説明

含フッ素重合性樹脂、それを用いた活性エネルギー線硬化型組成物及びその硬化物

【課題】 硬化塗膜表面に優れた防汚性及び耐擦傷性を付与することができる含フッ素界面活性剤として用いることができる含フッ素重合性樹脂を提供する。また、塗布、硬化させた後に、塗膜表面に付着した汚れを繰り返し拭き取って、硬化塗膜表面を摩耗させても、優れた防汚性を維持することができる活性エネルギー線硬化型組成物、その硬化物及びその硬化塗膜を有する物品を提供する。
【解決手段】 重合性不飽和単量体を重合させて得られた重合体であって、前記重合体の構造中にポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖、アダマンチル基及び重合性不飽和基を有する含フッ素重合性樹脂、該含フッ素重合性樹脂を添加した活性エネルギー線硬化型組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、塗膜表面に優れた防汚性や撥液性、及び耐擦傷性を付与することができる含フッ素界面活性剤、含フッ素表面改質剤として用いる含フッ素重合性樹脂に関する。また、該含フッ素重合性樹脂を用いた活性エネルギー線硬化型組成物、その硬化物及びその硬化塗膜を有する物品に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、液晶ディスプレイの最表面であった偏光板のさらにその上に前面保護板を設けることが行われている。この前面保護板には、透明性を有する樹脂板(アクリル(PMMA)シート、ポリカーボネート(PC)シート、PMMA/PC複合型シート)又はガラスが用いられている。樹脂シートは、0.3mm〜2mmの厚さでガラスと比較して柔らかく、引掻きによる傷が発生しやすいため、その表面にハードコート層を設けて耐擦傷性を付与している。
【0003】
上記のハードコート層を設けて耐擦傷性を向上させる方法としては、多官能(メタ)アクリレート等の多官能単量体を含有するハードコート材を硬化させて得られる硬化塗膜を基材表面に形成する方法が知られている。しかしながら、従来の硬化塗膜は、指紋、皮脂、汗、化粧品等の汚れが付着した際、汚れが目立ち、画面表示が見づらくなる問題があった。また、画面表示を見やすくするため、汚れを除去しようとしても容易ではなかった。
【0004】
そこで、汚れの付着を防止し、さらには付着した汚れを容易に除去できる防汚性を付与するため、ハードコート材に含フッ素界面活性剤又は含フッ素表面改質剤(以下、これらを併せて単に「含フッ素界面活性剤」という。)を添加剤として配合する検討がなされている。特に、防汚性を維持するため、重合性基を有し、硬化塗膜中に共有結合により固定化されるように設計されたフッ素化アルキル基を有するモノアクリレートと活性水素を有するアクリル系単量体とを共重合させ、次いで、得られた重合体にイソシアネート基を有するアクリル系単量体を反応させて得られる不飽和基を有する重合型含フッ素界面活性剤が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この重合型含フッ素界面活性剤は、重合性基を有しており、ハードコート材への添加剤として用いた場合、該組成物中の重合成分と共有結合により結合し塗膜に固定化される。しかしながら、ハードコート材の硬化塗膜の表面に付着した汚れを何回も繰り返し拭き取って塗膜表面を摩耗させると、防汚性が低下するという問題があった。また、スチールウール等で硬化塗膜表面を摩耗すると傷付きやすいという問題もあった。
【0005】
また、(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を有し、その両末端にジ(メタ)アクリロイル基を有する化合物を原料として製造したポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖、及び不飽和基を有する重合型含フッ素界面活性剤が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。この重合型含フッ素界面活性剤も特許文献1記載のものと同様、摩耗後の防汚性が大きく低下し、スチールウール等で硬化塗膜表面を摩耗すると傷付きやすいという問題があった。
【0006】
そこで、繰り返し付着した汚れを拭き取るため、塗膜表面を摩耗させても防汚性を維持し、かつ高い際擦傷性を有する材料が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2007−246696号公報
【特許文献2】国際公開WO2009/133770号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明が解決しようとする課題は、硬化塗膜表面に優れた防汚性及び耐擦傷性を付与することができ、含フッ素界面活性剤として用いることができる含フッ素重合性樹脂を提供することである。また、塗布、硬化させた後に、硬化塗膜表面に付着した汚れを繰り返し拭き取って、硬化塗膜表面を摩耗させても、優れた防汚性を維持し、かつ優れた耐擦傷性を有する硬化塗膜を与える活性エネルギー線硬化型組成物、その硬化物及びその硬化塗膜を有する物品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、その重合体の構造中にポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖、アダマンチル基及び重合性不飽和基を有する重合体及び該重合体を含有する活性エネルギー線硬化型組成物は、硬化塗膜表面に優れた防汚性を付与でき、さらに塗膜表面に付着した汚れを繰り返し拭き取って、塗膜表面を摩耗させても、優れた防汚性を維持することができることを見出し、本発明を完成した。
【0010】
すなわち、本発明は、重合性不飽和単量体を重合させて得られた重合体であって、前記重合体の構造中にポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖、アダマンチル基及び重合性不飽和基を有する重合体であることを特徴とする含フッ素重合性樹脂及びそれを用いた活性エネルギー線硬化型組成物に関する。
【0011】
さらに、本発明は、前記含フッ素重合性樹脂又は活性エネルギー線硬化型組成物を基材に塗布し、活性エネルギー線を照射して硬化させてなる硬化物、及び前記含フッ素重合性樹脂又は活性エネルギー線硬化型組成物の硬化塗膜を有する物品に関する。
【発明の効果】
【0012】
本発明の含フッ素重合性樹脂は、単独で基材に塗布して硬化塗膜とすることで基材表面に防汚性を付与することができる。また、前記含フッ素重合性樹脂を含フッ素界面活性剤として添加した活性エネルギー線硬化型組成物は、基材に塗布した際に、フッ素原子特有の表面自由エネルギーを最小にさせようとする作用が働き、該重合性フッ素系化合物が塗膜表面に偏析し、塗膜表面のみに防汚性等を付与する表面改質が可能である。さらに、前記含フッ素重合性樹脂は、活性エネルギー線硬化型組成物中の他の硬化性を有する成分と重合することができるため、硬化塗膜中に本発明の重合性フッ素系化合物がより強固に固定化されるので、熱処理、洗浄などを施しても硬化塗膜表面から重合性フッ素系化合物、又はその分解物の揮発や脱離を抑制することができる。
【0013】
また、本発明の含フッ素重合性樹脂を用いた硬化塗膜は、その表面に優れた防汚性を有しており、硬化塗膜の表面に付着した汚れを何回も繰り返し拭き取って塗膜表面を摩耗させても、優れた防汚性を維持することができることから、液晶ディスプレイの最表面に設けた前面保護板用ハードコート層として極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】図1は、実施例1で得られた含フッ素重合性樹脂(1)のIRスペクトルのチャート図である。
【図2】図2は、実施例1で得られた含フッ素重合性樹脂(1)の13C−NMRスペクトルのチャート図である。
【図3】図3は、実施例1で得られた含フッ素重合性樹脂(1)のGPCのチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の含フッ素重合性樹脂は、重合性不飽和単量体を重合させて得られた重合体であって、前記重合体の構造中にポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖、アダマンチル基及び重合性不飽和基を有する重合体であることを特徴とする含フッ素重合性樹脂である。
【0016】
本発明の含フッ素重合性樹脂は、例えば、下記の2つの方法により製造することができる。
【0017】
(製造方法1)
ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖とその両末端に重合性不飽和基を有する化合物(A)と、反応性官能基(b1)を持つアダマンチル基を有する重合性不飽和単量体(B1)とを必須の単量体成分として共重合させて得られる重合体(P1)に、前記官能基(b1)に対して反応性を有する官能基(c)及び重合性不飽和基を有する化合物(C)を反応させる方法。
【0018】
(製造方法2)
ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖とその両末端に重合性不飽和基を有する化合物(A)と、反応性官能基(b1)を持つアダマンチル基を有する重合性不飽和単量体(B1)又は反応性官能基(b1)を持たないアダマンチル基を有する重合性不飽和単量体(B2)と、反応性官能基(b3)を有する重合性不飽和単量体(B3)とを必須の単量体成分として共重合させて得られる重合体(P2)に、前記官能基(b1)又は前記官能基(b3)に対して反応性を有する官能基(c)及び重合性不飽和基を有する1種以上の化合物(C)を反応させる方法。
【0019】
次に、上記の本発明の含フッ素重合性樹脂の製造に用いる各原料について説明する。
【0020】
上記製造方法1及び2において、本発明の含フッ素重合性樹脂の原料となるポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖とその両末端に重合性不飽和基を有する化合物(A)について説明する。前記化合物(A)が有するポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖としては、炭素原子数1〜3の2価フッ化炭素基と酸素原子が交互に連結した構造を有するものが挙げられる。炭素原子数1〜3の2価フッ化炭素基は、一種類であっても良いし複数種の混合であっても良く、具体的には、下記構造式(a1)で表されるものが挙げられる。
【0021】
【化1】

