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JP7761471B2 - Fluorine-containing silane compound and surface modifier using the same - Google Patents
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JP7761471B2 - Fluorine-containing silane compound and surface modifier using the same - Google Patents

Fluorine-containing silane compound and surface modifier using the same

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JP7761471B2 JP2021204833A JP2021204833A JP7761471B2 JP 7761471 B2 JP7761471 B2 JP 7761471B2 JP 2021204833 A JP2021204833 A JP 2021204833A JP 2021204833 A JP2021204833 A JP 2021204833A JP 7761471 B2 JP7761471 B2 JP 7761471B2
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Description

本発明は、新規な含フッ素シラン化合物及びこれを用いた表面改質剤に関する。 The present invention relates to a novel fluorine-containing silane compound and a surface modifier using the same.

含フッ素化合物は、炭素-フッ素結合の性質に基づく特徴的な機能を有している。例えば耐薬品性、撥水撥油性、防汚性、低摩擦性、剥離性などの性質を利用し、機能性材料として用いられている。
特に、パーフルオロアルキル基を有するシラン化合物及び溶媒を含む組成物は、基材に塗布し、乾燥することにより上記特性を示すコーティング膜を形成できるため、防汚剤や撥水撥油剤等の表面改質剤として利用されている。中でも、ガラス等の基材に防汚性を付与する場合においては、油等の液滴除去性や耐摩耗性が要求される。
Fluorine-containing compounds have unique properties based on the properties of the carbon-fluorine bond, such as chemical resistance, water and oil repellency, stain resistance, low friction, and release properties, and are used as functional materials.
In particular, compositions containing a silane compound having a perfluoroalkyl group and a solvent can be applied to a substrate and dried to form a coating film exhibiting the above properties, and are therefore used as surface modifiers such as antifouling agents, water- and oil-repellent agents, etc. In particular, when imparting antifouling properties to substrates such as glass, the ability to remove droplets of oil and the like and abrasion resistance are required.

従来、高い表面改質性能を示す含フッ素シラン化合物としては、炭素数が8以上の長鎖パーフルオロアルキル基を有する化合物が用いられてきた(例えば、特許文献1参照)。しかし、炭素数が8以上の長鎖パーフルオロアルキル基を有する化合物は、環境や生体への蓄積性等が課題となっている。
そのため、生体蓄積性が低いとされる炭素数が6以下のパーフルオロアルキル基を有する含フッ素化合物で代替する検討が行われているが、パーフルオロアルキル基の炭素数が小さくなるほど、炭素数8以上のパーフルオロアルキル基を有する化合物に比べて表面改質性能が劣ることが知られている。
Conventionally, compounds having a long-chain perfluoroalkyl group having 8 or more carbon atoms have been used as fluorine-containing silane compounds that exhibit high surface modification performance (see, for example, Patent Document 1). However, compounds having a long-chain perfluoroalkyl group having 8 or more carbon atoms have problems such as their tendency to accumulate in the environment and living organisms.
Therefore, studies are being conducted to replace them with fluorine-containing compounds having a perfluoroalkyl group with six or fewer carbon atoms, which are considered to have low bioaccumulation potential. However, it is known that the smaller the carbon number of the perfluoroalkyl group, the poorer the surface modification performance becomes compared to compounds having a perfluoroalkyl group with eight or more carbon atoms.

特許文献2には、炭素数が6以下のパーフルオロアルキル基から構成され、高い表面改質性能を示す含フッ素化合物及びこれを用いた表面改質剤が開示されているが、発明者らの検討により耐摩耗性が不足していることが判明し、さらなる改善が求められていた。 Patent Document 2 discloses a fluorine-containing compound composed of a perfluoroalkyl group having six or fewer carbon atoms and exhibiting high surface modification performance, as well as a surface modifier using the compound. However, the inventors' investigations revealed that the abrasion resistance was insufficient, and further improvement was needed.

特許第2800786号公報Patent No. 2800786 国際公開第2017/119371号International Publication No. 2017/119371

本発明の目的は、生体蓄積性が低いとされる炭素数が6以下のパーフルオロアルキル基から構成され、液滴除去性及び耐摩耗性に優れたコーティング膜を形成できる新規な含フッ素シラン化合物及びこれを用いた表面改質剤を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a novel fluorine-containing silane compound composed of a perfluoroalkyl group having six or fewer carbon atoms, which is considered to have low bioaccumulation potential, and which can form a coating film with excellent droplet removal properties and abrasion resistance, as well as a surface modifier using the same.

本発明者らは、以下に示す含フッ素シラン化合物を用いた表面改質剤が、液滴除去性及び耐摩耗性に優れたコーティング膜を形成することを見出し、本発明を完成させるに至った。 The inventors discovered that a surface modifier using the fluorine-containing silane compound shown below forms a coating film with excellent droplet removal properties and abrasion resistance, leading to the completion of the present invention.

すなわち本発明は、以下に係る。
[1] 下記一般式(1)で示される含フッ素シラン化合物。
(式(1)中、
Rfは、炭素数1~6のパーフルオロアルキル基であり、
Rfは、炭素数1~6のパーフルオロアルキレン基であり、
Rは、水素原子または炭素数1~3のアルキル基であり、
mは、0~2の整数であり、
nは、1~10の整数であり、
Xは、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数2~6のジアルキルアミノ基またはイソシアネート基であり、
Yは、水素原子、ハロゲン原子または炭素数1~3のアルコキシ基であり、
Zは、炭素数1~10の2価の炭化水素基である)
[2] 前記一般式(1)において、Rfが炭素数1~6の直鎖のパーフルオロアルキル基であり、Rfが炭素数1~6の直鎖のパーフルオロアルキレン基である、項[1]に記載の含フッ素シラン化合物。
[3] 前記一般式(1)において、nが1~4の整数である、項[1]または項[2]に記載の含フッ素シラン化合物。
[4] 前記一般式(1)において、Xがハロゲン原子または炭素数1~3のアルコキシ基である、項[1]~項[3]のいずれかに記載の含フッ素シラン化合物。
[5] 前記一般式(1)において、Zが-CH=CH-基である、項[1]~項[4]のいずれかに記載の含フッ素シラン化合物。
[6] 項[1]~項[5]のいずれかに記載の含フッ素シラン化合物の2種類以上の混合物。
[7] 項[1]~項[5]のいずれかに記載の含フッ素シラン化合物を含むことを特徴とする表面改質剤。
That is, the present invention relates to the following.
[1] A fluorine-containing silane compound represented by the following general formula (1):
(In formula (1),
Rf1 is a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms;
Rf2 is a perfluoroalkylene group having 1 to 6 carbon atoms,
R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms,
m is an integer from 0 to 2,
n is an integer from 1 to 10,
X is a hydroxyl group, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a dialkylamino group having 2 to 6 carbon atoms, or an isocyanate group;
Y is a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms;
Z is a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
[2] In the general formula (1), Rf 1 is a linear perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and Rf 2 is a linear perfluoroalkylene group having 1 to 6 carbon atoms. Item [1] Fluorine-containing silane compound.
[3] In the general formula (1), n is an integer of 1 to 4. The fluorine-containing silane compound according to item [1] or [2].
[4] The fluorine-containing silane compound according to any one of items [1] to [3], wherein in the general formula (1), X is a halogen atom or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms.
[5] The fluorine-containing silane compound according to any one of items [1] to [4], wherein Z is a —CH═CH— group in the general formula (1).
[6] A mixture of two or more of the fluorine-containing silane compounds according to any one of [1] to [5].
[7] A surface modifier comprising the fluorine-containing silane compound according to any one of items [1] to [5].

