(57)【要約】  機能成分と連結成分を含む表面処理剤であって、前記連結成分が、前記機能成分と水素結合及び／又は共有結合することができ、且つ表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能成分と連結成分とを含む表面処理剤であって、
前記連結成分が、前記機能成分と水素結合及び／又は共有結合することができ、且つ基材の表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、
前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供することを特徴とする表面処理剤。
【請求項２】
前記有益な特性が、前記表面処理剤が前記表面に結合されていないときの前記表面と比較して、耐汚損特性の向上、汚損物放出性の向上、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び最適な伝熱性能の維持の１つ以上である請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項３】
前記処理された表面が、疎水性である請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項４】
前記処理された表面が、９０°超の、前記処理された表面上の水滴の接触角を有する請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項５】
前記機能成分が、ハロゲン化されている請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項６】
前記機能成分が、２，２−ジフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、２，２−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、３，３，３−トリフルオロプロピルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチルアミン、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルアミン、３−フルオロ−６−ヒドロキシベンジルアミン、５−フルオロ−１，３−チアゾール−２−アミン、５−フルオロ−４−メチル−１，３−チアゾール−２−アミン、［（５−フルオロ−１Ｈ−ベンズイミダゾール−２−イル）メチル］アミン二塩酸塩、４−クロロ−６−フルオロ−１，３−ベンゾチアゾール−２−アミン、３−フルオロ−５−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，６−ジクロロ−４−（トリフルオロメチル）アニリン、４−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、３−（トリフルオロメチル）アニリン、１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロオクチルアミン、４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１１，１１，１１−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、３，３，３−トリフルオロ−１−プロパンアミン塩酸塩、トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−メチル−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロ−１−ブタノール、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロヘキサン−１−オール、２−トリフルオロメチル−２−プロパノール、１，１，１−トリフルオロ−２−プロパノール、及びオクタデシルアミンから選択される請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項７】
前記機能成分が、アミン基を含む請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項８】
前記機能成分が、ヒドロキシル基を含む請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項９】
前記機能成分が、カルボン酸基を含む請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項１０】
前記機能成分が、有機塩化物基を含む請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項１１】
更に、少なくとも第２の機能成分を含む請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項１２】
更に、少なくとも第２の連結成分を含む請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項１３】
前記基材が、金属を含む請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項１４】
前記金属が、亜鉛、スズ、鉛、モリブデン、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、鋼、又はそれらの組合せを含む請求項１３に記載の表面処理剤。
【請求項１５】
前記基材が、ガラス、セラミック、又はガラス繊維を含む請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項１６】
前記基材が、プラスチックを含む請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項１７】
前記プラスチックが、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、又はポリオキシメチレンを含む請求項１６に記載の表面処理剤。
【請求項１８】
前記基材が、コーティングを含む請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項１９】
前記コーティングが、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの１つ以上を含む請求項１８に記載の表面処理剤。
【請求項２０】
前記連結成分が、Ａ−Ｒ−Ｂの構造を有し、Ａは、前記機能成分と水素結合及び／又は共有結合することができ、Ｒは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Ｂは、基材の表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、前記処理された表面を形成する請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項２１】
前記Ａが、イソシアナートを含む請求項２０に記載の表面処理剤。
【請求項２２】
前記Ａが、アクリラート、ビニル、及びエポキシドのうちの１つ以上を含む請求項２０に記載の表面処理剤。
【請求項２３】
前記Ｂが、シリルを含む請求項２０に記載の表面処理剤。
【請求項２４】
前記シリルが、官能化されている請求項２３に記載の表面処理剤。
【請求項２５】
前記シリルが、アルコキシシリルである請求項２３に記載の表面処理剤。
【請求項２６】
前記Ｒが、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖である請求項２０に記載の表面処理剤。
【請求項２７】
前記Ｒが、１〜２４個の原子の長さを有する請求項２６に記載の表面処理剤。
【請求項２８】
前記Ｒが、Ｏ、Ｎ、又はＳの１つ以上で置換されている請求項２６に記載の表面処理剤。
【請求項２９】
前記表面処理剤が、製造されたままのシランを含む請求項２０に記載の表面処理剤。
【請求項３０】
前記製造されたままのシランが、疎水性部分を含む請求項２９に記載の表面処理剤。
【請求項３１】
前記製造されたままのシランが、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、（３−クロロプロピル）トリメトキシシラン、（３−クロロプロピル）トリエトキシシラン、ジメトキシ−メチル（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル（ｏｘｔｙｌ）トリエトキシシラン、トリエトキシオクチルシラン、トリエトキシ（３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロオクチル）シラン、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、トリメトキシオクチルシラン、（３−グリシドキシプロピル）メチルジメトキシシラン、及びトリクロロ（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル）シランから選択される１つ以上である請求項２９に記載の表面処理剤。
【請求項３２】
前記表面処理剤が、分子の規則的集合体を含む請求項２０に記載の表面処理剤。
【請求項３３】
前記分子の規則的集合体が、単層を含む請求項３２に記載の表面処理剤。
【請求項３４】
前記単層が、自己組織化単層である請求項３３に記載の表面処理剤。
【請求項３５】
前記処理された表面が、前記基材よりも疎水性である請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項３６】
前記処理された表面が、前記基材の伝熱係数の約±２０％以内の伝熱係数を有する請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項３７】
前記処理された表面が、前記基材よりも腐食速度が遅い請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項３８】
前記処理された表面が、前記基材と比較してスケール付着に抵抗性を示す請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項３９】
前記処理された表面が、前記基材と比較して生物の蓄積に抵抗性を示す請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項４０】
前記表面処理剤が、前記表面の少なくとも１０％を覆う請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項４１】
前記処理された表面が、水への曝露下で伝熱係数を１週間維持する請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項４２】
前記基材が、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内のコンポーネントである請求項１に記載の表面処理剤。
【請求項４３】
前記基材が、前記熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内に流体導管を形成し、前記表面が、前記流体導管の内表面である請求項４２に記載の表面処理剤。
【請求項４４】
基材及び表面処理剤に由来する処理された表面であって、
前記基材が、表面を有し、
前記表面処理剤が、機能成分及び連結成分に由来し、
前記連結成分が、前記機能成分と水素結合及び／又は共有結合することができ、且つ前記表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、前記処理された表面を形成し、
前記機能成分と前記連結成分とが、水素結合及び／又は共有結合しており、
前記連結成分と前記基材の前記表面とが、水素結合及び／又は共有結合しており、
前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供することを特徴とする処理された表面。
【請求項４５】
前記連結成分が、Ａ−Ｒ−Ｂの構造を有し、Ａは、前記機能成分と水素結合及び／又は共有結合することができ、Ｒは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Ｂは、基材の表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、前記処理された表面を形成する請求項４１に記載の処理された表面。
【請求項４６】
前記Ａが、イソシアナートを含む請求項４５に記載の処理された表面。
【請求項４７】
前記Ａが、アクリラート、ビニル、及びエポキシドのうちの１つ以上を含む請求項４５に記載の処理された表面。
【請求項４８】
前記Ｂが、シリルを含む請求項４５に記載の処理された表面。
【請求項４９】
前記シリルが、官能化されている請求項４８に記載の処理された表面。
【請求項５０】
前記シリルが、アルコキシシリルである請求項４８に記載の処理された表面。
【請求項５１】
前記Ｒが、１〜２４個の原子の長さを有する請求項４５に記載の処理された表面。
【請求項５２】
前記Ｒの原子の１つ以上が、Ｏ、Ｎ、及びＳの１つ以上で置換されている請求項４５に記載の処理された表面。
【請求項５３】
前記有益な特性が、耐汚損特性の向上、汚損物放出性の向上、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び最適な伝熱性能の維持の１つ以上である請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項５４】
前記処理された表面が、疎水性である請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項５５】
前記処理された表面が、９０°超の、前記処理された表面上の水滴の接触角を有する請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項５６】
前記機能成分が、ハロゲン化されている請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項５７】
前記機能成分が、２，２−ジフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、２，２−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、３，３，３−トリフルオロプロピルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチルアミン、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルアミン、３−フルオロ−６−ヒドロキシベンジルアミン、５−フルオロ−１，３−チアゾール−２−アミン、５−フルオロ−４−メチル−１，３−チアゾール−２−アミン、［（５−フルオロ−１Ｈ−ベンズイミダゾール−２−イル）メチル］アミン二塩酸塩、４−クロロ−６−フルオロ−１，３−ベンゾチアゾール−２−アミン、３−フルオロ−５−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，６−ジクロロ−４−（トリフルオロメチル）アニリン、４−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、３−（トリフルオロメチル）アニリン、１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロオクチルアミン、４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１１，１１，１１−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、３，３，３−トリフルオロ−１−プロパンアミン塩酸塩、トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−メチル−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロ−１−ブタノール、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロヘキサン−１−オール、２−トリフルオロメチル−２−プロパノール、１，１，１−トリフルオロ−２−プロパノール、及びオクタデシルアミンから選択される請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項５８】
前記機能成分が、アミン基を含む請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項５９】
前記機能成分が、ヒドロキシル基を含む請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項６０】
前記機能成分が、カルボン酸基を含む請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項６１】
更に、少なくとも第２の機能成分を含む請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項６２】
更に、少なくとも第２の連結成分を含む請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項６３】
前記基材が、コーティングを含む請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項６４】
前記コーティングが、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの１つ以上を含む請求項６３に記載の処理された表面。
【請求項６５】
前記基材が、金属を含む請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項６６】
前記金属が、亜鉛、スズ、鉛、モリブデン、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、鋼、又はそれらの組合せを含む請求項６５に記載の処理された表面。
【請求項６７】
前記基材が、ガラス、セラミック、又はガラス繊維を含む請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項６８】
前記基材が、プラスチックを含む請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項６９】
前記プラスチックが、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、又はポリオキシメチレンを含む請求項６８に記載の処理された表面。
【請求項７０】
前記表面処理剤が、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、（３−クロロプロピル）トリメトキシシラン、ジメトキシ−メチル（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、又は１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル（ｏｘｔｙｌ）トリエトキシシラン、トリエトキシオクチルシラン、トリエトキシ（３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロオクチル）シラン、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、トリメトキシオクチルシラン、（３−グリシドキシプロピル）メチルジメトキシシラン、又はトリクロロ（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル）シランを含む請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項７１】
前記表面処理剤が、分子の規則的集合体を含む請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項７２】
前記分子の規則的集合体が、単層を含む請求項７１に記載の処理された表面。
【請求項７３】
前記単層が、自己組織化単層である請求項７２に記載の処理された表面。
【請求項７４】
前記処理された表面が、前記基材よりも疎水性である請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項７５】
前記処理された表面が、前記基材の伝熱係数の約±２０％以内の伝熱係数を有する請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項７６】
前記処理された表面が、前記基材よりも腐食速度が遅い請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項７７】
前記処理された表面が、前記基材と比較してスケール付着に抵抗性を示す請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項７８】
前記処理された表面が、前記基材と比較して生物の蓄積に抵抗性を示す請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項７９】
前記表面処理剤が、前記表面の少なくとも１０％を覆う請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項８０】
前記材料が、水への曝露下で伝熱係数を１週間維持する請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項８１】
前記基材が、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内のコンポーネントである請求項４４に記載の処理された表面。
【請求項８２】
前記基材が、前記熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内に流体導管を形成し、前記表面が、前記流体導管の内表面である請求項８１に記載の処理された表面。
【請求項８３】
基材及び表面処理剤に由来する処理された表面であって、
前記基材が、表面を有し、
