(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】2024-08-13
(45)【発行日】2024-08-21
(54)【発明の名称】親水性ポリマーを含む防曇剤
(51)【国際特許分類】
C08L 83/04 20060101AFI20240814BHJP
C08L 101/14 20060101ALI20240814BHJP
C08K 3/22 20060101ALI20240814BHJP
C08G 65/336 20060101ALI20240814BHJP
C08L 83/12 20060101ALI20240814BHJP
C08G 77/46 20060101ALI20240814BHJP
C09D 7/63 20180101ALI20240814BHJP
C09D 7/65 20180101ALI20240814BHJP
C09D 201/00 20060101ALI20240814BHJP
C09D 7/61 20180101ALI20240814BHJP
C09D 7/20 20180101ALI20240814BHJP
C09K 3/00 20060101ALI20240814BHJP
【FI】
C08L83/04
C08L101/14
C08K3/22
C08G65/336
C08L83/12
C08G77/46
C09D7/63
C09D7/65
C09D201/00
C09D7/61
C09D7/20
C09K3/00 R
(21)【出願番号】P 2020098199
(22)【出願日】2020-06-05
【審査請求日】2023-05-17
(31)【優先権主張番号】P 2019150254
(32)【優先日】2019-08-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2019221774
(32)【優先日】2019-12-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000230962
【氏名又は名称】日本光電工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000671
【氏名又は名称】IBC一番町弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 正洋
(72)【発明者】
【氏名】北島 さつき
【審査官】小森 勇
(56)【参考文献】
【文献】特開2017-071724(JP,A)
【文献】特開昭62-148535(JP,A)
【文献】特開2013-023683(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08L 83/00-83/16
C08L 101/14
C08K 3/22
C08G 65/336
C08L 83/12
C08G 77/46
C09D 7/63
C09D 7/65
C09D 201/00
C09D 7/61
C09D 7/20
C09K 3/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(1)で表される化合物と式(1)中の活性水素あるいは二重結合と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤との反応生成物である界面活性シランカップリング剤の加水分解物及び/又は加水分解縮合
物、及び水溶性ポリマーを含有することを特徴とする組成物であって、
R
1-X-(CH
2CH
2O)
n-Y (1)
{式中R
1は炭素数1~20のアルキル基(該アルキル基は、フッ素原子、ケイ素原子、ベンゼン環及び二重結合を含んでいてもよい。)、Xは-O-、-COO-あるいは-CONH-であり、nは1~30の自然数であり、Yは水素原子、-CH
2COOH、-C(O)CH=CH
2、-C(O)C(CH
3)=CH
2を表す。
}
前記水溶性ポリマーは、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ジドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、セルロースアセテート、ニトロセルロース、クロスカルメロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、キチン、キトサン、ヒアルロン酸、ポルフィラン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド及びポリビニルピロリドン及びこれらの塩から選択される一種以上である、組成物。
【請求項2】
下記式(1)で表される化合物と式(1)中の活性水素あるいは二重結合と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤との反応生成物である界面活性シランカップリング剤の加水分解物及び/又は加水分解縮合物、
下記式(2)で表される化合物の加水分解物及び/又は加水分解縮合物、及び水溶性ポリマーを含有することを特徴とす
る組成物で
あって、
R
1
-X-(CH
2
CH
2
O)
n
-Y (1)
{式中R
1
は炭素数1~20のアルキル基(該アルキル基は、フッ素原子、ケイ素原子、ベンゼン環及び二重結合を含んでいてもよい。)、Xは-O-、-COO-あるいは-CONH-であり、nは1~30の自然数であり、Yは水素原子、-CH
2
COOH、-C(O)CH=CH
2
、-C(O)C(CH
3
)=CH
2
を表す。}
(X
2
)
3-k
(CH
3
)
k
Si-R
2
-X
3
(2)
{式中X
2
は同一又は異なっても良い炭素数1~5のアルコキシ基、水酸基及びハロゲン原子のいずれかを表し、kは0又は1を表し、X
3
はアルキル基(該アルキル基は、ヘテロ原子、不飽和結合を含んでもよく、また環状構造であってもよい)、ビニル基、チオール基、アミノ基、塩素原子、アクリル基、メタクリル基、スチリル基、フェニル基、酸無水基、カルボキシル基、グリシドキシ基、3,4-エポキシシクロヘキシル基及びブロック化イソシアネート基からなる群から選ばれる官能基であり、R
2
は炭素数1~5のアルキレン基を表す。}
前記水溶性ポリマーは、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ジドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、セルロースアセテート、ニトロセルロース、クロスカルメロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、キチン、キトサン、ヒアルロン酸、ポルフィラン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド及びポリビニルピロリドン及びこれらの塩から選択される一種以上である、組成物。
【請求項3】
さらに金属酸化物微粒子を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の組成物。
【請求項4】
さらにチタンオリゴマーを含有することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の組成物。
【請求項5】
請求項1~4のいずれか1項に記載の組成物を含有することを特徴とする防曇剤。
【請求項6】
請求項5に記載の防曇剤を含有することを特徴とする防曇性コーティング組成物。
【請求項7】
溶剤として炭化水素とアルコールの混合溶媒を含有することを特徴とする請求項6に記載の防曇性コーティング組成物。
【請求項8】
請求項6又は請求項7に記載の防曇性コーティング組成物をコーティングして、硬化させた構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、防曇効果が大きく、簡易に製造できるコーティング可能な親水性ポリマー及びケイ素系化合物を含む防曇剤に関する。
【背景技術】
【0002】
本発明者らは、親水化剤の材料に関する数多くの特許出願を行っている。その一部を特許文献1~4に示す。
しかし、これまでの親水化剤に関する特許出願に親水性ポリマーを含む親水剤に関する発明はなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2017-061439号公報
【文献】特開2017-74724号公報
【文献】特開2017-74725号公報
【文献】特開2019-35025号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、より使用原料が少なくより簡便で少ない製造工程で製造可能な防曇剤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】
