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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-14
(45)【発行日】2023-08-22
(54)【発明の名称】濡れ性向上剤、樹脂組成物および成形品
(51)【国際特許分類】
   C09K 3/00 20060101AFI20230815BHJP
   C08L 101/00 20060101ALI20230815BHJP
   C08F 20/34 20060101ALI20230815BHJP
   C09D 201/00 20060101ALI20230815BHJP
   C09D 7/63 20180101ALI20230815BHJP
   C07C 215/40 20060101ALN20230815BHJP
   C07C 211/63 20060101ALN20230815BHJP
   C07C 219/06 20060101ALN20230815BHJP
   C07C 305/10 20060101ALN20230815BHJP
   C07F 9/09 20060101ALN20230815BHJP
【FI】
C09K3/00 R
C08L101/00
C08F20/34
C09D201/00
C09D7/63
C07C215/40
C07C211/63
C07C219/06
C07C305/10
C07F9/09 K
【請求項の数】 15
(21)【出願番号】P 2019125066
(22)【出願日】2019-07-04
(65)【公開番号】P2021011517
(43)【公開日】2021-02-04
【審査請求日】2022-06-02
(73)【特許権者】
【識別番号】390014856
【氏名又は名称】日本乳化剤株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000671
【氏名又は名称】IBC一番町弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】宮崎 達
【審査官】井上 恵理
(56)【参考文献】
【文献】特開2001-159078(JP,A)
【文献】特開2019-044140(JP,A)
【文献】特開2012-072395(JP,A)
【文献】特開昭61-108767(JP,A)
【文献】特開2003-128682(JP,A)
【文献】特開2020-164708(JP,A)
【文献】特開2012-097243(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09K 3/00
C08K 3/00- 13/08
C08L 1/00-101/14
C09D 1/00-201/10
C08C 19/00- 19/44
C08F 6/00-301/00
C07C201/63
C07C215/40
C07C219/06
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(1)で示されるイオン結合性塩(ただし、前記イオン結合性塩が第4級アンモニウムホスフェート塩である場合を除く)を含む、濡れ性向上剤;
【化1】

式(1)中、
は、炭素数1~18の炭化水素基を有するアンモニウムイオンからなる群から選択される少なくとも1種であり、
は、炭素数18の炭化水素基及び下記式(2)で表される基を有する、リン酸エステルイオン、硫酸エステルイオン、並びにスルホン酸イオンからなる群から選択される少なくとも1種である;
【化2】

式(2)中、
は、炭素数2~4のアルキレン基を表し、
nは、1~50の整数を表す。
【請求項2】
下記式(1)で示されるイオン結合性塩を含む、濡れ性向上剤;
【化3】

式(1)中、
は、炭素数1~18の炭化水素基を有するアンモニウムイオンからなる群から選択される少なくとも1種であり、ここで、前記アンモニウムイオンは、第一級アンモニウムイオン(N RH )、第二級アンモニウムイオン(N )および第三級アンモニウムイオン(N H)から選択され、
は、炭素数18の炭化水素基及び下記式(2)で表される基を有する、リン酸エステルイオン、硫酸エステルイオン、並びにスルホン酸イオンからなる群から選択される少なくとも1種である;
【化4】

式(2)中、
は、炭素数2~4のアルキレン基を表し、
nは、1~50の整数を表す。
【請求項3】
前記式(1)中、Tは、炭素数18の不飽和炭化水素基を有する、請求項1又は2に記載の濡れ性向上剤。
【請求項4】
前記式(1)中、Tは、オレイル基を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の濡れ性向上剤。
【請求項5】
前記式(2)中、nは、4~10の整数を表す、請求項1~のいずれか1項に記載の濡れ性向上剤。
【請求項6】
前記式(1)中、Tは、リン酸エステルイオン及び硫酸エステルイオンからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1~のいずれか1項に記載の濡れ性向上剤。
【請求項7】
前記式(2)中、Aは、エチレン基、プロピレン基、及びエチルエチレン基からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1~のいずれか1項に記載の濡れ性向上剤。
【請求項8】
前記式(1)中、Qは、炭素数2以上の1価の炭化水素基を有するアンモニウムイオンである、請求項1~のいずれか1項に記載の濡れ性向上剤。
【請求項9】
前記式(1)中、Qは、N,N-ジアルキルオレイルアンモニウムイオンである、請求項1~のいずれか1項に記載の濡れ性向上剤。
【請求項10】
前記式(1)中、Qは、エチレン性不飽和結合基を有する、請求項1~のいずれか1項に記載の濡れ性向上剤。
【請求項11】
請求項10に記載のイオン結合性塩由来の構成単位を有する重合体を含み、
前記重合体は、前記イオン結合性塩の単独重合体または前記イオン結合性塩およびその他のモノマーの共重合体であり、
前記重合体が、前記共重合体である場合において、前記その他のモノマーは、単官能の(メタ)アクリルモノマーから選択される少なくとも1種であり、前記イオン結合性塩由来の構成単位の含有量は、前記重合体を構成する全構成単位の合計量100質量%に対して、0.1~99質量%である、濡れ性向上剤。
【請求項12】
前記重合体が、前記共重合体である場合において、前記その他のモノマーは、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸メトキシポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸とポリエチレングリコールとのモノエステル化物、(メタ)アクリル酸-2-アミノエチルおよびその塩、(メタ)アクリル酸のカプロラクトン変性物、(メタ)アクリル酸-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、(メタ)アクリル酸-1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン、(メタ)アクリル酸ナトリウム、(メタ)アクリル酸カリウム、(メタ)アクリル酸アンモニウム、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミドからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項11に記載の濡れ性向上剤。
【請求項13】
前記重合体が、前記共重合体である場合において、前記イオン結合性塩由来の構成単位の含有量は、前記重合体を構成する全構成単位の合計量100質量%に対して、1.5~85質量%である、請求項11または12に記載の濡れ性向上剤。
【請求項14】
請求項1~13のいずれか1項に記載の濡れ性向上剤と、樹脂と、を含む樹脂組成物。
【請求項15】
請求項14に記載の樹脂組成物からなる、成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、濡れ性向上剤、これを含む樹脂組成物および当該樹脂組成物からなる成形品に関する。
【背景技術】
【0002】
風呂、トイレ、壁紙、窓ガラス、建物の外壁、光学フィルム等に用いられる部材には高い耐汚染性が求められており、これを達成するための方法の一つとして、部材表面を親水化処理する方法が挙げられる。かような処理を施すことにより、部材表面には均一な水膜が形成されるため、その上に汚れが付着しても、水で洗い流すことで汚れを容易に除去することができる。親水化処理としては、酸化チタン等の光触媒性能を有する無機化合物が一般的に用いられるが、透明性が低いほか、(紫外光等の)光照射下でないと高親水性を発揮しないため、実使用環境において十分な耐汚染性が得られず、かつ処理工程が煩雑になるという問題があった。そこで、特許文献1では、透明性に優れ、かつ光照射等の処理を行わなくても高親水性を発揮できる有機系の濡れ性向上剤が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第5763832号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載の濡れ性向上剤は、添加量が少ない場合は親水性付与効果が不十分であるという問題を有していた。
【0005】
したがって、本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、少量の添加でも優れた親水性付与効果を有する濡れ性向上剤を提供することを目的とする。また、本発明の他の目的は、水に対する接触角が35°以下の表面を有する親水性塗膜を形成できる濡れ性向上剤を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を行った結果、特定の構造を有する濡れ性向上剤によって、上記課題を解決できることを知得し、本発明を完成させた。
【0007】
すなわち、本発明は、下記式(1)で示されるイオン結合性塩を含む、濡れ性向上剤である。
【0008】
【化1】
【0009】
式(1)中、
は、炭素数1~18の炭化水素基を有するアンモニウムイオンからなる群から選択される少なくとも1種であり、
は、炭素数18の炭化水素基及び下記式(2)で表される基を有する、リン酸エステルイオン、硫酸エステルイオン、並びにスルホン酸イオンからなる群から選択される少なくとも1種である;
【0010】
【化2】
【0011】
式(2)中、
は、炭素数2~4のアルキレン基を表し、
nは、1~50の整数を表す。
【発明の効果】
【0012】
本発明の濡れ性向上剤は、少量の添加でも優れた親水性付与効果を有する。また、本発明の濡れ性向上剤を用いて形成される塗膜は、親水性が良好となり、例えば表面の水に対する接触角が35°以下であり、特に好ましくは7°以下である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態のみには限定されない。
【0014】
本明細書において、「塗膜表面の親水性が高い」との文言は、「塗膜表面の水に対する濡れ性が高い」との文言と同義であり、塗膜表面の水に対する接触角が、好ましくは35°以下、より好ましくは20°以下、さらにより好ましくは10°以下、特に好ましくは7°以下であることをいい、特に7°以下を超親水性という。
