(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】2023-10-11
(45)【発行日】2023-10-19
(54)【発明の名称】表面改質剤組成物
(51)【国際特許分類】
C09D 153/00 20060101AFI20231012BHJP
C08L 53/00 20060101ALI20231012BHJP
C08F 293/00 20060101ALI20231012BHJP
B32B 27/30 20060101ALI20231012BHJP
【FI】
C09D153/00
C08L53/00
C08F293/00
B32B27/30 Z
(21)【出願番号】P 2019083818
(22)【出願日】2019-04-25
【審査請求日】2022-02-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000206901
【氏名又は名称】大塚化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100125184
【氏名又は名称】二口 治
(74)【代理人】
【識別番号】100188488
【氏名又は名称】原谷 英之
(72)【発明者】
【氏名】石飛 宏幸
【審査官】横山 法緒
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2018/016407(WO,A1)
【文献】特開2013-216714(JP,A)
【文献】特開2015-093917(JP,A)
【文献】特開2015-168764(JP,A)
【文献】国際公開第2015/072333(WO,A1)
【文献】特許第7329956(JP,B2)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08L 53/00-53/02
C09D 153/00
C08F 293/00-297/08
B32B 27/30
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
重合生成物を含有する表面改質剤組成物であって、
前記重合生成物が、有機テルル化合物を用いたリビングラジカル重合法によってモノマー組成物を重合することにより得られたものであり、
N-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位を有するAブロックと、N-アルケニルラクタム系モノマー以外のビニルモノマーに由来する構造単位を有するBブロックとを有するブロック共重合体を含有し、
前記ブロック共重合体における前記N-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位の含有率が30質量%以上であり、
前記Bブロック100質量%において、疎水性ビニルモノマーに由来する構造単位の含有率が98質量%以上であり、前記疎水性ビニルモノマーは20℃の水における溶解度が50質量%未満であり、
前記重合生成物の分子量分布(PDI)が2.0以下であり、かつ、
前記ブロック共重合体の含有率が、前記重合生成物100質量%中において、80質量%以上であることを特徴とする表面改質剤組成物。
【請求項2】
前記BブロックにおけるN-アルケニルラクタム系モノマー以外のビニルモノマーが、(メタ)アクリル系ビニルモノマー、α-オレフィン、芳香族ビニルモノマー、ヘテロ環含有不飽和モノマー、ビニルアミド、カルボン酸ビニルおよびジエン類よりなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載の表面改質剤組成物。
【請求項3】
重合生成物を含有する表面改質剤組成物であって、
前記重合生成物が、モノマー組成物を重合することにより得られたものであり、
N-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位を有するAブロックと、N-アルケニルラクタム系モノマー以外のビニルモノマーに由来する構造単位を有するBブロックとを有するブロック共重合体を含有し、
前記ブロック共重合体における前記N-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位の含有率が30質量%以上であり、
前記BブロックにおけるN-アルケニルラクタム系モノマー以外のビニルモノマーが、多環式構造を有する(メタ)アクリレートを含有し、
前記Bブロック100質量%において、疎水性ビニルモノマーに由来する構造単位の含有率が98質量%以上であり、前記疎水性ビニルモノマーは20℃の水における溶解度が50質量%未満であり、
前記重合生成物の分子量分布(PDI)が2.0以下であり、かつ、
前記ブロック共重合体の含有率が、前記重合生成物100質量%中において、80質量%以上であることを特徴とする表面改質剤組成物。
【請求項4】
前記N-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位が、下記一般式(1)で表される構造単位である請求項1~3のいずれか一項に記載の表面改質剤組成物。
【化1】
〔式(1)において、R
11、R
12、R
13およびR
14は、同一又は異なって、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1~10のアルキル基を示す。m1は0~4の整数を示す。n1は1~3の整数を示す。〕
【請求項5】
前記Bブロックが、前記Aブロックよりも疎水性である請求項1~4のいずれか一項に記載の表面改質剤組成物。
【請求項6】
前記重合生成物の重量平均分子量が、5,000~500,000である請求項1~5のいずれか一項に記載の表面改質剤組成物。
【請求項7】
前記ブロック共重合体中のAブロックとBブロックとの質量比(Aブロック/Bブロック)が、30/70~90/10である請求項1~6のいずれか一項に記載の表面改質剤組成物。
【請求項8】
前記ブロック共重合体がA-B型ジブロック共重合体である請求項1~7のいずれか一項に記載の表面改質剤組成物。
【請求項9】
前記表面改質剤組成物が、さらに溶媒を含有する請求項1~8のいずれか一項に記載の表面改質剤組成物。
【請求項10】
基材と、前記基材の表面の少なくとも一部に形成された改質層とを有し、
前記改質層が、請求項1~9のいずれか一項に記載の表面改質剤組成物から形成されていることを特徴とする物品。
【請求項11】
基材と、前記基材の少なくとも片面における少なくとも一部に形成された改質層とを有し、
前記改質層が、請求項1~9のいずれか一項に記載の表面改質剤組成物から形成されていることを特徴とするフィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、N-アルケニルラクタム系ブロック共重合体を含有する表面改質剤組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
ラクタム構造を有する重合体は、親水性を有し、人体や環境への安全性が高いことから、分散媒体に着色材等の固体粒子を分散した分散組成物;表面改質剤;粘接着剤;電子部品;医薬品;化粧品等の分野で広く用いられている。
【0003】
表面改質剤は、基材表面に所望の特性を付与できることから、プラスチック、ガラス、金属等に広く用いられている。特に、これらの基材が水や湿気と接触する用途に使用される場合は、基材表面に親水性を付与するための表面改質剤が用いられているが、ラクタム構造を有する重合体は表面改質剤として用いられている。例えば、N-ビニルピロリドンに由来する構造単位を含むブロックを有するA-Bブロック共重合体を、コーティング剤として用いることが知られている(特許文献1(段落0006)参照)。
【0004】
A-Bブロック共重合体の製造には、リビング重合法を用いることが知られている(例えば、特許文献2(請求項1、第20頁第18~23行)参照)。リビング重合法には、リビングアニオン重合法、リビングカチオン重合法、リビングラジカル重合法等がある。リビングアニオン重合法およびリビングカチオン重合法は厳密な重合条件が必要で、さらに共存できる官能基が限定される。これに対して、リビングラジカル重合法は極性官能基と共存できる汎用性と、モノマーや溶媒の純度などに影響されない簡便性とを保ちつつ、分子量分布の精密制御、均一な組成のポリマーを製造できる。そのため分子量が制御された狭い分子量分布、均一な組成の、極性基を有するブロック共重合体の製造には、リビングラジカル重合法が用いられている。
【0005】
なお、ブロック共重合体を製造する場合、重合時副生する重合体不純物が不可避的に含まれることとなる。そこで、このような重合体不純物の含有量を低減する方法が提案されている。例えば、特許文献3には、重合後のブロック共重合体について特定の溶媒を用いて液々抽出することで、重合体不純物を選択的に除去する精製方法が記載されている(特許文献3(段落0017~0024)参照)。しかしながら、特許文献3では、スチレン系ホモポリマーの精製除去について検討されているが、ラクタム構造を有する重合体の除去方法は検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開2015-168764号公報
【文献】国際公開第2004/096870号
【文献】特開2015-113444号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従来のN-ビニルラクタム系ブロック共重合体を用いたコーティング剤では、被覆層(コーティング層)が長時間にわたって水に晒されると、被覆層が徐々に基材表面から欠落するという問題があった。
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、耐久性に優れた表面改質層を形成することができる表面改質剤組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決することができた本発明の表面改質剤組成物は、重合生成物を含有する表面改質剤組成物であって、前記重合生成物がモノマー組成物を重合することにより得られたものであり、N-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位を有するAブロックと、N-アルケニルラクタム系モノマー以外のビニルモノマーに由来する構造単位を有するBブロックとを有するブロック共重合体を含有し、前記重合生成物の分子量分布(PDI)が2.0以下であり、かつ、前記ブロック共重合体の含有率が、前記重合生成物100質量%中において、80質量%以上であることを特徴とする。
【0009】
本発明の表面改質剤組成物は、表面改質剤成分として、N-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位を有するAブロックと、N-アルケニルラクタム系モノマー以外のビニルモノマーに由来する構造単位を有するBブロックとを有するN-アルケニルラクタム系ブロック共重合体を含有する重合生成物を含有する。このブロック共重合体は、AブロックとBブロックとを有することで、基材に親水性に優れる表面改質層を形成することができる。また、本発明の表面改質剤組成物は、前記ブロック共重合体の含有率が80質量%以上である。換言するとAブロックのみからなる重合物、Bブロックのみからなる重合物のような重合体不純物の含有率が20質量%以下である。そのため、本発明の表面改質剤組成物は、得られる表面改質層が水に対して優れた耐久性を示す。
