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JP7544371B2 - Film, anti-fogging film, hard coat film and method for producing film - Google Patents

Film, anti-fogging film, hard coat film and method for producing film Download PDF

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JP7544371B2
JP7544371B2 JP2020089151A JP2020089151A JP7544371B2 JP 7544371 B2 JP7544371 B2 JP 7544371B2 JP 2020089151 A JP2020089151 A JP 2020089151A JP 2020089151 A JP2020089151 A JP 2020089151A JP 7544371 B2 JP7544371 B2 JP 7544371B2
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芳郎 金子
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Kagoshima University NUC
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Description

本発明は、膜、防曇膜、ハードコート膜及び膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a film, an anti-fogging film, a hard coat film, and a method for producing the film.

曇りとは、ガラス及び鏡等の表面に付いた多数の細かい水滴が光を乱反射させ、光の正常な通過又は反射を妨げている状態のことをいう。曇りを防ぐ防曇技術は、自動車等のウインドウガラス、ショーウインドウ、メガネ、ゴーグル、ヘルメット、食品包装及び医療器具等に広く活用されている。防曇技術には、基板表面を疎水性ポリマー等で疎水性又は撥水性にして水滴自体を付きにくくする方法と、基板表面を親水性にして薄い連続した水膜を形成させる方法とが主に用いられる。 Fogging refers to a state in which numerous fine water droplets on the surface of glass, mirrors, etc. cause light to be diffusely reflected, preventing the normal passage or reflection of light. Anti-fogging technology to prevent fogging is widely used in automobile window glass, show windows, eyeglasses, goggles, helmets, food packaging, medical equipment, etc. The main anti-fogging technologies used are a method of making the substrate surface hydrophobic or water-repellent with a hydrophobic polymer, etc., so that water droplets themselves do not easily adhere to the substrate, and a method of making the substrate surface hydrophilic, forming a thin, continuous water film.

疎水性ポリマーによる基板表面のコーティングは、ガラス等の無機基板への接着性が十分でない等の不都合がある。このため、防曇膜材料の主流は、親水性ポリマーによる基板表面のコーティングである。しかし、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)等の親水性ポリマーの多くは柔らかく、引っ掻き傷又は摩耗等により、透明性及び防曇性が次第に低下してしまう。 Coating the substrate surface with a hydrophobic polymer has the disadvantage of insufficient adhesion to inorganic substrates such as glass. For this reason, the mainstream anti-fogging film material is coating the substrate surface with a hydrophilic polymer. However, many hydrophilic polymers, such as polyvinyl alcohol (PVA), are soft, and their transparency and anti-fogging properties gradually decrease due to scratches or abrasion.

シルセスキオキサン(SQ:silsesquioxane)は、有機トリアルコキシシラン及び有機トリクロロシラン等の3官能性有機シラン化合物の加水分解/縮合反応により得られるRSiO1.5(Rは有機基又はH)を繰り返し構造に持つシロキサン化合物である。SQの構造として、ランダム型、かご型(多面体)、ラダー(はしご)状等の様々な構造が知られている。かご型オリゴSQは、シロキサン結合により3次元に閉環した構造を有する。かご型オリゴSQは多面体の骨格構造をしており、頂点にケイ素原子を、辺にシロキサン結合を配した構造をとる。かご型オリゴSQは、多面体オリゴSQとも言われ、POSS(polyhedral oligomeric silsesquioxane)とも略記される。 Silsesquioxane (SQ) is a siloxane compound having a repeating structure of RSiO 1.5 (R is an organic group or H) obtained by hydrolysis/condensation reaction of trifunctional organosilane compounds such as organic trialkoxysilane and organic trichlorosilane. Various structures such as random type, cage type (polyhedron), ladder type, etc. are known as SQ structures. Cage-type oligo SQ has a structure in which a ring is closed three-dimensionally by siloxane bonds. Cage-type oligo SQ has a polyhedral skeleton structure, and has a structure in which silicon atoms are arranged at the vertices and siloxane bonds are arranged at the edges. Cage-type oligo SQ is also called polyhedral oligo SQ, and is also abbreviated as POSS (polyhedral oligomeric silsesquioxane).

POSSを主鎖に含むポリマーは、POSSの硬い無機骨格が直接高分子の剛直性向上に寄与するため、より大きな熱安定と強度を有する材料となる。例えば、特許文献1には、POSSを0.001質量%以上含有する親水性の塗膜が開示されている。 A polymer containing POSS in its main chain is a material with greater thermal stability and strength because the hard inorganic skeleton of POSS directly contributes to improving the rigidity of the polymer. For example, Patent Document 1 discloses a hydrophilic coating film that contains 0.001% by mass or more of POSS.

特開2010-275541号公報JP 2010-275541 A

特許文献1では、上記のPOSSを含有する塗膜の防曇性については検討されていない。硬度を備えることで傷つきにくく耐久性に優れ、かつ高い防曇性を有する防曇材料が求められている。 Patent Document 1 does not consider the anti-fogging properties of coating films containing the above-mentioned POSS. There is a demand for anti-fogging materials that are scratch-resistant and durable due to their hardness, as well as have high anti-fogging properties.

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、高硬度で、かつ高い防曇性をもたらすことができる膜、防曇膜、ハードコート膜及び膜の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a film, an anti-fogging film, a hard coat film, and a method for producing the film that has high hardness and can provide high anti-fogging properties.

POSSはオリゴマーであるため、POSSを単独でフィルム及びバルク材料として利用することは困難である。そこで、POSSを含むポリマーの合成が検討されている。しかし、POSSは側鎖に複数の有機基を有するため、ポリマー化によってネットワーク構造になることが多く、不溶化してしまうことがある。不溶化すると成形加工が困難になる。発明者は、鋭意研究を重ね、POSSを含有する可溶性ポリマーからなる膜が、加熱処理を行うことで高い硬度を有するうえ、高い防曇性を示すことを見いだし、本発明を完成させた。 Since POSS is an oligomer, it is difficult to use POSS alone as a film or bulk material. Therefore, the synthesis of polymers containing POSS has been investigated. However, since POSS has multiple organic groups in its side chains, it often forms a network structure through polymerization, and can become insoluble. When it becomes insoluble, molding processing becomes difficult. After extensive research, the inventors discovered that a film made of a soluble polymer containing POSS exhibits high hardness and high anti-fogging properties when subjected to heat treatment, and thus completed the present invention.

本発明の第1の観点に係る膜は、
第1の多面体オリゴシルセスキオキサンが有する第1の置換基と第2の多面体オリゴシルセスキオキサンが有する第2の置換基とが結合したポリマーを含み、
前記第1の置換基がアンモニウム基を有し、
前記第2の置換基がカルボキシル基を有する。
The membrane according to the first aspect of the present invention comprises:
The polymer includes a first substituent carried by a first polyhedral oligosilsesquioxane and a second substituent carried by a second polyhedral oligosilsesquioxane,
the first substituent has an ammonium group ;
The second substituent has a carboxyl group .

