JPH0671173A - 化学吸着膜及びその製造方法 - Google Patents
化学吸着膜及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH0671173A JPH0671173A JP5036382A JP3638293A JPH0671173A JP H0671173 A JPH0671173 A JP H0671173A JP 5036382 A JP5036382 A JP 5036382A JP 3638293 A JP3638293 A JP 3638293A JP H0671173 A JPH0671173 A JP H0671173A
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- molecule
- chemical
- adsorption
- stem
- graft
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 幹分子の根元の部分にグラフト分子を導入し
たことにより、吸着反応のできるサイト数を増加させそ
れにより吸着分子数が増え、その結果膜密度が向上した
化学吸着膜を形成する。 【構成】 表面に活性な水素若しくはアルカリ金属を有
するか若しくは付与した基体に、たとえばトリクロロシ
リル基等を分子末端に有する化学吸着剤を接触させ、脱
塩化水素反応などの縮合反応を起こさせ、吸着反応させ
る吸着工程、およびその後の未反応の化学吸着剤を洗浄
する工程を交互に複数回繰り返して化学吸着膜を基体表
面に共有結合により固定する。
たことにより、吸着反応のできるサイト数を増加させそ
れにより吸着分子数が増え、その結果膜密度が向上した
化学吸着膜を形成する。 【構成】 表面に活性な水素若しくはアルカリ金属を有
するか若しくは付与した基体に、たとえばトリクロロシ
リル基等を分子末端に有する化学吸着剤を接触させ、脱
塩化水素反応などの縮合反応を起こさせ、吸着反応させ
る吸着工程、およびその後の未反応の化学吸着剤を洗浄
する工程を交互に複数回繰り返して化学吸着膜を基体表
面に共有結合により固定する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化学吸着膜の及びその
製造方法に関する。さらに詳しくは、化学吸着幹分子に
グラフト分子を化学結合させることにより全体として分
子密度を高く基材表面に固定させた化学吸着膜及びその
製造方法に関する。
製造方法に関する。さらに詳しくは、化学吸着幹分子に
グラフト分子を化学結合させることにより全体として分
子密度を高く基材表面に固定させた化学吸着膜及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の化学吸着膜の製造方法としては、
例えばジャーナル オブ アメリカンケミカル ソサイ
アティー第102巻92ページ(J.Sagiv et
al.,J.Am.Chem.Soc.,92,10
2(1980).)やラングミュアー第6巻851ペー
ジ(K.Ogawa et al.,Langmui
r,6,851(1990).)等に掲載されている方
法がある。この方法は、クロロシラン系界面活性剤を用
いて基体表面に露出した基、例えば水酸基と脱塩化水素
反応することを利用して化学吸着膜を形成する方法であ
るが、吸着反応は充分長時間すなわち、飽和吸着に達す
るまで行うという方法である。さらに化学吸着膜1層を
形成するには吸着反応は1回きりで終え、洗浄、水洗も
やはり1回ずつのみである。
例えばジャーナル オブ アメリカンケミカル ソサイ
アティー第102巻92ページ(J.Sagiv et
al.,J.Am.Chem.Soc.,92,10
2(1980).)やラングミュアー第6巻851ペー
ジ(K.Ogawa et al.,Langmui
r,6,851(1990).)等に掲載されている方
法がある。この方法は、クロロシラン系界面活性剤を用
いて基体表面に露出した基、例えば水酸基と脱塩化水素
反応することを利用して化学吸着膜を形成する方法であ
るが、吸着反応は充分長時間すなわち、飽和吸着に達す
るまで行うという方法である。さらに化学吸着膜1層を
形成するには吸着反応は1回きりで終え、洗浄、水洗も
やはり1回ずつのみである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の形
成方法、すなわち吸着反応時間を飽和吸着に達するまで
の時間とする方法では、膜密度をより向上させるという
点では限界があった。それは化学吸着剤が吸着反応し得
るサイト数は、その基体固有の官能基数が上限であるた
めである。その結果、吸着反応時間をある程度長く取っ
て膜密度または分子密度を高く形成できないという問題
があった。さらに従来例として、化学吸着膜の上にさら
に化学吸着分子をbuilt upする方法も知られているが
(USP−4,673,474、USP−4,992,
300)、この方法では基材表面の分子密度を高くする
ことは困難であった。
成方法、すなわち吸着反応時間を飽和吸着に達するまで
の時間とする方法では、膜密度をより向上させるという
点では限界があった。それは化学吸着剤が吸着反応し得
るサイト数は、その基体固有の官能基数が上限であるた
めである。その結果、吸着反応時間をある程度長く取っ
て膜密度または分子密度を高く形成できないという問題
があった。さらに従来例として、化学吸着膜の上にさら
に化学吸着分子をbuilt upする方法も知られているが
(USP−4,673,474、USP−4,992,
300)、この方法では基材表面の分子密度を高くする
ことは困難であった。
【0004】本発明は、前記従来技術の課題を解決する
ため、吸着反応のできるサイト数を増加させそれにより
吸着分子数が増え、その結果膜密度が向上した化学吸着
膜及びその製造方法を提供することを目的とする。
ため、吸着反応のできるサイト数を増加させそれにより
吸着分子数が増え、その結果膜密度が向上した化学吸着
膜及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の化学吸着膜は、幹分子がSi、Ge、S
n、Ti、Zrから選ばれる少なくとも一つの元素を介
して基材表面と直接または間接的に共有結合しており、
前記Si、Ge、Sn、Ti、Zrから選ばれる少なく
とも一つの元素にさらにグラフト分子が−SiO−、−
GeO−、−SnO−、−TiO−、−ZrO−、−S
O2 −、−SO−、−C−から選ばれる少なくとも一つ
の結合を介して共有結合していることを特徴とする。
め、本発明の化学吸着膜は、幹分子がSi、Ge、S
n、Ti、Zrから選ばれる少なくとも一つの元素を介
して基材表面と直接または間接的に共有結合しており、
前記Si、Ge、Sn、Ti、Zrから選ばれる少なく
とも一つの元素にさらにグラフト分子が−SiO−、−
GeO−、−SnO−、−TiO−、−ZrO−、−S
O2 −、−SO−、−C−から選ばれる少なくとも一つ
の結合を介して共有結合していることを特徴とする。
【0006】前記構成においては、幹分子の基材表面と
直接または間接的に共有結合している部分が、−SiO
−,−SiN−、−GeO−,−GeN−,−SnO
−,−SnN−,−TiO−,−TiN−,−ZrO
−,−ZrN−から選ばれる少なくとも一つの結合であ
ることが好ましい。
直接または間接的に共有結合している部分が、−SiO
−,−SiN−、−GeO−,−GeN−,−SnO
−,−SnN−,−TiO−,−TiN−,−ZrO
−,−ZrN−から選ばれる少なくとも一つの結合であ
ることが好ましい。
【0007】また前記構成においては、幹分子またはグ
ラフト分子内に炭化水素鎖またはフルオロカーボン鎖、
芳香族基、複素環基を含むことが好ましい。また前記構
成においては、幹分子またはグラフト分子内に不飽和結
合を含むことが好ましい。
ラフト分子内に炭化水素鎖またはフルオロカーボン鎖、
芳香族基、複素環基を含むことが好ましい。また前記構
成においては、幹分子またはグラフト分子内に不飽和結
