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POLYSILOXANE POROUS BODY AND PRODUCTION METHOD THEREOF meetings

Patent code P150012119
Posted date Jul 2, 2015
Application number P2013-181138
Publication number P2015-048417A
Patent number P6300261
Date of filing Sep 2, 2013
Date of publication of application Mar 16, 2015
Date of registration Mar 9, 2018
Inventor
  • (In Japanese)中西 和樹
  • (In Japanese)早瀬 元
  • (In Japanese)金森 主祥
  • (In Japanese)長谷川 丈二
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
Title POLYSILOXANE POROUS BODY AND PRODUCTION METHOD THEREOF meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polysiloxane porous body which has flexibility while having a skeleton composed of polysiloxane, is hardly lost in a liquid repellent property even with the contact of a substance, and can achieve a super liquid repellent property.
SOLUTION: A production method of a polysiloxane porous body comprises the steps of: obtaining gel having a co-continuous structure of a skeleton phase, rich in polysiloxane being a polymer of silicon compounds and having a reactive group, and a solution phase, by performing hydrolysis and polymerization of silicon compounds and performing phase separation of a solution system by a sol-gel process in the solution system comprising a bifunctional silicon compound and a polyfunctional silicon compound, at least one of the silicon compounds having a reactive group; drying the gel and obtaining a polysiloxane porous body having a co-continuous structure of the skeleton phase as a skelton and the solution phase as a macropore; and performing chemical reaction of the reactive group in the polysiloxane with a compound having a liquid repellent group, thereby bonding the polysiloxane to the liquid repellent group.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

撥水性および撥油性の双方の特性を示す(撥液性を示す)表面に対する研究、開発が進んでいる。このような表面は、例えば、電子デバイスの筐体表面あるいはタッチパネル面の防汚性、耐指紋性の実現につながるなど、様々な応用が期待される。また、このような表面は自己洗浄機能(self-cleaning effect)を有しており、例えば、塵や油性の汚れによる太陽電池パネルの出力低下が抑制できるといった効果も期待される。

自然界には、水の接触角が150°以上となる強い撥水性(超撥水性)を示す表面が存在する。例えば、蚊の目あるいは蓮の葉の表面がこれに相当し、当該表面の微細構造が超撥水性の発現に寄与していることがわかっている。ただし、残念ながらこれらの表面は、水より表面張力が低い有機物質を弾く特性(撥油性)は示さず、油性の汚れの付着による微細構造の乱れにより、その撥水性も低下する。このため、これら表面の人工的な模倣による撥液性の実現は困難である。一方、非特許文献1には、パーフルオロアルキル基の利用によって、フィルムの表面に撥液性を付与する技術が開示されている。

表面の撥水性および撥油性とは関係ないが、特許文献1に、ポリシロキサンから構成される骨格とマクロ孔との共連続構造を有するモノリス多孔体が開示されている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、ポリシロキサン多孔体とその製造方法に関する。より具体的に本発明は、撥液性、すなわち撥水および撥油の双方の特性、ならびに柔軟性を有するポリシロキサン多孔体と、その製造方法とに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
ポリシロキサンから構成された骨格と、マクロ孔との共連続構造を有するポリシロキサン多孔体であって、
前記ポリシロキサンに撥液性基が結合しており、
前記撥液性基は、前記撥液性基を有する化合物と結合しうる反応性基(シラノール基を除く)に由来する分子構造を介して、前記ポリシロキサンと結合している、ポリシロキサン多孔体。

【請求項2】
 
ポリシロキサンから構成された骨格と、マクロ孔との共連続構造を有するポリシロキサン多孔体であって、
前記ポリシロキサンに撥液性基が結合しており、
前記ポリシロキサンは、前記撥液性基を有する化合物と結合しうる反応性基(シラノール基を除く)を有する、ポリシロキサン多孔体。