本発明の第2の観点に係る防曇膜は、
第1の多面体オリゴシルセスキオキサンが有する第1の置換基と第2の多面体オリゴシルセスキオキサンが有する第2の置換基とが結合したポリマーを含み、
前記第1の置換基がアンモニウム基を有し、
前記第2の置換基がカルボキシル基を有する。
The anti-fogging film according to the second aspect of the present invention comprises:
The polymer includes a first substituent carried by a first polyhedral oligosilsesquioxane and a second substituent carried by a second polyhedral oligosilsesquioxane,
the first substituent has an ammonium group ;
The second substituent has a carboxyl group .

本発明の第3の観点に係るハードコート膜は、
第1の多面体オリゴシルセスキオキサンが有する第1の置換基と第2の多面体オリゴシルセスキオキサンが有する第2の置換基とが結合したポリマーを含み、
前記第1の置換基がアンモニウム基を有し、
前記第2の置換基がカルボキシル基を有する。
The hard coat film according to the third aspect of the present invention comprises:
The polymer includes a first substituent carried by a first polyhedral oligosilsesquioxane and a second substituent carried by a second polyhedral oligosilsesquioxane,
the first substituent has an ammonium group ;
The second substituent has a carboxyl group .

本発明の第4の観点に係る膜の製造方法は、
第1の多面体オリゴシルセスキオキサンが有する第1の置換基と第2の多面体オリゴシルセスキオキサンが有する第2の置換基とを結合させる反応を行う結合ステップと、
前記結合ステップで得られたポリマーを100℃以上に加熱する加熱ステップと、
を含み、
前記第1の置換基がアンモニウム基を有し、
前記第2の置換基がカルボキシル基を有する。
A method for producing a membrane according to a fourth aspect of the present invention comprises the steps of:
a bonding step of reacting a first substituent carried by the first polyhedral oligosilsesquioxane with a second substituent carried by the second polyhedral oligosilsesquioxane;
a heating step of heating the polymer obtained in the bonding step to 100° C. or higher;
Including,
the first substituent has an ammonium group ;
The second substituent has a carboxyl group .

この場合、前記加熱ステップでは、
前記ポリマーを100℃以上かつ160℃未満に加熱する、
こととしてもよい。
In this case, in the heating step,
heating the polymer to at least 100° C. and less than 160° C.;
This may also be the case.

本発明によれば、高硬度で、かつ高い防曇性をもたらすことができる。 The present invention provides high hardness and high anti-fogging properties.

本発明の実施の形態に係る結合ステップにおける反応を示す図である。FIG. 2 shows a reaction in a bonding step according to an embodiment of the present invention. 実施例におけるフーリエ変換赤外分光法(FTIR)の結果を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing the results of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) in an example. 実施例に係る生成物のH NMRスペクトルを示す図である。FIG. 2 shows the 1 H NMR spectrum of the product according to the example. 実施例に係る生成物の29Si NMRスペクトルを示す図である。FIG. 2 shows the 29 Si NMR spectrum of the product according to the example.

本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は下記の実施の形態及び図面によって限定されるものではない。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiment and drawings.

(実施の形態)
本実施の形態に係る膜は、第1のPOSSが有する置換基A(第1の置換基)と第2のPOSSが有する置換基B(第2の置換基)とが結合したポリマーを含む。第1のPOSS及び第2のPOSSは、多面体の骨格構造であれば特に限定されない。第1のPOSS及び第2のPOSSは、例えば、多面体の頂点に配置されるケイ素原子の個数が6個のT構造、7個のT構造、8個のT構造、10個のT10構造、及び12個のT12構造であってもよい。なお、第1のPOSSの多面体の頂点に配置されるケイ素原子の個数と、第2のPOSSの多面体の頂点に配置されるケイ素原子の個数とが同じであっても異なってもよい。
(Embodiment)
The film according to the present embodiment includes a polymer in which a substituent A (first substituent) of the first POSS is bonded to a substituent B (second substituent) of the second POSS. The first POSS and the second POSS are not particularly limited as long as they have a polyhedral skeleton structure. The first POSS and the second POSS may be, for example, a T6 structure in which the number of silicon atoms arranged at the vertices of the polyhedron is 6, a T7 structure in which the number of silicon atoms arranged at the vertices of the polyhedron is 7, a T8 structure in which the number of silicon atoms arranged at the vertices of the polyhedron is 8 , a T10 structure in which the number of silicon atoms arranged at the vertices of the polyhedron of the first POSS may be the same or different.

第1のPOSS又は第2のPOSSは、ケイ素原子の個数がすべて同じであってもよいし、異なってもよい。例えば、第1のPOSSとしてT構造のPOSS及びT10構造のPOSSが混在していてもよい。第2のPOSSとしてT構造のPOSS、T10構造のPOSS及びT12構造のPOSSが混在していてもよい。 The first POSS or the second POSS may have the same or different number of silicon atoms. For example, the first POSS may have a mixture of POSS with T8 structure and POSS with T10 structure. The second POSS may have a mixture of POSS with T8 structure, POSS with T10 structure and POSS with T12 structure.

第1のPOSS及び第2のPOSSは、それぞれ側鎖として置換基A及び置換基Bを有する。置換基Aが有する官能基と置換基Bが有する官能基とが反応して結合することで、第1のPOSSと第2のPOSSとが連結されている。置換基Aの官能基と置換基Bの官能基との反応は、縮合反応であってもよいし、付加反応であってもよい。官能基としては、例えば、アミノ基、アンモニウム基、メルカプト基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、アルデヒド基、ケトン基、エポキシ基、ビニル基、アクリレート基及びメタクリレート基等が挙げられる。 The first POSS and the second POSS have a substituent A and a substituent B as side chains, respectively. The functional group of the substituent A reacts with the functional group of the substituent B to bond, thereby linking the first POSS and the second POSS. The reaction between the functional group of the substituent A and the functional group of the substituent B may be a condensation reaction or an addition reaction. Examples of functional groups include an amino group, an ammonium group, a mercapto group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an aldehyde group, a ketone group, an epoxy group, a vinyl group, an acrylate group, and a methacrylate group.

置換基A及び置換基Bの少なくとも一方は、親水性の官能基を有する。好適には、置換基A及び置換基Bの両方が親水性の官能基を有する。親水性の官能基は、例えば、水中で電離してイオンになる官能基、及び水素結合によって水和する官能基である。親水性の官能基としては、ヒドロキシ基、カルボキシル基及びアミノ基等が例示される。例えば、置換基Aがヒドロキシ基を有する場合、置換基Bはヒドロキシ基と脱水縮合してエステル結合を生成するカルボキシル基を有する。また、置換基Aがアミノ基を有する場合、置換基Bはアミノ基と脱水縮合してアミド結合を生成するカルボキシル基を有する。置換基Aがアミノ基を有する場合、置換基Bがアルデヒド基を有してもよい。好ましくは、置換基Aがアンモニウム基を有し、置換基Bがカルボキシル基を有する。 At least one of the substituent A and the substituent B has a hydrophilic functional group. Preferably, both the substituent A and the substituent B have a hydrophilic functional group. The hydrophilic functional group is, for example, a functional group that ionizes in water to become an ion, and a functional group that hydrates by hydrogen bonding. Examples of the hydrophilic functional group include a hydroxyl group, a carboxyl group, and an amino group. For example, when the substituent A has a hydroxyl group, the substituent B has a carboxyl group that forms an ester bond by dehydration condensation with the hydroxyl group. When the substituent A has an amino group, the substituent B has a carboxyl group that forms an amide bond by dehydration condensation with the amino group. When the substituent A has an amino group, the substituent B may have an aldehyde group. Preferably, the substituent A has an ammonium group, and the substituent B has a carboxyl group.

