JP2024130814A - Laminate - Google Patents
Laminate Download PDFInfo
- Publication number
- JP2024130814A JP2024130814A JP2023040723A JP2023040723A JP2024130814A JP 2024130814 A JP2024130814 A JP 2024130814A JP 2023040723 A JP2023040723 A JP 2023040723A JP 2023040723 A JP2023040723 A JP 2023040723A JP 2024130814 A JP2024130814 A JP 2024130814A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- functional layer
- nanocellulose
- silane compound
- laminate
- silane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 claims abstract description 88
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 64
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 26
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 26
- -1 silane compound Chemical class 0.000 claims description 84
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 80
- 229920001046 Nanocellulose Polymers 0.000 claims description 78
- 150000003512 tertiary amines Chemical group 0.000 claims description 32
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 30
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 18
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 15
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 7
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 5
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 claims description 5
- QIOYHIUHPGORLS-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethyl-3-trimethoxysilylpropan-1-amine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCN(C)C QIOYHIUHPGORLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZLDHYRXZZNDOKU-UHFFFAOYSA-N n,n-diethyl-3-trimethoxysilylpropan-1-amine Chemical compound CCN(CC)CCC[Si](OC)(OC)OC ZLDHYRXZZNDOKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 10
- 125000001302 tertiary amino group Chemical group 0.000 abstract description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 32
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 30
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 description 22
- 239000011254 layer-forming composition Substances 0.000 description 17
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 16
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 15
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 14
- VHYFNPMBLIVWCW-UHFFFAOYSA-N 4-Dimethylaminopyridine Chemical compound CN(C)C1=CC=NC=C1 VHYFNPMBLIVWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 229960000549 4-dimethylaminophenol Drugs 0.000 description 6
- YYLGKUPAFFKGRQ-UHFFFAOYSA-N dimethyldiethoxysilane Chemical compound CCO[Si](C)(C)OCC YYLGKUPAFFKGRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 5
- LGROXJWYRXANBB-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(propan-2-yl)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C(C)C LGROXJWYRXANBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical group N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 4
- SCPWMSBAGXEGPW-UHFFFAOYSA-N dodecyl(trimethoxy)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCC[Si](OC)(OC)OC SCPWMSBAGXEGPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RSKGMYDENCAJEN-UHFFFAOYSA-N hexadecyl(trimethoxy)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC[Si](OC)(OC)OC RSKGMYDENCAJEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CZWLNMOIEMTDJY-UHFFFAOYSA-N hexyl(trimethoxy)silane Chemical compound CCCCCC[Si](OC)(OC)OC CZWLNMOIEMTDJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 4
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N methyltrimethoxysilane Chemical compound CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- WUMSTCDLAYQDNO-UHFFFAOYSA-N triethoxy(hexyl)silane Chemical compound CCCCCC[Si](OCC)(OCC)OCC WUMSTCDLAYQDNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 4
- HQYALQRYBUJWDH-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(propyl)silane Chemical compound CCC[Si](OC)(OC)OC HQYALQRYBUJWDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LTPSRQRIPCVMKQ-UHFFFAOYSA-N 2-amino-5-methylbenzenesulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(N)C(S(O)(=O)=O)=C1 LTPSRQRIPCVMKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102100027370 Parathymosin Human genes 0.000 description 3
- XGZGKDQVCBHSGI-UHFFFAOYSA-N butyl(triethoxy)silane Chemical compound CCCC[Si](OCC)(OCC)OCC XGZGKDQVCBHSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 3
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 3
- ZMAPKOCENOWQRE-UHFFFAOYSA-N diethoxy(diethyl)silane Chemical compound CCO[Si](CC)(CC)OCC ZMAPKOCENOWQRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JJQZDUKDJDQPMQ-UHFFFAOYSA-N dimethoxy(dimethyl)silane Chemical compound CO[Si](C)(C)OC JJQZDUKDJDQPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NHYFIJRXGOQNFS-UHFFFAOYSA-N dimethoxy-bis(2-methylpropyl)silane Chemical compound CC(C)C[Si](OC)(CC(C)C)OC NHYFIJRXGOQNFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OXIFVOMBEAUWMN-UHFFFAOYSA-N dimethoxymethyl(octyl)silane Chemical compound CCCCCCCC[SiH2]C(OC)OC OXIFVOMBEAUWMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YGUFXEJWPRRAEK-UHFFFAOYSA-N dodecyl(triethoxy)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCC[Si](OCC)(OCC)OCC YGUFXEJWPRRAEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SBRXLTRZCJVAPH-UHFFFAOYSA-N ethyl(trimethoxy)silane Chemical compound CC[Si](OC)(OC)OC SBRXLTRZCJVAPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MYEJNNDSIXAGNK-UHFFFAOYSA-N ethyl-tri(propan-2-yloxy)silane Chemical compound CC(C)O[Si](CC)(OC(C)C)OC(C)C MYEJNNDSIXAGNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 3