【発明の効果】
【0010】
本発明の表面改質剤組成物は、水に対する耐久性に優れた表面改質層を形成できる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の表面改質剤組成物は、重合生成物を含有する表面改質剤組成物であって、前記重合生成物がモノマー組成物を重合することにより得られたものであり、N-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位を有するAブロックと、N-アルケニルラクタム系モノマー以外のビニルモノマーに由来する構造単位を有するBブロックとを有するブロック共重合体を含有し、前記重合生成物の分子量分布(PDI)が2.0以下であり、かつ、前記ブロック共重合体の含有率が、前記重合生成物100質量%中において、80質量%以上であることを特徴とする。
【0012】
本発明の表面改質剤組成物は、表面改質剤成分として、N-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位を有するAブロックと、N-アルケニルラクタム系モノマー以外のビニルモノマーに由来する構造単位を有するBブロックとを有するN-アルケニルラクタム系ブロック共重合体を含有する重合生成物を含有する。このブロック共重合体は、AブロックとBブロックとを有することで、基材に親水性に優れる表面改質層を形成することができる。また、本発明の表面改質剤組成物は、前記ブロック共重合体の含有率が80質量%以上である。換言するとAブロックのみからなる重合物、Bブロックのみからなる重合物のような重合体不純物の含有率が20質量%以下である。そのため、本発明の表面改質剤組成物は、得られる表面改質層が水に対して優れた耐久性を示す。
【0013】
本発明において、「重合生成物」とは、前記ブロック共重合体を得るために重合操作を行った際に得られる生成物を指す。前記「重合生成物」には、所望とするブロック共重合体と、このブロック共重合体を合成する際に副生した重合体不純物を含む。
【0014】
本発明において、「重合体不純物」とは、所望とするブロック共重合体を合成する際に、不可避的に副生する他の重合体である。例えば、A-B型ジブロック共重合体を合成する際に副生する重合体不純物としては、Aブロックと同様の組成を有するランダムポリマー、Bブロックと同様の組成を有するランダムポリマーが挙げられる。A-B-A型トリブロック共重合体またはB-A-B型トリブロック共重合体を合成する際に副生する重合体不純物としては、Aブロックと同様の組成を有するランダムポリマー、Bブロックと同様の組成を有するランダムポリマーが挙げられる。なお、「重合体不純物」は、所望とするブロック共重合体を合成する際に副生した重合体であり、別途添加される重合体は含まない。
【0015】
本発明において、「Aブロック」は「Aセグメント」と言い換えることができ、「Bブロック」は「Bセグメント」と言い換えることができる。本発明において、「ビニルモノマー」とは分子中にラジカル重合可能な炭素-炭素二重結合を有するモノマーのことをいう。「ビニルモノマーに由来する構造単位」とは、ビニルモノマーのラジカル重合可能な炭素-炭素二重結合が、重合して炭素-炭素単結合になった構造単位をいう。「(メタ)アクリル」は「アクリルおよびメタクリルの少なくとも一方」をいう。「(メタ)アクリレート」は「アクリレートおよびメタクリレートの少なくとも一方」をいう。「(メタ)アクリロイル」は「アクリロイルおよびメタクロイルの少なくとも一方」をいう。
【0016】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示である。本発明は以下の実施形態に何ら限定されない。
【0017】
<重合生成物>
前記重合生成物は、AブロックとBブロックとを有するブロック共重合体と、重合体不純物とを含有する。
【0018】
前記重合生成物は、前記ブロック共重合体の含有率が、重合生成物100質量%中、80質量%以上、好ましくは85質量%以上、より好ましくは90質量%以上である。
【0019】
前記重合生成物が、A-B型ジブロック共重合体を合成することを目的として得られたものである場合、重合生成物中のA-B型ジブロック共重合体の含有率が、重合生成物100質量%中、80質量%以上、好ましくは85質量%以上、より好ましくは90質量%以上である。
【0020】
前記重合生成物が、A-B-A型トリブロック共重合体またはB-A-B型トリブロック共重合体を合成することを目的として得られたものである場合、重合生成物中のA-B-A型トリブロック共重合体およびA-B型ジブロック共重合体の合計含有率が、重合生成物100質量%中、80質量%以上、好ましくは85質量%以上、より好ましくは90質量%以上である。
【0021】
前記重合生成物の重量平均分子量(Mw)は5,000以上が好ましく、より好ましくは6,000以上、さらに好ましくは7,000以上であり、500,000以下が好ましく、より好ましくは400,000以下、さらに好ましくは300,000以下である。重量平均分子量が上記範囲内にあれば、形成される改質層の耐久性がより良好となる。前記重合生成物の分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(以下「GPC」という)法により測定される。
【0022】
前記重合生成物の分子量分布(PDI)は、2.0以下であり、1.8以下であることが好ましく、1.5以下であることがより好ましく、1.3以下であることがさらに好ましい。なお、本発明において、分子量分布(PDI)とは、(重合生成物の重量平均分子量(Mw))/(重合生成物の数平均分子量(Mn))によって求められるものである。PDIが小さいほど分子量分布の幅が狭い、分子量のそろった重合生成物となり、その値が1.0のとき最も分子量分布の幅が狭い。重合生成物の分子量分布(PDI)が、2.0を超えると、分子量の小さいものや、分子量の大きいものが含まれることになる。
【0023】
(ブロック共重合体)
前記ブロック共重合体の各種構成成分等について以下説明する。
【0024】
(Aブロック)
AブロックはN-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位を含むポリマーブロックである。
【0025】
前記N-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位は、環状N-アルケニルラクタム構造を有するビニルモノマーに由来する構造単位であれば特に制限されないが、下記一般式(1)で表される構造単位であることが好ましい。
【0026】
【化1】
〔式(1)において、R
11、R
12、R
13およびR
14は、同一又は異なって、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1~10のアルキル基を示す。m1は0~4の整数を示す。n1は1~3の整数を示す。〕
【0027】
前記R11~R14におけるアルキル基の炭素数としては、1~6が好ましく、より好ましくは1~4である。前記アルキル基として、更に好ましくはメチル基、エチル基であり、特に好ましくはメチル基である。前記R11~R14における置換基としては、特に制限されないが、カルボキシ基、スルホン酸基及びこれらのエステルや塩;アミノ基;ヒドロキシ基等が挙げられる。
【0028】
R11としては水素原子又はメチル基であることが好ましく、より好ましくは水素原子である。
前記R12~R14としては水素原子であることが好ましい。
m1としては、0~2の整数であることが好ましく、より好ましくは0~1の整数であり、更に好ましくは0である。
n1としては、1又は2であることが好ましく、より好ましくは1である。
【0029】
前記一般式(1)で表される構造単位を形成するビニルモノマーとしては、例えばN-ビニルピロリドン、N-ビニル-5-メチルピロリドン、N-ビニル-5-エチルピロリドン、N-ビニル-5-プロピルピロリドン、N-ビニル-5-ブチルピロリドン、1-(2-プロペニル)-2-ピロリドン等の5員環ラクタム構造を有するビニルモノマー;N-ビニルピペリドン等の6員環ラクタム構造を有するビニルモノマー;N-ビニルカプロラクタム等の7員環ラクタム構造を有するビニルモノマー等が挙げられる。前記一般式(1)で表される構造単位を形成するビニルモノマーは、1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも5員環ラクタム構造を有するビニルモノマーが好ましく、N-ビニルピロリドンがより好ましい。
【0030】
Aブロックは、N-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位のみであっても良いし、他の構造単位が含まれていてもよい。Aブロックを親水性とする観点から、Aブロック中のN-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位の含有率は、80質量%以上が好ましく、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上であり、特に好ましくは98質量%以上である。Aブロック中のN-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位の含有率が高い程、基材表面の親水性を向上することができる。
【0031】
Aブロックの他の構造単位を形成し得るモノマーの具体例としては、鎖状アルキル基(直鎖アルキル基または分岐鎖アルキル基)を有する(メタ)アクリレート、環状アルキル基を有する(メタ)アクリレート、多環式構造を有する(メタ)アクリレート、芳香族基を有する(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコール構造単位を有する(メタ)アクリレート、環状エーテル基を有する(メタ)アクリレート、N-ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレート、ラクトン変性ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレート、アルコキシ基を有する(メタ)アクリレート、含酸素ヘテロ環基を有する(メタ)アクリレート、アミノ基を有する(メタ)アクリレート、酸性基を有する(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸等の(メタ)アクリル系ビニルモノマー;α-オレフィン;芳香族ビニルモノマー;ヘテロ環含有不飽和モノマー;ビニルアミド;カルボン酸ビニル;ジエン類等を挙げることができる。
【0032】