【0015】
また、本明細書において、範囲を示す「X~Y」は「X以上Y以下」を意味する。また、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20~25℃)/相対湿度40~50%RHの条件で測定する。
【0016】
<濡れ性向上剤>
本発明の濡れ性向上剤は、以下に示すイオン結合性塩またはその重合体を含む。
【0017】
[イオン結合性塩]
(イオン結合性塩の構造)
本発明の濡れ性向上剤に含まれるイオン結合性塩は、下記式(1)で表される。
【0018】
【化3】
【0019】
式(1)中、
は、炭素数1~18の炭化水素基を有するアンモニウムイオンである。炭素数1~18の炭化水素基は、飽和又は不飽和のいずれであってもよい。炭素数1~18の炭化水素基としては、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、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基(ラウリル基)、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基(ステアリル基)等の飽和炭化水素基;ビニル基、1-プロペニル基、アリル基、1-ブテニル基、3-ブテニル基、イソプレニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基(例えば、オレイル基((Z)-オクタデカ-9-エン-1-イル基))、リノレオイル基((9Z,12Z)-オクタデカ-9,12-ジエノイル基)、α-リノレノイル基((9Z,12Z,15Z)-オクタデカ-9,12,15-トリエノイル基)、γ-リノレノイル基((6Z,9Z,12Z)-オクタデカ-6,9,12-トリエノイル基)等が挙げられる。中でも、より高い親水性を付与する観点から、炭素数2以上の1価の炭化水素基であることが好ましい。
【0020】
好ましい一形態に係るアンモニウムイオン(Q)は、エチレン性不飽和結合基を有する。エチレン性不飽和結合基としては、炭素数1~6のエチレン性不飽和結合基が好ましく、例えば、ビニル基、アリル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、イソプレニル基、ブタジエニル基等が挙げられる。なお、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基は、前述の炭素数1~18の炭化水素基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等)のいずれかの水素原子に置換した形で存在しうる。エチレン性不飽和結合基を有するアンモニウムイオン(Q)を用いることにより、イオン結合性塩由来の構成単位を有する重合体を合成し、得られた重合体を濡れ性向上剤として使用することが可能となる。
【0021】
アンモニウムイオン(Q)は、第一級アンモニウムイオン(NRH)、第二級アンモニウムイオン(N)、第三級アンモニウムイオン(NH)、及び第四級アンモニウムイオン(N)のいずれの形態であっても構わない(ここで、Rは有機基を表す)。中でも、親水性付与機能の向上の観点から、第二級アンモニウムイオン(N)、第三級アンモニウムイオン(NH)、第四級アンモニウムイオン(N)が好ましく、第三級アンモニウムイオン(NH)、第四級アンモニウムイオン(N)がより好ましく、第三級アンモニウムイオン(NH)がさらに好ましい。なお、これらの場合、アンモニウムイオン(Q)は、前述の基を1種のみ有するものであってもよいし、2種以上組み合わせて有してもよい。
【0022】
より高い親水性を付与する観点から、第三級アンモニウムイオン(NH)は、N,N-ジアルキルオレイルアンモニウムイオンであることが好ましい。N,N-ジアルキルオレイルアンモニウムイオンとしては、N,N-ジメチルオレイルアンモニウムイオン、N,N-ジエチルオレイルアンモニウムイオン、N,N-ジプロピルオレイルアンモニウムイオン、N,N-ジブチルオレイルアンモニウムイオン等が挙げられる。
【0023】
アンモニウムイオン(Q)の具体例としては、ラウリルアンモニウムイオン、トリデシルアンモニウムイオン、テトラデシルアンモニウムイオン、ペンタデシルアンモニウムイオン、ヘキサデシルアンモニウムイオン、ヘプタデシルアンモニウムイオン、ステアリルアンモニウムイオン、オレイルアンモニウムイオン、N-メチルラウリルアンモニウムイオン、N-メチルトリデシルアンモニウムイオン、N-メチルテトラデシルアンモニウムイオン、N-メチルペンタデシルアンモニウムイオン、N-メチルヘキサデシルアンモニウムイオン、N-メチルヘプタデシルアンモニウムイオン、N-メチルステアリルアンモニウムイオン、N-メチルオレイルアンモニウムイオン、N,N-ジメチルラウリルアンモニウムイオン、N,N-ジメチルトリデシルアンモニウムイオン、N,N-ジメチルテトラデシルアンモニウムイオン、N,N-ジメチルペンタデシルアンモニウムイオン、N,N-ジメチルヘキサデシルアンモニウムイオン、N,N-ジメチルヘプタデシルアンモニウムイオン、N,N-ジメチルステアリルアンモニウムイオン、N,N-ジメチルオレイルアンモニウムイオン、N-エチルラウリルアンモニウムイオン、N-エチルトリデシルアンモニウムイオン、N-エチルテトラデシルアンモニウムイオン、N-エチルペンタデシルアンモニウムイオン、N-エチルヘキサデシルアンモニウムイオン、N-エチルヘプタデシルアンモニウムイオン、N-エチルステアリルアンモニウムイオン、N-エチルオレイルアンモニウムイオン、N,N-ジエチルラウリルアンモニウムイオン、N,N-ジエチルトリデシルアンモニウムイオン、N,N-ジエチルテトラデシルアンモニウムイオン、N,N-ジエチルペンタデシルアンモニウムイオン、N,N-ジエチルヘキサデシルアンモニウムイオン、N,N-ジエチルヘプタデシルアンモニウムイオン、N,N-ジエチルステアリルアンモニウムイオン、N,N-ジエチルオレイルアンモニウムイオン、N-メチルジヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N-エチルジヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N-プロピルジヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N-ブチルジヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N-ペンチルジヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N-ヘキシルジヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N-ヘプチルジヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N-オクチルジヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジメチルヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジエチルヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジプロピルヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジブチルヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジペンチルヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジヘキシルヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジヘプチルヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジオクチルヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N-メチルジアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N-エチルジアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N-プロピルジアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N-ブチルジアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N-ペンチルジアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N-ヘキシルジアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N-ヘプチルジアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N-オクチルジアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジメチルアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジエチルアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジプロピルアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジブチルアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジペンチルアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジヘキシルアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジヘプチルアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジオクチルアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N-メチルジメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N-エチルジメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N-プロピルジメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N-ブチルジメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N-ペンチルジメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N-ヘキシルジメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N-ヘプチルジメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N-オクチルジメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジメチルメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジエチルメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジプロピルメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジブチルメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジペンチルメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジヘキシルメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジヘプチルメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジオクチルメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン等が挙げられる。