合を含むことが好ましい。
【0008】また前記構成においては、化学吸着膜が単
分子化学吸着累積膜であることが好ましい。次に本発明
の化学吸着膜の製造方法は、化学吸着幹分子に化学吸着
グラフト分子を結合する方法であって、下記の工程から
なる。 (1)表面に活性水素もしくはアルカリ金属を有するか
または付与した基材の表面に直接または間接的に、分子
末端が前記(式1)で示される官能基、または下記(式
2)で示される官能基を含む化学吸着分子を接触させ
て、縮合反応により前記化学吸着幹分子を共有結合によ
って結合させ、次いで未反応化学吸着分子を除去し、水
分と反応させて前記ハロゲンまたはアルコキシ基の少な
くとも一つを水酸基に置換し、(2)次に、分子末端が
前記(式3〜7)から選ばれる少なくとも一つの官能基
を含む化学吸着分子を接触させて、縮合反応を起こさ
せ、次いで未反応化学吸着分子を除去し、水分と反応さ
せる。
分子化学吸着累積膜であることが好ましい。次に本発明
の化学吸着膜の製造方法は、化学吸着幹分子に化学吸着
グラフト分子を結合する方法であって、下記の工程から
なる。 (1)表面に活性水素もしくはアルカリ金属を有するか
または付与した基材の表面に直接または間接的に、分子
末端が前記(式1)で示される官能基、または下記(式
2)で示される官能基を含む化学吸着分子を接触させ
て、縮合反応により前記化学吸着幹分子を共有結合によ
って結合させ、次いで未反応化学吸着分子を除去し、水
分と反応させて前記ハロゲンまたはアルコキシ基の少な
くとも一つを水酸基に置換し、(2)次に、分子末端が
前記(式3〜7)から選ばれる少なくとも一つの官能基
を含む化学吸着分子を接触させて、縮合反応を起こさ
せ、次いで未反応化学吸着分子を除去し、水分と反応さ
せる。
【0009】前記構成においては、未反応化学吸着分子
の除去を非水系溶液で行うことが好ましい。また前記構
成においては、幹分子またはグラフト分子を水分と反応
させる工程において、水分として液体の水または水蒸気
を用いることが好ましい。
の除去を非水系溶液で行うことが好ましい。また前記構
成においては、幹分子またはグラフト分子を水分と反応
させる工程において、水分として液体の水または水蒸気
を用いることが好ましい。
【0010】また前記構成においては、幹分子またはグ
ラフト分子として、末端がトリクロロシラン系の化学吸
着剤を用いることが好ましい。また前記構成において
は、幹分子またはグラフト分子の接触による縮合反応
が、脱塩化水素反応、または脱アルコール反応であるこ
とが好ましい。
ラフト分子として、末端がトリクロロシラン系の化学吸
着剤を用いることが好ましい。また前記構成において
は、幹分子またはグラフト分子の接触による縮合反応
が、脱塩化水素反応、または脱アルコール反応であるこ
とが好ましい。
【0011】また前記構成においては、幹分子またはグ
ラフト分子内に炭化水素鎖またはフルオロカーボン鎖、
芳香族基、複素環基を含むことが好ましい。また前記構
成においては、幹分子またはグラフト分子内に不飽和結
合を含むことが好ましい。
ラフト分子内に炭化水素鎖またはフルオロカーボン鎖、
芳香族基、複素環基を含むことが好ましい。また前記構
成においては、幹分子またはグラフト分子内に不飽和結
合を含むことが好ましい。
【0012】
【作用】前記本発明の構成によれば、幹分子の根元の部
分にグラフト分子を導入したので、吸着反応のできるサ
イト数を増加させそれにより吸着分子数が増え、その結
果膜密度が向上した化学吸着膜を形成することができ
る。なおグラフト分子は直接基材に結合していても良
い。
分にグラフト分子を導入したので、吸着反応のできるサ
イト数を増加させそれにより吸着分子数が増え、その結
果膜密度が向上した化学吸着膜を形成することができ
る。なおグラフト分子は直接基材に結合していても良
い。
【0013】前記、幹分子の基材表面と直接または間接
的に共有結合している部分が、−SiO−,−SiN
−、−GeO−,−GeN−,−SnO−,−SnN
−,−TiO−,−TiN−,−ZrO−,−ZrN−
から選ばれる少なくとも一つの結合であるという本発明
の好ましい構成によれば、化学的に安定な分子吸着膜と
することができる。
的に共有結合している部分が、−SiO−,−SiN
−、−GeO−,−GeN−,−SnO−,−SnN
−,−TiO−,−TiN−,−ZrO−,−ZrN−
から選ばれる少なくとも一つの結合であるという本発明
の好ましい構成によれば、化学的に安定な分子吸着膜と
することができる。
【0014】また前記、幹分子またはグラフト分子の炭
化水素鎖内に不飽和結合を含むという本発明の好ましい
構成によれば、化学吸着膜を形成した後、幹分子及び/
またはグラフト分子どおしを重合させたり、他の分子を
導入することができる。前記不飽和結合は、炭素−炭素
の二重結合(C=C)、炭素−窒素の二重結合(C=
N)、炭素−炭素の三重結合、炭素−窒素の三重結合な
どが好ましい。
化水素鎖内に不飽和結合を含むという本発明の好ましい
構成によれば、化学吸着膜を形成した後、幹分子及び/
またはグラフト分子どおしを重合させたり、他の分子を
導入することができる。前記不飽和結合は、炭素−炭素
の二重結合(C=C)、炭素−窒素の二重結合(C=
N)、炭素−炭素の三重結合、炭素−窒素の三重結合な
どが好ましい。
【0015】また前記、化学吸着膜が単分子化学吸着累
積膜であるという本発明の好ましい構成によれば、さら
に分子密度を高くして化学吸着膜を形成できる。次に、
本発明の化学吸着膜の製造方法によれば、吸着反応ので
きるサイト数を増加させそれにより吸着分子数が増え、
膜密度が向上した化学吸着膜を効率よく合理的に形成す
ることができる。より具体的には、反応時間を短縮でき
る。
積膜であるという本発明の好ましい構成によれば、さら
に分子密度を高くして化学吸着膜を形成できる。次に、
本発明の化学吸着膜の製造方法によれば、吸着反応ので
きるサイト数を増加させそれにより吸着分子数が増え、
膜密度が向上した化学吸着膜を効率よく合理的に形成す
ることができる。より具体的には、反応時間を短縮でき
る。
【0016】前記、未反応化学吸着分子の除去を非水系
溶液で行うという本発明の好ましい構成によれば、オン
グストロームまたはナノメーターレベルで膜の厚さを均
一に形成することができる。
溶液で行うという本発明の好ましい構成によれば、オン
グストロームまたはナノメーターレベルで膜の厚さを均
一に形成することができる。
【0017】また前記、幹分子またはグラフト分子を水
分と反応させる工程において、水分として液体の水また
は水蒸気を用いるという本発明の好ましい構成によれ
ば、ハロゲンを水酸基に効率よく置換できる。
分と反応させる工程において、水分として液体の水また
は水蒸気を用いるという本発明の好ましい構成によれ
ば、ハロゲンを水酸基に効率よく置換できる。
【0018】また前記、幹分子またはグラフト分子とし
て、末端がトリクロロシラン系化学吸着剤を用いるとい
う本発明の好ましい構成によれば、吸着反応性が高く実
用的には最も有利な方法とすることができる。
て、末端がトリクロロシラン系化学吸着剤を用いるとい
う本発明の好ましい構成によれば、吸着反応性が高く実
用的には最も有利な方法とすることができる。
【0019】また前記構成においては、幹分子またはグ
ラフト分子の接触による縮合反応が、脱塩化水素反応ま
たは脱アルコール反応であるという本発明の好ましい構
成によれば、反応速度が高い反応を行うことができる。
ラフト分子の接触による縮合反応が、脱塩化水素反応ま
たは脱アルコール反応であるという本発明の好ましい構
成によれば、反応速度が高い反応を行うことができる。
【0020】
【実施例】本発明の化学吸着膜の製造方法は、吸着反応
と洗浄とを交互に複数回繰り返すことにより化学吸着剤
を基体および化学吸着膜に固定させ化学吸着膜を形成す
る。とくに、1回目の吸着を明らかに飽和吸着に達して
いない時間で止めても、非水系用溶媒を用いて洗浄する
ことによって未反応の分子を除くと、吸着分子は基体に
まばらについていることになり、その状態で水洗をする