前記表面処理剤が、Ｘ−Ｒ−Ｂの構造を有し、Ｘは、機能成分であり、Ｒは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Ｂは、前記基材の前記表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、
前記Ｂと前記基材の前記表面とが、水素結合及び／又は共有結合しており、
前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供することを特徴とする処理された表面。
【請求項８４】
前記有益な特性が、耐汚損特性の向上、汚損物放出性の向上、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び最適な伝熱性能の維持の１つ以上である請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項８５】
前記処理された表面が、疎水性である請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項８６】
前記処理された表面が、９０°超の、前記処理された表面上の水滴の接触角を有する請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項８７】
前記機能成分が、ハロゲン化されている請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項８８】
前記機能成分が、２，２−ジフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、２，２−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、３，３，３−トリフルオロプロピルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチルアミン、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルアミン、３−フルオロ−６−ヒドロキシベンジルアミン、５−フルオロ−１，３−チアゾール−２−アミン、５−フルオロ−４−メチル−１，３−チアゾール−２−アミン、［（５−フルオロ−１Ｈ−ベンズイミダゾール−２−イル）メチル］アミン二塩酸塩、４−クロロ−６−フルオロ−１，３−ベンゾチアゾール−２−アミン、３−フルオロ−５−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，６−ジクロロ−４−（トリフルオロメチル）アニリン、４−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、３−（トリフルオロメチル）アニリン、１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロオクチルアミン、４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１１，１１，１１−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、３，３，３−トリフルオロ−１−プロパンアミン塩酸塩、トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−メチル−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロ−１−ブタノール、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロヘキサン−１−オール、２−トリフルオロメチル−２−プロパノール、１，１，１−トリフルオロ−２−プロパノール、及びオクタデシルアミンから選択される請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項８９】
前記機能成分が、アミン基を含む請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項９０】
前記機能成分が、ヒドロキシル基を含む請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項９１】
前記機能成分が、カルボン酸基を含む請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項９２】
更に、少なくとも第２の機能成分を含む請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項９３】
更に、少なくとも第２の連結成分を含む請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項９４】
前記基材が、コーティングを含む請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項９５】
前記コーティングが、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの１つ以上を含む請求項９４に記載の処理された表面。
【請求項９６】
前記基材が、金属を含む請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項９７】
前記金属が、亜鉛、スズ、鉛、モリブデン、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、鋼、又はそれらの組合せを含む請求項９６に記載の処理された表面。
【請求項９８】
前記基材が、ガラス、セラミック、又はガラス繊維を含む請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項９９】
前記基材が、プラスチックを含む請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項１００】
前記プラスチックが、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、又はポリオキシメチレンを含む請求項９９に記載の処理された表面。
【請求項１０１】
前記Ｂが、シリルを含む請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項１０２】
前記シリルが、官能化されている請求項１０１に記載の処理された表面。
【請求項１０３】
前記シリルが、アルコキシシリルである請求項１０１に記載の処理された表面。
【請求項１０４】
前記Ｒが、１〜２４個の原子の長さを有する請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項１０５】
前記Ｒの原子の１つ以上が、Ｏ、Ｎ、及びＳの１つ以上で置換されている請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項１０６】
前記表面処理剤が、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、（３−クロロプロピル）トリメトキシシラン、ジメトキシ−メチル（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、又は１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル（ｏｘｔｙｌ）トリエトキシシラン、トリエトキシオクチルシラン、トリエトキシ（３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロオクチル）シラン、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、トリメトキシオクチルシラン、（３−グリシドキシプロピル）メチルジメトキシシラン、又はトリクロロ（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル）シランを含む請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項１０７】
前記表面処理剤が、分子の規則的集合体を含む請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項１０８】
前記分子の規則的集合体が、単層を含む請求項１０４に記載の処理された表面。
【請求項１０９】
前記単層が、自己組織化単層である請求項１０５に記載の処理された表面。
【請求項１１０】
前記処理された表面が、前記基材よりも疎水性である請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項１１１】
前記処理された表面が、前記基材の伝熱係数の約±２０％以内の伝熱係数を有する請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項１１２】
前記処理された表面が、前記基材よりも腐食速度が遅い請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項１１３】
前記処理された表面が、前記基材と比較してスケール付着に抵抗性を示す請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項１１４】
前記処理された表面が、前記基材と比較して生物の蓄積に抵抗性を示す請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項１１５】
前記表面処理剤が、前記表面の少なくとも１０％を覆う請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項１１６】
前記材料が、水への曝露下で伝熱係数を１週間維持する請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項１１７】
前記基材が、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内のコンポーネントである請求項８３に記載の処理された表面。
【請求項１１８】
前記基材が、前記熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内に流体導管を形成し、前記表面が、前記流体導管の内表面である請求項１１７に記載の処理された表面。
【請求項１１９】
機能成分と連結成分とを含む表面処理剤を基材の表面の少なくとも一部に適用する方法であって、
ａ）前記機能成分と前記連結成分とを組み合わせて前記表面処理剤を形成することと、
ｂ）前記表面処理剤を前記表面に適用して、処理された表面を形成することとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２０】
前記機能成分が、ハロゲン化されている請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２１】
前記機能成分が、２，２−ジフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、２，２−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、３，３，３−トリフルオロプロピルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチルアミン、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルアミン、３−フルオロ−６−ヒドロキシベンジルアミン、５−フルオロ−１，３−チアゾール−２−アミン、５−フルオロ−４−メチル−１，３−チアゾール−２−アミン、［（５−フルオロ−１Ｈ−ベンズイミダゾール−２−イル）メチル］アミン二塩酸塩、４−クロロ−６−フルオロ−１，３−ベンゾチアゾール−２−アミン、３−フルオロ−５−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，６−ジクロロ−４−（トリフルオロメチル）アニリン、４−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、３−（トリフルオロメチル）アニリン、１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロオクチルアミン、４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１１，１１，１１−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、３，３，３−トリフルオロ−１−プロパンアミン塩酸塩、トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−メチル−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロ−１−ブタノール、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロヘキサン−１−オール、２−トリフルオロメチル−２−プロパノール、１，１，１−トリフルオロ−２−プロパノール、及びオクタデシルアミンから選択される請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２２】
前記機能成分が、アミン基を含む請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２３】
前記機能成分が、ヒドロキシル基を含む請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２４】
前記機能成分が、カルボン酸基を含む請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２５】
前記機能成分が、有機塩化物基を含む請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２６】
更に、少なくとも第２の機能成分を含む請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２７】
更に、少なくとも第２の連結成分を含む請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２８】
前記基材が、金属を含む請求項１１９に記載の方法。
【請求項１２９】
前記金属が、亜鉛、スズ、鉛、モリブデン、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、鋼、又はそれらの組合せを含む請求項１２８に記載の方法。
【請求項１３０】
前記基材が、ガラス、セラミック、又はガラス繊維を含む請求項１１９に記載の方法。
【請求項１３１】
前記基材が、プラスチックを含む請求項１１９に記載の方法。
【請求項１３２】
前記プラスチックが、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、又はポリオキシメチレンを含む請求項１３１に記載の方法。
【請求項１３３】
前記基材が、コーティングを含む請求項１１９に記載の方法。
【請求項１３４】
前記コーティングが、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの１つ以上を含む請求項１３３に記載の方法。
【請求項１３５】
前記連結成分が、Ａ−Ｒ−Ｂの構造を有し、Ａは、前記機能成分と水素結合及び／又は共有結合することができ、Ｒは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Ｂは、基材の表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、前記処理された表面を形成する請求項１１９に記載の方法。
【請求項１３６】
前記Ａが、イソシアナートを含む請求項１３５に記載の方法。
【請求項１３７】
前記Ａが、アクリラート、ビニル、及びエポキシドのうちの１つ以上を含む請求項１３５に記載の方法。
【請求項１３８】
前記Ｂが、シリルを含む請求項１３５に記載の方法。
【請求項１３９】
前記シリルが、官能化されている請求項１３８に記載の方法。
【請求項１４０】
前記シリルが、アルコキシシリルである請求項１３８に記載の方法。
【請求項１４１】
前記Ｒが、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖である請求項１３５に記載の方法。
【請求項１４２】
前記Ｒが、１〜２４個の原子の長さを有する請求項１３５に記載の方法。
【請求項１４３】
前記Ｒが、Ｏ、Ｎ、又はＳの１つ以上で置換されている請求項１３５に記載の方法。
【請求項１４４】
前記表面処理剤が、製造されたままのシランを含む請求項１１９に記載の方法。
【請求項１４５】
前記製造されたままのシランが、疎水性部分を含む請求項１４４に記載の方法。
【請求項１４６】
前記製造されたままのシランが、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、（３−クロロプロピル）トリメトキシシラン、（３−クロロプロピル）トリエトキシシラン、ジメトキシ−メチル（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル（ｏｘｔｙｌ）トリエトキシシラン、トリエトキシオクチルシラン、トリエトキシ（３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロオクチル）シラン、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、トリメトキシオクチルシラン、（３−グリシドキシプロピル）メチルジメトキシシラン、及びトリクロロ（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル）シランから選択される１つ以上である請求項１４４に記載の方法。
【請求項１４７】
前記表面処理剤が、分子の規則的集合体を含む請求項１１９に記載の方法。
【請求項１４８】
前記分子の規則的集合体が、単層を含む請求項１１９に記載の方法。
【請求項１４９】
前記単層が、自己組織化単層である請求項１４８に記載の方法。
【請求項１５０】
基材の性能を改善する方法であって、前記性能が、耐汚損特性の向上、汚損物放出性の向上、腐食の抑制、表面エネルギーの上昇、疎水性の向上、スケール付着の抑制、及び伝熱の増大の１つ以上であり、前記方法が、
ａ）機能成分と連結成分とを組み合わせて表面処理剤を形成することと、
ｂ）前記表面処理剤を前記表面に適用して、処理された表面を形成することとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１５１】
前記機能成分が、ハロゲン化されている請求項１５０に記載の方法。
【請求項１５２】
前記機能成分が、２，２−ジフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、２，２−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、３，３，３−トリフルオロプロピルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチルアミン、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルアミン、３−フルオロ−６−ヒドロキシベンジルアミン、５−フルオロ−１，３−チアゾール−２−アミン、５−フルオロ−４−メチル−１，３−チアゾール−２−アミン、［（５−フルオロ−１Ｈ−ベンズイミダゾール−２−イル）メチル］アミン二塩酸塩、４−クロロ−６−フルオロ−１，３−ベンゾチアゾール−２−アミン、３−フルオロ−５−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，６−ジクロロ−４−（トリフルオロメチル）アニリン、４−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、３−（トリフルオロメチル）アニリン、１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロオクチルアミン、４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１１，１１，１１−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、３，３，３−トリフルオロ−１−プロパンアミン塩酸塩、トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−メチル−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロ−１−ブタノール、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロヘキサン−１−オール、２−トリフルオロメチル−２−プロパノール、１，１，１−トリフルオロ−２−プロパノール、及びオクタデシルアミンから選択される請求項１５０に記載の方法。
【請求項１５３】
前記機能成分が、アミン基を含む請求項１５０に記載の方法。
【請求項１５４】
前記機能成分が、ヒドロキシル基を含む請求項１５０に記載の方法。
【請求項１５５】
前記機能成分が、カルボン酸基を含む請求項１５０に記載の方法。
【請求項１５６】
前記機能成分が、有機塩化物基を含む請求項１５０に記載の方法。
【請求項１５７】
更に、少なくとも第２の機能成分を含む請求項１５０に記載の方法。
【請求項１５８】
更に、少なくとも第２の連結成分を含む請求項１５０に記載の方法。
【請求項１５９】
前記基材が、金属を含む請求項１５０に記載の方法。
【請求項１６０】
前記金属が、亜鉛、スズ、鉛、モリブデン、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、鋼、又はそれらの組合せを含む請求項１５９に記載の方法。
【請求項１６１】
前記基材が、ガラス、セラミック、又はガラス繊維を含む請求項１５０に記載の方法。
【請求項１６２】
前記基材が、プラスチックを含む請求項１５０に記載の方法。
【請求項１６３】
前記プラスチックが、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、又はポリオキシメチレンを含む請求項１６２に記載の方法。
【請求項１６４】