- HLXDKGBELJJMHR-UHFFFAOYSA-N methyl-tri(propan-2-yloxy)silane Chemical compound CC(C)O[Si](C)(OC(C)C)OC(C)C HLXDKGBELJJMHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MSRJTTSHWYDFIU-UHFFFAOYSA-N octyltriethoxysilane Chemical compound CCCCCCCC[Si](OCC)(OCC)OCC MSRJTTSHWYDFIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MQVCTPXBBSKLFS-UHFFFAOYSA-N tri(propan-2-yloxy)-propylsilane Chemical compound CCC[Si](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C MQVCTPXBBSKLFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ALVYUZIFSCKIFP-UHFFFAOYSA-N triethoxy(2-methylpropyl)silane Chemical compound CCO[Si](CC(C)C)(OCC)OCC ALVYUZIFSCKIFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DENFJSAFJTVPJR-UHFFFAOYSA-N triethoxy(ethyl)silane Chemical compound CCO[Si](CC)(OCC)OCC DENFJSAFJTVPJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OYGYKEULCAINCL-UHFFFAOYSA-N triethoxy(hexadecyl)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC[Si](OCC)(OCC)OCC OYGYKEULCAINCL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N triethoxy(methyl)silane Chemical compound CCO[Si](C)(OCC)OCC CPUDPFPXCZDNGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UMFJXASDGBJDEB-UHFFFAOYSA-N triethoxy(prop-2-enyl)silane Chemical compound CCO[Si](CC=C)(OCC)OCC UMFJXASDGBJDEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NBXZNTLFQLUFES-UHFFFAOYSA-N triethoxy(propyl)silane Chemical compound CCC[Si](OCC)(OCC)OCC NBXZNTLFQLUFES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XYJRNCYWTVGEEG-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(2-methylpropyl)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CC(C)C XYJRNCYWTVGEEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFRDHGNFBLIJIY-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(prop-2-enyl)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CC=C LFRDHGNFBLIJIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 125000001301 ethoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])O* 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 2
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 2
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- SZEGZMUSBCXNLO-UHFFFAOYSA-N propan-2-yl(tripropoxy)silane Chemical compound CCCO[Si](OCCC)(OCCC)C(C)C SZEGZMUSBCXNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 2
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- ZQZCOBSUOFHDEE-UHFFFAOYSA-N tetrapropyl silicate Chemical compound CCCO[Si](OCCC)(OCCC)OCCC ZQZCOBSUOFHDEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 2
- NMEPHPOFYLLFTK-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(octyl)silane Chemical compound CCCCCCCC[Si](OC)(OC)OC NMEPHPOFYLLFTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WBUSESIMOZDSHU-UHFFFAOYSA-N 3-(4,5-dihydroimidazol-1-yl)propyl-triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN1CCN=C1 WBUSESIMOZDSHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002972 Acrylic fiber Polymers 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 229920006221 acetate fiber Polymers 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000007754 air knife coating Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007611 bar coating method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- SXPLZNMUBFBFIA-UHFFFAOYSA-N butyl(trimethoxy)silane Chemical compound CCCC[Si](OC)(OC)OC SXPLZNMUBFBFIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007766 curtain coating Methods 0.000 description 1
- 238000007607 die coating method Methods 0.000 description 1
- WSFMFXQNYPNYGG-UHFFFAOYSA-M dimethyl-octadecyl-(3-trimethoxysilylpropyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)CCC[Si](OC)(OC)OC WSFMFXQNYPNYGG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(triethoxy)silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)C=C FWDBOZPQNFPOLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(trimethoxy)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C=C NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000007765 extrusion coating Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 1
- 239000012760 heat stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 1
- 239000012761 high-performance material Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- AQIQPUUNTCVHBS-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethyl-3-triethoxysilylpropan-1-amine Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN(C)C AQIQPUUNTCVHBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920005668 polycarbonate resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004431 polycarbonate resin Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920006306 polyurethane fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- YHNFWGSEMSWPBF-UHFFFAOYSA-N propan-2-yl-tri(propan-2-yloxy)silane Chemical compound CC(C)O[Si](OC(C)C)(OC(C)C)C(C)C YHNFWGSEMSWPBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 1
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000006884 silylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 238000007767 slide coating Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N trimethoxysilane Chemical compound CO[SiH](OC)OC YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006097 ultraviolet radiation absorber Substances 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
本発明は、積層体に関する。 The present invention relates to a laminate.