なお、置換基A及び置換基Bの一方又は双方が、複数の種類の官能基を有してもよい。この場合、例えば置換基Aがアミノ基とメルカプト基とを有し、置換基Bがカルボキシル基を有する。また、置換基Aはアンモニウム基を2個有してもよいし、置換基Bはカルボキシル基を2個有してもよい。 One or both of the substituent A and the substituent B may have multiple types of functional groups. In this case, for example, the substituent A has an amino group and a mercapto group, and the substituent B has a carboxyl group. In addition, the substituent A may have two ammonium groups, and the substituent B may have two carboxyl groups.

本実施の形態に係るポリマーにおける第1のPOSS及び第2のPOSSのmolユニット比は、特に限定されないが、例えば、9:1、7:3、4:1、3:2、1:1、2:3、1:4、3:7又は1:9である。好ましくは第1のPOSS及び第2のPOSSのmolユニット比は、1.5~1:1、1.3~1:1、1.2~1:1、1:1.5~1、1:1.3~1、又は1:1.2~1である。好適には、第1のPOSS及び第2のPOSSのmolユニット比は、1:1である。当該ポリマーにおける第1のPOSS及び第2のPOSSのmolユニット比は、公知の構造解析法、例えばH及び29Si等のNMRスペクトルを測定することで決定できる。 The molar unit ratio of the first POSS and the second POSS in the polymer according to the present embodiment is not particularly limited, and is, for example, 9:1, 7:3, 4:1, 3:2, 1:1, 2:3, 1:4, 3:7, or 1:9. Preferably, the molar unit ratio of the first POSS and the second POSS is 1.5 to 1:1, 1.3 to 1:1, 1.2 to 1:1, 1:1.5 to 1, 1:1.3 to 1, or 1:1.2 to 1. Suitably, the molar unit ratio of the first POSS and the second POSS is 1:1. The molar unit ratio of the first POSS and the second POSS in the polymer can be determined by known structural analysis methods, for example, by measuring NMR spectra such as 1 H and 29 Si.

次に、本実施の形態に係る膜の製造方法について説明する。当該膜の製造方法は、結合ステップと、加熱ステップと、を含む。結合ステップでは、第1のPOSSが有する置換基Aと第2のPOSSが有する置換基Bとを結合させる反応を行う。 Next, a method for producing a film according to the present embodiment will be described. The method for producing the film includes a bonding step and a heating step. In the bonding step, a reaction is carried out to bond the substituent A of the first POSS with the substituent B of the second POSS.

置換基Aと置換基Bとを縮合反応によって結合させる場合、結合ステップは、第1のPOSS、第2のPOSS及び縮合剤を混合し、撹拌すればよい。結合ステップにおいて、アミノ基とカルボキシル基とを縮合させてアミド結合を形成させる場合、縮合剤としては、例えば、EDC(1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩)、DCC(N,N’-ジシクロヘキシルカルボジイミド)、1-[3-(ジメチルアミノ)プロピル]-3-エチルカルボジイミド及びN,N’-ジイソプロピルカルボジイミド等のカルボジイミド系縮合剤、N,N’-カルボニルジイミダゾール及び1,1’-カルボニルジ(1,2,4-トリアゾール)等のイミダゾール系縮合剤、ジフェニルリン酸アジド(DPPA)、並びに2-クロロ-4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン(CDMT)等のトリアゾール系縮合剤、トリアジン系縮合剤、ホスホニウム系縮合剤、ウロニウム系縮合剤、ハロウロニウム系縮合剤、並びにN-ヒドロキシスクシンイミド(NHS)等が挙げられる。結合ステップには、促進剤を使用してもよい。縮合剤が促進剤を兼ねてもよい。結合ステップに用いる溶媒としては、任意の有機溶媒を使用することができる。例えば、溶媒は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、特には脱水DMSOが好ましい。 When substituent A and substituent B are bonded by a condensation reaction, the bonding step may involve mixing and stirring the first POSS, the second POSS and the condensation agent. In the bonding step, when an amino group and a carboxyl group are condensed to form an amide bond, examples of the condensing agent include carbodiimide-based condensing agents such as EDC (1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride), DCC (N,N'-dicyclohexylcarbodiimide), 1-[3-(dimethylamino)propyl]-3-ethylcarbodiimide and N,N'-diisopropylcarbodiimide, imidazole-based condensing agents such as N,N'-carbonyldiimidazole and 1,1'-carbonyldi(1,2,4-triazole), diphenylphosphoryl azide (DPPA), and triazole-based condensing agents such as 2-chloro-4,6-dimethoxy-1,3,5-triazine (CDMT), triazine-based condensing agents, phosphonium-based condensing agents, uronium-based condensing agents, haluronium-based condensing agents, and N-hydroxysuccinimide (NHS). A promoter may be used in the binding step. The condensation agent may also serve as the promoter. Any organic solvent may be used as the solvent in the binding step. For example, the solvent is preferably dimethyl sulfoxide (DMSO), particularly dehydrated DMSO.

結合ステップの反応条件は、適宜設定される。例えば、反応温度は、40~120℃、60~100℃又は70~90℃である。反応時間は、反応速度に応じて調整され、例えば1~24時間、3~20時間、6~18時間、8~16時間又は10~14時間である。 The reaction conditions for the binding step are set appropriately. For example, the reaction temperature is 40 to 120°C, 60 to 100°C, or 70 to 90°C. The reaction time is adjusted according to the reaction rate, and is, for example, 1 to 24 hours, 3 to 20 hours, 6 to 18 hours, 8 to 16 hours, or 10 to 14 hours.

好ましくは、結合ステップで得られたポリマーは、公知の方法で単離、精製及び濃縮してもよい。例えば、再沈殿、デカンテーション、濾過、洗浄、濃縮等の操作を経て、ポリマーを得てもよい。 Preferably, the polymer obtained in the binding step may be isolated, purified, and concentrated by known methods. For example, the polymer may be obtained through operations such as reprecipitation, decantation, filtration, washing, and concentration.

図1は、結合ステップにおける反応の具体例を示す。上述の第1のPOSS及び第2のPOSSをそれぞれPOSS-A及びPOSS-Cとする。POSS-Aは、置換基Rに官能基としてアンモニウム基を有するT構造のPOSS及びT10構造のPOSSである。POSS-Aは、トリフルオロメタンスルホン酸(HOTf)の塩である。POSS-Cは、置換基Rに官能基としてカルボキシル基を有するT構造のPOSS、T10構造のPOSS及びT12構造のPOSSである。POSS-Aのアンモニウム基とPOSS-Cのカルボキシル基とを、縮合剤を用いて重縮合させることで、POSS-AとPOSS-Cとがアミド結合を介して連結された可溶性のポリマー(POSSポリアミド)が合成される。 FIG. 1 shows a specific example of the reaction in the bonding step. The first POSS and the second POSS are POSS-A and POSS-C, respectively. POSS-A is a POSS of T8 structure and a POSS of T10 structure having an ammonium group as a functional group in the substituent R. POSS-A is a salt of trifluoromethanesulfonic acid (HOTf). POSS-C is a POSS of T8 structure, a POSS of T10 structure, and a POSS of T12 structure having a carboxyl group as a functional group in the substituent R. The ammonium group of POSS-A and the carboxyl group of POSS-C are polycondensed using a condensing agent to synthesize a soluble polymer (POSS polyamide) in which POSS-A and POSS-C are linked via an amide bond.

