JP5324278B2 - Hard coating agent - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基材上にハードコートを施すハードコーティング剤およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a hard coating agent for applying a hard coat on a substrate and a method for producing the same.
ガラスやプラスティック基材の表面には、シラン化合物の加水分解縮合を利用したハードコートが施されることが知られている。ハードコーティングには種々の光学特性が求められており、その内の1つとして低屈折率がある。シラン化合物の加水分解縮合を利用したハードコート材料において低屈折率を得るためには、フッ素系材料を用いることが一般的である(例えば、特許文献1)。しかし、フッ素系材料は高価であり、基材との密着性が良好でないという問題を有する。 It is known that a hard coat using hydrolysis condensation of a silane compound is applied to the surface of glass or a plastic substrate. Hard coatings are required to have various optical properties, one of which is a low refractive index. In order to obtain a low refractive index in a hard coat material using hydrolysis condensation of a silane compound, it is common to use a fluorine-based material (for example, Patent Document 1). However, the fluorine-based material is expensive and has a problem that adhesion with the base material is not good.
また、これまでに、メチルトリメトキシシラン化合物とグリシドキシアルキルトリアルコキシシランとを用いたハードコート組成物は数多く存在する(例えば、特許文献2〜7)が、これを低屈折率のハードコーティング剤として適用したものはなかった。
本発明の課題は、汎用材料であるメチルトリメトキシシラン化合物とグリシドキシアルキルトリアルコキシシランとを用いて、低屈折率で基材との密着性の高いハードコートを施すことができるハードコーティング剤を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a hard coating agent capable of applying a hard coat having a low refractive index and high adhesion to a substrate using a methyltrimethoxysilane compound and a glycidoxyalkyltrialkoxysilane, which are general-purpose materials. Is to provide.
本発明のハードコーティング剤は、メチルトリメトキシシラン化合物およびグリシドキシアルキルトリアルコキシシランを加水分解縮合して得られるポリシラノール組成物とアルミニウム系硬化触媒とを含むものであって、総Si原子に占める上記メチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の割合が50%以上であり、得られるコーティング膜の屈折率が1.45以下である。ここで、上記ポリシラノール組成物はエポキシ基を有していてもよい。 The hard coating agent of the present invention comprises a polysilanol composition obtained by hydrolytic condensation of a methyltrimethoxysilane compound and a glycidoxyalkyltrialkoxysilane, and an aluminum-based curing catalyst. The proportion of Si atoms derived from the above methyltrimethoxysilane compound is 50% or more, and the refractive index of the resulting coating film is 1.45 or less. Here, the polysilanol composition may have an epoxy group.
本発明のハードコーティング剤の製造方法は、メチルトリメトキシシラン化合物およびグリシドキシアルキルトリアルコキシシランを、酸触媒として無機酸またはルイス酸を用いて加水分解縮合を行い、ポリシラノール組成物を得る工程、および、上記工程で得られたポリシラノール組成物にアルミニウム系硬化触媒を加える工程を含んでいる。 The method for producing a hard coating agent of the present invention comprises a step of hydrolyzing and condensing a methyltrimethoxysilane compound and a glycidoxyalkyltrialkoxysilane using an inorganic acid or a Lewis acid as an acid catalyst to obtain a polysilanol composition. And a step of adding an aluminum-based curing catalyst to the polysilanol composition obtained in the above step.
本発明のハードコートは、先のハードコーティング剤から得られるものである。 The hard coat of the present invention is obtained from the previous hard coating agent.
本発明のハードコーティング剤は、低屈折率で基材との密着性が良好なハードコートを得ることができる。これは、屈折率が低い材料であるメチルトリメトキシシラン化合物をと、密着性を向上させるグリシドキシアルキルトリアルコキシシランとを特定比率となるように加水分解縮合させ、さらに硬化触媒としてアルミニウム系硬化触媒を用いたことによるものである。 The hard coating agent of the present invention can provide a hard coat having a low refractive index and good adhesion to a substrate. This is because the methyltrimethoxysilane compound, which is a material with a low refractive index, is hydrolyzed and condensed to a specific ratio with glycidoxyalkyltrialkoxysilane that improves adhesion, and an aluminum-based curing agent is used as a curing catalyst. This is due to the use of a catalyst.
また、本発明のハードコーティング剤は、エポキシ基を有している場合に低温の加熱で強固な膜を形成することができる。これは、メチルトリメトキシシラン化合物から得られたシラノール基が活性であること、および、グリシドキシアルキルトリアルコキシシラン由来のエポキシ基が、アルミニウム系硬化触媒の存在によって、シラノール基と付加反応しているためであると考えられる。 Moreover, the hard coating agent of this invention can form a firm film | membrane by low temperature heating, when it has an epoxy group. This is because the silanol group obtained from the methyltrimethoxysilane compound is active, and the glycidoxyalkyltrialkoxysilane-derived epoxy group undergoes an addition reaction with the silanol group due to the presence of an aluminum-based curing catalyst. It is thought that this is because.
本発明のハードコーティング剤は、メチルトリメトキシシラン化合物およびグリシドキシアルキルトリアルコキシシランを加水分解縮合して得られるポリシラノール組成物とアルミニウム系硬化触媒とを含んでいる。 The hard coating agent of the present invention contains a polysilanol composition obtained by hydrolytic condensation of a methyltrimethoxysilane compound and a glycidoxyalkyltrialkoxysilane and an aluminum-based curing catalyst.
ポリシラノール組成物
本発明のハードコーティング剤の一成分であるポリシラノール組成物は、上記メチルトリメトキシシラン化合物およびグリシドキシアルキルトリアルコキシシランを加水分解縮合することによって得られる。なお、本明細書では、上記2種、またはそれぞれについて「原料アルコキシシラン」ということがある。なお、上記メチルトリメトキシシラン化合物およびグリシドキシアルキルトリアルコキシシラン以外のアルコキシシラン化合物は通常使用しなくてもよいが、本発明のハードコーティング剤およびそれから得られるコーティング膜の特性に悪影響を及ぼさない量であれば、加水分解縮合の際に併用しても構わない。
Polysilanol composition The polysilanol composition, which is a component of the hard coating agent of the present invention, is obtained by hydrolytic condensation of the methyltrimethoxysilane compound and glycidoxyalkyltrialkoxysilane. In the present specification, the above two types, or each, may be referred to as “raw material alkoxysilane”. Alkoxysilane compounds other than the above-mentioned methyltrimethoxysilane compound and glycidoxyalkyltrialkoxysilane do not usually need to be used, but do not adversely affect the properties of the hard coating agent of the present invention and the coating film obtained therefrom. If it is an amount, it may be used in combination during hydrolysis condensation.