近年サーキュラーエコノミーや持続可能社会の観点から、植物由来材料を利用した高機能材料が注目されている。植物繊維を解繊してナノ化したセルロースナノマテリアルを機能性材料に適用することが検討されている。
セルロースナノマテリアルの表面には、水酸基が豊富に存在する。この水酸基そのものを活用することや化学修飾による機能性付与等により、親水性のみならず種々の表面機能性を付与することが提案されている(例えば、特許文献1~3、非特許文献1)。
In recent years, from the perspective of circular economy and a sustainable society, high-performance materials made from plant-derived materials have been attracting attention. Cellulose nanomaterials, which are made by defibrating plant fibers and nano-sizing them, are being considered for use in functional materials.
There are many hydroxyl groups on the surface of cellulose nanomaterials. It has been proposed to impart not only hydrophilicity but also various surface functionalities by utilizing these hydroxyl groups themselves or by imparting functionality through chemical modification (for example, Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Document 1).
特許文献1には、アルコキシシランと炭素数1~4の低級アルコールとセルロースナノファイバーを含有する親水性コーティング組成物が開示されている。
特許文献2には、繊維層と繊維層上にコート層を有するシートが開示されている。該シートのコート層の表面には撥水性が付与されている。
特許文献3には、酸化スズゾルと親水性ゾルを含有する親水性コーティング剤が開示されている。該親水性ゾルの親水化剤の成分として、酸化チタン、セルロースナノファイバーが開示されている。
非特許文献1では、3級アミノ基含有アクリルモノマーによるセルロースナノファイバーの化学修飾が提案されている。CO2をトリガーとした濡れ性制御技術の油水分離膜への応用について検討されている。
Patent Document 1 discloses a hydrophilic coating composition containing an alkoxysilane, a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms, and cellulose nanofibers.
Patent Document 2 discloses a sheet having a fiber layer and a coating layer on the fiber layer, the surface of which is provided with water repellency.
Patent Document 3 discloses a hydrophilic coating agent containing a tin oxide sol and a hydrophilic sol. Titanium oxide and cellulose nanofibers are disclosed as components of the hydrophilizing agent of the hydrophilic sol.
In Non-Patent Document 1, chemical modification of cellulose nanofibers with tertiary amino group-containing acrylic monomers is proposed. Application of wettability control technology triggered by CO2 to oil-water separation membranes is being investigated.
特許文献1~3に開示の機能性材料では、外的刺激をトリガーとすることで材料の表面の濡れ性を変化させることができない。
非特許文献1では、3級アミノ基含有アクリルモノマーによってセルロースナノファイバーを化学修飾することで、CO2をトリガーとした濡れ性のスイッチングが期待できることが示唆されている。しかし、本発明者の検討によれば、3級アミンによる修飾スキームは煩雑であり、実際に基材に塗膜を形成したときの製膜性に課題がある。
In the functional materials disclosed in Patent Documents 1 to 3, it is not possible to change the wettability of the surface of the material by using an external stimulus as a trigger.
Non-Patent Document 1 suggests that wettability switching triggered by CO 2 can be expected by chemically modifying cellulose nanofibers with a tertiary amino group-containing acrylic monomer. However, according to the inventor's investigation, the modification scheme with a tertiary amine is complicated, and there is a problem with the film formability when a coating film is actually formed on a substrate.
