機能化ナノ粒子による表面特性の変更
無機又は有機表面を、強力な接着力のナノ粒子により改質する方法が記載され、疎水性、親水性、電気伝導性、磁気性、難燃性、色、付着、粗さ、引掻き抵抗性、UV吸収性、抗菌性、防汚性、抗タンパク質特性、帯電防止性、防曇性、剥離特性のような改質表面耐久効果を表面にもたらす。この方法において、任意の第1工程a)では、低温プラズマ、オゾン化、高エネルギー照射、コロナ放電又は火炎が、無機又は有機基材に対して作用し、第2工程b)では、1つ以上の定義されたナノ粒子、又は定義されたナノ粒子と、少なくとも1つのエチレン性不飽和基を含有するモノマーとの混合物、又は前記物質の溶液、懸濁液若しくはエマルションを、好ましくは常圧で、無機又は有機基材に適用する。第3工程c)では、適切な方法を適用して、これらの前記物質を乾燥又は硬化し、場合により、第4工程d)では、更なる被覆を、このように前処理された基材に適用する。
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【特許請求の範囲】
【請求項1】
強力に接着したナノ粒子による無機又は有機基材の表面を改質する方法であって、その表面に化学的に結合している少なくとも1つの重合性基を含有するナノ粒子、又はそのようなナノ粒子とモノマー及び/若しくはオリゴマーとの混合物、又は前記ナノ粒子を含有する溶液、懸濁液若しくはエマルションを、プラズマ、コロナ放電、オゾン化、高エネルギー放射線又は火炎処理により予め処理された表面に、光開始剤を添加することなく適用し、そのように前処理された表面を、適切な方法を使用して放射線乾燥することを特徴とする方法。
【請求項2】
重合性基が、エチレン性不飽和基であり、乾燥工程で適用される放射線が、紫外線及び/又は可視範囲のものである、請求項1記載の方法。
【請求項3】
強力に接着したナノ粒子により無機又は有機基材の表面を改質する請求項1記載の方法であって、無機又は有機基材が、以下の工程:
a)低温プラズマ処理、コロナ放電処理、オゾン化、紫外線処理及び/又は火炎処理を表面において実施する工程、
b)化学的に結合している少なくとも1つのエチレン性不飽和基を含有するナノ粒子、又はそのようなナノ粒子とモノマー及び/若しくはオリゴマーとの混合物、又は前記ナノ粒子を含有する溶液、懸濁液若しくはエマルションを、光開始剤を添加することなく表面に適用する工程、並びに
c)紫外線及び/又は可視範囲、特に200〜700nmの範囲の光線で乾燥する工程
に付される方法。
【請求項4】
工程bが工程aの直後に実施される、及び/又は工程cが工程bの直後に実施される、請求項3記載の方法。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか1項記載の方法であって、工程b)において適用されるナノ粒子が、式I:
【化88】
〔式中、コアナノ粒子は、無機又は有機材料を含有し、
aは、1〜naの数であり;
bは、0〜nbの数であり;
cは、0〜ncの数であり;
A、並びに、存在する場合、B及び/又はCは、コアナノ粒子に結合している有機置換基であり;
Aは、エチレン性不飽和基を含有し、かつ少なくとも1つの反応性の重合性基を含有する有機置換基であり;
Bは、少なくとも1つの光開始剤部分を含有する有機置換基であり;
Cは、少なくとも1つの官能性基を含有する有機置換基であり;
ここでna+nb+ncは、1からnlまでの数であり、nlは、コアナノ粒子の形状及び表面積により、並びにそれぞれの置換基A、B、Cの立体的要件により制限される〕
で示されるナノ粒子を含む方法。
【請求項6】
疎水性、親水性、電気伝導性、磁気性、難燃性、色、付着、粗さ、引掻き抵抗性、UV吸収性、耐候性、抗菌性、防汚性、抗タンパク質特性、帯電防止性、防曇性、剥離特性から選択される表面特性を改善するための、請求項1記載の方法。
【請求項7】
d)更なる被覆が適用され、場合により乾燥又は硬化され、更なる被覆が、好ましくは、
d1)少なくとも1つの重合性モノマー又はオリゴマーを含む、UVA/IS放射線又は電子ビームで硬化しうる溶媒又は水性組成物;
d2)溶媒又は水性の慣用の乾燥被覆、例えば印刷インク又はラッカー;
d3)金属層
から選択される、請求項1又は3記載の方法。
【請求項8】
コアナノ粒子が、元素Si、Al、In、Ga、Ti、Zn、Sn、Zr、Fe、Sbの酸素化合物;元素Si、Al、In、Ga、Ti、Zn、Sn、Zr、Fe、Sbのうちの1つが、これらの別の元素により、及び/又はリン及び/又はフッ素でドープされている酸素化合物;不活性金属;及び合成有機ポリマー物質から選択される物質、
特に、酸化ケイ素、シリカゲル、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ケイ素被覆TiO2、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、Ag、Au、Cu、Sb−SnO2、Fe2O3、磁鉄鉱、インジニウムスズ酸化物、アンチモンドープ酸化スズ、酸化インジウム、酸化アンチモン、フッ素ドープ酸化スズ、リンドープ酸化スズ、亜鉛アンチモン、インジウムドープ酸化亜鉛、並びにアクリル、スチレン、ポリ塩化ビニル及び対応するコポリマーのような合成有機エマルションポリマーから選択される物質
を表面に含む、好ましくはこれらから構成される、請求項5記載の方法。
【請求項9】
Aが、コアナノ粒子の表面に結合し、かつ少なくとも1つの反応性の重合性基Lを含有している有機置換基の種類であり;
Bが、コアナノ粒子の表面に結合し、かつ少なくとも1つの光開始剤部分Gを含有している有機置換基の種類であり;
Cが、コアナノ粒子の表面に結合し、かつ少なくとも1つの官能基Zを含有している有機置換基の種類であり;
Aが、下記:
【化89】
であり;
Bが、下記:
【化90】
であり;
Cが、下記:
【化91】
であり、
ここで、
n、m又はoが、互いに独立して、0〜8の数であり;
nが0の場合、Xが、単結合であり;
mが0の場合、X′が、単結合であり;
oが0の場合、X″が、単結合であり;