上記メチルトリメトキシシラン化合物は、メチルトリメトキシシランそのもの、およびその縮合体の両方を意味するものであり、コーティング膜に低屈折率を付与するために用いられる。なお、本明細書において上記メチルトリメトキシシラン化合物は、メチルトリメトキシシランそのもの、その縮合体およびその両方が混合されたものであってもよい。また、上記混合されたものを用いた場合、その混合比率は、意図する屈折率を奏するよう任意に設定することができる。上記メチルトリメトキシシラン化合物としては、一般に市販されているものを使用することができる。 The methyltrimethoxysilane compound means both methyltrimethoxysilane itself and its condensate, and is used for imparting a low refractive index to the coating film. In the present specification, the methyltrimethoxysilane compound may be a mixture of methyltrimethoxysilane itself, a condensate thereof, or both. Moreover, when the above-mentioned mixture is used, the mixing ratio can be arbitrarily set so as to exhibit the intended refractive index. As said methyltrimethoxysilane compound, what is generally marketed can be used.
一方、上記グリシドキシアルキルトリアルコキシシランは、コーティング膜の基材への密着性付与および硬化性を高める目的で用いられる。グリシドキシアルキルトリアルコキシシランとしては、グリシドキシエチルトリメトキシシラン、グリシドキシエチルトリエトキシシラン、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。反応性および材料入手性の点から、グリシドキシプロピルトリメトキシシランが好ましい。 On the other hand, the glycidoxyalkyltrialkoxysilane is used for the purpose of imparting adhesion to the substrate of the coating film and enhancing curability. Examples of the glycidoxyalkyltrialkoxysilane include glycidoxyethyltrimethoxysilane, glycidoxyethyltriethoxysilane, glycidoxypropyltrimethoxysilane, and glycidoxypropyltriethoxysilane. From the viewpoint of reactivity and material availability, glycidoxypropyltrimethoxysilane is preferred.
上記メチルトリメトキシシラン化合物およびグリシドキシアルキルトリアルコキシシランの加水分解縮合は、同時に、または別々に行うことができる。メチルトリメトキシシラン化合物とグリシドキシアルキルトリアルコキシシランとを同時に加水分解縮合する場合の比率は、総Si原子に占めるメチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の比率が50%以上となるよう設定する。50%未満では、屈折率が1.45を上回ってしまう。総Si原子に占めるメチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の比率の上限値は、99.95%であることが好ましく、99.5%であることがさらに好ましい。総Si原子に占めるメチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の比率の好ましい下限値は、70%である。 The hydrolytic condensation of the methyltrimethoxysilane compound and the glycidoxyalkyltrialkoxysilane can be performed simultaneously or separately. The ratio in the case of simultaneously hydrolyzing and condensing a methyltrimethoxysilane compound and a glycidoxyalkyltrialkoxysilane is set so that the ratio of Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound to the total Si atoms is 50% or more. . If it is less than 50%, the refractive index exceeds 1.45. The upper limit of the proportion of Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound in the total Si atoms is preferably 99.95%, and more preferably 99.5%. A preferable lower limit of the ratio of Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound to the total Si atoms is 70%.
本発明において、総Si原子に占めるメチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の比率は以下のようにして求められる。加水分解反応および縮合反応の進行により、原料アルコキシシランのアルコキシシリル基は実質的に消失すると考えられる。しかし、そのうち縮合反応がどれくらい進行したかを正確に求めることは困難である。そこで、原料アルコキシシランのアルコキシシリル基が、全てシラノール基に加水分解したポリヒドロキシシランに100%変化し、縮合反応は全く進行しないものとみなすこととする。すなわち、原料アルコキシシランが全てポリヒドロキシシランに変化したとみなしたモル数が総Si原子の値であり、それに対して、メチルトリメトキシシラン化合物がポリヒドロキシシランに変化したとみなしたモル数の比率を、総Si原子に占めるメチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の比率とする。 In the present invention, the ratio of the Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound to the total Si atoms is determined as follows. It is considered that the alkoxysilyl group of the raw material alkoxysilane substantially disappears due to the progress of the hydrolysis reaction and the condensation reaction. However, it is difficult to accurately determine how much the condensation reaction has progressed. Therefore, it is assumed that the alkoxysilyl group of the raw material alkoxysilane is changed to 100% by polyhydroxysilane hydrolyzed to all silanol groups and the condensation reaction does not proceed at all. That is, the number of moles that the raw material alkoxysilane is considered to have changed to polyhydroxysilane is the value of the total Si atoms, whereas the ratio of the number of moles that the methyltrimethoxysilane compound is considered to have changed to polyhydroxysilane Is the ratio of Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound to the total Si atoms.
上記原料アルコキシシランの加水分解縮合は、原料アルコキシシランを極性有機溶媒に溶解し、水および酸触媒を加えて行うことができる。 The hydrolysis condensation of the raw material alkoxysilane can be performed by dissolving the raw material alkoxysilane in a polar organic solvent and adding water and an acid catalyst.
上記極性有機溶媒としては、上記原料アルコキシシラン、水およびその加水分解縮合体を溶解することができるものを用いることが好ましい。上記極性有機溶媒として、親水性有機溶媒を用いることができる。有機溶媒としてはアルコール、グリコール、グリコールのエーテルまたはエステル、ケトン等が挙げられる。具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、R2−O−(CH2CH(R3)O)m−H(式中、R2は炭素数1〜4のアルキル基であり、R3はHまたはCH3であり、mは1〜3の整数である。)、CH3−O−(CH2CH(R4)O)l−CH3(式中、R4はHまたはCH3であり、lは1または2である。)、アセトン、メチルエチルケトン、ジアセトンアルコール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール等が好ましく用いられ得る。上記親水性有機溶媒に対して、親水性有機溶媒でない有機溶媒を併用して、溶解性を制御することができる。上記親水性有機溶媒でない有機溶媒としては、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン、ジエチレングリコールジブチルエーテル等が挙げられる他、塗料に添加される成膜助剤として知られている、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート(チッソ社製の製品名「CS−12」)を使用することもできる。なお、上記親水性有機溶媒の水への溶解度(20℃)としては、好ましくは5g/100gH2O以上、より好ましくは20g/100gH2O以上、さらに好ましくは100g/100gH2O以上である。 As the polar organic solvent, it is preferable to use a solvent capable of dissolving the raw material alkoxysilane, water and a hydrolysis-condensation product thereof. As the polar organic solvent, a hydrophilic organic solvent can be used. Examples of the organic solvent include alcohol, glycol, glycol ether or ester, and ketone. Specifically, methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, R 2 —O— (CH 2 CH (R 3 ) O) m —H (wherein R 2 is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, R 3 is H or CH 3 , m is an integer of 1 to 3), CH 3 —O— (CH 2 CH (R 4 ) O) 1 —CH 3 (wherein R 4 is H or CH 3 and l is 1 or 2.), acetone, methyl ethyl ketone, diacetone alcohol, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol and the like can be preferably used. The solubility can be controlled by using an organic solvent other than the hydrophilic organic solvent in combination with the hydrophilic organic solvent. Examples of organic solvents that are not hydrophilic organic solvents include methyl isobutyl ketone, toluene, xylene, diethylene glycol dibutyl ether, and the like, and 2,2,4-trimethyl, which is known as a film-forming auxiliary agent added to paints. -1,3-pentanediol monoisobutyrate (product name “CS-12” manufactured by Chisso Corporation) can also be used. Incidentally, the solubility in water of the hydrophilic organic solvent as (20 ° C.) is preferably 5g / 100gH 2 O or more, more preferably 20g / 100gH 2 O or more, still more preferably 100g / 100gH 2 O or more.