前記基材が、コーティングを含む請求項１５０に記載の方法。
【請求項１６５】
前記コーティングが、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの１つ以上を含む請求項１６４に記載の方法。
【請求項１６６】
前記連結成分が、Ａ−Ｒ−Ｂの構造を有し、Ａは、前記機能成分と水素結合及び／又は共有結合することができ、Ｒは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Ｂは、基材の表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、前記処理された表面を形成する請求項１５０に記載の方法。
【請求項１６７】
前記Ａが、イソシアナートを含む請求項１６６に記載の方法。
【請求項１６８】
前記Ａが、アクリラート、ビニル、及びエポキシドのうちの１つ以上を含む請求項１６６に記載の方法。
【請求項１６９】
前記Ｂが、シリルを含む請求項１６６に記載の方法。
【請求項１７０】
前記シリルが、官能化されている請求項１６９に記載の方法。
【請求項１７１】
前記シリルが、アルコキシシリルである請求項１６９に記載の方法。
【請求項１７２】
前記Ｒが、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖である請求項１６６に記載の方法。
【請求項１７３】
前記Ｒが、１〜２４個の原子の長さを有する請求項１６６に記載の方法。
【請求項１７４】
前記Ｒが、Ｏ、Ｎ、又はＳの１つ以上で置換されている請求項１６６に記載の方法。
【請求項１７５】
前記表面処理剤が、製造されたままのシランを含む請求項１５０に記載の方法。
【請求項１７６】
前記製造されたままのシランが、疎水性部分を含む請求項１７５に記載の方法。
【請求項１７７】
前記製造されたままのシランが、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、（３−クロロプロピル）トリメトキシシラン、（３−クロロプロピル）トリエトキシシラン、ジメトキシ−メチル（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル（ｏｘｔｙｌ）トリエトキシシラン、トリエトキシオクチルシラン、トリエトキシ（３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロオクチル）シラン、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、トリメトキシオクチルシラン、（３−グリシドキシプロピル）メチルジメトキシシラン、及びトリクロロ（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル）シランから選択される１つ以上である請求項１７５に記載の方法。
【請求項１７８】
前記表面処理剤が、分子の規則的集合体を含む請求項１５０に記載の方法。
【請求項１７９】
前記分子の規則的集合体が、単層を含む請求項１５０に記載の方法。
【請求項１８０】
前記単層が、自己組織化単層である請求項１７９に記載の方法。
【請求項１８１】
基材の性能を改善する方法であって、前記性能が、耐汚損特性の向上、汚損物放出性の向上、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び最適な伝熱性能の維持の１つ以上であり、前記方法が、
表面処理剤を前記基材の表面に適用して、処理された表面を形成することを含み、
前記表面処理剤が、Ｘ−Ｒ−Ｂの構造を有し、Ｘは、機能成分であり、Ｒは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Ｂは、前記基材の前記表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、処理された表面を形成することを特徴とする方法。
【請求項１８２】
前記表面処理剤を前記基材に適用する前に、前記表面処理剤を溶媒と組み合わせることを更に含む請求項１８１に記載の方法。
【請求項１８３】
前記機能成分が、溶媒中に提供される請求項１８１に記載の方法。
【請求項１８４】
前記連結成分が、溶媒中に提供される請求項１８１に記載の方法。
【請求項１８５】
前記溶媒が、水である請求項１８２に記載の方法。
【請求項１８６】
前記溶媒が、有機溶媒である請求項１８２に記載の方法。
【請求項１８７】
前記溶媒が、２種以上の溶媒を含む請求項１８２に記載の方法。
【請求項１８８】
前記表面処理剤を前記表面に適用する前に、溶媒を前記表面処理剤に添加することを更に含む請求項１８２に記載の方法。
【請求項１８９】
前記表面処理剤を前記基材に適用する前に、溶媒を前記基材に適用し、前記基材を清浄することを更に含む請求項１８１に記載の方法。
【請求項１９０】
前記機能成分と前記連結成分を、溶媒に組み合わせることを更に含む請求項１８１に記載の方法。
【請求項１９１】
前記機能成分と、前記連結成分と、前記溶媒を、酸又は塩基に組み合わせることを更に含む請求項１９０に記載の方法。
【請求項１９２】
前記連結成分が、前記溶媒の０．００１％〜１０％（ｗ／ｖ）の量である請求項１９０に記載の方法。
【請求項１９３】
前記機能成分及び前記連結成分のモル比が、１：１０〜１０：１である請求項１９０に記載の方法。
【請求項１９４】
第２の機能成分を前記連結成分と組み合わせることを更に含む請求項１８１に記載の方法。
【請求項１９５】
前記処理された表面を乾燥させることを更に含む請求項１８１に記載の方法。
【請求項１９６】
前記基材が、金属を含む請求項１８１に記載の方法。
【請求項１９７】
前記金属が、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、鋼、又はそれらの組合せを含む請求項１９６に記載の方法。
【請求項１９８】
前記基材が、ガラス、セラミック、又はガラス繊維を含む請求項１８１に記載の方法。
【請求項１９９】
前記基材が、プラスチックを含む請求項１８１に記載の方法。
【請求項２００】
前記プラスチックが、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、又はポリオキシメチレンを含む請求項１９９に記載の方法。
【請求項２０１】
前記基材が、コーティングを含む請求項１８１に記載の方法。
【請求項２０２】
前記表面処理剤を適用する前に、コーティングを前記基材の前記表面に適用することを更に含む請求項１８１に記載の方法。
【請求項２０３】
前記コーティングが、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの１つ以上を含む請求項２０１に記載の方法。
【請求項２０４】
前記表面処理剤を前記表面に適用することが、前記表面を含む装置を通して前記表面処理剤を流動させることを含み、前記表面は、前記表面処理剤が流動する導管を画定する請求項１８１に記載の方法。
【請求項２０５】
前記装置が、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔である請求項２０４に記載の方法。
【請求項２０６】
前記基材が、前記熱交換器、前記凝縮器、前記蒸発器、又は前記冷却塔内に流体導管を形成し、前記表面が、前記流体導管の内表面である請求項２０５に記載の方法。
【請求項２０７】
機能成分と連結成分に由来する化合物である表面処理剤であって、
前記連結成分が、前記機能成分と水素結合及び／又は共有結合することができ、且つ基材の表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、
前記機能成分と前記連結成分が結合されており、
前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供することを特徴とする表面処理剤。
【請求項２０８】
前記有益な特性が、前記表面処理剤が前記表面に結合されていないときの前記表面と比較して、耐汚損特性の向上、汚損物放出性の向上、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び最適な伝熱性能の維持の１つ以上である請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２０９】
前記処理された表面が、疎水性である請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２１０】
前記処理された表面が、９０°超の、前記処理された表面上の水滴の接触角を有する請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２１１】
前記機能成分が、ハロゲン化されている請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２１２】
前記機能成分が、２，２−ジフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、２，２−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、３，３，３−トリフルオロプロピルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチルアミン、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルアミン、３−フルオロ−６−ヒドロキシベンジルアミン、５−フルオロ−１，３−チアゾール−２−アミン、５−フルオロ−４−メチル−１，３−チアゾール−２−アミン、［（５−フルオロ−１Ｈ−ベンズイミダゾール−２−イル）メチル］アミン二塩酸塩、４−クロロ−６−フルオロ−１，３−ベンゾチアゾール−２−アミン、３−フルオロ−５−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，６−ジクロロ−４−（トリフルオロメチル）アニリン、４−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、３−（トリフルオロメチル）アニリン、１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロオクチルアミン、４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１１，１１，１１−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、３，３，３−トリフルオロ−１−プロパンアミン塩酸塩、トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−メチル−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロ−１−ブタノール、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロヘキサン−１−オール、２−トリフルオロメチル−２−プロパノール、１，１，１−トリフルオロ−２−プロパノール、及びオクタデシルアミンから選択される請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２１３】
前記機能成分が、アミン基を含む請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２１４】
前記機能成分が、ヒドロキシル基を含む請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２１５】
前記機能成分が、カルボン酸基を含む請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２１６】
前記機能成分が、有機塩化物基を含む請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２１７】
更に、少なくとも第２の機能成分を含む請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２１８】
更に、少なくとも第２の連結成分を含む請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２１９】
前記基材が、金属を含む請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２２０】
前記金属が、亜鉛、スズ、鉛、モリブデン、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、鋼、又はそれらの組合せを含む請求項２１９に記載の表面処理剤。
【請求項２２１】
前記基材が、ガラス、セラミック、又はガラス繊維を含む請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２２２】
前記基材が、プラスチックを含む請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２２３】
前記プラスチックが、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、又はポリオキシメチレンを含む請求項２２２に記載の表面処理剤。
【請求項２２４】
前記基材が、コーティングを含む請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２２５】
前記コーティングが、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの１つ以上を含む請求項２２４に記載の表面処理剤。
【請求項２２６】
前記連結成分が、Ａ−Ｒ−Ｂの構造を有し、Ａは、前記機能成分と水素結合及び／又は共有結合することができ、Ｒは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Ｂは、基材の表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、前記処理された表面を形成する請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２２７】
前記Ａが、イソシアナートを含む請求項２２６に記載の表面処理剤。
【請求項２２８】
前記Ａが、アクリラート、ビニル、及びエポキシドのうちの１つ以上を含む請求項２２６に記載の表面処理剤。
【請求項２２９】
前記Ｂが、シリルを含む請求項２２６に記載の表面処理剤。
【請求項２３０】
前記シリルが、官能化されている請求項２２９に記載の表面処理剤。
【請求項２３１】
前記シリルが、アルコキシシリルである請求項２２９に記載の表面処理剤。
【請求項２３２】
前記Ｒが、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖である請求項２２６に記載の表面処理剤。
【請求項２３３】
前記Ｒが、１〜２４個の原子の長さを有する請求項２３２に記載の表面処理剤。
【請求項２３４】
前記Ｒが、Ｏ、Ｎ、又はＳの１つ以上で置換されている請求項２３２に記載の表面処理剤。
【請求項２３５】
前記表面処理剤が、製造されたままのシランを含む請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２３６】
前記製造されたままのシランが、疎水性部分を含む請求項２３５に記載の表面処理剤。
【請求項２３７】
前記製造されたままのシランが、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、（３−クロロプロピル）トリメトキシシラン、（３−クロロプロピル）トリエトキシシラン、ジメトキシ−メチル（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン）、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル（ｏｘｔｙｌ）トリエトキシシラン、トリエトキシオクチルシラン、トリエトキシ（３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロオクチル）シラン、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、トリメトキシオクチルシラン、（３−グリシドキシプロピル）メチルジメトキシシラン、及びトリクロロ（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル）シランから選択される１つ以上である請求項２３５に記載の表面処理剤。
【請求項２３８】
前記表面処理剤が、分子の規則的集合体を含む請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２３９】
前記分子の規則的集合体が、単層を含む請求項２３８に記載の表面処理剤。
【請求項２４０】
前記単層が、自己組織化単層である請求項２３９に記載の表面処理剤。
【請求項２４１】
前記処理された表面が、前記基材よりも疎水性である請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２４２】
前記処理された表面が、前記基材の伝熱係数の約±２０％以内の伝熱係数を有する請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２４３】
前記処理された表面が、前記基材よりも腐食速度が遅い請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２４４】
前記処理された表面が、前記基材と比較してスケール付着に抵抗性を示す請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２４５】
前記処理された表面が、前記基材と比較して生物の蓄積に抵抗性を示す請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２４６】
前記表面処理剤が、前記表面の少なくとも１０％を覆う請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２４７】
前記処理された表面が、水への曝露下で伝熱係数を１週間維持する請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２４８】
前記基材が、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内のコンポーネントである請求項２０７に記載の表面処理剤。
【請求項２４９】
前記基材が、前記熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内に流体導管を形成し、前記表面が、前記流体導管の内表面である請求項２４８に記載の表面処理剤。
【請求項２５０】
Ｘ−Ｒ−Ｂの構造を有する表面処理剤であって、
Ｘは、機能成分であり、
Ｒは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Ｂは、基材の表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、
前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供することを特徴とする表面処理剤。
【請求項２５１】
前記有益な特性が、前記表面処理剤が前記表面に結合されていないときの前記表面と比較して、耐汚損特性の向上、汚損物放出性の向上、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び最適な伝熱性能の維持の１つ以上である請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２５２】
前記処理された表面が、疎水性である請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２５３】
前記処理された表面が、９０°超の、前記処理された表面上の水滴の接触角を有する請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２５４】
前記機能成分が、ハロゲン化されている請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２５５】
前記機能成分が、２，２−ジフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、２，２−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、３，３，３−トリフルオロプロピルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチルアミン、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルアミン、３−フルオロ−６−ヒドロキシベンジルアミン、５−フルオロ−１，３−チアゾール−２−アミン、５−フルオロ−４−メチル−１，３−チアゾール−２−アミン、［（５−フルオロ−１Ｈ−ベンズイミダゾール−２−イル）メチル］アミン二塩酸塩、４−クロロ−６−フルオロ−１，３−ベンゾチアゾール−２−アミン、３−フルオロ−５−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，６−ジクロロ−４−（トリフルオロメチル）アニリン、４−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、３−（トリフルオロメチル）アニリン、１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロオクチルアミン、４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１１，１１，１１−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、３，３，３−トリフルオロ−１−プロパンアミン塩酸塩、トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−メチル−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロ−１−ブタノール、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロヘキサン−１−オール、２−トリフルオロメチル−２−プロパノール、１，１，１−トリフルオロ−２−プロパノール、及びオクタデシルアミンから選択される請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２５６】