(上記構造式(a1)中、Xは下記構造式(a1−1)〜(a1−5)であり、構造式(a1)中の全てのXが同一構造のものであってもよいし、また、複数の構造がランダムに又はブロック状に存在していてもよい。また、nは繰り返し単位を表す1以上の整数である。)
【0022】
【化2】

【0023】
これらの中でも特に塗膜表面の汚れの拭き取り性が良好となって防汚性に優れた塗膜が得られる点から前記構造式(a1−1)で表されるパーフルオロメチレン構造と、前記構造式(a1−2)で表されるパーフルオロエチレン構造とが共存するものがとりわけ好ましい。ここで、前記構造式(a1−1)で表されるパーフルオロメチレン構造と、前記構造式(a1−2)で表されるパーフルオロエチレン構造との存在比率は、モル比率[構造(a1−1)/構造(a1−2)]が1/10〜10/1となる割合であることが防汚性の点から好ましい。また、前記構造式(a1)中のnの値は、3〜100の範囲が好ましく、6〜70の範囲がより好ましく、12〜50の範囲がより好ましい。
【0024】
また、前記ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖は、防汚性と滑り性が優れる点と非フッ素系硬化性樹脂組成物への溶解性を向上させやすい点からポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖1本に含まれるフッ素原子の合計が18〜200個の範囲であることが好ましく、25〜150個の範囲であることがより好ましい。
【0025】
前記化合物(A)の原料となる両末端に重合性不飽和基を導入する前の化合物としては、以下の一般式(a2−1)〜(a2−6)が挙げられる。なお、下記の各構造式中における「−PFPE−」は、上記のポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を表す。
【0026】
【化3】

【0027】
前記化合物(A)の鎖の両末端に有する重合性不飽和基は、例えば、下記構造式U−1〜U−5で示される重合性不飽和基を有するものが挙げられる。
【0028】
【化4】

【0029】
これらの重合性不飽和基の中でも特に化合物(A)自体の入手や製造の容易さ、あるいは、後述する重合性不飽和単量体(B1)〜(B3)との重合性に優れる点から、構造式U−1で表されるアクリロイルオキシ基、構造式U−2で表されるメタクリロイルオキシ基が好ましい。また、耐薬品性が向上することから、構造式U−2で表されるメタクリロイルオキシ基、構造式U−5で表されるスチリルメトキシ基が好ましい。
【0030】
前記化合物(A)のなかで、前記したアクリロイルオキシ基等を有するものとしては、下記構造式(A−1)〜(A−13)で表されるものが挙げられる。なお、下記の各構造式中における「−PFPE−」は、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を示す。
【0031】
【化5】

【0032】
これらの中でも特に化合物(A)自体の工業的製造が容易であり、また、重合体(P)を製造する際の重合反応も容易である点から、前記構造式(A−1)、(A−2)、(A−5)、(A−6)で表されるものが好ましい。また、耐薬品性が向上することから、前記構造式(A−2)、(A−4)、(A−12)、(A−13)が好ましい。
【0033】
上記化合物(A)を製造するには、例えば、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖の両末端に水酸基を1つずつ有する化合物に対して、(メタ)アクリル酸クロライド又はクロロメチルスチレンを脱塩酸反応させて得る方法、(メタ)アクリル酸を脱水反応させて得る方法、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネートをウレタン化反応させて得る方法、無水イタコン酸をエステル化反応させて得る方法、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖の両末端にカルボキシル基を1つずつ有する化合物に対して、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテルをエステル化反応させて得る方法、グリシジルメタクリレートをエステル化反応させて得る方法、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖の両末端にイソシアネート基を1つずつ有する化合物に対して、2−ヒドロキシエチルアクリルアミドを反応させる方法が挙げられる。これらのなかでも、ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖の両末端に水酸基を1つずつ有する化合物に対して、(メタ)アクリル酸クロライド又はクロロメチルスチレンを脱塩酸反応させて得る方法と、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネートをウレタン化反応させて得る方法が合成上得られやすい点で特に好ましい。
【0034】
なお、本発明において、「(メタ)アクリレート」とは、メタクリレートとアクリレートの一方又は両方をいい、「(メタ)アクリロイル基」とは、メタクリロイル基とアクリロイル基の一方又は両方をいい、「(メタ)アクリル酸」とは、メタクリル酸とアクリル酸の一方又は両方をいう。
【0035】
上記製造方法1において、本発明の含フッ素重合性樹脂の原料となる前記単量体(B1)について説明する。前記単量体(B1)が有するアダマンチル基は下記アダマンタン構造を有する有機基である。
【0036】
【化6】

【0037】
また、前記単量体(B1)が有するアダマンチル基が持つ反応性官能基(b1)としては、水酸基、イソシアネート基、エポキシ基、カルボキシル基、カルボン酸ハライド基、酸無水物基等が挙げられる。前記単量体(B1)が有する重合性不飽和基は、ラジカル重合性を有する炭素−炭素不飽和二重結合が好ましく、より具体的には、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、マレイミド基等が挙げられ、重合が容易な点から(メタ)アクリロイル基がより好ましい。これら前記単量体(B1)は、1種類のみで用いることも、反応性官能基(b1)や重合性不飽和基が異なる2種以上併用することもできる。
【0038】
(メタ)アクリロイル基を重合性不飽和基として有する前記単量体(B1)としては、例えば、下記一般式(B1−1)で表される化合物が挙げられる。
【0039】
【化7】

(式中、Lは前記反応性官能基(b1)を表し、X及びYは2価の有機基又は単結合を表し、Rは水素原子、メチル基又はCFを表す。)
【0040】
上記一般式(B1−1)中の−X−Lで表される前記反応性官能基(b1)を有する有機基及びYの結合位置は、アダマンタン構造中のどの炭素原子に結合していてもよく、また、−X−Lについては2つ以上有していてもよい。さらに、アダマンタン構造を構成する炭素原子に結合している水素原子は、その一部又は全部がフッ素原子、アルキル基等に置換されていても構わない。また、上記一般式(B1−1)中のX及びYは2価の有機基又は単結合であるが、この2価の有機基としては、メチレン基、プロピル基、イソプロピリデン基等の炭素原子数1〜8のアルキレン基が挙げられる。
【0041】
前記単量体(B1)のより具体的な例としては、下記式(B1−1−1)〜(B1−1−5)等で表される化合物が挙げられる。
【0042】
【化8】

【0043】
上記製造方法2において、本発明の含フッ素重合性樹脂の原料となる前記単量体(B2)について説明する。前記単量体(B2)はアダマンチル基を有する重合性不飽和単量体で、アダマンチル基については、前記単量体(B1)と同じである。また、前記単量体(B2)が有する重合性不飽和基は、ラジカル重合性を有する炭素−炭素不飽和二重結合が好ましく、より具体的には、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、マレイミド基等が挙げられ、重合が容易な点から(メタ)アクリロイル基がより好ましい。これらの単量体(B2)は、1種類のみで用いることも2種以上を併用することもできる。
【0044】
(メタ)アクリロイル基を重合性不飽和基として有する前記単量体(B2)としては、例えば、下記一般式(B2−1)で表される化合物が挙げられる。
【0045】
【化9】

(式中、Rは水素原子、メチル基又はCFを表す。)
【0046】
(メタ)アクリロイル基は、アダマンタン構造中のどの炭素原子に結合していてもよい。また、上記一般式(B2−1)中のアダマンタン構造を構成する炭素原子に結合している水素原子は、その一部又は全部がフッ素原子、アルキル基等に置換されていても構わない。
【0047】
前記単量体(B2)のより具体的な例としては、下記式(B2−1−1)〜(B2−1−3)等で表される化合物が挙げられる。
【0048】
【化10】