中でも、高い親水性付与効果を発揮させる観点から、オレイルアンモニウムイオン、N-メチルオレイルアンモニウムイオン、N,N-ジメチルオレイルアンモニウムイオン、N-エチルオレイルアンモニウムイオン、N,N-ジエチルオレイルアンモニウムイオン、N-エチルジヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N-プロピルジヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N-ブチルジヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N-ペンチルジヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N-ヘキシルジヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N-ヘプチルジヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N-オクチルジヒドロキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジエチルアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジプロピルアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジブチルアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジペンチルアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジヘキシルアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジヘプチルアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジオクチルアクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジエチルメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジプロピルメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジブチルメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジペンチルメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジヘキシルメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジヘプチルメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオン、N,N-ジオクチルメタクリロイルオキシエチルアンモニウムイオンがより好ましく、N,N-ジメチルオレイルアンモニウムイオン、N,N-ジエチルオレイルアンモニウムイオンがさらに好ましい。
【0024】
アンモニウムイオン(Q)は、1種のみであってもよいし、2種以上を組合せてもよい。
【0025】
は、炭素数18の炭化水素基及び下記式(2)で表される基を有する、リン酸エステルイオン、硫酸エステルイオン、又はスルホン酸イオンである。
【0026】
【化4】
【0027】
炭素数18の炭化水素基は、飽和又は不飽和のいずれであってもよいが、高い親水性付与効果を発揮できることから、不飽和炭化水素基であることが好ましい。また、炭素数18の炭化水素基は、高い親水性付与効果を発揮できることから、1価の炭化水素基であることが好ましい。
【0028】
炭素数18の飽和炭化水素基は、オクタデシル基(ステアリル基)、メチルヘプタデシル基、エチルヘキサデシル基、プロピルペンタデシル基、ブチルテトラデシル基等が挙げられる。
【0029】
炭素数18の不飽和炭化水素基は、オレイル基((Z)-オクタデカ-9-エン-1-イル基)、リノレオイル基((9Z,12Z)-オクタデカ-9,12-ジエノイル基)、α-リノレノイル基((9Z,12Z,15Z)-オクタデカ-9,12,15-トリエノイル基)、γ-リノレノイル基((6Z,9Z,12Z)-オクタデカ-6,9,12-トリエノイル基等が挙げられる。
【0030】
上記炭素数18の炭化水素基の中でも、入手容易性の観点から、ステアリル基、オレイル基が好ましく、極めて高い親水性付与効果を発揮できることから、オレイル基がより好ましい。
【0031】
従来の濡れ性向上剤に用いられるイオン結合性塩において、カチオン又はアニオンに含まれる炭化水素基は、より高い親水性を付与する観点から、炭素数が短いものが用いられてきた。しかしながら、驚くべきことに、本発明者の検討によると、炭素数4~12の炭化水素基を有するリン酸エステルイオン、硫酸エステルイオン、又はスルホン酸イオンに代えて、炭素数18の炭化水素基を有するリン酸エステルイオン、硫酸エステルイオン、又はスルホン酸イオンを用いた場合に、親水性付与効果が顕著に向上することを見出した。
【0032】
濡れ性は、固体表面の化学的性質と、表面粗さ(幾何学的な凹凸構造)と、によって決まることが知られている。化学的性質の観点からは、炭化水素基の炭素数が多くなるにつれて疎水性となる(親水性が低くなる)と考えられるが、イオン結合性塩を含む塗膜表面において、炭化水素基がランダムに存在することで、幾何学的な凹凸構造(フラクタル構造)が形成されると推測される。その結果、炭素数18の炭化水素基を有するイオン結合性塩では、化学的性質である疎水性よりも表面粗さが特に優位に働き、高い親水性付与効果が発揮されると考えられる。
【0033】
炭素数18の炭化水素基の中でも、オレイル基が極めて高い親水性付与効果を発揮する一つの要因となる理由も、上記表面粗さによって説明できる。オレイル基は、C9位-C10位の炭素原子の間でシス二重結合を有する。すなわち、炭化水素鎖のちょうど真ん中に折れ曲がり構造を有する。そのため、幾何学的な凹凸構造が形成されやすくなり、例えば、飽和炭化水素基であるステアリル基や、他の不飽和炭化水素基よりも高い親水性付与効果を発揮することができると考えられる。
【0034】
式(2)中、Aは、炭素数2~4のアルキレン基を表し、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基(-CH-CH(CH)-、-CH(CH)-CH-)、n-ブチレン基、1-メチルプロピレン基(-CH-CH-CH(CH)-)、2-メチルプロピレン基(-CH-CH(CH)-CH-)、ジメチルエチレン基(-CH-C(CH-)、エチルエチレン基(-CH-CH(CHCH)-、-CH(CHCH)-CH-)等が挙げられる。中でも、Aは、エチレン基、プロピレン基、n-ブチレン基、エチルエチレン基であることが好ましく、エチレン基、プロピレン基、エチルエチレン基であることが好ましく、エチレン基であることがさらに好ましい。かような基を有することで、濡れ性を向上することができる。
【0035】
式(2)中、nは、オキシアルキレン基(O-A)の平均付加モル数であって、1~50の整数である。nは、粘度低下による作業性向上および濡れ性の観点から、好ましくは1~30であり、より好ましくは1~20であり、さらに好ましくは1~10であり、特に好ましくは4~10である。
【0036】
上記リン酸エステルイオン、硫酸エステルイオン、スルホン酸イオンは、好ましくはそれぞれ下記式により表される。中でも、高い親水性付与効果を発揮できることから、リン酸エステルイオン、硫酸エステルイオンであることが好ましく、リン酸エステルイオンであることが好ましい。
【0037】
【化5】
【0038】
【化6】
【0039】
【化7】
【0040】
式(3)~(5)において、A~Aは、前述の式(2)中のAの定義と同様である。
【0041】
式(3)~(5)において、R~Rは、それぞれ独立して、前述の炭素数18の炭化水素基を表す。
【0042】
式(3)~(5)において、p、r、及びtは、前述の式(2)中のnの定義と同様である。なお、式(3)において、qは、1又は2である。qが1である場合はモノエステル体を表し、qが2である場合はジエステル体を表す。
【0043】
前記式(1)で表されるイオン結合性塩のより好ましい化合物としては、下記式(i)~(xi)で表されるイオン結合性塩が挙げられる。かような化合物であれば、耐水性と表面親水性とを両立する塗膜または成形品を形成することができる。
【0044】
【化8】
【0045】
【化9】
【0046】
(イオン結合性塩の製造方法)
上記イオン結合性塩の製造方法は、特に制限されず、例えば、アニオン交換法、中和法、酸エステル法などが挙げられる。また、硫酸エステルのアンモニウム塩またはスルホン酸のアンモニウム塩と、窒素含有化合物とを反応させアンモニアを留去してイオン結合性塩を得る脱アンモニア法なども好適に用いられる。
【0047】
(イオン結合性塩由来の構成単位を有する重合体)
本発明の一実施形態に係る濡れ性向上剤は、Qがエチレン性不飽和結合基を有する上記イオン結合性塩由来の構成単位を有する重合体を含む。当該重合体は、イオン結合性塩の単独重合体またはイオン結合性塩およびその他のモノマーの共重合体のいずれであってもよい。
【0048】
ここで、その他のモノマーは、上記イオン結合性塩と共重合可能なモノマーであれば特に制限されないが、単官能の(メタ)アクリルモノマーが好ましく、置換または非置換の炭素数1~20のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルがより好ましく、置換または非置換のC1~C8アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルがさらにより好ましく、置換または非置換の炭素数1~4のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステルが特に好ましい。
【0049】