前記機能成分が、アミン基を含む請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２５７】
前記機能成分が、ヒドロキシル基を含む請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２５８】
前記機能成分が、カルボン酸基を含む請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２５９】
前記機能成分が、有機塩化物基を含む請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２６０】
更に、少なくとも第２の機能成分を含む請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２６１】
更に、少なくとも第２の連結成分を含む請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２６２】
前記基材が、金属を含む請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２６３】
前記金属が、亜鉛、スズ、鉛、モリブデン、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、鋼、又はそれらの組合せを含む請求項２６２に記載の表面処理剤。
【請求項２６４】
前記基材が、ガラス、セラミック、又はガラス繊維を含む請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２６５】
前記基材が、プラスチックを含む請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２６６】
前記プラスチックが、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、又はポリオキシメチレンを含む請求項２６５に記載の表面処理剤。
【請求項２６７】
前記基材が、コーティングを含む請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２６８】
前記コーティングが、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの１つ以上を含む請求項２６７に記載の表面処理剤。
【請求項２６９】
前記Ｂが、シリルを含む請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２７０】
前記シリルが、官能化されている請求項２６９に記載の表面処理剤。
【請求項２７１】
前記シリルが、アルコキシシリルである請求項２６９に記載の表面処理剤。
【請求項２７２】
前記Ｒが、１〜２４個の原子の長さを有する請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２７３】
前記Ｒが、Ｏ、Ｎ、又はＳの１つ以上で置換されている請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２７４】
前記表面処理剤が、製造されたままのシランを含む請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２７５】
前記製造されたままのシランが、疎水性部分を含む請求項２７４に記載の表面処理剤。
【請求項２７６】
前記製造されたままのシランが、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、（３−クロロプロピル）トリメトキシシラン、（３−クロロプロピル）トリエトキシシラン、ジメトキシ−メチル（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル（ｏｘｔｙｌ）トリエトキシシラン、トリエトキシオクチルシラン、トリエトキシ（３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロオクチル）シラン、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、トリメトキシオクチルシラン、（３−グリシドキシプロピル）メチルジメトキシシラン、及びトリクロロ（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル）シランから選択される１つ以上である請求項２７５に記載の表面処理剤。
【請求項２７７】
前記表面処理剤が、分子の規則的集合体を含む請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２７８】
前記分子の規則的集合体が、単層を含む請求項２７７に記載の表面処理剤。
【請求項２７９】
前記単層が、自己組織化単層である請求項２７８に記載の表面処理剤。
【請求項２８０】
前記処理された表面が、前記基材よりも疎水性である請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２８１】
前記処理された表面が、前記基材の伝熱係数の約±２０％以内の伝熱係数を有する請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２８２】
前記処理された表面が、前記基材よりも腐食速度が遅い請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２８３】
前記処理された表面が、前記基材と比較してスケール付着に抵抗性を示す請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２８４】
前記処理された表面が、前記基材と比較して生物の蓄積に抵抗性を示す請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２８５】
前記表面処理剤が、前記表面の少なくとも１０％を覆う請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２８６】
前記処理された表面が、水への曝露下で伝熱係数を１週間維持する請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２８７】
前記基材が、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内のコンポーネントである請求項２５０に記載の表面処理剤。
【請求項２８８】
前記基材が、前記熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内に流体導管を形成し、前記表面が、前記流体導管の内表面である請求項２８７に記載の表面処理剤。
【請求項２８９】
ａ．機能成分及び連結成分に由来する化合物；前記連結成分は、Ａ−Ｒ１−Ｂ１の構造を有し、Ａは、前記機能成分と水素結合及び／又は共有結合することができ、Ｒ１は、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Ｂは、基材の表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記機能成分と前記連結成分とは結合されていると、
ｂ．Ｘ−Ｒ２−Ｂの構造を有する化合物；Ｘは、ハロゲン又はハロゲン化成分であり、Ｒ２は、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Ｂ１は、基材の表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、処理された表面を形成するとを含む表面処理剤であって、
前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供することを特徴とする表面処理剤。
【請求項２９０】
前記処理された表面が、表面処理剤なしの前記表面上の水滴の接触角よりも大きい、前記処理された表面上の水滴の接触角を有する請求項２８９に記載の表面処理剤。
【請求項２９１】
前記処理された表面が、表面処理剤なしの前記表面上の水滴の接触角よりも大きい、前記処理された表面上の水滴の接触角を有する請求項２９０に記載の表面処理剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
政府の利益に関する声明
【０００２】
本発明は、ネイビーシーシステムコマンド（ＮＡＶＳＥＡ）により承認された契約番号Ｎ１６１−０４１−０１１０の下での政府の支援によりなされた。政府は、本発明に一定の権利を有する。
【０００３】
関連出願の相互参照
本願は、２０１７年８月１４日出願の、「表面処理剤」と題する米国仮特許出願第６２／５４５，４３８号の利益を主張し、この出願の全体を参照により本明細書に援用する。
【０００４】
本発明は、一般に、表面処理剤及びその使用に関する。より詳細には、本発明は、基材の伝熱性を改善し、及び／又は生物の付着及び／又は蓄積を抑制すると共に基材上の無機スケールの堆積及び基材の腐食（例えば、熱交換器内における）を抑制するために基材上で使用できる表面処理剤に関する。
【背景技術】
【０００５】
熱交換器冷却ループは、各種産業で行われており、重要なコンポーネントから熱を放散させ、ある媒体から別の媒体への熱の移動を利用している。これらのシステム、例えば発電所の凝縮器、蒸発器、ＨＶＡＣチラーは、多くの場合、大量の熱を、水への移動とそれに続く蒸発冷却、又は加熱された水を大量の水に単に排出することにより放散させている。これらのシステムを冷却するには大量の水が必要なため、多くの場合、水は河川、湖、及び海洋などの未処理の水源から引かれる。これらの水には、多くの場合、多種多様な生物と多様な化学物質が含まれているため、熱交換器の冷却ループに曝露される前に水を処理する必要がある。適切な水処理がないと、管内での生物の生育（生物汚損（ｂｉｏｆｏｕｌｉｎｇ））、無機スケールの過剰な堆積、腐食の加速をもたらすことがあり、これらはいずれも、システムの日々の効率と長期的なメンテナンスコストに大きな影響を与える。これらの大量の水を処理して生物の成長と有害な水の化学に対抗することは、費用がかかり、常に効果的ではなく、場所によって大きく異なり、入念な監視を必要とする。水処理体制の負担を軽減するために、これらの冷却システムに適用でき、同時に伝熱性を維持又は向上させつつ無機スケール付着（ｓｃａｌｉｎｇ）、生物付着、及び腐食を抑制する表面処理剤が必要である。
【発明の概要】
【０００６】
いくつかの実施形態では、表面処理剤は、機能成分及び連結成分を含み、前記連結成分は、前記機能成分と水素結合及び／又は共有結合することができ、且つ基材の表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供する。幾つかの実施形態では、前記連結成分は、Ａ−Ｒ−Ｂの構造を有し、Ａは、前記機能成分と水素結合及び／又は共有結合することができ、Ｒは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Ｂは、基材の表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供する。
【０００７】
いくつかの実施形態では、前記表面処理は、機能成分及び連結成分に由来し、前記連結成分は、Ａ−Ｒ−Ｂの構造を有し、Ａは、前記機能成分と水素結合及び／又は共有結合することができ、Ｒは、分岐又は非分岐である炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Ｂは、基材の表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記機能成分と前記連結成分とが水素結合及び／又は共有結合しており、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供する。前記表面処理剤は、生物汚損の抑制、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損（ｆｏｕｌｉｎｇ）の抑制、及び最適な伝熱性能の維持の１つ以上の有益な特性を提供することができる。
【０００８】
いくつかの実施形態では、表面処理剤は、Ｘ−Ｒ−Ｂの構造を有し、Ｘは、ハロゲン又はハロゲン化成分であり、Ｒは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Ｂは、基材の表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供する。
【０００９】
いくつかの実施形態では、処理された表面は、基材及び表面処理剤に由来し、前記基材は表面を有し、前記表面処理剤は、機能成分及び連結成分に由来し、前記連結成分は、Ａ−Ｒ−Ｂの構造を有し、Ａは、前記機能成分と水素結合及び／又は共有結合することができ、Ｒは、分岐又は非分岐である炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Ｂは、前記表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記機能成分と前記連結成分とが水素結合及び／又は共有結合しており、前記連結成分と基材の表面とが結合しており（例えば、水素結合又は共有結合しており）、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供する。いくつかの実施形態では、前記有益な特性は、耐汚損特性の向上（ｉｎｃｒｅａｓｅｄ  ｆｏｕｌ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）、汚損物放出性の向上（ｉｎｃｒｅａｓｅｄ  ｆｏｕｌ  ｒｅｌｅａｓｅ）、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び伝熱の維持の１つ以上の有益な特性である。
【００１０】
いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の機能成分はハロゲン化される。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理表面の機能成分は、２，２−ジフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、２，２−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、３，３，３−トリフルオロプロピルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチルアミン、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルアミン、３−フルオロ−６−ヒドロキシベンジルアミン、５−フルオロ−１，３−チアゾール−２−アミン、５−フルオロ−４−メチル−１，３−チアゾール−２−アミン、［（５−フルオロ−１Ｈ−ベンズイミダゾール−２−イル）メチル］アミン二塩酸塩、４−クロロ−６−フルオロ−１，３−ベンゾチアゾール−２−アミン、３−フルオロ−５−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，６−ジクロロ−４−（トリフルオロメチル）アニリン、４−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、３−（トリフルオロメチル）アニリン、１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロオクチルアミン、４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１１，１１，１１−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、３，３，３−トリフルオロ−１−プロパンアミン塩酸塩、３−フルオロプロピルアミン塩酸塩、２−フルオロエチルアミン塩酸塩、トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−メチル−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロ−１−ブタノール、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロヘキサン−１−オール、２−トリフルオロメチル−２−プロパノール、１，１，１−トリフルオロ−２−プロパノール、及びオクタデシルアミンから選択される。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の機能成分は、アミン基、ヒドロキシル基、有機塩化物、及び／又はカルボン酸基を含む。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、少なくとも第２の機能成分を更に含む。
【００１１】
いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の基材は、金属、例えば亜鉛、スズ、鉛、モリブデン、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、鋼、又はそれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、基材は、ガラス、セラミック、若しくはガラス繊維、又はそれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、基材は、例えばポリ塩化ビニル、ポリエチレン、若しくはポリオキシメチレン、又はそれらの組合せなどのプラスチックを含む。
【００１２】
いくつかの実施形態では、基材は、いくつかの実施形態では、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの１つ以上、又はそれらの組合せを含むコーティングを含む。
【００１３】
いくつかの実施形態では、基材は、熱交換器、凝縮器（ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）、蒸発器、又は冷却塔のコンポーネントである。いくつかの実施形態では、基材は、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内に流体導管を形成し、基材の表面は流体導管の内面である。
【００１４】
いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の連結成分のＡは、イソシアナートを含む。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の連結成分のＡは、エポキシドを含む。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の連結成分のＡは、アクリラートを含む。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の連結成分のＡは、ビニルを含む。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の連結成分のＡは、イソシアナート、エポキシド、アクリラート、及びビニルのうちの１つ以上を含む。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の連結成分のＢは、シリルを含む。いくつかの実施形態では、シリルは、例えば、一、二、又は三官能化アルコキシシリルなど、官能化されていてもよい。いくつかの実施形態では、シリルはアルコキシシリルである。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の連結成分のＲは、１〜２４個の原子の長さを有する。いくつかの実施形態では、Ｒの原子の１つ以上がＯ、Ｎ、又はＳで置換されている。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面は、少なくとも第２の連結成分を更に含む。
【００１５】
いくつかの実施形態では、表面処理剤は、分子の規則的集合体を含む。いくつかの実施形態では、分子の規則的集合体は単層を含む。いくつかの実施形態では、単層は自己組織化単層である。
【００１６】
いくつかの実施形態では、表面処理剤は疎水性である。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、処理された表面上の水滴の接触角が９０°より大きい。いくつかの実施形態では、処理された表面は、基材よりも疎水性が高い。いくつかの実施形態では、処理された表面は、基材の伝熱係数の約±２０％、約±１０％、約±５％、約±３％、約±１％、約±０．５％、又は約±０．１％以内の伝熱係数を有する。いくつかの実施形態では、処理された表面は、基材の伝熱係数を、約０．１％、約０．５％、約１％、約３％、約５％、約１０％、又は約２０％改善する。
【００１７】
本発明による処理された表面のいくつかの実施形態では、処理された表面は基材よりも疎水性が高い。いくつかの実施形態では、処理された表面は、基材よりも腐食速度が遅い。いくつかの実施形態では、処理された表面は、基材と比較してスケール付着に抵抗性を示す。いくつかの実施形態では、処理された表面は、基材と比較して生物の蓄積に抵抗性を示す。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、表面の少なくとも１０％を覆う。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、１週間（又は少なくとも１週間）、２週間（又は少なくとも２週間）、４週間（又は少なくとも４週間）、１ヶ月間（又は少なくとも１ヶ月間）、又は１年間（又は少なくとも１年間）水への曝露下で伝熱係数を維持する。
【００１８】
一実施形態では、機能成分と連結成分を含む表面処理を基材の表面の少なくとも一部に適用する方法であって、前記機能成分と連結成分を組み合わせて表面処理材料を形成することと、前記表面に前記表面処理剤を適用して処理された表面を形成することとを含む。
【００１９】