Aブロックにおいて2種以上の構造単位が含有される場合は、Aブロックに含有される各種構造単位は、Aブロック中においてランダム共重合、ブロック共重合等の何れの態様で含有されていてもよく、均一性の観点からランダム共重合の態様で含有されていることが好ましい。例えば、Aブロックが、a1ブロックからなる構造単位とa2ブロックとからなる構造単位との共重合体により形成されていてもよい。
【0033】
(Bブロック)
Bブロックは、N-アルケニルラクタム系モノマー以外のビニルモノマーに由来する構造単位を含むポリマーブロックである。Bブロックにおける前記構造単位は、1種のみでもあってもよいし、2種以上を有していてもよい。
【0034】
Bブロックの他の構造単位を形成し得るN-アルケニルラクタム系モノマー以外のビニルモノマーの具体例としては、例えば、(メタ)アクリル系ビニルモノマー、α-オレフィン、芳香族ビニルモノマー、ヘテロ環含有不飽和モノマー、ビニルアミド、カルボン酸ビニル、ジエン類等を挙げることができる。
【0035】
前記(メタ)アクリル系ビニルモノマーとしては、例えば、鎖状アルキル基(直鎖アルキル基または分岐鎖アルキル基)を有する(メタ)アクリレート、環状アルキル基を有する(メタ)アクリレート、多環式構造を有する(メタ)アクリレート、芳香族基を有する(メタ)アクリレート、環状エーテル基を有する(メタ)アクリレート、N-ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレート、酸性基を有する(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸等が挙げられる。
【0036】
前記直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、直鎖アルキル基の炭素数が1~20である直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートが好ましく、直鎖アルキル基の炭素数が1~10である直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートがより好ましい。前記直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、n-ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、n-ラウリル(メタ)アクリレート、n-ステアリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0037】
前記分岐鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、分岐鎖アルキル基の炭素数が1~20である分岐鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートが好ましく、分岐鎖アルキル基の炭素数が1~10である分岐鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートが好ましい。前記分岐鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、イソプロピル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、sec-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0038】
前記環状アルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、環状アルキル基の炭素数が6~12の環状アルキル基を有する(メタ)アクリレートであることが好ましい。環状アルキル基としては、単環構造を有する環状アルキル基(例えば、シクロアルキル基)が挙げられる。単環構造の環状アルキル基を有する(メタ)アクリレートの具体例としては、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロドデシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0039】
前記多環式構造を有する(メタ)アクリレートとしては、多環式構造の炭素数が6~12の多環式構造を有する(メタ)アクリレートであることが好ましい。多環式構造としては、橋かけ環構造を有する環状アルキル基(例えば、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボルニル基)が挙げられる。多環式構造を有する(メタ)アクリレートの具体例としては、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルオキシエチル(メタ)アクリレート、2-メチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-エチル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0040】
前記芳香族基を有する(メタ)アクリレートとしては、芳香族基の炭素数が6~12の芳香族基を有する(メタ)アクリレートであることが好ましい。芳香族基としては、アリール基、アルキルアリール基、アラルキル基、アリールオキシ基、アリールオキシアルキル基、アルキルアリールオキシ基、アラルキルオキシ基等が挙げられ、特にフェニル基、ベンジル基、トリル基、フェノキシエチル基が好ましい。芳香族基を有する(メタ)アクリレートの具体例としては、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0041】
環状エーテル基を有する(メタ)アクリレートとしては、グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリロイルモルホリン、(メタ)アクリル酸2-(4-モルホリニル)エチル、(3-エチルオキセタン-3-イル)メチル(メタ)アクリレート、(2-メチル-2-エチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリレート、環状トリメチロールプロパンホルマール(メタ)アクリレート、2-〔(2-テトラヒドロピラニル)オキシ〕エチル(メタ)アクリレート、1,3-ジオキサン-(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0042】
前記N-ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートとしては、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノブチル(メタ)アクリレート、N,N-ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジブチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジブチルアミノブチル(メタ)アクリレート、N,N-ジヘキシルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジオクチルアミノエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0043】
前記ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレートとしては、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、8-ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート、10-ヒドロキシデシル(メタ)アクリレート、12-ヒドロキシラウリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0044】
前記酸性基としては、カルボキシ基(-COOH)、スルホン酸基(-SO3H)、リン酸基(-OPO3H2)、ホスホン酸基(-PO3H2)、ホスフィン酸基(-PO2H2)が挙げられる。前記酸性基を有する(メタ)アクリレートとしては、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸等の酸無水物を反応させたモノマー等のカルボキシ基を有する(メタ)アクリレート;スルホン酸エチル(メタ)アクリレート等のスルホン酸基を有する(メタ)アクリレート;(メタ)アクリル酸2-(ホスホノオキシ)エチル等のリン酸基を有する(メタ)アクリレート等を挙げることでき、好ましくはカルボキシ基を有する(メタ)アクリレートである。
【0045】
前記α-オレフィンとしては、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン等が挙げられる。
前記芳香族ビニルモノマーとしては、スチレン、α-メチルスチレン、4-メチルスチレン、2-メチルスチレン、3-メチルスチレン、4-メトキシスチレン、2-ヒドロキシメチルスチレン、1-ビニルナフタレン等が挙げられる。
前記ヘテロ環含有不飽和モノマーとしては、2-ビニルチオフェン、N-メチル-2-ビニルピロール、2-ビニルピリジン、4-ビニルピリジン等が挙げられる。
前記ビニルアミドとしては、N-ビニルホルムアミド、N-ビニルアセトアミド等が挙げられる。
前記カルボン酸ビニルとしては、酢酸ビニル、ピバル酸ビニル、安息香酸ビニル等が挙げられる。
前記ジエン類としては、ブタジエン、イソプレン、4-メチル-1,4-ヘキサジエン、7-メチル-1,6-オクタジエン等が挙げられる。
【0046】
Bブロックは、前記Aブロックよりも疎水性であることが好ましい。Bブロックが疎水性であることで、疎水性の基材表面に親水性を付与することができる。疎水性とは、水との相互作用が弱く、水との親和力が弱い性質を意味している。よって、水と混和する割合、すなわち溶解度が疎水性の指標となる。
【0047】
Aブロックよりも疎水性であるポリマーブロックを得るために、疎水性ビニルモノマーに由来する構造単位の含有率は、Bブロック100質量%中において、80質量%以上が好ましく、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上である。また、Bブロックが疎水性ビニルモノマーのみから構成されていてもよい。
【0048】
前記疎水性ビニルモノマーは、20℃の水における溶解度が50質量%未満であり、好ましくは40質量%未満、より好ましくは30質量%未満である。前記疎水性ビニルモノマーの具体的には、鎖状アルキル基(直鎖アルキル基または分岐鎖アルキル基)を有する(メタ)アクリレート、環状アルキル基を有する(メタ)アクリレート、多環式構造を有する(メタ)アクリレート、芳香族基を有する(メタ)アクリレート、環状エーテル基を有する(メタ)アクリレート、N-ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、芳香族ビニルモノマー、ヘテロ環含有不飽和モノマー等を挙げることができ、これらの中から1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0049】