炭素数1~20のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソブチル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、2-エチルヘキシル基などが挙げられる。
【0050】
その他のモノマーに含まれうる置換基としては、ヒドロキシル基、エポキシ基、アミノ基、カルボキシル基などが挙げられる。
【0051】
その他のモノマーの具体例としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸-2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸メトキシポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸とポリエチレングリコールとのモノエステル化物、(メタ)アクリル酸-2-アミノエチルおよびその塩、(メタ)アクリル酸のカプロラクトン変性物、(メタ)アクリル酸-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、(メタ)アクリル酸-1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン等の(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリル酸ナトリウム、(メタ)アクリル酸カリウム、(メタ)アクリル酸アンモニウム等の(メタ)アクリル酸塩;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等の不飽和ニトリル;(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド等の不飽和アミド;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル等のビニルエーテル;エチレン、プロピレン等のα-オレフィン;塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル等のハロゲン含有α,β-不飽和脂肪族炭化水素;スチレン、ジビニルベンゼン、α-メチルスチレン、スチレンスルホン酸ナトリウム等のα,β-不飽和芳香族炭化水素等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよいが、2種以上併用することが好ましい。
【0052】
上記重合体が共重合体である場合、上記イオン結合性塩由来の構成単位の含有量は、重合体を構成する全構成単位の合計量100質量%に対して、0.1~99質量%であり、好ましくは0.5~95質量%であり、より好ましくは1.0~90質量%であり、更に好ましくは1.5~85質量%である。当該含有量が高い重合体を調製し、樹脂に少量配合することで、樹脂本体の性質を損ねることなく樹脂表面の親水性を高めることができる。なお、当該含有量は、重合体を製造する際の全モノマーの合計質量に対するイオン結合性塩の質量の割合と実質的に同等である。
【0053】
重合体の重量平均分子量は、特に制限されないが、好ましくは500~1,000,000であり、より好ましくは1,000~500,000である。なお、重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(標準物質:ポリスチレン)を用いて測定した値である。
【0054】
(重合体の製造方法)
上記重合体は、イオン結合性塩、ならびに必要に応じて他のモノマー、溶媒、添加剤等を混合し、加熱あるいは(紫外線等の)光照射等により重合させて得ることができる。重合方法は特に制限されず、高圧ラジカル重合法、中低圧重合法、溶液重合法、スラリー重合法、塊状重合法、乳化重合法、気相重合法等の公知の方法を用いることができる。
【0055】
重合においては、熱重合開始剤、光重合開始剤等の重合開始剤や、チーグラー-ナッタ触媒、メタロセン触媒等の重合触媒を使用することが好ましく、これらは単独で使用しても2種以上を併用してもよい。重合開始剤の添加量は、全単量体の合計量100質量部に対して、0.1~5質量部であることが好ましい。
【0056】
熱重合開始剤の例としては、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルアセトアセテートパーオキサイド、アセチルアセテートパーオキサイド、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)-シクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-2-メチルシクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)-シクロヘキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロドデカン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)ブタン、2,2-ビス(4,4-ジ-t-ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、p-メンタンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3-テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、t-ヘキシルハイドロパーオキサイド、t-ブチルハイドロパーオキサイド、α,α’-ビス(t-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキシン-3、イソブチリルパーオキサイド、3,5,5-トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、スクシン酸パーオキサイド、m-トルオイルベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジ-n-プロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ビス(4-t-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ-2-エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジ-2-エトキシヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ-3-メトキシブチルパーオキシジカーボネート、ジ-s-ブチルパーオキシジカーボネート、ジ(3-メチル-3-メトキシブチル)パーオキシジカーボネート、α,α’-ビス(ネオデカノイルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、クミルパーオキシネオデカノエート、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、1-シクロヘキシル-1-メチルエチルパーオキシネオデカノエート、t-ヘキシルパーオキシネオデカノエート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、t-ヘキシルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシピバレート、1,1,3,3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノオエート、2,5-ジメチル-2,5-ビス(2-エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサノエート、1-シクロヘキシル-1-メチルエチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ヘキシルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシマレート、t-ブチルパーオキシ-3,5,5-トリメトルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシラウレート、t-ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネート、t-ブチルパーオキシアセテート、t-ブチルパーオキシ-m-トルイルベンゾエート、t-ブチルパーオキシベンゾエート、ビス(t-ブチルパーオキシ)イソフタレート、2,5-ジメチル-2,5-ビス(m-トルイルパーオキシ)ヘキサン、t-ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5-ジメチル-2,5-ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t-ブチルパーオキシアリルモノカーボネート、t-ブチルトリメチルシリルパーオキサイド、3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,3-ジメチル-2,3-ジフェニルブタン等の有機過酸化物系開始剤;2-フェニルアゾ-4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル、1-[(1-シアノ-1-メチルエチル)アゾ]ホルムアミド、1,1’-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス(2-メチル-N-フェニルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[N-(4-クロロフェニル)-2-メチルプロピオンアミジン]ジヒドリドクロリド、2,2’-アゾビス[N-(4-ヒドロフェニル)-2-メチルプロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(フェニルメチル)プロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-プロペニル)プロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[N-(2-ヒドロキシエチル)-2-メチルプロピオンアミジン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(5-メチル-2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(4,5,6,7-テトラヒドロ-1H-1,3-ジアゼピン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(3,4,5,6-テトラヒドロピリミジン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(5-ヒドロキシ-3,4,5,6-テトラヒドロピリミジン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-[1-(2-ヒドロキシエチル)-2-イミダゾリン-2-イル]プロパン]ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-[1,1-ビス(ヒドロキシメチル)-2-ヒドロキシエチル]プロピオンアミド]、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-[1,1-ビス(ヒドロキシメチル)エチル]プロピオンアミド]、2,2’-アゾビス[2-メチル-N-(2-ヒドロキシエチル)プロピオンアミド]、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミド)、2,2’-アゾビス(2,4,4-トリメチルペンタン)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロパン)、ジメチル-2,2-アゾビス(2-メチルプロピオネート)、4,4’-アゾビス(4-シアノペンタン酸)、2,2’-アゾビス[2-(ヒドロキシメチル)プロピオニトリル]等のアゾ系開始剤;等が挙げられる。なお、これらの熱重合開始剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0057】
