JP2014156061A - 下地層及び撥水膜を有する基体、及びこの下地層及び撥水膜を有する基体を含む輸送機器用物品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(A)式(1)で表される化合物、及び(B)式(2)で表される化合物を含む下地層形成用組成物を用いて形成される下地層、並びに前記下地層上の少なくとも一部に、(C)ポリフルオロアルキル基を有するシラン化合物及びその部分加水分解縮合物から選択される少なくとも1種を含む撥水膜形成用組成物を用いて形成される撥水膜を有する基体、並びに、該基体を含む輸送機器用物品。
【選択図】なし
Description
[1](A)式(1):A1 3Si−(CHR1)a−SiA1 3
(式中、
A1は、それぞれ独立して、加水分解性基又は水酸基であり、
R1は、H又はCH3であり、
aは、1〜9の整数であり、ここで各(CHR1)単位は、同一であっても、異なっていてもよい)で表される化合物、及び
(B)式(2):SiX1 4
(式中、X1は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、アルコキシ基又はイソシアナト基である)
で表される化合物を含む下地層形成用組成物を用いて形成される下地層、並びに前記下地層上の少なくとも一部に、(C)ポリフルオロアルキル基を有するシラン化合物及びその部分加水分解縮合物から選択される少なくとも1種を含む撥水膜形成用組成物を用いて形成される撥水膜を有する基体。
(c1)ポリフルオロアルキルシラン化合物、
(c2)ポリフルオロポリエーテルシラン化合物、及び
(c3)式(3):Rf1−(SiR2 2O)b−SiR2 2−Y1−Si(R3)c(X2)3−c
(式中、
Rf1は、炭素原子数1〜8の直鎖状のポリフルオロアルキル基であり、
Y1は、炭素原子数2〜4のアルキレン基であり、
R2は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜6のアルキル基であり、ここで、各SiR2 2O単位は同一であっても、異なっていてもよく、
R3は、それぞれ独立して、1価の炭化水素基であり、
X2は、それぞれ独立して、加水分解性基であり、
bは、5〜150の整数であり、
cは、0〜2の整数である)
で表わされる化合物
からなる群より選択される一種以上のシラン化合物である、[1]記載の基体。
式(4):Rf2−Q1−SiR4 dA2 3−d
(式中、
Rf2は、基:CeF2e+1(ここで、eは、1〜8の整数である)であり、
Q1は、炭素原子数1〜6の2価の炭化水素基であり、
R4は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基であり、
A2は、それぞれ独立して、水酸基又は加水分解性基であり、
dは、0〜2の整数である)で表される化合物であり、
(c2)ポリフルオロポリエーテルシラン化合物が、
式(5):Z1−Rf3−Z2
(式中、
Rf3は、−O−(CfF2fO)g−(ここで、fは、1〜6の整数であり、gは、1以上の整数であり、各−CfF2fO−単位は、同一であっても、異なっていてもよい)であり、
Z1及びZ2は、それぞれ独立して、Rf4、又は基:−Q2−{CH2CH(SiR5 hA3 3−h)}j−Hであるが、いずれか一方は基:−Q2−{CH2CH(SiR5 hA3 3−h)}j−Hであり
(ここで、
Rf4は、基:CkF2k+1(ここで、kは、1〜6の整数である)であり、
Q2は、−(CH2)m−(ここで、mは、2〜12の整数である)であるか、又はエステル結合、エーテル結合、アミド結合、ウレタン結合及びフェニレン基から選ばれる1種以上を含有する−(CH2)m−であり、−CH2−単位の一部又は全部は、−CF2−単位及び/又は−CF(CF3)−単位によって置き換えられていてもよく、
R5は、それぞれ独立して、水素原子、又は炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基であって、該炭化水素基は置換基を含有していてもよく、
A3は、それぞれ独立して、水酸基又は加水分解性基であり、
hは、0〜2の整数であり、