以下、本発明を詳細に説明する。
一般式(1)において、Rf基は直鎖又は分岐の炭素数1~6のパーフルオロアルキル基が好ましく、さらに直鎖のパーフルオロアルキル基が好ましい。Rf基の構造として分岐構造を有していてもよいが、直鎖のパーフルオロアルキル基は高い撥水撥油性を発現しやすいからである。
The present invention will be described in detail below.
In general formula (1), the Rf1 group is preferably a linear or branched perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably a linear perfluoroalkyl group. This is because, although the Rf1 group may have a branched structure, a linear perfluoroalkyl group is more likely to exhibit high water and oil repellency.

一般式(1)において、Rf基は直鎖又は分岐の炭素数1~6のパーフルオロアルキレン基が好ましく、さらに直鎖のパーフルオロアルキレン基が好ましい。Rf基の構造として分岐構造を有していてもよいが、直鎖のパーフルオロアルキレン基は高い撥水撥油性を発現しやすいからである。
中でも、Rfが炭素数4~6の直鎖のパーフルオロアルキル基であり、Rfが炭素数4~6の直鎖のパーフルオロアルキレン基であることが好ましい。
In general formula (1), the Rf2 group is preferably a linear or branched perfluoroalkylene group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably a linear perfluoroalkylene group. This is because, although the Rf2 group may have a branched structure, a linear perfluoroalkylene group is more likely to exhibit high water and oil repellency.
Among these, it is preferable that Rf 1 is a linear perfluoroalkyl group having 4 to 6 carbon atoms, and Rf 2 is a linear perfluoroalkylene group having 4 to 6 carbon atoms.

一般式(1)において、Rは水素原子または炭素数1~3のアルキル基である。 In general formula (1), R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.

一般式(1)において、mは0~2の整数である。中でも、mが0であることが好ましい。 In general formula (1), m is an integer from 0 to 2. Of these, it is preferable that m is 0.

一般式(1)において、nは1~10の整数である。中でも、製造が容易である観点からnは1~4であることが好ましい。 In general formula (1), n is an integer from 1 to 10. From the perspective of ease of production, n is preferably 1 to 4.

一般式(1)において、Xは水酸基、ハロゲン原子、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数2~6のジアルキルアミノ基またはイソシアネート基である。中でも、製造及び取り扱いが容易である観点から、Xがハロゲン原子または炭素数1~3のアルコキシ基であることが好ましく、Xが塩素原子、メトキシ基、エトキシ基であることがさらに好ましい。 In general formula (1), X represents a hydroxyl group, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a dialkylamino group having 2 to 6 carbon atoms, or an isocyanate group. From the standpoint of ease of production and handling, it is preferable that X represents a halogen atom or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, and it is even more preferable that X represents a chlorine atom, a methoxy group, or an ethoxy group.

一般式(1)において、Yは水素原子、ハロゲン原子または炭素数1~3のアルコキシ基である。中でも、Yが水素原子、ヨウ素原子またはメトキシ基であることが好ましい。 In general formula (1), Y is a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms. It is particularly preferred that Y be a hydrogen atom, an iodine atom, or a methoxy group.

一般式(1)において、Zは炭素数1~10の2価の炭化水素基であり、フッ素原子を含まない。具体的には例えば、-CH-基、-CHCH-基、-CHCHCH-基、-CH=CH-基、-C-基などの飽和、不飽和炭化水素基が挙げられる。中でも、-CH=CH-基が好ましい。 In general formula (1), Z is a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms and does not contain a fluorine atom. Specific examples include saturated and unsaturated hydrocarbon groups such as -CH 2 -, -CH 2 CH 2 -, -CH 2 CH 2 CH 2 -, -CH=CH-, and -C 6 H 4 -. Of these, the -CH=CH- group is preferred.

一般式(1)における、Rf-Z-Rf-の部分の具体的構造としては、C-CH=CH-C-、C-CH=CH-C12-、C-CH=CH-C-、C-CH=CH-C12、C13-CH=CH-C-、C13-CH=CH-C12-などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Specific structures of the Rf 1 -Z-Rf 2 - portion in general formula (1) include, but are not limited to, C 2 F 5 -CH=CH-C 4 F 8 -, C 2 F 5 -CH=CH-C 6 F 12 -, C 4 F 9 -CH=CH-C 4 F 8 -, C 4 F 9 -CH=CH-C 6 F 12 , C 6 F 13 -CH=CH-C 4 F 8 -, and C 6 F 13 -CH=CH-C 6 F 12 -.

本発明の一般式(1)で示される含フッ素シラン化合物は、次に例示する方法で得ることができるが、これに限定されるものではない。
本発明の一般式(1)で示される含フッ素シラン化合物は、例えば下記一般式(2)で示される、末端がヨウ素化されたフルオロアルキル化合物を出発原料として製造できる。Zが-CH=CH-基であるフルオロアルキル化合物は公知であり、特許文献2(国際公開第2017/119371号)に記載されている。
Rf-Z-Rf-I (2)
The fluorine-containing silane compound of the present invention represented by general formula (1) can be obtained by the following method, but is not limited thereto.
The fluorine-containing silane compound of the present invention represented by general formula (1) can be produced using, as a starting material, a terminally iodinated fluoroalkyl compound represented by the following general formula (2): Fluoroalkyl compounds in which Z is a —CH═CH— group are known and are described in Patent Document 2 (WO 2017/119371).
Rf 1 -Z-Rf 2 -I (2)

上記一般式(2)で示される化合物を、ラジカル開始剤の存在下、下記一般式(3)で示される化合物と反応させることにより、Yがヨウ素原子である含フッ素シラン化合物が得られる。ヨウ素原子は必要に応じて、水素原子、ハロゲン原子または炭素数1~3のアルコキシ基に変換することが可能である。
CH=CH-SiR3-m (3)
(式(3)中、Rは、水素原子または炭素数1~3のアルキル基であり、
mは、0~2の整数であり、
Xは、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数2~6のジアルキルアミノ基またはイソシアネート基である)
A fluorine-containing silane compound in which Y is an iodine atom can be obtained by reacting a compound represented by the above general formula (2) with a compound represented by the following general formula (3) in the presence of a radical initiator. The iodine atom can be converted to a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, as necessary.
CH 2 =CH-SiR m X 3-m (3)
(In formula (3), R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms,
m is an integer from 0 to 2,
X is a hydroxyl group, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a dialkylamino group having 2 to 6 carbon atoms, or an isocyanate group.