光重合開始剤の例としては、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン、ジエトキシアセトフェノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、ベンジルジメチルケタール、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2-メチル-2-モルホリノ(4-チオメチルフェニル)プロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)ブタノン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-[4-(1-メチルビニル)フェニル]プロパノンオリゴマー等のアセトフェノン類;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン類;ベンゾフェノン、o-ベンゾイル安息香酸メチル、4-フェニルベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチル-ジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4-ベンゾイル-N,N-ジメチル-N-[2-(1-オキソ-2-プロペニルオキシ)エチル]ベンゼンメタナミニウムブロミド、(4-ベンゾイルベンジル)トリメチルアンモニウムクロリド等のベンゾフェノン類;2-イソプロピルチオキサントン、4-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン、1-クロロ-4-プロポキシチオキサントン、2-(3-ジメチルアミノ-2-ヒドロキシ)-3,4-ジメチル-9H-チオキサントン-9-オンメソクロリド等のチオキサントン類;2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチル-ペンチルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド等のアシルフォスフォンオキサイド類;オキシムエステル類;カチオン系光重合開始剤;分子内水素引抜型光重合開始剤;等が挙げられる。なお、これらの光重合開始剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0058】
また、乳化剤として本発明のイオン結合性塩を用い、重合開始剤の存在下、水性溶媒中でその他のモノマーを乳化重合させて上記重合体を得る方法や、有機溶媒中で本発明のイオン結合性塩とその他のモノマーとを重合開始剤の存在下、溶液重合または紫外線重合させて上記重合体を得る方法も優れた生産性を有することから好適に用いられる。この際、乳化剤として、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等の他の界面活性剤を、上記イオン結合性塩と共に使用することができる。
【0059】
溶液重合法で用いられる溶媒としては、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトニトリル、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、メタノール、エタノール、n-プロパノール、イソプロパノール、n-ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。これらは単独で使用しても2種以上を混合して使用してもよく、水との混合溶媒としてもよい。
【0060】
溶液重合法における重合条件は、特に制限されず、例えば、重合温度は使用する触媒の種類によって適宜設定することができるが、好ましくは50~120℃である。また、重合時間についても、特に制限されないが、好ましくは1~10時間である。重合方法についても、特に制限されず、例えば、モノマーの一括仕込みによる重合、滴下による重合、パワーフィード重合等が挙げられる。
【0061】
紫外線を照射して重合する場合、照射光源としては、水銀ランプ(例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ)、メタルハライドランプなどを用いることができる。紫外線の照射条件は、特に制限されないが、積算光量は100mJ/cm以上が好ましく、200mJ/cm以上がより好ましい。
【0062】
濡れ性向上剤には、上記イオン結合性塩またはその重合体以外の成分が含まれてもよく、例えば、溶媒、無機系または有機系充填剤、各種界面活性剤、多価イソシアネート化合物、エポキシ化合物、有機金属化合物などの反応性化合物、酸化防止剤、加工助剤、紫外線吸収剤、蛍光増白剤、スリップ防止剤、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、光安定剤、滑剤、軟化剤、有色染料、その他の安定剤等が挙げられる。
【0063】
<樹脂組成物>
本発明は、上記の濡れ性向上剤と、樹脂と、を含む樹脂組成物についても提供する。樹脂としては、熱可塑性樹脂または/および熱硬化性樹脂が好ましく、濡れ性向上剤との相溶性の観点から熱可塑性樹脂がより好ましい。以下、各樹脂について説明する。なお、本明細書において、「樹脂」との語には、モノマー、オリゴマー、プレポリマーおよびポリマーが包含される。
【0064】
[熱可塑性樹脂]
本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、特に制限されないが、例えば、(メタ)アクリル樹脂、スチレン樹脂、オレフィン樹脂(環状オレフィン樹脂を含む)、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ハロゲン含有樹脂(ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フッ素樹脂など)、ポリスルホン樹脂(ポリエーテルスルホン、ポリスルホンなど)、セルロース誘導体(セルロースエステル類、セルロースカーバメート類、セルロースエーテル類など)、シリコーン樹脂(ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサンなど)、ポリ酢酸ビニルなどのポリビニルエステル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂およびこれらの誘導体樹脂、ゴムまたはエラストマー(ポリブタジエン、ポリイソプレンなどのジエンゴム、スチレン-ブタジエン共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴムなど)などが挙げられる。上記熱可塑性樹脂は、単独でもまたは2種以上組み合わせても使用することができる。
【0065】
(メタ)アクリル樹脂の具体例としては、単官能(メタ)アクリルモノマーおよびその単独重合体または共重合体、多官能(メタ)アクリルモノマーおよびその単独重合体または共重合体、単官能または多官能(メタ)アクリルモノマーと他のモノマーとの共重合体などが挙げられる。
【0066】
単官能(メタ)アクリルモノマーの具体例としては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル等の炭素数1~10の(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリロニトリル等が挙げられる。
【0067】
多官能(メタ)アクリルモノマーの具体例としては、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、デカンジオールジ(メタ)アクリレート、ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0068】
前記(メタ)アクリルモノマーの単独重合体または共重合体の具体例としては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、アクリル酸エステル-メタクリル酸エステル共重合体、ポリアクリロニトリルなどが挙げられる。前記(メタ)アクリルモノマーと他のモノマーとの共重合体の具体例としては、例えば、(メタ)アクリル酸-スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸エステル-スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸エステル-(メタ)アクリル酸-スチレン共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、アクリロニトリル-スチレン共重合体、アクリロニトリル-スチレン-(メタ)アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル-アクリル酸エステル-スチレン共重合体(AAS樹脂)、メタクリル酸メチル-ブタジエン-スチレン共重合体(MBS樹脂)などが挙げられる。
【0069】
スチレン樹脂の具体例としては、例えば、ポリスチレン、ポリ-α-メチルスチレン、α-メチルスチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-N-フェニルマレイミド共重合体、スチレン-N-フェニルマレイミド-アクリロニトリル共重合体、ゴム強化ポリスチレン樹脂(HIPS樹脂)等が挙げられる。
【0070】
オレフィン樹脂としては、オレフィンモノマーの単独重合体の他、オレフィンモノマーの共重合体、オレフィンモノマーと他の共重合性モノマーとの共重合体が含まれる。オレフィンモノマーの具体例としては、例えば、鎖状オレフィン[エチレン、プロピレン、1-ブテン、イソブテン、1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセンなどの炭素数2~20のα-オレフィンなど]、環状オレフィン[例えば、シクロペンテンなどの炭素数4~10のシクロアルケン;シクロペンタジエンなどの炭素数4~10のシクロアルカジエン;ノルボルネン、ノルボルナジエンなどの炭素数7~20のビシクロアルケンまたは炭素数7~20のビシクロアルカジエン;ジヒドロジシクロペンタジエン、ジシクロペンタジエンなどの炭素数10~25のトリシクロアルケンまたはトリシクロアルカジエンなど]などが挙げられる。これらのオレフィンモノマーは、単独でもまたは2種以上組み合わせても使用することができる。上記オレフィンモノマーのうち、エチレン、プロピレン、1-ブテンなどの炭素数2~4のα-オレフィンなどの鎖状オレフィンが好ましい。