jは、1〜20の整数である)で表される[2]記載の基体。
[4]式(4)の化合物が、数平均分子量2600以上である化合物又はその部分加水分解縮合物である、[3]記載の基体。
[6] 式(1)の化合物と式(2)の化合物との質量比が、0.1:0.9〜0.9:0.1である、[1]〜[5]のいずれか記載の基体。
[7] 基体がガラスを含む、[1]〜[6]のいずれか記載の基体。
[8] 前記[1]〜[7]のいずれか記載の基体を含む、輸送機器用物品。
本明細書において、式で表される化合物又は基は、その式の番号を付した化合物又は基としても表記し、例えば式(1)で表される化合物は、化合物(1)とも表記する。本明細書において、「化合物(1)由来の部分」は、化合物(1)の部分加水分解縮合物及び化合物(1)と他の加水分解性シラン化合物の部分加水分解共縮合物における化合物(1)に由来する単位と未反応の化合物(1)を総称する用語である。また、本明細書において全固形分とは、下地層又は撥水膜形成用組成物が含有する成分のうち、最終的に下地層又は撥水膜の構成成分となる成分をいい、有機溶剤等の層形成過程における加熱等により揮発する揮発性成分以外の全成分を示す。
本発明の下地層及び撥水膜を有する基体は、基体と、(A)化合物(1)及び(B)化合物(2)を含む下地層形成用組成物を用いて形成される下地層、並びに前記下地層上の少なくとも一部に、(C)ポリフルオロアルキル基を有するシラン化合物及びその部分加水分解縮合物から選択される少なくとも1種を含む撥水膜形成用組成物を用いて形成される撥水膜を有する。本発明の下地層及び撥水膜を有する基体は、基体側から順に下地層及び撥水層を有する。本発明において、下地層と撥水膜層との間に更に中間層を有していてもよいが、下地層と撥水膜のみを有する基材であるのが好ましい。
以下、本発明の下地層及び撥水膜を有する基体の構成要素を説明する。
本発明の下地層及び撥水膜を有する基体おける基体は、一般に撥水性の付与が求められている材質からなる基体であれば特に限定されない。このような基体として、金属、プラスチック、ガラス、セラミック、又はその組み合わせ(複合材料、積層材料等)が挙げられる。中でも、ガラスが好ましい。
本発明の下地層について説明する。本発明において、下地層は、化合物(1)及び化合物(2)を含む下地層形成用組成物を用いて形成される。本発明の下地層は、化合物(1)由来の−(CHR1)a−基の作用により疎水性が発現され、撥水性を維持することが可能であり、−(CHR1)a−基は加水分解を受けにくいことから、耐薬品性及び耐塩水噴霧性を向上させることができる。一方で、化合物(1)を単独で用いると、化合物(1)由来のSi−OH基が膜表面に飛び出しやすく、飛び出したSi−OH基は水と相互作用を持ち滑水の妨げとなる。化合物(2)を併用することで、化合物(1)を単独で用いる場合に比べて、化合物(1)由来のSi−OH基が膜表面に飛び出すことを抑制でき、耐久性、耐薬品性及び耐塩水噴霧性を維持しながらも、滑水性を向上させることができる。
化合物(1)について説明する。化合物(1)は、上記式(1)で表される。
化合物(2)について説明する。化合物(2)は、上記式(2)で表される。
本発明の撥水膜について説明する。本発明において、撥水膜は、本発明の下地層上の少なくとも一部に、(C)ポリフルオロアルキル基を有するシラン化合物及びその部分加水分解縮合物から選択される少なくとも1種を含む撥水膜形成用組成物を用いて形成される。
(C)成分について説明する。(C)成分は、ポリフルオロアルキル基の作用により撥水膜に撥水性の効果を付与する成分である。また、(C)成分は、加水分解性基を少なくとも1以上有するのが、撥水膜の密着性の向上のために好ましい。ここで、加水分解性基は、好ましいものも含めて、化合物(1)で例示されたとおりである。
本発明において、ポリフルオロアルキルシラン化合物は、直鎖状又は分岐状であって、非中断であるか又はアミド基若しくはエーテル基で中断された、ポリフルオロアルキル基がケイ素原子に結合するシラン化合物である。なお、(c1)化合物は、2以上のエーテル基で中断されたポリフルオロアルキル基がケイ素原子に結合するシラン化合物を含まない。好ましくは、ペルフルオロアルキル基−非中断であるか又はアミド基若しくはエーテル基で中断されたアルキレン基がケイ素原子に結合する化合物である。このようなポリフルオロアルキルシラン化合物として、上記式(4)で示される化合物が好ましい。