本発明の一般式(3)で示される化合物の具体例としては、トリクロロビニルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ジクロロメチルビニルシラン、ジメトキシメチルビニルシラン、ジエトキシメチルビニルシラン、クロロジメチルビニルシラン、ジメチルメトキシビニルシラン、ジメチルエトキシビニルシラン等が挙げられる。中でも、トリクロロビニルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランが好ましい。
本発明の一般式(1)で示される含フッ素シラン化合物の製造に用いられる化合物(3)の量は、反応に具する化合物(2)に対して、好ましくは1当量~20当量、さらに好ましくは1当量~10当量、特に好ましくは2当量~10当量である。
Specific examples of the compound represented by general formula (3) of the present invention include trichlorovinylsilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, dichloromethylvinylsilane, dimethoxymethylvinylsilane, diethoxymethylvinylsilane, chlorodimethylvinylsilane, dimethylmethoxyvinylsilane, dimethylethoxyvinylsilane, etc. Among these, trichlorovinylsilane, vinyltrimethoxysilane, and vinyltriethoxysilane are preferred.
The amount of compound (3) used in the production of the fluorine-containing silane compound represented by general formula (1) of the present invention is preferably 1 to 20 equivalents, more preferably 1 to 10 equivalents, and particularly preferably 2 to 10 equivalents, relative to the amount of compound (2) used in the reaction.

本発明の一般式(1)で示される含フッ素シラン化合物の製造に用いられるラジカル開始剤としては、具体的には例えば、2,2'-アゾビスイソブチロニトリル、2,2'-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2'-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、1,1'-アゾビス(1-シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2'-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2-(カルバモイルアゾ)イソブチロニトリル等のアゾ系開始剤、過酸化ベンゾイル、ジ-t-ブチルパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシピバレート、ラウリルパーオキシド等の過酸化物、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、ベンゾフェノン誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、ベンゾケトン誘導体、フェニルチオエーテル誘導体、アジド誘導体、ジアゾ誘導体、ジスルフィド誘導体等が挙げられる。これらの重合開始剤は1種単独で用いてもよく、2種類以上を混合して用いてもよい。
本発明の一般式(1)で示される含フッ素シラン化合物の製造に用いられるラジカル開始剤の量は、反応に具する化合物(2)の総量に対し、好ましくは0.001重量%~10重量%、さらに好ましくは0.002重量%~10重量%、特に好ましくは0.002重量%~5重量%である。
Specific examples of the radical initiator used in the production of the fluorine-containing silane compound represented by general formula (1) of the present invention include azo initiators such as 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis(2-methylbutyronitrile), 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), 1,1'-azobis(1-cyclohexanecarbonitrile), 2,2'-azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), and 2-(carbamoylazo)isobutyronitrile; peroxides such as benzoyl peroxide, di-t-butyl peroxide, diisopropyl peroxydicarbonate, t-butyl peroxypivalate, and lauryl peroxide; persulfates such as potassium persulfate and ammonium persulfate; benzophenone derivatives, phosphine oxide derivatives, benzoketone derivatives, phenylthioether derivatives, azide derivatives, diazo derivatives, and disulfide derivatives. These polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
The amount of the radical initiator used in the production of the fluorine-containing silane compound represented by general formula (1) of the present invention is preferably 0.001 to 10% by weight, more preferably 0.002 to 10% by weight, and particularly preferably 0.002 to 5% by weight, based on the total amount of compound (2) used in the reaction.

本発明の一般式(1)で示される含フッ素シラン化合物の製造においては、必要に応じて溶媒を用いてもよい。溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、テトラリン等の芳香族炭化水素系溶媒、n-ヘキサン、n-ヘプタン、ミネラルスピリット、シクロヘキサン等の脂肪族又は脂環式炭化水素系溶媒、塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、メチレンジクロライド、クロロホルム、四塩化炭素、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、オルトジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒、トリフルオロメチルベンゼン、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、1,4-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、1,1,1,2,2-ペンタフルオロ-3,3-ジクロロプロパン、1,1,2,2,3-ペンタフルオロ-1,3-ジクロロプロパン、ペンタフルオロブタン、デカフルオロペンタン、パーフルオロヘキサン、パーフルオロシクロヘキサン、パーフルオロデカリン、ヘキサフルオロベンゼン、メチルノナフルオロブチルエーテル(HFE7100)、エチルノナフルオロブチルエーテル(HFE7200)、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-デカフルオロ-3-メトキシ-2-(トリフルオロメチル)ペンタン(HFE7300)等のハイドロフルオロエーテル類等のフッ素系溶媒等、反応に不活性な溶媒であればあらゆるものが使用可能である。これらの溶媒は単独で用いてもよく、2種類以上を混合して用いてもよい。
溶媒は、反応に供する化合物に応じて適切に選択の上で使用でき、また溶媒を用いなくともよい。
In the production of the fluorine-containing silane compound represented by general formula (1) of the present invention, a solvent may be used as needed. Examples of the solvent include aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, and tetralin; aliphatic or alicyclic hydrocarbon solvents such as n-hexane, n-heptane, mineral spirits, and cyclohexane; halogenated solvents such as methyl chloride, methyl bromide, methyl iodide, methylene dichloride, chloroform, carbon tetrachloride, trichloroethylene, perchloroethylene, and orthodichlorobenzene; trifluoromethylbenzene, 1,3-bis(trifluoromethyl)benzene, 1,4-bis(trifluoromethyl)benzene, and 1,1,1,2,2-pentafluoro-3,3-dichloropropane; Any solvent that is inert to the reaction can be used, including fluorine-based solvents such as hydrofluoroethers such as hexane, 1,1,2,2,3-pentafluoro-1,3-dichloropropane, pentafluorobutane, decafluoropentane, perfluorohexane, perfluorocyclohexane, perfluorodecalin, hexafluorobenzene, methyl nonafluorobutyl ether (HFE7100), ethyl nonafluorobutyl ether (HFE7200), and 1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-decafluoro-3-methoxy-2-(trifluoromethyl)pentane (HFE7300). These solvents may be used alone or in combination of two or more.
The solvent can be appropriately selected depending on the compound to be subjected to the reaction, and a solvent may not be used.

本発明の一般式(1)で表される含フッ素シラン化合物の精製方法としては、公知の方応で実施可能で、例えば、溶媒抽出、デカンテーション、ろ過、濃縮、蒸留等により精製し、目的物の一般式(1)で示される含フッ素シラン化合物を得ることができる。 The fluorine-containing silane compound represented by general formula (1) of the present invention can be purified by known methods, such as solvent extraction, decantation, filtration, concentration, distillation, etc., to obtain the desired fluorine-containing silane compound represented by general formula (1).