【0005】
本発明者らは、鋭意検討を行った結果、水溶性ポリマーと界面活性シランカップリング剤の加水分解物及び/又は加水分解縮合物及び/又は特定のシランカップリング剤の加水分解物及び/又は加水分解縮合物及び必要により金属酸化物微粒子を混合した組成液が防曇性を示すことを見出し本発明に至った。
【0006】
すなわち本発明は、以下の構成からなることを特徴とする。
〔1〕 下記式(1)で表される化合物と式(1)中の活性水素あるいは二重結合と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤との反応生成物である界面活性シランカップリング剤の加水分解物及び/又は加水分解縮合物及び/又は下記式(2)で表される化合物の加水分解物及び/又は加水分解縮合物、及び水溶性ポリマーを含有することを特徴とする組成物。
R1-X-(CH2CH2O)n-Y (1)
{式中R1は炭素数1~20のアルキル基(該アルキル基は、フッ素原子、ケイ素原子、ベンゼン環及び二重結合を含んでいてもよい。)、Xは-O-、-COO-あるいは-CONH-であり、nは1~30の自然数であり、Yは水素原子、-CH2COOH、-C(O)CH=CH2、-C(O)C(CH3)=CH2を表す。}
(X2)3-k(CH3)kSi-R2-X3 (2)
{式中X2は同一又は異なっても良い炭素数1~5のアルコキシ基、水酸基及びハロゲン原子のいずれかを表し、kは0又は1を表し、X3はアルキル基(該アルキル基は、ヘテロ原子、不飽和結合を含んでもよく、また環状構造であってもよい)、ビニル基、チオール基、アミノ基、塩素原子、アクリル基、メタクリル基、スチリル基、フェニル基、酸無水基、カルボキシル基、グリシドキシ基、3,4-エポキシシクロヘキシル基及びブロック化イソシアネート基からなる群から選ばれる官能基であり、R2は炭素数1~5のアルキレン基を表す。}
〔2〕 さらに金属酸化物微粒子を含有することを特徴とする前記〔1〕記載の組成物。
〔3〕 さらにチタンオリゴマーを含有することを特徴とする請求項1又は2記載の組成物。
〔4〕 前記〔1〕~〔3〕記載の組成物を含有することを特徴とする防曇剤。
〔5〕 前記〔4〕に記載の防曇剤を含有することを特徴とする防曇性コーティング組成物。
〔6〕 溶剤として炭化水素とアルコールの混合溶媒を含有することを特徴とする前記〔5〕に記載の防曇性コーティング組成物。
〔7〕 前記〔5〕又は〔6〕に記載の防曇性コーティング組成物をコーティングして、硬化させた構造体。
【0007】
なお、前記加水分解物とは、前記化合物が加水分解したままのものを意味し、前記化合物の1種以上の加水分解物の混合物であっても良く、前記加水分解縮合物とは、前記化合物が1種以上ランダムあるいはブロック状に縮合したものを意味する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、防曇効果が大きく、より使用原料が少なくより簡便で少ない製造工程で、防曇剤を得ることが出来る。
水溶性ポリマーを用いることにより、均一なコーティング膜が得られやすくなる。
また、アルコール系溶剤と炭化水素系溶剤あるいはアルコール系溶剤と芳香族系炭化水素の混合溶媒を用いることにより、コーティング膜と基材との密着性が向上する。
さらに、金属酸化物微粒子を用いることにより、耐久性の高いコーティング膜が得られやすくなる。
また、チタンオリゴマーを用いることにより、ポリオレフィン(ポリエチレンやポリプロピレン等)との密着性や成膜性が向上する。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の防曇剤は、前記式(1)で表される化合物と式(1)中の活性水素あるいは二重結合と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤との反応生成物である界面活性シランカップリング剤の加水分解物及び/又は加水分解縮合物及び/又は前記式(2)で表される化合物の加水分解物及び/又は加水分解縮合物と水溶性ポリマー及び必要により金属酸化物微粒子及び/又はチタンオリゴマーを含有することを特徴とする。
【0010】
まず、前記式(1)で表される化合物と前記式(1)で表される化合物の活性水素あるいは二重結合と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤との反応生成物である界面活性シランカップリング剤について説明する。
前記式(1)で表される化合物は、いわゆる界面活性剤であり、前記式(1)で表される化合物と前記式(1)で表される化合物の活性水素あるいは二重結合と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤から誘導される化合物は、いわゆる界面活性ケイ素系化合物である。
【0011】
界面活性シランカップリング剤を用いることにより、より親水性及び基材に対する濡れ性が向上して防曇性の性能が向上する。
【0012】
前記式(1)中、R1の炭素数1~20のアルキル基としては、メチル基、エチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、パルミトレイル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、オレイル基、C4F9CH2CH2基、C6F13CH2CH2基、ポリジメチルシロキサン基等が挙げられる。これらのうち原料入手の点を考慮すると、好ましくは、メチル基、ドデシル基、ヘプタデシル基、C4F9CH2CH2基、C6F13CH2CH2基及びポリジメチルシロキサン基である。
【0013】
また、前記式(1)中、Xは-O-、-COO-あるいは-CONH-であり、nは1~30の自然数であり、原料入手の点から1~15が好ましく、Yは水素原子、-CH2COOH、-C(O)CH=CH2、-C(O)C(CH3)=CH2である。
【0014】
前記式(1)で表される化合物は、界面活性剤であり、界面活性剤として市販されているものを使用することができる。
前記式(1)で表される化合物からなる界面活性剤で市販されているものは、通常エチレンオキサイドの付加数は一定でなく、その結果として単一なものでなく、エチレンオキサイドの付加数が異なった混合物として存在する。
【0015】
前記式(1)で表される具体的な化合物としては以下の化合物が挙げられる。
HO(CH2CH2O)2H
HO(CH2CH2O)3H
HO(CH2CH2O)4H
HO(CH2CH2O)5H
HO(CH2CH2O)6H
【0016】
CH3O(CH2CH2O)2H
CH3O(CH2CH2O)3H
CH3O(CH2CH2O)4H
CH3O(CH2CH2O)5H
CH3O(CH2CH2O)6H
CH3O(CH2CH2O)7H
CH3O(CH2CH2O)8H
CH3O(CH2CH2O)9H
CH3O(CH2CH2O)10H
CH3O(CH2CH2O)11H
CH3O(CH2CH2O)12H
CH3O(CH2CH2O)13H
C12H25O(CH2CH2O)3CH2COOH
C12H25O(CH2CH2O)4CH2COOH
C12H25O(CH2CH2O)5CH2COOH
C13H27O(CH2CH2O)3CH2COOH
C12H25O(CH2CH2O)7H
C12H25O(CH2CH2O)8H
C12H25O(CH2CH2O)9H
C12H25O(CH2CH2O)10H
C12H25O(CH2CH2O)11H
C17H35COO(CH2CH2O)9H
C17H33COO(CH2CH2O)5H
C17H33COO(CH2CH2O)9H
C17H33COO(CH2CH2O)14H
C17H35CONHCH2CH2OH
【0017】
C4F9CH2O(CH2CH2O)qH
C4F9CH2CH2O(CH2CH2O)qH
C6F13CH2O(CH2CH2O)qH
C6F13CH2CH2O(CH2CH2O)qH
ただし、qは1~30の整数を表す。
-{CH2C(CH3)(COOCH2CH2C6F13)}r-{CH2C(CH3)(COOCH2CH2O(CH2CH2O)tH)}s-
-{CH2CH(COOCH2CH2C6F13)}r-{CH2CH(COOCH2CH2O(CH2CH2O)sH)}t-
ただし、r、s及びtは1~30の整数を表す。
(CH3)3SiO-〔(CH3)Si{(CH2)u(CH2CH2O)vH}〕w-O-〔Si(CH3)2O〕z-Si(CH3)3
ただし、u、v、w及びzは1~30の整数を表す。
【0018】
前記式(1)で表される化合物中の活性水素と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤は、エポキシ基、イソシアネート基、酸無水物基、チオール基またはアミノ基のいずれかの官能基を有するシランカップリング剤である。
