifogging member of the present invention having excellent antifogging function and antireflection properties can be obtained. In addition, depending on the purpose, the hydrophilic member of the present invention can be used in various ways by bonding a functional optical member such as a polarizing plate to a member having the above-described structure by a bonding technique typified by a laminate. An antireflection / optical functional member having functions and characteristics can also be obtained.
これらの反射防止部材や反射防止・光学機能性部材を、粘着剤、接着剤などを用いて各種ディスプレイ(液晶ディスプレイ、CRTディスプレイ、プロジェクションディスプレイ、プラズマディスプレイ、ELディスプレイなど)の表示装置の前画板のガラス板、プラスチック板、偏光板などに貼付することにより、この反射防止部材の表示装置への適用が可能となる。 These anti-reflective members and anti-reflective / optical functional members can be used for the front plate of display devices of various displays (liquid crystal displays, CRT displays, projection displays, plasma displays, EL displays, etc.) using adhesives, adhesives, etc. By applying it to a glass plate, a plastic plate, a polarizing plate or the like, this antireflection member can be applied to a display device.
また、本発明の親水性部材は、前記した表示装置以外にも、防汚及び/又は防曇効果を要求される種々の用途への適用が可能である。なお、防汚及び/又は防曇性部材に透明性を必要としない基板に適用しようとする場合には、上記の透明基板に加えて、例えば、金属、セラミックス、木、石、セメント、コンクリート、繊維、布帛、それらの組合せ、それらの積層体が、支持体基板としていずれも好適に利用できる。 Moreover, the hydrophilic member of the present invention can be applied to various uses that require antifouling and / or antifogging effects in addition to the display device described above. In addition, when trying to apply the antifouling and / or antifogging member to a substrate that does not require transparency, in addition to the above transparent substrate, for example, metal, ceramics, wood, stone, cement, concrete, Fibers, fabrics, combinations thereof, and laminates thereof can be suitably used as the support substrate.
以下本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(連鎖移動剤の合成)
200ml三口フラスコにビス(トリメトキシシリルプロピル)アミン10.0gとエチレンスルフィド1.76g、トルエン100gを混合し、窒素気流下にて45℃で8時間加熱、攪拌した。溶媒を減圧除去することで、黄色の液体を得た。1H-NMRにより下記に示した連鎖移動剤(1)であることを確認した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
(Synthesis of chain transfer agent)
In a 200 ml three-necked flask, 10.0 g of bis (trimethoxysilylpropyl) amine, 1.76 g of ethylene sulfide and 100 g of toluene were mixed and heated and stirred at 45 ° C. for 8 hours under a nitrogen stream. The solvent was removed under reduced pressure to obtain a yellow liquid. The chain transfer agent (1) shown below was confirmed by 1 H-NMR.
100ml三口フラスコにビス[3−(トリエトキシシリル)プロピル]ジスルフィド10.0g、メタノール15.0g、蒸留水5g、1N塩酸0.1gを入れ、室温で2時間攪拌した。そのメタノールを除去した後、酢酸エチルにて抽出し、硫酸マグネシウムにて乾燥した。溶媒を除去し、THF100gとテトラクロロシラン5g、n‐ヘキサン50gを加え、室温で2時間攪拌した。溶媒を除去し、さらにメタノール100gを加え、減圧下で3時間攪拌することで無色の液体を得た。1H-NMRにより下記に示した連鎖移動剤(2)であることを確認した。 A 100 ml three-necked flask was charged with 10.0 g of bis [3- (triethoxysilyl) propyl] disulfide, 15.0 g of methanol, 5 g of distilled water and 0.1 g of 1N hydrochloric acid, and stirred at room temperature for 2 hours. After removing the methanol, the mixture was extracted with ethyl acetate and dried over magnesium sulfate. The solvent was removed, 100 g of THF, 5 g of tetrachlorosilane and 50 g of n-hexane were added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. The solvent was removed, 100 g of methanol was further added, and the mixture was stirred under reduced pressure for 3 hours to obtain a colorless liquid. The chain transfer agent (2) shown below was confirmed by 1 H-NMR.