本発明の一般式(1)で示される含フッ素シラン化合物は、単独もしくは溶剤に溶解し、表面改質剤として用いることができる。含フッ素シラン化合物は、一種単独で用いても、複数の含フッ素シラン化合物を任意の比率で混合して用いてもよい。
本発明の含フッ素シラン化合物と溶剤を含む表面改質剤において、含フッ素シラン化合物の濃度は、0.001重量%~50重量%が好ましく、0.01重量%~20重量%がより好ましい。
The fluorine-containing silane compound of the present invention represented by general formula (1) can be used alone or dissolved in a solvent as a surface modifier. The fluorine-containing silane compound may be used alone or in combination of two or more fluorine-containing silane compounds in any ratio.
In the surface modifier of the present invention containing a fluorine-containing silane compound and a solvent, the concentration of the fluorine-containing silane compound is preferably 0.001 to 50% by weight, more preferably 0.01 to 20% by weight.

本発明の含フッ素シラン化合物を含む表面改質剤において、溶剤としては含フッ素シラン化合物と混和する溶剤であればあらゆるものを用いることができる。例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素類、1,2-ジメトキシエタン、ジグリム、1,4-ジオキサン、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、tert-ブチルメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジイソプロピルエーテル等のエーテル類が挙げられる。また、ハイドロフルオロカーボン類、パーフルオロカーボン類、パーフルオロエーテル類又はハイドロフルオロアルキルエーテル類のフッ素系有機溶剤も使用できる。具体例として、ベンゾトリフルオリド(α,α,α-トリフルオロトルエン)、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、ペンタフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン、2H,3H-デカフルオロペンタン(バートレル)、テトラデカフルオロヘキサン、オクタデカフルオロオクタン、ドデカフルオロシクロヘキサン、1,3-ビス(トリフルオロメチル)デカフルオロシクロヘキサン、ノナフルオロブチルメチルエーテル(異性体混合物)、ノナフルオロブチルエチルエーテル(異性体混合物)等が挙げられる。これらのうち、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、ヘプタン、オクタン、トルエン等の炭化水素類、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、ノナフルオロブチルエチルエーテル(異性体混合物)等のフッ素系有機溶剤は、含フッ素シラン化合物(1)の溶解性が高く、さらに、表面改質剤の塗工性や乾燥時間が適度になるので好ましい。これらの有機溶剤は、一種類を単独で用いても、複数の溶剤を任意の比率で混合して用いても良い。 In the surface modifier containing a fluorine-containing silane compound of the present invention, any solvent that is miscible with the fluorine-containing silane compound can be used. Examples include alcohols such as methanol, ethanol, and isopropyl alcohol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone (MEK), and methyl isobutyl ketone (MIBK); esters such as methyl acetate, ethyl acetate, and butyl acetate; hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, benzene, toluene, and xylene; and ethers such as 1,2-dimethoxyethane, diglyme, 1,4-dioxane, diethyl ether, dibutyl ether, tert-butyl methyl ether, tetrahydrofuran, and diisopropyl ether. Fluorine-based organic solvents such as hydrofluorocarbons, perfluorocarbons, perfluoroethers, and hydrofluoroalkyl ethers can also be used. Specific examples include benzotrifluoride (α,α,α-trifluorotoluene), 1,3-bis(trifluoromethyl)benzene, pentafluorobenzene, hexafluorobenzene, 2H,3H-decafluoropentane (vertrell), tetradecafluorohexane, octadecafluorooctane, dodecafluorocyclohexane, 1,3-bis(trifluoromethyl)decafluorocyclohexane, nonafluorobutyl methyl ether (isomer mixture), and nonafluorobutyl ethyl ether (isomer mixture). Among these, alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol, hydrocarbons such as heptane, octane, and toluene, and fluorine-containing organic solvents such as 1,3-bis(trifluoromethyl)benzene and nonafluorobutyl ethyl ether (isomer mixture) are preferred because they have high solubility for the fluorine-containing silane compound (1) and also provide suitable coating properties and drying times for the surface modifier. These organic solvents may be used alone or in combination in any ratio.

本発明の表面改質組成物中には、表面処理を円滑に進める酸触媒を添加してもよい。該酸触媒は、無機酸、有機酸のいずれも用いることができる。該無機酸としては、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸等のハロゲン化水素酸;硫酸、硝酸、過塩素酸等の無機オキソ酸;ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸等の有機カルボン酸;メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、2-プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸、2-ブタンスルホン酸、ペンタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、2-ヒドロキシエタン-1-スルホン酸(イセチオン酸)、アリルスルホン酸、1,3-プロパンジスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、m-キシレン-4-スルホン酸、p-キシレン-2-スルホン酸、2-スルホ安息香酸、5-スルホサリチル酸、p-フェノールスルホン酸等の有機スルホン酸が例示できる。これらのうち、経済性、安全性、取り扱い性及び良質な表面改質が可能である点から酢酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸又はp-トルエンスルホン酸が好ましく、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸又はp-トルエンスルホン酸がさらに好ましい。
本発明の表面改質組成物中の酸触媒の濃度は、経済性、組成物の安定性(ポットライフ)及び膜の均質性の点から、表面改質組成物の総量に対し0.0001重量%~50重量%が好ましく、0.01重量%~20重量%がより好ましい。
An acid catalyst may be added to the surface modification composition of the present invention to facilitate the surface treatment. The acid catalyst may be either an inorganic or organic acid. Examples of inorganic acids include hydrohalic acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, and hydroiodic acid; inorganic oxoacids such as sulfuric acid, nitric acid, and perchloric acid; organic carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, and oxalic acid; and organic sulfonic acids such as methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, 2-propanesulfonic acid, butanesulfonic acid, 2-butanesulfonic acid, pentanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, 2-hydroxyethane-1-sulfonic acid (isethionic acid), allylsulfonic acid, 1,3-propanedisulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, m-xylene-4-sulfonic acid, p-xylene-2-sulfonic acid, 2-sulfobenzoic acid, 5-sulfosalicylic acid, and p-phenolsulfonic acid. Among these, acetic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, or p-toluenesulfonic acid is preferred from the viewpoints of economy, safety, ease of handling, and the ability to achieve high-quality surface modification, and methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, or p-toluenesulfonic acid is more preferred.
The concentration of the acid catalyst in the surface modification composition of the present invention is preferably 0.0001% by weight to 50% by weight, more preferably 0.01% by weight to 20% by weight, based on the total amount of the surface modification composition, from the viewpoints of economy, stability of the composition (pot life), and uniformity of the film.