式(4)において、Q1は、炭素原子数1〜6の2価の炭化水素基であり、炭化水素基としては、直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基、アミド基を有するアルキレン基、エーテル基を有するアルキレン基等が挙げられる。中でも、耐候性の点から、炭素原子数1〜6の直鎖状のアルキレン基:−(CH2)t−(ここで、tは1〜6の整数である)が好ましく、より好ましくは−(CH2)2−、−(CH2)3−、−(CH2)4−であり、特に−(CH2)2−が好ましい。
式(4−1):CF3(CF2)e―1−(CH2)t−SiA2 3
式(4−2):CF3(CF2)e―1−(CH2)t−SiR4A2 2
化合物(4)として、eが6及び8である、化合物(4−1)がより好ましい。
ポリフルオロポリエーテルシラン化合物は、ポリフルオロアルキル基が2以上のエーテル結合で中断された基を有する化合物である。(c2)成分は、その片末端又は両末端に、ケイ素に結合した水酸基及び/又は加水分解性基を有する化合物であるのが好ましい。また、(c2)成分は、ペルフルオロエーテル基が、連結基としてアミド結合又は直接結合を介して、直鎖状又は分岐状のアルキレン基と結合し、アルキレン基の炭素原子がケイ素原子に結合しているのが好ましい。(c2)成分は、耐薬品性が優れている点で好ましい。
式(5’):Rf4’−O−(CF2CF2O−CF2CF2CF2CF2O)g8−Q2’−CH2CH2SiA3’ 3
(式中、
Rf4’は、CF3又はCF3CF2−であり、
Q2’は、−CF2CF2O−CF2CF2CF2−C(=O)NH−CH2−又は−CF2CF2O−CF2CF2CF2CH2−O−CH2−であり、
A3’は、それぞれ独立して、アルコキシ基(例えば、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、好ましくはメトキシ基又はエトキシ基)、ハロゲン原子(例えば、塩素原子)又はイソシアナト基であり、
g8は1以上の整数である)で示される化合物。
化合物(3)について説明する。化合物(3)は、上記式(3)で示され、化合物(3)は、片末端にポリフルオロアルキル基を有し、もう一方の片末端に、アルキレン基を介して加水分解性シリル基が結合した、直鎖状のオルガノポリシロキサンである。化合物(3)は、初期滑水性が優れている点で好ましい。
式(3−1):CF3(CF2)(7−t1)−(CH2)t1−(SiR2 2O)b−SiR2 2−Y1−SiX2 3
C6F13C2H4(Si(CH3)2O)bSi(CH3)2C2H4SiCl3
C6F13C2H4(Si(CH3)2O)bSi(CH3)2C2H4Si(OCH3)3
C6F13C2H4(Si(CH3)2O)bSi(CH3)2C2H4Si(OC2H5)3
本発明の下地層及び撥水膜を有する基体は、これを含む輸送機器用物品として用いられる。輸送機器として、電車、自動車、船舶及び航空機が挙げられる。また、これに用いられる物品として、ボディー、窓ガラス(例えば、フロントガラス、サイドガラス及びリアガラス)、ミラー及びバンパーが挙げられる。本発明において、輸送機器用物品として、輸送機器用物品として、輸送機器用窓ガラスが好ましく、自動車用窓ガラスがより好ましい。
下地層形成用組成物1〜15は、以下のようにして調製した。
(下地層形成用組成物1〜9)
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器で、イソプロパノール(純正化学社製)8.77gに、表1に示す比率でテトラメトキシシラン(TMOS)(関東化学社製)とビストリメトキシシリルエタン(BTME)(関東化学社製)を合計0.39g添加し、25℃で3分間撹拌した後、0.463重量%硝酸水溶液を0.84g滴下し、1時間撹拌することで下地層形成用組成物として液状組成物1〜9を得た。
(下地層形成用組成物10〜15)