【請求項3】
 
前記ポリシロキサンがアルキル基を有する、請求項1または2に記載のポリシロキサン多孔体。

【請求項4】
 
前記撥液性基がフルオロアルキル基である、請求項1~3のいずれかに記載のポリシロキサン多孔体。

【請求項5】
 
前記フルオロアルキル基が、1H,1H,2H,2H-パーフルオロデカン基、および1H,1H,2H,2H-パーフルオロオクチル基から選ばれる少なくとも1種である、請求項4に記載のポリシロキサン多孔体。

【請求項6】
 
前記骨格の表面において、当該表面を構成する原子のうち40原子%以上がフッ素原子である、請求項4または5に記載のポリシロキサン多孔体。

【請求項7】
 
前記反応性基が、ビニル基、メルカプト基、アミン基、エポキシ基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、アジド基、およびグリシドキシ基から選ばれる少なくとも1種である、請求項1~6のいずれかに記載のポリシロキサン多孔体。

【請求項8】
 
前記多孔体の表面におけるn-ヘキサデカンの接触角が150°以上である、請求項1~7のいずれかに記載のポリシロキサン多孔体。

【請求項9】
 
加水分解性の官能基を分子内に2つ有する2官能性ケイ素化合物と、前記官能基を分子内に3以上有する多官能性ケイ素化合物とを含み、前記2官能性ケイ素化合物および前記多官能性ケイ素化合物から選ばれる少なくとも1つの化合物が、撥液性基を有する化合物が結合しうる反応性基を有する溶液系において、
ゾル-ゲル法による前記ケイ素化合物の加水分解および重合ならびに前記系の相分離を進行させることにより、
前記ケイ素化合物の重合体であって、前記反応性基を有するポリシロキサンに富む骨格相と、前記系の溶媒に富む溶液相とから構成されるとともに、前記骨格相および溶液相の共連続構造を有するゲルを形成するゲル化工程と;
前記ゲルを乾燥させて、前記骨格相を骨格とし、前記溶液相をマクロ孔として、前記骨格およびマクロ孔の共連続構造を有するポリシロキサン多孔体とする乾燥工程と;
前記ポリシロキサンが有する前記反応性基と、撥液性基を有する化合物とを化学反応させて、前記ポリシロキサンに前記撥液性基を結合させる反応工程と;
を含む、ポリシロキサン多孔体の製造方法。

【請求項10】
 
前記2官能性ケイ素化合物が、炭素数1~4のアルコキシ基を前記加水分解性の官能基として有するジアルコキシシランである、請求項9に記載のポリシロキサン多孔体の製造方法。

【請求項11】
 
前記多官能性ケイ素化合物が、前記加水分解性の官能基を分子内に3つ有する3官能性ケイ素化合物である、請求項9または10に記載のポリシロキサン多孔体の製造方法。

【請求項12】
 
前記3官能性ケイ素化合物が、炭素数1~4のアルコキシ基を前記加水分解性の官能基として有するトリアルコキシシランである、請求項11に記載のポリシロキサン多孔体の製造方法。

【請求項13】
 
前記反応性基が、ビニル基、メルカプト基、アミン基、エポキシ基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、アジド基、およびグリシドキシ基から選ばれる少なくとも1種である、請求項912のいずれかに記載のポリシロキサン多孔体の製造方法。

【請求項14】
 
前記撥液性基がフルオロアルキル基である、請求項913のいずれかに記載のポリシロキサン多孔体の製造方法。

【請求項15】
 
前記溶液系が酸性であり、かつ塩基性物質をさらに含む、請求項914のいずれかに記載のポリシロキサン多孔体の製造方法。

【請求項16】
 
前記溶液系が界面活性剤をさらに含む、請求項915のいずれかに記載のポリシロキサン多孔体の製造方法。

【請求項17】
 
前記反応性基がビニル基であり、
前記撥液性基を有する化合物がチオール基を有し、
前記反応工程において、前記反応性基と前記化合物との化学反応をチオール-エンクリック反応により進行させる、請求項916のいずれかに記載のポリシロキサン多孔体の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2013181138thum.jpg
State of application right Registered
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