加熱ステップでは、結合ステップで得られたポリマーを100℃以上に加熱する。加熱温度は、得られたポリマーの特性等に応じて設定される。加熱温度は、例えば、100~200℃、100~180℃、100~160℃、100~150℃又は100~140℃に加熱する。膜の防曇性及び硬度を考慮すると、加熱温度は、好ましくは100℃以上かつ160℃未満である。加熱時間は、例えば、5~60分間、10~50分間又は20~40分間である。 In the heating step, the polymer obtained in the bonding step is heated to 100°C or higher. The heating temperature is set according to the properties of the obtained polymer. For example, the heating temperature is 100 to 200°C, 100 to 180°C, 100 to 160°C, 100 to 150°C, or 100 to 140°C. Considering the anti-fogging properties and hardness of the film, the heating temperature is preferably 100°C or higher and less than 160°C. The heating time is, for example, 5 to 60 minutes, 10 to 50 minutes, or 20 to 40 minutes.

好ましくは、加熱ステップでは、膜を形成させる基材上でポリマーが加熱される。この場合、ポリマー溶液が表面に塗布された基材が加熱される。ポリマー溶液の溶媒は、特に限定されない。置換基A及び置換基Bの少なくとも一方が親水性の官能基を有するため、当該ポリマーは、水等に可溶である。溶媒としては、水以外に、メタノール、エタノール及びイソプロピルアルコール等のアルコール、DMSO、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)又はこれらの混合物を使用してもよい。 Preferably, in the heating step, the polymer is heated on the substrate on which the film is to be formed. In this case, the substrate on which the polymer solution is applied is heated. The solvent of the polymer solution is not particularly limited. Since at least one of the substituent A and the substituent B has a hydrophilic functional group, the polymer is soluble in water, etc. As the solvent, in addition to water, alcohols such as methanol, ethanol, and isopropyl alcohol, DMSO, N,N-dimethylformamide (DMF), or mixtures thereof may be used.

ポリマー溶液のポリマーの濃度は、適宜調整されるが、例えば、10~1000g/L、50~800g/L、100~600g/L、150~400g/L又は200~300g/Lである。 The polymer concentration of the polymer solution is adjusted as appropriate, and may be, for example, 10 to 1000 g/L, 50 to 800 g/L, 100 to 600 g/L, 150 to 400 g/L, or 200 to 300 g/L.

基材は、ポリマーが膜、好ましくは薄膜を形成することができる限り、特に制限されない。基材の材料としては、例えば無機材料及び有機材料が挙げられる。無機材料には非金属無機材料及び金属無機材料が包含される。非金属無機材料としては、例えば、ガラス及びセラミック材料等が挙げられる。金属無機材料としては、例えば、鋳鉄、鋼材、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金及び亜鉛ダイキャスト等が挙げられる。また、金属無機材料は、非金属無機材料又は有機材料の表面に施された金属メッキ皮膜であってもよい。 The substrate is not particularly limited as long as the polymer can form a film, preferably a thin film. Examples of the substrate material include inorganic materials and organic materials. Inorganic materials include nonmetallic inorganic materials and metallic inorganic materials. Examples of nonmetallic inorganic materials include glass and ceramic materials. Examples of metallic inorganic materials include cast iron, steel, iron, iron alloys, aluminum, aluminum alloys, nickel, nickel alloys, and zinc die-casting. The metallic inorganic material may also be a metal plating film applied to the surface of a nonmetallic inorganic material or an organic material.

有機材料としては、例えば、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂ポリアセタール、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、アクリロニトリル-ブタジエンゴム(NBR)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリビニルブチラール(PVB)、エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルイミド(PEEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、メラミン樹脂、及びアクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂等の合成樹脂材料並びに繊維材料等が挙げられる。 Examples of organic materials include synthetic resin materials such as polyvinyl chloride resin, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, acrylic resin polyacetal, fluororesin, silicone resin, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyvinyl butyral (PVB), ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH), polyimide, polyphenylene sulfide (PPS), polyetherimide (PEI), polyetheretherimide (PEEI), polyetheretherketone (PEEK), melamine resin, and acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, as well as fiber materials.

ポリマー溶液を基材に塗布するには、公知の方法を用いることができる。具体的には、溶液キャスト法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、スプレーコーティング法、印毛塗り法、含浸法、ロール法、ワイヤーバー法、ダイコーティング法、グラビア印刷法及びインクジェット法等を利用してポリマー溶液を基材上に塗布できる。膜の膜厚は、特に限定されないが、例えば1nm~1mm、10nm~500μm又は100nm~50μmである。 A known method can be used to apply the polymer solution to the substrate. Specifically, the polymer solution can be applied to the substrate using a solution casting method, a dip coating method, a spin coating method, a spray coating method, a brush coating method, an impregnation method, a roll method, a wire bar method, a die coating method, a gravure printing method, an inkjet method, or the like. The thickness of the film is not particularly limited, but is, for example, 1 nm to 1 mm, 10 nm to 500 μm, or 100 nm to 50 μm.

本実施の形態に係る膜は、下記実施例に示すように、優れた透明性を備え、高い防曇性を有する。防曇性は、公知の様々な方法で評価できる。例えば、JIS規格で規定されたように、所定の条件下での曇りの有無を目視で確認する方法がある(JIS K2399、JIS S7027/S7301及びJIS A1514)。EN規格(EN168)のようにレーザー光の透過率に基づいて防曇性を評価できる。また、防曇性の評価には、自然結露法及び加湿噴射法等による市販の防曇性評価装置を用いてもよいし、呼気防曇性試験、蒸気防曇性試験及び低温防曇性試験等の目視による試験並びに画像解析を応用してもよい。 As shown in the following examples, the film according to the present embodiment has excellent transparency and high antifogging properties. Antifogging properties can be evaluated by various known methods. For example, as specified in the JIS standard, there is a method of visually checking the presence or absence of fogging under specified conditions (JIS K2399, JIS S7027/S7301 and JIS A1514). Antifogging properties can be evaluated based on the transmittance of laser light as in the EN standard (EN168). In addition, antifogging properties can be evaluated using a commercially available antifogging evaluation device using the natural condensation method and the humidified injection method, or visual tests such as breath antifogging tests, steam antifogging tests and low-temperature antifogging tests, as well as image analysis.

