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特許7372043修飾多孔質体、修飾多孔質体の製造方法、反射材、多孔質シート
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  • 特許-修飾多孔質体、修飾多孔質体の製造方法、反射材、多孔質シート 図1
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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】2023-10-23
(45)【発行日】2023-10-31
(54)【発明の名称】修飾多孔質体、修飾多孔質体の製造方法、反射材、多孔質シート
(51)【国際特許分類】
   C08J 9/36 20060101AFI20231024BHJP
   C08J 7/00 20060101ALI20231024BHJP
   C08G 77/38 20060101ALI20231024BHJP
【FI】
C08J9/36 CFH
C08J7/00 304
C08G77/38
【請求項の数】 31
(21)【出願番号】P 2019066715
(22)【出願日】2019-03-29
(65)【公開番号】P2020164650
(43)【公開日】2020-10-08
【審査請求日】2022-01-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000000033
【氏名又は名称】旭化成株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】山内 一浩
【審査官】川井 美佳
(56)【参考文献】
【文献】特開2000-243175(JP,A)
【文献】特開平04-212058(JP,A)
【文献】特開2009-053198(JP,A)
【文献】国際公開第2007/020878(WO,A1)
【文献】特開2012-138503(JP,A)
【文献】特表2008-547194(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B29C 71/04
C08G 77/38
C08J 7/00-7/02
C08J 7/12-7/18
C08J 9/00-9/42
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
三次元網目状の形状を有するシリコーン骨格を含有する修飾多孔質体であって、
前記シリコーン骨格が、(R1aSiO3/2)で表されるシロキサン単位A(式中、R1aは、1価の基を表す。)及び(R2aSiO2/2)で表されるシロキサン単位B(式中、R2aは、1価の基を表す。)を含む重合体に由来し、
前記修飾多孔質体が、前記シリコーン骨格の表面に存在するシラノール基に修飾基が導入された部位を含む、修飾多孔質体。
【請求項2】
1aが、炭素数1~5のアルキル基である、
請求項1に記載の修飾多孔質体。
【請求項3】
前記シロキサン単位Aの前記共重合体に占める割合が10質量%以上である、
請求項1又は2に記載の修飾多孔質体。
【請求項4】
2aが、炭素数1~5のアルキル基である、
請求項1~3のいずれか1項に記載の修飾多孔質体。
【請求項5】
Tg-DTA測定における熱分解開始温度が、300度以上である、
請求項1~4のいずれか1項に記載の修飾多孔質体。
【請求項6】
0.01~0.30g/cm3の密度を有する、
請求項1~5のいずれか1項に記載の修飾多孔質体。
【請求項7】
吸水率が、10%以上である、
請求項1~6のいずれか1項に記載の修飾多孔質体。
【請求項8】
265nmにおける反射率が、80%以上である、
請求項1~7のいずれか1項に記載の修飾多孔質体。
【請求項9】
前記重合体が、三官能アルコキシシランを少なくとも重合させることにより形成される重合体であり、
前記シロキサン単位Aが、三官能アルコキシシランに由来する単位である、
請求項1~8のいずれか1項に記載の修飾多孔質体。
【請求項10】
前記重合体が、前記三官能アルコキシシランと、二官能アルコキシシランと、を少なくとも共重合させることにより形成される重合体であり、
前記シロキサン単位Bが、二官能アルコキシシランに由来する単位である、
請求項9に記載の修飾多孔質体。
【請求項11】
前記二官能アルコキシシランが、下記式(1)により表される化合物である、
請求項10に記載の修飾多孔質体。
【化1】
(式(1)中、アルコキシ基(-OR1)は、それぞれ独立して、炭素数1~5のアルコキシ基である。
2は、それぞれ独立して、置換又は非置換の炭素数1~5のアルキル基である。)
【請求項12】
前記三官能アルコキシシランが、下記式(2)により表される化合物である、
請求項9~11のいずれか1項に記載の修飾多孔質体。
【化2】
(式(2)中、アルコキシ基(-OR3)としては、それぞれ独立して、炭素数1~5のアルコキシ基である。
4は、置換又は非置換の炭素数1~5のアルキル基である。)
【請求項13】
前記修飾基が、温度応答性基、撥液性基、有機チタニウム基、有機ジルコニウム基、有機アルミニウム基、及び有機シリル基からなる群より選択される1種以上である、
請求項1~12のいずれか1項に記載の修飾多孔質体。
【請求項14】
前記修飾基が、撥液性基であり、
前記修飾多孔質体が、前記シリコーン骨格の表面に存在するシラノール基に撥液性基が導入された撥液性部位を含む、
請求項1~13のいずれか1項に記載の修飾多孔質体。
【請求項15】
前記撥液性部位において、直径2mmの液滴の染み込みがなく、前記液滴が水滴、又は、ヘキサデカン、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、エチレングリコール、オクタン、ヘキサン、アセトン、若しくはテトラヒドロフランの液滴である、
請求項14に記載の修飾多孔質体。
【請求項16】
前記撥液性部位において、接触角が10°以上である、
請求項14又は15に記載の修飾多孔質体。
【請求項17】
紫外線照射後に、前記撥液性部位において、直径2mmの液滴の染み込みがなく、前記液滴が水滴、又は、ヘキサデカン、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、エチレングリコール、オクタン、ヘキサン、アセトン、若しくはテトラヒドロフランの液滴である、
請求項14~16のいずれか1項に記載の修飾多孔質体。
【請求項18】
前記撥液性基が、フッ素基、炭素数1~100の直鎖状若しくは分岐状フルオロアルキル基、及び炭素数3~200のフルオロポリエーテル基からなる群より選択される少なくとも一種である、
請求項14~17のいずれか1項に記載の修飾多孔質体。
【請求項19】
前記撥液性部位が、下記式(I-1)、(I-2)及び(I-3)で表されるシロキサン構造のいずれかを含む、
請求項14~18のいずれか1項に記載の修飾多孔質体。
【化3】
(式(I-1)、(I-2)、(I-3)中、
aは、それぞれ独立して、置換又は非置換のアルキル基、アリール基、ビニル基、メルカプトアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、又は、-Q-Rfであり、
Rfは、フッ素基、炭素数1~100の直鎖状若しくは分岐状フルオロアルキル基、又は炭素数3~200のフルオロポリエーテル基であり、
Qは、単結合又は炭素数1~12の2価の有機基である。
ただし、式(I-1)及び(I-2)における複数のRaの少なくとも一つは、-Q-Rfであり、式(I-3)におけるRaは、-Q-Rfである。)
【請求項20】
前記シリコーン骨格の表面に形成されたシラノール基を有する親水化部位を含む、
請求項1~19のいずれか1項に記載の修飾多孔質体。
【請求項21】
三次元網目状の形状を有するシリコーン骨格を含有し、当該シリコーン骨格が、(R1aSiO3/2)で表されるシロキサン単位A(式中、R1aは、1価の基を表す。)を含む重合体で構成される多孔質体の少なくとも一部に紫外線を照射することにより改質多孔質体を得る照射工程と、
前記改質多孔質体に形成されたシラノール基と、修飾剤とを接触させることにより修飾部位が形成された修飾多孔質体を得る修飾工程と、
を含み、
前記修飾剤が、有機ケイ素化合物、温度応答性部位を含む修飾剤、シリル化剤、シランカップリング剤、有機ジルコニウム化合物、有機チタン化合物、有機アルミニウム化合物、イソシアネート化合物、撥液性基を含有するシランカップリング剤から成る群より選択される1種以上である、
修飾多孔質体の製造方法。
【請求項22】
前記修飾剤が、撥液性基を含有するシランカップリング剤である、
請求項21に記載の製造方法。
【請求項23】
前記撥液性基を含有するシランカップリング剤が、式(II-1)~(II-6)からなる群より選択される少なくとも1種である、
請求項22に記載の製造方法。
【化4】
(式(II-1)~(II-6)中、
-ORcは、それぞれ独立して、炭素数1~5のアルコキシ基であり、
dは、それぞれ独立して、置換又は非置換のアルキル基、アリール基、ビニル基、又はメルカプトアルキル基であり、
Rfは、それぞれ独立して、フッ素基、炭素数1~100の直鎖状若しくは分岐状フルオロアルキル基、又は炭素数3~200のフルオロポリエーテル基であり、
Qは、単結合又は炭素数1~12の2価の有機基である。)
【請求項24】
前記照射工程において、オゾン存在下で紫外線を照射する、
請求項21~23のいずれか1項に記載の製造方法。
【請求項25】
前記照射工程において、前記紫外線の波長域が、150~300nmである、
請求項21~24のいずれか1項に記載の製造方法。
【請求項26】
請求項1~20のいずれか1項に記載の修飾多孔質体を含む、反射材。
【請求項27】
前記修飾多孔質体の少なくとも一部を被覆する高分子材料を含む、
請求項26に記載の反射材。
【請求項28】
前記高分子材料が、シート状の形態を有する、
請求項27に記載の反射材。
【請求項29】
請求項1~20のいずれか1項に記載の修飾多孔質体を含む、多孔質シート。
【請求項30】
前記多孔質シートの一方の面が、親水面であり、
前記多孔質シートの一方の面と反対側の面が、修飾多孔質体を含む面である、
請求項29に記載の多孔質シート。
【請求項31】
前記修飾多孔質体を含む面に、撥液性部位が形成されている、
請求項30に記載の多孔質シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、修飾多孔質体、修飾多孔質体の製造方法、反射材、及び多孔質シートに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、相分離を伴うゾル-ゲル反応は、シリカ、チタニア等の酸化物、及び三官能アルコキシシランを出発物質とする有機無機ハイブリッド系において、大きさの制御された連続貫通孔をもつモノリス状多孔材料を得る方法として知られている(特許文献1及び特許文献2参照)。また、高い柔軟性を併せ持つモノリス状多孔材料の研究が進められており、特許文献3及び非特許文献1には、二官能基のアルコキシシランと、三官能基のアルコキシシラン又は三官能以上のアルコキシシラン類との両方を出発原料とし、ゾル-ゲル反応によりこれらのシランを共重合させ、Si-O結合によりネットワークを形成させると共に相分離を行い、連続貫通流路と化学種を溶解できるシリコーン骨格とを有するエアロゲル又はキセロゲルのシリコーン製モノリス体を作製することが開示されている。特許文献3に記載のシリコーン製モノリス体は、高い柔軟性と高い気孔率を併せもつとされている。
【0003】
特許文献4には、連通する気孔と、気孔を形成する三次元網目状のシリコーン骨格とを有するシリコーン多孔質体であって、シリコーン骨格が、二官能のアルコキシシランと、三官能のアルコキシシランとの共重合により形成されたものであり、シリコーン骨格における未反応部の割合が特定値以下であるシリコーン多孔質体が開示されている。特許文献5には、連通する気孔と、二官能アルコキシシランと三官能のアルコキシシランとの共重合により形成された、気孔を形成する三次元網目状のシリコーン骨格とを有するシリコーン多孔質基体の、シリコーン骨格の表面少なくとも一部を高分子被覆物により被覆した多孔質体が開示されている。
【0004】
また、特許文献6には、ビニル基を有するシランカップリング剤を出発原料に用い、フルオロアルキル鎖を有するチオールと反応させることにより、フルオロアルキル鎖を表面に結合させたシリコーン製モノリスが撥油性を示すことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許第2893104号
【文献】特許第3397255号
【文献】特開2014-61457号公報
【文献】特開2016-69499号公報
【文献】特開2016-196539号公報
【文献】特開2015-48417公報
【非特許文献】
【0006】
【文献】Journal of Materials Chemistry (2011), 21(43): 17077-17079.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献3及び非特許文献1に記載のシリコーン製モノリス体は、上述したように、高い柔軟性と高い気孔率とを併せもち、物質を保持する材料として有用であるが、さらに機能性を有し、広い用途に適用可能な材料が求められている。
特許文献4については、制振材、防振材、クッション材に有用に用いられるとあり、特許文献5については、遮音/吸音材、シール材、衝撃吸収材、制振材、断熱材、防水材に有用に用いられることを想定している。しかしながら、これらの多孔質体に新たな機能を付与して、さらに広い用途に用いられることが求められている。
【0008】
特許文献6におけるフルオロアルキル鎖を表面に結合させたシリコーン製モノリスは、撥油性の機能を有するとされており、自己洗浄機能及び防汚性を有する表面、ガス透過性隔壁、医療/生体材料等の種々の用途に使用できるとされている。
【0009】
しかしながら、本発明者が特許文献6に開示されているポリシロキサン多孔体について検討を行ったところ、特許文献6にポリシロキサンが有するビニル基のうち反応工程において反応したビニル基の割合は、およそ3~5モル%であったとの記載があることから、ビニル基を有するシランカップリング剤を出発原料に用いた場合、得られるポリシロキサン多孔体中に95~97%のビニル基が残留する。そのようなシロキサン多孔体では、フルオロアルキルチオール化合物を表面修飾剤として選択しているため、熱分解開始温度も200℃未満であり、紫外線照射による撥液性の低下が起こることがわかった。
【0010】
多孔質体を広い用途に用いるためには、当該多孔質体の機能性をさらに高めることが求められる。
【0011】
本発明は、新たな機能性を有する新規シリコーン多孔質体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】
【0012】
本発明者らは、上述した従来技術の課題を解決するために鋭意研究を行った結果、特定のシリコーン多孔質体が、熱分解に対する耐性が高く、新たな機能性を有する新規シリコーン材料として有用であることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
【0013】
[1]
三次元網目状の形状を有するシリコーン骨格を含有する修飾多孔質体であって、
前記シリコーン骨格が、(R1aSiO3/2)で表されるシロキサン単位A(式中、R1aは、1価の基を表す。)を含む重合体に由来し、
前記修飾多孔質体が、前記シリコーン骨格の表面に存在するシラノール基に修飾基が導入された部位を含む、修飾多孔質体。
[2]
1aが、炭素数1~5のアルキル基である、
[1]に記載の修飾多孔質体。
[3]
前記シロキサン単位Aの前記共重合体に占める割合が10質量%以上である、
[1]又は[2]に記載の修飾多孔質体。
[4]
前記重合体が、(R2aSiO2/2)で表されるシロキサン単位B(式中、R2aは、1価の基を表す。)を含む、
[1]~[3]のいずれかに記載の修飾多孔質体。
[5]
2aが、炭素数1~5のアルキル基である、
[4]に記載の修飾多孔質体。
[6]
Tg-DTA測定における熱分解開始温度が、300度以上である、
[1]~[5]のいずれかに記載の修飾多孔質体。
[7]
0.01~0.30g/cm3の密度を有する、
[1]~[6]のいずれかに記載の修飾多孔質体。
[8]
吸水率が、10%以上である、
[1]~[7]のいずれかに記載の修飾多孔質体。
[9]
265nmにおける反射率が、80%以上である、