本発明は、製膜性が良好であり、外的刺激をトリガーとすることで表面の濡れ性を変化させることができる機能性材料を提供する。 The present invention provides a functional material that has good film-forming properties and can change the wettability of its surface by using an external stimulus as a trigger.
本発明は、下記の態様を有する。
[1]基材層と、3級アミン構造を有するシラン変性ナノセルロースを含有する機能層と、を有し、前記機能層の表面の水接触角が、pH7の水で測定したとき70度以上であり、前記機能層の表面の水接触角が、pH2の水で測定したとき30度以下である、積層体。
[2]前記シラン変性ナノセルロースが、ナノセルロースと2種以上のアルコキシシランとの反応物である、[1]に記載の積層体。
[3]前記2種以上のアルコキシシランが、3級アミン構造を有するシラン化合物(A)と、アルキル基を有し、かつ、3級アミン構造を有さないシラン化合物(B)と、を含む、[2]に記載の積層体。
[4]前記シラン化合物(A)が、(N,N-ジメチルアミノプロピル)トリメトキシシランおよび(N,N-ジエチルアミノプロピル)トリメトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種である、[3]に記載の積層体。
[5]前記シラン化合物(B)が、炭素数6~12のアルキル基を有する、[3]または[4]に記載の積層体。
[6]前記シラン化合物(A)と前記シラン化合物(B)のモル比MA/MBが、1.5以上である、[3]~[5]のいずれかに記載の積層体。
[7]ナノセルロースが、セルロースナノクリスタルである、[1]~[6]のいずれかに記載の積層体。
[8]前記機能層の厚みが、10~1,000nmである、[1]~[7]のいずれかに記載の積層体。
[9]前記基材層が、樹脂フィルム、繊維状基材またはガラス製基材である、[1]~[8]のいずれかに記載の積層体。
The present invention has the following aspects.
[1] A laminate having a base layer and a functional layer containing silane-modified nanocellulose having a tertiary amine structure, wherein the water contact angle of the surface of the functional layer is 70 degrees or more when measured in water of pH 7, and the water contact angle of the surface of the functional layer is 30 degrees or less when measured in water of pH 2.
[2] The laminate described in [1], wherein the silane-modified nanocellulose is a reaction product of nanocellulose and two or more types of alkoxysilanes.
[3] The laminate according to [2], wherein the two or more kinds of alkoxysilanes include a silane compound (A) having a tertiary amine structure and a silane compound (B) having an alkyl group and not having a tertiary amine structure.
[4] The laminate according to [3], wherein the silane compound (A) is at least one selected from the group consisting of (N,N-dimethylaminopropyl)trimethoxysilane and (N,N-diethylaminopropyl)trimethoxysilane.
[5] The laminate according to [3] or [4], wherein the silane compound (B) has an alkyl group having 6 to 12 carbon atoms.
[6] The laminate according to any one of [3] to [5], wherein a molar ratio M A /M B of the silane compound (A) to the silane compound (B) is 1.5 or more.
[7] The laminate according to any one of [1] to [6], wherein the nanocellulose is a cellulose nanocrystal.
[8] The laminate according to any one of [1] to [7], wherein the functional layer has a thickness of 10 to 1,000 nm.
[9] The laminate according to any one of [1] to [8], wherein the substrate layer is a resin film, a fibrous substrate, or a glass substrate.
本発明によれば、製膜性が良好であり、外的刺激をトリガーとすることで表面の濡れ性を変化させることができる機能性材料が提供される。 The present invention provides a functional material that has good film-forming properties and can change the wettability of its surface by using an external stimulus as a trigger.
用語の意味は、以下の通りである。
「ナノセルロース」とは、セルロースを機械的処理または化学的処理によってナノレベルまで解砕したものである。「ナノセルロース」を含有することは、電子顕微鏡での観察、IR分光等によって判定できる。
「シラン変性ナノセルロース」とは、ナノセルロースとシランとの反応物、例えば脱水縮合反応物を意味する。「シラン変性ナノセルロース」を含有することは、XPS元素分析等によって判定できる。
数値範囲を示す「~」は、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含むことを意味する。
本明細書に開示の数値範囲は、その下限値および上限値を任意に組み合わせて新たな数値範囲とすることができる。
The meaning of the terms is as follows:
"Nanocellulose" is cellulose that has been mechanically or chemically broken down to the nano level. The presence of "nanocellulose" can be determined by observation with an electron microscope, IR spectroscopy, etc.