X、X′及びX″が、互いに独立して、−O−、−S−、−NR1−、−NR101−、−OCO−、−SCO−、−NR1CO−、−OCOO−、−OCONR1−、−NR1COO−、−NR1CONR2−又は単結合であり;
Y、Y′及びY″が、互いに独立して、−O−、−S−、−NR1−、−OCO−、−SCO−、−NR1CO−、−OCOO−、−OCONR1−、−NR1COO−、−NR1CONR2−、−COO−、−CONR1−、−CO−又は単結合であり;
R1及びR2が、互いに独立して、水素、C1〜C25アルキル、酸素若しくは硫黄で割り込まれているC3〜C25アルキル、C6〜C12アリール又はRであり;
T1が、Rの意味を有し、少なくとも1つの反応性基Lを含有し;
T1′が、Rの意味を有し、少なくとも1つの光開始剤の部分Gを含有し;
T1″が、Rの意味を有し、少なくとも1つの部分Zを含有し;
T2、T2′、T2″、T3、T3′、T3″が、互いに独立して、水素、C1〜C25アルキル、酸素若しくは硫黄で割り込まれているC3〜C25アルキル、C2〜C24アルケニル、フェニル、C7〜C9フェニルアルキル、−OR3、下記:
【化92】
であり;
R3が、水素、C1〜C25アルキル、酸素若しくは硫黄で割り込まれているC3〜C25アルキル、C2〜C24アルケニル、フェニル、C7〜C9フェニルアルキル、下記:
【化93】
又はナノ粒子表面であり;
R4及びR5が、互いに独立して、水素、C1〜C25アルキル、酸素若しくは硫黄で割り込まれているC3〜C25アルキル、C2〜C24アルケニル、フェニル、C7〜C9フェニルアルキル又は−OR3であり;
R6、R7及びR8が、互いに独立して、水素、C1〜C25アルキル、酸素若しくは硫黄で割り込まれているC3〜C25アルキル、C2〜C24アルケニル、フェニル又はC7〜C9フェニルアルキルであり;
Rが、水素、C1〜C20アルキル、C5〜C12シクロアルキル、C2〜C20アルケニル、C5〜C12シクロアルケニル、C2〜C20アルキニル、C6〜C14アリール、1つ以上のDで置換されているC1〜C20アルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上Eで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換されているC5〜C12シクロアルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C12シクロアルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C12シクロアルキル、1つ以上のDで置換されているC2〜C20アルケニル、1つ以上のEで割り込まれているC3〜C20アルケニル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC3〜C20アルケニル、1つ以上のDで置換されているC5〜C12シクロアルケニル、1つ以上のEで割り込まれているC3〜C12シクロアルケニル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC3〜C12シクロアルケニル、又は1つ以上のDで置換されているC6〜C14アリールであるか、或いはX、X′、X″、Y、Y′又はY″が単結合の意味を有する場合は、Rが、L、G、Z、ハロゲン、CN、NO2又はNCOであることができ;
Dが、L、G、Z、R9、OR9、SR9、NR9R10、ハロゲン、NO2、CN、O−グリシジル、O−ビニル、O−アリル、COR9、NR9COR10、COOR9、OCOR9、CONR9R10、OCOOR9、OCONR9R10、NR9COOR10、SO3H、COOMC、COO−、SO3−又はSO3MC、フェニル、C7〜C9アルキルフェニルであり;
Eが、O、S、COO、OCO、CO、NR9、NCOR9、NR9CO、CONR9、OCOO、OCONR9、NR9COO、SO2、SO、下記:
【化94】
C≡C、N=C−R9、R9C=N、C5〜C12シクロアルキレン、フェニレン及び/又はDで置換されているフェニレンであり;
Lが、下記:
【化95】
であり;
R9、R10及びR11が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル又はフェニルであり;
Gが、下記:
【化96】
から選択される基であり;
Q1が、O、S又はNR9であり;
Q2が、O、S、NR9、COO、OCO、CONR9、NR9CO、CO、単結合又はC1〜C6アルキレンであり;
Q3が、単結合又はC1〜C6アルキレンであり;
R12、R13、R14、R15、R16又はR17が、それぞれ互いに独立して、Q4−RG又はRGであり、ここで、R12〜R17から選択される隣接する2つの置換基が、場合により環を形成することができ;
R18又はR19が、それぞれ互いに独立して、RGであり、ここでR18及びR19が、場合により環を形成することができ;
Q4が、O、S、COO、OCO、CO、NR9、NCOR9、NR9CO、CONR9、OCOO、OCONR9、NR9COO、SO2、SO又はCR9=CR10であり;
RGが、水素、C1〜C20アルキル、C5〜C12シクロアルキル、C2〜C20アルケニル、C5〜C12シクロアルケニル、C2〜C20アルキニル、C6〜C14アリール、1つ以上のDで置換されているC1〜C20アルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上Eで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換されているC5〜C12シクロアルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C12シクロアルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C12シクロアルキル、1つ以上のDで置換されているC2〜C20アルケニル、1つ以上のEで割り込まれているC3〜C20アルケニル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC3〜C20アルケニル、1つ以上のDで置換されているC5〜C12シクロアルケニル、1つ以上のEで割り込まれているC3〜C12シクロアルケニル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC3〜C12シクロアルケニル、又は1つ以上のDで置換されているC6〜C14アリールであり;