本発明の表面改質組成物中には、別の表面改質作用を及ぼすシラン添加剤を含んでもよい。該シラン添加剤としては、固体表面及び本発明の含フッ素シラン化合物(1)に結合作用のある官能性シランである。
該シラン添加剤としては、具体的には、トリメトキシメチルシラン、トリエトキシメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、ジエトキシジメチルシラン、トリメトキシオクチルシラン、トリエトキシオクチルシラン等のアルキルアルコキシシラン類、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン等のジシラザン類、クロロトリメチルシラン、ジクロロジメチルシラン、トリクロロオクチルシラン、クロロジメチルオクチルシラン、クロロジメチルオクタデシルシラン、トリクロロオクタデシルシラン、四塩化ケイ素等のハロゲン化シラン類、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のテトラアルコキシシラン、ヘキサメトキシジシロキサン、ヘキサエトキシジシロキサン等のパーアルコキシオリゴシロキサン類が例示できる。
The surface modification composition of the present invention may contain a silane additive having another surface modification effect, which is a functional silane that has a bonding effect to the solid surface and the fluorine-containing silane compound (1) of the present invention.
Specific examples of the silane additive include alkylalkoxysilanes such as trimethoxymethylsilane, triethoxymethylsilane, dimethoxydimethylsilane, diethoxydimethylsilane, trimethoxyoctylsilane, and triethoxyoctylsilane; disilazanes such as hexamethyldisilazane and tetramethyldisilazane; halogenated silanes such as chlorotrimethylsilane, dichlorodimethylsilane, trichlorooctylsilane, chlorodimethyloctylsilane, chlorodimethyloctadecylsilane, trichlorooctadecylsilane, and silicon tetrachloride; tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane; and peralkoxyoligosiloxanes such as hexamethoxydisiloxane and hexaethoxydisiloxane.

本発明の表面改質組成物中には、必要に応じてトリエチルアミン、トリエタノールアミン、トリス(2-ヒドロキシエチル)アミン、モルホリンなどのアミン系中和剤、組成物の濡れ性を改善するイオン系、非イオン系などの各種界面活性剤、潤滑性を更に改善するシリコーンオイル、シリコーンワニスなどを添加することもできる。これらは、本発明の表面改質組成物中の含フッ素シラン化合物(1)の重量に対し、約0.001~300重量%の割合で用いることができる。 If necessary, the surface modification composition of the present invention may also contain an amine-based neutralizing agent such as triethylamine, triethanolamine, tris(2-hydroxyethyl)amine, or morpholine; various surfactants, such as ionic and nonionic surfactants, that improve the wettability of the composition; and silicone oil or silicone varnish that further improves lubricity. These can be used in a proportion of approximately 0.001 to 300% by weight relative to the weight of the fluorine-containing silane compound (1) in the surface modification composition of the present invention.

本発明の表面改質剤による基材の処理は、浸漬、ディップコーティング、吹き付け、かけ流し、スピンコーティング、エアロゾル噴射、刷毛塗り、含浸布による塗工、真空蒸着、スパッタリング、CVD法など、含フッ素表面改質剤の表面改質に通常用いられる任意の方法によって行うことができる。表面改質の均一性、撥水撥油性の高さ及び経済性の点から、浸漬法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、刷毛塗り法又は含浸布による塗工法が好ましい。 Substrates can be treated with the surface modifier of the present invention by any method commonly used for surface modification with fluorine-containing surface modifiers, such as immersion, dip coating, spraying, pouring, spin coating, aerosol spraying, brush coating, coating with an impregnated cloth, vacuum deposition, sputtering, or CVD. From the standpoints of uniformity of surface modification, high water and oil repellency, and economy, immersion, dip coating, spin coating, brush coating, or coating with an impregnated cloth is preferred.

本発明の表面改質剤を適用した後には、必要に応じて非加熱条件下、調湿条件下または加熱条件下でのアニーリング、洗浄等の工程を加えてもよい。また、表面処理剤を基材表面に適用した後、そのまま静置しておくだけでもよい。 After applying the surface modifier of the present invention, if necessary, additional steps such as annealing under non-heating conditions, humidity-controlled conditions, or heated conditions, or cleaning may be added. Alternatively, the surface treatment agent may be applied to the substrate surface and then simply left to stand.

本発明の表面改質剤により処理される基材としては、特に限定されないが、ガラス、二酸化ケイ素材料、金属、繊維、皮革、布製品、紙、プラスチック等が挙げられる。中でも、含フッ素シラン化合物は水酸基に対する結合性を示すため、ガラス、二酸化ケイ素材料、金属、セルロース等の基材を処理する場合、表面改質剤として高い耐久性を示す。具体例としては、石英ガラス、ソーダガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、リン酸塩ガラス等の無機ガラス材料基材;単結晶石英、多結晶石英、シリカゲル等の二酸化ケイ素材料基材;ゼオライト、ムライト、雲母、粘土鉱物等のアルミノケイ酸塩材料基材;アルミナ(酸化アルミニウム)、チタニア(酸化チタン)、ジルコニア(酸化ジルコニウム)、酸化インジウムスズ、酸化インジウム亜鉛等の金属酸化物材料基材;スピネル、鉄フェライト等の複酸化物材料基材、アルミニウム、チタン、鉄、マンガン、バナジウム、ニッケル、クロム、銅、亜鉛、ケイ素、ゲルマニウム及びそれらの合金等の金属基材が挙げられる。 Substrates that can be treated with the surface modifier of the present invention include, but are not limited to, glass, silicon dioxide materials, metals, fibers, leather, cloth products, paper, plastics, and the like. In particular, fluorine-containing silane compounds exhibit bonding properties with hydroxyl groups, and therefore exhibit high durability as surface modifiers when used to treat substrates such as glass, silicon dioxide materials, metals, and cellulose. Specific examples include inorganic glass substrates such as quartz glass, soda glass, lead glass, borosilicate glass, and phosphate glass; silicon dioxide substrates such as single-crystal quartz, polycrystalline quartz, and silica gel; aluminosilicate substrates such as zeolite, mullite, mica, and clay minerals; metal oxide substrates such as alumina (aluminum oxide), titania (titanium oxide), zirconia (zirconium oxide), indium tin oxide, and indium zinc oxide; double oxide substrates such as spinel and iron ferrite; and metal substrates such as aluminum, titanium, iron, manganese, vanadium, nickel, chromium, copper, zinc, silicon, germanium, and alloys thereof.

本発明の含フッ素シラン化合物を含む表面改質剤は、防汚剤、潤滑剤、撥水撥油剤、防錆剤、耐水化剤、剥離剤、離型剤、オイルバリア剤、フラックス這い上がり防止剤等として用いることができる。 The surface modifier containing the fluorine-containing silane compound of the present invention can be used as an antifouling agent, lubricant, water and oil repellent, rust inhibitor, water resistance agent, stripping agent, mold release agent, oil barrier agent, flux creep-up inhibitor, etc.