一実施形態では、基材の性能を改善する方法であって、前記性能が、生物汚損の抑制、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び伝熱の維持の１つ以上であって、前記機能成分と連結成分を組み合わせて表面処理材料を形成することと、前記表面に前記表面処理剤を適用して処理された表面を形成することとを含む。
【００２０】
一実施形態では、基材の性能を改善する方法であって、前記性能が、耐汚損特性の向上、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び伝熱の維持の１つ以上であって、ａ）表面処理剤を溶媒と組み合わせて表面処理溶液を形成することと、ｂ）前記表面処理溶液を表面に適用して、処理された表面を形成することとを含み、前記表面処理剤は、Ｘ−Ｒ−Ｂの構造を有し、Ｘは、ハロゲン又はハロゲン化成分であり、Ｒは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Ｂは、基材の表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、処理された表面を形成する。
【００２１】
方法のいくつかの実施形態では、機能性成分は溶媒中に提供される。いくつかの実施形態では、連結成分は溶媒中に提供される。いくつかの実施形態では、溶媒は水であり、他の実施形態では、溶媒は有機溶媒、又はそれらの組合せである。
【００２２】
いくつかの実施形態では、方法は、表面に表面処理剤を適用する前に、前記表面処理剤に溶媒を添加することを更に含む。いくつかの実施形態では、方法は、希釈溶液を基材に適用する前に、基材に溶媒を適用して基材を清浄することを更に含む。いくつかの実施形態では、方法は、機能成分及び連結成分を水と組み合わせることを更に含む。いくつかの実施形態では、方法は、機能成分、連結成分、及び水を酸と組み合わせることを更に含む。いくつかの実施形態では、方法は、処理された表面を乾燥させることを更に含む。
【００２３】
方法のいくつかの実施形態では、連結成分は、溶媒の０．００１％〜１０％（ｗ／ｖ）の量で存在する。いくつかの実施形態では、機能成分及び連結のモル比は、１：１０〜１０：１である。
【００２４】
方法のいくつかの実施形態では、表面に表面処理剤を適用することは、表面を含む装置を通して表面処理剤を流動させることを含み、前記表面は、前記表面処理剤が流動する導管を画定する。いくつかの実施形態では、装置は、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔である。
【００２５】
表面処理剤の前述した概要及び実施形態の以下の詳細な説明は、例示的な実施形態の添付図面と併せて読まれると、よりよく理解されるであろう。但し、本発明は、表示された正確な配置及び手段に限定されないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
図面は以下の通りである。
【００２７】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る表面処理剤を調製する方法の工程の概略図である。
【００２８】
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る表面処理剤を調製する方法の工程の概略図である。
【００２９】
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る表面処理剤を調製する方法の工程の概略図である。
【００３０】
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る表面処理剤を調製する方法の工程の概略図である。
【００３１】
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る処理された表面の概略図である。
【００３２】
【図６】図６は、本発明の実施形態にしたがって使用される反応装置の写真である。
【００３３】
【図７】図７は、本発明の実施形態にしたがって使用される試験装置の写真である。
【００３４】
【図８】図８は、本発明の実施形態にしたがって表面が処理されるときの伝熱のパーセント変化を示すプロットである。
【００３５】
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る、チラーシステム上の熱交換器のための処理プロセスを示す図である。
【００３６】
【図１０】図１０は、対照表面と比較した、本発明の実施形態に係る表面の伝熱係数を示すプロットである。
【００３７】
【図１１】図１１は、本発明の実施形態にしたがって調製された表面の写真である。
【００３８】
【図１２】図１２は、生物汚損チャンバの実験装置の写真である。
【００３９】
【図１３】図１３は、本発明の実施形態に係る表面処理剤を備えたパイプの写真である。
【００４０】
【図１４】図１４Ａ〜図１４Ｃは、本発明の一実施形態にしたがって処理された試験片（ｃｏｕｐｏｎｓ）の写真である。
【００４１】
【図１５】図１５は、対照パイプ、及び本発明の実施形態にしたがって処理されたパイプの写真である。
【００４２】
【図１６】図１６は、本発明の実施形態に係る表面処理剤の結果としての伝熱性能のパーセント変化を示すプロットである。
【００４３】
【図１７】図１７は、本発明の一実施形態に係るチラーシステム上の熱交換器の処理プロセスの説明図である。
【００４４】
【図１８】図１８は、表面処理なしのチラーのｋＷ／Ｔｏｎ性能、及び本発明の一実施形態に係る表面処理剤の適用後の同一チラーのｋＷ／Ｔｏｎ性能を示すグラフである。
【００４５】
【図１９】図１９は、表面処理剤のない水素冷却器熱交換器の経時（日）でのアプローチ温度（°Ｆ）と、本発明の実施形態に係る表面処理剤を有する水素冷却器熱交換器とを比較するプロットである。
【００４６】
【図２０】図２０は、表面処理剤のない水素冷却器熱交換器の経時（時：分）での温度変化（℃）と、本発明の実施形態に係る表面処理剤を有する水素冷却器熱交換器とを比較するプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本明細書では、機能成分及び連結成分を含む新規な表面処理剤が開示される。いくつかの実施形態では、有機及び／又は無機汚損物の付着防止の改善、防食、スケール付着防止、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、最適な伝熱性能の維持、及び／又はその他の有益な特性などの有益な特性を表面に付与するために表面処理剤を使用することができる。いくつかの実施形態では、表面の伝熱能力を低下させることなく、又は表面の伝熱能力を高めることに加えて、有益な特性を付与するために表面処理剤を使用することができる。
【００４８】
Ｉ．表面処理剤
【００４９】
本明細書では、新規な表面処理剤が開示される。表面処理剤は、基材に有益な特性を提供することができる。例えば、表面処理剤は、耐汚損特性及び／又は汚損物放出性を有することができ、表面処理剤は、生物学的汚染物質の成長を減少させる。表面処理剤は、防食特性を有することもでき、下地の基材の酸化速度を低下させる。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、スケール付着防止特性を有し、無機汚染物質の蓄積を抑制及び／又は低減する。この表面処理剤は、流体が下地の基材表面と相互作用するのを防止するバリアとして機能することができる。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、基材の表面の伝熱能力に悪影響を及ぼさない。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、基材の表面の伝熱能力を維持又は向上いつつ、耐汚損特性、汚損物放出性、防食特性、スケール付着防止特性、バリア特性のうちの１つ以上を有する。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、基材の表面の伝熱能力に有益な影響を与える。例えば、表面処理剤によって引き起こされる伝熱への有益な影響には、表面処理剤がなければ伝熱特性を損なう可能性のある材料への長期間の曝露に亘って伝熱特性を維持することが含まれる。そのような表面処理剤は、例えば、発電、石油及びガスのプロセス冷却、食品及び飲料の調製、自動車及び／又は機関車、加熱、換気、空調（ＨＶＡＣ）、及び例えば、発電用の凝縮器及び／又は蒸発器などにおいて使用されるような熱交換器システム（例えば、チューブ及びシェル、プレート及びフレーム）などの工業用途を有する。
【００５０】
一実施形態では、表面処理剤は、基材に適用される。表面処理剤は、基材に対して、表面処理剤を塗装、噴霧、流し込み、又は別の方法で接触させることにより適用され得る。他の実施形態では、基材は、表面処理剤を含む溶液に浸漬されせてもよい。表面処理剤は、表面処理剤が基材と反応及び／又は基材に付着することを可能にする条件下で適用され得る。例えば、表面処理剤と基材との間の付着は、水素結合又は共有結合であり得る。表面処理剤分子は、水、アルコール、分散剤を含む溶液中で、及び／又は溶液のｐＨを調整する方法で表面に適用することができる。
【００５１】
いくつかの実施形態では、表面処理剤、又は表面処理剤が含まれる成分は、システムを介して流動させることができ、表面処理剤は、基材の表面上で自己組織化する。本発明のそのような実施形態は、塗装による塗布を必要とする従来技術の表面処理剤ではアクセスできない様々なサイズ及び形状の導管を含むがこれらに限定されない既存システムへの容易な適用を提供し得る。いくつかの実施形態において、本発明の表面処理剤は、溶液中の粘度が十分に低く、表面処理剤を、導管を通して流動させることよる適用を可能にする。
【００５２】
表面処理剤は、表面と反応して表面処理層を形成することができる。一実施形態では、表面処理層は、例えば単層など、表面全体でほぼ均一な密度のものである。一実施形態では、表面処理剤は表面と反応して、不均一な形成及び表面処理剤の密度が様々である場所をもたらし、それによって有益な効果が依然として観察される場合がある。いくつかの実施形態では、表面処理剤の適用は、処理されている基材の巨視的形状に影響を与えない。表面処理剤は、表面への表面処理剤の化学的付着による僅かな機械的摂動に耐性がある場合がある。
【００５３】
Ａ．構造
【００５４】
いくつかの実施形態では、表面処理剤は、機能成分及び連結成分を含む。いくつかのそのような実施形態では、例えば表面への適用前又は表面への適用中に機能成分及び連結成分が組み合わされるとき、それらは互いに結合することができる（例えば、水素結合又は共有結合することができる）。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、機能成分及び連結成分に由来し、機能成分は、例えば、水素結合又は共有結合を介して連結成分に結合している。いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分に由来する表面処理剤は、機能化前のシラン又は製造されたままのシラン（シリル）であり得る。いくつかの実施形態では、機能化前のシラン又は製造されたままのシラン（シリル）は、疎水性部分及び表面エネルギー変更部分の１つ以上を含んでもよい。
【００５５】
表面処理剤は、基材の表面に、例えば、水素結合又は共有結合で結合することができる。いくつかの実施形態では、表面処理剤が基材の表面に適用されると、表面処理剤は基材の表面上で自己組織化単層を形成する。本発明の他の実施形態は、表面を有する基材を含む処理された表面、及び表面処理剤を提供し、表面処理剤は、機能成分及び連結成分を含み、機能成分は、例えば、水素結合又は共有結合を介して連結成分に結合され、連結成分は、例えば、水素結合又は共有結合を介して基材の表面に結合される。
【００５６】
いくつかの実施形態では、表面処理剤は、連結成分に結合された１つの機能成分を含む。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、連結成分に結合した２つ以上の異なる機能成分、例えば、連結成分に結合した３、４、又は５つの機能成分を含む。
【００５７】
いくつかの実施形態において、適用された表面処理剤は、基材の表面をコートする。本明細書で使用される場合、「コート」又は「コーティング」という用語は、基材の表面の一部又は実質的に全部を覆う表面処理剤の層の形成を意味する。そのようなコーティングは、自己組織化した単層の形態であってもよく、又異なる態様にて表面上で自己組織化してもよい。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、基材の表面積の約１０％、約２０％、約３０％、約４０％、約５０％、約６０％、約７０％、約８０％、約９０％、又は約１００％を被覆する。いくつかの実施形態では、適用される表面処理剤は、基材の表面積の１０％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、７０％以上、８０％以上、９０％以上、又は１００％を被覆する。
【００５８】
いくつかの実施形態では、表面処理剤は、例えば共有結合を介して基材に結合する。いくつかの実施形態では、連結成分の第１の端部が基材に結合（例えば、水素結合又は共有結合）し、連結成分の第２の端部が機能成分に結合（例えば、水素結合又は共有結合）する。そのような実施形態では、機能成分は、処理された基材の表面の遠位に露出し、コートされた基材と接触する可能性がある他の流体及び／又は生物と相互作用する役割を果たし、下地基材がそのような流体及び／又は生物と相互作用するのとは異なる。いくつかの実施形態では、機能成分は、表面処理された基材の表面として効果的に作用し、例えば、基材への生物の付着を抑制する。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、基材に適用されると基材の表面で自己組織化する。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、基材の表面上に規則的集合体を形成する。いくつかの実施形態では、表面処理剤は単層として自己組織化する。本明細書で使用する単層とは、適用された表面処理分子の略単一の層を意味するが、適用された表面処理コーティングの一部が分子の単一層よりも大きい場合も小さい場合もある。
【００５９】
いくつかの実施形態では、適用される表面処理剤は、約１００μｍ〜約１０μｍ、約１０μｍ〜約１μｍ、約１０００ｎｍ〜約１００ｎｍ、又は約１００ｎｍ〜約１ｎｍの平均厚みを有し得る。いくつかの実施形態では、適用される表面処理は、約１０００ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、１０ｎｍ以下、１ｎｍ以下、１００μｍ以下、約５０μｍ以下、約１０μｍ以下、又は約１μｍ以下の平均厚みを有する。
【００６０】
いくつかの実施形態では、表面処理剤、例えば、表面処理剤の自己組織化された単層は、それぞれが同一の化学構造を有する複数の機能成分を含む。他の実施形態では、表面処理剤は、異なる化学構造の２つ以上（例えば、３、４、５、６など）の機能成分を含む。異なる機能成分は異なる特性を有し、異なる機能成分の組合せを利用することにより、処理された基材に各種の予め選択した特性を提供することができる。２つ以上の異なる機能成分を含む表面処理剤により、表面処理された基材の特性をユーザのニーズに合わせて調整することが可能となり得る。
【００６１】
１．機能成分
【００６２】
本発明のいくつかの実施形態において有用であり得る機能成分は、処理対象の基材にとって有益な１つ以上の特性を提供する。いくつかの実施形態では、機能成分は機能部分を含む。いくつかの実施形態では、機能成分は疎水性である。いくつかの実施形態では、機能成分は疎水性の機能部分を含む。いくつかの実施形態では、機能性成分はハロゲン化されている。
【００６３】
いくつかの実施形態では、機能成分は、約９０°〜１１０°、約１１０°〜約１４０°、又は約１４０°〜約１８０°の、処理された表面上の水滴の接触角を有し得る。いくつかの実施形態では、機能成分は、約９０°、９５°、１００°、１０５°、１１０°、１１５°、１２０°、１２５°、１３０°、１３５°、１４０°、１４５°、１５０°、１５５°、１６０°、１６５°、１７０°、１７５°、又は１８０°の、処理された表面上の水滴の接触角を有し得る。いくつかの実施形態では、機能成分は、本発明に係る表面処理剤なしの基材の表面上の水滴の接触角よりも大きい、処理された表面上の水滴の接触角を有し得る。いくつかの実施形態では、表面の機能化は、機能化前の表面と比較した場合に、水の接触角は、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、８５°、又は９０°超大きくなる。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面は、少なくとも第２の機能成分、例えば２、３、４、又はそれ以上の異なる機能成分を含む。
【００６４】
本発明のいくつかの実施形態において有用であり得る機能成分には、機能成分反応性基を含む化合物が含まれる。機能成分反応性基は、通常、機能部分、例えば疎水性部分の反対側に位置することができる。機能成分反応性基は、連結成分上の反応性基（即ち、連結成分反応性基）と反応して、機能成分を連結成分と結合させる能力を有し得る。例えば、機能成分は、アミン、アルコール、有機塩化物、又は他の有機ハライド、及び／又はカルボン酸機能性成分反応性基を含み得る。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、機能成分反応性基を含む機能成分に由来し、機能成分は、機能成分反応性基を介して、連結成分の第１の末端（Ａ）との結合（例えば、水素結合又は共有結合）を形成する。
【００６５】
好適な機能成分は、下記からなる群から選択されるアミンを挙げることができるがこれらに限定されない：３，３，３−トリフルオロ−１−プロパンアミン塩酸塩、２，２−ジフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、２，２−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、３，３，３−トリフルオロプロピルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチルアミン、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルアミン、３−フルオロ−６−ヒドロキシベンジルアミン、５−フルオロ−１，３−チアゾール−２−アミン、５−フルオロ−４−メチル−１，３−チアゾール−２−アミン、［（５−フルオロ−１Ｈ−ベンズイミダゾール−２−イル）メチル］アミン二塩酸塩、４−クロロ−６−フルオロ−１，３−ベンゾチアゾール−２−アミン、３−フルオロ−５−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，６−ジクロロ−４−（トリフルオロメチル）アニリン、４−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、３−（トリフルオロメチル）アニリン、１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロオクチルアミン、４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１１，１１，１１−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、３，３，３−トリフルオロ−１−プロパンアミン塩酸塩、及びオクタデシルアミン。好適な機能成分は、また、下記が挙げられるがこれらに限定されない：１−プロパンアミン、１−ブタンアミン、１−ペンタンアミン、１−ヘキサンアミン、１−オクタンアミン、１−デカンアミン、１−ドデカンアミン、１−テトラデカンアミン、１−ヘキサデカンアミン、１−オクタデカンアミン、及び１−オクタンアミン，塩酸塩（１：１）。好適な機能成分は、また、下記が挙げられるがこれらに限定されない：２−（２，２，２−トリフルオロエトキシ）エタンアミン、ビス−（２−クロロ−エチル）−メチル−アミン、２−アミノ−４，６−ジクロロピリミジン、４−アミノ−２，６−ジクロロピリミジン、２−クロロ−Ｎ，Ｎ−ジメチルエタンアミン、２−クロロ−Ｎ，Ｎ−ビス（２−クロロエチル）エタンアミン；１，１，１−トリフルオロメタンスルホン酸とＮ，Ｎ−ジエチルエタンアミンとの（１：１）複合物（１，１，１−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ，  ｃｏｍｐｄ．  ｗｉｔｈ  Ｎ，Ｎ−ｄｉｅｔｈｙｌｅｔｈａｎａｍｉｎｅ（１：１））；２，２，２−トリフルオロエタンアミン；２−クロロ−Ｎ−（２−クロロエチル）エタンアミン，塩酸塩（１：１）；２−クロロ−Ｎ，Ｎ−ジエチルエタンアミン，塩酸塩（１：１）；２−クロロエタンアミン，塩酸塩（１：１）；２−［（４−クロロフェニル）−２−ピリジニルメトキシ］−Ｎ，Ｎ−ジメチルエタンアミン、（２Ｚ）−２−ブテンジオアート（１：１）、２−クロロ−Ｎ−メチルエタンアミン，塩酸塩（１：１）；２−クロロ−Ｎ，Ｎ−ジメチルエタンアミン，塩酸塩（１：１）；Ｎ−［（４−クロロフェニル）メチル］−１−ナフタレンメタンアミン，塩酸塩（１：１）；及び２−［２−［［４−［３−（４，５−ジクロロ−２−メチ���フェニル）−４，５−ジヒドロ−１Ｈ−ピラゾール−１−イル］フェニル］スルフォニル］エトキシ］−Ｎ，Ｎ−ジメチルエタンアミン。いくつかの実施形態では、機能成分は、１つ以上のフッ素原子が塩素又は他のハロゲンで置換された本明細書に記載されるアミンに由来することができる。いくつかの実施形態では、機能成分は、第一級、第二級、又は第三級アルキルアミンであることができる。
【００６６】