(特定親水性ポリマー(I)の合成)
500ml三口フラスコにアクリルアミド12.0g、連鎖移動剤(1)1.7g、及び1−メトキシ−2−プロパノール55.2gを入れ、80℃窒素気流下、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオン酸)ジメチル0.12gを加えた。6時間攪拌しながら同温度に保った後、室温まで冷却した。メタノール0.5リットル中に投入し、析出した固体をろ取した。得られた固体をアセトンにて洗浄後、前記例示化合物(1)である特定親水性ポリマー(1)を得た。乾燥後の質量は11.5gであった。GPC(ポリエチレンオキシド標準)により質量平均分子量12,000のポリマーであった。
(Synthesis of specific hydrophilic polymer (I))
Into a 500 ml three-necked flask is placed 12.0 g of acrylamide, 1.7 g of chain transfer agent (1), and 55.2 g of 1-methoxy-2-propanol, and 2,2′-azobis (2-methylpropion) under a nitrogen stream at 80 ° C. Acid) 0.12 g of dimethyl was added. The mixture was kept at the same temperature with stirring for 6 hours, and then cooled to room temperature. The solution was put into 0.5 liter of methanol, and the precipitated solid was collected by filtration. After the obtained solid was washed with acetone, the specific hydrophilic polymer (1) as the exemplified compound (1) was obtained. The mass after drying was 11.5 g. It was a polymer having a mass average molecular weight of 12,000 according to GPC (polyethylene oxide standard).
(特定親水性ポリマー(21)の合成)
上記合成法において、連鎖移動剤(1)を連鎖移動剤(2)に置き換え、同様の操作を行い、前記例示化合物(21)である特定親水性ポリマー(21)を得た。乾燥後の質量は10.9gであった。GPC(ポリエチレンオキシド標準)により質量平均分子量9,000のポリマーであった。
以後、実施例にて使用した特定親水性ポリマーは上記と同様の手法により合成し、評価に使用した。
(Synthesis of specific hydrophilic polymer (21))
In the above synthesis method, the chain transfer agent (1) was replaced with the chain transfer agent (2), and the same operation was performed to obtain the specific hydrophilic polymer (21) as the exemplified compound (21). The mass after drying was 10.9 g. It was a polymer having a weight average molecular weight of 9,000 according to GPC (polyethylene oxide standard).
Thereafter, the specific hydrophilic polymer used in the examples was synthesized by the same method as described above and used for evaluation.
(実施例1〜6)
〔親水性組成物(ゾルゲル液)の調液〕
下記親水性塗布液組成物1又は2に記載の成分を均一に混合し、20℃で、2時間撹拌して加水分解を行い、ゾル状の親水性塗布液組成物を得た。
<親水性組成物1>
・(A)特定親水性ポリマー(表1に記載の化合物) 25質量部
・(B)アルコキシド化合物(表1に記載の化合物) 75質量部
・蒸留水 1008質量部
・エタノール 68質量部
(Examples 1-6)
[Preparation of hydrophilic composition (sol-gel solution)]
The components described in the following hydrophilic coating liquid composition 1 or 2 were uniformly mixed, and the mixture was stirred at 20 ° C. for 2 hours for hydrolysis to obtain a sol-like hydrophilic coating liquid composition.
<Hydrophilic composition 1>
-(A) specific hydrophilic polymer (compound described in Table 1) 25 parts by mass-(B) alkoxide compound (compound described in Table 1) 75 parts by mass-distilled water 1008 parts by mass-ethanol 68 parts by mass
(実施例7〜13)
<親水性組成物2>
・(A)特定親水性ポリマー(表1に記載の化合物) 22質量部
・(B)アルコキシド化合物(表1に記載の化合物) 67質量部
・(C)触媒(表1に記載の化合物) 11質量部
・蒸留水 1008質量部
・エタノール 68質量部
(Examples 7 to 13)
<Hydrophilic composition 2>
-(A) specific hydrophilic polymer (compound described in Table 1) 22 parts by mass-(B) alkoxide compound (compound described in Table 1) 67 parts by mass-(C) catalyst (compound described in Table 1) 11 Parts by weight, 1008 parts by weight of distilled water, 68 parts by weight of ethanol
〔表面親水性部材の作製〕
基板であるガラス板(遠藤科学製)に、上記実施例1〜11の親水性塗布液組成物を乾燥後の塗布量が0.1g/m2となるように塗布し、100℃、10分加熱乾燥させて基板上に親水性層を形成し実施例1〜11の表面親水性部材を得た。
[Production of surface hydrophilic member]
The hydrophilic coating liquid compositions of Examples 1 to 11 were applied to a glass plate (made by Endo Kagaku) as a substrate so that the coating amount after drying was 0.1 g / m 2, and 100 ° C. for 10 minutes. The surface hydrophilic member of Examples 1-11 was obtained by making it heat-dry and forming a hydrophilic layer on a board | substrate.