【0049】
上記製造方法2において、本発明の含フッ素重合性樹脂の原料となる前記単量体(B3)について説明する。前記単量体(B3)が有する反応性官能基(b3)としては、水酸基、イソシアネート基、エポキシ基、カルボキシル基、カルボン酸ハライド基、酸無水物基等が挙げられる。また、前記単量体(B3)が有する重合性不飽和基は、ラジカル重合性を有する炭素−炭素不飽和二重結合が好ましく、より具体的には、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、マレイミド基等が挙げられ、重合が容易な点から(メタ)アクリロイル基がより好ましい。
【0050】
前記単量体(B3)の具体例としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、N−(2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタレート、末端に水酸基を有するラクトン変性(メタ)アクリレート等の水酸基を有する不飽和単量体;2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)エチルイソシアネート、1,1−ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート等のイソシアネート基を有する不飽和単量体;グリシジルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル等のエポキシ基を有する不飽和単量体;(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルコハク酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルフタル酸、マレイン酸、イタコン酸等のカルボキシル基を有する不飽和単量体;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和二重結合を有する酸無水物などが挙げられる。これらの単量体(B3)は、1種類のみで用いることも2種以上併用することもできる。
【0051】
また、上記製造方法1又は2において、本発明の含フッ素重合性樹脂の中間体である前記重合体(P1)又は(P2)を製造する際に、前記化合物(A)、単量体(B1)、単量体(B2)及び単量体(B3)の他に、これらと共重合し得るその他の重合性不飽和単量体(B4)を用いても構わない。このようなその他の重合性不飽和単量体(B4)としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、n−ペンチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、n−ヘプチル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ポリオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−メトキシスチレン等の芳香族ビニル類;マレイミド、メチルマレイミド、エチルマレイミド、プロピルマレイミド、ブチルマレイミド、ヘキシルマレイミド、オクチルマレイミド、ドデシルマレイミド、ステアリルマレイミド、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド類などが挙げられる。
【0052】
上記製造方法1又は2において、本発明の含フッ素重合性樹脂の原料となる前記化合物(C)について説明する。前記化合物(C)が有する官能基(c)としては、例えば、水酸基、イソシアネート基、エポキシ基、カルボキシル基、カルボン酸ハライド基、酸無水物等が挙げられる。前記単量体(B1)又は(B3)が有する反応性官能基(b1)又は(b3)が水酸基である場合には、官能基(c)としてイソシアネート基、カルボキシル基、カルボン酸ハライド基、エポキシ基が挙げられ、反応性官能基(b1)又は(b3)がイソシアネート基である場合には、官能基(c)として水酸基が挙げられ、反応性官能基(b1)又は(b3)がエポキシ基である場合には、官能基(c)としてカルボキシル基、水酸基が挙げられ、反応性官能基(b1)又は(b3)がカルボキシル基である場合には、官能基(c)としてエポキシ基、水酸基が挙げられる。
【0053】
ここで、上記製造方法2において、前記単量体(B1)と前記単量体(B3)を併用する場合において、これらが有する反応性官能基(b1)と反応性官能基(b3)とが、それぞれ異なる官能基の場合であり、かつ前記反応性官能基(b1)及び(b3)が共通の官能基と反応する場合は、前記反応性官能基(b1)及び(b3)と反応性を有する官能基(c)を有する1種類の化合物(C)を用いることができる。また、反応性官能基(b1)と反応性官能基(b3)とが共通の官能基と反応しない場合は、反応性官能基(b1)と反応性を有する官能基(c)を有する化合物(C)と、反応性官能基(b3)と反応性を有する官能基(c)を有する化合物(C)等の2種以上の化合物(C)を用いることが好ましい。
【0054】
前記化合物(C)が有する重合性不飽和基は、ラジカル重合性を有する炭素−炭素不飽和二重結合が好ましく、より具体的には、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、マレイミド基等が挙げられ、後述する活性エネルギー線硬化型樹脂組成物での硬化性が良好な点から(メタ)アクリロイル基がより好ましい。
【0055】
前記化合物(C)の具体的としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、N−(2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタレート、末端に水酸基を有するラクトン変性(メタ)アクリレート等の水酸基を有する不飽和単量体;2−(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、2−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)エチルイソシアネート、1,1−ビス((メタ)アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート等のイソシアネート基を有する不飽和単量体;グリシジルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル等のエポキシ基を有する不飽和単量体;(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルコハク酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルフタル酸、マレイン酸、イタコン酸等のカルボキシル基を有する不飽和単量体;無水マレイン酸、無水イタコン酸等の不飽和二重結合を有する酸無水物などが挙げられる。また、複数の重合性不飽和基を有するものとして、2−ヒドロキシ−3−アクリロイルオキシプロピルメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等を用いることもできる。これらの化合物(C)は、1種類のみで用いることも2種以上併用することもできる。
【0056】
上記の化合物(C)の具体的の中でも特に紫外線照射での重合硬化性が好ましい点から、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート、N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート、1,1−ビス(アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル、アクリル酸が好ましい。
【0057】
次に、上記で挙げた原料を用いて本発明の含フッ素重合性樹脂のより具体的な製造方法について説明する。
【0058】
上記製造方法1又は2において、本発明の含フッ素重合性樹脂の中間体である前記重合体(P1)又は(P2)を製造する方法は、製造方法1の場合は、前記化合物(A)及び前記単量体(B1)、さらに必要に応じてその他の重合性不飽和単量体(B4)を、製造方法2の場合は、前記化合物(A)、前記単量体(B1)、前記単量体(B2)、及び前記単量体(B3)、さらに必要に応じてその他の重合性不飽和単量体(B4)を、有機溶剤中、重合開始剤を使用して重合させる方法が挙げられる。ここで用いる有機溶媒としては、ケトン類、エステル類、アミド類、スルホキシド類、エーテル類、炭化水素類が好ましく、具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、キシレン等が挙げられる。これらは、沸点、相溶性、重合性を考慮して適宜選択される。重合開始剤としては、例えば過酸化ベンゾイル等の過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物等が例示できる。さらに必要に応じてラウリルメルカプタン、2−メルカプトエタノ−ル、チオグリセロール、エチルチオグリコ−ル酸、オクチルチオグリコ−ル酸等の連鎖移動剤を使用することができる。
【0059】
製造方法1又は2においては、上記のようにして得られる重合体(P1)又は(P2)に、前記官能基(b1)又は(b3)に対して反応性を有する官能基(c)及び重合性不飽和基を有する化合物(C)を反応させることにより、本発明の含フッ素重合性樹脂が得られる。
【0060】
前記重合体(P1)又は(P2)に、前記化合物(C)を反応させる方法は、化合物(C)等が有する重合性不飽和基が重合しない条件で行えば良く、例えば、温度条件を30〜120℃の範囲に調節して反応させることが好ましい。この反応は触媒や重合禁止剤の存在下、必要により有機溶剤の存在下に行うことが好ましい。
【0061】
例えば、前記官能基(b1)又は(b3)が水酸基であって、前記官能基(c)がイソシアネート基である場合は、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール、ヒドロキノン、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール等を使用し、ウレタン化反応触媒としてジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、オクチル酸錫、オクチル酸亜鉛等を使用し、反応温度40〜120℃、特に60〜90℃で反応させる方法が好ましい。また、前記官能基(b1)又は(b3)がエポキシ基であって、前記官能基(c)がカルボキシル基である場合、又は、前記官能基(b1)又は(b3)がカルボキシル基であって、前記官能基(c)がエポキシ基である場合は、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール、ヒドロキノン、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール等を使用し、エステル化反応触媒としてトリエチルアミン等の第3級アミン類、塩化テトラメチルアンモニウム等の第4級アンモニウム類、トリフェニルホスフィン等の第3級ホスフィン類、塩化テトラブチルホスホニウム等の第4級ホスホニウム類等を使用し、反応温度80〜130℃、特に100〜120℃で反応させることが好ましい。
【0062】
上記反応で用いられる有機溶媒はケトン類、エステル類、アミド類、スルホキシド類、エーテル類、炭化水素類が好ましく、具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、トルエン、キシレン等が挙げられる。これらは、沸点、相溶性を考慮して適宜選択すればよい。
【0063】
上記のようにして得られる本発明の含フッ素重合性樹脂は、防汚性が優れることから、その数平均分子量(Mn)が1,000〜5,000の範囲であることが好ましく、1,400〜4,000の範囲であることがより好ましい。また、重量平均分子量(Mw)が2,000〜50,000の範囲であることが好ましく、3,000〜20,000の範囲であることがより好ましい。これらの数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、上記のGPCの測定により求めることができる。
【0064】
ここで、数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)はゲル浸透クロマトグラフィー(以下、「GPC」と略記する。)測定に基づきポリスチレン換算した値である。なお、GPCの測定条件は以下の通りである。
【0065】
[GPC測定条件]
測定装置:東ソー株式会社製「HLC−8220 GPC」、
カラム:東ソー株式会社製ガードカラム「HHR−H」(6.0mmI.D.×4cm)
+東ソー株式会社製「TSK−GEL GMHHR−N」(7.8mmI.D.×30cm)
+東ソー株式会社製「TSK−GEL GMHHR−N」(7.8mmI.D.×30cm)
+東ソー株式会社製「TSK−GEL GMHHR−N」(7.8mmI.D.×30cm)
+東ソー株式会社製「TSK−GEL GMHHR−N」(7.8mmI.D.×30cm)
検出器:ELSD(オルテック製「ELSD2000」)
データ処理:東ソー株式会社製「GPC−8020モデルIIデータ解析バージョン4.30」
測定条件:カラム温度 40℃
展開溶媒 テトラヒドロフラン(THF)
流速 1.0ml/分
試料:樹脂固形分換算で1.0質量%のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(5μl)。
標準試料:前記「GPC−8020モデルIIデータ解析バージョン4.30」の測定マニュアルに準拠して、分子量が既知の下記の単分散ポリスチレンを用いた。
【0066】
(単分散ポリスチレン)
東ソー株式会社製「A−500」
東ソー株式会社製「A−1000」
東ソー株式会社製「A−2500」
東ソー株式会社製「A−5000」
東ソー株式会社製「F−1」
東ソー株式会社製「F−2」
東ソー株式会社製「F−4」
東ソー株式会社製「F−10」
東ソー株式会社製「F−20」
東ソー株式会社製「F−40」
東ソー株式会社製「F−80」
東ソー株式会社製「F−128」
東ソー株式会社製「F−288」
東ソー株式会社製「F−550」
【0067】
また、本発明の含フッ素重合性樹脂中のフッ素含有率は、防汚性と他の成分との相溶性との両立を図ることができることから、1〜50質量%の範囲が好ましく、5〜35質量%の範囲がより好ましく、10〜25質量%の範囲がさらに好ましい。なお、本発明の含フッ素重合性樹脂中のフッ素含有率は、用いた原料の合計量に対するフッ素原子の質量比率から算出したものである。
【0068】
さらに、本発明の含フッ素重合性樹脂中の重合性不飽和基当量は、硬化塗膜の耐擦傷性に優れることから、200〜3,500g/eq.の範囲が好ましく、250〜2,000g/eq.の範囲がより好ましく、300〜1,500g/eq.の範囲がさらに好ましく、400〜1,000g/eq.の範囲が特に好ましい。