Bブロックは、反応性官能基を有していてもよい。このような反応性官能基を有していれば、表面改質剤組成物に架橋剤を配合することで、形成される表面改質層に架橋構造を導入することができる。前記反応性官能基としては、エポキシ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基などが挙げられる。反応性官能基を有するビニルモノマーとしては、環状エーテル基を有する(メタ)アクリレート、ヒドロキシ基を有する(メタ)アクリレート、カルボキシ基を有する(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸等が挙げられる。
【0050】
Bブロックに反応性官能基を導入する場合、反応性官能基を有するビニルモノマーに由来する構造単位の含有率は、ブロック共重合体全体100質量%中において、1質量%以上が好ましく、20質量%以下が好ましい。
【0051】
Bブロックに反応性官能基を導入する場合、反応性基の含有量は、ブロック共重合体全体において、0.01mmol/g以上が好ましく、1.5mmol/g以下が好ましい。
【0052】
Bブロックを形成するビニルモノマーとしては、表面改質剤組成物を塗布する基材の材質により適宜選択できる。例えば、基材がポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、環状オレフィン・コポリマー樹脂等のポリオレフィン樹脂等の低極性材料の場合は、直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート、分岐鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート、環状アルキル基を有する(メタ)アクリレートおよび多環式構造を有する(メタ)アクリレートよりなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。また、基材がポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂またはポリエーテルサルフォン樹脂の場合は、直鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート、分岐鎖アルキル基を有する(メタ)アクリレート、芳香族基を有する(メタ)アクリレートおよび芳香族ビニルモノマーよりなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
【0053】
前記Bブロックは、前記N-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位の含有率が5質量%未満、好ましくは3質量%未満、より好ましくは1質量%未満であり、N-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位を含有しないことが好ましい。換言すると、前記BブロックにおけるN-アルケニルラクタム系モノマー以外のビニルモノマーに由来する構造単位の含有率は95質量%以上、好ましくは97質量%以上、より好ましくは99質量%以上、さらに好ましくは100質量%である。Bブロック中のN-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位の含有率が低い程、基材との密着性が向上する。
【0054】
Bブロックにおいて2種以上の構造単位が含有される場合は、Bブロックに含有される各種構造単位は、Bブロック中においてランダム共重合、ブロック共重合等のいずれの態様で含有されていてもよく、均一性の観点からランダム共重合の態様で含有されていることが好ましい。例えば、Bブロックが、b1ブロックからなる構造単位とb2ブロックとからなる構造単位との共重合体により形成されていてもよい。
【0055】
(ブロック共重合体)
前記ブロック共重合体の構造は、線状ブロック共重合体であることが好ましい。また、線状ブロック共重合体は、いずれの構造(配列)であっても良いが、線状ブロック共重合体の物性、または組成物の物性の観点から、AブロックをA、BブロックをBと表現したとき、(A-B)m型、(A-B)m-A型、および(B-A)m-B型(mは1以上の整数、例えば1~3の整数)よりなる群から選択される少なくとも1種の構造を持つ共重合体であることが好ましい。これらの中でも、加工時の取扱い性、組成物の物性の観点から、A-B型ジブロック共重合体、A-B-A型トリブロック共重合体、B-A-B型トリブロック共重合体であることが好ましい。A-B型ジブロック共重合体、A-B-A型トリブロック共重合体またはB-A-B型トリブロック共重合体を構成することで、Aブロックが有するN-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位と、Bブロックに有する他のビニルモノマーに由来する構造単位とが局在化し、疎水性の基材表面に親水性を付与することができると考えられる。前記ブロック共重合体は、AブロックおよびBブロック以外の他のブロックを有していてもよい。
【0056】
Aブロックの含有率は、ブロック共重合体全体100質量%中において、30質量%以上が好ましく、より好ましくは35質量%以上、さらに好ましくは40質量%以上であり、90質量%以下が好ましく、より好ましくは85質量%以下、さらに好ましくは80質量%以下である。Bブロックの含有率は、ブロック共重合体全体100質量%中において、10質量%以上が好ましく、より好ましくは15質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上であり、70質量%以下が好ましく、より好ましくは65質量%以下、さらに好ましくは60質量%以下である。AブロックおよびBブロックの含有率を、上記範囲内に調整することで、得られる表面改質層の親水性と耐久性が一層向上する。
【0057】
ブロック共重合体中のAブロックとBブロックとの質量比(Aブロック/Bブロック)は、30/70以上が好ましく、より好ましくは35/65以上、さらに好ましくは40/60以上であり、90/10以下が好ましく、より好ましくは85/15以下、さらに好ましくは80/20以下である。AブロックとBブロックとの質量比が前記範囲内であれば、得られる表面改質層の親水性と耐久性が一層向上する。
【0058】
前記ブロック共重合体における前記N-アルケニルラクタム系モノマーに由来する構造単位の含有率は、30質量%以上が好ましく、より好ましくは35質量%以上、さらに好ましくは40質量%以上であり、90質量%以下が好ましく、より好ましくは85質量%以下、さらに好ましくは80質量%以下である。
【0059】
前記ブロック共重合体は、末端に硫黄原子を含有する置換基を有していないことが好ましい。前記硫黄原子を含有する置換基としては、ジチオカルバメート基、キサンタート基などが挙げられる。末端に硫黄原子を含有する置換基を有していなければ、着色や臭気を抑制ができる。
【0060】
<重合生成物の製造方法>
本発明で用いる重合生成物は、ブロックを構成するビニルモノマーを順次重合反応することによって、Aブロックを先に製造し、AブロックにBブロックのモノマーを重合する方法;Bブロックを先に製造し、BブロックにAブロックのモノマーを重合する方法等が挙げられる。
【0061】
ビニルモノマーの重合反応による重合生成物の製造方法としては、例えば、リビングアニオン重合法、リビングカチオン重合法、リビングラジカル重合法等のリビング重合法があり、本発明においてはリビングラジカル重合法により重合生成物を製造することが好ましい。リビングアニオン重合法およびリビングカチオン重合法は厳密な重合条件が必要で、さらに共存できる官能基が限定されるが、リビングラジカル重合法は極性官能基と共存できる汎用性と、モノマーや溶媒の純度などに影響されない簡便性とを保ちつつ、分子量分布の精密制御、均一な組成のポリマーを製造できるため好ましい。すなわち、前記ブロック共重合体としては、リビングラジカル重合により重合されたものが好ましい。
【0062】
また、従来のラジカル重合法は、開始反応、成長反応だけでなく、停止反応、連鎖移動反応により成長末端の失活が起こり、様々な分子量、不均一な組成のポリマーの混合物となり易い傾向がある。これに対してリビングラジカル重合法は、従来のラジカル重合法の簡便性と汎用性を保ちながら、停止反応や、連鎖移動が起こりにくく、成長末端が失活することなく成長するため、分子量分布の精密制御、均一な組成のポリマーの製造が容易である点で好ましい。
【0063】
リビングラジカル重合法には、重合成長末端を安定化させる手法の違いにより、遷移金属触媒を用いる方法(ATRP法);硫黄系の可逆的連鎖移動剤を用いる方法(RAFT法);有機テルル化合物を用いる方法(TERP法)等の方法がある。ATRP法は、アミン系錯体を使用するため、酸性基を有するビニルモノマーの酸性基を保護せず使用することができない場合がある。RAFT法は、多種のモノマーを使用した場合、低分子量分布になりづらく、かつ硫黄臭や着色等の不具合がある場合がある。これらの方法のなかでも、使用できるモノマーの多様性、高分子領域での分子量制御、均一な組成、あるいは着色の観点から、TERP法を用いることが好ましい。
【0064】
TERP法とは、有機テルル化合物を連鎖移動剤として用い、ラジカル重合性化合物(ビニルモノマー)を重合させる方法であり、例えば、国際公開第2004/14848号、国際公開第2004/14962号、国際公開第2004/072126号、および国際公開第2004/096870号に記載された方法である。
【0065】
TERP法の具体的な重合法としては、下記(a)~(d)が挙げられる。
(a)ビニルモノマーを、一般式(3)で表される有機テルル化合物を用いて重合する。
(b)ビニルモノマーを、一般式(3)で表される有機テルル化合物とアゾ系重合開始剤との第1混合物を用いて重合する。
(c)ビニルモノマーを、一般式(3)で表される有機テルル化合物と一般式(4)で表される有機ジテルリド化合物との混合物を用いて重合する。
(d)ビニルモノマーを、一般式(3)で表される有機テルル化合物とアゾ系重合開始剤と一般式(4)で表される有機ジテルリド化合物との第2混合物を用いて重合する。
【0066】
【化2】
〔一般式(3)中、R
31は、炭素数1~8のアルキル基、アリール基または芳香族ヘテロ環基を表す。R
32およびR
33は、それぞれ、水素原子または炭素数1~8のアルキル基を表す。R
34は、炭素数1~8のアルキル基、アリール基、芳香族へテロ環基、アルコキシ基、アシル基、アミド基、オキシカルボニル基、シアノ基、アリル基またはプロパルギル基を表す。
一般式(4)中、R
31は、炭素数1~8のアルキル基、アリール基または芳香族ヘテロ環基を表す。〕
【0067】
R31で表される基は、炭素数1~8のアルキル基、アリール基または芳香族ヘテロ環基であり、具体的には次の通りである。