撹拌機、温度計がセットされたガラス容器で、酢酸ブチル(純正化学社製)9.50gに、表2に示す比率でテトライソシアナトシラン(SI400(商品名、マツモトファインケミカル社製))とビストリイソシアナトシリルエタン(以下「BTIE」ともいう。マツモトファインケミカル社製)を合計0.5g添加し、25℃で5分間撹拌して、下地層形成用組成物として液状組成物10〜15を得た。
本発明の撥水膜形成用組成物に配合する各成分は、以下のとおりである。
<化合物(C)>
化合物(c1−1):CF3(CF2)7CH2CH2Si(Cl3)3 (シンクエスト社製)
化合物(c1−2):CF3(CF2)5CH2CH2Si(Cl3)3 (シンクエスト社製)
化合物(c2):CF3CF2OCF2CF2O(CF2CF2CF2CF2OCF2CF2O)nCF2CF2CF2C(=O)NHCH2CH2CH2Si(OMe)3(n≒13である)
(工程1)
300mLの3つ口丸底フラスコに、水素化ホウ素ナトリウム粉末の14.1gを取り入れ、AK−225(製品名、旭硝子社製、HCFC225)の350gを加えた。氷浴で冷却しながら撹拌し、窒素雰囲気下、内温が10℃を超えないように化合物(6)の100g、メタノールの15.8g、AK−225の22gを混合した溶液を滴下漏斗からゆっくり滴下した。全量滴下した後、更にメタノールの10gとAK−225の10gを混合した溶液を滴下した。その後、氷浴を取り外し、室温までゆっくり昇温しながら撹拌を続けた。室温で12時間撹拌後、再び氷浴で冷却し、液性が酸性になるまで塩酸水溶液を滴下した。反応終了後、水で1回、飽和食塩水で1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相を硫酸マグネシウムで乾燥した後、固形分をフィルタによりろ過し、エバポレータで濃縮した。回収した濃縮液を減圧蒸留し、化合物(7)の80.6g(収率88%)を得た。
CF2=CFO−CF2CF2CF2COOCH3 ・・・(6)、
CF2=CFO−CF2CF2CF2CH2OH ・・・(7)。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒:重クロロホルム、基準:TMS) δ(ppm):2.2(1H)、4.1(2H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:重クロロホルム、基準:CFCl3) δ(ppm):−85.6(2F)、−114.0(1F)、−122.2(1F)、−123.3(2F)、−127.4(2F)、−135.2(1F)。
還流冷却器を接続した500mLのナスフラスコに、工程1で得た化合物(7)の300g、トリフルオロエタノール(以下、TFEOとも記す。)の13.5gを取り入れ、炭酸カリウム粉末の9.34gを加えた。窒素雰囲気下、65℃で1時間撹拌した後、7時間かけて100℃まで昇温し、更に3時間撹拌した。NMRで化合物(7)のビニルエーテル基が完全に消失したことを確認した。塩酸水溶液を加えて、過剰の炭酸カリウムを処理し、水とAK−225を加えて分液処理を行った。3回の水洗後、有機相を回収し、エバポレータで濃縮することによって、高粘度のオリゴマーの279gを得た。再び、AK−225の110gで希釈し、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:AK−225)に展開して分取した。各フラクションについて、単位数(n+1)の平均値を19F−NMRの積分値から求めた。下式(8)中、(n+1)の平均値が7〜10のフラクションを合わせた化合物(8−i)の47g、(n+1)の平均値が13〜16のフラクションを合わせた化合物(8−ii)の19gを得た。
CF3CH2−O−(CF2CFHO−CF2CF2CF2CH2O)n+1−H ・・・(8)。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒:重アセトン、基準:TMS) δ(ppm):4.1(2H)、4.8(16H)、6.7〜6.9(8H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:重アセトン、基準:CFCl3) δ(ppm):−74.2(3F)、−84.3〜−85.1(16F)、−89.4〜−90.5(16F)、−120.2(14F)、−122.0(2F)、−126.6(14F)、−127.0(2F)、−145.1(8F)。