【0019】
そして、好ましい前記式(1)中の活性水素と反応可能なシランカップリング剤としては、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トリエトキシシラン、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メチルジエトキシシラン、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-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、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-メルカプトプロピルメチルジメチルシラン、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-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン及び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る。
【0020】
前記式(1)で表される化合物と前記式(1)中の活性水素と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤との反応で生成する前記界面活性シランカップリング剤は、特開2017-061439号公報記載の製造方法で得ることができる。
【0021】
また前記式(1)で表される化合物と前記式(1)中の二重結合と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤との反応で生成する前記界面活性シランカップリング剤は、以下の方法で得ることができる。
すなわち、界面活性剤が結合したアクリルあるいはメタクリル酸エステルとチオール基あるいはアミノ基を有するシランカップリング剤を反応させることにより得ることが出来る。
【0022】
前記式(1)で表される化合物と前記式(1)中の活性水素あるいは二重結合と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤との反応で生成する前記界面活性シランカップリング剤の具体的な化合物としては以下の化合物が挙げられる。
CH3-O-(CH2CH2O)2CH2CH(OH)CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
CH3-O-(CH2CH2O)2CH2CH(OH)CH2OCH2CH2CH2Si(CH3)(OCH3)2
CH3-O-(CH2CH2O)3CH2CH(OH)CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
CH3-O-(CH2CH2O)3CH2CH(OH)CH2OCH2CH2CH2Si(CH3)(OCH3)2
C12H25-O-(CH2CH2O)6CH2CH(OH)CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
C12H25-O-(CH2CH2O)6CH2COOCH2CH(OH)CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
C12H25-O-(CH2CH2O)7CH2CH(OH)CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
C12H25-O-(CH2CH2O)7CH(CH2OH)CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
C12H25-O-(CH2CH2O)8CH(CH2OH)CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
C12H25-O-(CH2CH2O)9CH(CH2OH)CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
C12H25-O-(CH2CH2O)7CH2COOCH2CH(OH)CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
C12H25-O-(CH2CH2O)7CH2COOCH(CH2OH)CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
C12H25-O-(CH2CH2O)8CH2COOCH2CH(OH)CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
C12H25-O-(CH2CH2O)8CH2COOCH(CH2OH)CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
C12H25-O-(CH2CH2O)9CH2COOCH2CH(OH)CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
C12H25-O-(CH2CH2O)9CH2COOCH(CH2OH)CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3
CH3-O-(CH2CH2O)2CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
CH3-O-(CH2CH2O)3CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
【0023】
CH3-O-(CH2CH2O)4CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
CH3-O-(CH2CH2O)5CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
C10H21-O-(CH2CH2O)6CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
HO-(CH2CH2O)2CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
HO-(CH2CH2O)3CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
HO-(CH2CH2O)4CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
HO-(CH2CH2O)5CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2NHCOO(CH2CH2O)2CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2NHCOO(CH2CH2O)3CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2NHCOO(CH2CH2O)4CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
(C2H5O)3SiCH2CH2CH2NHCOO(CH2CH2O)5CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
C10H21-O-(CH2CH2O)7CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
C10H21-O-(CH2CH2O)8CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
C10H21-O-(CH2CH2O)9CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
C12H25-O-(CH2CH2O)6CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
C12H25-O-(CH2CH2O)7CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
C12H25-O-(CH2CH2O)8CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
C12H25-O-(CH2CH2O)9CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
C12H25-O-(CH2CH2O)8CH2CONHCH2CH2CH2Si(OCH3)3
C12H25-O-(CH2CH2O)9CH2CONHCH2CH2CH2Si(OCH3)3