【0069】
本発明の含フッ素重合性樹脂は、それ自体を活性エネルギー線硬化型組成物の主剤として用いることができるが、極めて優れた表面改質性能を有しているため、活性エネルギー線硬化型組成物に添加するフッ素系界面活性剤として用いることで、硬化塗膜に優れた防汚性を付与できる。
【0070】
本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、本発明の含フッ素重合性樹脂を添加したものであるが、その主成分しては、活性エネルギー線硬化型樹脂(D)又は活性エネルギー線硬化性単量体(E)を含有する。なお、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物において、活性エネルギー線硬化型樹脂(D)と活性エネルギー線硬化性単量体(E)とは、それぞれ単独で用いてもよいが、併用しても構わない。また、本発明の含フッ素重合性樹脂は、当該活性エネルギー線硬化型組成物において、フッ素系界面活性剤として用いることが好ましい。
【0071】
前記活性エネルギー線硬化型樹脂(D)は、ウレタン(メタ)アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ(メタ)アクリレート樹脂、ポリエステル(メタ)アクリレート樹脂、アクリル(メタ)アクリレート樹脂、マレイミド基を有する樹脂等が挙げられるが、本発明では、特に透明性や低収縮性等の点からウレタン(メタ)アクリレート樹脂が好ましい。
【0072】
ここで用いるウレタン(メタ)アクリレート樹脂は、脂肪族ポリイソシアネート化合物又は芳香族ポリイソシアネート化合物と水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物とを反応させて得られるウレタン結合と(メタ)アクリロイル基とを有する樹脂が挙げられる。
【0073】
前記脂肪族ポリイソシアネート化合物としては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、2−メチル−1,5−ペンタンジイソシアネート、3−メチル−1,5−ペンタンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、2−メチルペンタメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、水素添加テトラメチルキシリレンジイソシアネート、シクロヘキシルジイソシアネート等が挙げられ、また、芳香族ポリイソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート等が挙げられる。
【0074】
一方、水酸基を有するアクリレート化合物としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、1,5−ペンタンジオールモノ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールモノ(メタ)アクリレート等の2価アルコールのモノ(メタ)アクリレート;トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパン(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ビス(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)ヒドロキシエチルイソシアヌレート等の3価のアルコールのモノ又はジ(メタ)アクリレート、あるいは、これらのアルコール性水酸基の一部をε−カプロラクトンで変性した水酸基を有するモノ及びジ(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等の1官能の水酸基と3官能以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物、あるいは、該化合物をさらにε−カプロラクトンで変性した水酸基を有する多官能(メタ)アクリレート;ジプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート化合物;ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリオキシブチレン−ポリオキシプロピレンモノ(メタ)アクリレート等のブロック構造のオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート化合物;ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート等のランダム構造のオキシアルキレン鎖を有する(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。
【0075】
上記した脂肪族ポリイソシアネート化合物又は芳香族ポリイソシアネート化合物と水酸基を有するアクリレート化合物との反応は、ウレタン化触媒の存在下、常法により行うことができる。ここで使用し得るウレタン化触媒は、具体的には、ピリジン、ピロール、トリエチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミンなどのアミン類、トリフェニルホスフィン、トリエチルホスフィンなどのホフィン類、ジブチル錫ジラウレート、オクチル錫トリラウレート、オクチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジアセテート、オクチル酸錫などの有機錫化合物、オクチル酸亜鉛などの有機金属化合物が挙げられる。
【0076】
これらのウレタンアクリレート樹脂の中でも特に脂肪族ポリイソシアネート化合物と水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物とを反応させて得られるものが硬化塗膜の透明性に優れ、かつ、活性エネルギー線に対する感度が良好で硬化性に優れる点から好ましい。
【0077】
次に、不飽和ポリエステル樹脂は、α,β−不飽和二塩基酸又はその酸無水物、芳香族飽和二塩基酸又はその酸無水物、及び、グリコール類の重縮合によって得られる硬化性樹脂であり、α,β−不飽和二塩基酸又はその酸無水物としては、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロルマレイン酸、及びこれらのエステル等が挙げられる。芳香族飽和二塩基酸又はその酸無水物としては、フタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ニトロフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、ハロゲン化無水フタル酸及びこれらのエステル等が挙げられる。脂肪族あるいは脂環族飽和二塩基酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、グルタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸及びこれらのエステル等が挙げられる。グリコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2−メチルプロパン−1,3−ジオール、ネオペンチルグリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ビスフェノールA、水素化ビスフェノールA、エチレングリコールカーボネート、2,2−ジ−(4−ヒドロキシプロポキシジフェニル)プロパン等が挙げられ、その他にエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等の酸化物も同様に使用できる。
【0078】
次に、エポキシビニルエステル樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂のエポキシ基に(メタ)アクリル酸を反応させて得られるものが挙げられる。
【0079】
また、マレイミド基を有する樹脂としては、N−ヒドロキシエチルマレイミドとイソホロンジイソシアネートとをウレタン化して得られる2官能マレイミドウレタン化合物、マレイミド酢酸とポリテトラメチレングリコールとをエステル化して得られる2官能マレイミドエステル化合物、マレイミドカプロン酸とペンタエリスリトールのテトラエチレンオキサイド付加物とをエステル化して得られる4官能マレイミドエステル化合物、マレイミド酢酸と多価アルコール化合物とをエステル化して得られる多官能マレイミドエステル化合物等が挙げられる。これらの活性エネルギー線硬化型樹脂(F)は、1種類のみで用いることも2種以上併用することもできる。
【0080】
前記活性エネルギー線硬化性単量体(E)としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、数平均分子量が150〜1000の範囲にあるポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、数平均分子量が150〜1000の範囲にあるポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスルトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスルトールヘキサ(メタ)アクリレート、ペンタエリスルトールテトラ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスルトールペンタ(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、メチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート等の脂肪族アルキル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、2−ブトキシエチル(メタ)アクリレート、2−(ジエチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、2−(ジメチルアミノ)エチル(メタ)アクリレート、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシジプロピレングルリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリブタジエン(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリブチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリスチリルエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、メトキシ化シクロデカトリエン(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート;マレイミド、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−プロピルマレイミド、N−ブチルマレイミド、N−ヘキシルマレイミド、N−オクチルマレイミド、N−ドデシルマレイミド、N−ステアリルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、2−マレイミドエチル−エチルカーボネート、2−マレイミドエチル−プロピルカーボネート、N−エチル−(2−マレイミドエチル)カーバメート、N,N−ヘキサメチレンビスマレイミド、ポリプロピレングリコール−ビス(3−マレイミドプロピル)エーテル、ビス(2−マレイミドエチル)カーボネート、1,4−ジマレイミドシクロヘキサン等のマレイミド類などが挙げられる。
【0081】
これらのなかでも特に硬化塗膜の硬度に優れる点からトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスルトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスルトールヘキサ(メタ)アクリレート、ペンタエリスルトールテトラ(メタ)アクリレート等の3官能以上の多官能(メタ)アクリレートが好ましい。これらの活性エネルギー線硬化性単量体(E)は、1種類のみで用いることも2種以上併用することもできる。
【0082】
本発明の活性エネルギー線硬化型組成物において、本発明の含フッ素重合性樹脂をフッ素系界面活性剤として使用する場合、その使用量は、前記活性エネルギー線硬化型樹脂(D)及び活性エネルギー線硬化性単量体(E)の合計100質量部に対して、0.01〜20質量部の範囲が好ましく、0.1〜15質量部の範囲がより好ましく、0.5〜10質量部の範囲がさらに好ましい。本発明の含フッ素重合性樹脂の使用量がこの範囲であれば、レベリング性、撥水撥油性、防汚性を十分なものにすることができ、該組成物の硬化後の硬度や透明性も十分なものとすることができる。また、本発明の活性エネルギー線硬化性組成物を塗膜にした際の膜厚により、塗膜の表層部分に占める本発明の含フッ素重合性樹脂の割合が変化するため、厚膜の場合は、本発明の含フッ素重合性樹脂の添加量を低めに設定し、薄膜の場合は、本発明の含フッ素重合性樹脂の添加量を高めに設定することで、塗膜表面に本発明の含フッ素重合性樹脂を満遍なく存在させることができ、高い耐擦傷性を期待できるため好ましい。
【0083】
本発明の含フッ素重合性樹脂又は活性エネルギー線硬化型組成物は、基材に塗布後、活性エネルギー線を照射することで硬化塗膜とすることができる。この活性エネルギー線とは、紫外線、電子線、α線、β線、γ線のような電離放射線をいう。活性エネルギー線として紫外線を照射して硬化塗膜とする場合には、該含フッ素重合性樹脂又は活性エネルギー線硬化型組成物中に光重合開始剤(F)を添加し、硬化性を向上することが好ましい。また、必要であればさらに光増感剤を添加して、硬化性を向上することもできる。一方、電子線、α線、β線、γ線のような電離放射線を用いる場合には、光重合開始剤や光増感剤を用いなくても速やかに硬化するので、特に光重合開始剤(F)や光増感剤を添加する必要はない。
【0084】
前記光重合開始剤(F)としては、分子内開裂型光重合開始剤及び水素引き抜き型光重合開始剤が挙げられる。分子内開裂型光重合開始剤としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、2−メチル−2−モルホリノ(4−チオメチルフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン等のアセトフェノン系化合物;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾイン類;2,4,6−トリメチルベンゾインジフェニルホスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキシド等のアシルホスフィンオキシド系化合物;ベンジル、メチルフェニルグリオキシエステル等が挙げられる。
【0085】