[1]~[8]のいずれかに記載の修飾多孔質体。
[10]
前記重合体が、三官能アルコキシシランを少なくとも重合させることにより形成される重合体であり、
前記シロキサン単位Aが、三官能アルコキシシランに由来する単位である、
[1]~[9]のいずれかに記載の修飾多孔質体。
[11]
前記重合体が、前記三官能アルコキシシランと、二官能アルコキシシランと、を少なくとも共重合させることにより形成される重合体であり、
前記シロキサン単位Bが、二官能アルコキシシランに由来する単位である、
[1]~[10]のいずれかに記載の修飾多孔質体。
[12]
前記二官能アルコキシシランが、下記式(1)により表される化合物である、
[11]に記載の修飾多孔質体。
【化1】
(式(1)中、アルコキシ基(-OR1)は、それぞれ独立して、炭素数1~5のアルコキシ基である。
2は、それぞれ独立して、置換又は非置換の炭素数1~5のアルキル基である。)
[13]
前記三官能アルコキシシランが、下記式(2)により表される化合物である、
[10]~[12]のいずれかに記載の修飾多孔質体。
【化2】
(式(2)中、アルコキシ基(-OR3)としては、それぞれ独立して、炭素数1~5のアルコキシ基である。
4は、置換又は非置換の炭素数1~5のアルキル基である。)
[14]
前記修飾基が、温度応答性基、撥液性基、有機チタニウム基、有機ジルコニウム基、有機アルミニウム基、及び有機シリル基からなる群より選択される1種以上である、
[1]~[13]のいずれかに記載の修飾多孔質体。
[15]
前記修飾基が、撥液性基であり、
前記修飾多孔質体が、前記シリコーン骨格の表面に存在するシラノール基に撥液性基が導入された撥液性部位を含む、
[1]~[14]のいずれかに記載の修飾多孔質体。
[16]
前記撥液性部位において、直径2mmの液滴の染み込みがなく、前記液滴が水滴、又は、ヘキサデカン、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、エチレングリコール、オクタン、ヘキサン、アセトン、若しくはテトラヒドロフランの液滴である、
[15]に記載の修飾多孔質体。
[17]
前記撥液性部位において、接触角が10°以上である、
[15]又は[16]に記載の修飾多孔質体。
[18]
紫外線照射後に、前記撥液性部位において、直径2mmの液滴の染み込みがなく、前記液滴が水滴、又は、ヘキサデカン、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、エチレングリコール、オクタン、ヘキサン、アセトン、若しくはテトラヒドロフランの液滴である、
[15]~[17]のいずれかに記載の修飾多孔質体。
[19]
前記撥液性基が、フッ素基、炭素数1~100の直鎖状若しくは分岐状フルオロアルキル基、及び炭素数3~200のフルオロポリエーテル基からなる群より選択される少なくとも一種である、
[15]~[18]のいずれかに記載の修飾多孔質体。
[20]
前記撥液性部位が、下記式(I-1)、(I-2)及び(I-3)で表されるシロキサン構造のいずれかを含む、
[15]~[19]のいずれかに記載の修飾多孔質体。
【化3】
(式(I-1)、(I-2)、(I-3)中、
aは、それぞれ独立して、置換又は非置換のアルキル基、アリール基、ビニル基、メルカプトアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、又は、-Q-Rfであり、
Rfは、フッ素基、炭素数1~100の直鎖状若しくは分岐状フルオロアルキル基、又は炭素数3~200のフルオロポリエーテル基であり、
Qは、単結合又は炭素数1~12の2価の有機基である。
ただし、式(I-1)及び(I-2)における複数のRaの少なくとも一つは、-Q-Rfであり、式(I-3)におけるRaは、-Q-Rfである。)
[21]
前記シリコーン骨格の表面に形成されたシラノール基を有する親水化部位を含む、
[1]~[20]のいずれかに記載の修飾多孔質体。
[22]
三次元網目状の形状を有するシリコーン骨格を含有し、当該シリコーン骨格が、(R1aSiO3/2)で表されるシロキサン単位A(式中、R1aは、1価の基を表す。)を含む重合体で構成される多孔質体の少なくとも一部に紫外線を照射することにより改質多孔質体を得る照射工程と、
前記改質多孔質体に形成されたシラノール基と、修飾剤とを接触させることにより修飾部位が形成された修飾多孔質体を得る修飾工程と、
を含む、修飾多孔質体の製造方法。
[23]
前記修飾剤が、有機ケイ素化合物、温度応答性部位を含む修飾剤、シリル化剤、シランカップリング剤、有機ジルコニウム化合物、有機チタン化合物、有機アルミニウム化合物、イソシアネート化合物、撥液性基を含有するシランカップリング剤から成る群より選択される1種以上である、
[22]に記載の製造方法。
[24]
前記修飾剤が、撥液性基を含有するシランカップリング剤である、
[23]に記載の製造方法。
[25]
前記撥液性基を含有するシランカップリング剤が、式(II-1)~(II-6)からなる群より選択される少なくとも1種である、
[24]に記載の製造方法。
【化4】
(式(II-1)~(II-6)中、
-ORcは、それぞれ独立して、炭素数1~5のアルコキシ基であり、
dは、それぞれ独立して、置換又は非置換のアルキル基、アリール基、ビニル基、又はメルカプトアルキル基であり、
Rfは、それぞれ独立して、フッ素基、炭素数1~100の直鎖状若しくは分岐状フルオロアルキル基、又は炭素数3~200のフルオロポリエーテル基であり、
Qは、単結合又は炭素数1~12の2価の有機基である。)
[26]
前記照射工程において、オゾン存在下で紫外線を照射する、
[22]~[25]のいずれかに記載の製造方法。
[27]
前記照射工程において、前記紫外線の波長域が、150~300nmである、
[22]~[26]のいずれかに記載の製造方法。
[28]
[1]~[21]のいずれかに記載の修飾多孔質体を含む、反射材。
[29]
前記修飾多孔質体の少なくとも一部を被覆する高分子材料を含む、
[28]に記載の反射材。
[30]
前記高分子材料が、シート状の形態を有する、
[29]に記載の反射材。
[31]
[1]~[21]のいずれかに記載の修飾多孔質体を含む、多孔質シート。
[32]
前記多孔質シートの一方の面が、親水面であり、
前記多孔質シートの一方の面と反対側の面が、修飾多孔質体を含む面である、
[30]に記載の多孔質シート。
[33]
前記修飾多孔質体を含む面に、撥液性部位が形成されている、
[32]に記載の多孔質シート。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、熱分解に対する耐性が高く、新たな機能性を有する新規シリコーン材料を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1】改質前の多孔質体の断面のSEM画像であり、本実施形態におけるモノリス 構造を説明することを目的とする図である。
図2】実施例7の修飾多孔質体の断面のSEM画像である。
図3】実施例9の修飾多孔質体の断面のSEM画像である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明について詳細に説明する。
【0017】
<修飾多孔質体>
本実施形態の修飾多孔質体は、三次元網目状の形状を有するシリコーン骨格を含有する修飾多孔質体である。上記シリコーン骨格は、(R1aSiO3/2)で表されるシロキサン単位A(式中、R1aは、1価の基を表す。)を含む重合体に由来する。また、本実施形態の修飾多孔質体は、前記シリコーン骨格の表面に存在するシラノール基に修飾基が導入された部位を含む。
【0018】
本実施形態の修飾多孔質体は、熱分解に対する耐性を有しながら、修飾基による機能も持たせることができる。
【0019】
本実施形態の修飾多孔質体における「修飾」とは、三次元網目状の形状を有するシリコーン骨格を含有し、当該シリコーン骨格が、(R1aSiO3/2)で表されるシロキサン単位A(式中、R1aは、1価の基を表す。)を含む重合体で構成される多孔質体(以下、「改質前の多孔質体」ともいう。)中のシリコーン骨格の少なくとも一部の表面に存在するシラノール基(Si-OH)が、修飾基と共有結合、又は、修飾基を含む化合物と共有結合以外の相互作用をしていることを指す。共有結合の場合には、「Si-O-修飾基」を形成していることが好ましい。上記相互作用をしている場合には、例えば、シラノール基と、修飾基を含む化合物とが、例えば、水素結合、イオン結合、分子間力等を形成している。水素結合をしている場合には、修飾剤は、例えば、修飾基と、シラノール基とを含有する。ここで改質前の多孔質体のシリコーン骨格の少なくとも一部の表面にシラノール基を含む多孔質体を改質多孔質体ともいう。上記改質多孔質体は、後述するように、上記改質前の多孔質体に紫外線を照射して改質することにより得られる。
【0020】
本実施形態の修飾多孔質体は、後述するように、(R1aSiO3/2)で表されるシロキサン単位A(式中、R1aは、1価の基を表す。)を含む重合体に含まれるシラノール基に修飾剤を作用させることにより得ることができる。したがって、本実施形態におけるシリコーン骨格は、(R1aSiO3/2)で表されるシロキサン単位A(式中、R1aは、1価の基を表す。)を含む重合体に由来するということができる。
【0021】
上記改質前の多孔質体は、例えば、三官能のアルコキシシランの重合により形成することができる。また、上記改質前の多孔質体は、三官能のアルコキシシランを、相分離を伴ったゾル-ゲル反応により重合させることにより得られるものであることが好ましい。
【0022】
本実施形態の修飾多孔質体は、モノリス構造を有する。ここで、「モノリス構造」とは、三次元網目状骨格と、気孔とにより一体的に構成される共連続構造である。上記気孔は、連通構造を有していてもよい。本実施形態のモノリス構造は、例えば、図1に示される構造である。図1は、改質前の多孔質体の断面の走査電子顕微鏡(SEM)画像であり、モノリス構造の拡大図である。改質前の多孔質体のモノリス構造は、修飾多孔質体でも同様に有する構造である。図1に示される構造によって、本実施形態の修飾多孔質体の構造は限定されるものではなく、図1モノリス構造を説明することを目的とする。

【0023】
上記改質多孔質体は、IRスペクトル測定から求められる、SiOSi基に由来するピーク面積の比(シラノール基/SiOSi基)が、0.02以上であることが好ましい。上記の比は、より好ましくは0.03以上であり、さらに好ましくは0.04以上である。上記比が0.02以上であることにより、改質多孔質体中に十分にシラノール基が存在し、修飾基の導入が円滑に進む傾向にある。上記の比の上限値は、特に制限されるものではないが、通常0.5以下である。
【0024】
シラノール基面積/SiOSi基面積の比は、例えば、多孔質体に含まれるシリコーン骨格を構成するシロキサン結合のケイ素原子上にヒドロキシ基を導入すること、具体的には、後述する改質前のシリコーン多孔質体に対し、紫外光照射を行うことにより制御することができる。
【0025】
シラノール基面積/SiOSi基面積の比は、実施例に記載の方法によって求めることができる。
【0026】
本実施形態におけるシロキサン単位Aの前記重合体に占める割合は、好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは20質量%以上であり、さらに好ましくは30質量%以上である。シロキサン単位Aの前記重合体に占める割合の上限値は、特に限定されないが、通常100質量%以下であればよく、90質量%以下であってもよく、80質量%以下であってもよい。
【0027】
本実施形態の修飾多孔質体は、修飾多孔質体の全体が、修飾基が導入された部位(以下、修飾部位ともいう)である形態であってもよく、修飾多孔質体の少なくとも一部に修飾部位を含む形態であってもよい。本実施形態の修飾多孔質体における修飾部位(連通する気孔の容積も含む)が占める割合は、修飾多孔質体の体積を100%としたとき(気孔の容積も含む)、通常0%より大きく100%以下であり、5%以上100%以下であってもよく、10%以上100%以下であってもよく、20%以上100%以下であってもよく、30%以上100%以下であってもよく、40%以上100%以下であってもよく、50%以上100%以下であってもよく、60%以上100%以下であってもよく、70%以上100%以下であってもよく、80%以上100%以下であってもよく、90%以上100%以下であってもよく、95%以上100%以下であってもよい。
【0028】
本実施形態において、改質多孔質体及び改質前の多孔質体に含まれるシリコーン骨格は、気孔を形成する三次元網目状の形状を有する。本実施形態によれば、修飾基を導入しても、高い柔軟性(ソフト性)及び高い気孔率を維持できる。これは、シリコーン骨格内部はシラノール基に改質されておらず、改質前の三次元網目状構造が維持されたまま、導入された修飾基が骨格の表面近傍(表面近傍には、多孔質体自体の外形を形成(画定)する表面部分のみならず、前記連通する空孔を形成(画定)する表面部分を含む。)に配向しているためであると考えられる。
【0029】
本実施形態における重合体は、((R2a)2SiO2/2)で表されるシロキサン単位B(式中、R2aは、それぞれ独立して、1価の基を表す。)を含むことが好ましい。本実施形態におけるシロキサン単位Bの前記重合体に占める割合は、好ましくは0質量%以上であり、より好ましくは10質量%以上であり、さらに好ましくは20質量%以上である。シロキサン単位Aの前記重合体に占める割合の上限値は、特に限定されないが、通常90質量%以下であればよく、80質量%以下であってもよく、70質量%以下であってもよい。
【0030】
本実施形態における重合体は、シロキサン単位A及びシロキサン単位Bを含むことが好ましい。ここで「重合体がシロキサン単位A及びシロキサン単位Bを含む」とは、「シリコーン骨格が、前記シロキサン単位Aを構成単位とする分岐状シロキサン構造と、前記シロキサン単位Bを構成単位とする直鎖状シロキサン構造とを含む」とも言うことができる。シロキサン単位A及びシロキサン単位Bの前記重合体に占める割合は、20質量%以上であってもよく、50質量%以上であってもよく、70質量%以上であってもよく、80質量%以上であってもよい。また、シロキサン単位A及びシロキサン単位Bの前記重合体に占める割合は、100質量%以下であってもよく、95質量%以下であってもよく、90質量%以下であってもよい。
【0031】
また、本実施形態における重合体は、シロキサン単位A、シロキサン単位Bに加えて、(SiO4/2)で表されるシロキサン単位及び/又は((R3a)3SiO1/2)で表されるシロキサン単位(式中、R3aは、それぞれ独立して、1価の基を表す。)を含んでいてもよい。(SiO4/2)で表されるシロキサン単位及び/又は((R3a)3SiO3/2)で表されるシロキサン単位の前記重合体に占める割合は、10質量%以上であり、より好ましくは20質量%以上であり、さらに好ましくは30質量%以上である。(SiO4/2)で表されるシロキサン単位及び/又は((R3a)3SiO1/2)で表されるシロキサン単位の前記重合体に占める割合の上限値は、特に限定されないが、50質量%以下であってもよく、40質量%以下であってもよい。
【0032】
本実施形態におけるシロキサン単位中のR1a、R2a、R3aは、1価の基であれば特に制限されず、例えば、炭素数1~5のアルキル基、炭素数7~10のアラルキル基、炭素数6~10のアリール基等が挙げられる。上記アルキル基、アラルキル基、アリール基は、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、及び/又は、オキシ基で置換されていてもよく、非置換であってもよい。R1a、R2a、R3aは、好ましくは炭素数1~5のアルキル基である。R1a、R2a、R3aが炭素数1~5のアルキル基であることにより、改質多孔質体が、高い柔軟性及び高い気孔率を有しながら、紫外線を一層高い反射率で反射することができ、また、ヒドロキシ基の導入のしやすさ、すなわち、改質前の多孔質体からの改質に寄与する傾向にある。
【0033】
本実施形態におけるシリコーン骨格を構成する重合体は、三官能アルコキシシランを少なくとも重合させることにより形成される重合体であり、前記シロキサン単位Aが、三官能アルコキシシランに由来する単位であることが好ましい。
【0034】
また、本実施形態におけるシリコーン骨格を構成する重合体は、前記三官能アルコキシシランと、二官能アルコキシシランと、を少なくとも共重合させることにより形成される重合体であり、前記シロキサン単位Bが、二官能アルコキシシランに由来する単位であることが好ましい。