Zが、ハロゲン、C1〜C50アルキル、1つ以上の酸素で割り込まれているC1〜C250アルキル、1つ以上の酸素で割り込まれ、1つ以上のヒドロキシルで置換されているC1〜C50アルキル、−Q2−C6〜C18アリール、−Q2−(CF2)f−CF3、下記:
【化97】
であり;
Rs1、Rs2又はRs3が、互いに独立して、水素、C1〜C25アルキル、酸素若しくは硫黄で割り込まれているC1〜C25アルキル、フェニル、C7〜C8フェニルアルキル、−CH2−CH=CH2、下記:
【化98】
であり;
Rs4、Rs5又はRs6が、互いに独立して、水素、C1〜C25アルキル、酸素若しくは硫黄で割り込まれているC1〜C25アルキル、フェニル、C7〜C8フェニルアルキル、−CH2−CH=CH2、下記:
【化99】
であり;
R20、R21又はC22が、互いに独立して、RGであり;
R101が、C1〜C24アシルであり;
fが、0〜100の数であり;
pが、0〜100の数であり;
qが、0〜100の数であり;
MCが、無機又は有機カチオンであり;
MAが、無機又は有機アニオンである
請求項8記載の方法。
【請求項10】
工程b)における式(I)のナノ粒子又はそれとモノマー又はオリゴマーとの混合物が、あらゆる追加の光開始剤の不在下で、好ましくは、更には追加のモノマーの不在下で使用される、請求項1〜9のいずれか1項記載の方法。
【請求項11】
工程b)におけるナノ粒子又はそれとモノマー又はオリゴマーとの混合物が、光開始剤、更なる添加剤、例えば界面活性剤、消泡剤、殺生剤など、及び/又は溶媒から選択される1つ以上の追加の成分と組み合わせて使用される、請求項1〜9のいずれか1項記載の方法。
【請求項12】
基材が、工程a)において、不活性ガス又は不活ガスと反応性ガスの混合物と接触する、請求項1〜11のいずれか1項記載の方法。
【請求項13】
工程b)において適用されるナノ粒子層が、50ミクロンまでの層厚を有する、請求項1〜12のいずれか1項記載の方法。
【請求項14】
乾燥工程c)を実施した後、ナノ粒子層が、10ミクロンまで、特に100ナノメーターまでの層厚を有する、請求項1〜13のいずれか1項記載の方法。
【請求項15】
ナノ粒子の濃度が、基材に適用される配合物全体の重量に基づいて、0.0001〜100%、特に0.0001〜10%である、請求項1〜14のいずれか1項記載の方法。
【請求項16】
ナノ粒子又はそれらを含有する混合物の、乾燥工程c)における照射の後で架橋されていない部分が、特に有機溶媒及び/若しくは水による、並びに/又は機械的な後処理によって除去される、請求項1記載の方法。
【請求項17】
方法の工程d1)における部分的な照射の後、更なる被覆の未反応部分が、有機溶媒及び/若しくは水による、並びに/又は機械的な処理によって除去される、請求項7記載の方法。
【請求項18】
Rが、C1〜C20アルキル、C5〜C12シクロアルキル、フェニル、ナフチル、ビフェニル、1つ以上のDで置換されているC1〜C20アルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換されているC5〜C12シクロアルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C12シクロアルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C12シクロアルキル、又は1つ以上のDで置換されているフェニルであるか、或いはX、X′又はX″が単結合の意味を有する場合は、Rが、L、G、Zであることができ;
Dが、L、G、Z、R9、OR9、SR9、NR9R10、ハロゲン、O−グリシジル、O−ビニル、O−アリル、COR9、NR9COR10、COOR9、OCOR9、CONR9R10、SO3H、COO−、SO3−、COOMC又はSO3MC、フェニル、C7〜C9アルキルフェニルであり;
Eが、O、S、COO、OCO、CO、NR9、NCOR9、NR9CO、CONR9、下記:
【化100】
であり;
Lが、下記:
【化101】
であり;
Gが、下記:
【化102】
から選択される基であり;
Q4が、O、S、COO、OCO、CO、NR9、NCOR9、NR9CO、CONR9であり;
RGが、水素、C1〜C20アルキル、C5〜C12シクロアルキル、フェニル、ナフチル、ビフェニル、1つ以上のDで置換されているC1〜C20アルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換されているC5〜C12シクロアルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C12シクロアルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C12シクロアルキル、又は1つ以上のDで置換されているフェニルである、
特に、
X、X′及びX″が、互いに独立して、−O−、−S−、−NR1−、−OCO−、−NR1CO−又は単結合であり;
n、m又はoが、互いに独立して、0〜6の数であり;
Rが、C1〜C20アルキル、フェニル、1つ以上のDで置換されているC1〜C20アルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C20アルキル、又は1つ以上のDで置換されているフェニルであるか、或いはX、X′又はX″が単結合の意味を有する場合は、Rが、L、G又はZであることができ;