一方、水素引き抜き型光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル−4−フェニルベンゾフェノン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチル−ジフェニルサルファイド、アクリル化ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン等のチオキサントン系化合物;ミヒラ−ケトン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等のアミノベンゾフェノン系化合物;10−ブチル−2−クロロアクリドン、2−エチルアンスラキノン、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン等が挙げられる。
【0086】
上記の光重合開始剤(F)の中でも、活性エネルギー線硬化型組成物中の前記活性エネルギー線硬化性樹脂(D)及び活性エネルギー線硬化性単量体(E)との相溶性に優れる点から、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、及びベンゾフェノンが好ましく、特に、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンが好ましい。これらの光重合開始剤(F)は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
【0087】
また、前記光増感剤としては、例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン等のアミン類、o−トリルチオ尿素等の尿素類、ナトリウムジエチルジチオホスフェート、s−ベンジルイソチウロニウム−p−トルエンスルホネート等の硫黄化合物などが挙げられる。
【0088】
これらの光重合開始剤及び光増感剤の使用量は、活性エネルギー線硬化型組成物中の不揮発成分100質量部に対し、各々0.01〜20質量部が好ましく、0.1〜15質量%がより好ましく、0.3〜7質量部がさらに好ましい。
【0089】
さらに、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物は、用途、特性等の目的に応じ、本発明の効果を損なわない範囲で、粘度や屈折率の調整、あるいは、塗膜の色調の調整やその他の塗料性状や塗膜物性の調整を目的に各種の配合材料、例えば、各種有機溶剤、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、石油樹脂、フッ素樹脂等の各種樹脂、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ポリエチレン、ポリプロピレン、カーボン、酸化チタン、アルミナ、銅、シリカ微粒子等の各種の有機又は無機粒子、重合開始剤、重合禁止剤、帯電防止剤、消泡剤、粘度調整剤、耐光安定剤、耐候安定剤、耐熱安定剤、酸化防止剤、防錆剤、スリップ剤、ワックス、艶調整剤、離型剤、相溶化剤、導電調整剤、顔料、染料、分散剤、分散安定剤、シリコーン系、炭化水素系界面活性剤等を併用することができる。
【0090】
上記の各配合成分中、有機溶媒は、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物の溶液粘度を適宜調整する上で有用であり、特に薄膜コーティングを行うためには、膜厚を調整することが容易となる。ここで使用できる有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;メタノール、エタノール、イソプロパノール、t−ブタノール等のアルコール類;酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類などが挙げられる。これらの溶剤は、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
【0091】
ここで、有機溶媒の使用量は、用途や目的とする膜厚や粘度によって異なるが、硬化成分の全質量に対して、質量基準で、0.5〜50倍量の範囲であることが好ましい。
【0092】
本発明の活性エネルギー線硬化型組成物を硬化させる活性エネルギー線としては、上記の通り、紫外線、電子線、α線、β線、γ線のような電離放射線であるが、具体的なエネルギー源又は硬化装置としては、例えば、殺菌灯、紫外線用蛍光灯、カーボンアーク、キセノンランプ、複写用高圧水銀灯、中圧又は高圧水銀灯、超高圧水銀灯、無電極ランプ、メタルハライドランプ、自然光等を光源とする紫外線、又は走査型、カーテン型電子線加速器による電子線等が挙げられる。
【0093】
これらの中でも特に紫外線であることが好ましく、酸素等による硬化阻害を避けるため、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で、紫外線を照射することが好ましい。また、必要に応じて熱をエネルギー源として併用し、紫外線にて硬化した後、熱処理を行ってもよい。
【0094】
本発明の活性エネルギー線硬化型組成物の塗工方法は用途により異なるが、例えば、グラビアコーター、ロールコーター、コンマコーター、ナイフコーター、エアナイフコーター、カーテンコーター、キスコーター、シャワーコーター、ホイーラーコーター、スピンコーター、ディッピング、スクリーン印刷、スプレー、アプリケーター、バーコーター等を用いた塗布方法、あるいは各種金型を用いた成形方法等が挙げられる。
【0095】
本発明の含フッ素重合性樹脂の硬化塗膜は、優れた防汚性(撥インク性、耐指紋性等)、耐擦傷性等を有するため、物品の表面に塗布・硬化することで、物品の表面に防汚性及び滑り性を付与することができる。また、本発明の含フッ素重合性樹脂は、塗材にフッ素系界面活性剤又はフッ素系表面改質剤として添加することで、その塗材にレベリング性を付与することもできるため、本発明の活性エネルギー線硬化料組成物は、高いレベリング性を有する。
【0096】
本発明の含フッ素重合性樹脂又は活性エネルギー線硬化型組成物を用いて、その表面に防汚性及び滑り性を付与できる物品としては、TACフィルム等の液晶ディスプレイ(LCD)の偏光板用フィルム;プラズマディスプレイ(PDP)、有機ELディスプレイ等の各種ディスプレイ画面;タッチパネル;携帯電話等の電子端末の筐体又画面;液晶ディスプレイ用カラーフィルター(以下、「CF」という。)用透明保護膜;液晶TFTアレイ用有機絶縁膜;電子回路形成用インクジェットインク;CD、DVD、ブルーレイディスク等の光学記録媒体;インサートモールド(IMD、IMF)用転写フィルム;コピー機、プリンター等のOA機器用ゴムローラー;コピー機、スキャナー等のOA機器の読み取り部のガラス面;カメラ、ビデオカメラ、メガネ等の光学レンズ;腕時計等の時計の風防、ガラス面;自動車、鉄道車輌等の各種車輌のウインドウ;太陽電池用カバーガラス又はフィルム;化粧板等の各種建材;住宅の窓ガラス;家具等の木工材料、人工・合成皮革、家電の筐体等の各種プラスチック成形品、FRP浴槽などが挙げられる。これらの物品表面に本発明の含フッ素重合性樹脂又は活性エネルギー線硬化型組成物を塗布し、紫外線等の活性エネルギー線を照射して硬化塗膜を形成することで、物品表面に防汚性及び滑り性を付与することができる。また、本発明の含フッ素重合性樹脂を各物品に適した各種塗料に添加し、塗布・乾燥することで、物品表面に防汚性及び滑り性を付与することも可能である。
【0097】
また、本発明の含フッ素重合性樹脂を活性エネルギー線硬化型組成物に添加した塗材は、レベリング性を向上するとともに、塗膜表面に防汚性(撥インク性)及び滑り性(耐スクラッチ性)を付与できる。このような塗材としては、TACフィルム等のLCDの偏光板用フィルムのハードコート材、アンチグレア(AG:防眩)コート材又は反射防止(LR)コート材;プラズマディスプレイ(PDP)、有機ELディスプレイ等の各種ディスプレイ画面用ハードコート材;タッチパネル用ハードコート材;液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、CCD、CMOS等の撮像素子などに用いられるCFに使用されるRGBの各画素を形成するためのカラーレジスト、印刷インク、インクジェットインク又は塗料;CFのブラックマトリックス用のブラックレジスト、印刷インク、インクジェットインク又は塗料;プラズマディスプレイ(PDP)、有機ELディスプレイ等の画素隔壁用樹脂組成物;携帯電話等の電子端末の筐体用塗料又はハードコート材;携帯電話等の電子端末の画面用ハードコート材;CF表面を保護する透明保護膜用塗料;液晶TFTアレイの有機絶縁膜用塗料;電子回路形成用インクジェットインク;CD、DVD、ブルーレイディスク等の光学記録媒体用ハードコート材;インサートモールド(IMD、IMF)用転写フィルム用ハードコート材;コピー機、プリンター等のOA機器用ゴムローラー用コート材;コピー機、スキャナー等のOA機器の読み取り部のガラス用コート材;カメラ、ビデオカメラ、メガネ等の光学レンズ用コート材;腕時計等の時計の風防、ガラス用コート材;自動車、鉄道車輌等の各種車輌のウインドウ用コート材;太陽電池用カバーガラス又はフィルムの反射防止膜用塗料;化粧板等の各種建材用印刷インキ又は塗料;住宅の窓ガラス用コート材;家具等の木工用塗料;人工・合成皮革用コート材;家電の筐体等の各種プラスチック成形品用塗料又はコート材;FRP浴槽用塗料又はコート材などが挙げられる。
【0098】
さらに、本発明の含フッ素重合性樹脂又は活性エネルギー線硬化型組成物を用いて、その表面に防汚性及び滑り性を付与できる物品としては、LCDのバックライト部材であるプリズムシート又は拡散シート等が挙げられる。また、プリズムシート又は拡散シート用コート材に本発明の含フッ素重合性樹脂を添加することで、該コート材のレベリング性を向上するとともに、コート材の塗膜に耐擦傷性(耐スクラッチ性)及び防汚性を付与することができる。
【0099】
また、本発明の含フッ素重合性樹脂の硬化塗膜は低屈折率であるため、LCD等の各種ディスプレイ表面への蛍光灯等の映り込みを防止する反射防止層中の低屈折率層用塗材としても用いることができる。また、反射防止層用の塗材、特に反射防止層中の低屈折率層用塗材に本発明の含フッ素重合性樹脂を添加することで、塗膜の低屈折率を維持しつつ、塗膜表面に防汚性を付与することもできる。
【0100】
さらに、本発明の含フッ素重合性樹脂又は活性エネルギー線硬化型組成物を用いることができるその他の用途として、光ファイバクラッド材、導波路、液晶パネルの封止材、各種光学用シール材、光学用接着剤等が挙げられる。
【0101】
特に、LCD用偏光板の保護フィルム用コート材用途のうち、アンチグレアコート材として本発明の活性エネルギー線硬化型組成物を用いる場合、上記した各組成のうち、シリカ微粒子、アクリル樹脂微粒子、ポリスチレン樹脂微粒子等の無機又は有機微粒子を、本発明の活性エネルギー線硬化型組成物中の硬化成分の全質量の0.1〜0.5倍量となる割合で配合することで防眩性に優れたものとなるため好ましい。
【0102】
また、本発明の含フッ素重合性樹脂又は活性エネルギー線硬化型組成物を、LCD用偏光板の保護フィルム用アンチグレアコート材に用いる場合、塗材を硬化させる前に凹凸の表面形状の金型に接触させた後、金型と反対側から活性エネルギー線を照射して硬化し、塗膜の表面をエンボス加工して防眩性を付与する転写法にも適用できる。また、塗材を硬化させる前に鏡面を有する金型又はフィルムに接触させた後、金型又はフィルムと反対側から活性エネルギー線を照射して硬化し、塗膜の表面を鏡面とする転写法にも適用できる。
【実施例】
【0103】
以下に本発明を具体的な実施例を挙げてより詳細に説明する。なお、得られた含フッ素重合性樹脂のIRスペクトル、13C−NMRスペクトル及びGPCの測定条件は下記の通りである。
【0104】
[IRスペクトル測定条件]
装置:株式会社島津製作所製「IRPrestige−21」
実施例で得られた樹脂をKBr法にて測定した。
【0105】
13C−NMRスペクトル測定条件]
装置:日本電子株式会社製「AL−400」
溶媒:アセトン−d
【0106】
[GPC測定条件]
測定装置:東ソー株式会社製「HLC−8220 GPC」、
カラム:東ソー株式会社製ガードカラム「HHR−H」(6.0mmI.D.×4cm)
+東ソー株式会社製「TSK−GEL GMHHR−N」(7.8mmI.D.×30cm)
+東ソー株式会社製「TSK−GEL GMHHR−N」(7.8mmI.D.×30cm)
+東ソー株式会社製「TSK−GEL GMHHR−N」(7.8mmI.D.×30cm)
+東ソー株式会社製「TSK−GEL GMHHR−N」(7.8mmI.D.×30cm)
検出器:ELSD(オルテック製「ELSD2000」)
データ処理:東ソー株式会社製「GPC−8020モデルIIデータ解析バージョン4.30」
測定条件:カラム温度 40℃
展開溶媒 テトラヒドロフラン(THF)
流速 1.0ml/分
試料:樹脂固形分換算で1.0質量%のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(5μl)。
標準試料:前記「GPC−8020モデルIIデータ解析バージョン4.30」の測定マニュアルに準拠して、分子量が既知の下記の単分散ポリスチレンを用いた。
【0107】
(単分散ポリスチレン)
東ソー株式会社製「A−500」
東ソー株式会社製「A−1000」
東ソー株式会社製「A−2500」
東ソー株式会社製「A−5000」
東ソー株式会社製「F−1」
東ソー株式会社製「F−2」
東ソー株式会社製「F−4」
東ソー株式会社製「F−10」
東ソー株式会社製「F−20」
東ソー株式会社製「F−40」
東ソー株式会社製「F−80」
東ソー株式会社製「F−128」
東ソー株式会社製「F−288」
東ソー株式会社製「F−550」
【0108】
(合成例1)
撹拌装置、温度計、冷却管、滴下装置を備えたガラスフラスコに、下記式(a2−1−1)で表される両末端に水酸基を有するパーフルオロポリエーテル化合物20質量部、溶媒としてジイソプロピルエーテル10質量部、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール0.006質量部及び中和剤としてトリエチルアミン3.3質量部を仕込み、空気気流下にて攪拌を開始し、フラスコ内を10℃に保ちながらメタクリル酸クロライド3.1質量部を2時間かけて滴下した。滴下終了後、10℃で1時間攪拌し、昇温して30℃で1時間攪拌した後、50℃に昇温して10時間攪拌することにより反応を行い、ガスクロマトグラフィー測定にてメタクリル酸クロライドの消失が確認された。次いで、溶媒としてジイソプロピルエーテル70質量部を追加した後、イオン交換水80質量部を混合して攪拌してから静置し水層を分離させて取り除く方法による洗浄を3回繰り返した。次いで、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール0.02質量部を添加し、脱水剤として硫酸マグネシウム8質量部を添加して1日間静置することで完全に脱水した後、脱水剤を濾別した。
【0109】
【化11】