【0035】
本実施形態の修飾多孔質体は、Tg-DTA測定による熱分解開始温度が、300℃以上であることが好ましい。上記熱分解開始温度が300℃以上であることにより、本実施形態の修飾多孔質体は熱分解に対する耐性が高い材料となり、また、修飾基による機能性を併せ持つ、機能性の高い材料となる。
【0036】
上記熱分解開始温度は、好ましくは350℃以上であり、より好ましくは400℃以上であり、さらに好ましくは450℃以上である。上記熱分解開始温度の上限は、特に制限されず、通常1000℃以下であり、好ましくは900℃以下である。
【0037】
多孔質体の熱分解開始温度を300℃以上とする方法としては、例えば、改質前のシリコーン多孔質体中にシラノール基(-Si-OH)を導入し、そのシラノール基から修飾基を導入する方法等が挙げられる。また、改質前のシリコーン多孔質体が、二官能のアルコキシシランと、三官能のアルコキシシランとを共重合させることにより形成された共重合体を含み、当該共重合体において、当該シリコーン骨格を構成するシロキサン結合のケイ素原子上に炭素数1~5のアルキル基を有することが好ましい。共重合体が炭素数1~5のアルキル基を有することにより、改質前のシリコーン多孔質体にシラノール基を導入しやすくなる。すなわち、改質前のシリコーン多孔質体に含まれるポリシロキサン構造を制御することにより、本実施形態の修飾多孔質体の熱分解開始温度を300℃以上とすることができる。
【0038】
熱分解開始温度の測定は、具体的には、実施例に記載の方法によって行うことができる。
【0039】
本実施形態の修飾多孔質体の密度は、0.01~0.30g/cm3であることが好ましく、0.02~0.30g/cm3であることがより好ましく、0.05~0.20g/cm3であることが更に好ましい。多孔質体の密度が、0.05~0.20g/cm3であることにより、一層優れた柔軟性と強度とをバランスよく両立できることができる。修飾多孔質体の密度は、重量及び体積から密度を算出することができる。
【0040】
本実施形態の修飾多孔質体の吸水率は、10%以上であることが好ましい。吸水率が10%以上であることによって、シリコーン多孔質体は、修飾が十分にされて修飾基による特性を有する傾向にある。多孔質体の吸水率は、例えば、後述する改質前のシリコーン多孔質体に対し、紫外光照射を行い、修飾剤と接触させることにより10%以上に調整することができる。
【0041】
吸水率は、実施例に記載の測定方法によって求めることができる。
【0042】
本実施形態の修飾多孔質体は、改質前のシリコーン多孔質体をベースとする。改質前のシリコーン多孔質体は、紫外線等の光に対する反射率が高いことから、本実施形態の修飾多孔質体においても紫外線等の光に対する反射率の高い多孔質体を得ることができる。本実施形態の修飾多孔質体、改質前のシリコーン多孔質体及び改質多孔質体は、265nmの光に対する反射率が、スペクトラロン標準反射板を基準として、好ましくは80%以上であり、より好ましくは90%以上であり、さらに好ましくは95%以上である。上記反射率の上限は、特に制限されないが、通常100%以下であり、99.8%以下であってもよく、99.0%以下であってもよい。
【0043】
上記反射率を80%以上とする方法としては、例えば、改質前のシリコーン多孔質体中にシラノール基(-Si-OH)を導入し、そのシラノール基から修飾基(例えば、撥液性基)を誘導する方法等が挙げられる。また、上記反射率は、本実施形態の修飾多孔質体、改質前のシリコーン多孔質体及び改質多孔質体が、三官能のアルコキシシランを重合させることにより形成された重合体を含み、当該共重合体において、当該シリコーン骨格を構成するシロキサン結合のケイ素原子上に炭素数1~5のアルキル基を有することにより、80%以上とすることができる。
【0044】
上記反射率は、具体的には実施例に記載の方法によって測定される。
【0045】
改質多孔質体がシリコーン骨格を構成するシロキサン結合のケイ素原子上にヒドロキシ基を有することは、例えば、表面のシラノール基の割合から以下のようにして評価することができる。ここで、前記シリコーン骨格の表面とは、モノリス構造体の表面と周囲雰囲気との境界、及び連通する気孔とシリコーン骨格との境界から、それぞれ1マイクロメートル相当のシリコーン骨格内部までを指す。
【0046】
まず、(縦20mm×横20mm)×厚み1mmの試験サンプル1を用意する。次に、当該試験サンプル1を、ATR-IRによる反射測定を行い、以下の式で表される、1000cm-1付近のSi-O-Si結合のピーク高さと、3000cm-1付近のシラノール基のピーク高さを比較する。3000cm-1付近のシラノール基のピーク高さ/1000cm-1付近のSi-O-Si結合のピーク高さの比が大きいほど、その表面にヒドロキシ基が導入されているといえる。
【0047】
有効に親水性及び反射性をより付与できるという観点から、「紫外線照射前の3000cm-1付近のシラノール基のピーク高さ/1000cm-1付近のSi-O-Si結合のピーク高さ」と、「紫外線照射後の3000cm-1付近のシラノール基のピーク高さ/1000cm-1付近のSi-O-Si結合のピーク高さ」との関係は、「紫外線照射前の3000cm-1付近のシラノール基のピーク高さ/1000cm-1付近のSi-O-Si結合のピーク高さ」<「紫外線照射後の3000cm-1付近のシラノール基のピーク高さ/1000cm-1付近のSi-O-Si結合のピーク高さ」となっていることが好ましく、「紫外線照射前の3000cm-1付近のシラノール基のピーク高さ/1000cm-1付近のSi-O-Si結合のピーク高さ」×0.75<「紫外線照射後の3000cm-1付近のシラノール基のピーク高さ/1000cm-1付近のSi-O-Si結合のピーク高さ」となっていることがより好ましく、「紫外線照射前の1100cm-1付近のSiメチル基のピーク高さ/1000cm-1付近のSi-O-Si結合のピーク高さ」×0.5<「紫外線照射後の1100cm-1付近のSiメチル基のピーク高さ/1000cm-1付近のSi-O-Si結合のピーク高さ」となっていることがさらに好ましい。
【0048】
改質多孔質体は、例えば、三次元網目状の形状を有するシリコーン骨格を含有し、当該シリコーン骨格が、(R1aSiO3/2)で表されるシロキサン単位A(式中、R1aは、1価の基を表す。)を含む重合体で構成される多孔質体、すなわち、改質前の多孔質体に対して、紫外線照射を行うこと等によって得ることができる。
【0049】
改質前の多孔質体は、三次元網目状のシリコーン骨格を含む多孔質体であり、二官能のアルコキシシランと、三官能のアルコキシシランとを共重合させることにより形成された共重合体、すなわち、二官能のアルコキシシランと、三官能のアルコキシシランとの共重合体を含むことが好ましい。シリコーン骨格は、例えば、二官能アルコキシシランと、三官能のアルコキシシランとを相分離を伴ったゾル-ゲル反応により共重合体させることにより得られるものである。二官能のアルコキシシランと、三官能のアルコキシシランとの共重合体は、改質前のシリコーン多孔質体にも、改質多孔質体にも、本実施形態の修飾多孔質体にも含まれることが好ましい。
【0050】
本明細書において、二官能のアルコキシシラン及び三官能のアルコキシシランにおける「官能」とは、反応してシロキサン結合(Si-O-Si)の形成に関与する性質を指す。二官能のアルコキシシランは、シロキサン結合(Si-O-Si)の形成に関与する性質のある基を2つ有しており、三官能のアルコキシシランは、シロキサン結合(Si-O-Si)の形成に関与する性質のある基を3つ有している。
【0051】
二官能のアルコキシシランは、例えば、ケイ素の4本の結合基のうち重合(結合)に関与するアルコキシ基を二つ有し、残りの反応に関与しない置換基を二つ有し、下記式(1)により表される。
【0052】
【化5】
【0053】
式(1)におけるアルコキシ基(-OR1)は、好ましくは炭素数1~5のアルコキシ基である。炭素数1~5のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基(n-プロポキシ、イソプロポキシ、シクロプロピルオキシを含む)、ブトキシ基(n-ブトキシ、イソブトキシ、tert-ブトキシ、シクロブチルオキシを含む)、ペンチルオキシ基(n-ペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、sec-ペンチルオキシ、tert-ペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、シクロペンチルオキシ等を含む)が挙げられる。
【0054】
重合反応を円滑に進行させる観点から、アルコキシ基(-OR1)は、メトキシ基、エトキシ基、及びプロポキシ基であることがより好ましく、メトキシ基及びエトキシ基であることがさらに好ましい。
【0055】
なお、式(1)における二つのアルコキシ基(-OR1)は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
【0056】
式(1)における置換基(-R2)としては、例えば、置換又は非置換のアルキル基、アリール基、ビニル基、メルカプトアルキル基等が挙げられる。
【0057】
置換又は非置換のアルキル基におけるアルキル基は、好ましくは炭素数1~5のアルキル基である。炭素数1~5のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基(n-プロピル、イソプロピル、シクロプロピルを含む)、ブチル基(n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、シクロブチルを含む)、ペンチル基(n-ペンチル、イソペンチル、sec-ペンチル、tert-ペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル等を含む)が挙げられる。
【0058】
置換基(-R2)は、より好ましくはメチル基及びエチル基であり、さらに好ましくはメチル基である。
【0059】
アルキル基上の置換基としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン元素等が挙げられる。置換されたアルキル基としては、フルオロアルキル基が好ましい。
【0060】
アリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニリル基、ナフチル基等を挙げることができ、好ましくはフェニル基である。
【0061】
メルカプトアルキル基としては、メルカプトメチル基、メルカプトエチル基、メルカプトプロピル基等が挙げられ、メルカプトプロピル基であることが好ましい。
【0062】
二官能のアルコキシシランにおける二つの置換基(-R2)は、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【0063】
得られる多孔質体への一層反射率を高くする観点から、これら二つの置換基のうちの一つ以上が、置換又は非置換のアルキル基及びフルオロアルキル基からなる群より選択される基であることが好ましく、メチル基及びフルオロアルキル基からなる群より選択される基であることがより好ましい。また、これら二つの置換基のうちの一つ以上が、置換又は非置換のアルキル基及びフルオロアルキル基であることにより、紫外線照射によりシラノール基への変換、続く修飾基の導入を円滑に進めることができる。
【0064】
二官能のアルコキシシランとしては、具体的には、ジメチルジメトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3,3,3-トリフルオロプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。
【0065】
一層反射率を高くする観点、及び紫外線照射によりシラノール基への変換、続く修飾基の導入を円滑に進める観点からは、ジメチルジメトキシシランが好ましい。
【0066】
なお、二官能のアルコキシシランとしては、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0067】
三官能のアルコキシシランは、例えば、ケイ素の4本の結合基のうち重合(結合)に関与するアルコキシ基を三つ有し、残りの反応に関与しない置換基を一つ有し、下記式(2)により表される。
【0068】
【化6】
【0069】
式(2)におけるアルコキシ基(-OR3)としては、二官能のアルコキシシランのアルコキシ基(-OR1)と同様の基を例示することができ、同様の好ましい基を挙げることができる。また、三官能のアルコキシシランの置換基(-R4)についても、二官能のアルコキシシランの置換基(-R2)と同様の基を例示することができ、同様の好ましい基を挙げることができる。
【0070】
三官能のアルコキシシランとしては、具体的には、メチルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられ、一層反射率を高くする観点、及び紫外線照射によりシラノール基への変換、続く修飾基の導入を円滑に進める観点からは、メチルトリメトキシシランが好ましい。
【0071】
なお、三官能のアルコキシシランとしては、1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0072】
また、本実施形態においては、二官能のアルコキシシラン及び三官能のアルコキシシランとともに、2つ以上のケイ素原子を含むアルコキシシラン類をさらに共重合させてもよい。ここで、2つ以上のケイ素原子を含むアルコキシシラン類とは、重合(結合)に関与するアルコキシ基を1つ以上、好ましくは3つ以上含み、ケイ素原子を2つ以上含む化合物を指す。
【0073】
2つ以上のケイ素原子を含むアルコキシシラン類としては、例えば、-Si-C-C-Si-構造または-Si-フェニル-Si-構造を持つアルコキシシランが挙げられる。Siの結合基は4つであるが、-Si-C-C-Si-構造または-Si-フェニル-Si-構造を持つアルコキシシランは、その6つの官能基を利用することができ、より緻密なシリコーンのネットワークを形成することができる。
【0074】
-Si-C-C-Si-構造をもつアルコキシシランとしては、例えば、1,2-ビス(メチルジエトキシシリル)エタン等が挙げられる。
【0075】
さらに、本実施形態においては、二官能のアルコキシシラン及び三官能のアルコキシシラン並びに2つ以上のケイ素原子を含むアルコキシシラン類とともに、四官能のアルコキシシランをさらに共重合させてもよい。
【0076】
ここで、四官能のアルコキシシランとは、重合(結合)に関与するアルコキシ基を4つ含む、テトラアルコキシシランである。
【0077】
二官能のアルコキシシラン及び三官能のアルコキシシランの重合比は、適宜選択することができ特に限定されない。
【0078】
重合比(二官能のアルコキシシラン:三官能のアルコキシシラン)は、容積比で、好ましくは2:8~6:4であり、より好ましくは3:7~5:5である。
【0079】
前記重合比が2:8以上であると、得られる多孔質体への柔軟性を付与できる傾向にある。また、前記重合比が6:4以下であると、機械強度を維持できる傾向にある。
【0080】
なお、二官能のアルコキシシラン及び三官能のアルコキシシランとともに、2つ以上のケイ素原子を含むアルコキシシラン類及び/又は四官能のアルコキシシランをさらに共重合させる場合、当該アルコキシシラン類及び/又は四官能のアルコキシシランの重合比は特に限定されないが、例えば、二官能のアルコキシシラン及び三官能のアルコキシシランの合計に対する容積比(二官能のアルコキシシラン及び三官能のアルコキシシランの合計:2つ以上のケイ素原子を含むアルコキシシラン類及び/又は四官能のアルコキシシラン)として、好ましくは6:4~4:6である。
【0081】
本実施形態の修飾多孔質、改質前及び後の多孔質体は、これらのシリコーン多孔質体に含まれる各シリコーン骨格における未反応部の割合が10mol%以下であってもよい。シリコーン骨格における未反応部の割合を10mol%以下に制御することにより、本実施形態の修飾多孔質体が、優れた耐熱クッション回復性を得ることができる。
【0082】
ここで、クッション回復性とは、ある物体をある温度での圧縮下に置いた後に圧力を開放することにより、当該物体の形状が圧縮前の形状に回復する性質をいう。また、耐熱クッション回復性とは、ある物体を高温での圧縮下に置いた後に圧力を開放すると、当該物体の形状が高温での圧縮前の形状に回復する性質をいう。本実施形態において、(耐熱)クッション回復性は、圧縮残留歪み(50%圧縮永久歪み)によって評価することができる。圧縮残留歪み(50%圧縮永久歪み)は、特開2016-69499号公報に記載の方法によって算出される。