炭素数1~8のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等の直鎖または分岐鎖アルキル基や、シクロヘキシル基等の環状アルキル基等を挙げることができる。好ましくは炭素数1~4の直鎖または分岐鎖アルキル基であり、更に好ましくはメチル基またはエチル基である。
アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等を挙げることができる。
芳香族ヘテロ環基としては、ピリジル基、フリル基、チエニル基等を挙げることができる。
【0068】
R32およびR33で表される基は、それぞれ独立に水素原子または炭素数1~8のアルキル基であり、各基は、具体的には次の通りである。
炭素数1~8のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等の直鎖または分岐鎖アルキル基や、シクロヘキシル基等の環状アルキル基等を挙げることができる。好ましくは炭素数1~4の直鎖または分岐鎖アルキル基であり、更に好ましくはメチル基またはエチル基である。
【0069】
R34で表される基は、炭素数1~8のアルキル基、アリール基、置換アリール基、芳香族ヘテロ環基、アルコキシ基、アシル基、アミド基、オキシカルボニル基、シアノ基、アリル基またはプロパルギル基であり、具体的には次の通りである。
炭素数1~8のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等の直鎖または分岐鎖アルキル基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基等を挙げることができる。好ましくは炭素数1~4の直鎖または分岐鎖アルキル基であり、更に好ましくはメチル基またはエチル基である。
アリール基としては、フェニル基、ナフチル基等を挙げることができる。好ましくはフェニル基である。
置換アリール基としては、置換基を有しているフェニル基、置換基を有しているナフチル基等を挙げることができる。前記置換基を有しているアリール基の置換基としては、例えば、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、-COR311で示されるカルボニル含有基(R311は炭素数1~8のアルキル基、アリール基、炭素数1~8のアルコキシ基またはアリーロキシ基)、スルホニル基、トリフルオロメチル基等を挙げることができる。また、これらの置換基は、1個または2個置換しているのがよい。
芳香族ヘテロ環基としては、ピリジル基、フリル基、チエニル基等を挙げることができる。
アルコキシ基としては、炭素数1~8のアルキル基が酸素原子に結合した基が好ましく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、sec-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基等を挙げることができる。
アシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等を挙げることができる。
アミド基としては、-CONR321R322(R321、R322は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1~8のアルキル基またはアリール基)を挙げることがきる。
オキシカルボニル基としては、-COOR331(R331は水素原子、炭素数1~8のアルキル基またはアリール基)で表される基が好ましく、例えばカルボキシ基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、n-ブトキシカルボニル基、sec-ブトキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基、n-ペンチルオキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基等を挙げることができる。好ましいオキシカルボニル基としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基が挙げられる。
アリル基としては、-CR341R342-CR343=CR344R345(R341、R342は、それぞれ独立に水素原子または炭素数1~8のアルキル基、R343、R344、R345は、それぞれ独立に水素原子、炭素数1~8のアルキル基またはアリール基であり、それぞれの置換基が環状構造で繋がっていてもよい)等を挙げることができる。
プロパルギル基としては、-CR351R352-C≡CR353(R351、R352は、水素原子または炭素数1~8のアルキル基、R353は、水素原子、炭素数1~8のアルキル基、アリール基またはシリル基)等を挙げることができる。
【0070】
一般式(3)で表される有機テルル化合物は、具体的には(メチルテラニルメチル)ベンゼン、(メチルテラニルメチル)ナフタレン、エチル-2-メチル-2-メチルテラニル-プロピオネート、エチル-2-メチル-2-n-ブチルテラニル-プロピオネート、(2-トリメチルシロキシエチル)-2-メチル-2-メチルテラニル-プロオピオネート、(2-ヒドロキシエチル)-2-メチル-2-メチルテラニル-プロピオネートまたは(3-トリメチルシリルプロパルギル)-2-メチル-2-メチルテラニル-プロピオネート等、国際公開第2004/14848号、国際公開第2004/14962号、国際公開第2004/072126号、および国際公開第2004/096870号に記載された有機テルル化合物の全てを例示することができる。
【0071】
一般式(4)で表される有機ジテルリド化合物の具体例としては、ジメチルジテルリド、ジエチルジテルリド、ジ-n-プロピルジテルリド、ジイソプロピルジテルリド、ジシクロプロピルジテルリド、ジ-n-ブチルジテルリド、ジ-s-ブチルジテルリド、ジ-t-ブチルジテルリド、ジシクロブチルジテルリド、ジフェニルジテルリド、ビス-(p-メトキシフェニル)ジテルリド、ビス-(p-アミノフェニル)ジテルリド、ビス-(p-ニトロフェニル)ジテルリド、ビス-(p-シアノフェニル)ジテルリド、ビス-(p-スルホニルフェニル)ジテルリド、ジナフチルジテルリドまたはジピリジルジテルリド等を例示することができる。
【0072】
アゾ系重合開始剤は、通常のラジカル重合で使用するアゾ系重合開始剤であれば特に制限なく使用することができる。例えば、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)(65℃、トルエン)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(AMBN)(67℃、トルエン)、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(ADVN)(52℃、トルエン)、1,1’-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボニトリル)(ACHN)(88℃、トルエン)、ジメチル-2,2’-アゾビスイソブチレート(MAIB)(66℃、トルエン)、4,4’-アゾビス(4-シアノバレリアン酸)(ACVA)(69℃、水(Na塩として))、1,1’-アゾビス(1-アセトキシ-1-フェニルエタン)(61℃、トルエン)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)(V-70)(30℃、トルエン)、2,2’-アゾビス(2-メチルアミジノプロパン)二塩酸塩(56℃、水)、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン](61℃、メタノール)、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](86℃、水)、2,2’-アゾビス(N-ブチル-2-メチルプロピオンアミド)(110℃、エチルベンゼン)、またはジメチル1,1’-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボキシレート)(73℃、トルエン)等を例示することができる。これらの中でもアゾ系重合開始剤としては油溶性アゾ系重合開始剤が好ましく、AIBN、AMBN、ADVN、ACHN、V-70がより好ましい。上記アゾ系重合開始剤の化合物名の後の括弧内に記載した数値は、これらの10時間半減期温度および10時間半減期温度の測定に用いた溶媒である。前記アゾ系重合開始剤の10時間半減期温度とは、溶媒中でのアゾ基の濃度が10時間で半分となる温度のことをいう。半減期温度の測定に使用する溶媒としては、油溶性アゾ系重合開始剤ではトルエン、エチルベンゼン等が挙げられ、水溶性アゾ系重合開始剤では水、メタノール等が挙げられる。
【0073】
重合工程は、不活性ガスで置換した容器で、ビニルモノマーと一般式(3)の有機テルル化合物とに、ビニルモノマーの種類に応じて反応促進、分子量および分子量分布の制御等の目的で、さらにアゾ系重合開始剤および/または一般式(4)の有機ジテルリド化合物を混合する。このとき、不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム等を挙げることができる。好ましくは、アルゴン、窒素が良い。
【0074】
前記(a)、(b)、(c)および(d)におけるビニルモノマーの使用量は、目的とする共重合体の物性により適宜調節すればよい。一般式(3)の有機テルル化合物1molに対しビニルモノマーを5mol~10000molとすることが好ましい。
【0075】
前記(b)の一般式(3)の有機テルル化合物とアゾ系重合開始剤とを併用する場合、一般式(3)の有機テルル化合物1molに対してアゾ化合物を0.01mol~10molとすることが好ましい。
【0076】
前記(c)の一般式(3)の有機テルル化合物と一般式(4)の有機ジテルリド化合物とを併用する場合、一般式(3)の有機テルル化合物1molに対して一般式(4)の有機ジテルリド化合物を0.01mol~100molとすることが好ましい。
【0077】
前記(d)の一般式(3)の有機テルル化合物と一般式(4)の有機ジテルリド化合物とアゾ系重合開始剤とを併用する場合、一般式(3)の有機テルル化合物1molに対して一般式(4)の有機ジテルリド化合物を0.01mol~100molとすることが好ましく、一般式(3)の有機テルル化合物1molに対してアゾ系重合開始剤を0.01mol~10molとすることが好ましい。
【0078】