CH3-O-(CH2CH2O)3COCH2CH(COOH)CH2CH2CH2Si(OCH3)3
CH3-O-(CH2CH2O)3COCH(CH2COOH)CH2CH2CH2Si(OCH3)3
C12H25-O-(CH2CH2O)7COCH2CH(COOH)CH2CH2CH2Si(OCH3)3
C12H25-O-(CH2CH2O)8COCH(CH2COOH)CH2CH2CH2Si(OCH3)3
C17H35-COO-(CH2CH2O)9COCH2CH(COOH)CH2CH2CH2Si(OCH3)3
C17H33-COO-(CH2CH2O)5COCH(CH2COOH)CH2CH2CH2Si(OCH3)3
C17H35-CONH-CH2CH2OCONHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
【0024】
C4F9CH2O(CH2CH2O)qCONHNHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
C4F9CH2CH2O(CH2CH2O)qCONHNHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
C6F13CH2O(CH2CH2O)qCONHNHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
C6F13CH2CH2O(CH2CH2O)qCONHNHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
ただし、qは1~30の整数を表す。
-{CH2C(CH3)(COOCH2CH2C6F13)}r-{CH2C(CH3)(COOCH2CH2O(CH2CH2O)tCONHNHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3)}s-
-{CH2CH(COOCH2CH2C6F13)}r-{CH2CH(COOCH2CH2O(CH2CH2O)sCONHNHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3)}t-
ただし、r、s及びtは1~30の整数を表す。
(CH3)3SiO-〔(CH3)Si{(CH2)u(CH2CH2O)vCONHNHCH2CH2CH2Si(OC2H5)3}〕w-O-〔Si(CH3)2O〕z-Si(CH3)3
ただし、u、v、w及びzは1~30の整数を表す。
【0025】
【0026】
CH3-O-(CH2CH2O)5CH2CHOCOCH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH3)3
CH3-O-(CH2CH2O)6CH2CHOCOCH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH3)3
CH3-O-(CH2CH2O)7CH2CHOCOCH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH3)3
CH3-O-(CH2CH2O)8CH2CHOCOCH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH3)3
CH3-O-(CH2CH2O)9CH2CHOCOCH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH3)3
CH3-O-(CH2CH2O)10CH2CHOCOCH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH3)3
CH3-O-(CH2CH2O)8CH2CHOCOCH(CH3)CH2SCH2CH2CH2Si(OCH3)3
CH3-O-(CH2CH2O)7CH2CHOCOCH2CH2SCH2CH2CH2Si(CH3)(OCH3)2
CH3-O-(CH2CH2O)8CH2CHOCOCH2CH2SCH2CH2CH2Si(CH3)(OCH3)2
CH3-O-(CH2CH2O)9CH2CHOCOCH2CH2SCH2CH2CH2Si(CH3)(OCH3)2
CH3-O-(CH2CH2O)7CH2CHOCOCH2CH2NHCH2CH2CH2 Si(OCH3)3
CH3-O-(CH2CH2O)8CH2CHOCOCH2CH2NHCH2CH2CH2 Si(OCH3)3
CH3-O-(CH2CH2O)9CH2CHOCOCH2CH2NHCH2CH2CH2 Si(OCH3)3
CH3-O-(CH2CH2O)7CH2CHOCOCH2CH2NHCH2CH2CH2 Si(CH3)(OCH3)2
CH3-O-(CH2CH2O)8CH2CHOCOCH2CH2NHCH2CH2CH2 Si(CH3)(OCH3)2
CH3-O-(CH2CH2O)9CH2CHOCOCH2CH2NHCH2CH2CH2 Si(CH3)(OCH3)2
〔CH3-O-(CH2CH2O)7CH2CHOCOCH2CH2〕2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3
〔CH3-O-(CH2CH2O)8CH2CHOCOCH2CH2〕2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3
〔CH3-O-(CH2CH2O)9CH2CHOCOCH2CH2〕2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3
【0027】
界面活性シランカップリング剤は以下の方法により得られる。
すなわち、式(1)で表される化合物と式(1)中の活性水素や二重結合と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤を混合して、室温あるいは加熱下反応させることにより得られる。
【0028】
式(1)で表される化合物と式(1)中の活性水素や二重結合と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤の混合割合は、同等のモル比であればよいが、どちらか一方が過剰であっても良い。好ましくは、同じモル比か、シランカップリング剤を少し過剰にして反応させるのが好ましい。
【0029】
反応温度は室温から200℃であり、好ましくは室温から100℃である。
必要により触媒を用いてもよい。
用いる触媒としては、一般式(1)で表される化合物末端が水酸基でシランカップリング剤がエポキシ基を有している場合、酸触媒(例えば、p-トルエンスルホン酸や硫酸等)や塩基触媒等が挙げられる。
また、界面活性剤末端が水酸基でシランカップリング剤がイソシアネート基を有している場合、スズ系触媒(例えば、ジブチルスズジアセテートやジブチルスズジラウリエート等)やジルコニア系触媒(例えば、ジルコニウムテトラアセチルアセトネート等)等が挙げられる。
また、界面活性剤末端が二重結合でシランカップリング剤がチオール基を有している場合、アゾ系触媒(例えば、アゾビスイソブチロニトリル等)等が挙げられる。
【0030】
溶媒は用いても用いなくてもよい。用いる溶媒としては、エーテル系溶媒(テトラハイドロフラン、ジオキサン及び1,2-ジメトキシエタン等)、芳香族系炭化水素(トルエン、キシレン等)、ケトン系溶媒(アセトン、メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトン等)及び非プロトン性溶媒(N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン等)等が挙げられる。
これらのうち、無溶媒で行うのが好ましい。
【0031】
反応時間は、通常2~72時間であり、好ましくは8~48時間である。
【0032】
次に、前記式(2)で表される化合物について説明する。
前記式(2)で表される化合物は、いわゆるアルコキシケイ素系化合物である。
【0033】
本化合物の加水分解物溶液を加えることにより、防曇膜の耐水性を向上させたり、基板との密着性を向上させることが出来る。
【0034】
前記式(2)中、X2としては、炭素数1~5のアルコキシ基、水酸基及びハロゲン原子が挙げられる。これらのうち、好ましいのはメトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基であり、特に好ましいのはメトキシ基及びエトキシ基である。
【0035】
前記式(2)中、R2は炭素数1~5のアルキレン基であり、好ましくはトリメチレン基である。
【0036】
前記式(2)中、好ましいX3は、アルキル基、チオール基、アミノ基、エポキシ基、無水コハク酸基及びブロック化イソシアネート基等からなる群から選ばれる官能基である。
【0037】