上記極性有機溶媒の量は、原料アルコキシシランの質量に対して、0.5〜5倍の量であることが好ましく、上限の量が2倍であることがさらに好ましい。 The amount of the polar organic solvent is preferably 0.5 to 5 times the mass of the raw material alkoxysilane, and more preferably the upper limit amount is 2 times.
上記原料アルコキシシランの加水分解縮合に用いられる水の量は、原料アルコキシシランが有するアルコキシシリル基のモル量の半分〜同量とすることが好ましい。 The amount of water used for the hydrolysis and condensation of the raw material alkoxysilane is preferably half to the same amount as the molar amount of the alkoxysilyl group of the raw material alkoxysilane.
上記原料アルコキシシランの加水分解縮合には、酸触媒が用いられる。酸触媒は、触媒作用が適度であるので、生成したポリヒドロキシシロキサンの縮合が適切な度合いで進行するためである。酸触媒としては、アルコキシシリル基の加水分解反応に対して触媒作用を有するプロトン酸類やルイス酸類であれば、任意の適切なものを使用することができる。具体的には、プロトン酸として、例えば、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸や酢酸、乳酸、p−トルエンスルホン酸等の有機酸が、ルイス酸として、例えば、チタン、アルミニウム、ジルコニウム等の金属アルコキシドまたはキレート化合物等が挙げられる。 An acid catalyst is used for the hydrolysis and condensation of the raw material alkoxysilane. This is because the acid catalyst has an appropriate catalytic action, so that the condensation of the produced polyhydroxysiloxane proceeds to an appropriate degree. As the acid catalyst, any appropriate one can be used as long as it is a protonic acid or Lewis acid having a catalytic action on the hydrolysis reaction of the alkoxysilyl group. Specifically, as the protonic acid, for example, inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid and sulfuric acid, and organic acids such as acetic acid, lactic acid and p-toluenesulfonic acid, and Lewis acids include metals such as titanium, aluminum and zirconium. Examples thereof include alkoxides and chelate compounds.
上記加水分解縮合において、エポキシ基を残存させるためには、塩酸、硝酸、硫酸等の無機酸を用いることが好ましい。エポキシ基が残存することで密着性および硬化性の向上が期待される。また、アルミニウム系触媒を用いることで縮合反応を制御することができ、ポリヒドロキシシロキサンの分子量やシラノール基の含有量を調整することができる。上記アルミニウム系触媒としては、例えば、アルミニウムトリスアセチルアセトネート、アルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトネート、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムイソプロピレートビス(オレイルアセトアセテート)等が挙げられる。 In the hydrolysis condensation, an inorganic acid such as hydrochloric acid, nitric acid or sulfuric acid is preferably used in order to leave the epoxy group. The adhesion and curability are expected to be improved due to the remaining epoxy group. Moreover, a condensation reaction can be controlled by using an aluminum catalyst, and the molecular weight of polyhydroxysiloxane and the content of silanol groups can be adjusted. Examples of the aluminum catalyst include aluminum trisacetylacetonate, aluminum bisethylacetoacetate / monoacetylacetonate, ethylacetoacetate aluminum diisopropylate, aluminum isopropylatebis (oleyl acetoacetate), and the like.
上記酸触媒の使用量としては、原料アルコキシシランが有するアルコキシシリル基の加水分解反応に対して触媒作用を発現する量以上であればよい。具体的には、上記原料アルコキシシランの質量に対して、0.1ppm〜10%であることが好ましい。より好ましい上限値は5%である。 The acid catalyst may be used in an amount that is at least an amount that exhibits a catalytic action for the hydrolysis reaction of the alkoxysilyl group of the raw material alkoxysilane. Specifically, it is preferably 0.1 ppm to 10% with respect to the mass of the raw material alkoxysilane. A more preferred upper limit is 5%.
上記原料アルコキシシランの加水分解縮合の温度は、室温〜約150℃の範囲で行うことが好ましい。室温で加水分解反応を先に進めた後に加温して、縮合反応を進めたり、最初から加熱して加水分解反応と縮合反応とを同時に進めたりすることが可能である。また、必要に応じて、加水分解および縮合で生じたアルコールや水を系外に留去することも可能である。 The temperature of hydrolysis condensation of the raw material alkoxysilane is preferably performed in the range of room temperature to about 150 ° C. It is possible to advance the hydrolysis reaction at room temperature and then heat to advance the condensation reaction, or heat from the beginning to advance the hydrolysis reaction and the condensation reaction simultaneously. Moreover, it is also possible to distill off the alcohol and water produced by hydrolysis and condensation as needed.
上記原料アルコキシシランの加水分解縮合は、赤外スペクトル(IR)または核磁気共鳴分析(H−NMR)で、アルコキシシリル基に基づくピークが観察されなくなるまで行われることが好ましい。時間はその条件によって異なり、特に限定されるものではないが、約1〜10時間で行うことが可能である。 The hydrolysis condensation of the raw material alkoxysilane is preferably performed until no peak based on the alkoxysilyl group is observed by infrared spectrum (IR) or nuclear magnetic resonance analysis (H-NMR). Although time changes with the conditions, it is not specifically limited, It can be performed in about 1 to 10 hours.
メチルトリメトキシシラン化合物およびグリシドキシアルキルトリアルコキシシランの加水分解縮合を同時に行う場合には、得られる加水分解縮合体が本発明のハードコーティング剤の一成分であるポリシラノール組成物となる。この場合、ポリシラノール組成物は、メチルトリメトキシシラン化合物とグリシドキシアルキルトリアルコキシシランとが種々の割合で縮合し、アルコキシシリル基を有さない、混合物からなる。 When the hydrolytic condensation of the methyltrimethoxysilane compound and the glycidoxyalkyltrialkoxysilane is performed simultaneously, the resulting hydrolytic condensate becomes a polysilanol composition which is one component of the hard coating agent of the present invention. In this case, the polysilanol composition is composed of a mixture in which a methyltrimethoxysilane compound and a glycidoxyalkyltrialkoxysilane are condensed at various ratios and do not have an alkoxysilyl group.
また、メチルトリメトキシシラン化合物およびグリシドキシアルキルトリアルコキシシランの加水分解縮合をそれぞれ別々に行った場合、得られた2種の加水分解縮合体を混合することによって、本発明のハードコーティング剤の一成分であるポリシラノール組成物が得られる。この混合による方法では、上記混合によって得られる混合物におけるグリシドキシアルキルトリアルコキシシランの加水分解縮合体の比率が高くなると、混合物に濁りが発生するおそれがある。このため、上記混合して得られるポリシラノール組成物中の、グリシドキシアルキルトリアルコキシシランの加水分解縮合体由来のSi原子の比率は20%以下であることが好ましい。 In addition, when the hydrolytic condensation of the methyltrimethoxysilane compound and the glycidoxyalkyltrialkoxysilane is carried out separately, the resulting two kinds of hydrolytic condensates are mixed to obtain the hard coating agent of the present invention. A polysilanol composition which is one component is obtained. In this mixing method, if the ratio of the hydrolysis condensate of glycidoxyalkyltrialkoxysilane in the mixture obtained by the above mixing becomes high, the mixture may become turbid. For this reason, it is preferable that the ratio of the Si atom derived from the hydrolysis condensate of glycidoxyalkyltrialkoxysilane in the polysilanol composition obtained by mixing is 20% or less.