【0083】
圧縮残留歪み(50%圧縮永久歪み)が小さいほど、その試験温度下における(耐熱)クッション回復性に優れているといえる。本実施形態においては、試験温度150℃における圧縮残留歪み(50%圧縮永久歪み)が5%以下であることが好ましく、2%以下であることがより好ましい。また、試験温度250℃における圧縮残留歪み(50%圧縮永久歪み)が10%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましく、3%以下であることがさらに好ましい。
【0084】
前述のように、前記シリコーン骨格における未反応部の割合は10mol%以下に制御されていてもよい。このように、シリコーン骨格における未反応部の割合を小さく制御することにより、本実施形態の反射材は、多孔質体の構造に起因する高い柔軟性及び高い耐熱性を有するとともに、優れた耐熱クッション回復性をも発揮することができる。
【0085】
ここで、本実施形態において、シリコーン骨格における未反応部の割合は、固体29Si-NMRによる測定結果より導き出すことができる。本実施形態の修飾多孔質体のシリコーン骨格は、二官能のアルコキシシランと、三官能のアルコキシシランとの共重合により形成されたものであることが好ましく、本実施形態の修飾多孔質体を固体29Si-NMRにより解析すると、得られるNMRスペクトルにおいて、以下の4つの構造単位に起因するピークが観察される。なお、式(3)の構造単位をD1、式(4)の構造単位をD2、式(5)の構造単位をT2、式(6)の構造単位をT3ともいう。
構造単位D1及びD2は二官能のアルコキシシランに由来する構造単位であり、構造単位T2及びT3は三官能のアルコキシシランに由来する構造単位である。
【0086】
【化7】
(式(3)中、R5は、水素又は式(1)におけるR1と同じであり、R2は、式(1)におけるR2と同じである。)
【0087】
【化8】
(式(4)中、R2は、式(1)におけるR2と同じである。)
【0088】
【化9】
(式(5)中、R6は、水素又は式(2)におけるR3と同じである。R4は式(2)におけるR4と同じである。)
【0089】
【化10】
(式(6)中、R4は式(2)におけるR4と同じである。)
【0090】
構造単位D1は未反応基であるOR5を有する。また、構造単位T2も未反応基であるOR6を有する。一方、構造単位D2及びT3は未反応基を有していない。ここで、固体29Si-NMR解析により得られるNMRスペクトルの各ピークの積分値より、各構造単位の割合(mol%)を導き出すことができる。そして、構造単位D1及びT2を未反応部とし、構造単位D2及びT3を反応部として、全構造単位に占める未反応部(構造単位D1及びT2)の割合(mol%)の合計を、シリコーン骨格における未反応部の割合とする。
【0091】
構造単位D2の含有量A(mol%)は、例えば、1.0~90mol%であってもよく、1.0~70mol%であるのが好ましく、1.0~50mol%であるのがより好ましく、構造単位T3の含有量B(mol%)は、例えば、1.0~90mol%であってもよく、10~80mol%であることが好ましく、30~70mol%であることがより好ましい。
【0092】
なお、二官能のアルコキシシラン及び三官能のアルコキシシランとともに、三官能以上のアルコキシシラン類をさらに共重合させた場合においては、構造単位D1、D2、T2及びT3に加えて、三官能以上のアルコキシシラン類に由来する未反応基を有する構造単位(未反応部)及び未反応基を有さない構造単位(反応部)の割合も同様に導き出した上で、全構造単位に占める構造単位D1、構造単位D2及び三官能以上のアルコキシシラン類に由来する未反応基を有する構造単位の割合(mol%)の合計を、シリコーン骨格における未反応部の割合とすればよい。
【0093】
シリコーン骨格における未反応部の割合は、例えば、10mol%以下であってもよく、好ましくは9mol%以下であり、より好ましくは8mol%以下である。未反応部の割合を10mol%以下に制御することにより、優れた耐熱クッション回復性を得ることができる。一方、未反応部の割合の下限は特に限定されないが、通常0mol%以上であり、0mol%超過であってもよい。したがって、未反応部の割合は、柔軟性を高める観点から、例えば2mol%以上であり、好ましくは3mol%以上である。
【0094】
シリコーン骨格における未反応部の割合は、たとえば、後述する加熱処理(アニール処理)によって、制御することができる。また、レーザー、LEDやランプ光源等によって発せられるUV光照射等によっても制御することができる。
【0095】
シリコーン骨格表面における官能基はレーザー、LEDやランプ光源等によって発せられる紫外線照射の波長、時間等によって制御することができる。
紫外線が当たらなかった部分は紫外線照射による親水化改質が起こらないことから、1つのシリコーン多孔体の中で親水領域及び疎水領域を作り分けることができる。
【0096】
本実施形態の修飾多孔質体の気孔率は、特に限定されるものではないが、好ましくは50%以上であり、より好ましくは80%以上であり、さらに好ましくは90%以上である。気孔率が50%以上であることにより、柔軟性及び軽量性を高めることができる傾向にある。また、気孔率が95%以下であることにより、機械強度を高めることができる傾向にある。
【0097】
本実施形態の修飾多孔質体における連通する気孔の平均孔径は、特に限定されるものではないが、通常50~50,000nmである。また、シリコーン骨格の骨格径も特に限定されないが、通常50~10,000nmである。なお、本実施形態の修飾多孔質体の平均孔径は、SEMや光学顕微鏡等により測定することができる。また、シリコーン骨格の骨格径は、SEMや光学顕微鏡等により測定することができる。
【0098】
本実施形態の修飾多孔質体(改質前のシリコーン多孔質体を含む)は、一軸圧縮試験において50%圧縮した後、圧力を開放して10秒以内の形状回復率が90%以上であることが好ましく、95%以上であることがより好ましく、さらに好ましくは100%である。当該形状回復率が90%以上であることにより、高い柔軟性を発揮することができる。
【0099】
本実施形態の修飾多孔質体は、前記シリコーン骨格の表面に存在するシラノール基に修飾基が導入された部位を含む。修飾基は、有機基であっても無機基であってもよい。また、「修飾基が導入された」とは、シリコーン骨格に修飾基を含有する状態を指す。
【0100】
修飾基は、例えば、シラノール基と修飾基を含有する修飾剤とを接触させることにより導入される。修飾剤としては、シラノール基と相互作用を形成できるものであれば特に制限されず、有機ケイ素化合物、温度応答性部位を含む修飾剤、シリル化剤、シランカップリング剤、有機ジルコニウム化合物、有機チタン化合物、有機アルミニウム化合物、イソシアネート化合物、撥液性基を含有するシランカップリング剤等が好適に挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0101】
本実施形態の修飾多孔質体における「修飾基が導入された部位」は、本実施形態におけるシリコーン骨格の少なくとも一部の表面に存在するシラノール基(Si-OH)が、修飾剤と反応することにより修飾基が導入された部位、及び/又は、修飾剤と共有結合以外の相互作用をしている部位を指す。上記共有結合以外の相互作用は、例えば、水素結合、イオン結合、分子間力等が挙げられる。
【0102】
例えば、シラノール(Si-OH)基を含む修飾剤、及び/又はアルコキシ基(Si-ORX;RXは任意の有機基である)を含むシラン化合物の修飾剤を用いる場合、「修飾基が導入された部位」は、以下のシロキサン結合を形成する形式(形式A)及び/又は少なくとも一つの水素結合を形成する形式(形式B)を含んでいてよい。
【0103】
【化11】
(Rxは、それぞれ独立して、任意の有機基である。)
【0104】
すなわち、本実施形態の改質多孔質体に修飾基を導入する場合、修飾基は、有機ケイ素化合物、温度応答性部位を含む修飾剤、シリル化剤、シランカップリング剤、有機ジルコニウム化合物、有機チタン化合物、有機アルミニウム化合物、イソシアネート化合物、撥液性基を含有するシランカップリング剤に由来する基である。修飾基は、撥液性基、有機チタニウム基、有機ジルコニウム基、有機アルミニウム基、及び有機シリル基であることが好ましい。
【0105】
有機ケイ素化合物としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、1,6-ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、加水分解性基含有シロキサン(商品名KPN3504、信越シリコーン製)等のシラン化合物、アミノ変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、カルビノール変性シリコーン、メルカプト変性シリコーン、カルボキシル変性シリコーン、ハイドロジェン変性シリコーンメタクリル変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、フェノール変性シリコーン、シラノール変性シリコーン、アクリル変性シリコーンカルボン酸無水物変性シリコーン等が挙げられる。
【0106】
温度応答性部位を含む修飾剤を用いることもできる。温度応答性部位としては例えば、(N-イソプロピルアクリルアミド)が重合したユニットを含むシランカプリング剤等が挙げられる。例えば末端がポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)修飾トリエトキシシランが挙げられる。
【0107】
シリル化剤としては、例えば、トリメチルシリルクロライド、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルシリルトリフロロメタンスルホネート、トリエチルシリルクロライド、t-ブチルジメチルシリルクロライド、トリイソプロピルシリルクロライド、1,3-ジクロロ-1,1,3,3-テトライソプロピルジシロキサン、クロロメチルトリメチルシラン、トリエチルシラン、t-ブチルジメチルシラン、トリメチルシリルアセチレン、ヘキサメチルジシラン、アリルトリメチルシラン、トリメチルビニルシラン等が挙げられる。
【0108】
シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-(ビニルベンジル)-2-アミノエチル-3-アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート、3-ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、ジメトキシシラン、ジエトキシシラン等が挙げられる
【0109】
有機ジルコニウム化合物としては、例えば、ノルマルプロピルジルコネート、ノルマルブチルジルコネート等のジルコニウムアルコキシド(商品名:オルガチックスZAシリーズ、松本ファインケミカル株式会社製)ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウム、テトラアセチルアセトネート、ジルコニウムモノアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート、ジルコニウムエチルアセトアセテート、オクチル酸ジルコニウム化合物、ステアリン酸ジルコニウム、塩化ジルコニル化合物、ジルコニウムラクテートアンモニウム等のジルコニウムキレート(商品名:オルガチックスZCシリーズ、松本ファインケミカル株式会社製)等が挙げられる。
【0110】
有機チタン化合物としては、テトライソプロピルチタネート、テトラノルマルブチルチタネート、ブチルチタネートダイマー、テトラオクチルチタネート等のチタンアルコキシド(商品名:オルガチックスTAシリーズ、松本ファインケミカル株式会社製)、テトラアセチルアセトネート、チタンアセチルアセトネート、チタンテトラアセチルアセトネート、チタンエチルアセトアセテート、ドデシルベンゼンスルホン酸チタン化合物、リン酸チタン化合物、チタンオクチレングリコレート、チタンエチルアセトアセテート、チタンラクテートアンモニウム塩、チタンラクテート、チタントリエタノールアミネート、テトライソプロピルチタネート、テトラターシャリーブチルチタネート、テトラステアリルチタネート、チタンアセチルアセトネート、チタンオクチレングリコレート化合物、チタンオクチレングリコレート、チタンイソステアレート、チタンラクテート、チタンラクテートアンモニウム塩、チタンジエタノールアミネートチタンアミノエチルアミノエタノレート等のチタンキレート(商品名:オルガチックスTCシリーズ、松本ファインケミカル株式会社製)等が挙げられる。
【0111】
有機アルミニウム化合物としては、例えば、アルミニウムセカンダリーブトキシド等のアルミニウムアルコキシド(商品名:オルガチックスALシリーズ、松本ファインケミカル株式会社製)、アルミニウムトリスアセチルアセトネート、アルミニウムビスエチルアセトアセテートモノアセチルアセトネート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート等のアルミニウムキレート(商品名:オルガチックスALシリーズ、松本ファインケミカル株式会社製)等が挙げられる。
【0112】
イソシアネート化合物としては、例えば、メチルトリイソシアネートシラン、テトライソシアネートシラン等のシリルイソシアネート(商品名:オルガチックスSIシリーズ、松本ファインケミカル株式会社製)等が挙げられる。
【0113】
本実施形態の修飾多孔質体における撥液性基とは、液体を弾く性質を生じる基を指す。また、本明細書において撥液性とは、撥水性及び撥油性を包含する。本実施形態の多孔質体における撥液性基としては、例えば、フッ素原子を含む有機基が挙げられる。本実施形態の修飾多孔質体の一つは、三次元網目状の形状を有するシリコーン骨格を含有する修飾多孔質体であって、前記シリコーン骨格が、(R1aSiO3/2)で表されるシロキサン単位A(式中、R1aは、1価の基を表す。)を含む重合体に由来し、前記修飾多孔質体が、前記シリコーン骨格の表面に存在するシラノール基に撥液性基が導入された撥液性部位を含む、修飾多孔質体である。修飾基として撥液性気を有する本実施形態の修飾多孔質体は、熱分解に対する耐性があり、UVC処理後も高い反射率、撥液性を維持することができる。
【0114】
フッ素原子を含む有機基としては、例えば、フッ素基、炭素数1~100の直鎖状若しくは分岐状フルオロアルキル基、及び、炭素数3~200のフルオロポリエーテル基が好適に挙げられる。これらの基は、一種単独であってもよく、二種以上の組み合わせであってもよい。
【0115】
炭素数1~100の直鎖状若しくは分岐状フルオロアルキル基としては、例えば、下記に示すものが例示できる。
m2m+1-,
H-Cm2m-,
r2r+1-CH2-(CF2s-,
(mは1~10の整数、rは1~8の整数、sは1~8の整数、r+sは2~10の整数である。)
【0116】
炭素数3~200のフルオロポリエーテル基としては、例えば、下記に示すものが例示できる。
F-(Cq2qO)p-C24-,
【化12】
(pは1~6の整数、qは1~3の整数である。Rf’は炭素数1~10の直鎖状又は分岐状パーフルオロアルキル基、Xはフッ素原子又はトリフルオロメチル基、a、b、c、dは互いに独立に0~66の整数であり、但し、a+b+c+dは1以上、好ましくは1~50、より好ましくは1~5であり、eは0又は1である。Rf’O-はフッ素であってもよい。)
【0117】
撥液性基としては、下記に示すものがより好ましい。
m2m+1-,
【化13】
(m及びpは上記と同じである。)
【0118】
撥液性基としては、具体的には、下記式に示される基が挙げられる。
F-,
CF3-,
CF3CF2-,
CF3CF2CF2-,
(CF32CF-,
CF3CF2CF2CF2-,
HCF2CF2CF2CF2-,
(CF32CFCF2-,
CF3(CF24CF2-,
HCF2(CF24CF2-,
CF3(CF26CF2-,
CF3(CF23CH2(CF25-,
CF3OCF2CF2-,
CF3CF2CF2OCF2CF2-,
CF3CF2CF2OCF(CF3)-,
F(CF2CF2CF2O)3CF2CF2-,
F(CF2CF2CF2O)4CF2CF2-,
F(CF2CF2CF2O)10CF2CF2-,