前記式(2)で表されるケイ素系化合物の例としては、特開2015-218139号公報記載のケイ素化合物や以下のものが挙げられる。
【0038】
CH3Si(OCH3)3
CH3Si(OC2H5)3
C8H17Si(OCH3)3
C8H17Si(OC2H5)3
C18H37Si(OCH3)3
C18H37Si(O2H5)3
CH2=CHSi(OCH3)3
CH2=CHSi(OC2H5)3
H2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3
(CH3)2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3
H2NCH2CH2CH2Si(OC2H5)3
ClCH2CH2CH2Si(OCH3)3
SHCH2CH2CH2Si(OCH3)3
SHCH2CH2CH2Si(CH3)(OCH3)2
CH2=CHCOOCH2CH2CH2Si(OCH3)3
CH2=C(CH3)COOCH2CH2CH2Si(OCH3)3
C6H5Si(OCH3)3
C6H5Si(OC2H5)3
(CH3)3COCOCH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH3)3
(CH3)3COCOCH2CH2SCH2CH2CH2(CH3)Si(OCH3)2
p-CH3C6H4CH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH3)3
o-CH3C6H4CH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH3)3
p-ClCH2C6H4CH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH3)3
o-ClCH2C6H4CH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH3)3
C6H4CH2CH2SCH2CH2CH2Si(OCH3)3
【0039】
【0040】
前記式(2)で表される化合物のうち、ブロックドイソシアネート化合物は、例えば特開2017-071725号公報の実施例8の(1)の記載あるいは特願2019-49797号の段落〔0012〕~〔0019〕及び実施例1に記載の製造方法で得ることができる。
【0041】
界面活性シランカップリング剤に対する前記式(2)で表される化合物の量は5重量%から500重量%であり、好ましくは10重量%から200重量%である。
【0042】
次に、水溶性ポリマーついて説明する。
水溶性ポリマーとしては、例えば、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ジドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、セルロースアセ テート、ニトロセルロース、クロスカルメロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、キチン、キトサン、ヒアルロン酸、ポルフィラン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン及びポリエチレンイミン及びこれらの塩等が挙げられる。
これらのうち好ましいのはセルロース骨格を有するポリマー、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースであり、特に好ましいのはヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースである。
【0043】
セルロース骨格を有するポリマーは、市販品であってもよく、例えば、カルボキシメチルセルロース(例えば、ダイセルファインケム株式会社製、カルボキシメチルセルロース1110、1120、1130、1140、1150、1160、1170、1180、1190、1220、1240、1250、1260、1330、1350、1380、1390、2200、2260、2280など)、ヒドロキシエチルセルロース(例えば、ダイセルファインケム株式会社製、ヒドロキシエチルセルロースSP200、SP400、SP500、SP600、SP850、SP900など)、ヒドロキシプロピルセルロース(例えば、日本曹達株式会社製、NISSO HPC SSL、SL、L、M、H、VHなど)等が挙げられる。
【0044】
水溶性ポリマーを用いることにより、成膜性が向上すると共に、水分を吸収し易くなり、防曇性が向上する。
【0045】
続いて、金属酸化物微粒子について説明する。
金属酸化物微粒子としては、酸化ケイ素(シリカ)微粒子、酸化アルミニウム(アルミナ)微粒子、酸化チタン微粒子、チタン複合酸化物微粒子、酸化亜鉛微粒子、酸化ジルコニウム微粒子、インジウム/スズ酸化物微粒子、アンチモン/スズ酸化物微粒子等が好ましく、シリカ微粒子、アルミナ微粒子がより好ましく、シリカ微粒子がさらに好ましい。シリカ微粒子は、他の金属酸化物微粒子に比べて屈折率が低いため、膜中の空隙と金属酸化物微粒子界面での光の屈折が生じにくく低ヘイズとなりやすいため、好ましい。
【0046】
さらに好ましい金属酸化物粒子であるシリカ微粒子の種類は、特に限定されるものではない。シリカ微粒子としては、例えば、中空シリカ微粒子、多孔質シリカ微粒子、無孔質シリカ微粒子等が挙げられる。シリカ微粒子の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、球状、楕円状、鎖状等のいずれの形状であってもよい。
【0047】
また、これらの金属酸化物微粒子は、金属酸化物ゾルであることが好ましい。
【0048】
金属酸化物ゾルの市販品の例としては、シリカゾルとしては、日産化学工業株式会社製(スノーテックスOXS、スノーテックスOS、スノーテックスO-40、スノーテックスOL、スノーテックスOYL、スノーテックスN、スノーテックスOUP、スノーテックスO、スノーテックスC、スノーテックスAK、スノーテックスST-S、スノーテックスST-50、オルガノシリカゾルIPA-ST、NALCO社製(NALCO8699、NALCO1130)などが挙げられる。
【0049】
アルミナゾルとして、アルミナゾルAS-520(pH3~5、粒径15nm~30nm、固形分20質量%、日産化学工業(株)製)、酸化アルミニウムナノ粒子/ナノパウダー(例えば、SkySpring Nanomaterials社製、Aluminum Oxide Nanoparticles/Nanopowder1319NH、1318DL、1317NH、1320DL、1329DX、1321DL、1324DL、1328QI、1330DL、1331DL、 1338GJ、1340DLなど)などが挙げられる。
【0050】
これらのうち、シリカゾルが好ましく、オルガノシリカゾルが特に好ましい。なお、オルガノゾルとは、ナノレベルで表面改質をしたコロイダルシリカを有機溶媒に安定的に分散させたコロイド溶液であり、アルコール、ケトン、エーテル、トルエン等の各種有機溶媒に分散可能である。具体的には前記オルガノシリカゾルIPA-ST以外に日産化学社製のオルガノシリカゾル(メタノールシリカゾル、IPA-ST、IPA-ST、IPA-ST-UP、IPA-ST-ZL、EG-ST、NPC-ST-30、DMAC-ST、MEK-ST、MIBK-ST、PMA-ST及びPGM-ST)や扶桑化学社製の高純度オルガノシリカゾル(PL-1-IPA、PL-2L-PGME及びPL-2L-MEK)等が挙げられる。これらは単独のみならず、複数で用いても良い。
またこれらは、前記式(1)で表される化合物と式(1)中の活性水素と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤との反応生成物である界面活性シランカップリング剤の加水分解物及び/又は加水分解縮合物や前記式(2)で表される化合物の加水分解物及び/又は加水分解縮合物で修飾されていても良い。
【0051】
これらの金属酸化物を用いることにより、成膜性が向上すると共にコーティング膜の耐久性が向上する。
【0052】
続いて、チタンオリゴマーについて説明する。
チタンオリゴマーはチタンアルコキサイド化合物やチタンキレート化合物を縮合させた化合物で、多量体構造(-Ti-O-Ti-)を分子内に有する。
チタンをオリゴマー化することで顕著に変化する特性は成膜性である。チタンモノマーの成膜では、クラックが生じるような条件下においても、良好な金属酸化物膜を得ることが可能となる。
通常チタンオリゴマーは、良好な成膜性を利用し、シリコーンシーラント用プライマー、付加型シリコーン用の下地処理剤や有機樹脂用密着性向上コーティング剤として使用されている。
チタンオリゴマーとしてはマツモトファインケミカル社製、オルガチックスPC200、オルガチックスPC250、オルガチックスPC601、オルガチックス605及びオルガチックス620が挙げられる。