単位数(n+1)の平均値:8。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒:重アセトン、基準:TMS) δ(ppm):4.1(2H)、4.8(28H)、6.7〜6.9(14H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:重アセトン、基準:CFCl3) δ(ppm):−74.2(3F)、−84.3〜−85.1(28F)、−89.4〜−90.5(28F)、−120.2(26F)、−122.0(2F)、−126.6(26F)、−127.0(2F)、−145.1(14F)。
単位数(n+1)の平均値:14。
還流冷却器を接続した200mLのナスフラスコに、工程2で得た化合物(8−ii)の114.72g、フッ化ナトリウム粉末の8.1g、AK−225の101.72gを取り入れ、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの95.18gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で12時間撹拌した後、室温で終夜撹拌した。加圧ろ過器でフッ化ナトリウム粉末を除去した後、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAK−225を減圧留去した。シリカゲルクロマトグラフィ(展開溶媒:AK−225)で高極性の不純物を除去し、下式(9)中、単位数(n+1)の平均値が14である、化合物(9−ii)の94.57g(収率77%)を得た。
CF3CH2−O−(CF2CFHO−CF2CF2CF2CH2O)n+1−C(=O)CF(CF3)OCF2CF2CF3 ・・・(9)。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒:重クロロホルム、基準:TMS) δ(ppm):4.4(28H)、4.9(2H)、6.0−6.2(14H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:重クロロホルム、基準:CFCl3) δ(ppm):−75.2(3F)、−80.0(1F)、−81.9(3F)、−82.7(3F)、−84.7〜−85.0(28F)、−86.0(1F)、−90.5〜−93.0(28F)、−121.1(2F)、−121.5(26F)、−128.0(28F)、−130.3(2F)、−132.5(1F)、−145.3(14F)。
単位数(n+1)の平均値:14。
オートクレーブ(ニッケル製、内容積3L)を用意し、オートクレーブのガス出口に、0℃に保持した冷却器、NaFペレット充填層、及び10℃に保持した冷却器を直列に設置した。また−10℃に保持した冷却器から凝集した液をオートクレーブに戻す液体返送ラインを設置した。
オートクレーブにR−113の2,350gを投入し、25℃に保持しながら撹拌した。オートクレーブに窒素ガスを25℃で1時間吹き込んだ後、20%フッ素ガスを、25℃、流速4.2L/時間で1時間吹き込んだ。次いで、20%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、オートクレーブに、工程3で得た化合物(9−ii)の213gをR−113の732gに溶解した溶液を、29時間かけて注入した。
次いで、20%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、オートクレーブの内圧を0.15MPa(ゲージ圧)まで加圧した。オートクレーブ内に、R−113中に0.009g/mLのベンゼンを含むベンゼン溶液の4mLを、25℃から40℃にまで加熱しながら注入し、オートクレーブのベンゼン溶液注入口を閉めた。20分撹拌した後、再びベンゼン溶液の5mLを、40℃を保持しながら注入し、注入口を閉めた。同様の操作を更に7回繰り返した。ベンゼンの注入総量は0.4gであった。