F(CF2CF2CF2O)24CF2CF2-,
F(CF2CF2O)10(CF2O)15CF2CF2-,
【化14】
【0119】
本実施形態の修飾多孔質体における撥液性部位は、下記式(I-1)、(I-2)、及び(I-3)で表されるシロキサン構造のいずれかを含むことが好ましい。式(I-1)、(I-2)、及び(I-3)で表されるシロキサン構造は、例えば、シリコーン骨格(共重合体)の表面に存在するシラノール結合(-Si-OH)及び/又はシロキシ結合(-Si-OR;ORは炭素数1~5のアルコキシ基であることが好ましい)とシロキサン結合(-Si-O-Si-)を形成することにより結合できる。
【0120】
【化15】
【0121】
式(I-1)、(I-2)、(I-3)中、
aは、それぞれ独立して、置換又は非置換のアルキル基、アリール基、ビニル基、メルカプトアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、又は、-Q-Rfであり、
Rfは、フッ素基、炭素数1~100の直鎖状若しくは分岐状フルオロアルキル基、又は炭素数3~200のフルオロポリエーテル基であり、
Qは、単結合又は炭素数1~12の2価の有機基である。
ただし、式(I-1)及び(I-2)における複数のRaの少なくとも一つは、-Q-Rfであり、式(I-3)におけるRaは、-Q-Rfである。
【0122】
式(I-1)、(I-2)、(I-3)中、置換又は非置換のアルキル基におけるアルキル基は、好ましくは炭素数1~5のアルキル基である。炭素数1~5のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基(n-プロピル、イソプロピル、シクロプロピルを含む)、ブチル基(n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、シクロブチルを含む)、ペンチル基(n-ペンチル、イソペンチル、sec-ペンチル、tert-ペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル等を含む)が挙げられ、好ましくはメチル基及びエチル基であり、より好ましくはメチル基である。
【0123】
アルキル基上の置換基としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン元素等が挙げられる。置換されたアルキル基としては、フルオロアルキル基が好ましい。
【0124】
アリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニリル基、ナフチル基等を挙げることができ、好ましくはフェニル基である。
【0125】
メルカプトアルキル基としては、メルカプトメチル基、メルカプトエチル基、メルカプトプロピル基等が挙げられ、メルカプトプロピル基であることが好ましい。
【0126】
炭素数1~5のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基(n-プロポキシ、イソプロポキシ、シクロプロピルオキシを含む)、ブトキシ基(n-ブトキシ、イソブトキシ、tert-ブトキシ、シクロブチルオキシを含む)、ペンチルオキシ基(n-ペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、sec-ペンチルオキシ、tert-ペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、シクロペンチルオキシ等を含む)が挙げられる。
【0127】
式(I-1)、(I-2)、(I-3)中、-Q-Rf以外のRaとしては、置換又は非置換のアルキル基及び/又は炭素数1~5のアルコキシ基が好ましい。
【0128】
Rfにおけるフッ素基、炭素数1~100の直鎖状若しくは分岐状フルオロアルキル基、又は炭素数3~200のフルオロポリエーテル基としては、上述した、撥液性基と同様の例示をすることができ、同様の好ましい基を挙げることができる。
【0129】
Qにおける炭素数1~12の2価の有機基は、メチレン基、エチレン基、プロピレン基(トリメチレン基、メチルエチレン基)、ブチレン基(テトラメチレン基、メチルプロピレン基)、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基等のアルキレン基、フェニレン基等のアリーレン基、又はこれらの基の2種以上の組み合わせ(アルキレン-アリーレン基等)、あるいはこれらの基にエーテル結合、アミド結合、エステル結合、ジオルガノシリレン基等から選ばれる1種又は2種以上の構造を介在させたもの、さらに上記以外に酸素原子、窒素原子、ケイ素原子から選ばれる1種又は2種以上を含む基を含有してもよい2価の炭化水素基が挙げられる。
【0130】
Qとしては、下記式に示される基が好適に挙げられる。
-CH2-,
-CH2CH2-,
-CH2CH2CH2-,
-CH2-O-(CH2t-,
-CH2CH2-O-(CH2t-,
-OCH2-,
-CO-NH-CH2-,
-CO-N(Ph)-CH2-,
-CO-NH-CH2CH2-,
-CO-N(Ph)-CH2CH2CH2-,
-CO-N(CH3)-CH2CH2CH2-,
-CO-O-CH2-,
-CO-N(CH3)-Ph’-,
-CO-NRb-Y’-
【0131】
上記式中、Phはフェニル基、Ph’はフェニレン基であり、tは1~10の整数である。Y’は、-CH2-又は下記式で表される2価の基である。
【0132】
【化16】
【0133】
bは、水素原子又は非置換若しくは置換の、好ましくは炭素数1~10の1価炭化水素基である。炭素数1~10の1価炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;ビニル基、アリル基、プロペニル基等のアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基等や、これらの基の水素原子の一部又は全部がフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基(N≡C-)等で置換されたもの(例えば、クロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフルオロプロピル基、シアノエチル基等)が挙げられる。
【0134】
本実施形態の修飾多孔質体は、修飾基が撥液性基の場合、例えば、改質前のシリコーン多孔質体に紫外線を照射することにより、シリコーン多孔質体に含まれるシリコーン骨格の改質、すなわち、シラノール基(Si-OH)の導入を容易に行うことができ、シラノール基を起点としてシロキサン結合(-Si-O-Si-)によって撥液性基を導入できる。シロキサン結合に基づいて撥液性基を導入できることから、本実施形態の修飾多孔質は、紫外線照射後も撥水及び撥油性を維持することができる。本実施形態の修飾多孔質体は、修飾基が撥液性基の場合、当該多孔質体に含まれる撥液性部位において、直径2mmの液滴の染み込みがないことが好ましい。接触角は、撥液性の観点から、好ましくは10度以上、より好ましくは45度以上、さらに好ましくは90℃以上である。
【0135】
また、本実施形態の修飾多孔質体は、修飾基が撥液性基の場合、紫外線照射後に、前記撥液性部位において、直径2mmの液滴の染み込みがないことが好ましい。接触角は、撥液性の観点から、好ましくは10度以上、より好ましくは45度以上、さらに好ましくは90℃以上である。
【0136】
ここで、液滴としては、水滴、又は、ヘキサデカン、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、エチレングリコール、オクタン、ヘキサン、アセトン、若しくはテトラヒドロフランの液滴であることが好ましい。
【0137】
(高分子被覆物)
本実施形態の修飾多孔質体には、高分子被覆物が、多孔質体の三次元網目状のシリコーン骨格の表面の少なくとも一部を被覆した形態であってもよい。この場合、本実施形態の多孔質体は、多孔質体と、高分子被覆物とを含み、このような被覆した形態を「被覆多孔質体」ともいう。また、高分子被覆物は、改質前の多孔質体及び改質多孔質体におけるシリコーン骨格の表面の少なくとも一部において被覆していてもよい。
【0138】
なお、「高分子被覆物が、シリコーン多孔質体の三次元網目状のシリコーン骨格の表面を被覆している」とは、高分子被覆物がシリコーン多孔質体の三次元網目状のシリコーン骨格の表面を直接的あるいは間接的に被覆していることをいう。また、以下において、「高分子被覆物が、シリコーン多孔質体の三次元網目状のシリコーン骨格の表面の少なくとも一部を被覆している」ことを、「高分子被覆物がシリコーン多孔質体を被覆している」、「シリコーン多孔質体が高分子被覆物により被覆されている」等のように、省略して表現する場合がある。
【0139】
ここで、高分子被覆物は、多孔質体の三次元網目状のシリコーン骨格の表面の一部のみを被覆していてもよく、あるいは、前記骨格の表面の全部を被覆していてもよい。ここで、多孔質体の三次元網目状のシリコーン骨格の表面は、多孔質体自体の外形を形成(画定)する部分と、前記連通する空孔を形成(画定)する部分とからなる。
【0140】
本実施形態によれば、多孔質体が高分子被覆物により被覆されている場合、引張に強い(すなわち、引張強度の高い)多孔質体を得ることができる。
【0141】
本実施形態において、高分子被覆物による多孔質体のシリコーン骨格表面の被覆率は、所望される引張強度向上の効果が奏される限りにおいては、特に限定されない。引張強度を高める観点からは、当該被覆率は、例えば50%以上であることが好ましく、75%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましく、100%(すなわち、シリコーン多孔質体のシリコーン骨格表面の全部が高分子被覆物により被覆されている状態)がよりさらに好ましい。
【0142】
また、上記と同様の理由により、引張強度を良好に向上させるためには、高分子被覆物が、多孔質体のシリコーン骨格の表面の、多孔質体自体の外形を形成(画定)する部分のみならず、前記連通する空孔を形成(画定)する部分をも被覆していることが好ましい。また、被覆多孔質体が優れた柔軟性を有するためには、連通する空孔が高分子被覆物により埋まらない範囲で、高分子被覆物を形成させることが好ましい。
【0143】
高分子被覆物を形成する高分子材料としては、得られる被覆多孔質体の引張強度を向上しうるものであれば、特に制限なく使用することができる。高分子材料としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーンゴム等のシリコーン、ポリイミド、ポリフタルアミド等のポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン(メタ)アクリル酸共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン等のポリスチレン系樹脂、セルロースアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、ニトロセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース系樹脂、イソプレンゴム、ニトリルゴム、パーフロロゴム、クロロプレンゴム、アクリル酸エステルゴム、スチレンブタジエンゴム、シス-1,4-ポリブタジエン合成ゴム、天然ゴム等のゴム系材料、ユリアホルムアルデヒド樹脂等のユリア樹脂、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニルエチレン、ポリ塩化ビニル酢酸ビニル共重合体、塩化ビニルアクリル酸オクチル、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニル等のビニル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリ塩化ビニリデン等の塩化ビニリデン系樹脂、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(ポリ四フッ化エチレン)等のフッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体、非晶性ポリアルファオレフィンアタクチックポリプロピレン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アクリレート、クレゾール樹脂、クレゾールホルムアルデヒド、エチレンジアミン四酢酸、エチレンクロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレンーメチルアクリレート共重合体、エチレンーエチルアクリレート共重合体、エチレンプロピレンジエン三元共重合体、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、エチルビニルエーテル、エチレンビニルアルコール共重合体、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリアリルエーテルケトン、ポリアクリロニトリル、ポリアリルスルホン、ポリカーボネート、ポリジシクロペンタジエン、ポリエーテルニトリル、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンオキシド、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキル、ビニルエーテルコポリマー、ポリイソブチレン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデンポリビニリデンフルオロエチレン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、スチレンエチレンプロピレンスチレンブロック共重合体、スチレンイソプレンスチレンブロック共重合体、ポリウレタン、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾイミダゾール、ポリキナゾリンジオン、ポリベンゾオキサジノン、ポリオキサジアゾール等が挙げられる。なお、これらのうち1種を単独で用いてもよく、2種以上を適宜組み合わせて用いることも可能である。
【0144】
また、高分子被覆物を形成する高分子材料としては、耐熱性の観点から、シリコーン、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾオキサジノン、ポリベンゾイミダゾール、ポリキナゾリンジオン、ポリオキサジアゾール等が好ましい。
【0145】
これらの中でも、多孔質体のシリコーン骨格との親和性の観点からは、シリコーンが好ましい。シリコーンとは、ケイ素と酸素からなるシロキサン結合(-Si-O-Si-)を骨格とし、そのケイ素(Si)にメチル基(-CH3)を主体とする有機基が結合したポリマーである。ここで、シリコーンの側鎖の有機基は、メチル基の他、フェニル基、ジオール基、メタクリル基、シラノール基、フェノール基、ポリエーテル基、メチル基以外の直鎖アルキル基、フロロアルキル基、脂肪酸アミド基、アラルキル基、ミルカプト基等の不活性基であってもよく、(ジ)エポキシ基、(ジ)アミノ基、ビニル基、カルビノール基、メルカプト基、カルボキシル基、アクリル基、メタクリル基等の反応性官能基であってもよい。また、シリコーンは、直鎖状(オイル)であってもよく、分岐(樹脂)構造あるいは環状構造を有していてもよい。シリコーンの具体例としては、ジメチルシリコーン、メチルハイドロジェンシリコーン、メチルフェニルシリコーン、環状ジメチルシリコーン、上記記載の各種有機基変性シリコーン、上記記載の反応性官能基変性シリコーンが挙げられる。なお、環状構造を有するシリコーンを高分子材料として用いる場合には、白金触媒、酸若しくは塩基触媒等の適宜な触媒によって、環状構造を開環させてもよい。
【0146】
なお、高分子材料の数平均分子量は特に限定されるものではないが、例えば、100~1,000,000程度であり、好ましくは500~500,000である。ここで、高分子材料の数平均分子量は、ゲル パーミエーション クロマトグラフィ(GPC)により測定されるものとする。
【0147】
本実施形態において、高分子被覆物の被覆形態は特に限定されるものではないが、例えば、高分子被覆層の形態として多孔質体を被覆していてもよい。当該被覆層の形態の場合の被覆層の厚みは、多孔質体に所望される気孔率や気孔の平均孔径等に応じて適宜調整すればよく、特に限定されないが、例えば、10~5000nmであり、好ましくは100~1000nmである。