本発明の一般式(1)で示される含フッ素シラン化合物を用いることにより、生体蓄積性が低いとされる炭素数が6以下のパーフルオロアルキル基から構成される有効成分を用いて、液滴除去性や耐摩耗性に優れた表面改質剤を提供できる。 By using the fluorine-containing silane compound represented by general formula (1) of the present invention, a surface modifier with excellent droplet removal properties and abrasion resistance can be provided, using an active ingredient composed of a perfluoroalkyl group having six or fewer carbon atoms, which is considered to have low bioaccumulation potential.

以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。 The following are examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.

なお、分析に当たっては下記機器を使用した。
H-NMR,19F-NMR>
装置:ブルカー製AVANCE II 400
内部標準:テトラメチルシラン、トリフルオロメチルベンゼン
溶媒:クロロホルム-d
The following equipment was used for the analysis:
< 1H -NMR, 19F -NMR>
Apparatus: Bruker AVANCE II 400
Internal standard: tetramethylsilane, trifluoromethylbenzene Solvent: chloroform-d

<GC-MS>
装置:島津製作所製GCMS-QP2010Ultra
カラム:ジーエルサイエンス製TC-1
<GC-MS>
Apparatus: Shimadzu GCMS-QP2010Ultra
Column: GL Sciences TC-1

<接触角測定>
装置:協和界面科学製接触角計DMs-401
静的接触角測定:液滴量2μL、θ/2法により解析
滑落角測定:液滴量20μL、接線法により解析
<Contact angle measurement>
Equipment: Contact angle meter DMs-401 manufactured by Kyowa Interface Science
Static contact angle measurement: Droplet volume 2 μL, analyzed by the θ/2 method. Sliding angle measurement: Droplet volume 20 μL, analyzed by the tangent method.

<摩擦試験>
装置:ラビングテスターIMC-1507(株式会社井元製作所)
<Friction test>
Equipment: Rubbing tester IMC-1507 (Imoto Manufacturing Co., Ltd.)

実施例1
15mlの耐圧試験管に1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,14,14,14-ペンタコサフルオロ-1-ヨード-7-テトラデセン2.50g(東ソー・ファインケム製、3.24mmol)、ビニルトリメトキシシラン1.44g(東京化成工業製、9.71mmol)、及び2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)21mg(富士フイルム和光純薬製、0.13mmol)を仕込み、密閉後内部を窒素置換した。その後75℃で12時間反応した後、冷却し、30℃、0.1kPaで減圧濃縮することにより、含フッ素シラン化合物(4)3.44gを得た。収率は87%(重量換算、以下同じ)であった。
Example 1
A 15 ml pressure-resistant test tube was charged with 2.50 g of 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,14,14,14-pentacosafluoro-1-iodo-7-tetradecene (Tosoh Finechem, 3.24 mmol), 1.44 g of vinyltrimethoxysilane (Tokyo Chemical Industry, 9.71 mmol), and 21 mg of 2,2'-azobis(isobutyronitrile) (AIBN) (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 0.13 mmol), sealed, and then purged with nitrogen. The mixture was then reacted at 75 °C for 12 hours, cooled, and concentrated under reduced pressure at 30 °C and 0.1 kPa to obtain 3.44 g of fluorine-containing silane compound (4). The yield was 87% (weight equivalent, the same applies below).

生成物の解析結果を以下に示す。
GC-MSによる解析から、n=1の成分が8%、n=2の成分が84%、n=3の成分が8%であった。
H-NMR (溶媒:重クロロホルム、内部標準:テトラメチルシラン) δ(ppm):6.48(m,C13 CH=CH12),3.67(m,OCH ),3.41-3.21(m,CH I),2.89-1.91(m,CH),2.00(m,CH CF
19F-NMR (溶媒:重クロロホルム、内部標準:トリフルオロメチルベンゼン) δ(ppm):-81.33(t,3F,CF),-113.21(m,4F,CF CH), -115.25(m,2F,CF CH),-122.12(m,6F,CFCFCF), -123.36(m,2F,CF),-123.88(m,4F,CFCF),-124.21(m,2F,CF),-126.69(m,2F,CF
The analytical results of the product are shown below.
Analysis by GC-MS revealed that the component with n=1 accounted for 8%, the component with n=2 accounted for 84%, and the component with n=3 accounted for 8%.
1 H-NMR (solvent: deuterated chloroform, internal standard: tetramethylsilane) δ (ppm): 6.48 (m, C 6 F 13 CH═CH C 6 F 12 ), 3.67 (m, O CH 3 ), 3.41-3.21 (m, CH 2 I), 2.89-1.91 (m, CH 2 ), 2.00 (m, CH 2 CF 2 ).
19 F-NMR (solvent: deuterated chloroform, internal standard: trifluoromethylbenzene) δ (ppm): -81.33 (t, 3F, CF 3 ), -113.21 (m, 4F, CF 2 CH ), -115.25 (m, 2F, CF 2 CH 2 ), -122.12 (m, 6F, CF 2 CF 2 CF 2 ), -123.36 (m, 2F, CF 2 ), -123.88 (m, 4F, CF 2 CF 2 ), -124.21 (m, 2F, CF 2 ), -126.69 (m, 2F, CF 2 )

実施例2
15mlの耐圧試験管に1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,14,14,14-ペンタコサフルオロ-1-ヨード-7-テトラデセン2.50g(東ソー・ファインケム製、3.24mmol)、トリクロロビニルシラン1.57g(東京化成工業製、9.71mol)、及び2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)21mg(富士フイルム和光純薬製、0.13mmol)を仕込み、密閉後内部を窒素置換した。その後75℃で12時間反応した後、冷却し、30℃、0.1kPaで減圧濃縮することにより、含フッ素シラン化合物(5)3.57gを得た。収率は86%であった。
Example 2
A 15 ml pressure-resistant test tube was charged with 2.50 g of 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,14,14,14-pentacosafluoro-1-iodo-7-tetradecene (Tosoh Finechem, 3.24 mmol), 1.57 g of trichlorovinylsilane (Tokyo Chemical Industry, 9.71 mol), and 21 mg of 2,2'-azobis(isobutyronitrile) (AIBN) (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., 0.13 mmol), sealed, and the inside was purged with nitrogen. The mixture was then reacted at 75 ° C for 12 hours, cooled, and concentrated under reduced pressure at 30 ° C and 0.1 kPa to obtain 3.57 g of fluorine-containing silane compound (5). The yield was 86%.