重合反応は、無溶媒でも行うことができるが、ラジカル重合で一般に使用される非プロトン性溶媒またはプロトン性溶媒を使用し、前記混合物を撹拌して行なってもよい。使用できる非プロトン性溶媒は、例えば、アニソール、ベンゼン、トルエン、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、アセトン、2-ブタノン(メチルエチルケトン)、ジオキサン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、クロロホルム、四塩化炭素、テトラヒドロフラン(THF)、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートまたはトリフルオロメチルベンゼン等を例示することができる。また、プロトン性溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、1-メトキシ-2-プロパノール、ヘキサフルオロイソプロパノールまたはジアセトンアルコール等を例示することができる。
【0079】
溶媒の使用量としては、適宜調節すればよく、例えば、ビニルモノマー組成物1gに対して、0.01ml以上が好ましく、より好ましくは0.05ml以上、さらに好ましくは0.1ml以上であり、50ml以下が好ましく、より好ましくは10ml以下、さらに好ましくは1ml以下である。
【0080】
反応温度、反応時間は、得られる共重合体の分子量或いは分子量分布により適宜調節すればよいが、通常、0℃~150℃で、1分~100時間撹拌する。TERP法は、低い重合温度および短い重合時間であっても高い収率と精密な分子量分布を得ることができる。このとき、圧力は、通常、常圧で行われるが、加圧または減圧しても構わない。
【0081】
重合反応の終了後、得られた反応混合物から、通常の分離精製手段により、使用溶媒、残存ビニルモノマーの除去等を行い、目的とする共重合体を分離することができる。
【0082】
重合反応により得られる共重合体の成長末端は、テルル化合物由来の-TeR31(式中、R31は一般式(3)中のR31と同じである。)の形態であり、重合反応終了後の空気中の操作により失活していくが、テルル原子が残存する場合がある。テルル原子が末端に残存した共重合体は着色したり、熱安定性が劣ったりするため、テルル原子を除去することが好ましい。
【0083】
テルル原子を除去する方法としては、トリブチルスタンナンまたはチオール化合物等を用いるラジカル還元方法;活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、活性白土、モレキュラーシーブスおよび高分子吸着剤等で吸着する方法;イオン交換樹脂等で金属を吸着する方法;過酸化水素水または過酸化ベンゾイル等の過酸化物を添加したり、空気または酸素を系中に吹き込むことで共重合体末端のテルル原子を酸化分解させ、水洗や適切な溶媒を組み合わせることにより残留テルル化合物を除去する液-液抽出法や固-液抽出法;特定の分子量以下のもののみを抽出除去する限界ろ過等の溶液状態での精製方法等を用いることができ、また、これらの方法を組み合わせて用いることもできる。
【0084】
なお、重合反応により得られる共重合体の他方端(成長末端と反対側の末端)は、テルル化合物由来の-CR32R33R34(式中、R32、R33およびR34は、一般式(3)中のR32、R33およびR34と同じである。)の形態である。よって、TERP法により得られる共重合体は、末端に硫黄原子を含有する置換基を有さない。
【0085】
(重合生成物の製造方法の好適態様)
以下、前記重合生成物の製造方法の一態様について説明する。
前記製造方法は、一般式(3)で表される有機テルル化合物とアゾ系重合開始剤との第1混合物、または、一般式(3)で表される有機テルル化合物とアゾ系重合開始剤と一般式(4)で表される有機ジテルリド化合物との第2混合物を用いて、N-アルケニルラクタム系モノマーを含有する第1モノマー組成物を重合するAブロック重合工程と、前記第1混合物または前記第2混合物を用いて、N-アルケニルラクタム系モノマー以外のビニルモノマーを含有する第2モノマー組成物を重合するBブロック重合工程とを有し、全ての重合工程において、前記アゾ系重合開始剤の10時間半減期温度(T1/2)と反応温度(Tr)との差(T1/2-Tr)が10℃~60℃であることが好ましく、より好ましくは10℃~50℃、さらに好ましくは10℃~40℃、特に好ましくは10℃~30℃である。
【0086】
一般的に、TERP法において、ビニルモノマーがラクタム構造や酸性基を有していると、これらのラクタム構造や酸性基が重合末端ラジカルを失活させやすい。例えば、ラクタム構造では、重合末端ラジカルに水素ラジカルを提供し失活させる可能性がある。また、酸性基では、ドーマント種を形成する有機テルルへプロトン配位が起こり、ドーマント種形成を阻害し重合末端を失活させる可能性がある。そのため、ビニルモノマーがラクタム構造や酸性基を有していると、重合生成物中の各ブロック成分が結合していない重合体(「未連結成分」)の含有率が増加する傾向がある。しかしながら、重合温度を、添加するアゾ系重合開始剤の10時間半減期温度よりも10℃以上低い温度とすることで、未連結成分の生成を抑制することができる。
【0087】
前記好適態様では、重合時に第1混合物または第2混合物を使用する。これらの第1混合物または第2混合物は、前記Aブロック重合工程と前記Bブロック重合工程とにおいて共通のものを使用する。つまり、例えば、A-B型ジブロック共重合体を製造する場合、第1段目の重合工程を行った後、この反応液(第1段目の重合物と、第1混合物または第2混合物を含有する。)に第2段目のモノマー組成物を添加して、第2段目の重合工程を行う。
【0088】
前記第1混合物において、アゾ系重合開始剤の使用量は、一般式(3)の有機テルル化合物1molに対して、0.01mol以上が好ましく、より好ましくは0.05mol以上、さらに好ましくは0.1mol以上であり、10mol以下が好ましく、より好ましくは2mol以下、さらに好ましくは1mol以下である。
【0089】
前記第2混合物において、アゾ系重合開始剤の使用量は、一般式(3)の有機テルル化合物1molに対して、0.01mol以上が好ましく、より好ましくは0.05mol以上、さらに好ましくは0.1mol以上であり、10mol以下が好ましく、より好ましくは2mol以下、さらに好ましくは1mol以下である。
【0090】
前記第2混合物において、一般式(4)の有機ジテルリド化合物の使用量は、一般式(3)の有機テルル化合物1molに対して、0.01mol以上が好ましく、より好ましくは0.1mol以上、さらに好ましくは0.2mol以上であり、100mol以下が好ましく、より好ましくは5mol以下、さらに好ましくは3mol以下である。
【0091】
前記Aブロック重合工程では、一般式(3)で表される有機テルル化合物とアゾ系重合開始剤との第1混合物、または、一般式(3)で表される有機テルル化合物とアゾ系重合開始剤と一般式(4)で表される有機ジテルリド化合物との第2混合物を用いて、N-アルケニルラクタム系モノマーを含有する第1モノマー組成物を重合する。
【0092】
前記Aブロック重合工程において、ビニルモノマーの使用量は、一般式(3)の有機テルル化合物1molに対し、5mol以上が好ましく、より好ましくは10mol以上、さらに好ましくは20mol以上であり、10000mol以下が好ましく、より好ましくは300mol以下、さらに好ましくは100mol以下である。
【0093】
前記Bブロック重合工程では、一般式(3)で表される有機テルル化合物とアゾ系重合開始剤との第1混合物、または、一般式(3)で表される有機テルル化合物とアゾ系重合開始剤と一般式(4)で表される有機ジテルリド化合物との第2混合物を用いて、N-アルケニルラクタム系モノマー以外のビニルモノマーを含有する第2モノマー組成物を重合する。
【0094】
前記Bブロック重合工程において、ビニルモノマーの使用量は、一般式(3)の有機テルル化合物1molに対し、5mol以上が好ましく、より好ましくは7mol以上、さらに好ましくは10mol以上であり、10000mol以下が好ましく、より好ましくは300mol以下、さらに好ましくは100mol以下である。
【0095】
前記好適態様では、前記アゾ系重合開始剤の10時間半減期温度(T1/2)と全ての重合工程の反応温度(Tr)との差(T1/2-Tr)が、10℃以上あり、60℃以下、好ましくは50℃以下、より好ましくは40℃以下であり、特に好ましくは30℃以下である。なお、アゾ系重合開始剤を複数使用する場合、全てのアゾ系重合開始剤の10時間半減期温度について、上記範囲を満たすことが好ましい。
【0096】
前記好適態様において、反応温度は、0℃以上が好ましく、より好ましくは10℃以上、さらに好ましくは20℃以上であり、特に好ましくは30℃以上であり、80℃以下が好ましく、より好ましくは60℃以下、さらに好ましくは55℃以下である。また、反応時間は、1時間以上が好ましく、より好ましくは3時間以上、さらに好ましくは5時間以上であり、100時間以下が好ましく、より好ましくは50時間以下、さらに好ましくは30時間以下である。
【0097】
前記好適態様では、各重合工程における原料となるモノマー組成物中のモノマーの重合率(モノマー転化率)を、90質量%以上とすることが好ましく、より好ましくは96質量%以上、さらに好ましくは97質量%以上、特に好ましくは98質量%以上である。
【0098】
前記好適態様は、少なくともAブロック重合工程とBブロック重合工程とを有する。これらの重合工程の順序は特に限定されず、Aブロック重合工程を先に行い、Bブロック重合工程を後に行ってもよいし、Bブロック重合工程を先に行い、Aブロック重合工程を後に行ってもよい。また、前記好適態様は、AブロックおよびBブロック以外の他のブロックを重合する工程を有していてもよい。
【0099】
<表面改質剤組成物>
本発明の表面改質剤組成物は前記重合生成物を含有し、さらに溶媒を含有することができる。
【0100】
前記溶媒としては、水、有機溶媒、水及び有機溶媒の混合溶媒を挙げることできる。前記有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、1-メトキシ-2-プロパノール、ジアセトンアルコール等のアルコール;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の酢酸エステル;N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン等のアミド;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素化合物;n-ヘキサン等の脂肪族炭化水素化合物;シクロヘキサン等の脂環式炭化水素化合物等が挙げられる。これらの有機溶媒は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0101】
前記溶媒は、表面改質剤組成物の塗工性を良好にするため、重合生成物およびその他添加剤成分が可溶な有機溶媒を配合することが好ましい。また、表面改質剤組成物の取扱い性の観点から、重合生成物および他の固形成分の合計濃度は50質量%以下とすることが好ましく、0.1質量%以上であることが好ましい。なお、前記溶媒は、表面改質剤組成物が塗布される基材(フィルム等)の性能を損ねないものが好ましい。
【0102】