【0148】
本実施形態における被覆多孔質体は、高い引張強度と優れた柔軟性を両立する観点から、そのかさ密度が0.01~0.3g/ccであることが好ましく、0.08~0.2g/ccであることがより好ましい。なお、多孔質体のかさ密度は、多孔質体の見かけ容積(多孔質体の外形容積)の質量を測ることにより測定することができる。
【0149】
また、本実施形態の多孔質体は、高分子被覆物が三次元網目状のシリコーン骨格の表面の少なくとも一部を被覆した形態である場合、シリコーン多孔質体と高分子被覆物の質量比が50:1~1:1であることが好ましく、30:1~2:1であることがより好ましい。当該質量比が前記範囲内であると、高分子被覆物の被覆により被覆多孔質体の引張強度を向上させる効果が良好に発揮されるとともに、被覆多孔質体が優れた柔軟性を有することができる。
【0150】
本実施形態の被覆多孔質体は、歪み20%時の弾性率が0.01MPa以上であることが好ましい。歪み20%時の弾性率が0.01MPa以上となるように調整することにより、引張応力が加えられた際に容易に脆性破壊せず、引張に強い(引張強度の高い)多孔質体とすることができる。歪み20%時の弾性率は、より好ましくは0.02MPa以上であり、さらに好ましくは0.04MPa以上である。なお、歪み20%時の弾性率の上限は特に限定されないが、柔軟性の観点からは、例えば0.1MPa以下である。
なお、本明細書において、被覆多孔質体の歪み20%時の弾性率は、温度:25℃、引張速度50mm/minで引張試験を行った際の引張応力-歪み曲線の、歪み20%時の傾きから得られるものを示す。
【0151】
また、本実施形態の被覆多孔質体は、歪み80%時の圧縮応力が0.6MPa以下であることが好ましい。歪み80%時の圧縮応力が0.6MPa以下となるように調整することにより、柔軟性に優れた被覆多孔質体とすることができる。歪み80%時の圧縮応力は、より好ましくは0.4MPa以下であり、さらに好ましくは0.3MPa以下である。なお、歪み80%時の圧縮応力の下限は特に限定されないが、形状回復性の観点からは、例えば0.05MPa以上である。なお、本明細書において、被覆多孔質体の歪み80%時の圧縮応力は、温度:25℃、圧縮速度10mm/minで圧縮試験を行った際の圧縮応力-歪み曲線から得られるものを示す。
【0152】
<修飾多孔質体の製造方法>
本実施形態の一つは修飾多孔質体の製造方法である。本実施形態の製造方法は、三次元網目状の形状を有するシリコーン骨格を含有し、当該シリコーン骨格が、(R1aSiO3/2)で表されるシロキサン単位A(式中、R1aは、1価の基を表す。)を含む重合体で構成される多孔質体(すなわち、改質前の多孔質体)の少なくとも一部に紫外線を照射することにより改質多孔質体を得る照射工程と、前記改質多孔質体に形成されたシラノール基と、修飾剤とを接触させることにより修飾部位が形成された修飾多孔質体を得る修飾工程と、を含む、修飾多孔質体の製造方法である。
【0153】
本実施形態の修飾多孔質体の製造方法は、改質前のシリコーン多孔質体を製造する工程として、三官能のアルコキシシランを、相分離を伴ったゾル-ゲル反応により重合させることにより、三次元網目状のシリコーン骨格を有するシリコーン多孔質体を形成する工程(シリコーン多孔質体形成工程)をさらに含んでいてもよい。
【0154】
改質前の多孔質体が、元々、光を反射する特性を有していたとしても、紫外線を照射することにより、多孔質体の内部表面(すなわち、連通する気孔と接するシリコーン骨格)もシラノール化することができ、紫外線領域でも高い反射率を示し、且つシラノール基が導入された多孔質体を得ることができる。
【0155】
本実施形態の製造方法では、改質前のシリコーン多孔質体を製造する工程において、第1の工程として、少なくとも三官能のアルコキシシランを前駆体として用い、これらをゾル-ゲル反応による重合によりSi-O結合のネットワーク化をしつつ、界面活性剤で相分離を制御しながら、酸触媒及び塩基触媒による酸塩基2段階反応を行うことにより、気孔と、前記気孔を形成する三次元網目状のシリコーン骨格とを有するシリコーン多孔質体を形成する。
【0156】
まず、ガラス容器等の容器中で、水等の溶媒と酸触媒を混合して酸溶液を調製し、その酸溶液中に界面活性剤及び塩基触媒を添加する。
【0157】
次に、三官能のアルコキシシラン、及び必要に応じて二官能のアルコキシシランを添加し、例えば、10~30℃で0.5~2.0時間撹拌して、これらアルコキシシランの加水分解を進行させる。
【0158】
その後、得られた溶液を密封容器に移してから、例えば、50~85℃で6~48時間加熱することにより、塩基触媒を加水分解して塩基性条件下としつつ、加水分解したアルコキシシランをゾル-ゲル反応により重縮合させることにより、湿潤ゲル(ウェットゲル)を得る。
【0159】
続いて、得られた湿潤ゲルを、水とイソプロピルアルコールとの混合溶液等に含浸させ、その後、イソプロピルアルコール、メタノール等にて洗浄し、未反応のアルコキシシランや界面活性剤を除去する。
【0160】
さらに、このようにして得られるモノリス状ゲルをノルマルヘキサン等の非極性溶媒に含浸させて溶媒置換をした後に、例えば、20~80℃で5~24時間乾燥させることにより、キセロゲルとしてのモノリス構造を有するシリコーン多孔質体が得られる。また、このようにして得られるモノリス状ゲルを炭酸ガス等により超臨界乾燥させることにより、エアロゲルとしてのモノリス構造を有するシリコーン多孔質体とすることもできる。
【0161】
なお、本実施形態の製造方法は、目的とするモノリス構造を有する多孔質体を得られる限り、材料の種類やそれらを添加する順番、反応条件等は適宜調整することができ、上記実施形態に限定されない。
【0162】
界面活性剤としては、例えば、塩化n-ヘキサデシルトリメチルアンモニウム(CTAC)、臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTAB)等を用いることができる。
【0163】
酸触媒としては、例えば、酢酸、シュウ酸、ギ酸等を用いることができる。
【0164】
塩基触媒としては、例えば、尿素、アンモニア水等を用いることができる。
【0165】
また、二官能のアルコキシシラン及び三官能のアルコキシシランに加えて、必要に応じて、2つ以上のケイ素原子を含むアルコキシシラン類及び四官能のアルコキシシランを用いてもよい。
【0166】
本実施形態の製造方法は、前記シリコーン多孔質体形成工程に続き、第2の工程として、上記第1の工程により得られたシリコーン多孔質体に対して、その熱分解開始温度未満の温度で加熱処理(アニール処理)を行う工程を含んでいてもよい。当該加熱処理(アニール処理)を行うことにより、シリコーン多孔質体を構成するシリコーン骨格における未反応部の割合を制御することができる。なお、加熱処理(アニール処理)は、例えば、シリコーン多孔質体を所定の温度に加熱された加熱炉中にて所定時間保持することにより行うことができる。
【0167】
加熱処理(アニール処理)の加熱温度は、多孔質体の熱分解開始温度未満の温度であればよく、使用する出発原料(二官能のアルコキシシラン及び三官能のアルコキシシラン等)の種類や加熱時間等を考慮して適宜設定することができるが、好ましくは320℃以下であり、より好ましくは300℃以下である。
【0168】
一方、加熱処理(アニール処理)における加熱温度の下限は特に限定されないが、例えば100℃以上であり、好ましくは150℃以上である。また、多孔質体が所望の耐熱クッション回復性を有するためには、その多孔質体が高温での圧縮下で使用される際の温度以上の温度で加熱処理(アニール処理)を施すことが好ましい。
【0169】
また、加熱処理(アニール処理)における加熱時間は、使用する出発原料(二官能のアルコキシシラン及び三官能のアルコキシシラン等)の種類や加熱温度等を考慮して適宜設定することができ、特に限定されないが、例えば8時間以上であり、好ましくは12時間以上であり、より好ましくは18時間以上である。また、加熱時間は、例えば120時間以下であり、好ましくは100時間以下であり、より好ましくは80時間以下であり、さらに好ましくは70時間以下であり、よりさらに好ましくは60時間以下ある。ただし、高温且つ長時間の加熱処理(アニール処理)を施すと、シリコーン多孔質体が劣化し、所望の柔軟性や耐熱クッション回復性を発揮できなくなるおそれがある。一方、低温且つ短時間の加熱処理(アニール処理)では、シリコーン骨格における未反応部の割合を十分に制御できないおそれがある。したがって、加熱処理(アニール処理)を行うにあたっては、これらを考慮した上で、適切な条件を選択して行うことが好ましい。
【0170】
本実施形態の製造方法は、改質前のシリコーン多孔質体の少なくとも一部を改質する工程において、改質前のシリコーン多孔質体に対しオゾン存在下で紫外線照射を行うことが好ましい。
【0171】
紫外線照射には、レーザー、LEDやランプ等の光源を用いることができる。また、セン特殊光源(株)PL17-110等の市販の装置を用いて、オゾン存在下で紫外線照射を行うことができる。
【0172】
照射する紫外線の波長としては、通常10nm以上400nm以下であり、好ましくは100nm以上400nm以下であり、より好ましくは150nm以上350nm以下であり、さらに好ましくは150nm以上300nm以下である。
【0173】
紫外線照射の時間は、照射対象の改質前のシリコーン多孔質体の大きさ等により適宜調整すればよく、通常0.5時間以上30時間以下である。
【0174】
本実施形態の製造方法は、前記改質前のシリコーン多孔質体形成工程の後、又は、前記加熱処理(アニール処理)を行う工程の後、又は、紫外線照射により改質する工程の後、又は、改質多孔質体の少なくとも一部を修飾基導入部位とする工程の後、高分子被覆物をシリコーン多孔質体に被覆する工程(被覆工程)を含んでもよい。被覆工程に供する多孔質体としては、改質多孔質体の少なくとも一部を修飾基導入部位とする工程の後の多孔質体であることが好ましい。
【0175】
高分子被覆物をシリコーン多孔質体に被覆する方法としては、例えば、高分子材料を含む溶液にシリコーン多孔質体を浸漬した後、引き上げる方法(以下、ディップコート法ともいう)が挙げられる。また、ディップコート法以外にも、リバースコート法、スプレーコート法、バーコート法、グラビアコート法、ロッドコート法、ダイコート法、スピンコート法、エクストルージョンコート法等の各種ウェットコーティング法を用いることもできる。なお、ウェットコーティングによりシリコーン多孔質体表面に高分子材料を含む溶液の塗膜を形成した後には、溶媒を自然乾燥、加熱乾燥等により適宜除去して高分子被覆物を形成すればよい。乾燥を行う際の条件は、例えば、20~250℃で2~24時間である。
【0176】
高分子材料を含む溶液の溶媒としては、高分子材料の種類等を考慮して適宜選択すればよく、特に限定されるものではないが、例えば、クロロホルム、四塩化炭素、1,2-ジクロルエタン、1,2-ジクロルエチレン(別名:二塩化アセチレン)、1,1,2,2-テトラクロルエタン(別名:四塩化アセチレン)、トリクロルエチレン、二硫化炭素、アセトン、イソブチルアルコール、イソプロピルアルコール、イソペンチルアルコール(別名:イソアミルアルコール)、ベンジルアルコール、フェノール、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル(別名:セロソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(別名:セロソルブアセテート)、エチレングリコールモノ-ノルマル-ブチルエーテル(別名:ブチルセロソルブ)、エチレングリコールモノメチルエーテル(別名:メチルセロソルブ)、オルト-ジクロルベンゼン、キシレン、クレゾール、クロロベンゼン、ジメチルスルホキシド、酢酸イソブチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソペンチル(別名:酢酸イソアミル)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ノルマル-ブチル、酢酸ノルマル-プロピル、酢酸ノルマル-ペンチル(別名酢酸ノルマル-アミル)、酢酸メチル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、1,4-ジオキサン、ジクロルメタン(別名:二塩化メチレン)、N,N-ジメチルホルムアミド、スチレン、テトラクロルエチレン(別名:パークロルエチレン)、テトラヒドロフラン、1,1,1-トリクロルエタン、トルエン、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、1-ブタノール、2-ブタノール、メタノール、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、メチルシクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノン、メチル-ノルマル-ブチルケトン、ガソリン、コールタールナフサ(ソルベントナフサを含む)、グリセリン、石油エーテル、石油ナフサ、石油ベンジン、テレビン油等が挙げられる。これらの溶媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上を適宜選択して用いることもできる。
【0177】
高分子材料を含む溶液中の高分子材料の濃度は、使用する高分子材料や溶媒の種類等によって適宜調整することができ、特に限定されるものではないが、高分子被覆物の被覆により被覆多孔質体の引張強度を向上させる効果を良好に発揮させる観点から、0.1質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることがさらに好ましい。一方、被覆多孔質体が優れた柔軟性を有するためは、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、3質量%以下であることがさらに好ましい。
【0178】
また、高分子材料を含む溶液は、高分子材料及び溶媒以外の物質を含んでいてもよく、例えば、高分子被覆物とシリコーン多孔質体のシリコーン骨格との密着性を向上させるために、有機バインダーを含んでいてもよい。
【0179】
また、高分子被覆物をシリコーン多孔質体に被覆する方法としては、上記のディップコート法等の各種ウェットコーティング法以外にも、高分子材料を揮発させた状態とし、シリコーン多孔質体に蒸着させる方法や、シリコーン多孔質体となるゲルに粉末状の高分子材料を混合し、加熱溶融させてから固化させる方法等も使用可能である。なお、高分子被覆物をシリコーン多孔質体の表面の全部に均一に被覆するためには、ディップコート法、高分子材料を揮発させた状態としシリコーン多孔質体に蒸着させる方法等が好ましい。
【0180】
本実施形態の製造方法は、被覆工程の後、シリコーン多孔質体の表面に被覆された高分子被覆物を硬化させる工程(硬化工程)を含んでもよい。シリコーン多孔質体の表面に被覆された高分子被覆物は、必要に応じて硬化される。高分子被覆物の硬化は、例えば、加熱や、紫外線や電子線等の光の照射等により行われる。また、必要に応じて、高分子材料に触媒や架橋剤等を添加してもよい。
【0181】
本実施形態の製造方法では、改質前の多孔質体に対して、紫外線を照射することにより、当該改質前の多孔質体の少なくとも一部にシラノール基が導入されることにより改質される。改質された多孔質体は、IRスペクトル測定から求められる、シラノール基面積/SiOSi基面積の比が0.02以上である改質部位を含むことが好ましい。
【0182】
したがって、本実施形態の製造方法において紫外線を照射する対象の多孔質体の紫外線照射位置を調整することによって、得られる多孔質体を、多孔質体の全体が改質された多孔質体である形態とすることも、多孔質体の少なくとも一部に改質部位を含む形態とすることもできる。
【0183】
改質は、物体との接触、摩擦等によって、多孔質体の表面(ここでいう表面とは、多孔質体自体の外形を形成(画定)する部分である。)が削れた場合においても改質が維持される特性がある。このような特性は、親水性物質を多孔質体に単にコーティングして改質することによっては得ることができない。
【0184】
紫外線を照射することにより、改質前の多孔質体に含まれるシリコーン骨格の表面において以下の反応が起こる。この反応によって、改質前のシリコーン多孔質の紫外線照射部はシラノール基(Si-OH)を含む改質部位となる。
【0185】
【化17】
【0186】