(式中、Xはパーフルオロメチレン基及びパーフルオロエチレン基であり、1分子あたり、パーフルオロメチレン基が平均7個、パーフルオロエチレン基が平均8個存在するものであり、フッ素原子の数が平均46である。また、GPCによる数平均分子量は1,500である。)
【0110】
次いで、減圧下で溶媒を留去することによって、下記式(A−2−1)で表されるポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を有する化合物を得た。
【0111】
【化12】

(式中、Xはパーフルオロメチレン基及びパーフルオロエチレン基であり、1分子あたり、パーフルオロメチレン基が平均7個、パーフルオロエチレン基が平均8個存在するものであり、フッ素原子の数が平均46である。)
【0112】
(実施例1)
撹拌装置、温度計、冷却管、滴下装置を備えたガラスフラスコに、溶媒としてメチルイソブチルケトン100質量部を仕込み、窒素気流下にて攪拌しながら105℃に昇温した。次いで、合成例1で得られたポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を有する化合物(A−2−1)20質量部と、3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート(上記式(B1−1−1)で表される化合物)50.1質量部をメチルイソブチルケトン120質量部に溶解したモノマー溶液と、重合開始剤としてt−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート10.5質量部をメチルイソブチルケトン80質量部に溶解した重合開始剤溶液との3種類の滴下液をそれぞれ別々の滴下装置にセットし、フラスコ内を105℃に保ちながら同時に2時間かけて滴下した。滴下終了後、105℃で5時間攪拌した後、減圧下で溶媒262.1質量部を留去することによって、重合体(P1−1)溶液を得た。
【0113】
次いで、上記で得られた重合体(P1−1)溶液に、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール0.1質量部、ウレタン化触媒としてオクチル酸錫0.03質量部を仕込み、空気気流下で攪拌を開始し、60℃を保ちながら、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート29.9質量部を1時間で滴下した。滴下終了後、60℃で2時間攪拌した後、80℃に昇温して10時間攪拌することにより、IRスペクトル測定でイソシアネート基の消失を確認し、メチルイソブチルケトン53.7質量部を加えて含フッ素重合性樹脂(1)を50質量%含有するメチルイソブチルケトン溶液を得た。得られた含フッ素重合性樹脂(1)の分子量をGPC(ポリスチレン換算分子量)で測定した結果、数平均分子量1,500、重量平均分子量3,900であった。また、含フッ素重合性樹脂(1)のフッ素含有率は11質量%であり、重合性不飽和基当量は476g/eq.であった。なお、含フッ素硬化性樹脂(1)のIRスペクトルのチャート図を図1に、13C−NMRスペクトルのチャート図を図2に、GPCのチャート図を図3に示す。
【0114】
(実施例2)
撹拌装置、温度計、冷却管、滴下装置を備えたガラスフラスコに、溶媒としてメチルイソブチルケトン77.6質量部を仕込み、窒素気流下にて攪拌しながら105℃に昇温した。次いで、合成例1で得られたポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を有する化合物(A−2−1)40質量部と、3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート37.6質量部をメチルイソブチルケトン139質量部に溶解したモノマー溶液と、重合開始剤としてt−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート11.7質量部をメチルイソブチルケトン16.2質量部に溶解した重合開始剤溶液との3種類の滴下液をそれぞれ別々の滴下装置にセットし、フラスコ内を105℃に保ちながら同時に2時間かけて滴下した。滴下終了後、105℃で5時間攪拌した後、減圧下で溶媒190.8質量部を留去することによって、重合体(P1−2)溶液を得た。
【0115】
次いで、上記で得られた重合体(P1−2)溶液に、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール0.1質量部、ウレタン化触媒としてオクチル酸錫0.03質量部を仕込み、空気気流下で攪拌を開始し、60℃を保ちながら、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート22.3質量部を1時間で滴下した。滴下終了後、60℃で2時間攪拌した後、80℃に昇温して10時間攪拌することにより、IRスペクトル測定でイソシアネート基の消失を確認し、メチルイソブチルケトン48.7質量部を加えて含フッ素硬化性樹脂(2)を50質量%含有するメチルイソブチルケトン溶液を得た。得られた含フッ素硬化性樹脂(2)の分子量をGPC(ポリスチレン換算分子量)で測定した結果、数平均分子量1,800、重量平均分子量5,400であった。また、含フッ素重合性樹脂(2)のフッ素含有率は22質量%であり、重合性不飽和基当量は640g/eq.であった。
【0116】
(実施例3)
撹拌装置、温度計、冷却管、滴下装置を備えたガラスフラスコに、溶媒としてメチルイソブチルケトン66.3質量部を仕込み、窒素気流下にて攪拌しながら105℃に昇温した。次いで、合成例1で得られたポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を有する化合物(A−2−1)10質量部と、3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート56.3質量部をメチルイソブチルケトン122.6質量部に溶解したモノマー溶液と、重合開始剤としてt−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート9.9質量部をメチルイソブチルケトン10質量部に溶解した重合開始剤溶液との3種類の滴下液をそれぞれ別々の滴下装置にセットし、フラスコ内を105℃に保ちながら同時に2時間かけて滴下した。滴下終了後、105℃で5時間攪拌した後、減圧下で溶媒154.7質量部を留去することによって、重合体(P1−3)溶液を得た。
【0117】
次いで、上記で得られた重合体(P1−3)溶液に、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール0.1質量部、ウレタン化触媒としてオクチル酸錫0.03質量部を仕込み、空気気流下で攪拌を開始し、60℃を保ちながら、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート33.7質量部を1時間で滴下した。滴下終了後、60℃で2時間攪拌した後、80℃に昇温して10時間攪拌することにより、IRスペクトル測定でイソシアネート基の消失を確認し、メチルイソブチルケトン56.3質量部を加えて含フッ素硬化性樹脂(3)を50質量%含有するメチルイソブチルケトン溶液を得た。得られた含フッ素硬化性樹脂(3)の分子量をGPC(ポリスチレン換算分子量)で測定した結果、数平均分子量1,700、重量平均分子量5,000であった。また、含フッ素重合性樹脂(2)のフッ素含有率は5.6質量%であり、重合性不飽和基当量は420g/eq.であった。
【0118】
(実施例4)
撹拌装置、温度計、冷却管、滴下装置を備えたガラスフラスコに、溶媒としてメチルイソブチルケトン35質量部を仕込み、窒素気流下にて攪拌しながら105℃に昇温した。次いで、合成例1で得られたポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を有する化合物(A−2−1)20質量部と、3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート50.1質量部をメチルイソブチルケトン84.6質量部に溶解したモノマー溶液と、重合開始剤としてt−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート10.6質量部をメチルイソブチルケトン10.6質量部に溶解した重合開始剤溶液との3種類の滴下液をそれぞれ別々の滴下装置にセットし、フラスコ内を105℃に保ちながら同時に2時間かけて滴下した。滴下終了後、105℃で5時間攪拌した後、減圧下で溶媒83.5質量部を留去することによって、重合体(P1−4)溶液を得た。
【0119】
次いで、上記で得られた重合体(P1−4)溶液に、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール0.1質量部、ウレタン化触媒としてオクチル酸錫0.03質量部を仕込み、空気気流下で攪拌を開始し、60℃を保ちながら、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート29.9質量部を1時間で滴下した。滴下終了後、60℃で2時間攪拌した後、80℃に昇温して10時間攪拌することにより、IRスペクトル測定でイソシアネート基の消失を確認し、メチルイソブチルケトン53.3質量部を加えて含フッ素硬化性樹脂(4)を50質量%含有するメチルイソブチルケトン溶液を得た。得られた含フッ素硬化性樹脂(4)の分子量をGPC(ポリスチレン換算分子量)で測定した結果、数平均分子量2,000、重量平均分子量12,000であった。また、含フッ素重合性樹脂(2)のフッ素含有率は11質量%であり、重合性不飽和基当量は470g/eq.であった。
【0120】
(実施例5)
撹拌装置、温度計、冷却管、滴下装置を備えたガラスフラスコに、溶媒としてメチルイソブチルケトン100質量部を仕込み、窒素気流下にて攪拌しながら105℃に昇温した。次いで、合成例1で得られたポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を有する化合物(A−2−1)20質量部と、3−ヒドロキシ−1−アダマンチルメタクリレート(上記式(B1−1−1)で表される化合物)48.3質量部をメチルイソブチルケトン166質量部に溶解したモノマー溶液と、重合開始剤としてt−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート10.2質量部をメチルイソブチルケトン34質量部に溶解した重合開始剤溶液との3種類の滴下液をそれぞれ別々の滴下装置にセットし、フラスコ内を105℃に保ちながら同時に2時間かけて滴下した。滴下終了後、105℃で5時間攪拌した後、減圧下で溶媒270質量部を留去することによって、重合体(P1−5)溶液を得た。
【0121】
次いで、上記で得られた重合体(P1−5)溶液に、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール0.1質量部、ウレタン化触媒としてオクチル酸錫0.03質量部を仕込み、空気気流下で攪拌を開始し、60℃を保ちながら、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート31.7質量部を1時間で滴下した。滴下終了後、60℃で2時間攪拌した後、80℃に昇温して10時間攪拌することにより、IRスペクトル測定でイソシアネート基の消失を確認し、メチルイソブチルケトン70質量部を加えて含フッ素重合性樹脂(5)を50質量%含有するメチルイソブチルケトン溶液を得た。得られた含フッ素重合性樹脂(5)の分子量をGPC(ポリスチレン換算分子量)で測定した結果、数平均分子量1,500、重量平均分子量4,100であった。また、含フッ素重合性樹脂(1)のフッ素含有率は11質量%であり、重合性不飽和基当量は500g/eq.であった。
【0122】
(比較例1)
撹拌装置、温度計、冷却管、滴下装置を備えたガラスフラスコに、溶媒としてメチルイソブチルケトン68.8質量部を仕込み、窒素気流下にて攪拌しながら105℃に昇温した。次いで、合成例1で得られたポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖を有する化合物(A−2−1)40質量部と、2−ヒドロキシエチルメタクリレート28.8質量部をメチルイソブチルケトン82.6質量部に溶解したモノマー溶液と、重合開始剤としてt−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート10.3質量部をメチルイソブチルケトン55.1質量部に溶解した重合開始剤溶液との3種類の滴下液をそれぞれ別々の滴下装置にセットし、フラスコ内を105℃に保ちながら同時に2時間かけて滴下した。滴下終了後、105℃で5時間攪拌した後、減圧下で溶媒169.3質量部を留去することによって、重合体(P’)溶液を得た。
【0123】
次いで、上記で得られた重合体(P’)溶液に、重合禁止剤としてp−メトキシフェノール0.1質量部、ウレタン化触媒としてオクチル酸錫0.03質量部を仕込み、空気気流下で攪拌を開始し、60℃を保ちながら、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネート31.2質量部を1時間で滴下した。滴下終了後、60℃で2時間攪拌した後、80℃に昇温して10時間攪拌することにより、IRスペクトル測定でイソシアネート基の消失を確認し、メチルイソブチルケトン54.6質量部を加えて含フッ素重合性樹脂(6)を50質量%含有するメチルイソブチルケトン溶液を得た。得られた含フッ素重合性樹脂(6)の分子量をGPC(ポリスチレン換算分子量)で測定した結果、数平均分子量2,200、重量平均分子量6,500であった。また、含フッ素重合性樹脂(6)のフッ素含有率は22質量%であり、ラジカル重合性不飽和基当量は456g/eq.であった。
【0124】
上記の実施例1〜5及び比較例1で得られた含フッ素重合性樹脂(1)〜(6)、について、分子量等の特性値について表1にまとめた。
【0125】
【表1】