本実施の形態に係る膜は、POSSを主鎖とするポリマーを含むのでPOSSの剛直性を備える。よって、当該膜は高い硬度を有する。当該膜の硬度は、公知の方法で評価できる。硬度の評価には、押し込み試験法を用いてもよいし、動的試験法を用いてもよい。硬度は、試験法に基づいて、ロックウェル硬さ、ビッカース硬さ、ブリネル硬さ、ショア硬さ及びヌープ硬さ等で示される。簡便に評価できる硬度として、鉛筆硬度が挙げられる。鉛筆硬度は、鉛筆引っ掻き試験器等の公知の試験器で評価できる。本実施の形態に係る膜の硬度は、鉛筆硬度で、2H以上又は3H以上、好ましくは5H以上又は5Hである。 The film according to the present embodiment includes a polymer having POSS as the main chain, and therefore has the rigidity of POSS. Therefore, the film has high hardness. The hardness of the film can be evaluated by a known method. The hardness can be evaluated by an indentation test method or a dynamic test method. The hardness is indicated by Rockwell hardness, Vickers hardness, Brinell hardness, Shore hardness, Knoop hardness, etc. based on the test method. An example of a hardness that can be easily evaluated is pencil hardness. The pencil hardness can be evaluated by a known tester such as a pencil scratch tester. The hardness of the film according to the present embodiment is 2H or more or 3H or more, preferably 5H or more or 5H, in terms of pencil hardness.

本実施の形態に係る膜は、高い硬度と防曇性を併せもつため、傷つきにくく耐久性に優れる防曇膜として利用できる。また、当該膜は、基材を外的要因から保護するハードコート膜として有用である。 The film according to the present embodiment has both high hardness and anti-fogging properties, and can therefore be used as an anti-fogging film that is scratch-resistant and highly durable. In addition, the film is useful as a hard coat film that protects the substrate from external factors.

以下の実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

(POSS-Aの合成)
上記のPOSS-Aは、既報(Yoshiro Kaneko、外2名、「Preparation of cage-like octa(3-aminopropyl)silsesquioxane trifluoromethanesulfonate in higher yield with a shorter reaction time」、Journal of Materials Chemistry、2012年、22、14475-14478)に従い、次のように合成した。3-アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)(33.3mmol、6.225g)に触媒かつ溶媒としてHOTf水溶液(0.50mol/L、100mmol)を200mL加え、室温で2時間撹拌し、開放系(約50℃)での加熱により溶媒を留去させた。その後、100℃のオーブンで2時間加熱した。得られた粉末状粗生成物にアセトン:クロロホルム=1:1(v/v)を約200mL加え、メンブレンフィルター(孔径=0.2μm)を用いて不溶部を吸引濾過により回収し、アセトン:クロロホルム=1:1(v/v)で洗浄(約50mL×3回)し、減圧乾燥することで白色固体生成物(POSS-A)を得た(収率:92%;繰り返しユニットの化学式[SiO1.5(CHNH CFSO 、FW=260.26]を用いて算出した)。
(Synthesis of POSS-A)
The above POSS-A was synthesized as follows according to a previous report (Yoshiro Kaneko and two others, "Preparation of cage-like octa(3-aminopropyl) silsesquioxane trifluoromethanesulfonate in higher yield with a shorter reaction time", Journal of Materials Chemistry, 2012, 22, 14475-14478). 200 mL of HOTf aqueous solution (0.50 mol/L, 100 mmol) was added as a catalyst and solvent to 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) (33.3 mmol, 6.225 g), stirred at room temperature for 2 hours, and the solvent was distilled off by heating in an open system (about 50° C.). Then, the mixture was heated in an oven at 100° C. for 2 hours. Approximately 200 mL of acetone:chloroform = 1:1 (v/v) was added to the obtained powdery crude product, and the insoluble portion was collected by suction filtration using a membrane filter (pore size = 0.2 μm), washed with acetone:chloroform = 1:1 (v/v) (approximately 50 mL x 3 times), and dried under reduced pressure to obtain a white solid product (POSS-A) (yield: 92%; calculated using the chemical formula of the repeating unit [ SiO1.5 ( CH2 ) 3NH3 + CF3SO3- , FW = 260.26] ) .

(POSS-Cの合成)
上記のPOSS-Cは、既報(Tomoya Kozuma、外1名、「Preparation of carboxyl-functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxane by a structural transformation reaction from soluble rod-like polysilsesquioxane」、Journal of Polymer Science Part A:Polymer Chemistry、2019年、57、2511-2518)に従い、次のように合成した。カルボキシル基含有ロッド状ポリシルセスキオキサン(PolySQ-COOH、33.3mmolユニット、4.172g)に、触媒かつ溶媒としてHOTf水溶液(0.50mol/L、50mmol)を100mL加え、約60℃で10分加熱して得られた水溶液を室温で2時間撹拌し、開放系(約50℃)での加熱により溶媒を留去させた。その後、100℃のオーブンで2時間加熱した。得られた液体状粗生成物を室温まで冷却し、アセトン(8.40mL)を加え、得られた溶液をアセトン:クロロホルム=1:9(v/v、416mL)に注ぎ、室温で15時間、1000rpmで撹拌した。
(Synthesis of POSS-C)
The above POSS-C was synthesized as follows according to a previous report (Tomoya Kozuma and one other person, "Preparation of carboxyl-functionalized polyhedral oligomeric silsesquioxane by a structural transformation reaction from soluble rod-like polysilsesquioxane", Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 2019, 57, 2511-2518). 100 mL of HOTf aqueous solution (0.50 mol/L, 50 mmol) was added as a catalyst and solvent to carboxyl group-containing rod-shaped polysilsesquioxane (PolySQ-COOH, 33.3 mmol units, 4.172 g), and the aqueous solution obtained by heating at about 60° C. for 10 minutes was stirred at room temperature for 2 hours, and the solvent was distilled off by heating in an open system (about 50° C.). Then, it was heated in an oven at 100° C. for 2 hours. The obtained liquid crude product was cooled to room temperature, acetone (8.40 mL) was added, and the obtained solution was poured into acetone:chloroform=1:9 (v/v, 416 mL) and stirred at 1000 rpm for 15 hours at room temperature.

続いてメンブレンフィルター(孔径=0.2μm)を用いて不溶部を吸引濾過により回収し、アセトニトリルで洗浄(約25mL×5回)、減圧乾燥することで白色固体生成物(POSS-C)を得た(収率:32%;繰り返しユニットの化学式[SiO1.5(CHCOOH、FW=125.15]を用いて算出した)。なお、PolySQ-COOHは、既報(特開2013-170175号公報、及びH.Toyodome、外3名、「Preparation of carboxylate group-containing rod-like polysilsesquioxane with hexagonally stacked structure by sol-gel reaction of 2-cyanoethyltriethoxysilane」、Polymer、2012年、53、Issue 26、6021-6026)に従って、2-シアノエチルトリエトキシシラン(CETES)を原料として2.0mol/L NaOH水溶液中での加水分解/縮合反応によって合成した。 Next, the insoluble portion was collected by suction filtration using a membrane filter (pore size = 0.2 μm), washed with acetonitrile (about 25 mL x 5 times), and dried under reduced pressure to obtain a white solid product (POSS-C) (yield: 32%; calculated using the chemical formula of the repeating unit [SiO 1.5 (CH 2 ) 2 COOH, FW = 125.15]). PolySQ-COOH was prepared by preparing 2.0 mol/L of 2-cyanoethyltriethoxysilane (CETES) as a raw material in accordance with a previously reported method (see JP 2013-170175 A and H. Toyodome and 3 others, “Preparation of carboxylate group-containing rod-like polysilsesquioxane with hexagonally stacked structure by sol-gel reaction of 2-cyanoethyltriethoxysilane”, Polymer, 2012, 53, Issue 26, 6021-6026). It was synthesized by hydrolysis/condensation reaction in aqueous NaOH solution.