R1及びR2が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル、酸素で割り込まれているC3〜C25アルキル、フェニル又はRであり;
R101が、C1〜C12アリール、特にC2〜C8アルカノイルであり;
T2、T2′、T2″、T3、T3′、T3″が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル、フェニル、−OR3、下記:
【化103】
であり;
R3が、水素、C1〜C12アルキル、フェニル、下記:
【化104】
又はナノ粒子の表面であり;
R4及びR5が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル、フェニル又は−OR3であり;
R6、R7及びR8が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル又はフェニルであり;
Dが、L、G、Z、R9、OR9、SR9、NR9R10、COR9、COOR9、OCOR9、CONR9R10、SO3H、COO−、SO3−、COOMC又はSO3MC、フェニルであり;
Eが、O、S、COO、OCO、NR9、下記:
【化105】
であり;
Lが、下記:
【化106】
であり;
Gが、下記:
【化107】
から選択される基であり;
Zが、ハロゲン、C1〜C50アルキル、1つ以上の酸素で割り込まれているC1〜C250アルキル、1つ以上の酸素で割り込まれ、1つ以上のヒドロキシルで置換されているC1〜C50アルキル、−Q2−(CF2)f−CF3、下記:
【化108】
であり;
Rs1、Rs2又はRs3が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル、フェニル、−CH2−CH=CH2、下記:
【化109】
であり;
Rs4、Rs5又はRs6が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル、フェニル、−CH2−CH=CH2、下記:
【化110】
であり;
R9、R10及びR11が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキルであり;
R12、R13、R14、R15、R16又はR17が、それぞれ互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル、C1〜C12アルコキシ又はフェニルであり、ここで、隣接する2つの置換基R13及びR14が、場合により環を形成することができ;
R18又はR19が、それぞれ互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル又はフェニルであり、ここでR18及びR19が、場合により環を形成することができ;
R20、R21又はR22が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル、O、S若しくはNR9で割り込まれているC1〜C12アルキル、1つ以上のCOOMC、SO3MC、COO−、SO3−で置換されているC1〜C12アルキルであるか、又はフェニル若しくはベンジルである
請求項9記載の方法。
【請求項19】
照射が、10〜800nm、好ましくは200〜700nm、特に200〜400nmの範囲の波長の光線で実施される、請求項2記載の方法。
【請求項20】
式I:
【化111】
〔式中、コア粒子は、無機又は有機物質、特に、酸化ケイ素、シリカゲル、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ケイ素被覆TiO2、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、Ag、Au、Cu、Sb−SnO2、Fe2O3、磁鉄鉱、インジニウムスズ酸化物、アンチモンドープ酸化スズ、酸化インジウム、酸化アンチモン、フッ素ドープ酸化スズ、リンドープ酸化スズ、亜鉛アンチモン、インジウムドープ酸化亜鉛、並びにアクリル、スチレン、ポリ塩化ビニル及び対応するコポリマーのような合成有機エマルションポリマーから実質的になる物質を含有し;
aは、1〜naの数であり;
bは、0〜nbの数であり;
cは、0〜ncの数であり;
A及びC、並びに、存在する場合、Bは、コアナノ粒子に結合している有機置換基であり;
Aは、エチレン性不飽和基を含有し、かつ少なくとも1つの反応性の重合性基を含有する有機置換基であり;
Bは、少なくとも1つの光開始剤部分を含有する有機置換基であり;
Cは、少なくとも1つの官能性基を含有する有機置換基であり;
ここでna+nb+ncは、1からnlまでの数であり、nlは、コアナノ粒子の形状及び表面積により、並びにそれぞれの置換基A、B、Cの立体的要件により制限され;
A、B及びCは、請求項8において説明されたとおりであるが、但し、
Zは、ポリシロキサン部分;ハロゲン化部分;過ハロゲン化部分;色素部分;リン光性部分;蛍光性部分;カチオン性部分;アンモニウム部分;アニオン性部分;IR吸収性部分;遷移金属錯体部分のような金属錯体部分から選択され;
bが0の場合、Aは、下記式:
【化112】
の部分であり、
ここで、
Xは、−NR101−であり、
R101は、C1〜C24アシルであり;そして
他の符号は全て請求項8で定義されたとおりである〕
で示されるナノ粒子。
【請求項21】
請求項1〜19のいずれか1項記載の方法により改質された無機又は有機基材を含む物品。
【請求項22】
物品の表面の、剥離特性、帯電防止性、疎水性、親水性、磁気性、電気伝導性、適用された被覆への強力な接着性、電気絶縁性、熱特性、引掻き抵抗性、防曇性、抗菌性、電磁遮蔽特性、電磁放射線吸収特性、エレクトロルミネセンス特性、蛍光性、リン光性、防泥性、氷結防止性、染色性、遮断性、磁気性、難燃性、色、粗さ、防汚性、タンパク質付着予防特性を改質するための、請求項20記載のナノ粒子の使用。
【請求項1】
強力に接着したナノ粒子による無機又は有機基材の表面を改質する方法であって、その表面に化学的に結合している少なくとも1つの重合性基を含有するナノ粒子、又はそのようなナノ粒子とモノマー及び/若しくはオリゴマーとの混合物、又は前記ナノ粒子を含有する溶液、懸濁液若しくはエマルションを、プラズマ、コロナ放電、オゾン化、高エネルギー放射線又は火炎処理により予め処理された表面に、光開始剤を添加することなく適用し、そのように前処理された表面を、適切な方法を使用して放射線乾燥することを特徴とする方法。
【請求項2】
重合性基が、エチレン性不飽和基であり、乾燥工程で適用される放射線が、紫外線及び/又は可視範囲のものである、請求項1記載の方法。
【請求項3】
強力に接着したナノ粒子により無機又は有機基材の表面を改質する請求項1記載の方法であって、無機又は有機基材が、以下の工程:
a)低温プラズマ処理、コロナ放電処理、オゾン化、紫外線処理及び/又は火炎処理を表面において実施する工程、
b)化学的に結合している少なくとも1つのエチレン性不飽和基を含有するナノ粒子、又はそのようなナノ粒子とモノマー及び/若しくはオリゴマーとの混合物、又は前記ナノ粒子を含有する溶液、懸濁液若しくはエマルションを、光開始剤を添加することなく表面に適用する工程、並びに
c)紫外線及び/又は可視範囲、特に200〜700nmの範囲の光線で乾燥する工程
に付される方法。
【請求項4】
工程bが工程aの直後に実施される、及び/又は工程cが工程bの直後に実施される、請求項3記載の方法。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか1項記載の方法であって、工程b)において適用されるナノ粒子が、式I:
【化88】
〔式中、コアナノ粒子は、無機又は有機材料を含有し、
aは、1〜naの数であり;
bは、0〜nbの数であり;
cは、0〜ncの数であり;
A、並びに、存在する場合、B及び/又はCは、コアナノ粒子に結合している有機置換基であり;
Aは、エチレン性不飽和基を含有し、かつ少なくとも1つの反応性の重合性基を含有する有機置換基であり;
Bは、少なくとも1つの光開始剤部分を含有する有機置換基であり;
Cは、少なくとも1つの官能性基を含有する有機置換基であり;
ここでna+nb+ncは、1からnlまでの数であり、nlは、コアナノ粒子の形状及び表面積により、並びにそれぞれの置換基A、B、Cの立体的要件により制限される〕
で示されるナノ粒子を含む方法。
【請求項6】
疎水性、親水性、電気伝導性、磁気性、難燃性、色、付着、粗さ、引掻き抵抗性、UV吸収性、耐候性、抗菌性、防汚性、抗タンパク質特性、帯電防止性、防曇性、剥離特性から選択される表面特性を改善するための、請求項1記載の方法。
【請求項7】
d)更なる被覆が適用され、場合により乾燥又は硬化され、更なる被覆が、好ましくは、
d1)少なくとも1つの重合性モノマー又はオリゴマーを含む、UVA/IS放射線又は電子ビームで硬化しうる溶媒又は水性組成物;
d2)溶媒又は水性の慣用の乾燥被覆、例えば印刷インク又はラッカー;
d3)金属層
から選択される、請求項1又は3記載の方法。
【請求項8】
コアナノ粒子が、元素Si、Al、In、Ga、Ti、Zn、Sn、Zr、Fe、Sbの酸素化合物;元素Si、Al、In、Ga、Ti、Zn、Sn、Zr、Fe、Sbのうちの1つが、これらの別の元素により、及び/又はリン及び/又はフッ素でドープされている酸素化合物;不活性金属;及び合成有機ポリマー物質から選択される物質、
特に、酸化ケイ素、シリカゲル、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ケイ素被覆TiO2、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、Ag、Au、Cu、Sb−SnO2、Fe2O3、磁鉄鉱、インジニウムスズ酸化物、アンチモンドープ酸化スズ、酸化インジウム、酸化アンチモン、フッ素ドープ酸化スズ、リンドープ酸化スズ、亜鉛アンチモン、インジウムドープ酸化亜鉛、並びにアクリル、スチレン、ポリ塩化ビニル及び対応するコポリマーのような合成有機エマルションポリマーから選択される物質
を表面に含む、好ましくはこれらから構成される、請求項5記載の方法。
【請求項9】
Aが、コアナノ粒子の表面に結合し、かつ少なくとも1つの反応性の重合性基Lを含有している有機置換基の種類であり;
Bが、コアナノ粒子の表面に結合し、かつ少なくとも1つの光開始剤部分Gを含有している有機置換基の種類であり;
Cが、コアナノ粒子の表面に結合し、かつ少なくとも1つの官能基Zを含有している有機置換基の種類であり;
Aが、下記:
【化89】
であり;
Bが、下記:
【化90】
であり;
Cが、下記:
【化91】
であり、
ここで、
n、m又はoが、互いに独立して、0〜8の数であり;
nが0の場合、Xが、単結合であり;
mが0の場合、X′が、単結合であり;
oが0の場合、X″が、単結合であり;
X、X′及びX″が、互いに独立して、−O−、−S−、−NR1−、−NR101−、−OCO−、−SCO−、−NR1CO−、−OCOO−、−OCONR1−、−NR1COO−、−NR1CONR2−又は単結合であり;
Y、Y′及びY″が、互いに独立して、−O−、−S−、−NR1−、−OCO−、−SCO−、−NR1CO−、−OCOO−、−OCONR1−、−NR1COO−、−NR1CONR2−、−COO−、−CONR1−、−CO−又は単結合であり;
R1及びR2が、互いに独立して、水素、C1〜C25アルキル、酸素若しくは硫黄で割り込まれているC3〜C25アルキル、C6〜C12アリール又はRであり;
T1が、Rの意味を有し、少なくとも1つの反応性基Lを含有し;
T1′が、Rの意味を有し、少なくとも1つの光開始剤の部分Gを含有し;
T1″が、Rの意味を有し、少なくとも1つの部分Zを含有し;
T2、T2′、T2″、T3、T3′、T3″が、互いに独立して、水素、C1〜C25アルキル、酸素若しくは硫黄で割り込まれているC3〜C25アルキル、C2〜C24アルケニル、フェニル、C7〜C9フェニルアルキル、−OR3、下記:
【化92】
であり;
R3が、水素、C1〜C25アルキル、酸素若しくは硫黄で割り込まれているC3〜C25アルキル、C2〜C24アルケニル、フェニル、C7〜C9フェニルアルキル、下記:
【化93】
又はナノ粒子表面であり;
R4及びR5が、互いに独立して、水素、C1〜C25アルキル、酸素若しくは硫黄で割り込まれているC3〜C25アルキル、C2〜C24アルケニル、フェニル、C7〜C9フェニルアルキル又は−OR3であり;
R6、R7及びR8が、互いに独立して、水素、C1〜C25アルキル、酸素若しくは硫黄で割り込まれているC3〜C25アルキル、C2〜C24アルケニル、フェニル又はC7〜C9フェニルアルキルであり;
Rが、水素、C1〜C20アルキル、C5〜C12シクロアルキル、C2〜C20アルケニル、C5〜C12シクロアルケニル、C2〜C20アルキニル、C6〜C14アリール、1つ以上のDで置換されているC1〜C20アルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上Eで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換されているC5〜C12シクロアルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C12シクロアルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C12シクロアルキル、1つ以上のDで置換されているC2〜C20アルケニル、1つ以上のEで割り込まれているC3〜C20アルケニル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC3〜C20アルケニル、1つ以上のDで置換されているC5〜C12シクロアルケニル、1つ以上のEで割り込まれているC3〜C12シクロアルケニル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC3〜C12シクロアルケニル、又は1つ以上のDで置換されているC6〜C14アリールであるか、或いはX、X′、X″、Y、Y′又はY″が単結合の意味を有する場合は、Rが、L、G、Z、ハロゲン、CN、NO2又はNCOであることができ;
Dが、L、G、Z、R9、OR9、SR9、NR9R10、ハロゲン、NO2、CN、O−グリシジル、O−ビニル、O−アリル、COR9、NR9COR10、COOR9、OCOR9、CONR9R10、OCOOR9、OCONR9R10、NR9COOR10、SO3H、COOMC、COO−、SO3−又はSO3MC、フェニル、C7〜C9アルキルフェニルであり;
Eが、O、S、COO、OCO、CO、NR9、NCOR9、NR9CO、CONR9、OCOO、OCONR9、NR9COO、SO2、SO、下記:
【化94】
C≡C、N=C−R9、R9C=N、C5〜C12シクロアルキレン、フェニレン及び/又はDで置換されているフェニレンであり;
Lが、下記:
【化95】
であり;
R9、R10及びR11が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル又はフェニルであり;
Gが、下記:
【化96】
から選択される基であり;
Q1が、O、S又はNR9であり;
Q2が、O、S、NR9、COO、OCO、CONR9、NR9CO、CO、単結合又はC1〜C6アルキレンであり;
Q3が、単結合又はC1〜C6アルキレンであり;
R12、R13、R14、R15、R16又はR17が、それぞれ互いに独立して、Q4−RG又はRGであり、ここで、R12〜R17から選択される隣接する2つの置換基が、場合により環を形成することができ;
R18又はR19が、それぞれ互いに独立して、RGであり、ここでR18及びR19が、場合により環を形成することができ;
Q4が、O、S、COO、OCO、CO、NR9、NCOR9、NR9CO、CONR9、OCOO、OCONR9、NR9COO、SO2、SO又はCR9=CR10であり;
RGが、水素、C1〜C20アルキル、C5〜C12シクロアルキル、C2〜C20アルケニル、C5〜C12シクロアルケニル、C2〜C20アルキニル、C6〜C14アリール、1つ以上のDで置換されているC1〜C20アルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上Eで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換されているC5〜C12シクロアルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C12シクロアルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C12シクロアルキル、1つ以上のDで置換されているC2〜C20アルケニル、1つ以上のEで割り込まれているC3〜C20アルケニル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC3〜C20アルケニル、1つ以上のDで置換されているC5〜C12シクロアルケニル、1つ以上のEで割り込まれているC3〜C12シクロアルケニル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC3〜C12シクロアルケニル、又は1つ以上のDで置換されているC6〜C14アリールであり;
Zが、ハロゲン、C1〜C50アルキル、1つ以上の酸素で割り込まれているC1〜C250アルキル、1つ以上の酸素で割り込まれ、1つ以上のヒドロキシルで置換されているC1〜C50アルキル、−Q2−C6〜C18アリール、−Q2−(CF2)f−CF3、下記:
【化97】
であり;
Rs1、Rs2又はRs3が、互いに独立して、水素、C1〜C25アルキル、酸素若しくは硫黄で割り込まれているC1〜C25アルキル、フェニル、C7〜C8フェニルアルキル、−CH2−CH=CH2、下記:
【化98】
であり;
Rs4、Rs5又はRs6が、互いに独立して、水素、C1〜C25アルキル、酸素若しくは硫黄で割り込まれているC1〜C25アルキル、フェニル、C7〜C8フェニルアルキル、−CH2−CH=CH2、下記:
【化99】
であり;
R20、R21又はC22が、互いに独立して、RGであり;
R101が、C1〜C24アシルであり;
fが、0〜100の数であり;
pが、0〜100の数であり;
qが、0〜100の数であり;
MCが、無機又は有機カチオンであり;
MAが、無機又は有機アニオンである
請求項8記載の方法。
【請求項10】
工程b)における式(I)のナノ粒子又はそれとモノマー又はオリゴマーとの混合物が、あらゆる追加の光開始剤の不在下で、好ましくは、更には追加のモノマーの不在下で使用される、請求項1〜9のいずれか1項記載の方法。
【請求項11】
工程b)におけるナノ粒子又はそれとモノマー又はオリゴマーとの混合物が、光開始剤、更なる添加剤、例えば界面活性剤、消泡剤、殺生剤など、及び/又は溶媒から選択される1つ以上の追加の成分と組み合わせて使用される、請求項1〜9のいずれか1項記載の方法。
【請求項12】
基材が、工程a)において、不活性ガス又は不活ガスと反応性ガスの混合物と接触する、請求項1〜11のいずれか1項記載の方法。
【請求項13】
工程b)において適用されるナノ粒子層が、50ミクロンまでの層厚を有する、請求項1〜12のいずれか1項記載の方法。
【請求項14】
乾燥工程c)を実施した後、ナノ粒子層が、10ミクロンまで、特に100ナノメーターまでの層厚を有する、請求項1〜13のいずれか1項記載の方法。
【請求項15】
ナノ粒子の濃度が、基材に適用される配合物全体の重量に基づいて、0.0001〜100%、特に0.0001〜10%である、請求項1〜14のいずれか1項記載の方法。
【請求項16】
ナノ粒子又はそれらを含有する混合物の、乾燥工程c)における照射の後で架橋されていない部分が、特に有機溶媒及び/若しくは水による、並びに/又は機械的な後処理によって除去される、請求項1記載の方法。
【請求項17】
方法の工程d1)における部分的な照射の後、更なる被覆の未反応部分が、有機溶媒及び/若しくは水による、並びに/又は機械的な処理によって除去される、請求項7記載の方法。
【請求項18】
Rが、C1〜C20アルキル、C5〜C12シクロアルキル、フェニル、ナフチル、ビフェニル、1つ以上のDで置換されているC1〜C20アルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換されているC5〜C12シクロアルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C12シクロアルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C12シクロアルキル、又は1つ以上のDで置換されているフェニルであるか、或いはX、X′又はX″が単結合の意味を有する場合は、Rが、L、G、Zであることができ;
Dが、L、G、Z、R9、OR9、SR9、NR9R10、ハロゲン、O−グリシジル、O−ビニル、O−アリル、COR9、NR9COR10、COOR9、OCOR9、CONR9R10、SO3H、COO−、SO3−、COOMC又はSO3MC、フェニル、C7〜C9アルキルフェニルであり;
Eが、O、S、COO、OCO、CO、NR9、NCOR9、NR9CO、CONR9、下記:
【化100】
であり;
Lが、下記:
【化101】
であり;
Gが、下記:
【化102】
から選択される基であり;
Q4が、O、S、COO、OCO、CO、NR9、NCOR9、NR9CO、CONR9であり;
RGが、水素、C1〜C20アルキル、C5〜C12シクロアルキル、フェニル、ナフチル、ビフェニル、1つ以上のDで置換されているC1〜C20アルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換されているC5〜C12シクロアルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C12シクロアルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C12シクロアルキル、又は1つ以上のDで置換されているフェニルである、
特に、
X、X′及びX″が、互いに独立して、−O−、−S−、−NR1−、−OCO−、−NR1CO−又は単結合であり;
n、m又はoが、互いに独立して、0〜6の数であり;
Rが、C1〜C20アルキル、フェニル、1つ以上のDで置換されているC1〜C20アルキル、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C20アルキル、1つ以上のDで置換され、1つ以上のEで割り込まれているC2〜C20アルキル、又は1つ以上のDで置換されているフェニルであるか、或いはX、X′又はX″が単結合の意味を有する場合は、Rが、L、G又はZであることができ;
R1及びR2が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル、酸素で割り込まれているC3〜C25アルキル、フェニル又はRであり;
R101が、C1〜C12アリール、特にC2〜C8アルカノイルであり;
T2、T2′、T2″、T3、T3′、T3″が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル、フェニル、−OR3、下記:
【化103】
であり;
R3が、水素、C1〜C12アルキル、フェニル、下記:
【化104】
又はナノ粒子の表面であり;
R4及びR5が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル、フェニル又は−OR3であり;
R6、R7及びR8が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル又はフェニルであり;
Dが、L、G、Z、R9、OR9、SR9、NR9R10、COR9、COOR9、OCOR9、CONR9R10、SO3H、COO−、SO3−、COOMC又はSO3MC、フェニルであり;
Eが、O、S、COO、OCO、NR9、下記:
【化105】
であり;
Lが、下記:
【化106】