なお、メチルトリメトキシシラン化合物およびグリシドキシアルキルトリアルコキシシランの加水分解縮合を同時に行う場合には、得られる加水分解縮合体に濁りは認められない。このような特徴を考慮すると、ハードコーティング剤に低屈折率の性質を重視する場合、すなわち、メチルトリメトキシシラン化合物を多量に使用する場合には、メチルトリメトキシシラン化合物およびグリシドキシアルキルトリアルコキシシランの加水分解縮合をそれぞれ別々に行い、混合を行う方法をとることが好ましい。一方、硬化性を重視する場合、すなわち、原料アルコキシシラン中のグリシドキシアルキルトリアルコキシシランの量が20%以上である場合には、メチルトリメトキシシラン化合物およびグリシドキシアルキルトリアルコキシシランの加水分解縮合を同時に行って、ポリシラノール組成物を得ることが好ましい。 In addition, when hydrolytic condensation of a methyltrimethoxysilane compound and a glycidoxyalkyltrialkoxysilane is performed simultaneously, turbidity is not recognized in the obtained hydrolysis condensate. Considering such characteristics, when emphasizing the low refractive index property of the hard coating agent, that is, when using a large amount of methyltrimethoxysilane compound, methyltrimethoxysilane compound and glycidoxyalkyltrialkoxy It is preferable to adopt a method in which the hydrolysis and condensation of silanes are performed separately and mixed. On the other hand, when the curability is important, that is, when the amount of the glycidoxyalkyltrialkoxysilane in the raw material alkoxysilane is 20% or more, the hydrolysis of the methyltrimethoxysilane compound and the glycidoxyalkyltrialkoxysilane is difficult. It is preferable to carry out decomposition condensation at the same time to obtain a polysilanol composition.
上記ポリシラノール組成物においては、その中に含まれる総てのSi原子に占めるメチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の割合は50%以上となっている。70%以上であることが好ましい。なお、上限値は99.95%であることが好ましく、99.5%であることがさらに好ましい。 In the polysilanol composition, the proportion of Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound in all Si atoms contained therein is 50% or more. It is preferable that it is 70% or more. The upper limit is preferably 99.95%, and more preferably 99.5%.
また、上記ポリシラノール組成物はエポキシ基を有していることが密着性および硬化性の点から好ましい。上記ポリシラノール化合物中のエポキシ基の存在およびその含有量の確認は、H−NMRで行うことができる。加水分解縮合後に、原料として用いたグリシドキシアルキルトリアルコキシシランが有していたエポキシ基の30%以上が残存していることが好ましい。 Moreover, it is preferable from the point of adhesiveness and sclerosis | hardenability that the said polysilanol composition has an epoxy group. The presence of the epoxy group in the polysilanol compound and confirmation of its content can be confirmed by H-NMR. It is preferable that 30% or more of the epoxy group which the glycidoxyalkyltrialkoxysilane used as a raw material has remained after hydrolysis condensation.
用いた原料アルコキシシランのエポキシ基が消失せず完全に残存していると仮定した場合、ポリシラノール組成物中に含まれるエポキシ基の含有量は、ポリシラノール組成物の固形分に対して、0.02〜15質量%であることが好ましい。 Assuming that the epoxy group of the raw material alkoxysilane used does not disappear and remains completely, the content of the epoxy group contained in the polysilanol composition is 0 with respect to the solid content of the polysilanol composition. It is preferably 0.02 to 15% by mass.
なお、上記ポリシラノール組成物の固形分を直接求めることは困難である。このため、本明細書では、先の総Si原子に占めるメチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の比率の求め方と同様に、ポリシラノール組成物が、原料アルコキシシランのアルコキシシリル基が全てシラノール基に加水分解したポリシラノール化合物に、100%変化したものとみなしてポリシラノール組成物の固形分を算出することとする。そして、これに基づいて上記エポキシ基の含有量を規定する。 It is difficult to directly determine the solid content of the polysilanol composition. Therefore, in the present specification, the polysilanol composition is composed of all the alkoxysilyl groups of the raw material alkoxysilane as silanol groups in the same manner as the method for determining the ratio of Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound to the total Si atoms. It is assumed that the polysilanol compound hydrolyzed to 100% is changed 100%, and the solid content of the polysilanol composition is calculated. And based on this, content of the said epoxy group is prescribed | regulated.
アルミニウム系硬化触媒
本発明のもう一つの成分であるアルミニウム系硬化触媒は、コーティング膜の硬化を促進するために用いられる。アルミニウム系硬化触媒を使用することで、シラノール基同士の縮合およびエポキシ基同士の縮合に加えて、シラノール基とエポキシ基との付加反応が進行し、より強固なコーティング膜が得られることが期待される。
なお、アルミニウム系硬化触媒については、先の加水分解縮合のところで説明した内容が適用される。
Aluminum-based curing catalyst The aluminum-based curing catalyst, which is another component of the present invention, is used to accelerate the curing of the coating film. By using an aluminum-based curing catalyst, in addition to the condensation between silanol groups and the condensation between epoxy groups, the addition reaction between silanol groups and epoxy groups proceeds, and it is expected that a stronger coating film can be obtained. The
For the aluminum-based curing catalyst, the contents described in the previous hydrolytic condensation are applied.
ハードコーティング剤
本発明のハードコーティング剤は、先のポリシラノール組成物およびアルミニウム系硬化触媒を含んでいる。アルミニウム系硬化触媒の含有量は、ポリシラノール組成物の固形分に対して、0.1〜10%であることが好ましい。0.1%未満であると、硬化が不十分となり、期待されるコーティング膜の物性が得られないおそれがある。また、10%を超えても、それに見合うだけのさらなる効果が期待できない。
Hard coating agent The hard coating agent of the present invention contains the above polysilanol composition and an aluminum-based curing catalyst. The content of the aluminum-based curing catalyst is preferably 0.1 to 10% with respect to the solid content of the polysilanol composition. If it is less than 0.1%, curing may be insufficient and the expected physical properties of the coating film may not be obtained. Moreover, even if it exceeds 10%, a further effect corresponding to it cannot be expected.
上記ハードコーティング剤の製造は、ポリシラノール組成物、アルミニウム系硬化触媒、および、必要に応じてその他の成分を混合することにより行われる。ここで、上記ポリシラノール組成物の製造にアルミニウム系硬化触媒がすでに使用され、ハードコーティング材としてその量が上記範囲内となっている場合、追加的にアルミニウム系硬化触媒を混合する必要はない。 The hard coating agent is produced by mixing a polysilanol composition, an aluminum-based curing catalyst, and other components as necessary. Here, when the aluminum-based curing catalyst is already used in the production of the polysilanol composition and the amount thereof is within the above range as the hard coating material, it is not necessary to additionally mix the aluminum-based curing catalyst.