と−OH基の数が増えることになる。そして再度吸着を
行うと、本来1つしか吸着分子が入らなかった場所へ2
つ以上入る場合がでてくる。よって相対的にまた平均的
に膜の構成分子間距離が短くなる。つまり膜密度が向上
することになる。
と洗浄とを交互に複数回繰り返すことにより化学吸着剤
を基体および化学吸着膜に固定させ化学吸着膜を形成す
る。とくに、1回目の吸着を明らかに飽和吸着に達して
いない時間で止めても、非水系用溶媒を用いて洗浄する
ことによって未反応の分子を除くと、吸着分子は基体に
まばらについていることになり、その状態で水洗をする
と−OH基の数が増えることになる。そして再度吸着を
行うと、本来1つしか吸着分子が入らなかった場所へ2
つ以上入る場合がでてくる。よって相対的にまた平均的
に膜の構成分子間距離が短くなる。つまり膜密度が向上
することになる。
【0021】しかし飽和吸着に達していない時間とは、
あまり短すぎても好ましくない。何故ならば、あまりに
短時間で吸着を止めると吸着した分子があまりに分散し
ており、つまり吸着分子間隔が広すぎてそのために吸着
分子が基体に対して実質的に平行になり(いわゆる、寝
た状態)、本来吸着サイトである場所を覆ってしまうこ
とになるためである。そのため吸着分子が基体に対して
寝てしまわない程度の時間、すなわち好ましくは数分以
上は必要となる。
あまり短すぎても好ましくない。何故ならば、あまりに
短時間で吸着を止めると吸着した分子があまりに分散し
ており、つまり吸着分子間隔が広すぎてそのために吸着
分子が基体に対して実質的に平行になり(いわゆる、寝
た状態)、本来吸着サイトである場所を覆ってしまうこ
とになるためである。そのため吸着分子が基体に対して
寝てしまわない程度の時間、すなわち好ましくは数分以
上は必要となる。
【0022】ただ、通常の反応条件下では反応速度が速
すぎて、この吸着反応時間の制御がやや難しい場合も多
々ある。そのような場合には、吸着反応の反応温度を下
げるか、吸着液の濃度を下げる等により、化学吸着剤の
反応基と基体の活性水素若しくはアルカリ金属を含む反
応基との会合または衝突回数を減らし、反応時間を引き
延ばすようにすると制御しやすくなる場合もある。
すぎて、この吸着反応時間の制御がやや難しい場合も多
々ある。そのような場合には、吸着反応の反応温度を下
げるか、吸着液の濃度を下げる等により、化学吸着剤の
反応基と基体の活性水素若しくはアルカリ金属を含む反
応基との会合または衝突回数を減らし、反応時間を引き
延ばすようにすると制御しやすくなる場合もある。
【0023】化学吸着剤としては具体的には、例えば炭
化水素鎖、フルオロカーボン鎖、芳香環、複素環、金属
等を含んだ分子などの末端に前記式(化3〜7)から選
ばれる少なくとも一つの官能基が結合した分子が挙げら
れが、本発明はこれらに限られるものではないことは勿
論である。ただし、前記式(化3)におけるハロゲン及
び前記式(化4)におけるアルコキシル基は、それぞれ
2もしくは3の場合が好ましい。またさらに、ここでい
うハロゲンとはCl、Br若しくはIが挙げられるが、
反応性の点ではClが好ましいが、BrやIであっても
同様な化学吸着膜を得られる。
化水素鎖、フルオロカーボン鎖、芳香環、複素環、金属
等を含んだ分子などの末端に前記式(化3〜7)から選
ばれる少なくとも一つの官能基が結合した分子が挙げら
れが、本発明はこれらに限られるものではないことは勿
論である。ただし、前記式(化3)におけるハロゲン及
び前記式(化4)におけるアルコキシル基は、それぞれ
2もしくは3の場合が好ましい。またさらに、ここでい
うハロゲンとはCl、Br若しくはIが挙げられるが、
反応性の点ではClが好ましいが、BrやIであっても
同様な化学吸着膜を得られる。
【0024】再吸着させる場合に用いる化学吸着剤は、
吸着の度に種類を変えれば当然膜密度に変化が生じてく
るが、これは基本的に差し支えはない場合がある。むし
ろ、種類を変えることにより膜密度を制御できる場合も
ある。
吸着の度に種類を変えれば当然膜密度に変化が生じてく
るが、これは基本的に差し支えはない場合がある。むし
ろ、種類を変えることにより膜密度を制御できる場合も
ある。
【0025】またこの膜密度の向上若しくは制御は基体
に対して第1層目に関してのみに限るわけではなく、既
成の化学吸着膜上にさらに累積膜を形成する場合でも同
様に適応できることは勿論である。
に対して第1層目に関してのみに限るわけではなく、既
成の化学吸着膜上にさらに累積膜を形成する場合でも同
様に適応できることは勿論である。
【0026】本発明においては、化学吸着剤としてはた
とえば下記のものを使用することができる。 (1) トリクロロシラン系界面活性剤の例 CF3 (CF2 )7 (CH2 )2 SiCl3 ,CF3 C
H2 O(CH2 )15SiCl3 ,CF3 (CH2 )2 S
i(CH3 )2 (CH2 )15SiCl3 ,CF3 (CH
2 )3 (CH2 )2 Si(CH3 )2 (CH2 )9 Si
Cl3 ,CF3 (CF2 )7 (CH2 )2 Si(C
H3 )2 (CH2 )9 SiCl3 ,CF3 COO(CH
2 )15SiCl3 ,CF3 (CF2 )5 (CH2 )2 S
iCl3 , (2) 低級アルキル基置換のモノクロロシラン系あるいは
ジクロロシラン系界面活性剤(但し式中のnは何れも1
又は2) CF3 (CF2 )7 (CH2 )2 SiCln (CH3 )
3-n ,CF3 (CF2 )7 (CH2 )2 SiCln (C
2 H5 )3-n ,CF3 CH2 O(CH2 )15SiCln
(CH3 )3-n ,CF3 CH2 O(CH2 )15SiCl
n (C2 H5 )3-n ,CF3 (CH2 )2 Si(CH3 )
2 (CH2 )15SiCln (CH3 )3-n ,CF3 (C
H2 )2 Si(CH3 )2 (CH2 )15SiCln (C2
H5 )3-n ,CF3 (CF2 )7 (CH2 )2 Si(C
H3 )2 (CH2 )9 SiCln (CH3 )3-n ,CF
3 (CF2 )7 (CH2 )2 Si(CH3 )2 (C
H2 )9 SiCln (C 2 H5 )3-n ,CF3 COO
(CH2 )15SiCln (CH3 )3-n ,CF3 COO
(CH2 )15SiCln (C2 H5 )3-n ,CF3 (C
F2 )5 (CH2 )2 SiCln (CH3 )3-n ,CF
3 (CF2 )5 (CH2 )2 SiCln (C2 H5 )
3-n これらの中でも特にトリクロロシラン系界面活性剤では
隣り合う分子どうしがシロキサン結合を形成するため、
より強固な化学吸着膜となり好ましい。
とえば下記のものを使用することができる。 (1) トリクロロシラン系界面活性剤の例 CF3 (CF2 )7 (CH2 )2 SiCl3 ,CF3 C
H2 O(CH2 )15SiCl3 ,CF3 (CH2 )2 S
i(CH3 )2 (CH2 )15SiCl3 ,CF3 (CH
2 )3 (CH2 )2 Si(CH3 )2 (CH2 )9 Si
Cl3 ,CF3 (CF2 )7 (CH2 )2 Si(C
H3 )2 (CH2 )9 SiCl3 ,CF3 COO(CH
2 )15SiCl3 ,CF3 (CF2 )5 (CH2 )2 S
iCl3 , (2) 低級アルキル基置換のモノクロロシラン系あるいは
ジクロロシラン系界面活性剤(但し式中のnは何れも1
又は2) CF3 (CF2 )7 (CH2 )2 SiCln (CH3 )
3-n ,CF3 (CF2 )7 (CH2 )2 SiCln (C
2 H5 )3-n ,CF3 CH2 O(CH2 )15SiCln
(CH3 )3-n ,CF3 CH2 O(CH2 )15SiCl
n (C2 H5 )3-n ,CF3 (CH2 )2 Si(CH3 )
2 (CH2 )15SiCln (CH3 )3-n ,CF3 (C
H2 )2 Si(CH3 )2 (CH2 )15SiCln (C2
H5 )3-n ,CF3 (CF2 )7 (CH2 )2 Si(C
H3 )2 (CH2 )9 SiCln (CH3 )3-n ,CF