(POSSポリアミドの合成)
図1に示す反応によりPOSSポリアミドを次のように合成した。POSS-C(10mmolユニット、1.252g)に脱水DMSO(50mL)を加えて調製した溶液に、POSS-A(10mmolユニット、2.603g)と、EDC(15mmol、2.934g)と、NHS(15mmol、1.817g)に脱水DMSO(150mL)を加えて調製した溶液とを加え、約80℃で12時間撹拌した。その後、反応溶液をアセトン(約2000mL)に添加することで再沈殿を行い、室温で2時間撹拌した。
(Synthesis of POSS polyamide)
POSS polyamide was synthesized by the reaction shown in Figure 1 as follows. POSS-A (10 mmol units, 2.603 g), EDC (15 mmol, 2.934 g), and a solution prepared by adding dehydrated DMSO (150 mL) to NHS (15 mmol, 1.817 g) were added to a solution prepared by adding dehydrated DMSO (150 mL) to POSS-C (10 mmol units, 1.252 g), and the mixture was stirred at about 80°C for 12 hours. Thereafter, the reaction solution was added to acetone (about 2000 mL) to perform reprecipitation, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours.

得られた粘性固体粗生成物をデカンテーションによって分離し、メタノール(30mL)を加えて得られた溶液をアセトン(約1000mL)に添加することで再沈殿を行い、得られた粉末状粗生成物を、メンブレンフィルター(孔径=0.2μm)を用いて吸引濾過により回収し、アセトンで洗浄した(約25mL×5回)。続いて、約80℃のDMF(40mL)を粗生成物に投入し約80℃で15分撹拌した後、その可溶部を吸引濾過により回収し、ロータリーエバポレーターで濃縮(約2mL)した。 The resulting viscous solid crude product was separated by decantation, methanol (30 mL) was added, and the resulting solution was added to acetone (approximately 1000 mL) to perform reprecipitation. The resulting powdery crude product was collected by suction filtration using a membrane filter (pore size = 0.2 μm) and washed with acetone (approximately 25 mL x 5 times). Next, DMF (40 mL) at approximately 80°C was added to the crude product and stirred at approximately 80°C for 15 minutes, after which the soluble portion was collected by suction filtration and concentrated (approximately 2 mL) using a rotary evaporator.

続いて濃縮溶液をアセトン(約60mL)に添加することで再沈殿を行い、得られた粉末状生成物を吸引濾過により回収し、アセトンで洗浄(約25mL×5回)、減圧乾燥することで白色固体生成物(POSSポリアミド)を得た(収率:18%;平均の繰り返しユニットの式量[FW=147.58]から収率を算出した。この平均の繰り返しユニットの式量は、繰り返しユニットの化学式であるアンモニウムユニット[SiO1.5(CHNH Cl、FW=146.65]、カルボキシルユニット[SiO1.5(CHCOOH、FW=125.15]、及びアミドユニット[SiO1.5(CHNHCO(CHSiO1.5、FW=217.33](アンモニウム-カルボキシル-アミドユニットの組成比=40:45:15)の式量から算出した)。 The concentrated solution was then added to acetone (about 60 mL) to effect reprecipitation, and the resulting powdery product was collected by suction filtration, washed with acetone (about 25 mL x 5 times), and dried under reduced pressure to obtain a white solid product (POSS polyamide) (yield: 18%; the yield was calculated from the average formula weight of the repeating units [FW = 147.58]. This average formula weight of the repeating units is the chemical formula of the repeating units, ammonium units [ SiO1.5 ( CH2 ) 3NH3 + Cl- , FW = 146.65], carboxyl units [ SiO1.5 ( CH2 ) 2COOH , FW = 125.15], and amide units [ SiO1.5 ( CH2 ) 3NHCO ( CH2 ) 2SiO1.5 , FW=217.33] (composition ratio of ammonium-carboxyl-amide units=40:45:15)).

(構造分析)
FTIRを測定するサンプルは次のように調製した。スパチュラ2~3杯程度の赤外線吸収測定用KBr(臭化カリウム)と、スパチュラの先端に付着する程度の生成物を、メノウ乳鉢内で十分にすり潰し、錠剤成形器を用いて圧力をかけ、ペレット状にすることで測定サンプルを調製した。
(Structural Analysis)
The sample for FTIR measurement was prepared as follows: Two to three spatulas of KBr (potassium bromide) for infrared absorption measurement and an amount of the product that adhered to the tip of the spatula were thoroughly ground in an agate mortar, and pressed into pellets using a tablet molder to prepare the measurement sample.

FTIRスペクトルはFTIR-4200 spectrometer(JASCO社製)を用いて測定した。分解能は16cm-1、積算回数は16回とした。 The FTIR spectrum was measured using an FTIR-4200 spectrometer (manufactured by JASCO Corporation) with a resolution of 16 cm −1 and 16 accumulations.

H NMRを測定するサンプルは次のように調製した。DMSO-d(0.50mL)に、スパチュラ0.4杯程度の生成物を加え撹拌し、溶解させた溶液を測定サンプルとして用いた。シーケンスはsingle pulse(no decoupling)、積算回数は8回で測定した。 The sample for 1 H NMR measurement was prepared as follows: 0.4 spatula spoonful of the product was added to DMSO-d 6 (0.50 mL) and stirred to dissolve the product, which was used as the measurement sample. The sequence was single pulse (no decoupling) and the number of accumulations was 8.

29Si NMRを測定するサンプルは次のように調製した。DMSO-d(0.50mL)に、生成物(0.120g)及びトリス(2,4-ペンタンジオナト)クロム(III)(Cr(acac))又は塩化クロム(III)六水和物(0.0063g)を加え撹拌し、溶解させた溶液を測定サンプルとして用いた。測定直前にテトラメチルシランを5滴加え、パラフィルムで蓋をして十分に振り混ぜた。測定温度は40℃、シーケンスはsingle pulse(no decoupling)、積算回数は1000回で測定した。 The sample for measuring 29Si NMR was prepared as follows. The product (0.120g) and tris(2,4-pentanedionato)chromium(III) (Cr(acac) 3 ) or chromium(III) chloride hexahydrate (0.0063g) were added to DMSO- d6 (0.50mL) and stirred to dissolve, and the solution was used as the measurement sample. Just before the measurement, 5 drops of tetramethylsilane were added, the container was covered with parafilm, and shaken thoroughly. The measurement temperature was 40°C, the sequence was single pulse (no decoupling), and the number of accumulations was 1000.

H NMR及び29Si NMRスペクトルはECX-400 spectrometer(JEOL RESONANCE社製)を用いて測定した。 1 H NMR and 29 Si NMR spectra were measured using an ECX-400 spectrometer (manufactured by JEOL RESONANCE).