【0126】
(実施例6)
[活性エネルギー線硬化型組成物のベース樹脂組成物の調製]
紫外線硬化型ウレタンアクリレート樹脂(DIC株式会社製「ユニディック17−806」;樹脂分80質量%の酢酸ブチル溶液)125質量部、光重合開始剤として1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(BASFジャパン株式会社製「イルガキュア184」)5質量部、溶剤としてトルエン54質量部、2−プロパノール28質量部、酢酸エチル28質量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル28質量部を混合し溶解させて、活性エネルギー線硬化型組成物のベース樹脂組成物を得た。
【0127】
[活性エネルギー線硬化型組成物の調製及び硬化塗膜の作製]
上記で得られたベース樹脂組成物268質量部に、含フッ素界面活性剤として実施例1で得られた含フッ素硬化性樹脂(1)の50質量%含有溶液2質量部(樹脂分として1質量部)を加えて均一に混合して、活性エネルギー線硬化型組成物を得た。次いで、この活性エネルギー線硬化型組成物をバーコーターNo.13を用いて、厚さ188μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに塗布した後、60℃の乾燥機に5分間入れて溶剤を揮発させた。次に、乾燥した塗膜に紫外線硬化装置(窒素雰囲気下、高圧水銀灯、紫外線照射量2kJ/m)で紫外線を照射して硬化塗膜を得た。
【0128】
[防汚性の評価]
上記で得られた硬化塗膜表面の防汚性を、下記の水及びn−ドデカンの接触角から評価した。
【0129】
[水及びn−ドデカンの接触角の測定]
硬化塗膜表面について、接触角測定装置(協和界面科学株式会社製「MODEL CA−W150」)を用いて、水及びn−ドデカンの接触角を測定した。
【0130】
[摩耗処理後の防汚性の評価]
防汚持続性の評価として、磨耗処理した硬化塗膜表面について、水及びn−ドデカンの接触角の測定を上記と同様に行った。なお、磨耗処理は、往復磨耗試験機(新東科学株式会社製「HEIDON トライボギア TYPE:30S」)を用いて、治具に不織布(旭化成せんい株式会社製「ベンコットS」)を取り付けて1.72N/cmの荷重にて、5000回の往復磨耗することにより行った。
【0131】
[硬化塗膜の強アルカリ処理]
上記で得られた硬化塗膜を、70℃に加温した2.0mol/Lの水酸化カリウム水溶液に1分間浸漬させ、水洗後、100℃で3分間乾燥させて、強アルカリ処理を行った。
【0132】
[耐擦傷性の評価]
トライボギア HEIDON 往復磨耗試験機 TYPE:30S(新東科学株式会社製)を用いて、直径27mmの円形の治具にボンスター No,0000(日本スチールウール株式会社製)を取り付けた磨耗試験機(500g/cm荷重)にて、30往復磨耗させて試験を行った。試験後の塗膜表面に付いた傷の本数を数えて、下記の基準によって耐擦傷性を評価した。
A:傷の本数が5本未満である。
B:傷の本数が10本未満である。
C:傷の本数が10本以上50本未満である。
D:傷の本数が50本以上である。
【0133】
(実施例7〜10)
実施例6で用いた含フッ素硬化性樹脂(1)に代えて、実施例2〜5で得られた含フッ素硬化性樹脂(2)〜(5)をそれぞれ用いた以外は実施例6と同様に操作して、活性エネルギー線硬化型組成物の調製、硬化塗膜の作製、防汚性の評価及び耐擦傷性の評価を行った。
【0134】
(比較例2)
実施例6で用いた含フッ素硬化性樹脂(1)に代えて、比較例1で得られた含フッ素硬化性樹脂(6)を用いた以外は実施例6と同様に操作して、活性エネルギー線硬化型組成物の調製、硬化塗膜の作製、防汚性の評価及び耐擦傷性の評価を行った。
【0135】
(比較例3)
実施例6で調製した活性エネルギー線硬化型組成物のベース樹脂組成物に、何も添加せずに実施例6と同様に操作して、硬化塗膜の作製、防汚性の評価及び耐擦傷性の評価を行った。
【0136】
上記の測定及び評価結果を表2に示す。
【0137】
【表2】