3 (CF2 )7 (CH2 )2 Si(CH3 )2 (C
H2 )9 SiCln (C 2 H5 )3-n ,CF3 COO
(CH2 )15SiCln (CH3 )3-n ,CF3 COO
(CH2 )15SiCln (C2 H5 )3-n ,CF3 (C
F2 )5 (CH2 )2 SiCln (CH3 )3-n ,CF
3 (CF2 )5 (CH2 )2 SiCln (C2 H5 )
3-n これらの中でも特にトリクロロシラン系界面活性剤では
隣り合う分子どうしがシロキサン結合を形成するため、
より強固な化学吸着膜となり好ましい。
【0027】また、CF3 (CF2 )n CH2 CH2 S
iCl3 (但し式中のnは整数であり、3〜25程度が
最も扱いやすい)が、溶剤溶解性、化学吸着性と溌水溌
油性又は防汚性等の機能性との釣合が取れているため好
ましい。さらにまた、アルキル鎖又はフッ化アルキル鎖
部分に不飽和結合を組み込んでおけば、化学吸着膜形成
後、5メガラド程度の電子線照射で架橋できるので、さ
らに化学吸着膜自体の硬度を向上させることも可能であ
る。
iCl3 (但し式中のnは整数であり、3〜25程度が
最も扱いやすい)が、溶剤溶解性、化学吸着性と溌水溌
油性又は防汚性等の機能性との釣合が取れているため好
ましい。さらにまた、アルキル鎖又はフッ化アルキル鎖
部分に不飽和結合を組み込んでおけば、化学吸着膜形成
後、5メガラド程度の電子線照射で架橋できるので、さ
らに化学吸着膜自体の硬度を向上させることも可能であ
る。
【0028】アルキル基を有するクロロシラン系界面活
性剤としては、例えば、CH3 (CH2 )18SiC
l3 ,CH3 (CH2 )15SiCl3 ,CH3 (C
H2 )10SiCl3 ,CH3 (CH2 )25SiCl3 等
のようなトリクロルシラン系界面活性剤をはじめ、例え
ばCH3 (CH2 )18SiCln (CH3 )3-n ,CH
3 (CH2 )18SiCln (C2 H5 )3-n ,CH
3 (CH2 )15SiCln (CH3)3-n ,CH3 (C
H2 )10SiCln (CH3 )3-n ,CH3 (CH2 )
25SiCln (C2 H5 )3-n 等のような低級アルキル
基置換のモノクロルシラン系あるいはジクロルシラン系
界面活性剤が挙げられる。この中でもCH3 (CH2)
n SiCl3 (但し式中のnは整数であり、3〜25程
度が最も扱いやすい)が、溶剤溶解性の点で好ましい。
性剤としては、例えば、CH3 (CH2 )18SiC
l3 ,CH3 (CH2 )15SiCl3 ,CH3 (C
H2 )10SiCl3 ,CH3 (CH2 )25SiCl3 等
のようなトリクロルシラン系界面活性剤をはじめ、例え
ばCH3 (CH2 )18SiCln (CH3 )3-n ,CH
3 (CH2 )18SiCln (C2 H5 )3-n ,CH
3 (CH2 )15SiCln (CH3)3-n ,CH3 (C
H2 )10SiCln (CH3 )3-n ,CH3 (CH2 )
25SiCln (C2 H5 )3-n 等のような低級アルキル
基置換のモノクロルシラン系あるいはジクロルシラン系
界面活性剤が挙げられる。この中でもCH3 (CH2)
n SiCl3 (但し式中のnは整数であり、3〜25程
度が最も扱いやすい)が、溶剤溶解性の点で好ましい。
【0029】本発明に適用できるクロロシラン系界面活
性剤は、前記に例示したように直鎖状だけではなく、フ
ッ化アルキル基又は炭化水素基が分岐した形状でも、又
は末端の珪素にフッ化アルキル基もしくは炭化水素基が
置換した形状(即ちR、R1、R2 、R3 をフッ化アル
キル基又は炭化水素基として、一般式R2 SiCl2、
R3 SiCl、R1 R2 SiCl2 、もしくはR1 R2
R3 SiCl等)であってもよいが、吸着密度を高める
ためには一般には直鎖状が好ましい。
性剤は、前記に例示したように直鎖状だけではなく、フ
ッ化アルキル基又は炭化水素基が分岐した形状でも、又
は末端の珪素にフッ化アルキル基もしくは炭化水素基が
置換した形状(即ちR、R1、R2 、R3 をフッ化アル
キル基又は炭化水素基として、一般式R2 SiCl2、
R3 SiCl、R1 R2 SiCl2 、もしくはR1 R2
R3 SiCl等)であってもよいが、吸着密度を高める
ためには一般には直鎖状が好ましい。
【0030】本発明の製造方法に用いる非水系溶媒は、
例えば1,1−ジクロロ,1−フルオロエタン、1,1
−ジクロロ,2、2、2−トリフルオロエタン、1,1
−ジクロロ,2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロ
パン、1,3−ジクロロ,1,1,2,2,3−ヘプタ
フルオロプロパン等のフッ素系溶媒、例えばヘキサン、
オクタン、ヘキサデカン、シクロヘキサン等の炭化水素
系溶媒、例えばジブチルエーテル、ジベンジルエーテル
等のエーテル系溶媒、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、
酢酸イソプロピル、酢酸アミル等エステル系溶媒の何れ
かが好ましい。ケトン系溶媒としては、アセトン、メチ
ルエチルケトン等が一例として挙げられる。 本発明に
使用できる基材としては、例えばAl、Cu若しくはス
テンレス等の金属、ガラス、セラミックス、又は表面を
親水化したプラスチックのように親水性ではあるが水酸
基(−OH)を含む割合が少ない基材が挙げられる。
例えば1,1−ジクロロ,1−フルオロエタン、1,1
−ジクロロ,2、2、2−トリフルオロエタン、1,1
−ジクロロ,2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロ
パン、1,3−ジクロロ,1,1,2,2,3−ヘプタ
フルオロプロパン等のフッ素系溶媒、例えばヘキサン、
オクタン、ヘキサデカン、シクロヘキサン等の炭化水素
系溶媒、例えばジブチルエーテル、ジベンジルエーテル
等のエーテル系溶媒、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、
酢酸イソプロピル、酢酸アミル等エステル系溶媒の何れ
かが好ましい。ケトン系溶媒としては、アセトン、メチ
ルエチルケトン等が一例として挙げられる。 本発明に
使用できる基材としては、例えばAl、Cu若しくはス
テンレス等の金属、ガラス、セラミックス、又は表面を
親水化したプラスチックのように親水性ではあるが水酸
基(−OH)を含む割合が少ない基材が挙げられる。
【0031】本発明の化学吸着単分子膜は、基材表面に
存在する親水性基とクロロシリル基とが化学吸着するた
め、基材に金属を用いる場合には、Al、Cu若しくは
ステンレス等の所謂卑金属が好ましい。
存在する親水性基とクロロシリル基とが化学吸着するた
め、基材に金属を用いる場合には、Al、Cu若しくは
ステンレス等の所謂卑金属が好ましい。
【0032】また、プラスチックの様な表面に酸化膜を
持たない物質であれば、予め表面を酸素を含むプラズマ
雰囲気中で、例えば100Wで20分処理若しくはコロ
ナ処理して親水性化即ち表面にカルボキシル基や水酸基
を導入しておけばよい。もっとも、ポリアミド樹脂やポ
リウレタン樹脂の場合は、表面にイミノ基(>NH)が
存在しているため、とくに表面処理を必要としない。そ
の理由は、基材のイミノ基(>NH)の水素がたとえば
化学吸着剤のクロロシリル基(−SiCl)とが脱塩化
水素反応し、シロキサン結合(−SiO−)を形成でき
るからである。
持たない物質であれば、予め表面を酸素を含むプラズマ
雰囲気中で、例えば100Wで20分処理若しくはコロ
ナ処理して親水性化即ち表面にカルボキシル基や水酸基
を導入しておけばよい。もっとも、ポリアミド樹脂やポ
リウレタン樹脂の場合は、表面にイミノ基(>NH)が
存在しているため、とくに表面処理を必要としない。そ
の理由は、基材のイミノ基(>NH)の水素がたとえば
化学吸着剤のクロロシリル基(−SiCl)とが脱塩化
水素反応し、シロキサン結合(−SiO−)を形成でき