"Silane-modified nanocellulose" refers to a reaction product between nanocellulose and silane, for example, a dehydration condensation reaction product. The presence of "silane-modified nanocellulose" can be determined by XPS elemental analysis or the like.
The use of "to" indicating a range of numerical values means that the numerical values before and after it are included as the lower limit and upper limit.
The numerical ranges disclosed in this specification can be combined in any manner to form new numerical ranges.
<積層体>
本発明の積層体は、基材層と機能層とを有する。該機能層は、3級アミン構造を有するシラン変性ナノセルロースを含有する。本発明の積層体においては、機能層の表面の水接触角は、pH7の水で測定したとき70度以上である。かつ、機能層の表面の水接触角は、pH2の水で測定したとき30度以下である。そのため、本発明の積層体によれば、外的刺激をトリガーとすることで表面の濡れ性を変化させることができる。また、積層体の機能層の製膜性は良好である。
<Laminate>
The laminate of the present invention has a substrate layer and a functional layer. The functional layer contains silane-modified nanocellulose having a tertiary amine structure. In the laminate of the present invention, the water contact angle of the surface of the functional layer is 70 degrees or more when measured with water of pH 7. And, the water contact angle of the surface of the functional layer is 30 degrees or less when measured with water of pH 2. Therefore, according to the laminate of the present invention, the wettability of the surface can be changed by using an external stimulus as a trigger. In addition, the film-forming property of the functional layer of the laminate is good.
以下、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は本明細書に開示の実施形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施できる。本明細書に開示の実施形態は、その他の様々な形態で実施可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換、変更が可能である。 The following describes in detail some embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed in this specification, and can be modified as appropriate without departing from the gist of the invention. The embodiments disclosed in this specification can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention.
<基材層>
基材層の材料は、特に限定されない。一例において、基材層は樹脂フィルム、繊維状基材またはガラス製基材であってもよい。
<Base layer>
The material of the substrate layer is not particularly limited. In one example, the substrate layer may be a resin film, a fibrous substrate, or a glass substrate.
樹脂フィルムの非限定的な例としては、例えば、熱可塑性樹脂からなるフィルムが挙げられる。熱可塑性樹脂の非限定的な例としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリ乳酸;ポリウレタン;ポリ酢酸ビニル;ポリアクリロニトリル;ポリ塩化ビニル;ポリカーボネート系樹脂が挙げられる。
樹脂フィルムは、化学的発泡、物理的発泡、延伸多孔化等の多孔化処理が行われた多孔質フィルムであってもよい。樹脂フィルムは、一軸延伸処理または二軸延伸処理が行われた延伸フィルムであってもよい。
Non-limiting examples of the resin film include films made of thermoplastic resins, such as polyolefin resins (polyethylene, polypropylene, etc.), polyester resins (polyethylene terephthalate, polyethylene isophthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate, etc.), polylactic acid, polyurethane, polyvinyl acetate, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, and polycarbonate resins.
The resin film may be a porous film that has been subjected to a porosity treatment such as chemical foaming, physical foaming, stretching porosity, etc. The resin film may be a stretched film that has been subjected to a uniaxial stretching treatment or a biaxial stretching treatment.
繊維状基材の非限定的な例としては、例えば、不織布、織布、編み物が挙げられる。繊維の非限定的な例としては、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリウレタン繊維、アセテート繊維、レーヨン繊維、ポリ乳酸繊維等の化学繊維;綿、麻、絹、羊毛、これらの混紡繊維等が挙げられる。 Non-limiting examples of fibrous substrates include nonwoven fabrics, woven fabrics, and knitted fabrics. Non-limiting examples of fibers include chemical fibers such as polyester fibers, nylon fibers, acrylic fibers, polyurethane fibers, acetate fibers, rayon fibers, and polylactic acid fibers; cotton, hemp, silk, wool, and blends thereof.