いくつかの実施形態では、下記からなる群から選択されるアミンを挙げることができるがこれらに限定されない：３，３，３−トリフルオロ−１−プロパンアミン塩酸塩、２，２−ジフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン、２，２，２−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、２，２−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、３，３，３−トリフルオロプロピルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロブチルアミン、２，２，３，３，３−ペンタフルオロプロピルアミン、３−フルオロ−６−ヒドロキシベンジルアミン、５−フルオロ−１，３−チアゾール−２−アミン、５−フルオロ−４−メチル−１，３−チアゾール−２−アミン、［（５−フルオロ−１Ｈ−ベンズイミダゾール−２−イル）メチル］アミン二塩酸塩、４−クロロ−６−フルオロ−１，３−ベンゾチアゾール−２−アミン、３−フルオロ−５−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、４−（トリフルオロメチル）アニリン塩酸塩、２，６−ジクロロ−４−（トリフルオロメチル）アニリン、４−（トリフルオロメチル）ベンジルアミン、３−（トリフルオロメチル）アニリン、１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロオクチルアミン、４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，１０，１０，１１，１１，１１−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、３，３，３−トリフルオロ−１−プロパンアミン塩酸塩、オクタデシルアミン、１−プロパンアミン、１−ブタンアミン、１−ペンタンアミン、１−ヘキサンアミン、１−オクタンアミン、１−デカンアミン、１−ドデカンアミン、１−テトラデカンアミン、１−ヘキサデカンアミン、及び１−オクタンアミン，塩酸塩（１：１）。好適な機能成分は、また、下記が挙げられるがこれらに限定されない：２−（２，２，２−トリフルオロエトキシ）エタンアミン、ビス−（２−クロロ−エチル）−メチル−アミン、２−アミノ−４，６−ジクロロピリミジン、４−アミノ−２，６−ジクロロピリミジン、２−クロロ−Ｎ，Ｎ−ジメチルエタンアミン、２−クロロ−Ｎ，Ｎ−ビス（２−クロロエチル）エタンアミン；１，１，１−トリフルオロメタンスルホン酸とＮ，Ｎ−ジエチルエタンアミンとの（１：１）複合物（１，１，１−ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈａｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃ  ａｃｉｄ，  ｃｏｍｐｄ．  ｗｉｔｈ  Ｎ，Ｎ−ｄｉｅｔｈｙｌｅｔｈａｎａｍｉｎｅ（１：１））；２，２，２−トリフルオロエタンアミン；２−クロロ−Ｎ−（２−クロロエチル）エタンアミン，塩酸塩（１：１）；２−クロロ−Ｎ，Ｎ−ジエチルエタンアミン，塩酸塩（１：１）；２−クロロエタンアミン，塩酸塩（１：１）；２−［（４−クロロフェニル）−２−ピリジニルメトキシ］−Ｎ，Ｎ−ジメチルエタンアミン，（２Ｚ）−２−ブテンジオアート（１：１）、２−クロロ−Ｎ−メチルエタンアミン，塩酸塩（１：１）；２−クロロ−Ｎ，Ｎ−ジメチルエタンアミン，塩酸塩（１：１）；Ｎ−［（４−クロロフェニル）メチル］−１−ナフタレンメタンアミン，塩酸塩（１：１）；及び２−［２−［［４−［３−（４，５−ジクロロ−２−メチルフェニル）−４，５−ジヒドロ−１Ｈ−ピラゾール−１−イル］フェニル］スルフォニル］エ���キシ］−Ｎ，Ｎ−ジメチルエタンアミン。いくつかの実施形態では、機能成分は、１つ以上のフッ素原子が塩素又は他のハロゲンで置換された本明細書に記載されるアミンに由来することができる。いくつかの実施形態では、機能成分は、第一級、第二級、又は第三級アルキルアミンであることができる。
【００６７】
好適な機能成分は、下記からなる群から選択されるカルボン酸を挙げることができるがこれらに限定されない：トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、及び他のパーフルオロカルボン酸。いくつかの実施形態では、機能成分は、１つ以上のフッ素原子が塩素又は他のハロゲンで置換された本明細書に記載されるカルボン酸に由来することができる。
【００６８】
いくつかの実施形態では、表面処理剤は、カルボン酸に由来することができ、下記からなる群から選択されるカルボン酸を挙げることができるがこれらに限定されない：トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、及び他のパーフルオロカルボン酸。いくつかの実施形態では、機能成分は、１つ以上のフッ素原子が塩素又は他のハロゲンで置換された本明細書に記載されるカルボン酸であることができる又は由来することができる。
【００６９】
好適な機能成分は、アルコールであることができ、例えば、下記からなる群から選択されるアルコールが挙げられるがこれらに限定されない：１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−メチル−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロ−１−ブタノール、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロヘキサン−１−オール、２−トリフルオロメチル−２−プロパノール、１，１，１−トリフルオロ−２−プロパノール、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、シクロヘキサノール、イソブチルアルコール、ｔｅｒｔ−アミルアルコール、２−クロロエタノール、２−ブロモエタノール、２−フルオロエタノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、１，２−エポキシ−２−メチルプロパン、１，２−エポキシペンタン、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、グリシジル２，２，３，３−テトラフルオロプロピルエーテル、（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，９−ヘプタデカフルオロノニル）オキシラン、スチレンオキシド、４−フルオロ−２−ブロモフェノールメチルシクロプロピルエーテル、クロロアセチルイソシアナート、４−クロロ−３−（トリフルオロメチル）フェニルイソシアナート、及び２−クロロ−４−フルオロフェニル２−オキシラニルメチルエーテル。いくつかの実施形態では、機能成分は、１つ以上のフッ素原子が塩素又は他のハロゲンで置換された本明細書に記載されるアルコールに由来することができる。
【００７０】
いくつかの実施形態では、表面処理剤は、アルコールに由来することができ、例えば、下記からなる群から選択されるアルコールが挙げられるがこれらに限定されない：１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−プロパノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロ−２−メチル−２−プロパノール、２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロ−１−ブタノール、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロヘキサン−１−オール、２−トリフルオロメチル−２−プロパノール、１，１，１−トリフルオロ−２−プロパノール、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、シクロヘキサノール、イソブチルアルコール、ｔｅｒｔ−アミルアルコール、２−クロロエタノール、２−ブロモエタノール、２−フルオロエタノール、２，２，２−トリフルオロエタノール、１，２−エポキシ−２−メチルプロパン、１，２−エポキシペンタン、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、グリシジル２，２，３，３−テトラフルオロプロピルエーテル、（２，２，３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，９，９，９−ヘプタデカフルオロノニル）オキシラン、スチレンオキシド、４−フルオロ−２−ブロモフェノールメチルシクロプロピルエーテル、クロロアセチルイソシアナート、４−クロロ−３−（トリフルオロメチル）フェニルイソシアナート、及び２−クロロ−４−フルオロフェニル２−オキシラニルメチルエーテル。いくつかの実施形態では、機能成分は、１つ以上のフッ素原子が塩素又は他のハロゲンで置換された本明細書に記載されるアルコールであることができる又は由来することができる。
【００７１】
２．連結成分
【００７２】
本発明のいくつかの実施形態において有用であり得る連結成分は、機能成分と水素結合及び／又は共有結合することができ、且つ基材の表面と水素結合及び／又は共有結合することができ、処理された表面を形成する。いくつかの実施形態では、連結成分は第１の端部と第２の端部を有し、第１の端部は機能成分と反応することができ、第２の端部は基材の表面と反応することができる。例えば、連結成分は、構造Ａ−Ｒ−Ｂを有することができ、Ａは、機能成分と連結（例えば、共有結合又は水素結合）できる部分であり、Ｒは、連結鎖（例えば、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖）、及びＢは、基材の表面と連結（例えば、共有結合又は水素結合）することができ、処理された表面を形成する。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面は、少なくとも第２の連結成分、例えば２、３、４、又はそれ以上の異なる連結成分を含む。
【００７３】
いくつかの実施形態において、連結成分は、機能成分の反応性基（例えば、アミン、カルボン酸、又はヒドロキシル）と連結（例えば、共有結合又は水素結合）することができる部分（Ａ）を含む。いくつかの実施形態において、部分（Ａ）は、エポキシド、イソシアナート、アクリラート、ビニル、アルキルハライド、アルデヒド、ケトン、酸ハライド、酸無水物、塩化スルフォニル、アルコール、チオール、塩化アシル、及び／又はアミドであることができる。
【００７４】
いくつかの実施形態では、連結成分は、部分（Ｒ）を含み、（Ｒ）は、炭化水素、アルコキシ鎖、又はエーテル鎖を含み、前記炭化水素、アルコキシ鎖、又はエーテル鎖の一端にＡ基を結合し、前記炭化水素、アルコキシ鎖、又はエーテル鎖の他端にＢ基を結合している。炭化水素鎖は、アルキル鎖、アルケニル鎖、又はアルキニル鎖であることができる。アルキル鎖は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、デシル、テトラデシル、ヘキサデシル、エイコシル、テトラコシルなどの１〜２４個の炭素原子の分岐又は非分岐飽和炭化水素基であることができる。アルケニル鎖は、炭素と水素のみを含み、共役していても共役していなくてもよい１つ以上の二重結合を含む分岐状又は直鎖状の基であることができる。アルキニル鎖は、炭素と水素のみを含み、１つ以上の三重結合を含む分岐状又は直鎖状の基であることができる。アルキル、アルケニル、及びアルキニルの各鎖は、１つ以上の水素原子がハロゲン、シクロアルキル、アルコキシ、アミノ、ヒドロキシル、アリール、アルケニル、又はカルボキシルなどの置換基で置換されて置換されていてもよい。いくつかの実施形態では、炭化水素鎖は、１〜２４個の炭素原子、１〜２０個の炭素原子、又は５〜１５個の炭素原子を含む。アルコキシ鎖は、結合点に酸素原子を含む直鎖又は分岐炭化水素鎖であることができる。アルコキシ鎖の例は、式−ＯＲで表され、式中、Ｒは、炭化水素鎖（例えば、アルキル、アルケニル、又はアルキニル鎖）であり得る。エーテル鎖は、２つの独立した直鎖又は分岐炭化水素鎖に結合した酸素原子であることができる。エーテル鎖の例は、式Ｒ−Ｏ−Ｒ’で表され、式中、Ｒ及びＲ’は、同一又は異なる炭化水素鎖（例えば、アルキル、アルケニル、又はアルキニル鎖）であることができる。いくつかの実施形態では、炭化水素鎖は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、又はそれ以上の炭素原子を含む。
【００７５】
いくつかの実施形態では、連結成分は、基材の表面と共有結合するか、又は水素結合を介して基材の表面と連結することができる部分（Ｂ）を含む。いくつかの実施形態では、Ｂは、アルコキシシリル基などのシリル基である。いくつかの実施形態では、アルコキシシリルは、単官能化、二官能化、又は三官能化されていてもよい。単官能化アルコキシシリル基は、式Ｒ−Ｓｉ（ＯＲ’）（Ｒ’’）（Ｒ’’’）で表すことができ、式中、Ｒ’、Ｒ’’、及びＲ’’’は、それぞれは独立して、水素又は炭化水素鎖、例えば、メチル、エチル、又はプロピルであり、Ｒは、前記連結成分のアルキル鎖である。三官能化アルコキシシリル基は、式Ｒ−Ｓｉ（ＯＲ’）（Ｒ’’）（Ｒ’’’）で表すことができ、式中、Ｒ’、Ｒ’’、及びＲ’’’は、それぞれは独立して、水素又は炭化水素鎖、例えば、メチル、エチル、又はプロピルであり、Ｒは、前記連結成分のアルキル鎖である。
【００７６】
いくつかの実施形態では、リンカーは、アクリラートリンカーを含むことができる。好適なアクリラートリンカー成分は、下記が挙げられるがこれらに限定されない：３−（トリメトキシシリル）プロピルメタクリラート；３−（トリメトキシシリル）プロピルアクリラート；３−アミノプロピルトリエトキシシラン；ビス［（３−トリエトキシシリル）プロピル］アミン；３−アミノプロピルトリメトキシシラン；ビス［（３トリメトキシシリル）プロピル］アミン；３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン；３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン；アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン；アミノエチルアミノプロピルトリエトキシシラン；アミノエチルアミノプロピルメチルジメトキシシラン；ジエチレントリアミノプロピルメチルジメトキシシラン；ピペラジニル（ｐｅｐｅｒａｚｉｎｙｌ）プロピルメチルジメトキシシラン；（Ｎ−フェニルアミノ）メチルトリメトキシシラン；（Ｎ−フェニルアミノ）メチルトリエトキシシラン；３−（Ｎ−フェニルアミノ）プロピルトリメトキシシラン；ジエチルアミノメチルトリエトキシシラン；ジエチルアミノメチルメチルジエトキシシラン；及びジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン。
【００７７】
いくつかの実施形態では、リンカーは、アミノリンカーを含むことができる。好適なアミノリンカー成分は、下記が挙げられるがこれらに限定されない：Ｎ−（Ｎ−ブチル）−３−アミノ（ａｉｎｏ）プロピルトリメトキシシラン；トリメトキシ（ビニル）シラン；及びトリエトキシビニルシラン。
【００７８】
いくつかの実施形態では、リンカーは、ビニルリンカーを含むことができる。好適なビニルリンカー成分は、下記が挙げられるがこれらに限定されない：トリアセトキシ（ビニル）シラン、（アジドメチル）フェネチルトリメトキシシラン、ｐ−アジドメチルフェニルトリメトキシシラン、３−アジドプロピルトリエトキシシラン、６−アジドスルフォニルヘキシルトリエトキシシラン、及び４−（アジドスルフォニル）フェネチルトリメトキシシラン。
【００７９】
いくつかの実施形態では、リンカーは、アジドリンカーを含むことができる。好適なアジドリンカー成分は、１１−アジドウンデシルトリメトキシシランが挙げられるがこれに限定されない。
【００８０】
いくつかの実施形態では、リンカーは、下記の１つ以上から選択される又は下記の１つ以上に由来することができる：２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、５，６−エポキシヘキシルトリエトキシシラン、（３−グリシドキシプロピル）トリエトキシシラン、（３−グリシドキシプロピル）トリメトキシシラン、（３−グリシドキシプロピル）トリメトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルメチルジエトキシシラン、（３−グリシドキシプロピル）メチルジエトキシシラン、（３−グリシドキシプロピル）メチルジメトキシシラン、（３−グリシジルオキシプロピル）トリメトキシシラン、（３−グリシジルオキシプロピル）トリエトキシシラン、（３−グリシドキシプロピル）ジメチルエトキシシラン、アセトキシメチルトリエトキシシラン、アセトキシメチルトリメトキシシラン、２−［（アセトキシ（ポリエチレンオキシ）プロピル］トリエトキシシラン、３−アセトキシプロピルトリメトキシシラン、ベンゾイルオキシプロピルトリメトキシシラン、１０−（カルボメトキシ）デシルジメチルメトキシシラン、２−（カルボメトキシ）エチルトリメトキシシラン、トリエトキシシリルプロポキシ（ポリエチレンオキシ）ドデカノアート、ｎ−（ヒドロキシエチル）−ｎ−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ヒドロキシメチルトリエトキシシラン、ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）グルコンアミド、ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）−４−ヒドロキシブチルアミド、ｎ−（トリエトキシシリルプロピル）−ｏ−ポリエチレンオキシドウレタン、ｎ−（ヒドロキシエチル）−ｎ，ｎ−ビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン、３−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、３−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、３−イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラン、３−イソシアナトプロピルメチルジメトキシシラン、（チオシアナトメチル）フェネチルトリメトキシシラン、３−チオシアナトプロピルトリエトキシシラン、ｎ−（３−トリエトキシシリルプロピル）−ｏ−ｔ−ブチルカルバマート、トリエトキシシリルプロピルエチルカルバマート。
【００８１】
連結成分は、単一の反応基、又は連結成分の異なる位置に存在する独立して選択される複数の反応基を含むことができる。そのような複数の連結成分は、独立して選択される複数の機能成分を個々の連結成分に結合させることを可能にし得る。
【００８２】
いくつかの実施形態では、表面処理剤は、本明細書に記載の連結成分に由来する。
【００８３】
３．製造したままのシラン（シリル）
【００８４】
いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分は、基材に適用される前に共有結合している。即ち、いくつかの実施形態では、表面処理剤は、機能成分及び連結成分に由来する。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、Ｘ−Ｒ−Ｂの構造を有し、Ｘは、前記した機能成分（例えば、ハロゲン（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｉ、又はＢｒ）などの機能部分を含む）又はハロゲン化成分であり、Ｒは、前記した炭化水素、アルコキシ鎖、又はエーテル鎖であり、Ｂは、前記した基材の表面と結合（例えば、共有結合又は水素結合）することができ、処理された表面を形成する。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、アルキルシランである。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、アルコキシシランである。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、アルキルアルコキシシラン、例えば、モノアルキルトリアルコキシシラン、ビアルキルビアルコキシシラン、又はトリアルキルトリアルコキシシランである。いくつかの実施形態では、アルキルシラン、アルコキシシラン、又はアルキルアルコキシシランは、ハロゲン化されていてもよい。いくつかの実施形態では、ハロゲン化成分は、ハロゲンで一置換又は二置換されている。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、ハロゲン化シランである。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、ハロゲン化アルキルシランである。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、ハロゲン化アルコキシシランである。いくつかの実施形態において、表面処理剤は、ハロゲン化アルキルアルコキシシラン、例えばハロゲン化ビアルキルビアルコキシシラン、ハロゲン化モノアルキル、トリアルコキシシラン、又はハロゲン化トリアルキル、モノアルコキシシランである。
【００８５】
例えば、幾つかの実施形態では、表面処理剤は、機能化前のシランを含み、例えば、限定されるものではないが、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン（ＣＡＳ＃  ４２９−６０−７）、（３−クロロプロピル）トリメトキシシラン（ＣＡＳ＃  ２５３０−８７−２）、ジメトキシ−メチル（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン（ＣＡＳ＃  ３５８−６７−８）、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル（ｏｘｔｙｌ）トリエトキシシラン（ＣＡＳ＃  ３０６９−４０−７）、（３−クロロプロピル）トリエトキシシラン、トリエトキシオクチルシラン、トリエトキシ（３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロオクチル）シラン、トリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、トリメトキシオクチルシラン、及び（３−グリシドキシプロピル）メチルジメトキシシラン、及びトリクロロ（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル）シラン、（クロロメチル）ジエトキシメチルシラン、（３−イソシアナトプロピル）トリメトキシシラン、３−クロロプロピル）ジメトキシメチルシラン、（２−クロロエチル）トリエトキシシラン、メトキシジメチルオクタデシルシラン、［３−（２，４−シクロペンタジエン−１−イル）プロピル］トリメトキシシラン、ジエトキシメチル（２−フェニルプロピル）シラン、ジエトキシメチルオクタデシルシラン、トリエトキシ（１，４，５，６，７，７−ヘキサクロロビシクロ［２．２．１］ヘプタ−５−エン−２−イル）シラン、（クロロメチル）トリエトキシシラン、トリエトキシエチルシラン、（３−クロロプロピル）トリエトキシシラン、ジクロロメチル［３−［１，２，２，２−テトラフルオロ−１−シラン、（トリフルオロメチル）エトキシ］プロピル］シラン、ドデシルトリエトキシシラン、ジエトキシメチル−２−プロペン−１−イル−シラン、（２−クロロエチル）トリエトキシシラン、ジメトキシメチル（３，３，３−トリフルオロプロピル）シラン、２，２，２−トリフルオロ−Ｎ−（２−（トリエトキシシリル）エチル）エタン−１−アミン、及びトリメトキシ（３，３，３−トリフルオロプロピル）シランが挙げられる。いくつかの実施形態では、共有結合されたリンカー成分と、シラン又はシリル基を有するリンカー成分に共有結合した（又は他の方法で連結した）本明細書に記載の機能成分の一般的構造（例えば、疎水性部分を含む）を有する機能成分（例えば、製造したままのシラン又はシリル又は機能化前のシラン）が、表面処理及び方法に有用である場合がある。