本発明の表面改質剤組成物は、基材表面に親水性を付与することができることから、コーティング剤、プライマー組成物等としても用いることができる。さらに、本発明の表面改質剤組成物は、前記重合生成物及び溶媒に加えて、用途に応じて、可塑剤、着色材(顔料、染料等)、カップリング剤、防腐剤、帯電防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、界面活性剤、難燃剤、充填剤、架橋剤、フィラー等を含有することができる。
【0103】
前記架橋剤としては、ブロック共重合体に導入された反応性官能基と反応し得る官能基を1分子中に2つ以上有する化合物が挙げられる。前記架橋剤は特に限定されず、例えば、イソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、アジリジン系架橋剤、金属キレート型架橋剤、メラミン樹脂系架橋剤、尿素樹脂系架橋剤等が挙げられる。
【0104】
前記表面改質剤組成物は、さらにハードコート剤を含有するハードコート用組成物とすることもでき、ハードコート用組成物を用いれば基材表面に親水性を有するハードコート層を形成できる。
【0105】
前記ハードコート剤としては、例えば、(メタ)アクリル系材料が挙げられる。(メタ)アクリル系材料としては、特に限定されないが、例えば、モノマー系ラジカル重合タイプの単官能(メタ)アクリレート、2官能(メタ)アクリレート、3官能(メタ)アクリレート、および4~6官能(メタ)アクリレート;オリゴマー系ラジカル重合タイプのエポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、共重合系(メタ)アクリレート、ポリブタジエン(メタ)アクリレート、シリコーン(メタ)アクリレート、アミノ樹脂(メタ)アクリレート等が挙げられる。(メタ)アクリル系材料は単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0106】
ハードコート剤の硬化タイプとしては、特に限定されないが、例えば、光化学反応による紫外線(UV)硬化型;常温硬化型および二液反応硬化型の熱硬化型等が上げられる。すなわち、ハードコート剤としては、特に限定されないが、例えば、一般に知られているUV硬化樹脂型、ウレタン系樹脂、縮合系樹脂が挙げられる。
【0107】
<塗布物>
本発明の物品は、前記表面改質剤組成物を基材に塗布してなるものである。前記物品は、基材と、前記基材の表面の少なくとも一部に形成された改質層とを有し、前記改質層が、前記表面改質剤組成物から形成されている。
【0108】
前記基材としては、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、環状オレフィン・コポリマー樹脂等のポリオレフィン樹脂;ポリスチレン系樹脂;ポリエステル系樹脂;ポリフェニレンサルファイド樹脂;ポリエーテルサルフォン樹脂;金属;ガラス;ポリアミド樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリアクリル酸メチル樹脂;ポリビニルアルコール樹脂;トリアセチルセルロース等が挙げられる。基材の形状としては、基材の形状としては、フィルム、繊維等が挙げられる。
【0109】
一般的に「シート」とは、JISにおける定義上、薄く、一般にその厚さが長さと幅の割には小さい平らな製品をいい、一般的に「フィルム」とは、長さおよび幅に比べて厚さが極めて小さく、最大厚さが任意に限定されている薄い平らな製品で、通常、ロールの形で供給されるものをいう(日本工業規格JIS K6900)。例えば、厚さに関して言えば、狭義では100μm以上のものをシートと称し、100μm未満のものをフィルムと称することがある。しかし、シートとフィルムの境界は定かではなく、本発明において文言上両者を区別する必要がないので、本発明においては「シート」と称する場合でも「フィルム」を含むものとし、「フィルム」と称する場合でも「シート」を含むのとする。
【0110】
本発明の表面改質剤組成物の塗布物を有する物品としては、例えば、基材と、前記基材の少なくとも片面における少なくとも一部に形成された改質層とを有し、前記改質層が前記表面改質剤組成物から形成されているフィルムを挙げることができる。
【0111】
前記基材の形状がフィルムの場合、厚さは特に制限はなく、適宜選定されるが、通常5μm以上が好ましく、より好ましくは10μm以上であり、さらに好ましくは20μm以上であり、200μm以下が好ましく、より好ましくは100μm以下、さらに好ましくは50μm以下である。厚さ5μmよりも薄いと基材強度が不足等の問題が発生する。
【0112】
前記基材は、その表面に設けられる層との密着性を向上させる目的で、所望により片面または両面に、酸化法、凹凸化法などにより表面処理を施すことができる。前記酸化法としては、コロナ放電処理、プラズマ処理、クロム酸処理(湿式)、火炎処理、熱風処理、オゾン・紫外線照射処理などが挙げられる。前記凹凸化法としては、サンドブラスト法、溶剤処理法などが挙げられる。これらの表面処理法は基材フィルムの種類に応じて適宜選ばれるが、一般にはコロナ放電処理法が効果および操作性などの面から、好ましく用いられる。また、前記基材として片面または両面にプライマー処理を施したものも用いることができる。
【0113】
前記表面改質剤組成物から形成された改質層としては、コーティング層、プライマー層、ハードコート層等が挙げられる。
【0114】
コーティング層及びプライマー層は、前記コーティング剤組成物を、基材に塗工し、乾燥させることにより形成できる。塗工方法としては、特に限定されないが、例えば、リバースコート法、グラビアコート法、スプレーコート法、キスコート法、ワイヤーバーコード法、カーテンコート法、ディップコート法、バーコート法が挙げられる。塗工後の加熱乾燥温度は、基材の材質や用途によりも異なるが、基材の変形を抑えるため200℃以下であることが好ましく、ブロック共重合体の相分離の観点から25℃以上であることが好ましい。層の厚さ(乾燥後の厚さ)は、特に限定されないが、好ましくは10nm~10μmである。
【0115】
ハードコート層は、前記ハードコート用表面改質剤組成物を、基材に塗工し、乾燥させ、ハードコート剤を硬化させることにより形成できる。前記ハードコート用組成物の塗工方法は特に限定されないが、上記コーティング層及びプライマー層と同様の方法が採用できる。ハードコート剤を硬化させる方法は、ハードコート剤に応じて適宜選択すればよい。
【実施例】
【0116】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。また、各種物性測定は以下の機器により測定を行った。なお、略語の意味は下記のとおりである。
【0117】
VP:N-ビニル-2-ピロリドン
IBXA:イソボルニルアクリレート
St:スチレン
BTEE:エチル-2-メチル-2-n-ブチルテラニル-プロピオネート
AIBN:2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)
ACHN:1,1’-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボニトリル)
PMA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
MP:1-メトキシ-2-プロパノール
【0118】
<評価方法>
(重合率)
核磁気共鳴(NMR)測定装置(Bruker社製、型式:AVANCE500(周波数500MHz))を用いて、1H-NMRを測定(溶媒:重水素化クロロホルム、内部標準:テトラメチルシラン)した。得られたNMRスペクトルについて、モノマー由来のビニル基と、ポリマー由来のエステル側鎖のピークの積分比を求め、モノマーの重合率を算出した。
【0119】
(重量平均分子量(Mw)および分子量分布(PDI))
高速液体クロマトグラフ(東ソー製、型式:HLC-8320)を用いて、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により求めた。カラムはTSKgel SuperMultipore HZ-H(Φ4.6mm×150mm)(東ソー社製)を2本、移動相にテトラヒドロフラン、検出器に示差屈折率検出器を使用した。測定条件は、カラム温度を40℃、試料濃度を1mg/mL、試料注入量を10μL、流速を0.35mL/minとした。標準物質としてポリスチレン(東ソー社製、TSK Standerd)を使用して検量線(校正曲線)を作成し、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)を測定した。これらの測定値から分子量分布(PDI=Mw/Mn)を算出した。
【0120】
(ブロック共重合体の含有率)
高速液体クロマトグラフィー(商品名:HPLC 11Series、アジレント・テクノロジー製)、カラム(商品名:L-Column2 ODS 5μm、4.6×150mm、CERI製)、カラム温度40℃、検出器(ELSD PL-ELS2100、ポリマーラボラトリー製、エバポレーター温度80℃、ネブライザー温度70℃、ガス流量1.1SLM)、移動相A(メタノール)、移動相B(テトラヒドロフラン(THF))を用いて、1mL/分の流速にて、7分間で移動相A100%から移動相B100%になるグラジエント条件で分析した。サンプルは7mg/mLのTHF溶液を10μL打ち込んだ。別途合成した、各ブロックの未連結成分を用いて検量線を作成し、それぞれ定量した。また、全体から未連結成分量を除いた残部をブロック共重合体の含有率とした。
【0121】
(接触角(水中気泡法))
接触角計(商品名:DropMasterDM500、協和界面科学(株)製)を用いて接触角を測定した。改質層を下向きにして試験台にフィルムを固定し、超純水が入ったガラスセルに浸漬させた。注射針を装着したシリンジを用いて、気泡(1μL)を浸漬させたフィルムの中心部に付着させ、改質層と気泡との接触角をθ/2法を用いて測定した。接触角は、作成直後のフィルムを超純水に浸漬して測定した。なお、改質層を形成していない基材の接触角は、並ガラスが140.2°、ポリエチレンテレフタレート(PET)が119.4°である。
【0122】
(水に対する耐久性試験)
純水250mLを容器に入れ、液温を40℃に調整した。この容器にフィルム(基材シートに改質層が形成されたもの)を浸漬し、撹拌しながら24時間、40℃で保持した。24時間後、フィルムを取り出し、改質層の剥離の有無を目視で確認した。改質層の剥離がない場合を「○」、剥離がある場合を「×」と評価した。
【0123】
(溶出性試験)
純水250mLを容器に入れ、液温を40℃に調整した。この容器にフィルム(基材シートに改質層が形成されたもの)を2枚浸漬し、撹拌しながら24時間、40℃で保持した。24時間後、フィルムを取り出し、液中のポリ-VPの溶出量を測定した。溶出量の測定は、超微量紫外可視分光光度計(製品名:NANODROP 2000c、Thermal Fisher. Scientific製)、石英セル(10×10×40mm)を用いて、220nmの波長の吸光度を分析した。別途合成した、Aブロックの未連結成分(N-ビニル-2-ピロリドンのホモポリマー)を用いて検量線を作成し、定量した。