Rとしては、置換又は非置換のアルキル基、アリール基、ビニル基、メルカプトアルキル基等が挙げられる。
【0187】
置換又は非置換のアルキル基におけるアルキル基としては、好ましくは炭素数1~5のアルキル基であり、より好ましくはメチル基又はエチル基であり、さらに好ましくはメチル基である。アルキル基上の置換基としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン元素等が挙げられる。置換されたアルキル基としては、フロロアルキル基が好ましい。
【0188】
アリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニリル基、ナフチル基などを挙げることができ、好ましくはフェニル基である。
【0189】
メルカプトアルキル基としては、メルカプトメチル基、メルカプトエチル基、メルカプトプロピル基等が挙げられ、メルカプトプロピル基であることが好ましい。
【0190】
続いて、本実施形態の製造方法では照射工程により得られた改質多孔質体に対して、修飾剤を接触させることにより、修飾部位が形成された修飾多孔質体を得る修飾工程を行う。
【0191】
修飾工程において、上記改質多孔質体に含まれるシラノール基(Si-OH)は、例えば撥液性基を有するシランカップリング剤とは以下に示す反応が起こり、少なくとも一部に撥液性部位を含む多孔質体を得ることができる。
【0192】
【化18】
【0193】
修飾剤としては、撥液性基を含有するシランカップリング剤に加え、前述の有機ケイ素化合物、温度応答性部位を含む修飾剤、シリル化剤、シランカップリング剤、有機ジルコニウム化合物、有機チタン化合物、有機アルミニウム化合物、イソシアネート化合物等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0194】
修飾剤として撥液性基を有するシランカップリング剤を用いるとき、撥液性基を有するシランカップリング剤としては、シラノール基と相互作用(共有結合であっても、共有結合以外の相互作用であってもよい)を形成することができ、撥液性基を有するシランカップリング剤であれば特に制限されない。
【0195】
撥液性基を有するシランカップリング剤としては、例えば、下記式(II-1)~(II-6)のシランカップリング剤が挙げられる。これらのシランカップリング剤は一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0196】
【化19】
【0197】
式(II-1)~(II-6)中、
-ORcは、好ましくは炭素数1~5のアルコキシ基である。炭素数1~5のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基(n-プロポキシ、イソプロポキシ、シクロプロピルオキシを含む)、ブトキシ基(n-ブトキシ、イソブトキシ、tert-ブトキシ、シクロブチルオキシを含む)、ペンチルオキシ基(n-ペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、sec-ペンチルオキシ、tert-ペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、シクロペンチルオキシ等を含む)が挙げられる。
【0198】
dは、置換又は非置換のアルキル基、アリール基、ビニル基、メルカプトアルキル基である。
【0199】
置換又は非置換のアルキル基におけるアルキル基は、好ましくは炭素数1~5のアルキル基である。炭素数1~5のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基(n-プロピル、イソプロピル、シクロプロピルを含む)、ブチル基(n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、シクロブチルを含む)、ペンチル基(n-ペンチル、イソペンチル、sec-ペンチル、tert-ペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル等を含む)が挙げられ、好ましくはメチル基及びエチル基であり、より好ましくはメチル基である。
【0200】
アルキル基上の置換基としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン元素等が挙げられる。置換されたアルキル基としては、フルオロアルキル基が好ましい。
【0201】
アリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、ビフェニリル基、ナフチル基等を挙げることができ、好ましくはフェニル基である。
【0202】
メルカプトアルキル基としては、メルカプトメチル基、メルカプトエチル基、メルカプトプロピル基等が挙げられ、メルカプトプロピル基であることが好ましい。
【0203】
炭素数1~5のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基(n-プロポキシ、イソプロポキシ、シクロプロピルオキシを含む)、ブトキシ基(n-ブトキシ、イソブトキシ、tert-ブトキシ、シクロブチルオキシを含む)、ペンチルオキシ基(n-ペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、sec-ペンチルオキシ、tert-ペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、シクロペンチルオキシ等を含む)が挙げられる。
【0204】
式(II-1)~(II-6)中、Rf及びQは、式(I-1)、(I-2)、(I-3)におけるRf及びQと同義であり、同様の好ましい基を挙げることができる。
【0205】
改質多孔質体に修飾剤を導入することは、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、1-プロパノール、1-ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、PEGME、2-メトキシエタノール、テトラヒドロフラン等の極性溶媒やヘキサン、トルエン等の非極性存在下で接触させてもよい。
【0206】
修飾剤は、塩酸、酢酸、及び硝酸等の酸や、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、アンモニア、及び水酸化ナトリウム等の塩基や、スズ触媒等の触媒存在下で接触させてもよい。
【0207】
改質多孔質体と修飾剤とを接触させる際は、加熱を行ってもよく、未反応や未吸着の修飾剤を除去するために、修飾基が導入された改質多孔質体を溶媒で洗浄してもよく、修飾基が導入された改質多孔質体を焼成してもよい。
【0208】
以下、シラノール骨格の表面を撥液性化処理する方法について詳細を述べる。
【0209】
撥液性化処理では、改質後のシリコーン多孔質と、撥液性基を有するシランカップリング剤とを接触させることにより反応を行う。接触の方法としては、特に制限されないが、撥液性基を有するシランカップリング剤を含む処理液を用いて反応を行うことが好ましい。処理液の中には、酸触媒を混合することが好ましい。酸触媒としては、特に制限されないが、例えば、酢酸を好適に用いることができる。処理液中の溶媒としては、撥液性基を有するシランカップリング剤及び酸触媒を溶解できるものであれば特に制限されないが、水を好適に用いることができる。反応は、ガラス容器等の容器中に処理液を加え、そこに改質後のシリコーン多孔質を入れて浸漬させることにより行ってもよく、処理液を改質後のシリコーン多孔質に塗布することによって行ってもよい。
【0210】
修飾剤と接触させる際の温度は特に制限されず、改質後のシリコーン多孔質体の大きさにより適宜調整すればよく、通常10~40℃である。修飾剤との接触の時間は特に制限されないが、改質後のシリコーン多孔質体の大きさにより適宜調整すればよく、通常0.5~20時間である。容器中の処理液に改質後のシリコーン多孔質体を入れて浸漬させるとき、撹拌して、反応を進行させてもよい。
【0211】
接触後のシリコーン多孔質体は、アルコール、フッ素系溶媒等により洗浄し、遊離の修飾剤を除去することが好ましい。その後、得られたシリコーン多孔質体を、修飾剤の定着を高めるために、例えば、50~250℃の温度で1~24時間加熱することが好ましい。未反応のシラノール基が残留している場合は加熱処理によりシラノール基の脱水縮合ができ、修飾基による特性がより向上する傾向にある。
【0212】
本実施形態における、修飾剤による修飾は、物体との接触、摩擦等によって、多孔質体の表面(ここでいう表面とは、多孔質体自体の外形を形成(画定)する部分である。)が削れた場合においても修飾基による特性が維持される特性がある。このような特性は、修飾剤を多孔質体に単にコーティングすることによっては得ることができない。
【0213】
本実施形態の製造方法では、改質前の多孔質体に対して、紫外線を照射することによりシラノール基を導入し、当該シラノール基を起点に修飾基が導入されて新たな機能性を有する材料とすることができる。
本実施形態の製造方法において紫外線を照射する対象の多孔質体の紫外線照射位置を調整することによって、得られる多孔質体を、多孔質体の全体のシラノール基を導入することも、多孔質体の少なくとも一部にシラノール基を導入することもできる。したがって、一つの多孔質体において、全体を修飾基導入部位とすることもでき、一部分を修飾基導入部位とすることもできる。また、多孔質体のシラノール基導入部位の一部に修飾剤を接触させることにより、一つの修飾多孔質体に親水化部と修飾基導入部位を含むようにすることができる。したがって、本実施形態の修飾多孔質体の一つの態様は、前記シリコーン骨格の表面に形成されたシラノール基を有する親水化部位を含む修飾多孔質体である。
【0214】
本実施形態の修飾多孔質体の形状は特に制限されず、用途に応じて切断等の加工をして所望の形状とすればよい。修飾多孔質体を加工して所望の形状とする場合、改質部位及び修飾基部位を含まない多孔質体(改質前のシリコーン多孔質体)を加工して、その後修飾基導入部位を含む多孔質体としてもよく、改質部位又は修飾基導入部位を含む多孔質体を加工してもよい。多孔質体の形状は、例えば、シート状、円筒状、立方体状、直方体状、球状等が挙げられるが、これらに限定されない。本実施形態の多孔質体の大きさもまた特に制限されず、用途に応じて所望の大きさとすればよい。
【0215】
本実施形態の修飾多孔質体は、熱に対し安定性を有し、修飾基による機能性を有する。修飾基が撥液性基である修飾多孔質は、特に紫外線照射後も撥水及び撥油性を維持し、紫外線領域での高い反射率を示す。したがって、本実施形態の修飾多孔質体は、例えば、航空、宇宙、自動車、原子力施設、船舶、水処理、住宅、建築、医療、電子材料、農業、等の分野における光触媒材料、植物栽培用材料、細胞培養用材料、再生医療用材料、液体捕集材料、水捕集材料、エネルギー変換材料、熱応答性材料、光応答性材料、pH応答性材料、刺激応答性材料、センサー、自己修復性材料、ホログラム用材料、放射線遮蔽材料、断熱材料、吸音材料、分離材料用担体、触媒等の担持用担体、防汚性材料、貯蔵用材料、ウイルス、細菌等の除去、分離、または吸着材料、吸血材料、撥血材料、熱、光、放射線に対する防護材料、止血材料、反射材や可視領域だけでなく、紫外領域の反射材等として有用に用いることができる。本実施形態の反射材は、本実施形態の修飾多孔質体の少なくとも一部を被覆する高分子材料を含むことが好ましい。上記高分子材料は、シート状の形態を有することが好ましい。シート状の形態を有する高分子材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフィルムが挙げられる。フィルムの厚さとしては、特に制限されず、例えば、0.01mm~10.0mmであってもよい。本実施形態の反射材が上記高分子材料を含む場合、反射材は、シート状の形態を有する高分子材料を筒状の形成し、形成した筒状の高分子材料の表面に多孔質体を巻きつける形態であってもよい。この場合、形成した筒状は、円筒状であってもよく、蛇腹の筒状であってもよい。
【0216】
本実施形態の修飾多孔質体は、シートとすることができる。本実施形態の修飾多孔質体を含むシートは、分離膜、防汚シート等として用いることができる。
【0217】
本実施形態の修飾多孔質体は少なくとも一部に修飾基導入部位を含む形態とすることができるため、修飾多孔質体をシートとする場合、1枚のシートにおいて修飾基が導入された面及び親水面の双方を有する構成とすることができる。本実施形態のシートの一つの態様は、シートの一方の面が親水面であり、前記シートの多方の面が修飾基が導入された面であるシートである。本実施形態のシートにおける親水面は、IRスペクトル測定から求められる、シラノール基面積/SiOSi基面積の比が、0.02以上である親水化多孔質体を含むことが好ましい。本実施形態のシートにおける撥液面は、本実施形態の撥液性部位を含む多孔質体を含むことが好ましい。
【実施例
【0218】
以下、本発明につき、実施例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
【0219】
[水への接触角の測定]
協和界面科学製接触角計にて、ヘキサデカン又はメタノール及び水の接触角を測定した。
【0220】
[熱分解開始温度の測定]
熱重量-示差熱分析(TG-DTA)は、差動型示差熱天秤(リガク製、ThermoPlusTG8120)を用いて、エアーを100mL/分で常時供給しながら昇温速度5℃/分で実施した。
【0221】
[IRスペクトル測定(シラノール基面積/SiOSi基面積、Siメチル基面積/SiOSi基面積)]
パーキンエルマージャパン製(型式Spectrum400, Spotlight400)のIR測定装置を用いて、試料のATR-IRを測定した。ATR-IRの測定結果であるIRスペクトルから、シラノール基の面積、SiCH3の面積、及びSiOSi基の面積を、計算ソフトIgorProを用いて求めた。具体的には、得られたIRスペクトルに対して、Muiltipeak Fitting ver. 2を行い、シラノール基の面積の範囲を2600~3800cm-1とし、SiCH3の面積の範囲を1240~1300cm-1とし、SiOSi基の面積の範囲を960~1220cm-1として、面積を求めた。ただし、2900cm-1のCH結合由来のピークは、シラノール基の面積には含まなかった。
【0222】
[IRスペクトル測定(炭素-フッ素結合由来のピークの有無)]
パーキンエルマージャパン製(型式Spectrum400, Spotlight400)のIR測定装置を用いて、試料のATR-IRを測定した。
1250cm-1付近の炭素-フッ素結合由来のピークの有無を調べた。
【0223】
[吸水率の測定]
吸水率は、(縦20mm×横20mm)×厚さ1cm又は0.5cmの試験サンプルを用意し、イオン交換水に10分浸漬させた後サンプルを取り出し、以下の式より吸水率を求めた。
吸水率(%)=(浸漬後のサンプル質量-浸漬前のサンプル質量)/浸漬前のサンプル質量×100
【0224】
[反射率の測定]
直径cm、厚さ1cmの試験サンプルの試験サンプルを用意し、265nmの標準試料(スペクトラロン)に対する反射率を分光光度計UV-4100(日立製)を用いて測定した。
【0225】
[熱分解温度の測定]
次に、サンプルに対して、熱重量-示差熱分析(TG-DTA)を実施した。分析は、差動型示差熱天秤(リガク製、ThermoPlusTG8120)を用いて、エアーを100mL/分で常時供給しながら昇温速度5℃/分で実施した。
【0226】
[撥水性及び撥油性の測定]
協和界面科学製接触角計にて、UVCオゾン処理照射1h後のヘキサデカン及びUVCオゾン処理照射3h後の水の接触角を測定した。
【0227】
[紫外線試験後の撥水性及び撥油性の測定]
UVC照射装置(セン特殊光源(株)PL17-110)の平面台上で片面を1時間UVC処理を行って、UVC処理シリコーン多孔質体を作製した。
協和界面科学製接触角測定用のシリンジを用いて、直径2mmの液滴及び水の染み込みの有無を測定した。
【0228】
(実施例1)
<改質多孔質体の製造>
5mMの酢酸水溶液150mLに、界面活性剤としての塩化n-ヘキサデシルトリメチルアンモニウム10gと尿素50gを添加し、ガラス容器中で撹拌混合した。