【００８６】
以下の表は、連結成分と機能成分の組合せの例と、それから形成又は誘導される得られる表面処理剤（例えば、製造したままのシラン又はシリル）を示す。この表は、非限定的であり、本明細書で教示される任意の機能成分及びリンカー成分を同様に組み合わせて、本発明の範囲内の表面処理剤を得ることができることを理解されたい。
【表１−１】
2020530883.tif 000003
【表１−２】
2020530883.tif 000004
【表１−３】
2020530883.tif 000005
【００８７】
同様に、いくつかの実施形態では、２，２，２−トリフルオロエタノールを含む機能成分を、（３−グリシジルオキシプロピル）トリエトキシシランを含む連結成分と組み合わせて、４，４−ジエトキシ−１４，１４，１４−トリフルオロ−３，８，１２−トリオキサ−４−シラテトラデカン−１０−オールを含む表面処理剤を形成してもよい。いくつかの実施形態では、４−クロロ−６−フルオロ−１，３−ベンゾチアゾール−２−アミンを含む機能成分を、（３−グリシジルオキシプロピル）トリメトキシシランを含む連結成分と組み合わせて、１−（（４−クロロ−６−フルオロベンゾ［ｄ］チアゾール−２−イル）アミノ）−３−（３−（トリメトキシシリル）プロポキシ）プロパン−２−オールを含む表面処理剤を形成してもよい。これらの例は、例示目的のものであり、限定すると解釈すべきではない。
【００８８】
４．基材
【００８９】
本発明のいくつかの実施形態において有用であり得る基材は、表面処理剤、例えば表面処理剤の連結成分との結合を促進し得る表面を有する基材を含む。いくつかの実施形態において、基材は、表面処理剤、例えば表面処理剤の連結成分と反応する１つ以上の化学基を含む表面を有する。いくつかの実施形態では、基材は、１つ以上のヒドロキシル基を含む表面を有し、ヒドロキシル基は、表面処理剤、例えば、アルコキシシリル基を含む連結成分への結合を促進し得る。これらの基材は、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、クロム、チタン、亜鉛、スズ、鉛、鋼、モリブデンなどの金属を含む。更なる基材には、純粋なＳｉＯ２を含むＳｉＯ２、及びソーダ石灰、ホウケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、酸化ゲルマニウムと称されるものを含むガラスが含まれる。更なるの基材には、有機マトリックスに組み込まれ得るガラス繊維などの無機物、及びセラミックも含む。更に、前記基材のいずれかにコーティングされた適切なヒドロキシル基又は同様の反応性部分を示す有機ポリマーは、エポキシ塗料／コーティング、ポリウレタンなどの表面への処理剤の結合を促進し得る。基材は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（例えば、高密度ポリエチレン）、及びポリオキシメチレン（例えば、ＤＥＬＲＩＮ（ＴＭ））を含むことができる。
【００９０】
いくつかの実施形態では、基材はパイプの形態であってもよく、他の実施形態では、基材はパネルの形態であってもよい。基材は、材料の適用可能用途に適した任意の厚みと表面積を有していてもよい。
【００９１】
いくつかの実施形態では、基材は、表面処理剤が付着する、プレコートされた材料を含む表面を含むことができる。いくつかの実施形態では、基材は、ポリマーのプレコートされた材料及び／又はプラスチックのプレコートされた材料を含み得る。例示的なポリマープレコート材料としては、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルが挙げられる。
【００９２】
いくつかの実施形態では、基材は、熱交換器、凝縮器、蒸発器、冷却塔、又は他の装置のコンポーネントである。いくつかの実施形態では、基材は、（例えば、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内）流体導管（例えば、表面は流体導管の内表面である）を形成する。
【００９３】
ＩＩ．調製方法
【００９４】
いくつかの実施形態では、処理された表面を調製する方法は、機能成分と連結成分を組み合わせて表面処理剤を形成し、前記表面処理剤を材料の表面に適用して、処理された表面を形成することを含む。いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分は、材料の表面への適用中に組み合わされる。機能性成分及び連結成分は、１つ以上の溶媒（例えば、水、有機溶媒、又はそれらの組合せ）と組み合わせてもよい。いくつかの実施形態では、表面処理剤を表面に適用する前に、方法は、表面処理剤（例えば、リンカー成分と機能成分の個々の成分、機能成分とリンカー成分の組み合わせ混合物、又は機能成分と連結成分間の水素又は共有結合から生じる表面処理剤）を希釈剤（例えば、水、有機溶媒、又はそれらの組合せ）中に希釈することを更に含む。希釈剤は、溶媒と同一でも異なっていてもよい。
【００９５】
図１を参照すると、機能成分１０及び連結成分２０は、溶媒３０中で組み合わされる個々の成分である。図２を参照すると、機能成分１０及び連結成分２０は、水素結合又は共有結合して表面処理剤４０を形成する。図３を参照すると、表面処理剤は、基材５０に適用される。図４を参照すると、表面処理剤４０は、基材５０の表面５５上に規則正しいアセンブリ４５を形成し、処理された表面６０を形成する。表面処理剤は、基材の表面に水素結合又は共有結合することができる。
【００９６】
いくつかの実施形態では、方法は、機能成分と連結成分とを反応（例えば、水素結合又は共有結合）させて表面処理剤を形成するのに十分な条件下で機能成分と連結成分とを組み合わせることを含む。機能成分及び連結成分は、基材への適用中又は基材への適用前に組み合わせてもよい。機能成分は、１つ以上の機能成分反応性基を含むことができ、連結成分は、１つ以上の連結成分反応性基を含むことができ、機能成分反応性基は、連結成分反応性基と反応して、機能成分を連結成分に結合させる能力を有することができる。いくつかの実施形態では、機能成分反応性基と連結成分反応性基は、水素結合又は共有結合する能力を有し、表面処理剤を形成する。
【００９７】
いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分は、全ての連結成分反応基と反応するのに十分な数の機能成分反応基が存在するような相対量で反応に供される。即ち、機能成分及び連結成分は、機能成分反応性基の連結成分反応性基に対するモル比が約１：１、約１．５：１、約２：１、約２．５：１、約３：１、約４：１、約５：１、約６：１、約７：１、約８：１、約９：１、又は約１０：１となるような量で提供することができる。いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分は、機能成分反応性基の連結成分反応性基に対するモル比が約１：１〜約１０：１、約１：１〜約５：１、約１：１〜約２．５：１、又は約１：１〜約２：１となるような量で提供することができる。更に、いくつかの実施形態では、等モル量を超える機能性成分反応性基及び連結成分反応性基を提供することが、表面処理性能に有害ではなく、望ましい場合がある。したがって、いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分は、機能成分反応性基の連結成分反応性基に対するモル比が約１：１、約１．５：１、約２：１、約２．５：１、約３：１、約４：１、約５：１、約６：１、約７：１、約８：１、約９：１、又は約１０：１となるような量で提供することができる。いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分は、機能成分反応性基の連結成分反応性基に対するモル比が約１：１〜約１０：１、約１：１〜約５：１、約１：１〜約２．５：１、又は約１：１〜約２：１になるような量で提供することができる。
【００９８】
いくつかの実施形態では、２つ以上の異なる機能成分、例えば、２、３、４、又はそれ以上の異なる機能成分が提供される。いくつかの実施形態では、２つ以上の異なる連結成分、例えば、２、３、４、又はそれ以上の異なる連結成分が提供される。
【００９９】
いくつかの実施形態では、機能成分及び／又は連結成分は、機能成分及び連結成分が組み合わされる前に、適切な溶媒又は複数種の溶媒の系にそれぞれ別々に提供され得る。いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分が組み合わされる前に、機能成分は、水、有機溶媒（例えば、エタノール、メタノール、プロパノール）、又はそれらの任意の組合せであり得る第１の溶媒に提供され、連結成分は、独立して水、有機溶媒（例えば、エタノール、メタノール、プロパノール）、又はそれらの任意の組合せであり得る第２の溶媒に提供される。いくつかの実施形態では、第１及び第２の溶媒は同一であるが、他の実施形態では、第１及び第２の溶媒は異なる。
【０１００】
いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分は、溶媒又は複数種の溶媒の系と共にに組み合わせることができる。いくつかの実施形態では、溶媒は水である。他の実施形態では、溶媒は有機溶媒、例えばエタノール、メタノール、プロパノール、又はそれらの組合せである。いくつかの実施形態では、溶媒系は、例えば水、メタノール、エタノール、プロパノール、他の有機溶媒、及び無機溶媒から選択される２つ以上の溶媒を含む。
【０１０１】
いくつかの実施形態では、機能成分は、連結成分と組み合わされる前、連結成分と組み合わされている間、及び／又は連結成分と組み合わされた後に溶媒中に提供される。機能成分は、溶媒の１０％以下、５％以下、２．５％以下、１％以下、０．５％以下、０．１％以下、０．０５％以下、０．０１％以下、０．００５％以下、０．００１％以下、０．０００５％以下、又は０．０００１％以下の量（ｗ／ｖ）又は（ｖ／ｖ）で提供することができる。いくつかの実施形態では、機能成分は、溶媒の約０．０００１％〜約１０％、約０．０００１％〜約１％、約０．０００１％〜約０．１％、約０．０００１％〜約０．０１％、約０．０００１％〜約０．００１％、約０．００１％〜約１％、約０．００１％〜約０．１％、約０．００１％〜約０．０１％、約０．０１％〜約１％、又は約０．０１％〜約０．１％の範囲（ｗ／ｖ）又は（ｖ／ｖ）で提供することができる。いくつかの実施形態では、機能成分は、溶媒の約０．０００１％、約０．０００５％、約０．００１％、約０．００２５％、約０．００５％、約０．００７５％、約０．０１％、約０．０２５％、約０．０５％、約０．０７５％、約０．１％、約０．２５％、約０．５％、約０．７５％、約１．０％、約１．５％、又は約２％の量（ｗ／ｖ）又は（ｖ／ｖ）で提供することができる。
【０１０２】
いくつかの実施形態では、連結成分は、機能成分と組み合わされる前、機能成分と組み合わされている間、及び／又は機能成分と組み合わされた後に溶媒中に提供される。連結成分は、溶媒の１０％以下、５％以下、２．５％以下、１％以下、０．５％以下、０．１％以下、０．０５％以下、０．０１％以下、０．００５％以下、０．００１％以下、０．０００５％以下、又は０．０００１％以下の量（ｗ／ｖ）又は（ｖ／ｖ）で提供することができる。連結成分が溶媒中に提供されるいくつかの実施形態では、連結成分は、溶媒の約０．０００１％〜約１０％、約０．０００１％〜約１％、約０．０００１％〜約０．１％、約０．０００１％〜約０．０１％、約０．０００１％〜約０．００１％、約０．００１％〜約１％、約０．００１％〜約０．１％、約０．００１％〜約０．０１％、約０．０１％〜約１％、又は約０．０１％〜約０．１％の範囲（ｗ／ｖ）又は（ｖ／ｖ）で提供することができる。連結成分が溶媒中に提供されるいくつかの実施形態では、連結成分は、溶媒の約０．０００１％、約０．０００５％、約０．００１％、約０．００２５％、約０．００５％、約０．００７５％、約０．０１％、約０．０２５％、約０．０５％、約０．０７５％、約０．１％、約０．２５％、約０．５％、約０．７５％、約１．０％、約１．５％、又は約２％の量（ｗ／ｖ）又は（ｖ／ｖ）で提供することができる。
【０１０３】
いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分に由来する表面処理剤は、溶媒又は複数種の溶媒の系と組み合わされる。いくつかの実施形態では、溶媒は水である。他の実施形態では、溶媒は有機溶媒、例えばエタノール、メタノール、プロパノール、又はそれらの組合せである。いくつかの実施形態では、溶媒系は、例えば水、メタノール、エタノール、プロパノール、他の有機溶媒、及び無機溶媒から選択される２つ以上の溶媒を含む。表面処理剤は、溶媒の１０％以下、５％以下、２．５％以下、１％以下、０．５％以下、０．１％以下、０．０５％以下、０．０１％以下、０．００５％以下、０．００１％以下、０．０００５％以下、又は０．０００１％以下の量（ｗ／ｖ）又は（ｖ／ｖ）で提供することができる。連結成分が溶媒中に提供されるいくつかの実施形態では、連結成分は、溶媒の約０．０００１％〜約１０％、約０．０００１％〜約１％、約０．０００１％〜約０．１％、約０．０００１％〜約０．０１％、約０．０００１％〜約０．００１％、約０．００１％〜約１％、約０．００１％〜約０．１％、約０．００１％〜約０．０１％、約０．０１％〜約１％、又は約０．０１％〜約０．１％の範囲（ｗ／ｖ）又は（ｖ／ｖ）で提供することができる。連結成分が溶媒中に提供されるいくつかの実施形態では、連結成分は、溶媒の約０．０００１％、約０．０００５％、約０．００１％、約０．００２５％、約０．００５％、約０．００７５％、約０．０１％、約０．０２５％、約０．０５％、約０．０７５％、約０．１％、約０．２５％、約０．５％、約０．７５％、約１．０％、約１．５％、又は約２％の量（ｗ／ｖ）又は（ｖ／ｖ）で提供することができる。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、製造したままのシラン（又はシリル）、例えば、機能化前のシランである。
【０１０４】
いくつかの実施形態では、方法は、表面処理剤に酸又は塩基を添加し、表面処理剤のｐＨを調整することを含む。シリル基の加水分解を促進して、基材表面に存在する化学基との反応のためにそれを準備することが望ましい場合がある。例えば、酢酸、リン酸、クエン酸、亜硝酸、フッ化水素酸、ギ酸、安息香酸、炭酸、次亜塩素酸、シアン化水素酸などの酸を表面処理剤に添加してもよい。例えば、アンモニア、ピリジン、水酸化アンモニウムなどの塩基を表面処理剤に添加してもよい。いくつかの実施形態では、酸又は塩基を添加して、表面処理剤のｐＨが、約２、約２．５、約３、約３．５、約４、約４．５、約５、約５．５、約６、約６．５、約７、約７．５、約８、約８．５、約９、約９．５、約１０、約１０．５、約１１、又は約１１．５に調整される。いくつかの実施形態では、酸又は塩基を表面処理に添加して、表面処理剤のｐＨが、約２〜約８、約３〜約７、約４〜約６、約３〜約５、約６〜約８、約７〜約１０、約８〜約１１、又は約９〜約１２の範囲に調整される。
【０１０５】
いくつかの実施形態では、１つ以上の更なる成分が基材の表面に適用されて、表面処理剤の基材の表面との反応を促進する。いくつかの実施形態では、表面処理剤とは別に更なる成分が適用され、他の実施形態では、表面処理剤と更なる成分とが一緒に基材の表面に適用される。いくつかの実施形態では、更なる成分は、例えば水、アセトン、メタノール、エタノール、及び／又はプロパノールなどの溶媒であることができる。いくつかの実施形態では、更なる成分は、ｐＨ調整成分、例えば酸又は塩基であり得る。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、基材に表面処理剤を適用する方法は、基材を表面処理剤に浸漬すること、表面処理剤を基材上に流すこと、基材に表面処理剤をスプレー／ミストすること、又はスポンジなどのアプリケータで表面処理剤を適用すること、及び基材の表面上に表面処理剤をブラッシングすることが挙げられる。いくつかの実施形態では、適用することは、表面を含む装置を通して表面処理剤を流すことを含み、前記表面は、表面処理剤が流される導管の内表面である。いくつかの実施形態では、適用することは、表面を含む装置上に表面処理剤を流すことを含み、前記表面は、外表面（例えば、流体導管の外表面）である。いくつかの実施形態では、装置は、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔のコンポーネントであり、したがって、いくつかの実施形態では、基材は、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔のコンポーネントである。いくつかの実施形態では、基材は、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内に流体導管を形成し、表面は流体導管の内表面である。したがって、いくつかの実施形態では、例えば、表面処理剤を含む流体を流体導管に流すことにより、表面処理剤が流体導管の内面に適用される。いくつかのそのような実施形態では、表面処理剤は、基材の表面上で自己組織化し、処理された表面を形成することができる。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、方法は、例えば室温で１時間以上、処理された表面を硬化させることを含む。いくつかの実施形態では、処理された表面は、１分間以上、１０分間以上、２０分間以上、３０分間以上、４０分間以上、５０分間以上、又は６０分間以上硬化させる。いくつかの実施形態では、処理された表面は、約１分間〜約２４時間、約１分間〜約１２時間、約１分間〜約６時間、約１分間〜約３時間、約１分間〜約１．５時間、約３０分間〜約１時間、約６時間〜２４時間、約１０時間〜２４時間、又は約１２時間〜２４時間硬化させる。いくつかの実施形態では、システムは、室温で硬化される。いくつかの実施形態では、硬化は、高温（室温に対しても高温）、例えば約２０℃〜約２００℃、約２０℃〜約１００℃、約２０℃〜約７５℃、約２０℃〜約５０℃、約１００℃〜約２００℃、約５０℃〜約１５０℃、約１分間〜約３０分間、又は約５分間〜約１５分間、約１５分間〜約３０分間、約２０分間〜約３０分間、約３０分間〜６０分間、１０分間超、３０分間超、又は６０分間超、硬化することにより加速され得る。
【０１０８】
いくつかの実施形態では、方法は、基材の表面に表面処理剤を適用する前に、基材の表面を予熱することを含む。表面処理剤と共に基材の表面に適用される溶媒の沸点よりも低い温度に基材を予熱することが望ましい場合がある。したがって、いくつかの実施形態では、基材の表面は、約３０℃〜約１００℃、約３０℃〜約９０℃、約３０〜約８０℃、約３０℃〜約７０℃、約３０℃〜約６０℃、約３０℃〜約５０℃、約３０℃〜約４０℃、約４０℃〜約１００℃、約６０℃〜１００℃、又は約８０℃〜１００℃に予熱することができる。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、方法は、表面処理剤を適用する前に基材の表面にコーティングを適用することを更に含む。いくつかの実施形態では、基材はコーティングを含む。いくつかの実施形態において、コーティングは、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの１つ以上を含む。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、基材に表面処理剤を適応する方法は、基材の表面の少なくとも一部に表面処理剤を適用することを含む。いくつかの実施形態では、この方法は、１回の適用で基材の表面全体に表面処理剤を適用することを含む。表面処理剤の適用は、例えば、基材を浸漬することによって表面処理剤を含む溶液に基材の表面を曝露すること、基材の表面上に溶液を流すこと、基材に塗布溶液をミスト又はスプレーする、又はアプリケータ（スポンジ又はブラシを含む）により表面処理剤を適用することにより達成され得る。これらの適用方法は、制御された施設で実施することも、処理対象の機器の設置場所で実施することができます。熱交換器ループやその他の基材の複雑な形状への表面処理剤の汎用性及び適用し易さにより、エンドユーザである顧客による実施の負担を大幅に軽減することができる。
【０１１１】
ＩＩＩ．適用
【０１１２】
本明細書に記載の表面処理剤は、様々な表面上で及び様々な用途において有用であり得る。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面は、多岐に亘る化学、例えば海洋用途の水に曝露される表面に有用である。例示的な用途としては、例えば熱交換器システムにおける導管が挙げられる。
【０１１３】