(結果)
生成物のFTIR測定を行ったところ、図2に示すように、1631cm-1に出発原料では見られなかったアミド結合に由来する吸収ピークが観測された。
(result)
When the product was subjected to FTIR measurement, as shown in FIG. 2, an absorption peak derived from an amide bond was observed at 1631 cm −1 , which was not observed in the starting material.

図3に示すように、生成物のDMSO-d中でのH NMRスペクトルからは、出発原料であるPOSS-A及びPOSS-Cそれぞれの側鎖に由来するシグナルに加えて、アミド結合のN原子に隣接しているメチレンプロトン由来のシグナルiが観測された。このことからもアミド結合の形成が確認された。 As shown in Figure 3, the 1H NMR spectrum of the product in DMSO-d 6 showed signals derived from the side chains of the starting materials POSS-A and POSS-C, as well as a signal i derived from the methylene proton adjacent to the N atom of the amide bond, confirming the formation of the amide bond.

出発原料であるPOSS-C中のそれぞれのPOSSの存在比(T構造:T10構造:T12構造=15:64:21)及びシグナルd、gの積分比(2.00:5.93)からPOSS-Cに結合しているアミド結合の数を計算したところ、POSS-Cが8量体の場合は平均2個、10量体の場合は平均2.5個、12量体の場合は平均3個のアミド結合を形成していることが示唆された。一方、出発原料であるPOSS-A中のそれぞれのPOSSの存在比(T構造:T10構造=82:18)及びシグナルd、eの積分比(2.00:5.18)からPOSS-Aに結合しているアミド結合の数を計算したところ、POSS-Aが8量体の場合は平均2.2個、10量体の場合は平均2.8個のアミド結合を形成していることが示唆された。以上のことから可溶性ポリマーが得られた理由として、1つのPOSSに対してアミド結合が平均2~3個と比較的少なかったためネットワーク構造を形成せず、ある程度直鎖状にPOSSが連結したためであると推察される。 The number of amide bonds bound to POSS-C was calculated from the abundance ratio of each POSS in the starting material POSS-C ( T8 structure: T10 structure: T12 structure=15:64:21) and the integral ratio of signals d and g (2.00:5.93), suggesting that an average of 2 amide bonds are formed when POSS-C is an octamer, an average of 2.5 amide bonds are formed when POSS-C is a decamer, and an average of 3 amide bonds are formed when POSS-C is a dodecamer. On the other hand, the number of amide bonds bound to POSS-A was calculated from the abundance ratio of each POSS in the starting material POSS-A ( T8 structure: T10 structure=82:18) and the integral ratio of signals d and e (2.00:5.18), suggesting that an average of 2.2 amide bonds are formed when POSS-A is an octamer, and an average of 2.8 amide bonds are formed when POSS-A is a decamer. From the above, it is presumed that the reason a soluble polymer was obtained is that there were relatively few amide bonds per POSS, an average of 2 to 3, so a network structure was not formed, and the POSS were linked in a somewhat linear chain shape.

さらに、シグナルg、eの積分比(2.00:1.75)からPOSS-CとPOSS-Aの繰り返しユニット比を計算したところ53:47であり、仕込んだそれぞれの原料としてのPOSSの繰り返しユニット比(1:1)とほぼ同じ値であることが分かった。さらに、このユニット比と出発原料であるPOSS-C及びPOSS-A中のそれぞれのPOSSの存在比から、POSSポリアミド中のPOSS-Cの8、10、12量体ユニット及びPOSS-Aの8、10量体ユニットの組成比は、8.0:33.9:11.1:38.5:8.5と見積もられた。 Furthermore, the repeat unit ratio of POSS-C to POSS-A was calculated from the integral ratio of signals g and e (2.00:1.75) to be 53:47, which was found to be almost the same value as the repeat unit ratio of POSS (1:1) in each of the raw materials charged. Furthermore, from this unit ratio and the abundance ratio of each POSS in the starting materials POSS-C and POSS-A, the composition ratio of the 8-, 10-, and 12-mer units of POSS-C and the 8- and 10-mer units of POSS-A in the POSS polyamide was estimated to be 8.0:33.9:11.1:38.5:8.5.

図4に示すように、生成物の29Si NMRスペクトルからは、T領域(CSi(OSi)(OH)3-n、n=2)にはシグナルは見られず、T領域(CSi(OSi)(OH)3-n、n=3)にのみシグナルが観測された。このことから、重縮合後もPOSSの構造が維持されていることが分かった。 As shown in Figure 4, the 29Si NMR spectrum of the product showed no signal in the T2 region (CSi(OSi) n (OH) 3-n , n=2) and only a signal in the T3 region (CSi(OSi) n (OH) 3-n , n=3). This indicates that the POSS structure is maintained even after polycondensation.

(自立膜形成能の検討)
生成物をメタノールに溶解し、ポリプロピレン製のディスポトレー上に塗布し、開放系(約50℃)での加熱により溶媒を留去させた。
(Investigation of self-supporting film forming ability)
The product was dissolved in methanol, applied onto a polypropylene disposable tray, and the solvent was distilled off by heating in an open system (about 50° C.).

(結果)
POSSポリアミドでは自立膜が形成された。一方、POSS-Aは粉末状の固体となった。POSS-Cは粘着性を有する固体となった。POSS-A及びPOSS-Cでは、自立膜が形成されなかった。
(result)
A free-standing film was formed with POSS polyamide. On the other hand, POSS-A became a powdery solid. POSS-C became a sticky solid. POSS-A and POSS-C did not form a free-standing film.

(溶解性の検討)
生成物の溶解性を調べた。溶媒は、水、DMSO、DMF、メタノール(MeOH)、アセトン(MeCO)、酢酸エチル(AcOEt)、クロロホルム(CHCl)、トルエン及びヘキサンである。
(Solubility Study)
The solubility of the product was investigated in the following solvents: water, DMSO, DMF, methanol (MeOH), acetone ( Me2CO ), ethyl acetate (AcOEt), chloroform ( CHCl3 ), toluene and hexane.

(結果)
溶解性の結果を表1に示す。表1において“+”及び“-”は、室温でそれぞれ可溶及び不溶であることを示す。POSSポリアミドは、水、DMSO、DMF及びMeOH等の極性の高い溶媒に可溶であることが示された。
(result)
The solubility results are shown in Table 1, where "+" and "-" indicate soluble and insoluble, respectively, at room temperature. POSS polyamides were shown to be soluble in highly polar solvents such as water, DMSO, DMF, and MeOH.

(POSSポリアミドのキャスト膜の作成)
25mgのPOSSポリアミドを0.10mLの水に溶解させて調製した水溶液を、表面を酸化セリウムで磨いた鉱物ガラスの基板上に塗布した(表面積:約1.76cm)。続いて、開放系での加熱(約50℃)により溶媒を留去させた後、100~200℃のオーブンで30分加熱することで(加熱処理)、POSSポリアミドのキャスト膜を作成した。
(Preparation of cast film of POSS polyamide)
An aqueous solution prepared by dissolving 25 mg of POSS polyamide in 0.10 mL of water was applied onto a mineral glass substrate whose surface had been polished with cerium oxide (surface area: approximately 1.76 cm 2 ).The solvent was then removed by heating in an open system (approximately 50° C.), and the substrate was then heated in an oven at 100 to 200° C. for 30 minutes (heat treatment) to produce a cast film of POSS polyamide.