【0053】
これらのうち、オルガチックスPC200及びオルガチックスPC250が好ましい。
これらは単独のみならず、複数で用いても良い。
【0054】
これらのチタンオリゴマーを用いることにより、ポリオレフィン(ポリエチレンやポリプロピレン等)との密着性や成膜性が向上する。
【0055】
続いて、本発明の界面活性シランカップリング剤の加水分解物及び/又は加水分解縮合物及び/又は前記式(2)で表される化合物の加水分解物及び/又は加水分解縮合物と水溶性ポリマー(及び必要により金属酸化物微粒子及び/又はチタンオリゴマー)を含有する組成物の製造方法について説明する。
本発明の組成物は、界面活性シランカップリング剤の加水分解物及び/又は加水分解縮合物及び/又は前記式(2)で表される化合物の加水分解物及び/又は加水分解縮合物溶液と水溶性ポリマー溶液(及び必要により金属酸化物微粒子及び/又はチタンオリゴマー)を混合してすることにより得られる。
【0056】
界面活性シランカップリング剤の加水分解物及び/又は加水分解縮合物及び/又は前記式(2)で表される化合物の加水分解物及び/又は加水分解縮合物は、界面活性シランカップリング剤及び/又は前記式(2)で表される化合物を溶媒に溶解させて所定量の水を加えて室温から溶媒の還流温度で反応させることにより得ることが出来る。
反応時間は通常2時間から24時間であり、好ましくは2時間から8時間である。
【0057】
また、加水分解を促進する上で酸触媒を用いるのが好ましい。
酸触媒としては、酢酸、ギ酸、硝酸、塩酸及び硫酸などが挙げられる。
これらのうち好ましいのは、酢酸及びギ酸である。
【0058】
界面活性シランカップリング剤の加水分解物及び/又は加水分解縮合物及び/又は前記式(2)で表される化合物の加水分解物及び/又は加水分解縮合物溶液に用いられる溶媒は、水に可溶な溶媒(例えば、アルコール系溶媒:メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等、エーテル系溶媒:テトラハイドロフラン、ジオキサン等、ケトン系溶媒: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、非プロトン性溶媒:N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
これらのうち、アルコール系溶媒が好ましい。
【0059】
溶媒に対する界面活性シランカップリング剤及び/又は前記式(2)で表される化合物の濃度は10%から80%であり、好ましくは20%から60%である。
加水分解に用いる水の量は、界面活性シランカップリング剤及び/又は前記式(2)で表される化合物に含まれるアルコキシ基の総量に対し、当モルから100倍モルであり、好ましくは当モルから50倍モルである。
【0060】
加水分解に酸触媒を用いる場合の触媒の量は、界面活性シランカップリング剤及び/又は前記式(2)で表される化合物に対して、0.1モル%から10モル%であり、好ましくは1モル%から5モル%である。
水溶性ポリマー溶液は、水溶性ポリマーを溶媒に溶かして作製する。
水溶性ポリマー溶液を作製する場合用いる溶媒としては、アルコール系溶媒(メチルアルコール、エチルアルコール及びイソプロピルアルコール等)、水及びこれらの混合溶媒が挙げられる。
これらのうち好ましいのは水あるいはアルコール系溶媒である。
【0061】
溶媒に対する水溶性ポリマーの濃度は1%から30%であり、好ましくは2%から20%である。
【0062】
本発明の組成物は、界面活性シランカップリング剤の加水分解物及び/又は加水分解縮合物及び/又は前記式(2)で表される化合物の加水分解物及び/又は加水分解縮合物溶液と水溶性ポリマー溶液(及び必要により金属酸化物微粒子及び/又はチタンオリゴマー)を混合することにより得られる。
前記混合は、室温で通常の混合方法、容器中に両溶液を加えて容器を振盪させる方法で十分であり、機械攪拌により混合してもよい。
【0063】
本発明防曇剤は、水溶性ポリマーに対する界面活性シランカップリング剤及び/又は前記式(2)で表される化合物の量は、1重量%から200重量%であり、好ましくは5重量%から100重量%である。特に好ましくは5重量%から80重量%である。
量が少なすぎると防曇性や耐水性あるいは基材に対する密着性や濡れ性が不十分であり、多すぎると防曇剤をコーティングした際の製膜性が悪くなり好ましくない。
【0064】
金属酸化物微粒子を必要により含ませる場合、水溶性ポリマーに対する金属酸化物微粒子の量は、1重量%から500重量%であり、好ましくは5重量%から300重量%である。特に好ましくは10重量%から100重量%である。
【0065】
チタンオリゴマーを必要により含ませる場合、水溶性ポリマーに対する金属酸化物微粒子の量は、1重量%から1000重量%であり、好ましくは5重量%から750重量%である。特に好ましくは10重量%から500重量%である。
【0066】
全固形分を合わせた溶媒に対する濃度は、通常0.01~30重量%、好ましくは0.05~20重量%、特に好ましくは0.1%~15重量%である。
【0067】
本発明の防曇剤は、作業性(取扱性及びコーティング性等)を向上させる為に希釈溶剤により希釈することにより、防曇性コーティング組成物を得ることが出来る。
【0068】
希釈溶媒としては、前記親水化剤の全構成成分と反応せず、これらを溶解及び/又は分散させるものであれば制限がなく、例えば、エーテル系溶剤(テトラハイドロフラン、ジオキサン等)、アルコール系溶剤(メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、iso-プロピルアルコール、n-ブチルアルコール等)、ケトン系溶剤(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)、炭化水素系溶剤(オクタン、デカン、ドデカン、シクロヘキサン及びメチルシクロヘキサン等)、芳香族系炭化水素(ベンゼン、トルエン、キシレン等)及び非プロトン性溶媒(N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド等)及び水等が挙げられる。
【0069】
特にプラスチックに対して溶解性がある、炭化水素系溶剤あるいは芳香族系炭化水素を含有した、アルコール系溶剤と炭化水素系溶剤あるいはアルコール系溶剤と芳香族系炭化水素の混合溶媒が好ましい。
これらの混合溶媒を用いることにより、コーティング膜と基材との密着性が向上して耐久性が向上する。
【0070】
希釈溶媒で希釈した防曇性コーティング組成物において、全溶媒に対する、前記〔1〕加水分解組成物及び水溶性ポリマーの重量%は、0.001~15重量%、好ましくは0.01~10重量%、特に好ましくは0.05~7.5重量%となる量である。
【0071】
本発明の防曇性コーティング組成物には、その他の成分として必要によりレベリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、硬化触媒等の慣用の各種添加剤を配合することができる。
【0072】
レベリング剤としては、アセチレングリコール系レベリング剤、フッ素系レベリング剤、アクリルポリマー系レベリング剤、シリコーン系レベリング剤、アクリルシリコーン系レベリング剤及びビニル系レベリング剤等が挙げられる。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、リン系酸化防止剤等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤及びベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤等が挙げられる。
光安定剤としては、ヒンダードアミン系安定剤等が挙げられる。
硬化触媒としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、硝酸カルシウム、硝酸アルミニウム、硝酸マグネシウム、酢酸アルミニウム、過塩素酸アルミニウム、過塩素酸マグネシウム、過塩素酸カルシウム、アセチルアセトネートアルミニウム、エチルアセトアセテートアルミニウム、モノアセチルアセテートビスエチルアセテートアルミニウム等が挙げられる。
【0073】