【0071】
前記オレフィンモノマーと共重合可能な他の共重合性モノマーの具体例としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどの脂肪酸ビニルエステル;(メタ)アクリル酸、アルキル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル系モノマー;マレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸などの不飽和ジカルボン酸またはその無水物;カルボン酸のビニルエステル(例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなど)など];ノルボルネン、シクロペンタジエンなどの環状オレフィン;およびブタジエン、イソプレンなどのジエン類などが挙げられる。これらの共重合性モノマーは、単独でもまたは2種以上組み合わせても使用することができる。
【0072】
前記オレフィン樹脂のさらに具体的な例としては、例えば、ポリエチレン(低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、または線状低密度ポリエチレンなど)、ポリプロピレン(ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、ランダムポリプロピレンなど)、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-プロピレン-ブテン三元共重合体などの鎖状オレフィン(特に炭素数2~4のα-オレフィン)の(共)重合体などが挙げられる。また、オレフィンモノマーと他の共重合性モノマーとの共重合体の具体例としては、例えば、鎖状オレフィン(特に、エチレン、プロピレンなどの炭素数2~4のα-オレフィン)と脂肪酸ビニルエステルモノマーとの共重合体(例えば、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-プロピオン酸ビニル共重合体など);鎖状オレフィンと(メタ)アクリルモノマーとの共重合体[鎖状オレフィン(特に炭素数2~4のα-オレフィン)と(メタ)アクリル酸との共重合体(例えば、エチレン-(メタ)アクリル酸共重合体、プロピレン-(メタ)アクリル酸共重合体、アイオノマーなど);鎖状オレフィン(特に炭素数2~4のα-オレフィン)とアルキル(メタ)アクリレートとの共重合体(例えば、エチレン-アルキル(メタ)アクリレート共重合体など);など];鎖状オレフィン(特に炭素数2~4のα-オレフィン)とジエンとの共重合体(例えば、エチレン-ブタジエン共重合体など);エポキシ変性ポリオレフィン(例えば、エチレン-グリシジル(メタ)アクリレート共重合体)、カルボキシ変性ポリオレフィン(例えば、エチレン-無水マレイン酸共重合体)、エポキシおよびカルボキシ変性ポリオレフィン(例えば、エチレン-無水マレイン酸-グリシジル(メタ)アクリレート共重合体)などの変性ポリオレフィン;オレフィンエラストマー(エチレン-プロピレンゴムなど)などが挙げられる。
【0073】
ポリエステル樹脂の具体例としては、例えば、(イ)ジカルボン酸またはその誘導体およびジオールまたはその誘導体、(ロ)ヒドロキシカルボン酸またはその誘導体、ならびに(ハ)ラクトンからなる群より選択される少なくとも1種を重縮合してなる重合体または共重合体が挙げられる。
【0074】
上記ジカルボン酸またはその誘導体としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、ビス(p-カルボキシフェニル)メタン、アントラセンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸、5-テトラブチルホスホニウムイソフタル酸、5-ナトリウムスルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジオン酸、マロン酸、グルタル酸、ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸などが挙げられる。上記ジオールまたは誘導体としては、例えば、炭素数2~20の脂肪族グリコールすなわち、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、デカメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール、ダイマージオールなど、あるいは分子量200~100000の長鎖グリコール、すなわちポリエチレングリコール、ポリ-1,3-プロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなど、芳香族ジオキシ化合物、すなわち4,4’-ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン、t-ブチルハイドロキノン、ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールFなど、およびこれらの誘導体などが挙げられる。上記ヒドロキシカルボン酸としては、例えば、グリコール酸、乳酸、ヒドロキシプロピオン酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシ安息香酸、p-ヒドロキシ安息香酸、6-ヒドロキシ-2-ナフトエ酸およびこれらの誘導体などが挙げられる。上記ラクトンとしてはカプロラクトン、バレロラクトン、プロピオラクトン、ウンデカラクトン、1,5-オキセパン-2-オンなどが挙げられる。また、前記ポリエステル樹脂には、ポリエステルエラストマーも含まれる。
【0075】
ポリカーボネート樹脂の具体例としては、2価以上のフェノール化合物と、ホスゲンまたはジフェニルカーボネートのような炭酸ジエステル化合物とを反応させて得られる熱可塑性樹脂が挙げられる。
【0076】
前記2価以上のフェノール化合物としては、例えば、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(通称ビスフェノールA)、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ナフチルメタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)-(4-イソプロピルフェニル)メタン、ビス(3,5-ジクロロ-4-ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、1-ナフチル-1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、1-フェニル-1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、1,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)エタン、2-メチル-1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、1-エチル-1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3,5-ジクロロ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3,5-ジブロモ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-クロロ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-フルオロ-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン、1,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ペンタン、4-メチル-2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ペンタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘキサン、4,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘプタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ノナン、1,10-ビス(4-ヒドロキシフェニル)デカン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパンなどのジヒドロキシジアリールアルカン類、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1-ビス(3,5-ジクロロ-4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロデカンなどのジヒドロキシジアリールシクロアルカン類、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3-クロロ-4-ヒドロキシフェニル)スルホンなどのジヒドロキシジアリールスルホン類、ビス(4-ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)エーテルなどのジヒドロキシアリールエーテル類、4,4’-ジヒドロキシベンゾフェノン、3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジヒドロキシベンゾフェノンなどのジヒドロキシジアリールケトン類、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)スルフィドなどのジヒドロキシジアリールスルフィド類、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホキシドなどのジヒドロキシジアリールスルホキシド類、4,4’-ジヒドロキシジフェニルなどのジヒドロキシジフェニル類、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレンなどのジヒドロキシアリールフルオレン類などが挙げられる。また、上記2価フェノール化合物以外に、ヒドロキノン、レゾルシノール、メチルヒドロキノンなどのジヒドロキシベンゼン類、1,5-ジヒドロキシナフタレン、2,6-ジヒドロキシナフタレンなどのジヒドロキシナフタレン類などが2価のフェノール化合物として使用できる。
【0077】
これら2価以上のフェノール化合物は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。また、共重合成分として、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸などの直鎖状脂肪族2価カルボン酸を用いても良い。
【0078】