(比較例1)
前記実施例7において、本発明の特定親水性ポリマー(1)に代えて、下記構造を有する本発明の範囲外の比較親水性ポリマー(i)〔表1中に、「比較親水性ポリマー(i)」と記載〕を用いた他は、同様にして比較例1の表面親水性部材を得た。
(比較例2)
前記実施例7において、本発明の特定親水性ポリマー(1)に代えて、下記構造を有する本発明の範囲外の比較親水性ポリマー(ii)〔表1中に、「比較親水性ポリマー(ii)」と記載〕を用いた他は、同様にして比較例2の表面親水性部材を得た。
(Comparative Example 1)
In Example 7, in place of the specific hydrophilic polymer (1) of the present invention, the comparative hydrophilic polymer (i) having the following structure outside the scope of the present invention [in Table 1, “Comparative hydrophilic polymer (i) The surface hydrophilic member of Comparative Example 1 was obtained in the same manner except that “
(Comparative Example 2)
In Example 7, in place of the specific hydrophilic polymer (1) of the present invention, the comparative hydrophilic polymer (ii) outside the scope of the present invention having the following structure [in Table 1, “Comparative hydrophilic polymer (ii) The surface hydrophilic member of Comparative Example 2 was obtained in the same manner except that “
(比較例3)
前記実施例で用いた支持体表面に、本発明に係る親水性膜に代えて、光触媒フィルム〔東洋陶器(株)製、ハイドロテクト〕を貼付して親水性表面を形成し、比較例3の表面親水性部材を得た。
(Comparative Example 3)
Instead of the hydrophilic film according to the present invention, a photocatalytic film (manufactured by Toyo Ceramics Co., Ltd., Hydrotect) is pasted on the support surface used in the above examples to form a hydrophilic surface. A hydrophilic member was obtained.
〔親水性部材の評価〕
〔表面自由エネルギー〕
親水性層表面の親水性度は、汎用的に、水滴接触角(協和界面科学(株)製、DropMaster500)で測定される。しかし、本発明のような非常に親水性の高い表面においては、水滴接触角が10°以下、さらには5°以下になることがあり、親水性度の相互比較を行うには、限界がある。一方、固体表面の親水性度をより詳細に評価する方法として、表面自由エネルギーの測定がある。種々の方法が提案されているが、本発明では、一例として、Zismanプロット法を用いて表面自由エネルギーを測定した。具体的には、塩化マグネシウムなどの無機電解質の水溶液が濃度とともに表面張力が大きくなる性質を利用し、その水溶液を用いて空中、室温条件で接触角を測定した後、横軸にその水溶液の表面張力、縦軸に接触角をcosθに換算した値をとり、種々の濃度の水溶液の点をプロットして直線関係を得、cosθ=1すなわち、接触角=0°になるときの表面張力を、固体の表面自由エネルギーと定義する測定方法である。水の表面張力は72mN/mであり、表面自由エネルギーの値が大きいほど親水性が高いといえる。
[Evaluation of hydrophilic member]
[Surface free energy]
The hydrophilicity of the hydrophilic layer surface is generally measured with a water droplet contact angle (Kyowa Interface Science Co., Ltd., DropMaster 500). However, on a very hydrophilic surface such as the present invention, the water droplet contact angle may be 10 ° or less, and even 5 ° or less, and there is a limit to the mutual comparison of the hydrophilicity. . On the other hand, as a method for evaluating the hydrophilicity of the solid surface in more detail, there is a measurement of surface free energy. Various methods have been proposed. In the present invention, as an example, the surface free energy was measured using the Zisman plot method. Specifically, using the property that an aqueous solution of an inorganic electrolyte such as magnesium chloride increases in surface tension with the concentration, after measuring the contact angle in the air at room temperature using the aqueous solution, the horizontal axis indicates the surface of the aqueous solution Take the value obtained by converting the contact angle into cos θ on the vertical axis and plot the points of aqueous solutions of various concentrations to obtain a linear relationship, and the surface tension when cos θ = 1, that is, contact angle = 0 °, It is a measurement method defined as the surface free energy of a solid. The surface tension of water is 72 mN / m, and the higher the surface free energy value, the higher the hydrophilicity.
〔透明性〕
本発明の親水性被膜を塗設した親水性部材は、窓ガラス等に使用する場合、視界確保の観点から透明性が重要である。本発明の親水性被膜は、透明性に優れ、膜厚が厚くても透明度が損なわれず、耐久性との両立が可能である。
透明性は、分光光度計(日立分光光度計U3000)で可視光領域(400nm〜800nm)の光透過率を測定し評価する。
〔transparency〕
When the hydrophilic member coated with the hydrophilic film of the present invention is used for window glass or the like, transparency is important from the viewpoint of ensuring visibility. The hydrophilic film of the present invention is excellent in transparency, and even when the film thickness is large, the transparency is not impaired and compatibility with durability is possible.