るからである。
【0033】本発明は下記の用途など広く適用できる。 (a)基材の例;基材が金属、セラミックスまたはプラ
スチック、木材、石材からなる材料に適用できる。表面
は塗料などで塗装されていても良い。 (b)刃物の例:包丁、鋏、ナイフ、カッター、彫刻
刀、剃刀、バリカン、鋸、カンナ、ノミ、錐、千枚通
し、バイト、ドリルの刃、ミキサーの刃、ジュ−サ−の
刃、製粉機の刃、芝刈り機の刃、パンチ、押切り、ホッ
チキスの刃、缶切りの刃、または手術用メス等。 (c)針の例:鍼術用の針、縫い針、ミシン針、畳針、
注射針、手術用針、安全ピン等。 (d)窯業製品の例:陶磁器製、ガラス製、セラミック
ス製またはほうろうを含む製品等。例えば衛生陶磁器
(例えば便器、洗面器、風呂等)、食器(例えば、茶
碗、皿、どんぶり、湯呑、コップ、瓶、コーヒー沸かし
容器、鍋、すり鉢、カップ等)、花器(水盤、植木鉢、
一輪差し等)、水槽(養殖用水槽、鑑賞用水槽等)、化
学実験器具(ビーカー、反応容器、試験管、フラスコ、
シャーレ、冷却管、撹拌棒、スターラー、乳鉢、バッ
ト、注射器)、瓦、タイル、ほうろう製食器、ほうろう
製洗面器、ほうろう製鍋。 (e)鏡の例:手鏡、姿見鏡、浴室用鏡、洗面所用鏡、
自動車用鏡(バックミラー、サイドミラー)、ハーフミ
ラー、ショーウィンドー用鏡、デパートの商品売り場の
鏡等。 (f)成形用部材の例:プレス成形用金型、注型成形用
金型、射出成形用金型、トランスファー成形用金型、真
空成形用金型、吹き込み成形用金型、押し出し成形用ダ
イ、インフレーション成形用口金、繊維紡糸用口金、カ
レンダー加工用ロールなど。 (g)装飾品の例:時計、宝石、真珠、サファイア、ル
ビー、エメラルド、ガーネット、キャッツアイ、ダイヤ
モンド、トパーズ、ブラッドストーン、アクアマリン、
サードニックス、トルコ石、瑪瑙、大理石、アメジス
ト、カメオ、オパール、水晶、ガラス、指輪、腕輪、ブ
ローチ、ネクタイピン、イヤリング、ネックレス、貴金
属装飾製品、白金、金、銀、銅、アルミ、チタン、錫あ
るいはそれらの合金やステンレス製、メガネフレーム
等。 (h)食品成形用型の例:ケーキ焼成用型、クッキー焼
成用型、パン焼成用型、チョコレート成形用型、ゼリー
成形用型、アイスクリーム成形用型、オーブン皿、製氷
皿等。 (i)調理器具の例:鍋、釜、やかん、ポット、フライ
パン、ホットプレート、焼き物調理用網、油切り、タコ
焼きプレート等。 (j)紙の例:グラビア紙、撥水撥油紙、ポスター紙、
高級パンフレット紙等 (k)樹脂の例:ポリプロピレン、ポリエチレン等のポ
リオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、
ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエス
テル、アラミド、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエ
ーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、フェノー
ル樹脂、フラン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、ポリ
ウレタン、ケイ素樹脂、ABS樹脂、メタクリル樹脂、
アクリル酸エステル樹脂、ポリアセタール、ポリフェン
レンオキサイド等 (l)家庭電化製品の例:テレビジョン、ラジオ、テー
プレコーダー、オーディオ、CD、冷凍関係機器の冷蔵
庫、冷凍庫、エアコン、ジューサー、ミキサー、扇風機
の羽根、照明器具、文字盤、パーマ用ドライヤー等。 (m)スポーツ用品の例:スキー、釣竿、棒高跳び用の
ポール、ボート、ヨット、ジェットスキー、サーフボー
ド、ゴルフボール、ボーリングのボール、釣糸、魚網、
釣り浮き等。 (n)乗り物部品に適用する例: (1) ABS樹脂:ランプカバー、インストルメントパネ
ル、内装部品、オートバイのプロテクター (2) セルロースプラスチック:自動車のマーク、ハンド
ル (3) FRP(繊維強化樹脂):外板バンパー、エンジン
カバー (4) フェノール樹脂:ブレーキ (5) ポリアセタール:ワイパーギヤ、ガスバルブ、キャ
ブレター部品 (6) ポリアミド:ラジエータファン (7) ポリアリレート:方向指示レンズ、計器板レンズ、
リレーハウジング (8) ポリブチレンテレフタレート:リヤエンド、フロン
トフェンダ (9) ポリアミノビスマレイミド:エンジン部品、ギヤボ
ックス、ホイール、サスペンジョンドライブシステム (10)メタクリル樹脂はランプカバーレンズ、計器板とカ
バー、センターマーク (11)ポリプロピレンはバンパー (12)ポリフェニレンオキシド:ラジエーターグリル、ホ
イールキャップ (13)ポリウレタン:バンパー、フェンダー、インストル
メントパネル、ファン (14)不飽和ポリエステル樹脂:ボディ、燃料タンク、ヒ
ーターハウジング、計器板 (o)事務用品の例:万年筆、ボールペン、シャ−プペ
ンシル、筆入れ、バインダー、机、椅子、本棚、ラッ
ク、電話台、物差し、製図用具等。 (p)建材の例:屋根材、外壁材、内装材。屋根材とし
て窯瓦、スレート瓦、トタン(亜鉛メッキ鉄板)など。
外壁材としては木材(加工木材を含む)、モルタル、コ
ンクリート、窯業系サイジング、金属系サイジング、レ
ンガ、石材、プラスチック材料、アルミ等の金属材料な
ど。内装材としては木材(加工木材を含む)、アルミ等
の金属材料、プラスチック材料、紙、繊維など。 (q)石材の例:花コウ岩、大理石、みかげ石等。たと
えば建築物、建築材、芸術品、置物、風呂、墓石、記念
碑、門柱、石垣、歩道の敷石など。 (r)楽器および音響機器の例:打楽器、弦楽器、鍵盤
楽器、木管楽器、金管楽器などの楽器、およびマイクロ
ホン、スピーカなどの音響機器等。具体的には、ドラ
ム、シンバル、バイオリン、チェロ、ギター、琴、ピア
ノ、フルート、クラリネット、尺八、ホルンなどの打楽
器、弦楽器、鍵盤楽器、木管楽器、金管楽器などの楽
器、およびマイクロホン、スピーカ、イヤホーンなどの
音響機器。 (s)その他、魔法瓶、真空系機器、電力送電用碍子ま
たはスパークプラグ等の撥水撥油防汚効果の高い高耐電
圧性絶縁碍子等。
スチック、木材、石材からなる材料に適用できる。表面
は塗料などで塗装されていても良い。 (b)刃物の例:包丁、鋏、ナイフ、カッター、彫刻
刀、剃刀、バリカン、鋸、カンナ、ノミ、錐、千枚通
し、バイト、ドリルの刃、ミキサーの刃、ジュ−サ−の
刃、製粉機の刃、芝刈り機の刃、パンチ、押切り、ホッ
チキスの刃、缶切りの刃、または手術用メス等。 (c)針の例:鍼術用の針、縫い針、ミシン針、畳針、
注射針、手術用針、安全ピン等。 (d)窯業製品の例:陶磁器製、ガラス製、セラミック
ス製またはほうろうを含む製品等。例えば衛生陶磁器
(例えば便器、洗面器、風呂等)、食器(例えば、茶
碗、皿、どんぶり、湯呑、コップ、瓶、コーヒー沸かし
容器、鍋、すり鉢、カップ等)、花器(水盤、植木鉢、
一輪差し等)、水槽(養殖用水槽、鑑賞用水槽等)、化
学実験器具(ビーカー、反応容器、試験管、フラスコ、
シャーレ、冷却管、撹拌棒、スターラー、乳鉢、バッ
ト、注射器)、瓦、タイル、ほうろう製食器、ほうろう
製洗面器、ほうろう製鍋。 (e)鏡の例:手鏡、姿見鏡、浴室用鏡、洗面所用鏡、
自動車用鏡(バックミラー、サイドミラー)、ハーフミ
ラー、ショーウィンドー用鏡、デパートの商品売り場の
鏡等。 (f)成形用部材の例:プレス成形用金型、注型成形用
金型、射出成形用金型、トランスファー成形用金型、真
空成形用金型、吹き込み成形用金型、押し出し成形用ダ
イ、インフレーション成形用口金、繊維紡糸用口金、カ
レンダー加工用ロールなど。 (g)装飾品の例:時計、宝石、真珠、サファイア、ル
ビー、エメラルド、ガーネット、キャッツアイ、ダイヤ
モンド、トパーズ、ブラッドストーン、アクアマリン、
サードニックス、トルコ石、瑪瑙、大理石、アメジス
ト、カメオ、オパール、水晶、ガラス、指輪、腕輪、ブ
ローチ、ネクタイピン、イヤリング、ネックレス、貴金
属装飾製品、白金、金、銀、銅、アルミ、チタン、錫あ