ポリアミド樹脂の具体例としては、例えば、ポリアミド46、ポリアミド5、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド6/66、ポリアミド6/11などの脂肪族ポリアミド;ポリ-1,4-ノルボルネンテレフタルアミド、ポリ-1,4-シクロヘキサンテレフタルアミドポリ-1,4-シクロヘキサン-1,4-シクロヘキサンアミドなどの脂環式ポリアミド;ポリアミド6T、ポリアミド9T、ポリアミドMXDなどの芳香族ポリアミド;これらのポリアミドのうち少なくとも2種の異なったポリアミド形成成分により形成されるコポリアミドなどが挙げられる。なお、前記ポリアミド樹脂には、ポリアミドエラストマーも含まれる。
【0079】
ポリフェニレンエーテル樹脂の具体例としては、例えば、ポリ(2,5-ジメチル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2,6-ジメチル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-メチル-6-エチル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2,6-ジ-n-プロピル-1,4-フェニレンエーテル)、ポリ(2-メチル-6-クロロエチル-1,4-フェニレンエーテル)などの単独重合体、これらの単独重合体をベースとして構成された変性ポリフェニレンエーテル共重合体、ポリフェニレンエーテル単独重合体またはその共重合体にスチレン重合体がグラフトしている変性グラフト共重合体などが挙げられる。
【0080】
ポリフェニレンスルフィド樹脂の具体例としては、例えば、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドケトン、ポリビフェニレンスルフィド、ポリフェニレンスルフィドスルホンなどが挙げられる。
【0081】
上記熱可塑性樹脂は、合成品を用いてもよいし市販品を用いてもよい。合成品の場合、高圧ラジカル重合法、中低圧重合法、溶液重合法、スラリー重合法、塊状重合法、乳化重合法、気相重合法等の公知の方法を用いて樹脂(樹脂ポリマー)を合成し、樹脂組成物に適用してもよい。その際、上述の熱重合開始剤または光重合開始剤を用いてもよい。
【0082】
なお、上記熱可塑性樹脂が共重合体である場合の共重合体の形態は、ブロック共重合体、ランダム共重合体、グラフト共重合体、交互共重合体のいずれでもよい。
【0083】
上記熱可塑性樹脂は、好ましくは、(メタ)アクリル樹脂、スチレン樹脂、オレフィン樹脂およびポリエステル樹脂からなる群より選択される少なくとも一種を含み、より好ましくは(メタ)アクリル樹脂を含む。
【0084】
[熱硬化性樹脂]
本発明で用いられる熱硬化性樹脂は、特に制限されないが、例えば、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ジアリルフタレート樹脂などが挙げられる。上記熱硬化性樹脂は、合成品を用いてもよいし、市販品を用いてもよい。
【0085】
本発明の樹脂組成物において、式(1)で表されるイオン結合性塩またはイオン結合性塩由来の構成単位の含有量は、樹脂100質量部に対して、0.1~400質量部であることが好ましく、0.1~20質量部であることが好ましく、0.1~10質量部であることがより好ましく、0.1質量部以上5質量部以下であることが特に好ましい。かような含量範囲にあることで、樹脂組成物から形成される塗膜の表面は、樹脂本来の性質を損なうことなく良好な親水性および耐汚染性を発現することができる。
【0086】
本発明の樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、重合開始剤、酸化防止剤、充填剤、滑剤、染料、有機顔料、無機顔料、可塑剤、加工助剤、紫外線吸収剤、光安定剤、発泡剤、ワックス、結晶核剤、離型剤、加水分解防止剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、ラジカル捕捉剤、防曇剤、防徽剤、イオントラップ剤、難燃剤、難燃助剤、界面活性剤等の他の添加成分を、適宜配合することができる。例えば、樹脂モノマーを含む樹脂組成物を対象物に塗布して硬化させる場合、硬化を促進させるため、樹脂組成物は重合開始剤を配合することが好ましい。重合開始剤の例としては、上述したような熱重合開始剤および光重合開始剤などが挙げられる。
【0087】
本発明の樹脂組成物の形態は、特に制限されず、例えば、固形状、エマルジョン、半透明溶液、透明溶液などいずれの形態でもよいが、環境負荷低減の観点から、エマルジョンであることが好ましい。
【0088】
本発明の樹脂組成物は、イオン結合性塩またはその重合体を含む濡れ性向上剤、樹脂、ならびに必要に応じて上記の添加剤を、撹拌または溶融混練などにより混合することで製造することができる。溶融混練方法は、特に制限されず、例えば、単軸押出機、二軸押出機、熱ロール、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、タンブラーミキサー、または各種ニーダー等の装置を使用する方法を採用することができる。
【0089】
<濡れ性向上剤およびこれを含む樹脂組成物の用途>
本発明の濡れ性向上剤およびこれを含む樹脂組成物は、親水化コーティング剤として好適に使用できる。具体的には、本発明の濡れ性向上剤または樹脂組成物からなる親水化コーティング剤を成形品の表面に塗布して乾燥または硬化させることで、成形品表面に親水性塗膜が形成される。得られる親水性塗膜の表面は、親水性に優れ、例えば、水に対する接触角が、好ましくは35°以下、より好ましくは20°以下、さらにより好ましくは10°以下、特に好ましくは7°以下である。ゆえに、上記親水性塗膜が表面に配置された成形品は、親水性ひいては耐汚染性に優れる。
【0090】
親水性を向上させる対象となる成形品としては、特に制限されないが、例えば、フィルム、プラスチック、ガラス、繊維、シートまたはテープ等が挙げられ、好ましくはフィルム、プラスチック、ガラスである。
【0091】
塗布方法としては、公知の塗布方法を適宜使用することができ、例えば、スピン塗布、ロール塗布、グラビア塗布、リバース塗布、スプレー塗布、エアーナイフ塗布、カーテン塗布、ロールブラッシュ、含浸、バーコーターによる塗布などの方法を用いることができる。
【0092】
乾燥条件は、成形品の耐熱性や親水化コーティング剤に含まれる溶媒の沸点等に応じて適宜調節できる。乾燥温度は、特に制限されないが、例えば、50~180℃、80~150℃、または110~130℃である。乾燥時間も、特に制限されないが、例えば、0.5~120分、1~60分、または1~10分である。乾燥雰囲気も、特に制限されないが、例えば、大気、不活性ガス(例えば窒素)、真空である。
【0093】
硬化方法は、光硬化または熱硬化のいずれであってもよいが、短時間硬化および成形品へのダメージ低減の観点から、光硬化であることが好ましい。すなわち、本発明の好ましい実施形態に係る親水化コーティング剤は、樹脂組成物が光硬化性樹脂を含む。光硬化性樹脂としては、[熱可塑性樹脂]の項で述べたような(メタ)アクリル樹脂が好ましく、多官能(メタ)アクリルモノマーがより好ましい。
【0094】
光硬化の場合、紫外線を発生する光源を用いることが好ましく、水銀ランプ(例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ)、メタルハライドランプなどを用いることができる。紫外線の照射条件は、特に制限されないが、積算光量は100~1000mJ/cmが好ましく、200~500mJ/cmがより好ましい。熱硬化の場合、上述の乾燥と同じ条件で実施してもよい。すなわち、乾燥および熱硬化は同時に進行してもよい。
【0095】
上記の親水性塗膜を形成するにあたり、乾燥および硬化の両方を実施してもよい。例えば、予備乾燥により親水化コーティング剤に含まれる溶媒を除去した後、光硬化を実施してもよい。
【0096】
形成される親水性塗膜の膜厚は、ドライ膜厚として、好ましくは1~50μmであり、より好ましくは5~20μmであり、さらにより好ましくは10~15μmである。かような範囲であれば、成形品表面の親水性に優れ、塗膜形成前後で表面硬度が良好に維持される。
【0097】
親水性塗膜中、イオン結合性塩由来の構成単位の含有量は、樹脂100質量%に対して、好ましくは0.1~800質量%であり、より好ましくは0.5~400質量%である。かような範囲であれば、成形品本来の性質を損ねることなく、成形品表面の親水性を向上させることができる。なお、当該含有量は、樹脂(例えば、樹脂モノマー)の合計質量に対するイオン結合性塩の質量の割合と実質的に同等である。
【0098】
本発明の濡れ性向上剤および樹脂組成物の他の用途としては、例えば、親水性を持たせる成形品の製造原料に混合することができる。また、樹脂組成物そのものを成形することによって、親水性を有する成形品とすることもできる。すなわち、本発明の他の一形態によると、上記樹脂組成物からなる成形品が提供される。成形品としては、特に制限されないが、例えば、フィルム、プラスチック、ガラス、繊維、シートまたはテープ等が挙げられ、好ましくはフィルム、プラスチック、ガラスである。
【0099】
本発明の樹脂組成物の他の用途としては、例えば、塗料、接着剤、粘着剤、繊維助剤、建材フィルム、ハードコート等の保護フィルム、家電製品の筐体、製紙用途(表面コート剤など)、土木用途(コンクリート混和剤など)等が挙げられる。本発明の樹脂組成物からなる成形品を作製し、当該成形品をこれらの用途に適用してもよい。当該成形品の表面は、親水性に優れ、例えば、水に対する接触角が、好ましくは35°以下、より好ましくは20°以下、さらにより好ましくは10°以下、特に好ましくは7°以下でありうる。
【0100】
成形品は、射出成形、押出成形、トランスファー成形、インフレーション法、圧縮成形などの公知の方法により製造することができる。これらの方法は、得られる成形品の形状に応じて適宜選択することができる。
【実施例
【0101】
本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、下記実施例において、特記しない限り、操作は25℃で行われた。
【0102】
<イオン結合性塩の合成>
[実施例1]
【0103】
【化10】
【0104】
ポリオキシエチレン(4)オレイルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名:ポリオキシエチレンオレイルエーテル 略称:N-1204)200質量部に、無水リン酸21質量部を加え、25~75℃で6時間反応させた。この反応液221質量部に、N-メチルジエタノールアミン(日本乳化剤株式会社製、商品名:N-メチルジエタノールアミン 略称:MDA)38質量部を加え、25℃で2時間反応させて、目的とするイオン結合性塩(略称:[MDA][O1804-P])259質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で液体であった。
【0105】
[実施例2]
【0106】
【化11】
【0107】
N-メチルジエタノールアミンの代わりに、N-エチルジエタノールアミン(日本乳化剤株式会社製)38質量部を用いたことを除いては、実施例1と同様にして、目的とするイオン結合性塩(略称:[MED][O1804-P])259質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で液体であった。