Transparency is evaluated by measuring the light transmittance in the visible light region (400 nm to 800 nm) with a spectrophotometer (Hitachi spectrophotometer U3000).
〔耐摩擦性の評価〕
得られた親水性部材表面を不織布(BEMCOT、旭化学繊維社製)で200gの負荷をかけ250往復擦り、その前後の見た目の変化を目視により観察する。
○:擦り前後の表面に傷なし
△:1本程度傷あり
×:傷が多数存在
[Evaluation of friction resistance]
The surface of the obtained hydrophilic member is rubbed with a nonwoven fabric (BEMCOT, manufactured by Asahi Chemical Fiber Co., Ltd.) under a load of 200 g for 250 reciprocations, and the appearance change before and after that is visually observed.
○: No scratches on the surface before and after rubbing △: About one scratch ×: Many scratches exist
〔引掻き強度〕
0.1mm径サファイア針に5gから始めて5gきざみに加重をかけて親水層表面を走査し、傷つきが発生した加重を評価した(新東科学株式会社製引っかき強度試験機Type18Sで測定)。加重が大きくても傷つきがないほうが耐久性良好といえる。
[Scratch strength]
Starting from 5 g on a 0.1 mm diameter sapphire needle, a weight was applied in 5 g increments to scan the surface of the hydrophilic layer, and the weight at which scratching occurred was evaluated (measured with a scratch strength tester Type 18S manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.). It can be said that durability is better when there is no damage even if the load is large.
〔防曇性の評価〕
上記で得られた親水性部材に、昼間、室内の蛍光灯下で、1分間水蒸気を当て、水蒸気から離した後、25℃、RH10%の環境下に配置し、前記と同様の照射条件の蛍光灯下において曇り具合及びその変化を下記基準により三段階で官能評価した。
○:曇りが観察されない
△:曇っているが、10秒以内に回復し、曇りが見られなくなる
×:曇っており、曇りが10秒経過しても回復しない
[Evaluation of anti-fogging property]
The hydrophilic member obtained above was exposed to water vapor for 1 minute under an indoor fluorescent lamp in the daytime, separated from the water vapor, and then placed in an environment of 25 ° C. and RH 10%. The degree of fogging and its change under a fluorescent lamp were sensory evaluated in three stages according to the following criteria.
○: No cloudiness is observed Δ: Cloudy, but recovers within 10 seconds, no cloudiness is seen ×: Cloudy, no cloudiness recovers even after 10 seconds
〔防汚性の評価〕
上記で得られた親水性部材表面に油性インク(三菱鉛筆株式会社製油性マーカー)で線を書き、水を掛け続け、流れ落ちるかを三段階で官能評価した。
○:インクが1分以内に取れる
△:1分を経過した後インクが取れる
×:2分を超え10分間にわたり実施してもインクがとれない
各評価結果は下記表1に示す。
[Evaluation of antifouling properties]
A line was written on the surface of the hydrophilic member obtained above with oil-based ink (an oil-based marker manufactured by Mitsubishi Pencil Co., Ltd.), and water was poured on to determine whether it flowed down in three stages.
○: Ink can be taken within 1 minute. Δ: Ink can be taken after a lapse of 1 minute. ×: Ink cannot be removed even after 10 minutes exceeding 2 minutes. Each evaluation result is shown in Table 1 below.
なお、前記表1に記載の比較親水性ポリマー(i)、(ii)及び(B)アルコキシ化合物の構造は以下に示すとおりである。 The structures of the comparative hydrophilic polymers (i), (ii) and (B) alkoxy compounds described in Table 1 are as shown below.
表1に明らかなように、本発明の親水性組成物を用いて形成した親水性膜は、防汚性、防曇性に優れ、かつ従来技術の親水性ポリマーである比較親水性ポリマー(I)を用いた親水膜(比較例1)よりも優れた耐摩擦性と引掻き強度を有していた。また、比較例2はシランカップリング基有していない親水性ポリマーを用いているため、耐摩擦性と引掻き強度ともに悪い結果であった。実施例1〜6と実施例7〜13との対比において、親水性膜の形成時に、触媒を添加することで耐摩擦性に一層の改良が見られることがわかる。他方、光触媒フィルムをガラス基板に貼った親水性部材(比較例3)は耐摩擦性、引掻き強度が低く、実用上問題のあるレベルであった。 As is apparent from Table 1, the hydrophilic film formed using the hydrophilic composition of the present invention is excellent in antifouling property and antifogging property, and is a comparative hydrophilic polymer (I ) Has superior friction resistance and scratch strength than the hydrophilic film (Comparative Example 1). Moreover, since the comparative example 2 uses the hydrophilic polymer which does not have a silane coupling group, it was a result with bad both friction resistance and scratch strength. In the comparison between Examples 1 to 6 and Examples 7 to 13, it can be seen that the friction resistance is further improved by adding a catalyst during the formation of the hydrophilic film. On the other hand, the hydrophilic member (Comparative Example 3) in which the photocatalytic film was pasted on the glass substrate was low in friction resistance and scratching strength, and was at a practically problematic level.