るいはそれらの合金やステンレス製、メガネフレーム
等。 (h)食品成形用型の例:ケーキ焼成用型、クッキー焼
成用型、パン焼成用型、チョコレート成形用型、ゼリー
成形用型、アイスクリーム成形用型、オーブン皿、製氷
皿等。 (i)調理器具の例:鍋、釜、やかん、ポット、フライ
パン、ホットプレート、焼き物調理用網、油切り、タコ
焼きプレート等。 (j)紙の例:グラビア紙、撥水撥油紙、ポスター紙、
高級パンフレット紙等 (k)樹脂の例:ポリプロピレン、ポリエチレン等のポ
リオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、
ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエス
テル、アラミド、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエ
ーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、フェノー
ル樹脂、フラン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、ポリ
ウレタン、ケイ素樹脂、ABS樹脂、メタクリル樹脂、
アクリル酸エステル樹脂、ポリアセタール、ポリフェン
レンオキサイド等 (l)家庭電化製品の例:テレビジョン、ラジオ、テー
プレコーダー、オーディオ、CD、冷凍関係機器の冷蔵
庫、冷凍庫、エアコン、ジューサー、ミキサー、扇風機
の羽根、照明器具、文字盤、パーマ用ドライヤー等。 (m)スポーツ用品の例:スキー、釣竿、棒高跳び用の
ポール、ボート、ヨット、ジェットスキー、サーフボー
ド、ゴルフボール、ボーリングのボール、釣糸、魚網、
釣り浮き等。 (n)乗り物部品に適用する例: (1) ABS樹脂:ランプカバー、インストルメントパネ
ル、内装部品、オートバイのプロテクター (2) セルロースプラスチック:自動車のマーク、ハンド
ル (3) FRP(繊維強化樹脂):外板バンパー、エンジン
カバー (4) フェノール樹脂:ブレーキ (5) ポリアセタール:ワイパーギヤ、ガスバルブ、キャ
ブレター部品 (6) ポリアミド:ラジエータファン (7) ポリアリレート:方向指示レンズ、計器板レンズ、
リレーハウジング (8) ポリブチレンテレフタレート:リヤエンド、フロン
トフェンダ (9) ポリアミノビスマレイミド:エンジン部品、ギヤボ
ックス、ホイール、サスペンジョンドライブシステム (10)メタクリル樹脂はランプカバーレンズ、計器板とカ
バー、センターマーク (11)ポリプロピレンはバンパー (12)ポリフェニレンオキシド:ラジエーターグリル、ホ
イールキャップ (13)ポリウレタン:バンパー、フェンダー、インストル
メントパネル、ファン (14)不飽和ポリエステル樹脂:ボディ、燃料タンク、ヒ
ーターハウジング、計器板 (o)事務用品の例:万年筆、ボールペン、シャ−プペ
ンシル、筆入れ、バインダー、机、椅子、本棚、ラッ
ク、電話台、物差し、製図用具等。 (p)建材の例:屋根材、外壁材、内装材。屋根材とし
て窯瓦、スレート瓦、トタン(亜鉛メッキ鉄板)など。
外壁材としては木材(加工木材を含む)、モルタル、コ
ンクリート、窯業系サイジング、金属系サイジング、レ
ンガ、石材、プラスチック材料、アルミ等の金属材料な
ど。内装材としては木材(加工木材を含む)、アルミ等
の金属材料、プラスチック材料、紙、繊維など。 (q)石材の例:花コウ岩、大理石、みかげ石等。たと
えば建築物、建築材、芸術品、置物、風呂、墓石、記念
碑、門柱、石垣、歩道の敷石など。 (r)楽器および音響機器の例:打楽器、弦楽器、鍵盤
楽器、木管楽器、金管楽器などの楽器、およびマイクロ
ホン、スピーカなどの音響機器等。具体的には、ドラ
ム、シンバル、バイオリン、チェロ、ギター、琴、ピア
ノ、フルート、クラリネット、尺八、ホルンなどの打楽
器、弦楽器、鍵盤楽器、木管楽器、金管楽器などの楽
器、およびマイクロホン、スピーカ、イヤホーンなどの
音響機器。 (s)その他、魔法瓶、真空系機器、電力送電用碍子ま
たはスパークプラグ等の撥水撥油防汚効果の高い高耐電
圧性絶縁碍子等。
【0034】以下に、本発明の化学吸着膜の製造方法に
ついて具体的実施例を用いて説明する。 (実施例1)はじめに、吸着溶液を調製した。
ついて具体的実施例を用いて説明する。 (実施例1)はじめに、吸着溶液を調製した。
【0035】ヘキサデカンと四塩化炭素とクロロホルム
を容量比で80:12:8の割合で混合した混合溶媒に
化学吸着剤であるn−ノナデシルトリクロロシランを約
1重量%の濃度で溶かして調製し、これを吸着溶液Aと
した。
を容量比で80:12:8の割合で混合した混合溶媒に
化学吸着剤であるn−ノナデシルトリクロロシランを約
1重量%の濃度で溶かして調製し、これを吸着溶液Aと
した。
【0036】図1に示す様に、親水性基板としてガラス
基板1を用い、有機溶剤で洗浄させた後、吸着溶液Aに
10分間浸漬させた。この処理により、(化8)という
結合ができ化学吸着膜をガラス基板1上に形成した。
基板1を用い、有機溶剤で洗浄させた後、吸着溶液Aに
10分間浸漬させた。この処理により、(化8)という
結合ができ化学吸着膜をガラス基板1上に形成した。
【0037】
【化8】
【0038】次に15分間の非水系溶媒のクロロホルム
洗浄と15分間の水洗を行うと、吸着分子の根元部は図
2に示したように、横のつながりのあまりない、すなわ
ち−OH基のままで残っている化学吸着単分子膜2が形
成された。この単分子膜は、強固に基板と固定されてお
り、かつ撥水性に富んでいた。
洗浄と15分間の水洗を行うと、吸着分子の根元部は図
2に示したように、横のつながりのあまりない、すなわ
ち−OH基のままで残っている化学吸着単分子膜2が形
成された。この単分子膜は、強固に基板と固定されてお
り、かつ撥水性に富んでいた。
【0039】なお、これはフーリエ変換赤外吸収スペク
トル(FTIR)測定で2930〜2840(帰属:C
H3 、−CH2 −)、1470(帰属:−CH2 −)、
1240(帰属:Si−C)、1080(帰属:Si−
O)cm-1にこの構造に特徴的なシグナルを得たこと
で、膜形成を確認できた。
トル(FTIR)測定で2930〜2840(帰属:C
H3 、−CH2 −)、1470(帰属:−CH2 −)、
1240(帰属:Si−C)、1080(帰属:Si−
O)cm-1にこの構造に特徴的なシグナルを得たこと
で、膜形成を確認できた。
【0040】次に再吸着を行った。前記単分子膜の形成
された基板を新しい吸着溶液Aに1時間浸漬させた。こ
の処理により、図3に示したような化学吸着膜をガラス
基板1上に形成した。
された基板を新しい吸着溶液Aに1時間浸漬させた。こ
の処理により、図3に示したような化学吸着膜をガラス
基板1上に形成した。
【0041】なお、これはフーリエ変換赤外吸収スペク
トル(FTIR)測定で2930〜2840(帰属:C
H3 、−CH2 −)、1470(帰属:−CH2 −)、
1240(帰属:Si−C)、1080(帰属:Si−
O)cm-1のこの構造に特徴的なシグナルの強度がそれ
ぞれ全て吸着前の強度より増加していることで、吸着分
子数の増加を確認できた。また、吸着前と後ではメチレ
ンの逆対称伸縮振動による吸収の吸収波数が2929c
m-1から2921cm-1へと8cm-1低波数シフトして
いた。
トル(FTIR)測定で2930〜2840(帰属:C
H3 、−CH2 −)、1470(帰属:−CH2 −)、
1240(帰属:Si−C)、1080(帰属:Si−
O)cm-1のこの構造に特徴的なシグナルの強度がそれ
ぞれ全て吸着前の強度より増加していることで、吸着分
子数の増加を確認できた。また、吸着前と後ではメチレ
ンの逆対称伸縮振動による吸収の吸収波数が2929c
m-1から2921cm-1へと8cm-1低波数シフトして
いた。
【0042】一般に長鎖アルキル部を有する分子におい
ては、その長鎖アルキル部がより接近している場合、そ
のメチレンの逆対称伸縮振動による吸収の吸収波数が低