本発明の界面活性シランカップリング剤の加水分解物及び/又は加水分解縮合物及び/又は前記式(2)で表される化合物の加水分解物及び/又は加水分解縮合物と水溶性ポリマーから誘導される防曇剤は、ガラス、プラスチック(ポリメチルメタクリレート、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、ポリエチレンナフタレート、ABS、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ、不飽和ポリエステル、メラミン、ジアリルフタレート、ポリイミド、ウレタン、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロオレフィンポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリブタジエン、ポリイソプレン、SBR、ニトリルラバー、EPM、EPDM、エピクロルヒドリンラバー、ネオプレンラバー、ポルサルファイド及びブチルラバー等)、金属(鉄、アルミニウム、ステンレス、チタン、銅、黄銅及びこれらの合金等)、セルロース、セルロース誘導体、セルロース類似体(キチン、キトサン及びポルフィラン等)あるいは天然繊維(シルク及びコットン等)等の基板、シート、フィルム及び繊維の表面防曇化等に適用出来る。
【0074】
本発明の構造体は、防曇性コーティング組成物をコーティングして、硬化させた構造体である。
防曇性コーティング組成物のコーティングは、基板、シート、フィルム及び繊維等その他形状物の表面等に行い、100~130℃に加熱して防曇性コーティング組成物を硬化させることによって構造物にすることができる。
【実施例】
【0075】
以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明する。実施例は、本発明を説明するものであり、制限を加えるものではない。
【0076】
〔合成例1〕
三洋化成工業株式会社製界面活性剤(ビューライトLCA-H、ポリオキシエチレンラウリルエーテル酢酸、酸価:107)7.57gと3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン3.4gをアルゴン雰囲気下、100℃で2日間反応させることにより、ビューライトLCA-Hと3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランがエステル結合を介して結合したケイ素系化合物10.3を得た。1H-NMR測定から原料である3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランのエポキシ環上のプロトン(2.62、2.80、3.16ppm)の吸収が消失を確認した。
【0077】
〔合成例2〕
三洋化成工業株式会社製界面活性剤(エマルミンL-90-S、ドデシルアルコールのエチレンオキサイド付加物、水酸基価:98.3)20.2gと3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン8.4gを、触媒としてp-トルエンスルホン酸0.1gを用い、アルゴン雰囲気下、100℃で2日間反応させることにより、エマルミンL-90-Sとグリシドキシプロピルトリメトキシシランがエーテル結合を介して結合したケイ素系化合物28.1を得た。1H-NMR測定から原料である3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランのエポキシ環上のプロトン(2.62、2.80、3.16ppm)の吸収が消失を確認した。
【0078】
〔合成例3〕
三洋化成工業株式会社製界面活性剤(エマルミンL-90-S、ドデシルアルコールのエチレンオキサイド付加物、水酸基価:98.3)10.0gと3-(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネート(信越化学工業株式会社製)4.33gをアルゴン雰囲気下、90℃で2日間反応させることにより、エマルミンL-90-Sと3-(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネートがウレタン結合を介して結合したケイ素系化合物14.3gを得た。1H-NMR測定から原料である3-(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネートのイソシアネート基のα位のメチレン基のケミカルシフトが。3.29ppmから3.16ppmにシフトしたことから、ドデシルアルコールのエチレンオキサイド付加物の水酸基とイソシアネート基が反応したものと判断した。
【0079】
〔合成例4〕
3,5-ジメチルピラゾール(ナカライテスク株式会社製)と3-イソシアナートプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業株式会社製)12.35g(50.0mmol)を室温で3日間撹拌 することにより3-イソシアナートプロピルトリエトキシシランのイソシアナート基を3 ,5-ジメチルピラゾールでブロックしたブロックドイソシアナート基含有シランカップリング剤16.8gを 得た。1H-NMR測定から原料である3-(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネートのイソシアネート基のα位のメチレン基のケミカルシフトが。3.29ppmから3.32ppmにシフトしたことから、ドデシルアルコールのエチレンオキサイド付加物の水酸基とイソシアネート基が反応したものと判断した。
【0080】
〔合成例5〕
日本曹達株式会社製ヒドロキシプロピルセルロース(HPC-SL)5.0gを室温でエタノール95.0gに溶かすことによりヒドロキシプロピルセルロース水溶液100.0gを得た。
【0081】
〔合成例6〕
末端がメチル基でキャップされたポリエチレングリコールのアクリル酸エステル(ライトアクリレート130A、共栄社化学株式会社製、臭素価32.6)25.0gに3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製)10.0g及びアゾビスイソブチロニトリル(ナカライテスク株式会社製)85mgを加え、15分間液相をアルゴンガスでバブリングしてアルゴン置換した。
その後アルゴンガスを気相に流しながら80~90℃で反応させることにより上記アクリル酸エステルの二重結合に3-メルカプトプロピルトリメトキシシランが付加した界面活性シランカップリング剤を34.5g得た。
1H-NMRより、アクリル基(5.82ppm~6.46ppm)のプロトンピークが消失していることから、目的物が得られていると判断した。
【0082】
〔合成例7〕
アルゴン雰囲気下、3-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製)7.3gの中に、合成例6で用いたポリエチレングリコールのアクリル酸エステル(ライトアクリレート130A、共栄社化学株式会社製、臭素価32.6)20.0gを温度が30℃を超えないように、滴下ロートを用いて添加した。そのまま1時間撹拌した後、70℃で5時間反応させることにより、上記アクリル酸エステルの二重結合に3-アミノプロピルトリメトキシシランが付加した界面活性シランカップリング剤を26.8g得た。
1H-NMRより、アクリル基(5.82ppm~6.46ppm)のプロトンピークが消失していることから、目的物が得られていると判断した。
【0083】
〔実施例1〕
(1)合成例1で得た界面活性シランカップリング剤5.0g、エタノール8.15g、水1.5g及び酢酸0.35gを加えて室温で一晩撹拌することにより界面活性シランカップリング剤の加水分解縮合物溶液15.0gを得た。
(2)合成例5で得たヒドロキシプロピルセルロースエタノール溶液4.0gをエタノール35.95gに溶かした溶液の中に(1)で得た溶液0.05gを加えることにより本発明の組成物(防曇剤)を含む溶液40.0gを得た。
【0084】
〔実施例2〕
(1)合成例2で得た界面活性シランカップリング剤5.0g、合成例4で得たブロックドイソシアナート基含有シランカップリング剤2.0g、エタノール6.05g、水1.6g及び酢酸0.35gを加えて室温で一晩撹拌することにより界面活性シランカップリング剤とブロックドイソシアナート基含有シランカップリング剤の加水分解縮合物溶液15.0gを得た。
(2)合成例5で得たヒドロキシプロピルセルロースエタノール溶液4.0gをエタノール35.95gに溶かした溶液の中に(1)で得た溶液0.05gを加えることにより本発明の組成物(防曇剤)を含む溶液40.0gを得た。
【0085】
〔実施例3〕
(1)合成例3で得た界面活性シランカップリング剤5.0g、合成例4で得たブロックドイソシアナート基含有シランカップリング剤2.0g、エタノール6.05g、水1.6g及び酢酸0.35gを加えて室温で一晩撹拌することにより界面活性シランカップリング剤とブロックドイソシアナート基含有シランカップリング剤の加水分解縮合物溶液15.0gを得た。
(2)合成例5で得たヒドロキシプロピルセルロースエタノール溶液4.0gをエタノール35.95gに溶かした溶液の中に(1)で得た溶液0.05gを加えることにより本発明の組成物(防曇剤)を含む溶液40.0gを得た。