上記その他の成分としては、紫外線吸収剤、表面調整剤、増粘剤、溶剤、フッ素化アクリル粒子に代表される低屈折率粒子等が挙げられる。これらの成分は、その添加による機能を発現できるとともに、ハードコーティング剤およびそれから得られるコーティング膜の特性に悪影響を及ぼさない量で使用されることが一般的である。 Examples of the other components include ultraviolet absorbers, surface conditioners, thickeners, solvents, and low refractive index particles represented by fluorinated acrylic particles. These components are generally used in an amount that can exhibit the function of the addition and do not adversely affect the properties of the hard coating agent and the coating film obtained therefrom.
本発明のハードコーティング剤中における、計算から求められるポリシラノール組成物の固形分は、1〜50質量%であることが好ましい。1質量%未満では、得られるコーティング膜の厚みが不十分であり、50質量%を超えると、ハードコーティング剤の安定性に問題が生じるおそれがある。 It is preferable that the solid content of the polysilanol composition calculated | required in the hard coating agent of this invention is 1-50 mass%. If the amount is less than 1% by mass, the thickness of the resulting coating film is insufficient.
ハードコーティング剤の製造方法
本発明のハードコーティング剤は、上記方法によって得られるものであるが、本発明のハードコーティング剤の製造方法は、メチルトリメトキシシラン化合物およびグリシドキシアルキルトリアルコキシシランを、酸触媒として無機酸またはルイス酸を用いて加水分解縮合を行い、ポリシラノール組成物を得る工程、および、前記工程で得られたポリシラノール組成物にアルミニウム系硬化触媒、および、必要に応じてその他の成分を加える工程を含む。詳細については、すでに説明した内容がそれぞれ適用される。この製造方法によって得られたハードコーティング剤は、エポキシ基が残存しているので、優れた密着性および硬化性を有することが期待できる。
Manufacturing method of hard coating agent The hard coating agent of the present invention is obtained by the above method, but the manufacturing method of the hard coating agent of the present invention comprises a methyltrimethoxysilane compound and a glycidoxyalkyltrialkoxysilane, A step of obtaining a polysilanol composition by hydrolytic condensation using an inorganic acid or a Lewis acid as an acid catalyst, an aluminum-based curing catalyst in the polysilanol composition obtained in the above step, and other if necessary Adding the ingredients of: For details, the contents already described apply. The hard coating agent obtained by this production method can be expected to have excellent adhesion and curability since epoxy groups remain.
ハードコート
本発明のハードコートは、先のハードコーティング剤から得られるものであり、その屈折率は1.45以下であり、メチルトリメトキシシランの屈折率から好ましくは1.371〜1.45である。
Hard coat The hard coat of the present invention is obtained from the previous hard coating agent, and its refractive index is 1.45 or less, preferably from 1.371 to 1.45 from the refractive index of methyltrimethoxysilane. is there.
ハードコートを形成する基材としては、プラスティックやガラス等を挙げることができる。ハードコート形成は、先のハードコーティング剤を乾燥膜厚1〜30μmになるように塗装を行い、60〜150℃で10〜120分間加熱することで行われる。塗装には、スピンコーター、スリットコーター、スプレー、ディップコーター等が使用される。 Examples of the base material for forming the hard coat include plastic and glass. Hard coat formation is performed by coating the previous hard coating agent to a dry film thickness of 1 to 30 μm and heating at 60 to 150 ° C. for 10 to 120 minutes. For coating, a spin coater, slit coater, spray, dip coater or the like is used.
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、特に明記しない限り、実施例における部および%は質量基準である。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited by these Examples. Unless otherwise specified, parts and% in the examples are based on mass.
製造例1 メチルトリメトキシシラン化合物の加水分解縮合体の製造 その1
メチルトリメトキシシラン408部をイソプロピルアルコール450部に溶解した。ここに、メトキシシリル基のモル数と同じモル数となる水162部と酸触媒として塩酸1部とを添加して、40℃で1時間、攪拌し、さらに75℃で1時間、攪拌を行って、メチルトリメトキシシラン化合物の加水分解縮合体を得た。IRによる分析で、メトキシシリル基に基づくC−Hの吸収は確認されなかった。メチルトリメトキシシラン化合物のメトキシシリル基が全て加水分解し、縮合は進行しなかったものとして計算される固形分は27.6質量%であった。
Production Example 1 Production of Hydrolytic Condensate of Methyltrimethoxysilane Compound Part 1
408 parts of methyltrimethoxysilane was dissolved in 450 parts of isopropyl alcohol. To this, 162 parts of water having the same number of moles as the number of moles of methoxysilyl group and 1 part of hydrochloric acid as an acid catalyst were added, stirred at 40 ° C. for 1 hour, and further stirred at 75 ° C. for 1 hour. Thus, a hydrolyzed condensate of a methyltrimethoxysilane compound was obtained. In the analysis by IR, the absorption of C—H based on the methoxysilyl group was not confirmed. The solid content calculated by assuming that all methoxysilyl groups of the methyltrimethoxysilane compound were hydrolyzed and condensation did not proceed was 27.6% by mass.
製造例2 グリシドキシアルキルトリアルコキシシランの加水分解縮合体の製造
グリシドキシプロピルトリメトキシシラン460部をイソプロピルアルコール390部に溶解した。ここに、メトキシシリル基のモル数と同じモル数となる水105部と酸触媒として塩酸1部とを添加して、40℃で1時間、攪拌し、さらに75℃で1時間、攪拌を行って、グリシドキシプロピルトリメトキシシランの加水分解縮合体を得た。IRによる分析で、メトキシシリル基に基づくC−Hの吸収は確認されなかった。また、H−NMRによる分析で、加水分解縮合反応の前後で、エポキシ基が95%残存していることを確認した。グリシドキシプロピルトリメトキシシランのメトキシシリル基が全て加水分解し、縮合およびエポキシ基の開環は進行しなかったものとして計算される固形分は39質量%であった。
Production Example 2 Production of Hydrolysis Condensate of Glycidoxyalkyltrialkoxysilane 460 parts of glycidoxypropyltrimethoxysilane were dissolved in 390 parts of isopropyl alcohol. To this, 105 parts of water having the same number of moles as the methoxysilyl group and 1 part of hydrochloric acid as an acid catalyst were added, stirred at 40 ° C. for 1 hour, and further stirred at 75 ° C. for 1 hour. Thus, a hydrolysis condensate of glycidoxypropyltrimethoxysilane was obtained. In the analysis by IR, the absorption of C—H based on the methoxysilyl group was not confirmed. Moreover, it was confirmed by H-NMR analysis that 95% of the epoxy groups remained before and after the hydrolysis condensation reaction. The solid content calculated by assuming that the methoxysilyl group of glycidoxypropyltrimethoxysilane was completely hydrolyzed and the condensation and the ring opening of the epoxy group did not proceed was 39% by mass.