波数シフトすることが知られている。事実、ある物質の
気体、液体、固体の各状態でのこの吸収の吸収波数は徐
々に低波数シフトしてくる。よって、再吸着を行うと膜
構成分子間距離が短くなったといえ、つまり膜密度が上
昇したことが確認できた。
ては、その長鎖アルキル部がより接近している場合、そ
のメチレンの逆対称伸縮振動による吸収の吸収波数が低
波数シフトすることが知られている。事実、ある物質の
気体、液体、固体の各状態でのこの吸収の吸収波数は徐
々に低波数シフトしてくる。よって、再吸着を行うと膜
構成分子間距離が短くなったといえ、つまり膜密度が上
昇したことが確認できた。
【0043】(実施例2)はじめに、吸着溶液を調製し
た。ヘキサデカンと四塩化炭素とクロロホルムを容量比
で80:12:8の割合で混合した混合溶媒に化学吸着
剤であるn−ノナデセニルトリクロロシランを約1重量
%の濃度で溶かして調製し、これを吸着溶液Bとした。
た。ヘキサデカンと四塩化炭素とクロロホルムを容量比
で80:12:8の割合で混合した混合溶媒に化学吸着
剤であるn−ノナデセニルトリクロロシランを約1重量
%の濃度で溶かして調製し、これを吸着溶液Bとした。
【0044】親水性基板として実施例1と同じガラス基
板1を用い、有機溶剤で洗浄させた後、吸着溶液Bに1
0分間浸漬させた。この処理により、(化9)という結
合ができ化学吸着膜をガラス基板1上に形成した。
板1を用い、有機溶剤で洗浄させた後、吸着溶液Bに1
0分間浸漬させた。この処理により、(化9)という結
合ができ化学吸着膜をガラス基板1上に形成した。
【0045】
【化9】
【0046】次に15分間の非水系溶媒のクロロホルム
洗浄と15分間の水洗を行うと、吸着分子の根元部は図
4に示したように、横のつながりのあまりない、すなわ
ち−OH基のままで残っている化学吸着単分子膜4が形
成された。この単分子膜は、強固に基板と固定されてお
り、かつ撥水性に富んでいた。
洗浄と15分間の水洗を行うと、吸着分子の根元部は図
4に示したように、横のつながりのあまりない、すなわ
ち−OH基のままで残っている化学吸着単分子膜4が形
成された。この単分子膜は、強固に基板と固定されてお
り、かつ撥水性に富んでいた。
【0047】なお、これはフーリエ変換赤外吸収スペク
トル(FTIR)測定で2930〜2840(帰属:−
CH2 −)、1470(帰属:−CH2 −)、1240
(帰属:Si−C)、1080(帰属:Si−O)cm
-1にこの構造に特徴的なシグナルを得たことで、膜形成
を確認できた。
トル(FTIR)測定で2930〜2840(帰属:−
CH2 −)、1470(帰属:−CH2 −)、1240
(帰属:Si−C)、1080(帰属:Si−O)cm
-1にこの構造に特徴的なシグナルを得たことで、膜形成
を確認できた。
【0048】次に再吸着を行った。つまりこの単分子膜
のできた基板を新しい吸着溶液Bに1時間浸漬させた。
この処理により、図5に示したような化学吸着膜5をガ
ラス基板1上に形成した。
のできた基板を新しい吸着溶液Bに1時間浸漬させた。
この処理により、図5に示したような化学吸着膜5をガ
ラス基板1上に形成した。
【0049】なお、これはフーリエ変換赤外吸収スペク
トル(FTIR)測定で2930〜2840(帰属:−
CH2 −)、1470(帰属:−CH2 −)、1240
(帰属:Si−C)、1080(帰属:Si−O)cm
-1のこの構造に特徴的なシグナルの強度が全て吸着前の
強度より増加していることで、吸着分子数の増加を確認
できた。また、吸着前と後ではメチレンの逆対称伸縮振
動による吸収の吸収波数が2928cm-1から2921
cm-1へと7cm-1低波数シフトしていた。
トル(FTIR)測定で2930〜2840(帰属:−
CH2 −)、1470(帰属:−CH2 −)、1240
(帰属:Si−C)、1080(帰属:Si−O)cm
-1のこの構造に特徴的なシグナルの強度が全て吸着前の
強度より増加していることで、吸着分子数の増加を確認
できた。また、吸着前と後ではメチレンの逆対称伸縮振
動による吸収の吸収波数が2928cm-1から2921
cm-1へと7cm-1低波数シフトしていた。
【0050】やはりこの場合でも再吸着を行うと膜構成
分子間距離が短くなったといえ、つまり膜密度が上昇し
たことが確認できた。 (実施例3)はじめに、吸着溶液を調製した。
分子間距離が短くなったといえ、つまり膜密度が上昇し
たことが確認できた。 (実施例3)はじめに、吸着溶液を調製した。
【0051】ヘキサデカンと四塩化炭素とクロロホルム
を容量比で80:12:8の割合で混合した混合溶媒に
化学吸着剤である14−ブロモテトラデシルトリクロロ
シランを約重量1%の濃度で溶かして調製し、これを吸
着溶液Cとした。
を容量比で80:12:8の割合で混合した混合溶媒に
化学吸着剤である14−ブロモテトラデシルトリクロロ
シランを約重量1%の濃度で溶かして調製し、これを吸
着溶液Cとした。
【0052】実施例2と同様にして吸着溶液Aで1回目
の吸着を行い、クロロホルム洗浄、水洗までして図2の
化学吸着膜をまず形成した。この単分子膜は、強固に基
板と固定されており、かつ撥水性に富んでいた。なお、
これはフーリエ変換赤外吸収スペクトル(FTIR)測
定で実施例1同様この構造に特徴的なシグナルを得たこ
とで、膜形成を確認できた。次に再吸着を行った。つま
りこの単分子膜2のできた基板を新しい吸着溶液Cに1
時間浸漬させた。この処理により、やはり14−ブロモ
テトラデシルトリクロロシランのSi−Clとガラス基
板1のOH若しくは単分子膜3の根元の−OH基とで脱
塩化水素反応をおこし、図6に示したような化学吸着膜
6がガラス基板1上に形成できた。
の吸着を行い、クロロホルム洗浄、水洗までして図2の
化学吸着膜をまず形成した。この単分子膜は、強固に基
板と固定されており、かつ撥水性に富んでいた。なお、
これはフーリエ変換赤外吸収スペクトル(FTIR)測
定で実施例1同様この構造に特徴的なシグナルを得たこ
とで、膜形成を確認できた。次に再吸着を行った。つま
りこの単分子膜2のできた基板を新しい吸着溶液Cに1
時間浸漬させた。この処理により、やはり14−ブロモ
テトラデシルトリクロロシランのSi−Clとガラス基
板1のOH若しくは単分子膜3の根元の−OH基とで脱
塩化水素反応をおこし、図6に示したような化学吸着膜
6がガラス基板1上に形成できた。
【0053】なお、これはフーリエ変換赤外吸収スペク
トル(FT−IR)測定で2930〜2840(帰属:
CH3 、−CH2 −)、1470(帰属:−CH
2 −)、1240(帰属:Si−C)、1080(帰
属:Si−O)cm-1のシグナルの吸収強度が増加して
いることで、吸着分子数の増加を確認できた。またそれ
までは見られなかった1440(帰属:Br−C)cm
-1のシグナルの発生から確認できた。そしてやはりメチ
レンの逆対称伸縮振動による吸収の吸収波数が再吸着を
行ったことで2928cm-1から2922cm-1へと6
cm-1低波数シフトしていた。
トル(FT−IR)測定で2930〜2840(帰属:
CH3 、−CH2 −)、1470(帰属:−CH
2 −)、1240(帰属:Si−C)、1080(帰
属:Si−O)cm-1のシグナルの吸収強度が増加して
いることで、吸着分子数の増加を確認できた。またそれ
までは見られなかった1440(帰属:Br−C)cm
-1のシグナルの発生から確認できた。そしてやはりメチ
レンの逆対称伸縮振動による吸収の吸収波数が再吸着を
行ったことで2928cm-1から2922cm-1へと6
cm-1低波数シフトしていた。
【0054】やはりこの場合でも再吸着を行うと膜構成
分子間距離が短くなったといえ、つまり膜密度が向上し
たことが確認されたといえる。なお、実施例1から3で
は化学吸着剤としてハロシリル基を有するものを用いた
が、他の前記一般式(化2〜7)で示される官能基を有
するものでも同様の結果を得た。
分子間距離が短くなったといえ、つまり膜密度が向上し
たことが確認されたといえる。なお、実施例1から3で
は化学吸着剤としてハロシリル基を有するものを用いた
が、他の前記一般式(化2〜7)で示される官能基を有