一実施形態では、表面処理剤を利用して生物学的蓄積を抑制することができる。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、防汚以外の手段、即ち、物質を浸出させて生物を殺す、又はそうでなければ生物に毒性効果を与える以外の手段により、生物学的蓄積を抑制することができる。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、耐汚損特性及び／又は汚損物放出作用を提供することにより生物学的蓄積を抑制する。本明細書で使用するとき、耐汚損特性は、生物が表面に付着するのを妨げる表面の性質である。本明細書で使用するとき、汚損物放出は、ある条件下、例えば、表面を流れる流体からの力が殆どない又は全くない場合に、生物が表面に蓄積し得るが、高い流速などの力がかかると、蓄積された生物が表面から放出される表面の性質である。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、物理的に定着を抑止する及び／又は生物が容易に付着できない効果的な表面をもたらす（即ち、露出した表面処理剤が有効な表面として機能する）ので、表面処理剤及び／又は処理された表面は、防汚（殺生物）処理ではなく、耐汚損特性又は汚損物放出と称することができる。耐汚損特性は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ５６１８−９４などのフジツボ付着力測定によって特徴付けることができる。稼働の理論に何ら拘束されるものではないが、基材の表面を保護する表面処理剤の絶縁効果により、生物の付着及び／又は蓄積が減少し得る。いくつかの実施形態では、処理された表面は、表面処理されていない基材の表面と比較して、生物の付着及び／又は蓄積に抵抗性を示す。例えば、処理された表面は、同じ温度と圧力の条件下で、同じ水源に同じ時間曝露されると、表面処理剤を適用しない表面よりも、生物学的蓄積の速度が遅いことができる。
【０１１４】
いくつかの実施形態では、基材の表面は、表面処理剤なしの基材と比較して、例えば１週間、１ヶ月間、６ヶ月間、１年間、２年間、又はそれ以上の長期間に亘って、生物学的蓄積を約１０％以上、約２０％以上、約３０％以上、約４０％以上、約５０％以上、約６０％以上、約７０％以上、約８０％以上、又は約９０％以上低減するのに有効な量の表面処理剤で覆うことができる。
【０１１５】
別の実施形態は、スケール付着防止効果を提供する無機スケール堆積の減少を示す処理された表面をもたらし得る。いくつかの実施形態において、処理された表面は、表面処理されていない基材の表面と比較してスケール付着に抵抗性を示す。例えば、処理された表面は、同一温度及び圧力条件下で、且つ同一水源に対する同一期間の曝露下で、同一材料を含むが表面処理剤の適用がない基材の表面よりも無機物蓄積の形成速度が遅くなり得る。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、基材の表面は、表面処理剤なしの基材と比較して、例えば１週間、１ヶ月間、６ヶ月間、１年間、２年間、又はそれ以上の長期間に亘って、無機スケールの蓄積を約１０％以上、約２０％以上、約３０％以上、約４０％以上、約５０％以上、約６０％以上、約７０％以上、約８０％以上、又は約９０％以上低減するのに有効な量の表面処理剤で覆うことができる。
【０１１７】
他の実施形態は、稼働の理論に何ら拘束されるものではないが、腐食性媒体への曝露から表面を保護する処理の絶縁効果の結果であり得る低下した腐食速度を示す処理された表面をもたらし得る。いくつかの実施形態では、処理された表面は、表面処理されていない基材の表面と比較して腐食に耐性を示す。例えば、処理された表面は、同一温度及び圧力条件下で、且つ同一水源に対する同一期間の曝露下で、同一材料を含むが表面処理剤の適用がない基材の表面よりも腐食速度が遅くなり得る。
【０１１８】
いくつかの実施形態では、基材の表面は、表面処理剤なしの基材と比較して、例えば１週間、１ヶ月間、６ヶ月間、１年間、２年間、又はそれ以上の長期間に亘って、腐食を約１０％以上、約２０％以上、約３０％以上、約４０％以上、約５０％以上、約６０％以上、約７０％以上、約８０％以上、又は約９０％以上低減するのに有効な量の表面処理剤で覆うことができる。
【０１１９】
材料の耐汚損特性及び／又は汚損物放出、腐食、及び／又はスケールを測定する１つの方法は、経時的な材料の質量変化を測定することである。したがって、改善された耐汚損特性及び／又は汚損物放出、及び／又はスケール付着耐性率を示す本発明のいくつかの実施形態では、基材の処理された表面は、そうではない表面処理剤を有しない同様の基材の表面と比較して、同一温度及び圧力条件下で、且つ同一水源に対する同一期間の曝露下で、質量増加速度が遅くなる。改善された耐食性を示す本発明のいくつかの実施形態では、基材の処理された表面は、そうではない表面処理剤を有しない同様の基材の表面と比較して、同一温度及び圧力条件下で、且つ同一水源に対する同一期間の曝露下で、質量減少速度が遅くなる。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、基材の表面は、表面処理剤なしの基材と比較して、例えば１週間、１ヶ月間、６ヶ月間、１年間、２年間、又はそれ以上の長期間に亘って、質量増加を約１０％以上、約２０％以上、約３０％以上、約４０％以上、約５０％以上、約６０％以上、約７０％以上、約８０％以上、又は約９０％以上低減するのに有効な量の表面処理剤で覆うことができる。
【０１２１】
更に、処理された表面は、疎水性及び／また低減した表面エネルギーを示し、各種流体と処理された表面との相互作用を変え得る。いくつかの実施形態では、処理された表面は、処理された表面上の水滴の接触角が約１°、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、８５°、又は９０°超であることができる。いくつかの実施形態では、処理された表面は、本発明に係る表面処理剤がない基材の表面上の水滴の接触角よりも大きい、処理された表面上の水滴の接触角を有し得る。表面処理後の水接触角のこの増加は、１°、５°、１０°、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、８５°、又は９０°であることができる。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、処理された表面は、表面処理されていない基材と比較して、処理された基材に曝露された流体からの伝熱の低下と、処理された基材の反対側の流体又は固体からの伝熱の低下を示さない場合がある。いくつかの実施形態では、処理された表面は、表面処理されていない基材と比較して、処理された基材に曝露された流体からの伝熱の上昇と、処理された基材の反対側の流体又は固体からの伝熱の上昇を示す場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、処理された表面は、本発明に係る表面処理剤がない基材の伝熱係数の約±４０％、約±３０％、約±２０％、約±１０％、約±５％、約±１％、約±０．５％、又は約±０．１％以内の伝熱係数を有する。例えば、いくつかの実施形態では、処理された表面は、本発明に係る表面処理剤がない基材の伝熱係数よりも約４０％、約３０％、約２０％、約１０％、約５％、約１％、約０．５％、又は約０．１％大きい伝熱係数を有する。
【実施例】
【０１２３】
ＩＶ．実施例、使用例、結果
【０１２４】
実施例１
【０１２５】
基材の準備：外径１”、壁厚０．０６５”の７０：３０銅ニッケルチューブをアセトンで清浄して、工場プロセスに由来するオイルを除去した。
【０１２６】
反応：０．５ｇの２，２，２−トリフルオロエチルアミン塩酸塩（ＴＦＥＡ）を０．５ｍＬの蒸留水に添加し、溶解するまで混合した。１ｍＬの（３−グリシジルオキシプロピル）トリエトキシシラン（ＧＰＴＥＳ）を攪拌溶液に滴下した。混合物を撹拌しながら５分間反応させた。
【０１２７】
コーティング：反応溶液全体を図６に示す反応装置６００に漏斗６０１を介して合計１リットルの蒸留水のフローループに加え、ループの２’部分は７０：３０の清浄な銅ニッケルチューブ６０３で構成した。このループは、ポンプ６０２を使用して、毎時約１００ガロンの流速で合計１０分間動作させた。次いで、処理溶液をループから除去し、すすぎ工程としてループに新鮮な蒸留水を充填した。こうして処理されたチューブ６０３をフローループから取り外し、空気乾燥した。
【０１２８】
伝熱：図７に示すカスタムフローループ、ホットバス温度制御７０１、及び浸漬加熱要素７０２を使用して、チューブを、疑似単一チューブシェル及びチューブ熱交換器（ｍｏｃｋ  ｓｉｎｇｌｅ−ｔｕｂｅ  ｓｈｅｌｌ  ａｎｄ  ｔｕｂｅ  ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）７０５で試験した。チューブの内面を、毎秒約６フィートの流体速度で、コールドバス７０４からの約１１℃の水に曝露し、外面をホットバス７０３からの約５０℃の水に曝露した。ホットループの入口と出口にある温度プローブ７０６を使用して、チューブ全体の温度変化を記録した。このデータから伝熱係数を計算した。コーティング前後の伝熱係数の変化を、ＴＦＥＡ／ＧＰＴＥＳコーティングで処理した表面（ＡＳＴ処理済み）と、ＴＦＥＡ／ＧＰＴＥＳコーティングで処理しなかったチューブについて比較した。未処理のチューブと比較したＴＦＥＡ／ＧＰＴＥＳ表面処理の結果としての伝熱性能のパーセント変化は、図８に示されたデータから理解できる。
【０１２９】
実施例２
【０１３０】
基材の準備：処理対象の熱交換器をフローシステムから切断し、排水する。市販の清浄及びスケール除去製品を、処理の適用前に使用してもよい。
【０１３１】
反応溶液：１ｋｇ／リットルの２，２，２−トリフルオロエチルアミン塩酸塩（ＴＦＥＡ）溶液を、ＴＦＥＡが溶解するまで混合する。Ａ）（３−グリシジルオキシプロピル）トリエトキシシラン（ＧＰＴＥＳ）を、ＴＦＥＡ溶液１リットル当たり２リットルの量でその溶液に添加する、又はＢ）（３−グリシジルオキシプロピル）トリメトキシシラン（ＧＰＴＭＳ）を、ＴＦＥＡ溶液１リットル当たり１．６リットルの量でその溶液に添加する。この溶液を５分間攪拌する。
【０１３２】
コーティング：熱交換器に、閉鎖式ループシステムを使用して水を再充填し、交換器を通って循環させる。このフローループに、閉鎖式フローループ内の１０００リットルごとに前記反応溶液１リットルを添加する。システムを約３０分間循環させる。その後、熱交換器の排水を行い、新鮮な水ですすぐ。
【０１３３】
稼働：熱交換器は、すすぎ溶液の排出後に、空気乾燥させるか、又はシステムに温風を通して乾燥させる。その後、熱交換器をフローシステムに再度接続し、通常の稼働を継続させる。処理された熱交換器は、６〜２４ヶ月間持続する５〜１０％の伝熱性能の改善を示すことが予想される。伝熱の改善に加えて、処理された熱交換器は、６〜２４か月間、汚損物蓄積の減少を示す。チラーシステムの熱交換器の処理プロセスの図を、図９に示す。この状況では、技術を冷却塔９０１に注入し、ポンプ９０２を介してチラー（凝縮器）９０６に循環させることができる。特定の条件では、シャットオフバルブ９０３を使用してチラー９０６を隔離することができ、この場合の技術は、モバイルアプリケーション装置９０４を介して循環される。いずれの場合も、冷却効率への影響は、設置されたＲＴＤ温度プローブ９０５により測定できる。
【０１３４】
実施例３
【０１３５】
基材の準備：アセトンで清浄済みのＣｕＮｉ７０：３０
【０１３６】
反応：１リットルの蒸留水で、１ｍＬの３−（トリエトキシシリル）プロピルイソシアナートを０．６ｇのＴＦＥＡと混合した。この溶液は、処理対象のＣｕＮｉチューブが挿入されている、図６に示すフローコーティングリグ中に含有された。溶液を流動させながら１０分間反応させて、抗生物付着表面処理（ａｎｔｉｂｉｏｆｏｕｌｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）（ＡＳＴ）を形成した。処理溶液をフローループから除去し、新鮮な蒸留水を加えて、更に１分間フローを開始した。この直後に、システムから水を排出し、ＡＳＴコートされたチューブを空気乾燥させた。
【０１３７】
伝熱：ＡＳＴコートされたチューブ又は対照ＣｕＮｉチューブを、単一チューブ疑似シェル及びチューブ熱交換器（ｓｉｎｇｌｅ  ｔｕｂｅ  ｍｏｃｋ  ｓｈｅｌｌ  ａｎｄ  ｔｕｂｅ  ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）に入れた。合計３０分間、５０℃の水をシステムのシェル側に流し、１１℃の水をチューブ側（ＡＳＴ処理済みチューブ又は対照チューブ）に通した。入口と出口の温度を記録し、データから伝熱係数を計算した。非コート対照１、非コート対照２、及びＡＳＴコートチューブの４回の試験のそれぞれにおける伝熱係数を図１０に示す。
【０１３８】
実施例４
【０１３９】
基材の準備：アセトンで清浄済みのＣｕＮｉ７０：３０
【０１４０】
反応（１％エポキシド）：０．３ｍＬのＧＰＴＭＳを、蒸留水３０ｍＬ中の０．３ｇのＴＦＥＡと組み合わせ、１分間混合した。清浄済みの７０：３０ＣｕＮｉチューブサンプルを溶液に加え、５分間攪拌溶液中に放置した。サンプルを新鮮な蒸留水に浸してすすぎ、一晩空気乾燥させた。
【０１４１】
反応（１％ｐＨ調整エポキシド）：０．３ｍＬのＧＰＴＭＳを、酢酸でｐＨ４．５に調整した蒸留水３０ｍＬ中の０．３ｇのＴＦＥＡと組み合わせ、１分間混合した。清浄済みの７０：３０ＣｕＮｉチューブサンプルを溶液に加え、５分間攪拌溶液中に放置した。サンプルを新鮮な蒸留水に浸してすすぎ、一晩空気乾燥させた。
【０１４２】
結果を、図１１に示す。
【０１４３】
実施例５
【０１４４】
基材の準備：外径１”、壁厚０．０６５”の長さ約２フィートのＣｕＮｉチューブを切断し、アセトンでよく清浄した。
【０１４５】
反応溶液：５ｍＬのイソシアナートを５ｍＬの水中の１．０４ｇのＴＦＥＡと組み合わせ、５分間混合した。次いで、この溶液を水５０ｍＬに希釈し、コーティング工程に使用した。
【０１４６】
コーティング：コートするパイプの一端をシールした。反応溶液をパイプに注ぎ、もう一方の端もシールし、パイプを１〜２分間振って揺動させ、コーティング溶液をパイプの表面全体に分布させた。次に、コーティング溶液をパイプから取り出し、５００ｍＬの水に希釈し、更に１分間表面に再度曝露した。その後、サンプルを水ですすいだ。水を使用して同一手続をすすぎ工程として行った。次いで、パイプを生物付着チャンバに配置する前に一晩空気乾燥させた。
【０１４７】
稼働：処理済み及び未処理の７０：３０銅ニッケルチューブを、淡水生物付着チャンバに配置した（図１２を参照）。約３か月間、定期的にパイプを取り外し、生物付着の程度を評価した。３週間、２ヶ月間、３ヶ月間の各時点で、その時点での生物付着の状態を最もよく示すパイプの写真を撮影した（図１３を参照）。写真から分かるように、生物付着は処理されたチューブでは発生しなかったが、未処理チューブでは３ヶ月間までに高程度に発生した。
【０１４８】
実施例６
【０１４９】
基材の準備：７０：３０銅ニッケルの１”×２”の試験片をアセトンでよく清浄した。次いで、それらを流動する水道水に２４時間曝露した。
【０１５０】
反応：蒸留水０．５ｍＬにＴＦＥＡ０．５ｇを加え、溶解するまで混合した。０．８ｍｌのＧＰＴＭＳを攪拌溶液に滴下した。混合物を攪拌しながら１分間反応させた。
【０１５１】
コーティング：図６に示すように、試験片をポンプ上部の漏斗リザーバに配置した。反応溶液全体を合計１リットルの蒸留水のフローループに加えた。このループを、１時間当たり約１００ガロンの流速で合計１０分間動作させた。次いで、処理溶液をループから除去し、すすぎ工程として、ループに新鮮な蒸留水を充填した。処理された試験片をフローループから取り外し、空気乾燥させた。結果を、図１４Ａ、図１４Ｂ、及び図１４Ｃに示す。
【０１５２】
実施例７
【０１５３】
基材の準備：ステンレス鋼の１／２”試験片をパイプから切り取り、アセトンで清浄した。次いで、表面の疎水性の低下が確認されるまで水道水に曝露した。
【０１５４】
反応：オクタデシルアミン（ＯＤＡ）１．０ｇをの蒸留水１００ｍＬに溶解させた。ＯＤＡ溶液２．５ｍＬを５０ｕＬのＧＰＴＥＳと１２．５ｕＬのＴＦＥＡに添加し、混合物を攪拌しながら５分間反応させた。
【０１５５】
コーティング：反応溶液全体を、試験片を含む合計５０ｍＬの蒸留水のビーカーに加え、１０分間激しく撹拌した。次いで、試験片をコーティング溶液から取り出し、すすぎ工程として蒸留水のビーカーに浸漬した。その後、一晩空気乾燥させた。結果を、図１５に示す。
【０１５６】
実施例８
【０１５７】
基材の準備：外径１”、壁厚０．０５”の４つの３１６Ｌステンレス銅チューブをアセトンで清浄して、工場プロセスに由来するオイルを除去した。
【０１５８】
反応：蒸留水０．５ｍＬにＴＦＥＡ０．５ｇを加え、溶解するまで混合した。１．０ｍＬのＧＰＴＥＳを攪拌溶液に滴下した。混合物を攪拌しながら５分間反応させた。
【０１５９】
コーティング：反応溶液全体を合計１リットルの蒸留水のフローループに加え、ループの２’部分は３１６Ｌステンレス鋼チューブ（前述）で構成した。このループは、毎時約１００ガロンの流速で合計１０分間動作させた。次いで、処理溶液をループから除去し、すすぎ工程としてループに新鮮な蒸留水を充填した。こうして処理されたチューブをフローループから取り外し、空気乾燥した。
【０１６０】
伝熱：カスタムフローループ及び浸漬加熱要素を使用して、チューブを、疑似単一チューブシェル及びチューブ熱交換器（ｍｏｃｋ  ｓｉｎｇｌｅ−ｔｕｂｅ  ｓｈｅｌｌ  ａｎｄ  ｔｕｂｅ  ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）で試験した。チューブの内面を、毎秒約６フィートの流体速度で、約１１℃の水に曝露し、外面を約５０℃の水に曝露した。ホットループの入口と出口にある温度プローブを使用して、チューブ全体の温度変化を記録した。このデータから伝熱係数を計算した。コーティング前後の伝熱係数の変化を、ＴＦＥＡ／ＧＰＴＥＳ溶液コーティングで処理した別々の４つの表面（ＡＳＴ処理済み）について比較した。処理前に測定したチューブと比較される、表面処理の結果としての伝熱性能のパーセント変化は、図１６に示されたプロットから理解できる。
【０１６１】
実施例９
【０１６２】
基材の準備：処理対象の熱交換器を、完全に稼働した状態でオンライン（ｏｎｌｉｎｅ）に維持する。基材の清浄や表面化学の変更は一切行わない。
【０１６３】
反応溶液：水１リットル当たり１ｋｇのＴＦＥＡ溶液を、ＴＦＥＡが溶解するまで混合する。Ａ）ＧＰＴＥＳを、ＴＦＥＡ溶液１リットル当たり２リットルの量でその溶液に添加する、又はＢ）ＧＰＴＭＳを、ＴＦＥＡ溶液１リットル当たり１．６リットルの量でその溶液に添加する。この溶液を５分間攪拌する。
【０１６４】
コーティング：システム全体のサンプ（ｓｕｍｐ）に、前記反応溶液１リットルを、開放式冷却システムループ内の１０００リットルごとに加えた。システムを通常の稼働で循環させと、金属表面に付着しない溶液の成分は、システムのブローダウン（ｂｌｏｗｄｏｗｎ）を通して数日間かけてゆっくりと排出される。
【０１６５】
稼働：チラーの反対側の熱により、内表面への共有結合が促進される。処理された熱交換器は、６〜２４ヶ月間、伝熱性能が５〜１０パーセント改善される。伝熱の改善に加えて、処理された熱交換器は、６〜２４ヶ月間、汚損物の蓄積が低減する。チラーシステムの熱交換器の処理プロセスの図を、図１７に示す。この場合、技術は冷却塔１７０１のサンプに注入され、ポンプ１７０２を介してチラー（凝縮器）１７０４を通って循環する。伝熱効率の改善は、設置されたＲＴＤ温度プローブ１７０３を使用してモニターされる。
【０１６６】
実施例１０
【０１６７】
ビルのＨＶＡＣシステムの凝縮器に冷水を供給する、稼働中の閉鎖式ループ冷却塔システムのシステムベース用途。水で希釈したハロゲン化アルキルアルコキシシランの溶液を、冷却水中の濃度が約０．００１％ｖ／ｖに達するように冷却塔のサンプに溶液を入れることにより、運転中にシステムに加えた。この冷却ループに取り付けられた３台のチラーを、２台２時間連続稼働させ、３台全ての凝縮器の処理を促進した。季節的な運転のため、テスト期間中にチラーを１台だけ運転した。処理後、１トンの冷却（ｋＷ／Ｔｏｎ）を生成するために必要な過去のキロワットエネルギーを、過去の運転データと比較した。図１８に示すように、適用後７７日間に亘って収集したデータは、チラーの過去の性能と比較して７．３％のｋＷ／Ｔｏｎの低下を示したことが分かった。
【０１６８】
実施例１１
【０１６９】
ＨＶＡＣチラーのコンポーネントベースの用途と並べて比較する。冷却プラントの２つの単一パスチラーをオフラインにした。両方のチラーの凝縮器を、機械的スクラビングで清浄した。清浄後、両方の凝縮器に水道水を充填させた。１つの凝縮器には、凝縮器の入口と出口に循環ポンプ接続を実装することにより、水で希釈されたハロゲン化アルキルアルコキシシランの溶液の表面処理を適用した。表面処理（水で希釈したハロゲン化アルキルアルコキシシランの溶液）を、この循環凝縮器システムに〜０．００１％の濃度まで加え、凝縮器を２４時間循環させた。循環後、施設のスケジュールにより、溶液を、処理された凝縮器に７２時間放置した。次いで、対照と処理後の２つのチラーを同時に稼働し、同様の負荷で同時に運転した。この間、処理された凝縮器の伝熱特性を示すシステムアプローチ温度をモニターした。これらのチラーは、同一の未処理の淡水源を利用しており、生物学的及び沈泥のによる汚損を引き起こし、伝熱が非効率になるにつれてアプローチ温度が上昇した。図１９は、５４日間に亘る処理済みチラーと未処理チラーのアプローチ温度性能を示すグラフである。未処理チラーでは、この期間に亘ってアプローチ温度が大幅に上昇したため、施設は、システムをオフラインにし、別の機械的清浄を実施したことが分かる。未処理ユニットの追加清浄にもかかわらず、処理済みユニットは、未処理ユニットよりも低いアプローチ温度を表し続け、このことは、凝縮器水からＨＶＡＣ冷媒への伝熱改善と、性能向上を示している。
【０１７０】
実施例１２
【０１７１】
石炭火力発電所のタービンを冷却するために利用される水素クーラー熱交換器を処理した。４つの水素から冷却水への熱交換器のうちの２つは、水中、〜０．０１％ｖ／ｖの濃度で水に希釈したハロゲン化アルキルアルコキシシランの溶液をチューブ内部に合計３０分間流すことで処理した。処理後、溶液を除去し、熱交換器をタービンハウジングに再設置した。図２０は、熱交換器を通過する冷却水の温度変化を示す２４時間のデータブロックである。２つの処理済み熱交換器が最大の温度変化を示しており、未処理の熱交換器と比較して性能が向上していることが分かる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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