【0108】
[実施例3]
【0109】
【化12】
【0110】
N-メチルジエタノールアミンの代わりに、オレイルアミン(東京化成工業株式会社製)200質量部を用いたことを除いては、実施例1と同様にして、目的とするイオン結合性塩(略称:[OA][O1804-P])354質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で固体であった。
【0111】
[実施例4]
【0112】
【化13】
【0113】
N-メチルジエタノールアミンの代わりに、N,N-ジメチルオレイルアミン(略称:DMOA)128質量部を用いたことを除いては、実施例1と同様にして、目的とするイオン結合性塩(略称:[DMOA][O1804-P])349質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で液体であった。
【0114】
[実施例5]
【0115】
【化14】
【0116】
N-メチルジエタノールアミンの代わりに、N,N-ジメチルアミノエチルアクリレート(略称:2M-AA)22質量部を用いたことを除いては、実施例1と同様にして、目的とするイオン結合性塩(略称:[2M-AA][O1804-P])243質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で液体であった。
【0117】
[実施例6]
【0118】
【化15】
【0119】
ポリオキシエチレン(7)ステアリルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名:ポリオキシエチレンステアリルエーテル 略称:N-1807)200質量部に、無水リン酸16質量部を加え、25~75℃で6時間反応させた。この反応液216質量部に、N,N-ジメチルオレイルアミン(略称:DMOA)65質量部を加え、25℃で2時間反応させて、目的とするイオン結合性塩(略称:[DMOA][S1807-P])281質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で固体であった。
【0120】
[実施例7]
【0121】
【化16】
【0122】
N,N-ジメチルオレイルアミンの代わりに、ジメチルアミノエチルアクリレート(略称:2M-AA)26質量部を用いたことを除いては、実施例6と同様にして、目的とするイオン結合性塩(略称:[2M-AA][S1807-P])242質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で固体であった。
【0123】
[実施例8]
【0124】
【化17】
【0125】
ポリオキシエチレン(10)オレイルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名:ポリオキシエチレンオレイルエーテル 略称:N-1210)200質量部に、無水リン酸13質量部を加え、25~75℃で6時間反応させた。この反応液213質量部に、N,N-ジメチルオレイルアミン(略称:DMOA)102質量部を加え、25℃で2時間反応させて、目的とするイオン結合性塩(略称:[DMOA][O1810-P])315質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で固体であった。
【0126】
[実施例9]
【0127】
【化18】
【0128】
N,N-ジメチルオレイルアミンの代わりに、N,N-ジメチルラウリルアミン(略称:DM12)72質量部を用いたことを除いては、実施例8と同様にして、目的とするイオン結合性塩(略称:[DM12][O1810-P])285質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で固体であった。
【0129】
[実施例10]
【0130】
【化19】
【0131】
ポリオキシエチレン(4)オレイルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名:ポリオキシエチレンオレイルエーテル 略称:N-1204)200質量部から、常法に従って合成したポリオキシエチレン(4)オレイルエーテルアンモニウム塩(略称:O1804-S)のトルエン溶液を得た。上記で得られたトルエン溶液にN,N-ジメチルオレイルアミン(略称:DMOA)104質量部を加え、25℃で2時間反応させて、目的とするイオン結合性塩(略称:[DMOA][O1804-S])496質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で固体であった。
【0132】
[実施例11]
【0133】
【化20】
【0134】
N,N-ジメチルオレイルアミンの代わりに、ジメチルアミノエチルアクリレート(略称:2M-AA)50質量部を用いたことを除いては、実施例10と同様にして、目的とするイオン結合性塩(略称:[2M-AA][O1804-S])442質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で固体であった。
【0135】
[比較例1]
【0136】
【化21】
【0137】
ポリオキシエチレン(5)トリデシルエーテル(日本乳化剤株式会社製、商品名:ポリオキシエチレントリデシルエーテル、略称:N-1305)200質量部に、無水リン酸22質量部を加え、25~75℃で6時間反応させた。この反応液222質量部に、ジメチルアミノエチルアクリレート(略称:2M-AA)42質量部を加え、25℃で2時間反応させて、目的とするイオン結合性塩(略称:[2M-AA][1305-P])264質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で液体であった。
【0138】
[比較例2]
【0139】
【化22】
【0140】
トリデカノール(分枝状)200質量部を用いて、常法に従ってポリオキシブチレン/ポリオキシエチレントリデシルエーテル639質量部を得た。得られたポリオキシブチレン/ポリオキシエチレントリデシルエーテル637量部に、ジメチルアミノエチルアクリレート(略称:2M-AA)254質量部を加え、25℃で2時間反応させて、目的とするイオン結合性塩(略称:[2M-AA][130305-P])891質量部を得た。得られたイオン結合性塩は、常温(25℃)で液体であった。
【0141】
[比較例3]
【0142】
【化23】
【0143】
オレイルアルコール(東京化成工業株式会社製)100質量部に、無水リン酸18質量部を加え、25~75℃で6時間反応させた。この反応液118質量部に、N,N-ジメチルオレイルアミン47質量部を加え、25℃で2時間反応させて、目的とするイオン結合性塩(略称:[OA][18-P])165質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で固体であった。
【0144】
[比較例4]
【0145】
【化24】
【0146】
N,N-ジメチルオレイルアミンの代わりに、ジメチルアミノエチルアクリレート(略称:2M-AA)53質量部を用いたことを除いては、比較例3と同様にして、目的とするイオン結合性塩(略称:[2M-AA][18-P])171質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で固体であった。
【0147】
[比較例5]
【0148】
【化25】
【0149】
トリデカノール200質量部に、無水リン酸47質量部を加え、25~75℃で6時間反応させた。この反応液247質量部に、ジメチルアミノエチルアクリレート(略称:2M-AA)64質量部を加え、25℃で2時間反応させて、目的とするイオン結合性塩(略称:[2M-AA][13-P])311質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で液体であった。
【0150】
[比較例6]
【0151】
【化26】
【0152】
N-メチルジエタノールアミンの代わりに、ナトリウム(略称:NA)12質量部を用いたことを除いては、実施例1と同様にして、目的とするイオン結合性塩(略称:[NA][1804-P])233質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で固体であった。
【0153】
[比較例7]
【0154】
【化27】
【0155】
実施例10と同様に、常法に従って、目的とするイオン結合性塩(ポリオキシエチレン(4)オレイルエーテルアンモニウム塩)(略称:[NH][O1804-S])392質量部を得た。得られたイオン結合性塩は常温(25℃)で固体であった。
【0156】
<評価>
[試験片の作製]
上記で合成した各イオン結合性塩を用いて、親水性塗膜を有する試験片を下記の手順で作製した。
【0157】
冷却管、窒素導入管、温度計、テフロン(登録商標)半月撹拌翼を備えたコルベンに、トルエン100質量部、メタクリル酸メチル(MMA)65質量部、アクリル酸n-ブチル(BA)35質量部を仕込み、重合開始剤として2,2’-アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)1質量部を添加し、90℃で4時間溶液重合を行った。得られた溶液にイオン結合性塩を5質量部混合し、得られたをガラス板上に膜厚75μmで塗布後、110℃の乾燥機にて10分間乾燥し、膜厚約15μmの親水性塗膜を有する試験片を得た。
【0158】
また、樹脂の合計量100質量部に対してイオン結合性塩を2質量部としたことを除いては、上記と同様に親水性塗膜を有する試験片を得た。
【0159】
[接触角測定]
上記で作成した親水性塗膜を有する試験片を用いて、水の接触角を測定した。接触角計を用い、乾燥状態(25℃/50%RH)で、液体として純水を使用して約1μLの液滴を針先に作り、これを樹脂組成物の表面に接触させて樹脂組成物上に液滴を作った。着滴後30秒後に接触角を測定し、親水性塗膜と液体とが接する点における、液体表面に対する接線と親水性塗膜の表面とがなす角で、液体を含む側の角度を接触角とした。
【0160】
結果を表1に示す。
【0161】
【表1】
【0162】
表1に示されるように、本発明に係る濡れ性向上剤(実施例1~11)を含む塗膜は、これ以外のイオン結合性塩(比較例1~5)に比べて、表面の水に対する接触角が低く、親水性が極めて良好であった。
【0163】
実施例4と6との対比、及び、実施例5と7との対比より、アニオンが炭素数18の不飽和炭化水素基(オレイル基)を有する実施例4及び5は、親水性向上効果が特に優れていた。これは、不飽和結合(シス二重結合)を有することにより、塗膜表面にフラクタル構造(凹凸)が形成され、親水性が向上したと考えられた。
【0164】
実施例1~5の対比より、アンモニウムイオンが炭素数2以上の1価の炭化水素基を有する実施例2~4は、親水性向上効果が特に優れていた。
【0165】
以上より、本発明に係るイオン結合性塩は、少量の添加でも塗膜表面の親水性を向上させる効果を有することが確認できた。また、好ましい実施形態に係るイオン結合性塩を用いて形成される塗膜は、水に対する接触角が7°以下であり、親水性が極めて高い(超親水性である)ことがわかった。