するものでも同様の結果を得た。
【0055】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、幹
分子の根元の部分にグラフト分子を導入したので、吸着
反応のできるサイト数を増加させそれにより吸着分子数
が増え、その結果膜密度が向上した化学吸着膜を形成す
ることができる。
分子の根元の部分にグラフト分子を導入したので、吸着
反応のできるサイト数を増加させそれにより吸着分子数
が増え、その結果膜密度が向上した化学吸着膜を形成す
ることができる。
【0056】また、本発明の化学吸着膜の製造方法によ
れば、吸着反応のできるサイト数を増加させそれにより
吸着分子数が増え、膜密度が向上した化学吸着膜を効率
よく合理的に形成することができる。より具体的には、
反応時間を短縮できる。
れば、吸着反応のできるサイト数を増加させそれにより
吸着分子数が増え、膜密度が向上した化学吸着膜を効率
よく合理的に形成することができる。より具体的には、
反応時間を短縮できる。
【図1】本発明の一実施例の基板の分子レベルの要部拡
大図
大図
【図2】本発明の一実施例の化学吸着単分子膜の分子レ
ベルの要部拡大図
ベルの要部拡大図
【図3】本発明の一実施例の他の化学吸着膜の分子レベ
ルの要部拡大図
ルの要部拡大図
【図4】本発明の別の実施例の化学吸着単分子膜の分子
レベルの要部拡大図
レベルの要部拡大図
【図5】本発明の別の実施例の他の化学吸着膜の分子レ
ベルの要部拡大図
ベルの要部拡大図
【図6】本発明の他の実施例の化学吸着膜の分子レベル
の要部拡大図
の要部拡大図
1 ガラス基板 2 化学吸着単分子膜 3 再吸着後の化学吸着単分子膜 4 化学吸着単分子膜 5 再吸着後の化学吸着単分子膜 6 再吸着後の化学吸着単分子膜
Claims (12)
- 【請求項1】 幹分子がSi、Ge、Sn、Ti、Zr
から選ばれる少なくとも一つの元素を介して基材表面と
直接または間接的に共有結合しており、前記Si、G
e、Sn、Ti、Zrから選ばれる少なくとも一つの元
素にさらにグラフト分子が−SiO−、−GeO−、−
SnO−、−TiO−、−ZrO−、−SO2 −、−S
O−、−C−から選ばれる少なくとも一つの結合を介し
て共有結合していることを特徴とする化学吸着膜。 - 【請求項2】 幹分子の基材表面と直接または間接的に
共有結合している部分が、−SiO−,−SiN−、−
GeO−,−GeN−,−SnO−,−SnN−,−T
iO−,−TiN−,−ZrO−,−ZrN−から選ば
れる少なくとも一つの結合である請求項1に記載の化学
吸着膜。 - 【請求項3】 幹分子またはグラフト分子内に炭化水素
鎖またはフルオロカーボン鎖、芳香族基、複素環基を含
む請求項1に記載の化学吸着膜。 - 【請求項4】 幹分子またはグラフト分子内に不飽和結
合を含む請求項1に記載の化学吸着膜。 - 【請求項5】 化学吸着膜が単分子化学吸着累積膜であ
る請求項1に記載の化学吸着膜。 - 【請求項6】 化学吸着幹分子に化学吸着グラフト分子
を結合する方法であって、下記の工程からなる化学吸着
膜の製造方法。 (1)表面に活性水素もしくはアルカリ金属を有するか
または付与した基材の表面に直接または間接的に、分子
末端が下記(式1)で示される官能基、または下記(式
2)で示される官能基を含む化学吸着分子を接触させ
て、縮合反応により前記化学吸着幹分子を共有結合によ
って結合させ、次いで未反応化学吸着分子を除去し、水
分と反応させて前記ハロゲンまたはアルコキシ基の少な
くとも一つを水酸基に置換し、 【化1】 【化2】 (2)次に、分子末端が下記(式3〜7)から選ばれる
少なくとも一つの官能基を含む化学吸着分子を接触させ
て、縮合反応を起こさせ、次いで未反応化学吸着分子を
除去し、水分と反応させる。 【化3】 【化4】 【化5】 【化6】 【化7】 - 【請求項7】 未反応化学吸着分子の除去を非水系溶液
で行う請求項6に記載の化学吸着膜の製造方法。 - 【請求項8】 幹分子またはグラフト分子を水分と反応
させる工程において、水分として液体の水または水蒸気
を用いる請求項6に記載の化学吸着膜の製造方法。 - 【請求項9】 幹分子またはグラフト分子として、末端
がトリクロロシラン系の化学吸着剤を用いる請求項6に
記載の化学吸着膜の製造方法。 - 【請求項10】 幹分子またはグラフト分子の接触によ
る縮合反応が、脱塩化水素反応、または脱アルコール反
応である請求項6に記載の化学吸着膜の製造方法。 - 【請求項11】 幹分子またはグラフト分子内に炭化水
素鎖またはフルオロカーボン鎖、芳香族基、複素環基を
含む請求項6に記載の化学吸着膜の製造方法。 - 【請求項12】 幹分子またはグラフト分子内に不飽和
結合を含む請求項6に記載の化学吸着膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5036382A JP2598867B2 (ja) | 1992-03-02 | 1993-02-25 | 化学吸着膜及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-44289 | 1992-03-02 | ||
| JP4428992 | 1992-03-02 | ||
| JP5036382A JP2598867B2 (ja) | 1992-03-02 | 1993-02-25 | 化学吸着膜及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0671173A true JPH0671173A (ja) | 1994-03-15 |
| JP2598867B2 JP2598867B2 (ja) | 1997-04-09 |
Family
ID=26375426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5036382A Expired - Fee Related JP2598867B2 (ja) | 1992-03-02 | 1993-02-25 | 化学吸着膜及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2598867B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016022724A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | セントラル硝子株式会社 | 複合シリカ膜、複合シリカ膜形成用塗布液およびそれを用いた複合シリカ膜の形成方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05168913A (ja) * | 1991-12-19 | 1993-07-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 化学吸着膜の気相製造法 |
-
1993
- 1993-02-25 JP JP5036382A patent/JP2598867B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05168913A (ja) * | 1991-12-19 | 1993-07-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 化学吸着膜の気相製造法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016022724A (ja) * | 2014-07-24 | 2016-02-08 | セントラル硝子株式会社 | 複合シリカ膜、複合シリカ膜形成用塗布液およびそれを用いた複合シリカ膜の形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2598867B2 (ja) | 1997-04-09 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |