(57)【要約】【課題】各種の基材表面に優れた防汚性、防曇性を有する親水膜を形成するのに用いられる有機ケイ素化合物、それを含有する親水性組成物、及び、該親水性組成物により被膜を形成した親水性部材を提供する。【解決手段】下記一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）で表される有機ケイ素化合物である。下記式中、Ｒ1〜Ｒ6はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数８以下の炭化水素基を表し、Ｒ7は水素原子又は一価の非金属原子団を表し、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ独立に０〜２の整数を表し、Ｌ1〜Ｌ3はそれぞれ独立に炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子より選択される原子を３種類以上有する２価の連結基を表し、Ａ、Ｂはそれぞれ独立に構造単位が繰り返し構造を形成しているポリマー又はオリゴマーを表す。2007270088.tif 000030【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）で表される有機ケイ素化合物。
【化１】
2007270088.tif 000028
一般式（Ｉ）中、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数８以下の炭化水素基を表す。ｘ及びｙはそれぞれ独立に０〜２の整数を表し、Ｌ1、Ｌ2はそれぞれ独立に炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子より選択される原子を３種類以上有する２価の連結基を表し、Ａは構造単位が繰り返し構造を形成しているポリマー又はオリゴマーを表す。
一般式（ＩＩ）中、Ｒ5、Ｒ6はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数８以下の炭化水素基を表し、Ｒ7は水素原子又は一価の非金属原子団を表す。ｚは０〜２の整数を表し、Ｌ3は炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子より選択される原子を３種類以上有する２価の連結基を表し、Ｂは構造単位が繰り返し構造を形成しているポリマー又はオリゴマーを表す。
【請求項２】
（ａ）下記一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）で表される有機ケイ素化合物と、（ｂ）Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌから選択される元素のアルコキシド化合物と、を含有する親水性組成物。
【化２】
2007270088.tif 000029
一般式（Ｉ）中Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数８以下の炭化水素基を表す。ｘ及びｙはそれぞれ独立に０〜２の整数を表し、Ｌ1、Ｌ2はそれぞれ独立に炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子より選択される原子を３種類以上有する２価の連結基を表し、Ａは構造単位が繰り返し構造を形成しているポリマー又はオリゴマーを表す。
一般式（ＩＩ）中Ｒ5、Ｒ6はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数８以下の炭化水素基を表し、Ｒ7は水素原子又は一価の非金属原子団を表す。ｚは０〜２の整数を表し、Ｌ3は炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子より選択される原子を３種類以上有する２価の連結基を表し、Ｂは構造単位が繰り返し構造を形成しているポリマー又はオリゴマーを表す。
【請求項３】
さらに、前記有機ケイ素化合物とアルコキシド化合物との反応を促進する触媒を含有する請求項２に記載の親水性組成物。
【請求項４】
支持体上に、請求項２又は請求項３に記載の親水性組成物による被膜を形成し、加熱、乾燥することにより形成された親水性膜を有する親水性部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ケイ素化合物、それを含有する親水性組成物、及び親水性部材に関し、詳細には、各種の基材表面に優れた防汚性、防曇性を有する親水膜を形成するのに有用な新規有機ケイ素化合物、それを含有する親水性組成物、及び、該親水性組成物により形成された親水性被膜を有する親水性部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
部材表面への油性汚れの付着を防止する技術は、種々提案されている。特に、反射防止膜、光学フィルター、光学レンズ、眼鏡レンズ、鏡等の光学部材は、人が使用することによって、指紋、皮脂、汗、化粧品等の汚れが付着し、その機能を低下させると共に、汚れの除去が煩雑であるため、効果的な汚れ防止処理を施すことが望まれている。また、近年、モバイルの普及に伴い、ディスプレイが屋外で使用されることが多くなってきたが、外光が入射されるような環境下で使用されると、この入射光はディスプレイ表面において正反射され、反射光が表示光と混合して表示画像が見にくくなるなどの問題を引き起こす。このため、ディスプレイ表面に反射防止光学部材を配置することがよく行われている。
このような反射防止光学部材としては、例えば、透明基材の表面に金属酸化物などからなる高屈折率層と低屈折率層を積層したもの、透明基材の表面に無機や有機フッ化化合物などの低屈折率層を単層で形成したもの、或いは、透明プラスチックフィルム基材の表面に透明な微粒子を含むコーティング層を形成し、凹凸状の表面により外光を乱反射させるものなどが知られている。これら反射防止光学部材表面も、前述の光学部材と同様に、人が使用することによって、指紋や皮脂などの汚れが付着しやすいが、汚れが付着した部分だけ高反射となり、汚れがより目立つという問題に加え、反射防止膜の表面には通常、微細な凹凸があり、汚れの除去が困難であるという問題もあった。
【０００３】
固体部材の表面に汚れを着き難くしたり、付着した汚れを取りやすくした性能を持つ汚れ防止機能を表面に形成する技術が種々提案されている。例えば、支持体表面上に防汚性、防曇性を付与する化合物として、下記式で示される有機ケイ素化合物を用いることが提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
ＣＨ3Ｏ（Ｃ2Ｈ4Ｏ）6〜9Ｃ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3
ＣＨ3（ＣＨ3Ｏ）2ＳｉＣ3Ｈ6Ｏ（Ｃ2Ｈ4Ｏ）11Ｃ3Ｈ6Ｓｉ（ＯＣＨ3）2ＣＨ3
しかし、これらの有機ケイ素化合物を用いて、支持体上に被膜を形成した場合、得られる被膜の防汚性、防曇性は不十分であり、実用上十分な防汚性、防曇性を示す表面親水性に優れた被膜形成材料が望まれていた。
【特許文献１】特開平１０−２３１１４６号公報
【特許文献２】特開２０００−２３９６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記問題点を考慮してなされた本発明の目的は、各種の基材表面に優れた防汚性、防曇性を有する親水膜を形成するのに用いられる有機ケイ素化合物を提供することにある。また、本発明の他の目的は、特定構造を有する有機ケイ素化合物を含有する、優れた防汚性、防曇性を有する親水膜を形成しうる親水性組成物、及び、該親水性組成物により被膜を形成した、防汚性、防曇性およびその耐久性に優れた親水性部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を達成するために、有機ケイ素化合物の特性に着眼し研究を進めた結果、本発明者らは、特定の有機ケイ素化合物とアルコキシドとを加水分解、縮重合することにより形成された架橋構造を備えた被膜により、優れた防汚性、防曇性を有する表面層を形成しうること、及び、その目的に有用な特定構造を有する有機ケイ素化合物を見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明の請求項１に係る有機ケイ素化合物は、下記一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）で表されることを特徴とし、高親水性の被膜形成に有用である。
【０００６】
【化１】
2007270088.tif 000002
【０００７】
一般式（Ｉ）中Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数８以下の炭化水素基を表す。ｘ及びｙはそれぞれ独立に０〜２の整数を表し、Ｌ1、Ｌ2はそれぞれ独立に炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子より選択される原子を３種類以上有する２価の連結基を表し、Ａは構造単位が繰り返し構造を形成しているポリマー又はオリゴマーを表す。
一般式（ＩＩ）中Ｒ5、Ｒ6はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数８以下の炭化水素基を表し、Ｒ7は水素原子又は一価の非金属原子団を表す。ｚは０〜２の整数を表し、Ｌ3は炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子より選択される原子を３種類以上有する２価の連結基を表し、Ｂは構造単位が繰り返し構造を形成しているポリマー又はオリゴマーを表す。
【０００８】
また、各種の基材表面に塗布して親水性膜を形成しうる本発明の請求項２に係る親水性組成物は、前記本発明の請求項１に係る有機ケイ素化合物、即ち、（ａ）前記一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）で表される有機ケイ素化合物と、（ｂ）Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌから選択される元素のアルコキシド化合物と、を含有することを特徴とする。
この親水性組成物によれば、（ａ）有機ケイ素化合物と（ｂ）アルコキシド化合物の加水分解、縮重合により強固な架橋構造を形成し、優れた耐久性、耐摩擦性を有する親水膜を形成することができる。
【０００９】
さらに、本発明の請求項４に係る親水性部材は、支持体上に、（ａ）前記特定の有機ケイ素化合物、及び、（ｂ）Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌから選択される元素のアルコキシド化合物を含有する親水性組成物により被膜を形成し、加熱、乾燥することにより形成された親水性膜を有することを特徴とする。この親水性膜は、前記親水性組成物を調整し、製膜することにより形成された架橋構造を有する。
【００１０】
本発明の請求項２に係る親水性組成物或いは請求項４に係る親水性部材の形成に用いられる親水性組成物において、さらに触媒を含むことが好ましく、その触媒としては、前記有機ケイ素化合物とアルコキシド化合物との反応を促進する特性を有する化合物が挙げられる。
【００１１】
本発明の作用は明確ではないが、以下のように推定される。
本発明の特定構造を有する有機ケイ素化合物は、加水分解および重縮合性の官能基を含有しており、このような有機ケイ素化合物を適当な溶媒に溶解させ、攪拌することで、系中で加水分解・重縮合が進行し、架橋構造を形成する。それを基材上に塗布し、乾燥することにより、基材上には、有機ケイ素化合物を有する親水性に優れ、且つ、架橋構造に起因して膜強度に優れた被膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、各種の基材表面に優れた防汚性、防曇性を有する親水膜を形成するのに用いられる有機ケイ素化合物を提供することができる。また、前記本発明の有機ケイ素化合物を含有することで、優れた防汚性、防曇性を有する親水膜を形成しうる親水性組成物、及び、該親水性組成物により被膜を形成した、防汚性、防曇性およびその耐久性に優れた親水性部材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の有機ケイ素化合物は、下記一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）で表されることを特徴とする。
【００１４】
【化２】
2007270088.tif 000003
【００１５】
一般式（Ｉ）中、Ｒ1〜Ｒ4はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数８以下の炭化水素基を表す。ｘ及びｙはそれぞれ独立に０〜２の整数を表し、Ｌ1、Ｌ2はそれぞれ独立に炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子より選択される原子を３種類以上有する２価の連結基を表し、Ａは構造単位が繰り返し構造を形成しているポリマー又はオリゴマーを表す。
一般式（ＩＩ）中、Ｒ5、Ｒ6はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数８以下の炭化水素基を表し、Ｒ7は水素原子又は一価の非金属原子団を表す。ｚは０〜２の整数を表し、Ｌ3は炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子より選択される原子を３種類以上有する２価の連結基を表し、Ｂは構造単位が繰り返し構造を形成しているポリマー又はオリゴマーを表す。
【００１６】
まず、本発明の有機ケイ素化合物について説明する。
〔一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）で表される有機ケイ素化合物〕
本発明の有機ケイ素化合物は、下記一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）で表される化合物であり、本明細書では、適宜、（ａ）特定有機ケイ素化合物と称する。
【００１７】
【化３】
2007270088.tif 000004
【００１８】
前記一般式（Ｉ）及び一般式（ＩＩ）において、Ｒ1〜Ｒ6はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数８以下の炭化水素基を表し、Ｒ7は水素原子又は一価の非金属原子団を表す。ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ独立に０〜２の整数を表し、Ｌ1〜Ｌ3はそれぞれ独立に炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子より選択される原子を３種類以上有する２価の連結基を表す。
Ａ、Ｂはそれぞれ独立に構造単位が繰り返し構造を形成しているポリマー又はオリゴマーを表す。
【００１９】
Ｒ1〜Ｒ6が炭化水素基を表す場合の炭化水素基としては、アルキル基、アリール基などが挙げられ、炭素数１〜８の直鎖、分岐または環状のアルキル基が好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、１−メチルブチル基、イソヘキシル基、２−エチルヘキシル基、２−メチルヘキシル基、シクロペンチル基等が挙げられる。
Ｒ1〜Ｒ6は、効果および入手容易性の観点から、好ましくは水素原子、メチル基またはエチル基である。
【００２０】
これらの炭化水素基は更に置換基を有していてもよい。アルキル基が置換基を有するとき、置換アルキル基は置換基とアルキレン基との結合により構成され、ここで、置換基としては、水素を除く一価の非金属原子団が用いられる。好ましい例としては、ハロゲン原子（−Ｆ、−Ｂｒ、−Ｃｌ、−Ｉ）、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルジチオ基、アリールジチオ基、アミノ基、Ｎ−アルキルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジアリールアミノ基、Ｎ−アルキル−Ｎ−アリールアミノ基、アシルオキシ基、カルバモイルオキシ基、Ν−アルキルカルバモイルオキシ基、Ｎ−アリールカルバモイルオキシ基、Ｎ，Ｎ−ジアルキルカルバモイルオキシ基、Ｎ，Ｎ−ジアリールカルバモイルオキシ基、Ｎ−アルキル−Ｎ−リールカルバモイルオキシ基、アルキルスルホキシ基、アリールスルホキシ基、アシルチオ基、アシルアミノ基、Ｎ−アルキルアシルアミノ基、Ｎ−アリールアシルアミノ基、ウレイド基、Ｎ’ −アルキルウレイド基、Ｎ’，Ｎ’ −ジアルキルウレイド基、Ｎ’ −アリールウレイド基、Ｎ’，Ｎ’ −ジアリールウレイド基、Ｎ’ −アルキル−Ｎ’ −アリールウレイド基、Ｎ−アルキルウレイド基、Ｎ−アリールウレイド基、Ｎ’ −アルキル−Ｎ−アルキルウレイド基、Ｎ’ −アルキル−Ｎ−アリールウレイド基、Ｎ’，Ｎ’ −ジアルキル−Ｎ−アルキルウレイト基、Ｎ’，Ｎ’ −ジアルキル−Ｎ−アリールウレイド基、Ｎ’ −アリール−Ν−アルキルウレイド基、Ｎ’ −アリール−Ｎ−アリールウレイド基、Ｎ’，Ｎ’ −ジアリール−Ｎ−アルキルウレイド基、Ｎ’，Ｎ’ −ジアリール−Ｎ−アリールウレイド基、Ｎ’ −アルキル−Ｎ’ −アリール−Ｎ−アルキルウレイド基、Ｎ’ −アルキル−Ｎ’ −アリール−Ｎ−アリールウレイド基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリーロキシカルボニルアミノ基、Ｎ−アルキル−Ｎ−アルコキシカルボニルアミノ基、Ｎ−アルキル−Ｎ−アリーロキシカルボニルアミノ基、Ｎ−アリール−Ｎ−アルコキシカルボニルアミノ基、Ｎ−アリール−Ｎ−アリーロキシカルボニルアミノ基、ホルミル基、アシル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、
【００２１】
アリーロキシカルボニル基、カルバモイル基、Ｎ−アルキルカルバモイル基、Ｎ，Ｎ−ジアルキルカルバモイル基、Ｎ−アリールカルバモイル基、Ｎ，Ｎ−ジアリールカルバモイル基、Ｎ−アルキル−Ｎ−アリールカルバモイル基、アルキルスルフィニル基、アリールスルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルホ基（−ＳＯ3Ｈ）およびその共役塩基基（以下、スルホナト基と称す）、アルコキシスルホニル基、アリーロキシスルホニル基、スルフィナモイル基、Ｎ−アルキルスルフィナモイル基、Ｎ，Ｎ−ジアルキルスルフィナモイル基、Ｎ−アリールスルフィナモイル基、Ｎ，Ｎ−ジアリールスルフィナモイル基、Ｎ−アルキル−Ｎ−アリールスルフィナモイル基、スルファモイル基、Ｎ−アルキルスルファモイル基、Ｎ，Ｎ−ジアルキルスルファモイル基、Ｎ−アリールスルファモイル基、Ｎ，Ｎ−ジアリールスルファモイル基、Ｎ−アルキル−Ｎ−アリールスルファモイル基ホスフォノ基（−ＰＯ3Ｈ2）およびその共役塩基基（以下、ホスフォナト基と称す）、ジアルキルホスフォノ基（−ＰＯ3（ａｌｋｙｌ）2）、ジアリールホスフォノ基（−ＰＯ3（ａｒｙｌ）2）、アルキルアリールホスフォノ基（−ＰＯ3（ａｌｋｙｌ）（ａｒｙｌ））、モノアルキルホスフォノ基（−ＰＯ3Ｈ（ａｌｋｙｌ））およびその共役塩基基（以後、アルキルホスフォナト基と称す）、モノアリールホスフォノ基（−ＰＯ3Ｈ（ａｒｙｌ））およびその共役塩基基（以後、アリールホスフォナト基と称す）、ホスフォノオキシ基（−ＯＰＯ3Ｈ2）およびその共役塩基基（以後、ホスフォナトオキシ基と称す）、ジアルキルホスフォノオキシ基（−ＯＰＯ3（ａｌｋｙｌ）2）、ジアリールホスフォノオキシ基（−ＯＰＯ3（ａｒｙｌ）2）、アルキルアリールホスフォノオキシ基（−ＯＰＯ（ａｌｋｙｌ）（ａｒｙｌ））、モノアルキルホスフォノオキシ基（−ＯＰＯ3Ｈ（ａｌｋｙｌ））およびその共役塩基基（以後、アルキルホスフォナトオキシ基と称す）、モノアリールホスフォノオキシ基（−ＯＰＯ3Ｈ（ａｒｙｌ））およびその共役塩基基（以後、アリールフォスホナトオキシ基と称す）、モルホルノ基、シアノ基、ニトロ基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基が挙げられる。
【００２２】
これらの置換基における、アルキル基の具体例としては、Ｒ1〜Ｒ6において挙げたアルキル基が同様に挙げられ、アリール基の具体例としては、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、トリル２基、キシリル基、メシチル基、クメニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、クロロメチルフェニル基、ヒドロキシフェニル基、メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、フェノキシフェニル基、アセトキシフェニル基、ベンゾイロキシフェニル基、メチルチオフェニル基、フェニルチオフェニル基、メチルアミノフェニル基、ジメチルアミノフェニル基、アセチルアミノフェニル基、カルボキシフェニル基、メトキシカルボニルフェニル基、エトキシフェニルカルボニル基、フェノキシカルボニルフェニル基、Ｎ−フェニルカルバモイルフェニル基、フェニル基、シアノフェニル基、スルホフェニル基、スルホナトフェニル基、ホスフォノフェニル基、ホスフォナトフェニル基等を挙げることができる。また、アルケニル基の例としては、ビニル基、１−プロペニル基、１−ブテニル基、シンナミル基、２−クロロ−１−エテニル基等が挙げられ、アルキニル基の例としては、エチニル基、１−プロピニル基、１−ブチニル基、トリメチルシリルエチニル基等が挙げられる。アシル基（Ｇ1ＣＯ−）におけるＧ1としては、水素、ならびに上記のアルキル基、アリール基を挙げることができる。
【００２３】
これら置換基のうち、より好ましいものとしてはハロゲン原子（−Ｆ、−Ｂｒ、−Ｃｌ、−Ｉ）、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、Ｎ−アルキルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノ基、アシルオキシ基、Ｎ−アルキルカルバモイルオキシ基、Ｎ−アリールカバモイルオキシ基、アシルアミノ基、ホルミル基、アシル基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アリーロキシカルボニル基、カルバモイル基、Ｎ−アルキルカルバモイル基、Ｎ，Ｎ−ジアルキルカルバモイル基、Ｎ−アリールカルバモイル基、Ｎ−アルキル−Ｎ−アリールカルバモイル基、スルホ基、スルホナト基、スルファモイル基、Ｎ−アルキルスルファモイル基、Ｎ，Ｎ−ジアルキルスルファモイル基、Ｎ−アリールスルファモイル基、Ｎ−アルキル−Ｎ−アリールスルファモイル基、ホスフォノ基、ホスフォナト基、ジアルキルホスフォノ基、ジアリールホスフォノ基、モノアルキルホスフォノ基、アルキルホスフォナト基、モノアリールホスフォノ基、アリールホスフォナト基、ホスフォノオキシ基、ホスフォナトオキシ基、アリール基、アルケニル基が挙げられる。
【００２４】
一方、置換アルキル基におけるアルキレン基としては前述の炭素数１から２０までのアルキル基上の水素原子のいずれか１つを除し、２価の有機残基としたものを挙げることができ、好ましくは炭素原子数１から１２までの直鎖状、炭素原子数３から１２までの分岐状ならびに炭素原子数５から１０までの環状のアルキレン基を挙げることができる。該置換基とアルキレン基を組み合わせる事により得られる置換アルキル基の、好ましい具体例としては、クロロメチル基、ブロモメチル基、２−クロロエチル基、トリフルオロメチル基、メトキシメチル基、メトキシエトキシエチル基、アリルオキシメチル基、フェノキシメチル基、メチルチオメチルと、トリルチオメチル基、エチルアミノエチル基、ジエチルアミノプロピル基、モルホリノプロピル基、アセチルオキシメチル基、ベンゾイルオキシメチル基、Ｎ−シクロヘキシルカルバモイルオキシエチル基、Ｎ−フェニルカルバモイルオキシエチルル基、アセチルアミノエチル基、Ｎ−メチルベンゾイルアミノプロピル基、２−オキシエチル基、２−オキシプロピル基、カルボキシプロピル基、メトキシカルボニルエチル基、アリルオキシカルボニルブチル基、
【００２５】
クロロフェノキシカルボニルメチル基、カルバモイルメチル基、Ｎ−メチルカルバモイルエチル基、Ｎ，Ｎ−ジプロピルカルバモイルメチル基、Ｎ−（メトキシフェニル）カルバモイルエチル基、Ｎ−メチル−Ｎ−（スルホフェニル）カルアバモイルメチル基、スルホブチル基、スルホナトブチル基、スルファモイルブチル基、Ｎ−エチルスルファモイルメチル基、Ｎ，Ｎ−ジプロピルスルファモイルプロピル基、Ｎ−トリルスルファモイルプロピル基、Ｎ−メチル−Ｎ−（ホスフォノフェニル）スルファモイルオクチル基、ホスフォノブチル基、ホスフォナトヘキシル基、ジエチルホスフォノブチル基、ジフェニルホスフォノプロピル基、メチルホスフォノブチル基、メチルホスフォナトブチル基、トリルホスフォノへキシル基、トリルホスフォナトヘキシル基、ホスフォノオキシプロピル基、ホスフォナトオキシブチル基、ベンジル基、フェネチル基、α−メチルベンジル基、１−メチル−１−フェニルエチル基、ｐ−メチルベンジル基、シンナミル基、アリル基、１−プロペニルメチル基、２−ブテニル基、２−メチルアリル基、２−メチルプロペニルメチル基、２−プロピニル基、２−ブチニル基、３−ブチニル基等を挙げることができる。
ｘ、ｙおよびｚはそれぞれ独立に０、１又は２を表し、なかでも、０が好ましい。
【００２６】
Ｒ7が表す一価の非金属原子団としてはＲ1〜Ｒ6の具体例として挙げられた一価の非金属原子団を挙げることができ、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、１−メチルブチル基、イソヘキシル基、２−エチルヘキシル基、２−メチルヘキシル基、シクロペンチル基、ハロゲン原子、ヒドロキシル基等が好適に挙げられる。親水性向上及び入手可能な観点から、好ましくは水素原子、メチル基およびヒドロキシル基が挙げられる。
【００２７】
Ｌ1〜Ｌ3はそれぞれ独立に炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子より選択される原子を３種類以上有する２価の連結基を表し、具体的には、１個から６０個までの炭素原子、０個から１０個までの窒素原子、０個から５０個までの酸素原子、１個から１００個までの水素原子、および０個から２０個までの硫黄原子から成り立つものである。即ち、この連結基には、炭素原子と水素原子のみからなる無置換のアルキレン基の如き２価の連結基は包含されない。なお、より具体的な連結基としては下記の構造単位のうち、２種類の原子のみからなる構造単位を除くものにより単独で構成されるもの、または、以下に示す構造単位の複数が組合わされて構成されるものを挙げることができる。
【００２８】
【化４】
2007270088.tif 000005
【００２９】
Ａ、Ｂはそれぞれ独立に、構造単位が繰り返し構造を形成しているポリマー又はオリゴマーを表す。即ち、Ａ、Ｂはそれぞれ構造単位が繰り返し構造を形成してなるポリマーであってもよく、構造単位が繰り返し構造を形成してなるオリゴマーであってもよい。ポリマー及びオリゴマーより選択される１種以上の構造としては、具体的には不飽和二重結合系モノマーからなるポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリビニル、ポリスチレンなどを含むことが好ましく、その他の好ましい例として、ポリ（オキシアルキレン）、ポリウレタン、ポリウレア、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミノ酸、ポリシロキサン等が挙げられ、好ましくは、ポリ（オキシアルキレン）、ポリウレタン、ポリウレア、ポリエステル、ポリアミドが挙げられ、より好ましくは、ポリ（オキシアルキレン）、ポリウレタン、ポリウレアである。
これらポリマー又はオリゴマーを構成する構造単位は１種類でもよく、２種類以上であってもよい。
【００３０】
有機ケイ素化合物の分子量としては、１００〜１，０００，０００が好ましく、１，０００〜５００，０００がさらに好ましく、１，０００〜２００，０００が最も好ましい。この好ましい分子量に適合するように、末端のアルコキシシリル基の構造、Ａ、Ｂで示されるポリマー、オリゴマーの構造及び重合モル比、重合数を選択すればよい。
【００３１】
以下に、本発明に好適に用い得る一般式（Ｉ）又は一般式（ＩＩ）で表される有機ケイ素化合物の好ましい具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお下記各構造において、Ａ又はＢがアルキレンオキシドを主鎖構造に持つポリマーの場合、構成する構造単位に記載された数値は各構造単位の重合モル比を表し、側鎖構造において繰り返し単位に記載された数値は実際の繰り返し単位の連結数を示すものである。Ａ又はＢがポリウレタン及びポリウレアの場合は、末端構造とモノマー構造を表で示した。つまり具体的なポリマーは末端構造とモノマー構造が化学結合し、ウレタン及びウレア結合を形成することでポリマーとなる。また、表中でモノマー構造に記載した数値は、ポリマーを形成した際のモノマーの組成比を示すものである。
まず、一般式（Ｉ）で示される構造の具体例〔例示化合物（Ｉ−１）〜（Ｉ−３４）〕をその重量平均分子量（Ｍ．Ｗ．）とともに示す。なお、一部の化合物については、例示化合物を、該化合物を構成するモノマー組成比はモル比を表すと、そのモノマーを重合されることにより得られる共重合体の末端に導入される化合物により表示するものであり、例示化合物がこれらにより構成されることを表す。末端に導入される化合物が１種のみ記載されているものは、該化合物が両末端に導入されることを示している。
【００３２】
【化５】
2007270088.tif 000006
【００３３】
【化６】
2007270088.tif 000007
【００３４】
【化７】
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【００３５】
【化８】
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【００３６】
【化９】
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【００３７】
【化１０】
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【００３８】
【化１１】
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【００３９】
【化１２】
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【００４０】
次に、一般式（ＩＩ）で示される構造の具体例〔例示化合物（ＩＩ−１）〜（ＩＩ−３４）〕を示す。なお、一部の化合物については、例示化合物を、該化合物を構成するモノマーと、そのモノマーを重合されることにより得られる共重合体の末端に導入される化合物により表示するものであり、例示化合物がこれらにより構成されることを表す。末端に導入される化合物は２種記載されており、それぞれが片末端に導入されることを示している。
【００４１】
【化１３】
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【００４２】
【化１４】
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【００４３】
【化１５】
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【００４４】
【化１６】
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【００４５】
【化１７】
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【００４６】
【化１８】
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【００４７】
【化１９】
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【００４８】
【化２０】
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【００４９】
本発明の（ａ）特定有機ケイ素化合物は、新規化合物であり、例えば、以下の方法で合成することができる。
（合成例：有機ケイ素化合物（Ｉ−１）の合成）
３００ｍｌ三口フラスコに、ポリエチレングリコール３０ｇ、イソシアン酸３−トリエトキシシリルプロピル２．０５ｇ、ビスマストリス（２−エチルヘキサノエート）０．０５ｇ及びテトラヒドロフラン１５０ｇを入れ、７時間還流した。それをヘキサン１．５リットル中に投入し、析出した固体をろ取し、ヘキサンにて洗浄後、前記例示化合物（Ｉ−１）の構造を有する有機ケイ素化合物を得た。乾燥後の重量は２７．６ｇであった。
1Ｈ−ＮＭＲによりトリエトキシシリル基（Ｓｉ−ＯＣＨ2ＣＨ3；３．５ｐｐｍ）が両末端に導入されたことを確認した。ＧＰＣ（ポリエチレンオキシド標準）により測定したポリマーの重量平均分子量は４，０００であった。
一般式（Ｉ）で表されるその他の化合物も、Ａに相当するポリマー又はオリゴマーを構成する構造単位（モノマー）及び末端に導入されるアルコキシシリル基の種類を選択することで同様に合成することができる。
【００５０】
（合成例：有機ケイ素化合物（ＩＩ−２４）の合成）
５００ｍｌ三口フラスコに下記ジイソシアネート１０．０ｇ、下記ジアミン３７．７ｇ、ビスマストリス（２−エチルヘキサノエート）０．０５ｇ及びテトラヒドロフラン２００ｇを入れ、７時間還流した。次に、さらにジイソシアネート１．０ｇを加え、７時間還流した。その後３−アミノプロピルトリエトキシシラン４．５ｇ及びアミノプロパン１．２ｇを加え、６時間室温で攪拌した。それを酢酸エチル１．５リットル中に投入し、析出した固体をろ取し、酢酸エチルにて洗浄後、前記例示化合物（ＩＩ−２４）の構造を有する有機ケイ素化合物を得た。乾燥後の重量は３９．５ｇであった。
1Ｈ−ＮＭＲによりトリエトキシシリル基（Ｓｉ−ＯＣＨ2ＣＨ3；３．５ｐｐｍ）が片末端に導入されたことを確認した。ＧＰＣ（ポリエチレンオキシド標準）により重量平均分子量５０，０００のポリマーであった。
【００５１】
【化２１】
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【００５２】
一般式（ＩＩ）で表されるその他の化合物も、Ｂに相当するポリマー又はオリゴマーを構成する構造単位（モノマー）及び末端に導入されるアルコキシシリル基の種類を選択することで同様に合成することができる。
【００５３】
〔親水性組成物〕
本発明の親水性組成物は、前記本発明の（ａ）特定有機ケイ素化合物と、後述する（ｂ）Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌから選択される元素のアルコキシドとを含有することを特徴とし、この親水性組成物を、適切な基材上に塗布して被膜を形成し、該被膜を乾燥、好ましくは加熱、乾燥することで、有機ケイ素化合物と、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌから選択される元素のアルコキシドの加水分解、縮重合により形成された架橋構造を有する親水性膜を形成することができる。
（ｂ）Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌから選択される元素のアルコキシドのなかでも、反応性、入手の容易性からＳｉのアルコキシドが好ましく、具体的には、シランカップリング剤に用いる化合物を好適に使用することができる。
前記したようなアルコキシドの加水分解、縮重合により形成された架橋構造を、本発明では以下、適宜、ゾルゲル架橋構造と称する。
【００５４】
本発明の親水性組成物は、前記本発明の（ａ）特定有機ケイ素化合物を含有することを特徴とする。これらは単独で用いても２種以上併用してもよい。
（ａ）特定有機ケイ素化合物は、本発明の親水性組成物の不揮発性成分に対して、硬化性と親水性の観点から、好ましくは５〜９５質量％、更に好ましくは１５〜９０質量％、最も好ましくは２０〜８５質量％の範囲で含有される。
【００５５】
以下、本発明の親水性組成物に含まれる（ａ）特定有機ケイ素化合物以外の成分について説明する。
〔（ｂ）Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｉ、Ａｌから選択される元素のアルコキシド化合物〕
本発明で用いられるＳｉ、Ｔｉ、Ｚｉ、Ａｌから選択される元素のアルコキシド化合物は、その構造中に重合性の官能基を有し、架橋剤としての機能を果たす加水分解重合性化合物であり、（ａ）特定有機ケイ素化合物と縮重合することで、架橋構造を有する強固な被膜を形成する。
本発明に用いられる（ｂ）アルコキシド化合物は、好ましくは、下記一般式（ＩＩＩ）で表される化合物であり、親水性膜を硬化させるために、架橋構造を形成するにあたっては、前記（ａ）有機ケイ素化合物、（ｂ）一般式（ＩＩＩ）で表されるアルコキシド化合物を混合して支持体表面に被覆し、加熱、乾燥すればよい。
【００５６】
【化２２】
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【００５７】
一般式（ＩＩＩ）中、Ｒ8は水素原子、アルキル基又はアリール基を表し、Ｒ9はアルキル基又はアリール基を表し、ＸはＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ又はＺｒを表し、ｋは０〜２の整数を表す。Ｒ8及びＲ9がアルキル基を表す場合の炭素数は好ましくは１から４である。アルキル基又はアリール基は置換基を有していてもよく、導入可能な置換基としては、ハロゲン原子、アミノ基、メルカプト基などが挙げられる。なお、この化合物は低分子化合物であり、分子量１０００以下であることが好ましい。
【００５８】
以下に、一般式（ＩＩＩ）で表されるアルコキシドの具体例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。ＸがＳｉの場合、即ち、アルコキシド中にケイ素を含むものとしては、例えば、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロポキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、γ−クロロプリピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリプロポキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン等を挙げることができる。これらのうち特に好ましいものとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトルイメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン等を挙げることができる。
【００５９】
ＸがＡｌである場合、即ち、アルコキシド中にアルミニウムを含むものとしては、例えば、トリメトキシアルミネート、トリエトキシアルミネート、トリプロポキシアルミネート、テトラエトキシアルミネート等を挙げることができる。
ＸがＴｉである場合、即ち、チタンを含むものとしては、例えば、トリメトキシチタネート、テトラメトキシチタネート、トリエトキシチタネート、テトラエトキシチタネート、テトラプロポキシチタネート、クロロトリメトキシチタネート、クロロトリエトキシチタネート、エチルトリメトキシチタネート、メチルトリエトキシチタネート、エチルトリエトキシチタネート、ジエチルジエトキシチタネート、フェニルトリメトキシチタネート、フェニルトリエトキシチタネート等を挙げることができる。
ＸがＺｒである場合、即ち、ジルコニウムを含むものとしては、例えば、前記チタンを含むものとして例示した化合物に対応するジルコネートを挙げることができる。
これらの中でも、ＸがＳｉであるアルコキシドが被膜性の観点から好ましい。
【００６０】
本発明に係る（ｂ）アルコキシド化合物は、単独で用いても２種以上併用してもよい。
（ｂ）アルコキシド化合物は、本発明の親水性組成物中に、不揮発性成分として、好ましくは５〜８０質量％、更に好ましくは１０〜７０質量％の範囲で使用される。
【００６１】
〔（ｃ）触媒〕
本発明の親水性組成物においては、（ａ）特定有機ケイ素化合物、及び、（ｂ）Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌから選択される元素のアルコキシド化合物などの架橋成分を溶媒に溶解し、よく攪拌することで、これらの成分が加水分解、重縮合し、有機−無機複合体ゾル液が形成され、このゾル溶液によって、高い親水性と高い膜強度を有する親水性膜が形成される。有機無機複合体ゾル液の調製において、加水分解及び重縮合反応を促進するために、前記（ａ）有機ケイ素化合物と（ｂ）アルコキシド化合物との反応を促進する（ｃ）触媒、具体的には、酸性触媒または塩基性触媒を併用することが好ましく、実用に適する高い反応効率を得ようとする場合、このような触媒を含有させることが特に好ましい。
【００６２】
本発明で用いられる（ｃ）触媒としては、前記アルコキシド化合物を加水分解、重縮合し、有機ケイ素化合物と結合を生起させる反応を促進する触媒が選択され、酸、あるいは塩基性化合物をそのまま用いるか、又は、酸、あるいは塩基性化合物を水またはアルコールなどの溶媒に溶解させた状態のもの（以下、これらを包括してそれぞれ酸性触媒、塩基性触媒と称する）を用いる。酸、あるいは塩基性化合物を溶媒に溶解させる際の濃度については特に限定はなく、用いる酸、或いは塩基性化合物の特性、触媒の所望の含有量などに応じて適宜選択すればよい。ここで、触媒を構成する酸或いは塩基性化合物の濃度が高い場合は、加水分解、重縮合速度が速くなる傾向がある。但し、濃度の高い塩基性触媒を用いると、ゾル溶液中で沈殿物が生成する場合があるため、塩基性触媒を用いる場合、その濃度は水溶液での濃度換算で１Ｎ以下であることが望ましい。
【００６３】
酸性触媒あるいは塩基性触媒の種類は特に限定されないが、濃度の濃い触媒を用いる必要がある場合には乾燥後に塗膜中にほとんど残留しないような元素から構成される触媒がよい。具体的には、性触媒としては、塩酸などのハロゲン化水素、硝酸、硫酸、亜硫酸、硫化水素、過塩素酸、過酸化水素、炭酸、蟻酸や酢酸などのカルボン酸、そのＲＣＯＯＨで表される構造式のＲを他元素または置換基によって置換した置換カルボン酸、ベンゼンスルホン酸などのスルホン酸などが挙げられ、塩基性触媒としては、アンモニア水などのアンモニア性塩基、エチルアミンやアニリンなどのアミン類などが挙げられる。その他の触媒としてはＴｉのアセチルアセトン錯体、ＳｕＣｌ4、Ｚｒ（ＯＲ）などの金属化合物が挙げられる。
【００６４】
本発明に係る触媒は、本発明の親水性組成物中に、不揮発性成分として、好ましくは０〜５０質量％、更に好ましくは５〜２５質量％の範囲で使用される。また、（ｃ）触媒は、単独で用いても２種以上併用してもよい。
【００６５】
本発明の親水性組成物には、前記必須成分である（ａ）有機ケイ素化合物及び（ｂ）アルコキシド化合物、及び、所望により併用される（ｃ）触媒に加え、目的に応じて種々の化合物を、本発明の効果を損なわない限りにおいて併用することができる。以下、併用しうる成分について説明する。
〔界面活性剤〕
本発明においては、前記親水性組成物の被膜面状を向上させるために界面活性剤を用いるのが好ましい。界面活性剤としては、ノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両界面活性剤、フッ素系界面活性剤等が挙げられる。
【００６６】
本発明に用いられるノニオン界面活性剤は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンポリスチリルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル類、グリセリン脂肪酸部分エステル類、ソルビタン脂肪酸部分エステル類、ペンタエリスリトール脂肪酸部分エステル類、プロピレングリコールモノ脂肪酸エステル類、ショ糖脂肪酸部分エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸部分エステル類、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸部分エステル類、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル類、ポリグリセリン脂肪酸部分エステル類、ポリオキシエチレン化ひまし油類、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸部分エステル類、脂肪酸ジエタノールアミド類、Ｎ，Ｎ−ビス−２−ヒドロキシアルキルアミン類、ポリオキシエチレンアルキルアミン、トリエタノールアミン脂肪酸エステル、トリアルキルアミンオキシド、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールの共重合体が挙げられる。
【００６７】
本発明に用いられるアニオン界面活性剤は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。例えば、脂肪酸塩類、アビエチン酸塩類、ヒドロキシアルカンスルホン酸塩類、アルカンスルホン酸塩類、ジアルキルスルホ琥珀酸エステル塩類、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩類、分岐鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、アルキルフェノキシポリオキシエチレンプロピルスルホン酸塩類、ポリオキシエチレンアルキルスルホフェニルエーテル塩類、Ｎ−メチル−Ｎ−オレイルタウリンナトリウム塩、Ｎ−アルキルスルホコハク酸モノアミド二ナトリウム塩、石油スルホン酸塩類、硫酸化牛脂油、脂肪酸アルキルエステルの硫酸エステル塩類、アルキル硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩類、脂肪酸モノグリセリド硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩類、ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテル硫酸エステル塩類、アルキルリン酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸エステル塩類、スチレン／無水マレイン酸共重合物の部分けん化物類、オレフィン／無水マレイン酸共重合物の部分けん化物類、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物類が挙げられる。
【００６８】
本発明に用いられるカチオン界面活性剤は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。例えば、アルキルアミン塩類、第四級アンモニウム塩類、ポリオキシエチレンアルキルアミン塩類、ポリエチレンポリアミン誘導体が挙げられる。
本発明に用いられる両性界面活性剤は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。例えば、カルボキシベタイン類、アミノカルボン酸類、スルホベタイン類、アミノ硫酸エステル類、イミタゾリン類が挙げられる。
なお、上記界面活性剤の中で、「ポリオキシエチレン」とあるものは、ポリオキシメチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシブチレン等の「ポリオキシアルキレン」に読み替えることもでき、本発明においては、それらの界面活性剤も用いることができる。
【００６９】
更に好ましい界面活性剤としては、分子内にパーフルオロアルキル基を含有するフッ素系界面活性剤が挙げられる。このようなフッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルリン酸エステル等のアニオン型；パーフルオロアルキルベタイン等の両性型；パーフルオロアルキルトリメチルアンモニウム塩等のカチオン型；パーフルオロアルキルアミンオキサイド、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロアルキル基及び親水性基を含有するオリゴマー、パーフルオロアルキル基及び親油性基を含有するオリゴマー、パーフルオロアルキル基、親水性基及び親油性基を含有するオリゴマー、パーフルオロアルキル基及び親油性基を含有するウレタン等のノニオン型が挙げられる。また、特開昭６２−１７０９５０号、同６２−２２６１４３号及び同６０−１６８１４４号の各公報に記載されているフッ素系界面活性剤も好適に挙げられる。
界面活性剤は、本発明の親水性組成物中に、不揮発性成分として、好ましくは０．００１〜１０質量％、更に好ましくは０．０１〜５質量％の範囲で使用される。また、界面活性剤は、単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００７０】
〔無機微粒子〕
本発明の親水性組成物には、形成される親水性膜の硬化被膜強度向上及び親水性向上のために無機微粒子を含有してもよい。無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化チタン、炭酸マグネシウム、アルギン酸カルシウムまたはこれらの混合物が好適に挙げられる。
無機微粒子は、平均粒径が、好ましくは５ｎｍ〜１０μｍ、より好ましくは０．５〜３μｍであるのがよい。上記範囲であると、親水層中に安定に分散して、親水層の膜強度を十分に保持し、親水性に優れる膜を形成することができる。上述したような無機微粒子はコロイダルシリカ分散物等の市販品として容易に入手することができる。
【００７１】
本発明に係る無機微粒子は、本発明の親水性組成物中に、不揮発性成分として、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１０重量％以下の範囲で使用される。また、無機微粒子は、単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００７２】
〔親水性組成物の調液〕
親水性組成物の調製は、有機ケイ素化合物及び特定アルコキシド化合物をエタノールなどの溶媒に溶解後、上記触媒を加え、攪拌することで実施できる。反応温度は室温〜８０℃であり、反応時間、即ち攪拌を継続する時間は１〜７２時間の範囲であることが好ましく、この攪拌により両成分の加水分解・重縮合を進行させて、有機無機複合体ゾル液を得ることができる。
【００７３】
前記有機ケイ素化合物及びアルコキシド化合物を含有する親水性組成物を調製する際に用いる溶媒としては、これらを均一に、溶解、分散し得るものであれば特に制限はないが、例えば、メタノール、エタノール、水等の水系溶媒が好ましい。
【００７４】
以上述べたように、本発明の親水性組成物により親水性膜を形成するための有機無機複合体ゾル液（親水性組成物）の調製は、ゾルゲル法を利用している。ゾルゲル法については、作花済夫「ゾル−ゲル法の科学」（株）アグネ承風社（刊）（１９８８年）、平島硯「最新ゾル−ゲル法による機能性薄膜作成技術」総合技術センター（刊）（１９９２年）等の成書等に詳細に記述され、それらに記載の方法を本発明において親水性組成物の調製に適用することができる。
【００７５】
〔親水性部材〕
このような本発明の親水性組成物を含む溶液を、適切な支持体上に被膜し、乾燥して親水性膜を形成することで、本発明の親水性部材を得ることができる。即ち、本発明の親水性部材は、支持体上に、前記本発明の親水性組成物を被膜し、加熱、乾燥することにより形成された親水性膜を有するものである。
親水性膜の形成において、親水性組成物を含む溶液を被膜した後の加熱、乾燥条件としては、高密度の架橋構造を効率よく形成するといった観点からは、５０〜２００℃の温度範囲において、２分〜１時間程度行うことが好ましく、８０〜１６０℃の温度範囲で、５〜３０分間乾燥することがより好ましい。また、加熱手段としては、公知の手段、例えば、温度調整機能を有する乾燥機などを用いることが好ましい。
【００７６】
〔基板〕
本発明の親水性部材の支持体として使用可能な基材としては、例えば、防汚及び／又は防曇効果を期待する透明な基材の場合には、その材質はガラス、または無機化合物層を含有したガラス等の無機基材や、透明プラスチック、または無機化合物層を含有した透明プラスチック層など可視光を透過しうる基材が好適に利用できる。
【００７７】
無機基材の詳細について述べれば、通常のガラス板、樹脂層、気体層、真空層などを含む積層ガラス板、強化成分や着色剤などを含む各種のガラス板を挙げることができる。
無機化合物層を含有したガラス板としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化ナトリウム、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化亜鉛、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の金属性酸化物；フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ランタン、フッ化セリウム、フッ化リチウム、フッ化トリウム等の金属ハロゲン化物；などで形成した無機化合物層を備えたガラス板を挙げることができる。
【００７８】
無機化合物層は、単層あるいは多層構成とすることができる。無機化合物層はその厚みによって、光透過性を維持させることもでき、また、反射防止層として作用させることもできる。無機化合物層の形成方法としては、例えば、ディップコーティング法、スピンコーティング法、フローコーティング法、スプレーコーティング法、ロールコーティング法、グラビアコーティング法などの塗布法、真空蒸着法、反応性蒸着法、イオンビームアシスト法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）をはじめとする気相法など公知の方法を適用することができる。
【００７９】
また、プラスチックなどの有機基材のうち、透明プラスチック基材としては、可視光透過性を有する種々のプラスチック材料からなる基材を挙げることができる。特に、光学部材として使用される基材は、透明性、屈折率、分散性などの光学特性を考慮して選択され、使用目的により、種々の物性、例えば、耐衝撃性、可撓性など強度をはじめとする物理的特性や、耐熱性、耐候性、耐久性などを考慮して選択される。これらの観点からは、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、或いは、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール、アクリル系樹脂、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、セロフィン等のセルロース系樹脂などを好ましく挙げることができる。これらは、使用目的に応じて、単独で用いられてもよく、或いは、２種以上を混合物、共重合体、積層体などの形態で組み合わせて用いることもできる。
【００８０】
プラスチック基材として、ガラス板の説明において記載した無機化合物層をプラスチック板上に形成したものを用いることもできる。この場合、無機化合物層は反射防止層として作用させることもできる。無機化合物層をプラスチック板上に形成する場合も、前述した無機基材におけるのと同様の手法で形成することができる。
【００８１】
透明プラスチック基材に無機化合物層を形成する場合、両層の間には、ハードコート層を形成してもよい。ハードコート層を設けることにより、基材表面の硬度が向上すると共に、基材表面が平滑になるので、透明プラスチック基材と無機化合物層との密着性が向上し、耐引っ掻き強度の向上と、基材の屈曲に起因する無機化合物層へのクラックの発生を抑制することができる。このような基材を用いることで親水性部材の機械的強度を改善できる。ハードコート層の材質は。透明性、適度な強度、及び機械的強度を有するものであれば、特に限定されない。例えば、電離放射線や紫外線の照射による硬化樹脂や熱硬化性の樹脂が使用でき、特に紫外線照射硬化型アクリル系樹脂、有機ケイ素系樹脂、熱硬化性ポリシロキサン樹脂が好ましい。これらの樹脂の屈折率は、透明プラスチック基材の屈折率と同等、もしくはこれに近似していることがより好ましい。
【００８２】
このようなハードコート層の被膜方法は、特に限定されず、均一に塗布されるのであれば任意の方法を採用することができる。また、ハードコート層の膜厚は３μｍ以上であれば十分な強度となるが、透明性、塗工精度、取り扱いの点から５〜７μｍの範囲が好ましい。さらにハードコート層に平均粒子径０．０１〜３μｍの無機あるいは有機物粒子を混合分散させることによって、一般的にアンチグレアと呼ばれる光拡散性処理を施すことができる。これらの粒子は透明であれば特に限定されないが、低屈折率材料が好ましく、酸化ケイ素、フッ化マグネシウムが安定性、耐熱性等の点で特に好ましい。光拡散性処理は、ハードコート層の表面に凹凸を設けることによっても達成できる。
【００８３】
このように、ガラス板やプラスチック板に無機化合物層を有するものを基材として用い、親水性表面を形成することにより、本発明の親水性部材を得ることができる。親水性部材は表面に親水性と耐久性に優れた親水性膜を有することより、支持体（基材）表面に優れた防汚性、特に油脂汚れに対する防汚性、防曇性のいずれか或いは双方を付与することができる。
本発明の親水性部材表面に適用可能な反射防止層は、前述の無機化合物層に限定されず、例えば、反射率、屈折率の異なる複数の薄層を積層することにより、反射防止効果を得る公知の反射防止層なども適宜用いることができ、その材料も無機化合物、有機化合物のいずれも使用することができる。特に、表面に反射防止膜としての無機化合物層が形成された基板は、反射防止膜が形成された側の表面に本発明に係る親水性ポリマー鎖を適用することにより、表面の防汚性及び／又は防曇性機能、さらに反射防止性に優れた本発明の防汚性及び／又は防曇性部材とすることができる。また、目的に応じて、前記構成を有する部材に、偏光板などの機能性光学部材などを、ラミネートに代表される「貼り合わせ技術」を適用して貼り合わせることにより、本発明の親水性部材を用いて種々の機能や特性を有する反射防止・光学機能性部材を得ることもできる。
【００８４】
これらの反射防止部材や反射防止・光学機能性部材を、粘着剤、接着剤などを用いて各種ディスプレイ（液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、プロジェクションディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイなど）の表示装置の前画板のガラス板、プラスチック板、偏光板などに貼付することにより、この反射防止部材の表示装置への適用が可能となる。
【００８５】
また、本発明の親水性部材は、前記した表示装置以外にも、防汚及び／又は防曇効果を要求される種々の用途への適用が可能である。なお、防汚及び／又は防曇性部材に透明性を必要としない基材に適用しようとする場合には、上記の透明基材に加えて、例えば、金属、セラミックス、木、石、セメント、コンクリート、繊維、布帛、それらの組合せ、それらの積層体が、支持体基材としていずれも好適に利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の親水性部材の応用可能な分野の一例を挙げれば、可視光を透過しうる基材が適用可能な用途としては、車両用バックミラー、浴室用鏡、洗面所用鏡、歯科用鏡、道路鏡のような鏡；眼鏡レンズ、光学レンズ、写真機レンズ、内視鏡レンズ、照明用レンズ、半導体用レンズ、複写機用レンズのようなレンズ；プリズム；建物や監視塔の窓ガラス；自動車、鉄道車両、航空機、船舶、潜水艇、雪上車、ロープウエイのゴンドラ、遊園地のゴンドラ、宇宙船のような乗物の窓ガラス；自動車、鉄道車両、航空機、船舶、潜水艇、雪上車、スノーモービル、オートバイ、ロープウエイのゴンドラ、遊園地のゴンドラ、宇宙船のような乗物の風防ガラス；防護用ゴーグル、スポーツ用ゴーグル、防護用マスクのシールド、スポーツ用マスクのシールド、ヘルメットのシールド、冷凍食品陳列ケースのガラス；計測機器のカバーガラス、及び上記物品表面に貼付させるためのフィルムなどが挙げられる。
その他の適用可能な用途としては、建材、建物外装、建物内装、窓枠、窓ガラス、構造部材、乗物の外装及び塗装、機械装置や物品の外装、防塵カバー及び塗装、交通標識、各種表示装置、広告塔、道路用防音壁、鉄道用防音壁、橋梁、ガードレールの外装及び塗装、トンネル内装及び塗装、碍子、太陽電池カバー、太陽熱温水器集熱カバー、ビニールハウス、車両用照明灯のカバー、住宅設備、便器、浴槽、洗面台、照明器具、照明カバー、台所用品、食器、食器洗浄器、食器乾燥器、流し、調理レンジ、キッチンフード、換気扇、及び上記物品表面に貼付させるためのフィルム、家庭用電気製品のハウジングや部品や外装及び塗装、ＯＡ機器製品のハウジングや部品や外装及び塗装、及び上記物品表面に貼付させるためのフィルムなどが挙げられ、その応用範囲は広い。
【実施例】
【００８７】
以下、実施例により、本発明を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらによって限定されるものではない。
（合成例１：有機ケイ素化合物（Ｉ−１）の合成）
３００ｍｌ三口フラスコに、ポリエチレングリコール３０ｇ、イソシアン酸３−トリエトキシシリルプロピル２．０５ｇ、ビスマストリス（２−エチルヘキサノエート）０．０５ｇ及びテトラヒドロフラン１５０ｇを入れ、７時間還流した。それをヘキサン１．５リットル中に投入し、析出した固体をろ取し、ヘキサンにて洗浄後、前記例示化合物（Ｉ−１）の構造を有する有機ケイ素化合物を得た。乾燥後の重量は２７．６ｇであった。1Ｈ−ＮＭＲによりトリエトキシシリル基（Ｓｉ−ＯＣＨ2ＣＨ3；３．５ｐｐｍ）が末端に導入されたことを確認した。ＧＰＣ（ポリエチレンオキシド標準）により重量平均分子量４，０００のポリマーであった。
【００８８】
（合成例２：有機ケイ素化合物（Ｉ−２）の合成）
上記合成例１におけるポリエチレングリコール（３０ｇ）をポリプロピレングリコール（４０ｇ）に変更した他は、同様にして前記例示化合物（Ｉ−２）の構造を有する有機ケイ素化合物を得た。乾燥後の重量は３６．４ｇであった。1Ｈ−ＮＭＲによりトリエトキシシリル基（Ｓｉ−ＯＣＨ2ＣＨ3；３．５ｐｐｍ）が末端に導入されたことを確認した。ＧＰＣ（ポリエチレンオキシド標準）により重量平均分子量４，０００のポリマーであった。
【００８９】
（合成例３：有機ケイ素化合物（Ｉ−１１）の合成）
５００ｍｌ三口フラスコに下記ジイソシアネート５．０ｇ、下記ジオール３３．６ｇ、ビスマストリス（２−エチルヘキサノエート）０．０５ｇ及びテトラヒドロフラン２００ｇを入れ、７時間還流した。次に、さらにジイソシアネート１．０ｇを加え、７時間還流した。その後３−アミノプロピルトリエトキシシラン４．５ｇを加え、６時間室温で攪拌した。それを酢酸エチル１．５リットル中に投入し、析出した固体をろ取し、酢酸エチルにて洗浄後、前記例示化合物（Ｉ−１１）の構造を有する有機ケイ素化合物を得た。乾燥後の重量は３０．３ｇであった。1Ｈ−ＮＭＲによりトリエトキシシリル基（Ｓｉ−ＯＣＨ2ＣＨ3；３．５ｐｐｍ）が末端に導入されたことを確認した。ＧＰＣ（ポリエチレンオキシド標準）により重量平均分子量１０，０００のポリマーであった。
【００９０】
【化２３】
2007270088.tif 000024
【００９１】
（合成例４：有機ケイ素化合物（ＩＩ−２４）の合成）
５００ｍｌ三口フラスコに下記ジイソシアネート１０．０ｇ、下記ジアミン３７．７ｇ、ビスマストリス（２−エチルヘキサノエート）０．０５ｇ及びテトラヒドロフラン２００ｇを入れ、７時間還流した。次に、さらにジイソシアネート１．０ｇを加え、７時間還流した。その後３−アミノプロピルトリエトキシシラン４．５ｇ及びアミノプロパン１．２ｇを加え、６時間室温で攪拌した。それを酢酸エチル１．５リットル中に投入し、析出した固体をろ取し、酢酸エチルにて洗浄後、前記例示化合物（ＩＩ−２４）の構造を有する有機ケイ素化合物を得た。乾燥後の重量は３９．５ｇであった。1Ｈ−ＮＭＲによりトリエトキシシリル基（Ｓｉ−ＯＣＨ2ＣＨ3；３．５ｐｐｍ）が末端に導入されたことを確認した。ＧＰＣ（ポリエチレンオキシド標準）により重量平均分子量５０，０００のポリマーであった。
【００９２】
【化２４】
2007270088.tif 000025
【００９３】
（実施例１〜８）
〔親水性組成物（ゾルゲル液）の調製〕
下記親水性塗布液組成物１又は２に記載の成分を均一に混合し、２０℃で、２時間撹拌して加水分解を行い、ゾル状の親水性塗布液組成物を得た。
＜親水性組成物１＞
・（ａ）有機ケイ素化合物（表１に記載の化合物）                      ２５質量部
・（ｂ）アルコキシド化合物（表１に記載の化合物）                    ７５質量部
・蒸留水                                                        １００８質量部
・エタノール                                                        ６８質量部
【００９４】
（実施例９〜１５）
＜親水性組成物２＞
・（ａ）有機ケイ素化合物（表１に記載の化合物）                      ２２質量部
・（ｂ）アルコキシド化合物（表１に記載の化合物）                    ６７質量部
・（ｃ）触媒（表１に記載の化合物）                                  １１質量部
・蒸留水                                                        １００８質量部
・エタノール                                                        ６８質量部
【００９５】
〔表面親水性部材の作製〕
基材であるガラス板（遠藤科学製）に、上記親実施例１〜１５の親水性塗布液組成物を乾燥後の塗布量が２ｇ／ｍ2となるように塗布し、１００℃、１０分加熱乾燥させて基材上に親水性層を形成し実施例１〜１５の表面親水性部材を得た。
【００９６】
（比較例１）
前記実施例９において、本発明の有機ケイ素化合物（Ｉ−１）に代えて、下記構造を有する本発明の範囲外の比較有機ケイ素化合物（１）〔表１中に、（１）と記載〕を用いた他は、同様にして比較例１の表面親水性部材を得た。
（比較例２）
前記実施例９において、本発明の有機ケイ素化合物（Ｉ−１）に代えて、下記構造を有する本発明の範囲外の比較有機ケイ素化合物（２）〔表１中に、（２）と記載〕を用いた他は、同様にして比較例２の表面親水性部材を得た。
【００９７】
〔表面親水性部材の評価〕
〔耐摩擦性の評価〕
得られた親水性部材表面を不織布（ＢＥＭＣＯＴ、旭化学繊維社製）で１００回擦り、その前後の接触角（空中水滴接触角）を、協和界面科学（株）製、ＤｒｏｐＭａｓｔｅｒ５００を用いて測定した。擦り前後の接触角の変化が少ないものほど、親水性が低下せず耐久性に優れると評価する。
○：擦り前後の接触角の変化が１°
△：１°より大きく２°以下
×：２°より大きい
【００９８】
〔防曇性の評価〕
上記で得られた親水性部材に、昼間、室内の蛍光灯下で、１分間水蒸気を当て、水蒸気から離した後、２５℃、ＲＨ１０％の環境下に配置し、前記と同様の照射条件の蛍光灯下において曇り具合及びその変化を下記基準により三段階で官能評価した。
○：曇りが観察されない
△：曇っているが、１０秒以内に回復し、曇りが見られなくなる
×：曇っており、曇りが１０秒経過しても回復しない
【００９９】
〔防汚性の評価〕
上記で得られた親水性部材表面に油性インク（三菱鉛筆株式会社製油性マーカー）で線を書き、水を掛け続け、流れ落ちるかを三段階で官能評価した。
○：インクが１分以内に取れる
△：１分を経過した後インクが取れる
×：２分を超え１０分間にわたり実施してもインクがとれない
耐摩擦性、防汚性及び防曇性の評価結果は下記表１に示す。
【０１００】
【表１】
2007270088.tif 000026
【０１０１】
なお、前記表１に記載の有機ケイ素化合物（１）、（２）及びアルコキシド化合物の構造は以下に示すとおりである。
【０１０２】
【化２５】
2007270088.tif 000027
【０１０３】
表１に明らかなように、本発明の親水性組成物を用いて形成した親水性膜は、防汚性、防曇性に優れ、親水膜の耐摩擦性が良好であった。また、実施例１〜８と実施例９〜１５との対比において、親水性膜の形成時に、触媒を添加することで耐摩擦性に一層の改良が見られることがわかる。
他方、本発明の範囲外の有機ケイ素化合物を含有する親水性組成物を用いて形成した比較例１、２の親水性膜は、防汚性、防曇性が不十分であり、実用上問題のあるレベルであった。