製造例3 メチルトリメトキシシラン化合物の加水分解縮合体の製造 その2
製造例1において、酸触媒である塩酸1部を、アルミニウム系触媒であるアルミキレートD(商品名、川研ファインケミカル社製のアルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトネート)1.6部に変更し、40℃で1時間攪拌後の反応温度を85℃に変更した以外は同様にして、メチルトリメトキシシラン化合物の加水分解縮合体を得た。IRによる分析で、メトキシシリル基に基づくC−Hの吸収は確認されなかった。メチルトリメトキシシラン化合物のメトキシシリル基が全て加水分解し、縮合は進行しなかったものとして計算される固形分は27.6質量%であった。
Production Example 3 Production of Hydrolytic Condensate of Methyltrimethoxysilane Compound 2
In Production Example 1, 1 part of hydrochloric acid as an acid catalyst was changed to 1.6 parts of aluminum chelate D (trade name, aluminum bisethylacetoacetate / monoacetylacetonate manufactured by Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.) as an aluminum catalyst. A hydrolyzed condensate of a methyltrimethoxysilane compound was obtained in the same manner except that the reaction temperature after stirring at 40 ° C. for 1 hour was changed to 85 ° C. In the analysis by IR, the absorption of C—H based on the methoxysilyl group was not confirmed. The solid content calculated by assuming that all methoxysilyl groups of the methyltrimethoxysilane compound were hydrolyzed and condensation did not proceed was 27.6% by mass.
製造例4 メチルトリメトキシシラン化合物の加水分解縮合体の製造 その3
X−40−9225(商品名、信越化学工業製のポリメチルメトキシシロキサン)202部をエキネンF6(商品名、日本アルコール販売社製のエタノール/メタノール=89/11(質量比)の混合物)405部に溶解した。ここに、メトキシシリル基の2倍モル数に相当する水56部とアルミキレート系触媒としてアルミキレートDの3部を添加して、40℃で6時間、攪拌して、ポリメチルメトキシシロキサンの加水分解縮合体を得た。IRによる分析で、メトキシシリル基に基づくC−Hの吸収は確認されなかった。ポリメチルメトキシシロキサンのメトキシシリル基が全て加水分解し、縮合は進行しなかったものとして計算される固形分は27質量%であった。
Production Example 4 Production of Hydrolytic Condensate of Methyltrimethoxysilane Compound 3
202 parts of X-40-9225 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 405 parts of Echinen F6 (trade name, ethanol / methanol = 89/11 (mass ratio) manufactured by Nippon Alcohol Sales Co., Ltd.) Dissolved in. To this, 56 parts of water corresponding to twice the number of moles of methoxysilyl group and 3 parts of aluminum chelate D as an aluminum chelate catalyst were added and stirred at 40 ° C. for 6 hours to hydrolyze polymethylmethoxysiloxane. A decomposition condensate was obtained. In the analysis by IR, the absorption of C—H based on the methoxysilyl group was not confirmed. The solid content calculated as all the methoxysilyl groups of polymethylmethoxysiloxane hydrolyzed and condensation did not proceed was 27% by mass.
実施例1
メチルトリメトキシシラン47.7部およびグリシドキシプロピルトリメトキシシラン79.8部をイソプロピルアルコールとメチルイソブチルケトンとの2/1(質量比)混合物154部に溶解した。ここに、系内のメトキシシリル基のモル数と同じモル数となる水37.2部と酸触媒として塩酸1.9部とを添加して、40℃で2時間、攪拌し、さらに80℃で3時間、攪拌を行って、ポリシラノール組成物を得た。IRによる分析で、メトキシシリル基に基づくC−Hの吸収は確認されなかった。H−NMRによる分析で、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン由来のエポキシ基が97%残存していることを確認した。メチルトリメトキシシラン化合物およびグリシドキシプロピルトリメトキシシランのメトキシシリル基が全て加水分解し、縮合およびエポキシ基の開環は進行しなかったものとして計算される固形分は31質量%であった。また、総Si原子に占めるメチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の割合は50%と計算された。
Example 1
47.7 parts of methyltrimethoxysilane and 79.8 parts of glycidoxypropyltrimethoxysilane were dissolved in 154 parts of a 2/1 (mass ratio) mixture of isopropyl alcohol and methyl isobutyl ketone. To this, 37.2 parts of water having the same number of moles as the number of methoxysilyl groups in the system and 1.9 parts of hydrochloric acid as an acid catalyst were added, stirred at 40 ° C. for 2 hours, and further 80 ° C. The mixture was stirred for 3 hours to obtain a polysilanol composition. In the analysis by IR, the absorption of C—H based on the methoxysilyl group was not confirmed. Analysis by H-NMR confirmed that 97% of the epoxy group derived from glycidoxypropyltrimethoxysilane remained. The solid content calculated on the assumption that all the methoxysilyl groups of the methyltrimethoxysilane compound and glycidoxypropyltrimethoxysilane were hydrolyzed and the condensation and the ring opening of the epoxy group did not proceed was 31% by mass. Further, the proportion of Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound in the total Si atoms was calculated to be 50%.
得られたポリシラノール組成物に、アルミニウム系硬化触媒としてアルミキレートDの6.5部、チヌビン928(商品名、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製の紫外線吸収剤)2部を添加して、ハードコーティング剤を得た。このハードコーティング剤の固形分に対するエポキシ基の含有量は、計算により14.5質量%と求められた。 To the obtained polysilanol composition, 6.5 parts of aluminum chelate D as an aluminum-based curing catalyst and 2 parts of Tinuvin 928 (trade name, UV absorber manufactured by Ciba Specialty Chemicals) are added to form a hard coating. An agent was obtained. The content of the epoxy group with respect to the solid content of the hard coating agent was calculated to be 14.5% by mass.
実施例2
実施例1において、メチルトリメトキシシランの量を95.5部に、グリシドキシプロピルトリメトキシシランの量を40.5部に、および、塩酸の量を2.4部にそれぞれ変更すること以外は同様にして、ポリシラノール組成物を得た。IRによる分析で、メトキシシリル基に基づくC−Hの吸収は確認されなかった。H−NMRによる分析で、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン由来のエポキシ基が94%残存していることを確認した。メチルトリメトキシシラン化合物およびグリシドキシプロピルトリメトキシシランのメトキシシリル基が全て加水分解し、縮合およびエポキシ基の開環は進行しなかったものとして計算される固形分は29質量%であった。また、総Si原子に占めるメチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の割合は80%と計算された。
Example 2
In Example 1, except that the amount of methyltrimethoxysilane was changed to 95.5 parts, the amount of glycidoxypropyltrimethoxysilane was changed to 40.5 parts, and the amount of hydrochloric acid was changed to 2.4 parts. In the same manner, a polysilanol composition was obtained. In the analysis by IR, the absorption of C—H based on the methoxysilyl group was not confirmed. Analysis by H-NMR confirmed that 94% of the epoxy groups derived from glycidoxypropyltrimethoxysilane remained. The solid content calculated as the methoxysilyl group of the methyltrimethoxysilane compound and glycidoxypropyltrimethoxysilane was all hydrolyzed and condensation and ring opening of the epoxy group did not proceed was 29% by mass. Further, the proportion of Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound in the total Si atoms was calculated to be 80%.