更に、20%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、1時間撹拌を続けた。次いで、オートクレーブ内の圧力を大気圧にして、窒素ガスを1時間吹き込んだ。オートクレーブの内容物をエバポレータで濃縮し、下式(10)中、単位数(n)の平均値が13である、化合物(10−ii)の250.1g(収率99%)を得た。
CF3CF2−O−(CF2CF2O−CF2CF2CF2CF2O)n−CF2CF2OCF2CF2CF2CF2O−C(=O)CF(CF3)OCF2CF2CF3 ・・・(10)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:重クロロホルム、基準:CFCl3) δ(ppm):−80.3(1F)、−82.0〜−82.5(6F)、−84.2(54F)、−86.9〜88.0(6F)、−89.4(58F)、−126.6(56F)、−130.4(2F)、−132.4(1F)。
単位数(n)の平均値:13。
500mLのPFA製丸底ナスフラスコに、工程4で得た化合物(10−ii)の110g及びAK−225の220gを入れた。氷浴で冷却しながら撹拌し、窒素雰囲気下、メタノールの3.5gを滴下漏斗からゆっくり滴下した。窒素でバブリングしながら12時間撹拌した。反応混合物をエバポレータで濃縮し、下式(11)中、単位数(n)の平均値が13である、前駆体(11−ii)の103g(収率100%)を得た。
CF3CF2−O−(CF2CF2O−CF2CF2CF2CF2O)n−CF2CF2OCF2CF2CF2C(=O)OCH3 ・・・(11)。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒:重クロロホルム、基準:TMS) δ(ppm):3.9(3H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:重クロロホルム、基準:CFCl3) δ(ppm):−84.0(54F)、−88.2(3F)、−89.2(58F)、−119.8(2F)、−126.5(54F)。
単位数(n)の平均値:13。
300mLのナスフラスコに、工程5で得た前駆体(11−ii)の100.5g及びH2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3の4.38gを入れ、12時間撹拌した。NMRから、前駆体(11−ii)の98%が化合物(12−ii)に変換していることを確認した。また、H2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3のすべてが反応しており、副生物であるメタノールが生成していた。このようにして、下式(12)中、単位数(n)の平均値が13である、化合物(12−ii)を97%含む組成物を得た。この組成物を化合物(c2)として使用した。化合物(12−ii)の数平均分子量は、4,900であった。
CF3CF2−O−(CF2CF2O−CF2CF2CF2CF2O)n−CF2CF2OCF2CF2CF2C(=O)NHCH2CH2CH2−Si(OCH3)3 ・・・(12)。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒:重クロロホルム、基準:TMS) δ(ppm):0.6(2H)、1.6(2H)、2.8(1H)、3.3(2H)、3.5(9H)。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒:重クロロホルム、基準:CFCl3) δ(ppm):−84.1(54F)、−87.9(3F)、−89.3(58F)、−120.8(2F)、−126.6(52F)、−127.2(2F)。
単位数(n)の平均値:13。
化合物(c3)は、特開2001−81445号公報に準じた方法でCF3(CF2)5−CH=CH2、CH2=CH−SiCl3、及びH−(Si(CH3)2O)9Si(CH3)2−Hを用いて調製した。
(撥水膜形成用組成物1)
化合物(c1−1)10質量%、酢酸ブチル(純正化学社製)90質量%の割合で混合し、5分間撹拌して、液状組成物(撥水膜形成用組成物1)を得た。
(撥水膜形成用組成物2)
化合物(c1−2)10質量%、酢酸ブチル(純正化学社製)90質量%の割合で混合し、5分間撹拌して、液状組成物(撥水膜形成用組成物2)を得た。