生成物の解析結果を以下に示す。
GC-MSによる解析から、n=1の成分が3%、n=2の成分が86%、n=3の成分が11%であった。
H-NMR (溶媒:重クロロホルム、内部標準:テトラメチルシラン) δ(ppm):6.49(m,C13 CH=CH12),3.67(m,OCH ),3.58-3.21(m,CH I),2.61-1.80(m,CH),2.00(m,CH CF
19F-NMR (溶媒:重クロロホルム、内部標準:トリフルオロメチルベンゼン) δ(ppm):-81.52(t,3F,CF),-108.94--115.02(m,6F,CF),-122.08(m,4F,CFCF),-123.42(m,4F,CFCF),-124.80(m,2F,CF),-126.40(m,2F,CF
The analytical results of the product are shown below.
Analysis by GC-MS revealed that the component with n=1 accounted for 3%, the component with n=2 accounted for 86%, and the component with n=3 accounted for 11%.
1 H-NMR (solvent: deuterated chloroform, internal standard: tetramethylsilane) δ (ppm): 6.49 (m, C 6 F 13 CH═CH C 6 F 12 ), 3.67 (m, O CH 3 ), 3.58-3.21 (m, CH 2 I), 2.61-1.80 (m, CH 2 ), 2.00 (m, CH 2 CF 2 ).
19 F-NMR (solvent: deuterated chloroform, internal standard: trifluoromethylbenzene) δ (ppm): -81.52 (t, 3F, CF 3 ), -108.94-115.02 (m, 6F, CF 2 ), -122.08 (m, 4F, CF 2 CF 2 ), -123.42 (m, 4F, CF 2 CF 2 ), -124.80 (m, 2F, CF 2 ), -126.40 (m, 2F, CF 2 ).

比較例1
15mlの耐圧試験管にトリデカフルオロ-1-ヨードヘキサン1.50g(東京化成工業製、3.36mmol)、ビニルトリメトキシシラン1.50g(10.1mmol)、及び2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)22mg(0.13mol)を仕込み、密閉後内部を窒素置換した。その後75℃で12時間反応した後、冷却し、30℃、0.1kPaで減圧濃縮することにより、含フッ素シラン化合物(6)2.59gを得た。収率は86%であった。
Comparative Example 1
A 15 ml pressure-resistant test tube was charged with 1.50 g of tridecafluoro-1-iodohexane (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 3.36 mmol), 1.50 g of vinyltrimethoxysilane (10.1 mmol), and 22 mg of 2,2'-azobis(isobutyronitrile) (AIBN) (0.13 mol). The tube was sealed and then purged with nitrogen. The reaction mixture was then allowed to react at 75°C for 12 hours, cooled, and concentrated under reduced pressure at 30°C and 0.1 kPa to obtain 2.59 g of fluorine-containing silane compound (6). The yield was 86%.

生成物の解析結果を以下に示す。
GC-MSによる解析から、n=1の成分が12%、n=2の成分が82%、n=3の成分が6%であった。
H-NMR (溶媒:重クロロホルム、内部標準:テトラメチルシラン) δ(ppm):3.68-3.61(m,OCH ),3.48-3.20(m,CH I),2.51-1.66(m,CH),2.01(m,CH CF
19F-NMR (溶媒:重クロロホルム、内部標準:トリフルオロメチルベンゼン) δ(ppm):-81.41(t,3F,CF),-112.48--116.44(m,2F,CF),-122.28(m,2F,CF),-123.39(m,2F,CF),-124.22(m,2F,CF),-126.68(m,2F,CF
The analytical results of the product are shown below.
Analysis by GC-MS revealed that the component with n=1 accounted for 12%, the component with n=2 accounted for 82%, and the component with n=3 accounted for 6%.
1 H-NMR (solvent: deuterated chloroform, internal standard: tetramethylsilane) δ (ppm): 3.68-3.61 (m, OCH 3 ), 3.48-3.20 (m, CH 2 I), 2.51-1.66 (m, CH 2 ) , 2.01 ( m, CH 2 CF 2 )
19 F-NMR (solvent: deuterated chloroform, internal standard: trifluoromethylbenzene) δ (ppm): -81.41 (t, 3F, CF 3 ), -112.48--116.44 (m, 2F, CF 2 ), -122.28 (m, 2F, CF 2 ), -123.39 (m, 2F, CF 2 ), -124.22 (m, 2F, CF 2 ), -126.68 (m, 2F, CF 2 ).

実施例3
実施例1で得られた含フッ素シラン化合物(4)0.1重量%、溶剤としてエチルノナフルオロブチルエーテル(3M製、製品名Novec7200)99.9重量%を含む表面改質剤を調製した。この表面改質剤を用いて、次の方法で表面改質性能の評価を行った。
Example 3
A surface modifier was prepared containing 0.1 wt% of the fluorine-containing silane compound (4) obtained in Example 1 and 99.9 wt% of ethyl nonafluorobutyl ether (manufactured by 3M, product name Novec 7200) as a solvent. Using this surface modifier, the surface modification performance was evaluated by the following method.

表面処理
スライドガラス(アズワン製、25mm×75mm×厚さ1mm)を上記表面改質剤に浸漬し、約4mm/secの速度で引き上げてディップコートした後、室温下大気中で24時間静置することにより、表面改質を行った。
Surface Treatment A slide glass (manufactured by AS ONE, 25 mm × 75 mm × 1 mm thick) was immersed in the above-mentioned surface modifier, pulled out at a speed of approximately 4 mm/sec to dip coat it, and then left to stand in the air at room temperature for 24 hours to perform surface modification.

接触角測定
表面処理したスライドガラスにおける静的接触角及び滑落角を、純水及びオレイン酸のそれぞれについて測定した。
ここで、静的接触角について、ぬれ性の数値化のために測定した。液滴を固体表面に接触させて着滴したとき,試料面とのなす角度を接触角θとした。静的接触角が大きい方が撥水撥油性に優れる。
また滑落角について、液滴除去性の数値化のために測定した。液滴を水平な固体表面上に着滴させ、この固体試料を徐々に傾けて液滴の端点が0.3mm動いたときの傾斜角を滑落角とした。滑落角が小さい方が液滴除去性に優れる。
Contact Angle Measurement The static contact angle and sliding angle of the surface-treated slide glass were measured for pure water and oleic acid, respectively.
Here, the static contact angle was measured to quantify wettability. When a droplet is brought into contact with a solid surface and deposited, the angle between the droplet and the sample surface is taken as the contact angle θ. The larger the static contact angle, the better the water and oil repellency.
The sliding angle was also measured to quantify the droplet removability. A droplet was placed on a horizontal solid surface, and the solid sample was gradually tilted. The tilt angle at which the end point of the droplet moved 0.3 mm was taken as the sliding angle. A smaller sliding angle indicates better droplet removability.

摩擦試験
摩擦試験機にキムワイプ(日本製紙クレシア製)を取り付け、200gの荷重下、60mm×40往復/分の速度で上記表面処理ガラスの表面を2万往復擦過した後、上記と同様の接触角測定を実施した。
結果を表1に示した。以下の実施例および比較例についても、上記の表面改質性能の評価方法で示した処方と同様に行なった。
Friction Test Kimwipes (manufactured by Nippon Paper Crecia) were attached to a friction tester, and the surface of the surface-treated glass was rubbed 20,000 times with a load of 200 g at a speed of 60 mm x 40 reciprocations/minute, and then the contact angle was measured in the same manner as above.
The results are shown in Table 1. In the following Examples and Comparative Examples, the same formulations as those shown in the above-mentioned method for evaluating surface modification performance were used.