次いで、前駆体としてのメチルトリメトキシシラン30mLとジメチルジメトキシシラン20mLを加え、60分間スターラーで撹拌した。撹拌後に、この溶液を密封容器に移し、80℃で24時間加熱することにより、尿素を加水分解して塩基性条件下としつつ、加水分解した前駆体をゾル-ゲル反応により重縮合させ、ウェットゲルを得た。得られたウェットゲルを水/イソプロピルアルコール(1:1)溶液に含浸させ、その後、イソプロピルアルコールにて洗浄することにより未反応試薬や界面活性剤を除去し、モノリス状ゲルを得た。得られたモノリス状ゲルを、ノルマルヘキサンに含浸させ溶媒置換した後に、60℃で24時間乾燥させることにより、キセロゲルとしてのモノリス構造を有するシリコーン多孔質体を得た。
さらに、得られたシリコーン多孔質体を直径3.5cm、厚さ1cmにカットし、192nm及び254nmのUVC照射装置(セン特殊光源(株)PL17-110)の平面台上で、カットした多孔質体の一方の面(直径3.5cmの円形の面)について3時間オゾン/UVC処理を行った後、多孔質体を裏返し、照射面に対する反対側の面に対し3時間オゾン/UVC処理を行って、改質多孔質体を作製した。この改質多孔質体の特性を表1に示す。
<修飾多孔質体の製造>
酢酸20μLをイオン交換水20mLに添加した溶液に、チタンテトライソプロポキシド(松本ファインケミカル製)65.2μLを滴下し、5分攪拌して処理液を得た。得られた処理液中で上記<改質多孔質体の製造>にて作製した改質多孔質体を室温で2時間浸漬した。浸漬後の改質多孔質体をエタノールで洗浄し、30℃で1時間真空乾燥を行った。その後乾燥機にて改質多孔質体を80℃で2時間加熱後、実施例1のチタニウム化された修飾多孔質体を得た。SEM-EDX(極低加速高分解能電子顕微鏡SU8220、HITACHI製)にて、多孔体表面のチタンの有無を確認し、熱分解開始温度を測定した。
【0229】
【表1】
【0230】
(実施例2)
酢酸20μLをイオン交換水20mLに添加した溶液に、チタンテトライソプロポキシド(松本ファインケミカル製)65.2μLを滴下し、5分攪拌して処理液を得た。得られた処理液中で実施例1の<改質多孔質体の製造>にて作製した改質多孔質体を室温で2時間浸漬した。浸漬後の改質多孔質体をエタノールで洗浄し、30℃で1時間真空乾燥を行った。その後乾燥機にて改質多孔質体を80℃で2時間加熱後、卓上型電気炉にて300℃で6時間焼成し、実施例2のチタニウム化された修飾多孔質体を得た。SEM-EDX(極低加速高分解能電子顕微鏡SU8220、HITACHI製)にて多孔体表面のチタンの有無を確認し、熱分解開始温度を測定した。
【0231】
(実施例3)
酢酸20μLをイオン交換水20mLに添加した溶液に、ノルマルプロピルジルコネート(松本ファインケミカル製)65.2μLを滴下し、5分攪拌して処理液を得た。得られた処理液中で実施例1の<改質多孔質体の製造>にて作製した改質多孔質体を室温で2時間浸漬した。浸漬後の改質多孔質体をエタノールで洗浄し、30℃で1時間真空乾燥を行った。その後乾燥機にて改質多孔質体を80℃で2時間加熱後、実施例3のジルコニウム化された修飾多孔質体を得た。SEM-EDX(極低加速高分解能電子顕微鏡SU8220、HITACHI製)にて多孔体表面のジルコニウムの有無を確認し熱分解開始温度を測定した。
【0232】
(実施例4)
酢酸20μLをイオン交換水20mLに添加した溶液に、アルミニウムセカンダリーブトキシド(松本ファインケミカル製)65.2μLを滴下し、5分攪拌して処理液を得た。得られた処理液中で実施例1の<改質多孔質体の製造>にて作製した改質多孔質体を室温で2時間浸漬した。浸漬後のシリコーン多孔質体をエタノールで洗浄し、30℃で1時間真空乾燥を行った。その後乾燥機にて改質多孔質体を80℃で2時間加熱後、実施例4のアルミニウム化された修飾多孔質体を得た。SEM-EDX(極低加速高分解能電子顕微鏡SU8220、HITACHI製)にて多孔体表面のアルミニウムの有無を確認し熱分解開始温度を測定した。
【0233】
(比較例1)
<シリコーン多孔質体の製造>
オゾン/UVC処理を行わなかったこと以外は、実施例1の<改質多孔質体の製造>と同様にして、シリコーン多孔質体を作製した。
<修飾の処理>
上記<シリコーン多孔質体の製造>のシリコーン多孔質体を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、修飾の処理を行ったが、修飾基が導入されたものは得られなかった。
【0234】
(比較例2)
比較例1の<シリコーン多孔質体の製造>のシリコーン多孔質体を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、修飾の処理を行ったが、修飾基が導入されたものは得られなかった。
【0235】
(比較例3)
比較例1の<シリコーン多孔質体の製造>のシリコーン多孔質体を用いたこと以外は、実施例3と同様にして、修飾の処理を行ったが、修飾基が導入されたものは得られなかった。
【0236】
(比較例4)
比較例1の<シリコーン多孔質体の製造>のシリコーン多孔質体を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、修飾の処理を行ったが、修飾基が導入されたものは得られなかった。
【0237】
実施例1~4及び比較例1~4の結果を表2に示す。
【0238】
【表2】
【0239】
(実施例5)
酢酸20μLをイオン交換水20mLに添加した溶液に、トリメトキシシラン(和光純薬工業製)65.2μLを滴下し、5分攪拌して処理液を得た。得られた処理液中で実施例1の<改質多孔質体の製造>にて作製した改質多孔質体を室温で2時間浸漬した。浸漬後の改質多孔質体をエタノールで洗浄し、30℃で1時間真空乾燥を行った。その後乾燥機にて80℃で2時間加熱後、実施例5のSiH化された修飾多孔質体を得た。得られた修飾多孔質体をフーリエ変換赤外分光光度計(島津製作所製、IRAffinity-1)により臭化カリウムを混合した標準試料を用いてラマン分光測定を行った。また、ラマン分光測定は、共焦点ラマン分光測定装置(HORIBA製、Xplora)を用いて行った。FT-IR及びラマンのいずれにおいても、波数2250cm-1にシャープなSi-H伸縮振動が確認された。また、FT-IRにおいて、波数1000~1250cm-1に強いSi-O-Siの振動と、波数800~925cm-1にO-Si-Hの振動が確認された。
【0240】
(比較例5)
国際公開第2014083729号の実施例1に記載の方法で得られたSiH基を有するシリコーン多孔質体を合成した。得られた多孔質体をフーリエ変換赤外分光光度計(島津製作所製、IRAffinity-1)により臭化カリウムを混合した標準試料を用いてラマン分光測定を行った。また、ラマン分光測定は、共焦点ラマン分光測定装置(HORIBA製、Xplora)を用いて行った。FT-IRおよびラマンのいずれにおいても、波数2250cm-1にシャープなSi-H伸縮振動が確認された。また、FT-IRにおいて、波数1000~1250cm-1に強いSi-O-Siの振動と、波数800~925cm-1にO-Si-Hの振動が確認された。ポリエチレンオキシド(PEO)は、波数1750cm-1付近のエーテル単位による広いピークによって、モノリス中に残っていることが確認された。
【0241】
実施例5及び比較例5の結果を表3に示す。
【0242】
【表3】
【0243】
(実施例6)
酢酸5μLをイオン交換水0.5mLに添加した溶液に、側鎖がポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)を有するトリエトキシシラン(アルドリッチ製、商品名Poly(N-isopropylacrylamide) triethoxysilane terminated)0.001g、メチルトリメトキシシラン1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロ-n-オクチルトリエトキシシラン(東京化成製)6.52μLをエタノール0.5mL添加した溶液を滴下し、5分攪拌して処理液を得た。得られた処理液中で実施例1の<改質多孔質体の製造>にて作製したUVCオゾン処理シリコーン多孔質体0.01gを室温で2時間浸漬した。浸漬後のシリコーン多孔質体をエタノール洗浄し、60℃で1時間真空乾燥を行った。その後乾燥機にて80℃で2時間加熱後、実施例6のポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)修飾多孔質体を得た。得られたポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)修飾多孔質体のATRIR分析を行い、カルボニル基の有無を確認した。また、得られたポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)修飾多孔質を80℃及び25℃で保管し、その温度での水の接触角を確認した。
【0244】
実施例6の結果を表4に示す。
【0245】
【表4】
【0246】
(実施例7)
5mMの酢酸水溶液150mLに、界面活性剤としての塩化n-ヘキサデシルトリメチルアンモニウム10gと尿素50gを添加し、ガラス容器中で撹拌混合した。
次いで、前駆体としてのメチルトリメトキシシラン30mLとジメチルジメトキシシラン20mLを加え、60分間スターラーで撹拌した。撹拌後に、この溶液を密封容器に移し、80℃で24時間加熱することにより、尿素を加水分解して塩基性条件下としつつ、加水分解した前駆体をゾル-ゲル反応により重縮合させ、ウェットゲルを得た。得られたウェットゲルを水/イソプロピルアルコール(1:1)溶液に含浸させ、その後、イソプロピルアルコールにて洗浄することにより未反応試薬や界面活性剤を除去し、モノリス状ゲルを得た。得られたモノリス状ゲルを、ノルマルヘキサンに含浸させ溶媒置換した後に、60℃で24時間乾燥させることにより、キセロゲルとしてのモノリス構造を有するシリコーン多孔質体を得た。
さらに、得られたシリコーン多孔質体を直径3.5cm、厚さ1cmにカットし、UVCオゾン照射装置(セン特殊光源(株)PL17-110)の平面台上で両面を6時間UVCオゾン処理を行って、UVCオゾン処理シリコーン多孔質体を作製した。
酢酸200μLをイオン交換水200mLに添加した溶液に、トリメトキシ(1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロデシル)シラン(TCI製)652μLを滴下し、5分攪拌して処理液を得た。得られた処理液中で上記UVCオゾン処理シリコーン多孔質体を室温で2時間浸漬した。浸漬後のシリコーン多孔質体をエタノールで洗浄し、30℃で1時間真空乾燥を行った。その後乾燥機にて80℃で2時間加熱後、実施例7のフッ素化修飾多孔質体を得た。図2に実施例7のフッ素化修飾多孔質体のSEM画像を示した。
【0247】
(実施例8)
5mMの酢酸水溶液150mLに、界面活性剤としての塩化n-ヘキサデシルトリメチルアンモニウム10gと尿素50gを添加し、ガラス容器中で撹拌混合した。
次いで、前駆体としてのメチルトリメトキシシラン50mLを加え、60分間スターラーで撹拌した。撹拌後に、この溶液を密封容器に移し、80℃で24時間加熱することにより、尿素を加水分解して塩基性条件下としつつ、加水分解した前駆体をゾル-ゲル反応により重縮合させ、ウェットゲルを得た。得られたウェットゲルを水/イソプロピルアルコール(1:1)溶液に含浸させ、その後、イソプロピルアルコールにて洗浄することにより未反応試薬や界面活性剤を除去し、モノリス状ゲルを得た。得られたモノリス状ゲルを、ノルマルヘキサンに含浸させ溶媒置換した後に、60℃で24時間乾燥させることにより、キセロゲルとしてのモノリス構造を有するシリコーン多孔質体を得た。
さらに、得られたシリコーン多孔質体を直径3.5cm、厚さ1cmにカットし、UVCオゾン照射装置(セン特殊光源(株)PL17-110)の平面台上で両面を6時間UVCオゾン処理を行って、UVCオゾン処理シリコーン多孔質体を作製した。
酢酸200μLをイオン交換水200mLに添加した溶液に、トリメトキシ(1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロデシル)シラン(TCI製)652μLを滴下し、5分攪拌して処理液を得た。得られた処理液中で上記UVCオゾン処理シリコーン多孔質体を室温で2時間浸漬した。浸漬後のシリコーン多孔質体をエタノールで洗浄し、30℃で1時間真空乾燥を行った。その後乾燥機にて80℃で2時間加熱後、実施例8のフッ素化修飾多孔質体を得た。
【0248】
(実施例9)
5mMの酢酸水溶液150mLに、界面活性剤としての塩化n-ヘキサデシルトリメチルアンモニウム10gと尿素50gを添加し、ガラス容器中で撹拌混合した。
次いで、前駆体としてのメチルトリメトキシシラン30mLとジメチルジメトキシシラン20mLを加え、60分間スターラーで撹拌した。撹拌後に、この溶液を密封容器に移し、80℃で24時間加熱することにより、尿素を加水分解して塩基性条件下としつつ、加水分解した前駆体をゾル-ゲル反応により重縮合させ、ウェットゲルを得た。得られたウェットゲルを水/イソプロピルアルコール(1:1)溶液に含浸させ、その後、イソプロピルアルコールにて洗浄することにより未反応試薬や界面活性剤を除去し、モノリス状ゲルを得た。得られたモノリス状ゲルを、ノルマルヘキサンに含浸させ溶媒置換した後に、60℃で24時間乾燥させることにより、キセロゲルとしてのモノリス構造を有するシリコーン多孔質体を得た。
さらに、得られたシリコーン多孔質体を直径3.5cm、厚さ1cmにカットし、UVCオゾン照射装置(セン特殊光源(株)PL17-110)の平面台上で両面を6時間UVCオゾン処理を行って、UVCオゾン処理シリコーン多孔質体を作製した。
酢酸200μLをイオン交換水200mLに添加した溶液に、トリメトキシ(1H,1H,2H,2H-n-オクチルフルオロデシル)シラン(TCI製)652μLを滴下し、5分攪拌して処理液を得た。得られた処理液中で上記UVCオゾン処理シリコーン多孔質体を室温で2時間浸漬した。浸漬後のシリコーン多孔質体をエタノールで洗浄し、30℃で1時間真空乾燥を行った。その後乾燥機にて80℃で2時間加熱後、実施例9のフッ素化修飾多孔質体を得た。図3に実施例9のフッ素化修飾多孔質体のSEM画像を示した。
【0249】
(実施例10)
5mMの酢酸水溶液150mLに、界面活性剤としての塩化n-ヘキサデシルトリメチルアンモニウム10gと尿素50gを添加し、ガラス容器中で撹拌混合した。
次いで、前駆体としてのメチルトリメトキシシラン30mLとジメチルジメトキシシラン20mLを加え、60分間スターラーで撹拌した。撹拌後に、この溶液を密封容器に移し、80℃で24時間加熱することにより、尿素を加水分解して塩基性条件下としつつ、加水分解した前駆体をゾル-ゲル反応により重縮合させ、ウェットゲルを得た。得られたウェットゲルを水/イソプロピルアルコール(1:1)溶液に含浸させ、その後、イソプロピルアルコールにて洗浄することにより未反応試薬や界面活性剤を除去し、モノリス状ゲルを得た。得られたモノリス状ゲルを、ノルマルヘキサンに含浸させ溶媒置換した後に、60℃で24時間乾燥させることにより、キセロゲルとしてのモノリス構造を有するシリコーン多孔質体を得た。
さらに、得られたシリコーン多孔質体を直径3.5cm、厚さ1cmにカットし、UVCオゾン照射装置(セン特殊光源(株)PL17-110)の平面台上で両面を6時間UVCオゾン処理を行って、UVCオゾン処理シリコーン多孔質体を作製した。
酢酸200μLをイオン交換水200mLに添加した溶液に、トリメトキシ(1H,1H,2H,2H-ノナフルオロデシル)シラン(TCI製)652μLを滴下し、5分攪拌して処理液を得た。得られた処理液中で上記UVCオゾン処理シリコーン多孔質体を室温で2時間浸漬した。浸漬後のシリコーン多孔質体をエタノールで洗浄し、30℃で1時間真空乾燥を行った。その後乾燥機にて80℃で2時間加熱後、実施例10のフッ素化修飾多孔質体を得た。
【0250】
(比較例6)
UVCオゾン処理照射を行わなかったこと以外は、実施例7と同様にして、比較例6のシリコーン多孔質体を作製した。
【0251】
(比較例7)
UVCオゾン処理照射及びトリメトキシ(1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロデシル)シラン処理を行わなかったこと以外は、実施例7と同様にして、比較例7のシリコーン多孔質体を作製した。
【0252】
(比較例8)
特開2015-48417の実施例1記載の方法と同様の方法でシリコーン多孔質体を作製した。
【0253】
(比較例9)
UVCオゾン処理照射を行わなかったこと以外は、実施例8と同様にして、比較例4のフッ素化シリコーン多孔質体を作製した。
【0254】
実施例7及び8、並びに比較例6~9の結果を表5に示す。
【0255】
【表5】
図1
図2
図3