本発明の親水性部材の応用可能な分野の一例を挙げれば、可視光を透過しうる基板が適用可能な用途としては、車両用バックミラー、浴室用鏡、洗面所用鏡、歯科用鏡、道路鏡のような鏡;眼鏡レンズ、光学レンズ、写真機レンズ、内視鏡レンズ、照明用レンズ、半導体用レンズ、複写機用レンズのようなレンズ;プリズム;建物や監視塔の窓ガラス;自動車、鉄道車両、航空機、船舶、潜水艇、雪上車、ロープウエイのゴンドラ、遊園地のゴンドラ、宇宙船のような乗物の窓ガラス;自動車、鉄道車両、航空機、船舶、潜水艇、雪上車、スノーモービル、オートバイ、ロープウエイのゴンドラ、遊園地のゴンドラ、宇宙船のような乗物の風防ガラス;防護用ゴーグル、スポーツ用ゴーグル、防護用マスクのシールド、スポーツ用マスクのシールド、ヘルメットのシールド、冷凍食品陳列ケースのガラス;計測機器のカバーガラス、及び上記物品表面に貼付させるためのフィルムなどが挙げられる。
その他の適用可能な用途としては、建材、建物外装、建物内装、窓枠、窓ガラス、構造部材、乗物の外装及び塗装、機械装置や物品の外装、防塵カバー及び塗装、交通標識、各種表示装置、広告塔、道路用防音壁、鉄道用防音壁、橋梁、ガードレールの外装及び塗装、トンネル内装及び塗装、碍子、太陽電池カバー、太陽熱温水器集熱カバー、ビニールハウス、車両用照明灯のカバー、住宅設備、便器、浴槽、洗面台、照明器具、照明カバー、台所用品、食器、食器洗浄器、食器乾燥器、流し、調理レンジ、キッチンフード、換気扇、及び上記物品表面に貼付させるためのフィルム、家庭用電気製品のハウジングや部品や外装及び塗装、OA機器製品のハウジングや部品や外装及び塗装、及び上記物品表面に貼付させるためのフィルムなどが挙げられ、その応用範囲は広い。
If an example of the field | area which can apply the hydrophilic member of this invention is given, as a use which the board | substrate which can permeate | transmit visible light is applicable, as a vehicle rear-view mirror, bathroom mirror, toilet mirror, dental mirror, road Mirrors such as mirrors; glasses lenses, optical lenses, camera lenses, endoscope lenses, illumination lenses, semiconductor lenses, copier lenses; prisms; window glass for buildings and surveillance towers; Railroad vehicles, aircraft, ships, submersibles, snow vehicles, ropeway gondola, amusement park gondola, spaceship-like vehicle window glass; automobiles, rail vehicles, aircraft, ships, submersibles, snow vehicles, snowmobiles, Windshields for motorcycles, ropeway gondola, amusement park gondola, spacecraft vehicles; protective goggles, sports goggles, protective mask shields, sports masks Field, helmet shield, glass frozen food display cases; cover glass measuring instruments, and the like films for attached to the article surface and the like.
Other applicable applications include building materials, building exteriors, building interiors, window frames, window glass, structural members, vehicle exteriors and coatings, machinery and article exteriors, dust covers and coatings, traffic signs, and various display devices. , Advertising towers, noise barriers for roads, noise barriers for railways, bridges, guardrail exteriors and paintings, tunnel interiors and paintings, insulators, solar battery covers, solar water heater heat collection covers, plastic houses, vehicle lighting cover, Housing equipment, toilet bowl, bathtub, wash basin, lighting fixture, lighting cover, kitchenware, tableware, dishwasher, dish dryer, sink, cooking range, kitchen hood, ventilation fan, and film for attaching to the surface of the article, Housing, parts, exterior, and coating of household electrical products, housing, parts, exterior, and coating of OA equipment products, and films to be attached to the surface of the article Gerare, the application range is wide.
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