であり;
Gが、下記:
【化107】
から選択される基であり;
Zが、ハロゲン、C1〜C50アルキル、1つ以上の酸素で割り込まれているC1〜C250アルキル、1つ以上の酸素で割り込まれ、1つ以上のヒドロキシルで置換されているC1〜C50アルキル、−Q2−(CF2)f−CF3、下記:
【化108】
であり;
Rs1、Rs2又はRs3が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル、フェニル、−CH2−CH=CH2、下記:
【化109】
であり;
Rs4、Rs5又はRs6が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル、フェニル、−CH2−CH=CH2、下記:
【化110】
であり;
R9、R10及びR11が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキルであり;
R12、R13、R14、R15、R16又はR17が、それぞれ互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル、C1〜C12アルコキシ又はフェニルであり、ここで、隣接する2つの置換基R13及びR14が、場合により環を形成することができ;
R18又はR19が、それぞれ互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル又はフェニルであり、ここでR18及びR19が、場合により環を形成することができ;
R20、R21又はR22が、互いに独立して、水素、C1〜C12アルキル、O、S若しくはNR9で割り込まれているC1〜C12アルキル、1つ以上のCOOMC、SO3MC、COO−、SO3−で置換されているC1〜C12アルキルであるか、又はフェニル若しくはベンジルである
請求項9記載の方法。
【請求項19】
照射が、10〜800nm、好ましくは200〜700nm、特に200〜400nmの範囲の波長の光線で実施される、請求項2記載の方法。
【請求項20】
式I:
【化111】
〔式中、コア粒子は、無機又は有機物質、特に、酸化ケイ素、シリカゲル、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ケイ素被覆TiO2、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム、Ag、Au、Cu、Sb−SnO2、Fe2O3、磁鉄鉱、インジニウムスズ酸化物、アンチモンドープ酸化スズ、酸化インジウム、酸化アンチモン、フッ素ドープ酸化スズ、リンドープ酸化スズ、亜鉛アンチモン、インジウムドープ酸化亜鉛、並びにアクリル、スチレン、ポリ塩化ビニル及び対応するコポリマーのような合成有機エマルションポリマーから実質的になる物質を含有し;
aは、1〜naの数であり;
bは、0〜nbの数であり;
cは、0〜ncの数であり;
A及びC、並びに、存在する場合、Bは、コアナノ粒子に結合している有機置換基であり;
Aは、エチレン性不飽和基を含有し、かつ少なくとも1つの反応性の重合性基を含有する有機置換基であり;
Bは、少なくとも1つの光開始剤部分を含有する有機置換基であり;
Cは、少なくとも1つの官能性基を含有する有機置換基であり;
ここでna+nb+ncは、1からnlまでの数であり、nlは、コアナノ粒子の形状及び表面積により、並びにそれぞれの置換基A、B、Cの立体的要件により制限され;
A、B及びCは、請求項8において説明されたとおりであるが、但し、
Zは、ポリシロキサン部分;ハロゲン化部分;過ハロゲン化部分;色素部分;リン光性部分;蛍光性部分;カチオン性部分;アンモニウム部分;アニオン性部分;IR吸収性部分;遷移金属錯体部分のような金属錯体部分から選択され;
bが0の場合、Aは、下記式:
【化112】
の部分であり、
ここで、
Xは、−NR101−であり、
R101は、C1〜C24アシルであり;そして
他の符号は全て請求項8で定義されたとおりである〕
で示されるナノ粒子。
【請求項21】
請求項1〜19のいずれか1項記載の方法により改質された無機又は有機基材を含む物品。
【請求項22】
物品の表面の、剥離特性、帯電防止性、疎水性、親水性、磁気性、電気伝導性、適用された被覆への強力な接着性、電気絶縁性、熱特性、引掻き抵抗性、防曇性、抗菌性、電磁遮蔽特性、電磁放射線吸収特性、エレクトロルミネセンス特性、蛍光性、リン光性、防泥性、氷結防止性、染色性、遮断性、磁気性、難燃性、色、粗さ、防汚性、タンパク質付着予防特性を改質するための、請求項20記載のナノ粒子の使用。
【図1】
【図2】
【図2】
【公表番号】特表2010−511503(P2010−511503A)
【公表日】平成22年4月15日(2010.4.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−539695(P2009−539695)
【出願日】平成19年11月26日(2007.11.26)
【国際出願番号】PCT/EP2007/062800
【国際公開番号】WO2008/068154
【国際公開日】平成20年6月12日(2008.6.12)
【出願人】(508120547)チバ ホールディング インコーポレーテッド (81)
【氏名又は名称原語表記】CIBA HOLDING INC.
【Fターム(参考)】
【公表日】平成22年4月15日(2010.4.15)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年11月26日(2007.11.26)
【国際出願番号】PCT/EP2007/062800
【国際公開番号】WO2008/068154
【国際公開日】平成20年6月12日(2008.6.12)
【出願人】(508120547)チバ ホールディング インコーポレーテッド (81)
【氏名又は名称原語表記】CIBA HOLDING INC.
【Fターム(参考)】
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