【0086】
〔実施例4〕
(1)合成例2で得た界面活性シランカップリング剤5.0g、3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物の加水分解物(3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物1.0gと水1.0gを室温で2時間反応させて均一になった物)2.0g、エタノール7.0g及び水1.0gを加えて室温で一晩撹拌することにより界面活性シランカップリング剤と3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物の加水分解縮合物溶液15.0gを得た。
(2)合成例5で得たヒドロキシプロピルセルロースエタノール溶液4.0gをエタノール35.95gに溶かした溶液の中に(1)で得た溶液0.05gを加えることにより本発明の組成物(防曇剤)を含む溶液40.0gを得た。
【0087】
〔実施例5〕
(1)合成例2で得た界面活性シランカップリング剤5.0g、合成例4で得たブロックドイソシアナート基含有シランカップリング剤2.0g、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン1.0g、エタノール5.05g、水1.6g及び酢酸0.35gを加えて室温で一晩撹拌することにより界面活性シランカップリング剤、ブロックドイソシアナート基含有シランカップリング剤及び3-メルカプトプロピルトリメトキシシランの加水分解縮合物溶液15.0gを得た。
(2)合成例5で得たヒドロキシプロピルセルロースエタノール溶液4.0gをエタノール34.95gに溶かした溶液の中に(1)で得た溶液0.05g及び硝酸銀2.9mgを溶かした水1.0gを加えることにより本発明の組成物(防曇剤)を含む溶液40.0gを得た。
【0088】
〔実施例6〕
実施例5において硝酸銀2.9mgに代えて硝酸銅2.0mgを用いた以外は同様の操作を行うことにより本発明の組成物(防曇剤)を含む溶液40.0gを得た。
【0089】
〔実施例7〕
(1)合成例4で得たブロックドイソシアナート基含有シランカップリング剤5.0g、エタノール8.05g、水1.6g及び酢酸0.35gを加えて室温で一晩撹拌することによりブロックドイソシアナート含有シランカップリング剤の加水分解縮合物溶液15.0gを得た。
(2)合成例5で得たヒドロキシプロピルセルロース水溶液4.0gをエタノール35.95gに溶かした溶液の中に(1)で得た溶液0.05gを加えることにより本発明の組成物(防曇剤)を含む溶液40.0gを得た。
【0090】
〔実施例8〕
合成例5で得たヒドロキシプロピルセルロースエタノール溶液6.25g、実施例2の(1)で得た界面活性シランカップリング剤とブロックドイソシアナート基含有シランカップリング剤の加水分解縮合物溶液0.65gをエタノール24.0g及びメチルシクロヘキサン19.1gに溶解させることにより本発明の組成物(防曇剤)を含む溶液50.0gを得た。
【0091】
〔実施例9〕
合成例5で得たヒドロキシプロピルセルロースエタノール溶液6.25g、実施例2の(1)で得た界面活性シランカップリング剤とブロックドイソシアナート基含有シランカップリング剤の加水分解縮合物溶液0.65gをエタノール25.1g及びトルエン18.0gに溶解させることにより本発明の組成物(防曇剤)を含む溶液50.0gを得た。
【0092】
〔実施例10〕
合成例5で得たヒドロキシプロピルセルロースエタノール溶液6.0g、実施例2の(1)で得た界面活性シランカップリング剤とブロックドイソシアナート基含有シランカップリング剤の加水分解縮合物溶液0.2g、日産化学工業社製オルガノシリカゾル(IPA-ST)0.3gをエタノール23.5gg及びトルエン20.0gに溶解させることにより本発明の組成物(防曇剤)を含む溶液50.0gを得た。
【0093】
〔実施例11〕
合成例5で得たヒドロキシプロピルセルロースエタノール溶液6.0g、実施例4の(1)で得た界面活性シランカップリング剤と3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物の加水分解縮合物溶液0.2g、日産化学工業社製オルガノシリカゾル(IPA-ST)0.3gをエタノール23.5gg及びトルエン20.0gに溶解させることにより本発明の組成物(防曇剤)を含む溶液50.0gを得た。
【0094】
〔実施例12〕
(1)合成例6で得た界面活性シランカップリング剤5.0g、実施例4の(1)で得た3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物の加水分解物(3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物1.0gと水1.0gを室温で2時間反応させて均一になった物)2.0g、エタノール7.0g及び水1.0gを加えて室温で一晩撹拌することにより界面活性シランカップリング剤の加水分解縮合物溶液15.0gを得た。
(2)合成例5で得たヒドロキシプロピルセルロースエタノール溶液4.0gをエタノール35.95gに溶かした溶液の中に(1)で得た溶液0.05gを加えることにより本発明の組成物(防曇剤)を含む溶液40.0gを得た。
【0095】
〔実施例13〕
(1)合成例7で得た界面活性シランカップリング剤5.0g、合成例4で得たブロックドイソシアナート基含有シランカップリング剤2.0g、エタノール6.4g及び水1.6gを加えて室温で一晩撹拌することにより界面活性シランカップリング剤の加水分解縮合物溶液15.0gを得た。
(2)合成例5で得たヒドロキシプロピルセルロースエタノール溶液4.0gをエタノール35.95gに溶かした溶液の中に(1)で得た溶液0.05gを加えることにより本発明の組成物(防曇剤)を含む溶液40.0gを得た。
【0096】
〔実施例14〕
合成例5で得たヒドロキシプロピルセルロースエタノール溶液4.0gをエタノール33.1gに溶かした溶液の中に実施例4の(1)で得た界面活性シランカップリング剤と3-トリメトキシシリルプロピルコハク酸無水物の加水分解縮合物溶液0.05g、チタンオリゴマー(P-250、マツモトファインケミカル社製)2.85gを加えることにより本発明の組成物(親水剤)を含む溶液40.0gを得た。
【0097】
〔防曇性評価結果〕
実施例1~14で得た防曇コーティング液で以下の様に所定の基板の表面を改質し、70℃の温水浴上部に基板を置いて防曇性能(水蒸気による曇りの有無)を評価した。結果を表1に示した。
【0098】
ポリカーボネート(PC)板{76mm、26mm、1.0mm;エタノールで洗浄したもの}、ガラス板{76mm、26mm、1.0mm;飽和水酸化カリウム/エタノール溶液に一晩浸漬したもの}、ポリエチレンテレフタレート(PET)シート{76mm、26mm、0.1mm;エタノールで洗浄したもの}を処理液(表面防曇剤)に浸漬し、ポリカーボネート板を取り出した後、液切りをし、130℃、1間加熱処理した表面防曇化サンプルを得た。
【0099】
【0100】
上記結果から明らかの様に本発明の界面活性シランカップリング剤及び/又は前記式(2)で表される化合物と水溶性ポリマー(及び金属酸化物微粒子)からなるコーティング膜は防曇性を示すことが明らかである。
またブロックイソシアネートやコハク酸無水物基を含有するシランカップリング剤を用いたものは水溶性ポリマーの水酸基等と化学結合を通して架橋するため、耐水性が向上する。
また銀イオンや銅イオンをチオール基で固定した防曇膜は抗菌性も示すことが期待される。
【0101】
〔ポリオレフィンへの適用性〕
実施例14で得た親水剤及び実施例14でチタンオリゴマーを添加していない親水剤をポリプロピレン板{76mm、26mm、1.0mm;エタノールで洗浄したもの}を処理液(表面親水剤)に浸漬し、ポリプロピレン板を取り出した後、液切りをし、130℃、1間加熱処理した表面親水ポリプロピレン板を得た。
【0102】
得られたポリプロピレン板をそれぞれ室温で水に一晩浸漬した。
その結果、チタンオリゴマーを添加したポリプロピレン板は親水性を保持していたが、チタンオリゴマーを添加していないポリプロピレン板は親水性を示さなかった。
【産業上の利用可能性】
【0103】
本発明の界面活性シランカップリング剤及び/又は前記式(2)で表される化合物と水溶性ポリマーからなる防曇コーティング剤は、ガラスやプラスチックなどに対して防曇効果が大きいため、ガラス、メガネレンズ、光学レンズ、ミラー、ヘッドライトカバー等の曇り防止剤(防曇剤)が大きく、コーティング可能で安価に製造出来るため、防曇剤のみならず、親水化剤、帯電防止剤、親水性コーティング組成物、抗菌剤、導電性、イオン(プロトン)伝導として好適である。