【0138】
本発明の含フッ素重合性樹脂である実施例1及び2で得られた含フッ素重合性樹脂(1)〜(5)を添加した実施例6〜10の活性エネルギー線硬化型組成物の硬化塗膜は、水及びn−ドデカンの接触角が高く、優れた防汚性を有することが分かった。また、摩耗処理後でも水及びn−ドデカンの接触角が大きく低下せず、防汚持続性も高いことが分かった。さらに、優れた耐擦傷性を有することも分かった。
【0139】
一方、比較例1で製造したアダマンチル基を有さない含フッ素重合性樹脂(6)を用いた比較例2は、水及びn−ドデカンの接触角が高く、優れた防汚性を有していたが、摩耗処理後の水及びn−ドデカンの接触角が大きく低下し、防汚持続性が十分でないことが分かった。また、耐擦傷性も不十分であった。
【0140】
添加剤を加えなかった比較例3は、水及びn−ドデカンの接触角が低く、防汚性が不十分であることが分かった。また、耐擦傷性も不十分であった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
重合性不飽和単量体を重合させて得られた重合体であって、前記重合体の構造中にポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖、アダマンチル基及び重合性不飽和基を有する重合体であることを特徴とする含フッ素重合性樹脂。
【請求項2】
ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖とその両末端に重合性不飽和基を有する化合物(A)と、反応性官能基(b1)を持つアダマンチル基を有する重合性不飽和単量体(B1)とを必須の単量体成分として共重合させて得られる重合体(P1)に、前記官能基(b1)に対して反応性を有する官能基(c)及び重合性不飽和基を有する化合物(C)を反応させて得られる請求項1記載の含フッ素重合性樹脂。
【請求項3】
ポリ(パーフルオロアルキレンエーテル)鎖とその両末端に重合性不飽和基を有する化合物(A)と、反応性官能基(b1)を持つアダマンチル基を有する重合性不飽和単量体(B1)又は反応性官能基(b1)を持たないアダマンチル基を有する重合性不飽和単量体(B2)と、反応性官能基(b3)を有する重合性不飽和単量体(B3)とを必須の単量体成分として共重合させて得られる重合体(P2)に、前記官能基(b1)又は前記官能基(b3)に対して反応性を有する官能基(c)及び重合性不飽和基を有する1種以上の化合物(C)を反応させて得られる請求項1記載の含フッ素重合性樹脂。
【請求項4】
前記単量体(B1)又は(B2)が有する反応性官能基(b1)又は(b3)が、水酸基、イソシアネート基、エポキシ基、カルボキシル基、カルボン酸ハライド基及び酸無水物基からなる群から選ばれる少なくとも1つの官能基であり、前記化合物(C)が有する官能基(c)が、前記反応性官能基(b1)又は(b3)と反応性を有し、かつ水酸基、イソシアネート基、エポキシ基、カルボキシル基、カルボン酸ハライド基及び酸無水物基からなる群から選ばれる少なくとも1つの官能基である請求項2又は3記載の含フッ素重合性樹脂。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか1項記載の含フッ素重合性樹脂、及び、活性エネルギー線硬化型樹脂(D)又は活性エネルギー線硬化性単量体(E)を含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化型組成物。
【請求項6】
請求項1〜4のいずれか1項記載の含フッ素重合性樹脂又は請求項5記載の活性エネルギー線硬化型組成物を、基材に塗布し、活性エネルギー線を照射して硬化させてなることを特徴とする硬化物。
【請求項7】
請求項1〜4のいずれか1項記載の含フッ素重合性樹脂又は請求項5記載の活性エネルギー線硬化型組成物の硬化塗膜を有することを特徴とする物品。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−92308(P2012−92308A)
【公開日】平成24年5月17日(2012.5.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−205957(P2011−205957)
【出願日】平成23年9月21日(2011.9.21)
【出願人】(000002886)DIC株式会社 (2,597)
【Fターム(参考)】