(撥水膜形成用組成物3)
化合物(c3)10質量%、酢酸ブチル(純正化学社製)90質量%の割合で混合し、5分間撹拌して、液状組成物(撥水膜形成用組成物3)を得た。
撥水膜形成用組成物4)
化合物(c1−2)5.8質量部、化合物(c2)1.28質量部、酢酸ブチル(純正化学社製)18.6質量部、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製、CF3CH2OCF2CHF2)74.4質量部の割合で混合し、5分間撹拌して、液状組成物(撥水膜形成用組成物4)を得た。
基体として、酸化セリウムで表面を研磨洗浄し、乾燥した清浄なソーダライムガラス基板(水接触角5°、300mm×300mm×厚さ3mm)を用い、該ガラス基板の表面に、表3及び表4に示すとおり、下地層形成用組成物1〜15のいずれかの0.5gをスキージコート法によって塗布し1分間乾燥して、下地層を形成した。その後、形成された下地層の表面に、表3及び表4に示すとおり、撥水膜形成用組成物1〜4のいずれかの0.5gをスキージコート法によって塗布し、50℃、60%RHに設定された恒温恒湿槽で48時間保持して撥水膜を形成し、下地層及び撥水膜を有する基体を得た。余剰な撥水膜形成用組成物が存在する場合は、紙ウェスにイソプロピルアルコールをしみこませたもので拭き取り仕上げを行った。
上記の実施例1〜19及び比較例1〜10の下地層及び撥水膜を有する基体の評価を、以下のように行った。
<撥水性>
撥水性は、以下の方法で測定した水接触角(CA)で評価した。まず、以下の各試験を行う前に初期値を測定した。なお、初期の水接触角(CA)が100°以上であれば、実使用に充分耐える撥水性を有するといえる。
(水接触角(CA))
下地層及び撥水膜を有する基体の撥水膜表面に置いた、直径1mmの水滴の接触角をDM−701(協和界面科学社製)を用いて測定した。撥水膜表面における異なる5ヶ所で測定を行い、その平均値を算出した。
滑水性は、以下の方法で測定した水転落角(SA)で評価した。また、以下の各試験を行う前に初期値を測定した。なお、初期の水転落角(SA)が15°以下であれば、実使用に充分耐える滑水性を有するといえる。
(水転落角(SA))
水平に保持した下地層及び撥水膜を有する基体の撥水膜表面に50μlの水滴を滴下した後、基体を徐々に傾け、水滴が転落しはじめた時の下地層及び撥水膜を有する基体と水平面との角度(転落角)をSA−11(協和界面科学社製)を用いて測定した。撥水膜表面における異なる5ヶ所で測定を行い、その平均値を算出した。転落角が小さいほど滑水性に優れる。
(耐アルカリ性試験)
下地層及び撥水膜を有する基体を0.1規定NaOH水溶液(pH:13)に3時間浸漬した後、水洗、風乾し、上記方法により水接触角を測定した。
〔耐薬品性評価基準〕
上記耐アルカリ性試験について、試験後における水接触角(CA)が70°以上であれば、実使用に充分な耐薬品性を有するといえる。
<耐塩水噴霧性>
(塩水噴霧試験(SST))
JIS H8502に準拠して塩水噴霧試験を行った。すなわち、下地層及び撥水膜を有する基体の撥水膜表面を、塩水噴霧試験機(スガ試験機社製)内で300時間塩水雰囲気に暴露した後、上記方法により水接触角を測定した。
〔耐塩水性評価基準〕
上記塩水噴霧試験について、試験後における水接触角(CA)が70°以上であれば、実使用に充分な耐塩水噴霧性を有するといえる。
下地層及び撥水膜を有する基体の撥水膜表面に対し、下記試験条件にて耐ネル布摩耗性試験を行った後、上記方法により水接触角(CA)及び水転落角(SA)を測定した。
(耐ネル布摩耗性試験)
JIS L0849に準拠して下記試験機を用いて下記試験条件で耐ネル布摩耗性試験を行った。
試験機:往復式トラバース試験機(ケイエヌテー社製)
試験条件:綿布(JIS L0803に準拠)、荷重1.2kg、摩耗回数3000回
〔耐ネル摩耗性評価基準〕
上記耐ネル布摩耗性試験について、試験後における水接触角(CA)が80°以上かつ水転落角(SA)が30°以下であれば、実使用に充分な耐摩耗性を有するといえる。
Claims (8)
- (A)式(1):A1 3Si−(CHR1)a−SiA1 3
(式中、
A1は、それぞれ独立して、加水分解性基又は水酸基であり、
R1は、H又はCH3であり、