得られたポリシラノール組成物に、アルミニウム系硬化触媒としてアルミキレートDの6.5部、チヌビン928の2部を添加して、ハードコーティング剤を得た。このハードコーティング剤の固形分に対するエポキシ基の含有量は、計算により7質量%と求められた。 To the obtained polysilanol composition, 6.5 parts of aluminum chelate D and 2 parts of tinuvin 928 were added as an aluminum-based curing catalyst to obtain a hard coating agent. The content of the epoxy group with respect to the solid content of the hard coating agent was calculated to be 7% by mass.
実施例3
実施例1において、メチルトリメトキシシランの量を117.2部に、グリシドキシプロピルトリメトキシシランの量を22.6部に、塩酸1.9部をアルミニウム系触媒であるアルミキレートDの0.6部にそれぞれ変更すること以外は同様にして、ポリシラノール組成物を得た。IRによる分析で、メトキシシリル基に基づくC−Hの吸収は確認されなかった。H−NMRによる分析で、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン由来のエポキシ基が50%残存していることを確認した。メチルトリメトキシシラン化合物およびグリシドキシプロピルトリメトキシシランのメトキシシリル基が全て加水分解し、縮合およびエポキシ基の開環は進行しなかったものとして計算される固形分は29質量%であった。また、総Si原子に占めるメチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の割合は90%と計算された。
Example 3
In Example 1, the amount of methyltrimethoxysilane was 117.2 parts, the amount of glycidoxypropyltrimethoxysilane was 22.6 parts, and 1.9 parts of hydrochloric acid was 0% of aluminum chelate D as an aluminum catalyst. A polysilanol composition was obtained in the same manner except that the content was changed to 6 parts. In the analysis by IR, the absorption of C—H based on the methoxysilyl group was not confirmed. Analysis by 1 H-NMR confirmed that 50% of the epoxy group derived from glycidoxypropyltrimethoxysilane remained. The solid content calculated as the methoxysilyl group of the methyltrimethoxysilane compound and glycidoxypropyltrimethoxysilane was all hydrolyzed and condensation and ring opening of the epoxy group did not proceed was 29% by mass. Further, the proportion of Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound in the total Si atoms was calculated to be 90%.
得られたポリシラノール組成物は、その製造工程においてすでにアルミニウム系硬化触媒をポリシラノール組成物の固形分に対して0.5質量%含んでいる。さらにアルミキレートD6部およびチヌビン1130(商品名、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製の紫外線吸収剤)3部を添加して、ハードコーティング剤を得た。このハードコーティング剤の固形分に対するエポキシ基の含有量は、計算により2質量%と求められた。 The obtained polysilanol composition already contains 0.5% by mass of an aluminum-based curing catalyst with respect to the solid content of the polysilanol composition in the production process. Further, 6 parts of aluminum chelate D and 3 parts of tinuvin 1130 (trade name, UV absorber manufactured by Ciba Specialty Chemicals) were added to obtain a hard coating agent. The content of the epoxy group based on the solid content of the hard coating agent was calculated to be 2% by mass.
実施例4
製造例1で得られたメチルトリメトキシシラン化合物の加水分解縮合体361部と製造例2で得られたグリシドキシプロピルトリメトキシシランの加水分解縮合体0.5部とを混合して、ポリシラノール組成物を得た。総Si原子に占めるメチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の割合は99.9%と計算された。
Example 4
A mixture of 361 parts of the hydrolyzed condensate of methyltrimethoxysilane compound obtained in Production Example 1 and 0.5 part of the hydrolyzed condensate of glycidoxypropyltrimethoxysilane obtained in Production Example 2 A silanol composition was obtained. The proportion of Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound in the total Si atoms was calculated to be 99.9%.
このポリシラノール組成物に、アルミニウム系硬化触媒としてアルミキレートD6.5部、チヌビン928の2部を添加して、ハードコーティング剤を得た。このハードコーティング剤の固形分に対するエポキシ基の含有量は、計算により0.04質量%と求められた。 To this polysilanol composition, 6.5 parts of aluminum chelate D and 2 parts of tinuvin 928 were added as an aluminum-based curing catalyst to obtain a hard coating agent. The content of the epoxy group with respect to the solid content of the hard coating agent was calculated to be 0.04% by mass.
実施例5
製造例3で得られたメチルトリメトキシシラン化合物の加水分解縮合体190部と製造例2で得られたグリシドキシプロピルトリメトキシシランの加水分解縮合体122部とを混合して、ポリシラノール組成物を得た。総Si原子に占めるメチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の割合は70%と計算された。
Example 5
A polysilanol composition was prepared by mixing 190 parts of the hydrolyzed condensate of the methyltrimethoxysilane compound obtained in Production Example 3 and 122 parts of the hydrolyzed condensate of glycidoxypropyltrimethoxysilane obtained in Production Example 2. I got a thing. The proportion of Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound in the total Si atoms was calculated to be 70%.
このポリシラノール組成物は、その製造工程においてすでにアルミニウム系硬化触媒をポリシラノール組成物の固形分に対して0.3質量%含んでいる。さらにアルミキレートD6.2部およびチヌビン928の2部を添加して、ハードコーティング剤を得た。このハードコーティング剤の固形分に対するエポキシ基の含有量は、計算により10質量%と求められた。 This polysilanol composition already contains 0.3% by mass of an aluminum-based curing catalyst with respect to the solid content of the polysilanol composition in the production process. Further, 6.2 parts of aluminum chelate D and 2 parts of tinuvin 928 were added to obtain a hard coating agent. The content of the epoxy group based on the solid content of the hard coating agent was calculated to be 10% by mass.
実施例6
製造例4で得られたポリメチルメトキシシロキサンの加水分解縮合体363部と製造例2で得られたグリシドキシプロピルトリメトキシシランの加水分解縮合体5.1部とを混合して、ポリシラノール組成物を得た。総Si原子に占めるメチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の割合は99%と計算された。
Example 6
A polysilanol was obtained by mixing 363 parts of the polymethylmethoxysiloxane hydrolysis condensate obtained in Production Example 4 with 5.1 parts of the glycidoxypropyltrimethoxysilane hydrolysis condensate obtained in Production Example 2. A composition was obtained. The proportion of Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound in the total Si atoms was calculated to be 99%.
このポリシラノール組成物に、アルミニウム系硬化触媒としてアルミキレートDの5部およびチヌビン928の2部を添加して、ハードコーティング剤を得た。このハードコーティング剤の固形分に対するエポキシ基の含有量は、計算により0.4質量%と求められた。 To this polysilanol composition, 5 parts of aluminum chelate D and 2 parts of tinuvin 928 were added as an aluminum-based curing catalyst to obtain a hard coating agent. The content of the epoxy group with respect to the solid content of the hard coating agent was calculated to be 0.4% by mass.