実施例4
実施例3において、エチルノナフルオロブチルエーテルに替えてイソプロパノール(富士フイルム和光純薬製)を溶剤として用いた以外、同様に表面改質性能の評価を行い、結果を表1に示した。
Example 4
The surface modification performance was evaluated in the same manner as in Example 3, except that isopropanol (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as the solvent instead of ethyl nonafluorobutyl ether. The results are shown in Table 1.

実施例5
実施例3において、含フッ素シラン化合物(4)に替えて含フッ素シラン化合物(5)を用いた以外、同様に表面改質性能の評価を行い、結果を表1に示した。
Example 5
The surface modification performance was evaluated in the same manner as in Example 3, except that fluorine-containing silane compound (5) was used instead of fluorine-containing silane compound (4). The results are shown in Table 1.

比較例2
実施例3において、含フッ素シラン化合物(4)に替えて含フッ素シラン化合物(6)を用いた以外、同様に表面改質性能の評価を行い、結果を表1に示した。
Comparative Example 2
The surface modification performance was evaluated in the same manner as in Example 3, except that fluorine-containing silane compound (6) was used instead of fluorine-containing silane compound (4). The results are shown in Table 1.

比較例3
実施例3において、含フッ素シラン化合物(4)に替えて3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,11,11,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,16-ペンタコサフルオロ-9-ヘキサデセン-1-イルトリメトキシシラン(7)(東ソー・ファインケム製)を用いた以外、同様に表面改質性能の評価を行い、結果を表1に示した。
Comparative Example 3
In Example 3, the surface modification performance was evaluated in the same manner as in Example 3, except that 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,11,11,12,12,13,13,14,14,15,15,16,16,16-pentacosafluoro-9-hexadecen-1-yltrimethoxysilane (7) (manufactured by Tosoh Finechem Co., Ltd.) was used instead of the fluorine-containing silane compound (4). The results are shown in Table 1.

表1の結果から、本発明の含フッ素シラン化合物を含む表面改質剤が、基材に良好な撥水撥油性を与えることが分かる。また、単純なパーフルオロアルキル基(C6F13基)を有する含フッ素シラン化合物(6)や、シリル基を1個のみ有する化合物(7)と比較して、純水及びオレイン酸の滑落角が小さく、優れた液滴除去性を与えることが分かる。
さらに、摩擦試験後の接触角測定において、単純なパーフルオロアルキル基(C6F13基)を有する含フッ素シラン化合物(6)や、シリル基を1個のみ有する化合物(7)と比較して純水及びオレイン酸の静的接触角が大きく、滑落角は同等以下の値であることから、本発明の含フッ素シラン化合物を含む表面改質剤が優れた耐摩耗性を示すことが分かる。
このため、自動車用ガラス、タッチパネル、レンズ等の防汚剤や、撥水撥油剤、防錆剤、耐水化剤、剥離剤、離型剤、オイルバリア剤、フラックス這い上がり防止剤等の表面改質剤として有用である。
The results in Table 1 show that the surface modifier containing the fluorine-containing silane compound of the present invention provides excellent water and oil repellency to the substrate. Furthermore, compared with the fluorine-containing silane compound (6) having a simple perfluoroalkyl group ( C6F13 group) and the compound (7) having only one silyl group, the sliding angle of pure water and oleic acid is small, providing excellent droplet removal properties.
Furthermore, in contact angle measurements after friction tests, the static contact angles with pure water and oleic acid were larger than those of fluorine-containing silane compound (6) having a simple perfluoroalkyl group (C 6 F 13 group) and compound (7) having only one silyl group, while the sliding angles were equal to or lower than those of the compound (6), indicating that the surface modifier containing the fluorine-containing silane compound of the present invention exhibits excellent wear resistance.
Therefore, it is useful as a surface modifier such as an antifouling agent for automobile glass, touch panels, lenses, etc., a water and oil repellent, a rust inhibitor, a water resistance agent, a stripping agent, a mold release agent, an oil barrier agent, and a flux creep-up inhibitor.

本発明の含フッ素シラン化合物及びこれを含む組成物は、生体蓄積性が低いとされる炭素数が6以下のパーフルオロアルキル基から構成され、液滴除去性及び耐摩耗性に優れたコーティング膜を形成できる表面改質剤として利用可能である。 The fluorine-containing silane compound of the present invention and compositions containing it are composed of perfluoroalkyl groups having six or fewer carbon atoms, which are considered to have low bioaccumulation potential, and can be used as a surface modifier capable of forming a coating film with excellent droplet removal properties and abrasion resistance.

Claims (4)

下記一般式(1)で示される含フッ素シラン化合物の2種類以上を含む混合物
(式(1)中、
Rfは、炭素数1~6のパーフルオロアルキル基であり、
Rfは、炭素数1~6のパーフルオロアルキレン基であり、
Rは、水素原子または炭素数1~3のアルキル基であり、
mは、0~2の整数であり、
nは、2または3であり、
Xは、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数2~6のジアルキルアミノ基またはイソシアネート基であり、
Yは、水素原子、ハロゲン原子または炭素数1~3のアルコキシ基であり、
Zは、-CH=CH-基である)
A mixture containing two or more fluorine-containing silane compounds represented by the following general formula (1):
(In formula (1),
Rf1 is a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms;
Rf2 is a perfluoroalkylene group having 1 to 6 carbon atoms,
R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms,
m is an integer from 0 to 2,
n is 2 or 3 ;
X is a hydroxyl group, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, a dialkylamino group having 2 to 6 carbon atoms, or an isocyanate group;
Y is a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms;
Z is a —CH═CH— group .
前記一般式(1)において、Rfが炭素数1~6の直鎖のパーフルオロアルキル基であり、Rfが炭素数1~6の直鎖のパーフルオロアルキレン基である、請求項1に記載の含フッ素シラン化合物の2種類以上を含む混合物 2. The mixture containing two or more kinds of fluorine-containing silane compounds according to claim 1, wherein, in the general formula (1), Rf 1 is a linear perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and Rf 2 is a linear perfluoroalkylene group having 1 to 6 carbon atoms. 前記一般式(1)において、Xがハロゲン原子または炭素数1~3のアルコキシ基である、請求項1又は請求項2に記載の含フッ素シラン化合物の2種類以上を含む混合物 3. A mixture comprising two or more kinds of fluorine-containing silane compounds according to claim 1 or claim 2 , wherein, in said general formula (1), X is a halogen atom or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms. 請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の含フッ素シラン化合物の2種類以上を含む混合物からなる表面改質剤。 A surface modifier comprising a mixture containing two or more of the fluorine-containing silane compounds according to any one of claims 1 to 3 .
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