【0124】
<重合生成物の製造>
(製造方法No.1)
窒素置換したグローブボックス内で、予め窒素置換したVP 6.0g、BTEE 0.180g、AIBN 0.020g、アニソール 4.8gを仕込み、54℃で22時間反応させた。重合率は99%であった。
【0125】
この反応液に、予め窒素置換したIBXA 6.0g、AIBN 0.020g、アニソール 4.8gを加え、54℃で27時間反応させた。重合率は98%であった。また、反応液に残存していた重合1段目のモノマーも重合し、これらの反応液に残存していた重合1段目のモノマーの重合率は100%であった。
【0126】
反応終了後、反応液をテトラヒドロフラン(THF)で希釈し、撹拌下のヘプタン中に注いだ。析出したポリマーを吸引濾過、乾燥し、重合生成物No.1を得た。重合生成物は、Mwは18,250、PDIは1.2、重合1段目の未連結成分(Aブロックと同様の組成を有するポリマー)の含有率が3質量%、重合2段目の未連結成分(Bブロックと同様の組成を有するポリマー)の含有率が3質量%、ブロック共重合体の含有率は94質量%であった。なお、共重合体中の各構造単位の含有率は、重合反応に用いたモノマーの仕込み比率、重合率および未連結成分の含有率から算出した。
【0127】
(製造方法No.2)
窒素置換したグローブボックス内で、予め窒素置換したVP 5.0g、BTEE 0.150g、ACHN 0.024g、アニソール 4.0gを仕込み、76℃で23時間反応させた。重合率は100%であった。
【0128】
この反応液に、予め窒素置換したSt 5.0g、ACHN 0.061g、アニソール 4.0gを加え、76℃で70時間反応させた。重合率は97%であった。
【0129】
反応終了後、反応液をTHFで希釈し、撹拌下のヘプタン中に注いだ。析出したポリマーを吸引濾過、乾燥し、重合生成物No.2を得た。重合生成物は、Mwは29,150、PDIは1.3、重合1段目の未連結成分(Aブロックと同様の組成を有するポリマー)の含有率が8質量%、重合2段目の未連結成分(Bブロックと同様の組成を有するポリマー)の含有率が5質量%、ブロック共重合体の含有率は87質量%であった。なお、共重合体中の各構造単位の含有率は、重合反応に用いたモノマーの仕込み比率、重合率および未連結成分の含有率から算出した。
【0130】
(製造方法No.3)
窒素置換したグローブボックス内で、予め窒素置換したVP 6.0g、BTEE 0.180g、AIBN 0.020g、アニソール 4.8gを仕込み、62℃で27時間反応させた。重合率は100%であった。
【0131】
この反応液に、予め窒素置換したIBXA 6.0g、AIBN 0.020g、アニソール 4.8gを加え、62℃で45時間反応させた。重合率は100%であった。
【0132】
反応終了後、反応液をTHFで希釈し、撹拌下のヘプタン中に注いだ。析出したポリマーを吸引濾過、乾燥し、重合生成物No.3を得た。重合生成物は、Mwは20,040、PDIは1.3、重合1段目の未連結成分(Aブロックと同様の組成を有するポリマー)の含有率が15質量%、重合2段目の未連結成分(Bブロックと同様の組成を有するポリマー)の含有率が6質量%、ブロック共重合体の含有率は79質量%であった。なお、共重合体中の各構造単位の含有率は、重合反応に用いたモノマーの仕込み比率、重合率および未連結成分の含有率から算出した。
【0133】
(製造方法No.4)
窒素置換したグローブボックス内で、予め窒素置換したVP 5.0g、BTEE 0.150g、ACHN 0.024g、アニソール 4.0gを仕込み、88℃で20時間反応させた。重合率は100%であった。
【0134】
この反応液に、予め窒素置換したSt 5.0g、ACHN 0.061g、アニソール 4.0gを加え、88℃で49時間反応させた。重合率は98%であった。
【0135】
反応終了後、反応液をTHFで希釈し、撹拌下のヘプタン中に注いだ。析出したポリマーを吸引濾過、乾燥し、重合生成物No.4を得た。重合生成物は、Mwは27,890、PDIは1.5、重合1段目の未連結成分(Aブロックと同様の組成を有するランダムポリマー)の含有率が16質量%、重合2段目の未連結成分(Bブロックと同様の組成を有するランダムポリマー)の含有率が22質量%、ブロック共重合体の含有率は62質量%であった。なお、共重合体中の各構造単位の含有率は、重合反応に用いたモノマーの仕込み比率、重合率および未連結成分の含有率から算出した。
【0136】
【0137】
【0138】
製造方法No.1は、重合工程第1段目および重合工程第2段目の反応温度がいずれも54℃であり、アゾ系重合開始剤(AIBN)の10時間半減期温度(65℃)との差(T2/1-Tr)が11℃である。この製造方法No.1で得られた重合生成物は、所望とするブロック共重合体の含有率が94質量%と高く、重合体不純物が低減されている。
【0139】
製造方法No.2は、重合工程第1段目および重合工程第2段目の反応温度がいずれも76℃であり、アゾ系重合開始剤(ACHN)の10時間半減期温度(88℃)との差(T2/1-Tr)が12℃である。この製造方法No.2で得られた重合生成物は、所望とするブロック共重合体の含有率が87質量%と高く、重合体不純物が低減されている。
【0140】
製造方法No.3は、重合工程第1段目および重合工程第2段目の反応温度がいずれも62℃であり、アゾ系重合開始剤(AIBN)の10時間半減期温度(65℃)との差(T2/1-Tr)が3℃である。この製造方法No.3で得られた重合生成物は、所望とするブロック共重合体の含有率が79質量%と低く、重合体不純物の含有率が多い。
【0141】
製造方法No.4は、重合工程第1段目および重合工程第2段目の反応温度がいずれも88℃であり、アゾ系重合開始剤(ACHN)の10時間半減期温度(88℃)との差(T2/1-Tr)が0℃である。この製造方法No.4で得られた重合生成物は、所望とするブロック共重合体の含有率が62質量%と低く、重合体不純物の含有率が多い。
【0142】
<フィルムの製造>
(フィルムNo.1~4)(基材:並ガラス(表面処理がされていないソーダ石灰ガラス))
(接触角測定用)
重合生成物をMPに溶解させて、表面改質剤組成物(濃度:1質量%)を調製した。接触角の測定に用いるサンプルとして、基材(縦5cm、横5cm、厚さ0.7mm)上に、スピンコーター(商品名:MS-A100、ミカサ社製)を用いて、200rpm、2秒、500rpm、2秒、2000rpm、5秒の連続回転にて前記表面改質剤組成物 0.6mlをスピンコーティング塗工し、基材と改質層とを有するフィルムを作製した。スピンコーティング後、90℃に設定した熱風乾燥器中で30分間乾燥を行った。得られたフィルムは、基材の片面の全面に改質層が形成されている。
(耐久性試験用)
重合生成物をMPに溶解させて、表面改質剤組成物(濃度:1質量%)を調製した。耐久性試験に用いるサンプルとして、基材(縦5cm、横5cm、厚さ0.7mm)に前記表面改質剤組成物 0.3mlをキャスト塗工し、基材と改質層とを有するフィルムを作製した。キャストコーティング後、90℃に設定した熱風乾燥器中で30分間乾燥を行った。得られたフィルムは、基材の片面の全面に改質層が形成されている。
【0143】
(フィルムNo.5~8)(基材:ポリエチレンテレフタレート(PET))
(接触角測定用)
重合生成物をMPに溶解させて、表面改質剤組成物(濃度:1質量%)を調製した。接触角の測定に用いるサンプルとして、基材(縦5cm、横5cm、厚さ0.125mm)上に、スピンコーター(商品名:MS-A100、ミカサ社製)を用いて、200rpm、2秒、500rpm、2秒、2000rpm、5秒の連続回転にて前記表面改質剤組成物 0.6mlをスピンコーティング塗工し、基材と改質層とを有するフィルムを作製した。スピンコーティング後、90℃に設定した熱風乾燥器中で30分間乾燥を行った。得られたフィルムは、基材の片面の全面に改質層が形成されている。得られたフィルムは、基材の片面の全面に改質層が形成されている。
(耐久性試験用)
重合生成物をMPに溶解させて、表面改質剤組成物(濃度:6質量%)を調製した。耐久性試験に用いるサンプルとして、基材(縦5cm、横5cm、厚さ0.125mm)に前記表面改質剤組成物 0.3mlをキャスト塗工し、基材と改質層とを有するフィルムを作製した。キャストコーティング後、90℃に設定した熱風乾燥器中で30分間乾燥を行った。得られたフィルムは、基材の片面の全面に改質層が形成されている。
【0144】
得られたフィルムNo.1~8について、接触角の測定及び水に対する耐久性試験を行い、結果を表3に示した。
【0145】
【0146】
(フィルムNo.9~12)(基材:並ガラス((表面処理がされていないソーダ石灰ガラス)))
重合生成物をMPに溶解させて、表面改質剤組成物(濃度:6質量%)を調製した。基材(縦4cm、横9cm、厚さ0.7mm)の両面の全体に表面改質剤組成物を塗工し、基材とその両面に形成された改質層とを有するフィルムを作製した。なお、表面改質剤組成物は、バーコーター(ウェット皮膜厚:50μm)を用いてコーティングした。塗工は、まず基材の片面にコーティング後、90℃に設定した熱風乾燥器中で30分間乾燥を行った。次いで、他方の面にもコーティングを行い、90℃に設定した熱風乾燥器中で30分間乾燥を行った。なお、フィルムは各表面改質剤組成物について2枚作製した。
【0147】
(フィルムNo.13~16)(基材:ポリエチレンテレフタレート(PET))
重合生成物をMPに溶解させて、表面改質剤組成物(濃度:6質量%)を調製した。基材(縦4cm、横9cm、厚さ0.125mm)の両面の全体に表面改質剤組成物を塗工し、基材とその両面に形成された改質層とを有するフィルムを作製した。なお、表面改質剤組成物は、バーコーター(ウェット皮膜厚:50μm)を用いてコーティングした。塗工は、まず基材の片面にコーティング後、90℃に設定した熱風乾燥器中で30分間乾燥を行った。次いで、他方の面にもコーティングを行い、90℃に設定した熱風乾燥器中で30分間乾燥を行った。なお、フィルムは各表面改質剤組成物について2枚作製した。
【0148】
得られたフィルムNo.9~16について、溶出性試験を行い、結果を表4に示した。
【0149】
【0150】
フィルムNo.1、2、5、6、9、10、13、14は、改質層が前記重合生成物No.1または2を含有する表面改質剤組成物から形成されている場合である。これらのフィルムは、改質層の耐久性が優れており、かつ、ポリ-VPの溶出量が少なかった。これらの結果から、未連結成分の含有率が低い重合生成物を用いた表面改質剤組成物は、基材に対する密着性が高く、耐久性に優れた改質層が得られている。
【0151】
フィルムNo.3、4、7、8、11、12、15、16は、改質層が前記重合生成物No.3または4を含有する表面改質剤組成物から形成されている場合である。これらのフィルムは、改質層の耐久性が劣っており、かつ、ポリ-VPの溶出量が多かった。
【産業上の利用可能性】
【0152】
本発明の表面改質剤組成物は、基材表面に塗布したり、基材に混合することで、疎水性の基材表面に親水性を付与することができる。