硬度は、鉛筆引っ掻き試験器(TP技研社製、750g)を使用し、JIS K5600-5-4に準拠して測定した。鉛筆(uni、三菱鉛筆社製)の芯先を平らに削り、キャスト膜に対する鉛筆の角度が45度となるように試験器に鉛筆を取り付けた。鉛筆を0.5~1mm/sの速度で移動させた。傷跡を生じなかった最も固い鉛筆の硬度である鉛筆硬度を硬度として評価した。 Hardness was measured using a pencil scratch tester (TP Giken, 750 g) in accordance with JIS K5600-5-4. The tip of a pencil (uni, Mitsubishi Pencil Co., Ltd.) was sharpened flat, and the pencil was attached to the tester so that the angle of the pencil to the cast film was 45 degrees. The pencil was moved at a speed of 0.5 to 1 mm/s. The pencil hardness, which was the hardest pencil that did not produce a scratch, was evaluated as the hardness.

防曇性の評価は、キャスト膜の面を下に向けて約80℃の熱水の約5cm上に置き、水蒸気を暴露することで行った。 Anti-fogging properties were evaluated by placing the cast film face down about 5 cm above hot water at about 80°C and exposing it to water vapor.

(結果)
キャスト膜の硬度及び防曇性の有無を表2に示す。加熱処理前及び加熱処理後のPOSSポリアミドのキャスト膜はいずれも透明であった。100℃以上の加熱処理で、キャスト膜の硬度は2H以上となり、特に150℃以上で加熱処理を行うことで、5H以上となった。POSSの剛直性に加え、加熱処理後はアミド結合が増加し、架橋構造が形成されたため、当該キャストは高い硬度を有すると考えられる。
(result)
The hardness of the cast film and the presence or absence of anti-fogging properties are shown in Table 2. Both cast films of POSS polyamide before and after heat treatment were transparent. The hardness of the cast film was 2H or more when heat-treated at 100°C or higher, and was 5H or more when heat-treated at 150°C or higher. In addition to the rigidity of POSS, the amide bond was increased after heat treatment, forming a cross-linked structure, so the cast is considered to have a high hardness.

100℃又は150℃の加熱処理で得られたキャスト膜は防曇性を示した。150℃の加熱によって得られたキャスト膜は暴露してから約5秒までは防曇性を示し、約5~35秒で曇り、約35秒以降は再び透明になり防曇性を示した。一方、160~200℃の加熱によって得られたキャスト膜は防曇性を示さなかった。 The cast films obtained by heat treatment at 100°C or 150°C showed anti-fogging properties. The cast films obtained by heating at 150°C showed anti-fogging properties for about 5 seconds after exposure, became foggy about 5 to 35 seconds, and after about 35 seconds became transparent again and showed anti-fogging properties. On the other hand, the cast films obtained by heating at 160 to 200°C did not show anti-fogging properties.

上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。 The above-described embodiment is intended to explain the present invention, and does not limit the scope of the present invention. In other words, the scope of the present invention is indicated by the claims, not by the embodiment. Furthermore, various modifications made within the scope of the claims and within the scope of the meaning of the invention equivalent thereto are considered to be within the scope of the present invention.

本発明は、自動車等のウインドウガラス、ショーウインドウ、メガネ、ゴーグル、ヘルメット、食品包装及び医療器具等への防曇性の付与に好適である。 The present invention is suitable for imparting anti-fogging properties to automobile window glass, show windows, eyeglasses, goggles, helmets, food packaging, medical equipment, etc.

Claims (5)

第1の多面体オリゴシルセスキオキサンが有する第1の置換基と第2の多面体オリゴシルセスキオキサンが有する第2の置換基とが結合したポリマーを含み、
前記第1の置換基がアンモニウム基を有
前記第2の置換基がカルボキシル基を有する、
膜。
The polymer includes a first substituent carried by a first polyhedral oligosilsesquioxane and a second substituent carried by a second polyhedral oligosilsesquioxane,
the first substituent has an ammonium group;
the second substituent has a carboxyl group;
film.
第1の多面体オリゴシルセスキオキサンが有する第1の置換基と第2の多面体オリゴシルセスキオキサンが有する第2の置換基とが結合したポリマーを含み、
前記第1の置換基がアンモニウム基を有
前記第2の置換基がカルボキシル基を有する、
防曇膜。
The polymer includes a first substituent carried by a first polyhedral oligosilsesquioxane and a second substituent carried by a second polyhedral oligosilsesquioxane,
the first substituent has an ammonium group;
the second substituent has a carboxyl group;
Anti-fog membrane.
第1の多面体オリゴシルセスキオキサンが有する第1の置換基と第2の多面体オリゴシルセスキオキサンが有する第2の置換基とが結合したポリマーを含み、
前記第1の置換基がアンモニウム基を有
前記第2の置換基がカルボキシル基を有する、
ハードコート膜。
The polymer includes a first substituent carried by a first polyhedral oligosilsesquioxane and a second substituent carried by a second polyhedral oligosilsesquioxane,
the first substituent has an ammonium group;
the second substituent has a carboxyl group;
Hard coat film.
第1の多面体オリゴシルセスキオキサンが有する第1の置換基と第2の多面体オリゴシルセスキオキサンが有する第2の置換基とを結合させる反応を行う結合ステップと、
前記結合ステップで得られたポリマーを100℃以上に加熱する加熱ステップと、
を含み、
前記第1の置換基がアンモニウム基を有
前記第2の置換基がカルボキシル基を有する、
膜の製造方法。
a bonding step of reacting a first substituent carried by the first polyhedral oligosilsesquioxane with a second substituent carried by the second polyhedral oligosilsesquioxane;
a heating step of heating the polymer obtained in the bonding step to 100° C. or higher;
Including,
the first substituent has an ammonium group;
the second substituent has a carboxyl group;
Method for producing the membrane.
前記加熱ステップでは、
前記ポリマーを100℃以上かつ160℃未満に加熱する、
請求項に記載の膜の製造方法。
In the heating step,
heating the polymer to at least 100° C. and less than 160° C.;
A method for producing the membrane according to claim 4 .
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005062235A (en) 2003-08-12 2005-03-10 Chisso Corp Liquid crystal alignment film forming varnish, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element
JP2010530911A (en) 2007-06-15 2010-09-16 マヤテリアルズ インク New multifunctional silsesquioxanes for painting
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1192664A (en) * 1997-09-24 1999-04-06 Dow Corning Asia Kk Silicone-based coating material for forming transparent hydrophilic coating film and formation of hydrophilic coating film

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005062235A (en) 2003-08-12 2005-03-10 Chisso Corp Liquid crystal alignment film forming varnish, liquid crystal alignment film, and liquid crystal display element
JP2010530911A (en) 2007-06-15 2010-09-16 マヤテリアルズ インク New multifunctional silsesquioxanes for painting
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