比較例1
製造例1で得られたメチルトリメトキシシラン化合物の加水分解縮合体370部に、アルミニウム系硬化触媒としてアルミキレートDの6.5部、チヌビン928の2部を添加して、比較用のハードコーティング剤を得た。総Si原子に占めるメチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の割合は100%と計算された。この比較用のハードコーティング剤の固形分に対するエポキシ基の含有量は0質量%であった。
Comparative Example 1
A hard coating for comparison was prepared by adding 6.5 parts of aluminum chelate D and 2 parts of tinuvin 928 as an aluminum-based curing catalyst to 370 parts of the hydrolyzed condensate of the methyltrimethoxysilane compound obtained in Production Example 1. An agent was obtained. The proportion of Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound in the total Si atoms was calculated as 100%. The content of the epoxy group based on the solid content of the comparative hard coating agent was 0% by mass.
比較例2
実施例1において、総Si原子に占めるメチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の割合は40%になるよう、メチルトリメトキシシランの量を34.7部に、グリシドキシプロピルトリメトキシシランの量を90.6部に、それぞれ変更すること以外は同様にして、ポリシラノール組成物を得た。H−NMRによる分析で、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン由来のエポキシ基が96%残存していることを確認した。メチルトリメトキシシラン化合物およびグリシドキシプロピルトリメトキシシランのメトキシシリル基が全て加水分解し、縮合およびエポキシ基の開環は進行しなかったものとして計算される固形分は32質量%であった。
Comparative Example 2
In Example 1, the amount of methyltrimethoxysilane was 34.7 parts and the amount of glycidoxypropyltrimethoxysilane so that the proportion of Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound in the total Si atoms was 40%. Was similarly changed to 90.6 parts to obtain a polysilanol composition. Analysis by H-NMR confirmed that 96% of the epoxy groups derived from glycidoxypropyltrimethoxysilane remained. The solid content calculated on the assumption that all the methoxysilyl groups of the methyltrimethoxysilane compound and glycidoxypropyltrimethoxysilane were hydrolyzed and the condensation and ring opening of the epoxy group did not proceed was 32% by mass.
得られたポリシラノール組成物に、アルミニウム系硬化触媒としてアルミキレートD6.5部、チヌビン928の2部を添加して、比較用のハードコーティング剤を得た。この比較用のハードコーティング剤の固形分に対するエポキシ基の含有量は、計算により16質量%と求められた。 To the obtained polysilanol composition, 6.5 parts of aluminum chelate D and 2 parts of tinuvin 928 were added as an aluminum-based curing catalyst to obtain a comparative hard coating agent. The content of the epoxy group based on the solid content of the comparative hard coating agent was calculated to be 16% by mass.
比較例3
実施例4において、アルミニウム系硬化触媒としてのアルミキレートDを加えないこと以外は同様にして、比較用のハードコーティング剤を得た。この比較用のハードコーティング剤の固形分に対するエポキシ基の含有量は、計算により16質量%と求められた。
Comparative Example 3
A hard coating agent for comparison was obtained in the same manner as in Example 4 except that aluminum chelate D as an aluminum-based curing catalyst was not added. The content of the epoxy group based on the solid content of the comparative hard coating agent was calculated to be 16% by mass.
実施例7〜12および比較例4〜6
実施例で得られたハードコーティング剤および比較例で得られた比較用のハードコーティング剤を#22バーコーターを用いて、無アルカリガラスにコーティングし、150℃で30分間、加熱することによって、透明なハードコートをそれぞれ得た。
Examples 7-12 and Comparative Examples 4-6
The hard coating agent obtained in the examples and the comparative hard coating agent obtained in the comparative example were coated on non-alkali glass using a # 22 bar coater and heated at 150 ° C. for 30 minutes to be transparent. Each hard coat was obtained.
得られたハードコートは、下記の項目について評価を行った。結果を表1に表す。 The obtained hard coat was evaluated for the following items. The results are shown in Table 1.
<屈折率>
プリズムカップリング方式の測定装置Metricon2010(Metricon社製)により、測定波長633nm、室温20.5℃でシリコンウエハーに塗装した膜厚10μmの塗膜の屈折率を測定した。
<Refractive index>
The refractive index of a 10 μm-thick coating film coated on a silicon wafer was measured at a measurement wavelength of 633 nm and a room temperature of 20.5 ° C. using a prism coupling type measuring device Metricon 2010 (manufactured by Metricon).
<鉛筆硬度>
JIS K 5600−5−4に準じて、斜め45度の角度に固定した鉛筆に真上から750gの荷重をかけ引っかき試験を行った。
<Pencil hardness>
In accordance with JIS K 5600-5-4, a scratch test was performed by applying a load of 750 g from above to a pencil fixed at an angle of 45 degrees.
<密着性>
JIS K 5600−5−6に準じて、調製した塗膜にカッターにより1mm間隔の縦横6本ずつの切れ目を入れ、その上にセロハンテープを貼付してはがし、25個のます目のうち、残存したます目の数をカウントした(碁盤目試験、残ったます目数/全ます目数(25))。
<Adhesion>
According to JIS K 5600-5-6, the prepared coating film is cut with 6 mm vertical and horizontal cuts at intervals of 1 mm with a cutter, and cellophane tape is affixed thereon to peel off the remaining 25 squares. The number of creaking eyes was counted (cross cut test, remaining creased number / total creased number (25)).
本発明のハードコーティング剤から得られたハードコートは、いずれも屈折率が1.45以下と低く、かつ、3H以上の鉛筆硬度を有しており、基材との密着性も良好であった。
これに対して、比較用のハードコーティング剤から得られたハードコートでは、それぞれ問題点を有していた。すなわち、グリシドキシアルキルトリアルコキシシランを原料アルコキシシランとして用いない比較例4では密着性の低下が見られた。また、メチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の割合が40%である比較例5では屈折率が1.45を上回った。さらに、アルミニウム系硬化触媒を含まない比較例6では鉛筆硬度が低下した。
Each of the hard coats obtained from the hard coating agent of the present invention had a refractive index as low as 1.45 or less, a pencil hardness of 3H or more, and good adhesion to the substrate. .
On the other hand, the hard coat obtained from the comparative hard coating agent had problems. That is, in Comparative Example 4 in which glycidoxyalkyltrialkoxysilane was not used as the raw material alkoxysilane, a decrease in adhesion was observed. In Comparative Example 5 in which the proportion of Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound was 40%, the refractive index exceeded 1.45. Furthermore, in Comparative Example 6 that did not contain an aluminum-based curing catalyst, the pencil hardness decreased.
本発明のハードコーティング剤は、ディスプレイ材料分野等で好適に用いられる。 The hard coating agent of the present invention is suitably used in the field of display materials.
Claims (4)
総Si原子に占める前記メチルトリメトキシシラン化合物由来のSi原子の割合が50%以上であり、
得られるコーティング膜の屈折率が1.45以下である、
ハードコーティング剤。 A hard coating agent comprising a polysilanol composition obtained by hydrolytic condensation of a methyltrimethoxysilane compound and a glycidoxyalkyltrialkoxysilane, and an aluminum-based curing catalyst,
The proportion of Si atoms derived from the methyltrimethoxysilane compound in the total Si atoms is 50% or more,
The refractive index of the resulting coating film is 1.45 or less,
Hard coating agent.
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