aは、1〜9の整数であり、ここで各(CHR1)単位は、同一であっても、異なっていてもよい)で表される化合物、及び
(B)式(2):SiX1 4
(式中、X1は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、アルコキシ基又はイソシアナト基である)
で表される化合物を含む下地層形成用組成物を用いて形成される下地層、並びに前記下地層上の少なくとも一部に、(C)ポリフルオロアルキル基を有するシラン化合物及びその部分加水分解縮合物から選択される少なくとも1種を含む撥水膜形成用組成物を用いて形成される撥水膜を有する基体。 - (C)ポリフルオロアルキル基を有するシラン化合物が、
(c1)ポリフルオロアルキルシラン化合物、
(c2)ポリフルオロポリエーテルシラン化合物、及び
(c3)式(3):Rf1−(SiR2 2O)b−SiR2 2−Y1−Si(R3)c(X2)3−c
(式中、
Rf1は、炭素原子数1〜8の直鎖状のポリフルオロアルキル基であり、
Y1は、炭素原子数2〜4のアルキレン基であり、
R2は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜6のアルキル基であり、ここで、各SiR2 2O単位は同一であっても、異なっていてもよく、
R3は、それぞれ独立して、1価の炭化水素基であり、
X2は、それぞれ独立して、加水分解性基であり、
bは、5〜150の整数であり、
cは、0〜2の整数である)
で表わされる化合物
からなる群より選択される一種以上のシラン化合物である、請求項1記載の基体。 - (c1)ポリフルオロアルキルシラン化合物が、
式(4):Rf2−Q1−SiR4 dA2 3−d
(式中、
Rf2は、基:CeF2e+1(ここで、eは、1〜8の整数である)であり、
Q1は、炭素原子数1〜6の2価の炭化水素基であり、
R4は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基であり、
A2は、それぞれ独立して、水酸基又は加水分解性基であり、
dは、0〜2の整数である)で表される化合物であり、
(c2)ポリフルオロポリエーテルシラン化合物が、
式(5):Z1−Rf3−Z2
(式中、
Rf3は、−O−(CfF2fO)g−(ここで、fは、1〜6の整数であり、gは、1以上の整数であり、各−CfF2fO−単位は、同一であっても、異なっていてもよい)であり、
Z1及びZ2は、それぞれ独立して、Rf4、又は基:−Q2−{CH2CH(SiR5 hA3 3−h)}j−Hであるが、いずれか一方は基:−Q2−{CH2CH(SiR5 hA3 3−h)}j−Hであり
(ここで、
Rf4は、基:CkF2k+1(ここで、kは、1〜6の整数である)であり、
Q2は、−(CH2)m−(ここで、mは、2〜12の整数である)であるか、又はエステル結合、エーテル結合、アミド結合、ウレタン結合及びフェニレン基から選ばれる1種以上を含有する−(CH2)m−であり、−CH2−単位の一部又は全部は、−CF2−単位及び/又は−CF(CF3)−単位によって置き換えられていてもよく、
R5は、それぞれ独立して、水素原子、又は炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基であって、該炭化水素基は置換基を含有していてもよく、
A3は、それぞれ独立して、水酸基又は加水分解性基であり、
hは、0〜2の整数であり、
jは、1〜20の整数である)で表される請求項2記載の基体。 - 式(4)の化合物が、数平均分子量2600以上である化合物又はその部分加水分解縮合物である、請求項3記載の基体。
- 式(1)において、A1がアルコキシ基又はイソシアナト基であり、R1がHであり、かつaが1〜3の整数である、請求項1〜4のいずれか1項記載の基体。
- 式(1)の化合物と式(2)の化合物との質量比が、0.1:0.9〜0.9:0.1である、請求項1〜5のいずれか1項記載の基体。
- 基体がガラスを含む、請求項1〜6のいずれか1項記載の基体。
- 請求項1〜7のいずれか1項記載の基体を含む、輸送機器用物品。
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