基材層は単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。基材層が多層構造である場合の層構造は、2層構造でもよく、3層構造でもよいし、本発明の要旨を逸脱しない限り、4層またはそれ以上の多層であってもよく、層数は特に限定されない。基材層が複数の層かからなる多層構造である場合は、複数の層は同一の樹脂で構成されていてもよいし、異なる樹脂で構成されていてもよい。 The substrate layer may have a single layer structure or a multilayer structure. When the substrate layer has a multilayer structure, the layer structure may be a two-layer structure, a three-layer structure, or a four-layer structure or more, as long as it does not deviate from the gist of the present invention, and the number of layers is not particularly limited. When the substrate layer has a multilayer structure consisting of multiple layers, the multiple layers may be composed of the same resin or different resins.
基材層には、必要に応じて添加剤が配合されてもよい。例えば、耐候性を付与することを意図して紫外線吸収剤を基材層に配合することができる。他にも、易滑性の付与および各工程での傷発生防止を意図して粒子を配合することができる。必要に応じて、従来公知の酸化防止剤、帯電防止剤、熱安定剤、潤滑剤、染料および顔料からなる群から選択される少なくとも1種の添加剤を基材層に配合することができる。
基材層の機能層が形成される表面には、コロナ処理、プラズマ処理または濡れ性を調整するためのコーティング処理等の表面処理を必要に応じて施してもよい。
The substrate layer may contain additives as necessary. For example, an ultraviolet absorber may be added to the substrate layer in order to impart weather resistance. In addition, particles may be added to impart slipperiness and prevent scratches during each process. If necessary, at least one additive selected from the group consisting of conventionally known antioxidants, antistatic agents, heat stabilizers, lubricants, dyes, and pigments may be added to the substrate layer.
The surface of the substrate layer on which the functional layer is formed may be subjected to a surface treatment such as a corona treatment, a plasma treatment, or a coating treatment for adjusting wettability, as required.
基材層の厚みは特に限定されないが、例えば、10~1,000nm、20~900nm、50~500nm等であり得る。 The thickness of the substrate layer is not particularly limited, but can be, for example, 10 to 1,000 nm, 20 to 900 nm, 50 to 500 nm, etc.
<機能層>
機能層は、3級アミン構造を有するシラン変性ナノセルロースを主材として含有する。ここで、「主材」とは、機能層を構成する材料のうち最も質量割合の高い材料の意味である。例えば主材が機能層を構成する材料に占める割合は、50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることがさらに好ましく、80質量%以上であることがいっそう好ましく、90質量%以上であることがよりいっそう好ましく、100質量%であってもよい。
<Functional layer>
The functional layer contains silane-modified nanocellulose having a tertiary amine structure as a main material. Here, "main material" means the material having the highest mass ratio among the materials constituting the functional layer. For example, the ratio of the main material to the materials constituting the functional layer is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, even more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, and may be 100% by mass.
シラン変性ナノセルロースが3級アミン構造を有することは、FT-IR(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製「Ge-ATR」)で分析して確認できる。3級アミン構造による修飾前のナノセルロースと比較することで、赤外線吸収スペクトルの2,780cm-1付近の領域における3級アミン構造由来のピークにより確認できる。 The silane-modified nanocellulose can be confirmed to have a tertiary amine structure by analysis with FT-IR (Thermo Fisher Scientific's "Ge-ATR"). By comparing with nanocellulose before modification with a tertiary amine structure, it can be confirmed by a peak derived from the tertiary amine structure in the region around 2,780 cm -1 in the infrared absorption spectrum.
機能層は、3級アミン構造を有しないシラン変性ナノセルロースおよび未変性ナノセルロースからなる群から選択される少なくとも1種のナノセルロースをさらに含有してもよい。この場合、機能層を構成する材料に占める3級アミン構造を有するシラン変性ナノセルロースの質量割合は、機能層を構成する材料に占める3級アミン構造を有しないシラン変性ナノセルロースおよび未変性ナノセルロースからなる群から選択される少なくとも1種ナノセルロースの質量割合よりも高いことが好ましい。 The functional layer may further contain at least one type of nanocellulose selected from the group consisting of silane-modified nanocellulose and unmodified nanocellulose that do not have a tertiary amine structure. In this case, the mass proportion of the silane-modified nanocellulose having a tertiary amine structure in the material constituting the functional layer is preferably higher than the mass proportion of the at least one type of nanocellulose selected from the group consisting of silane-modified nanocellulose and unmodified nanocellulose that do not have a tertiary amine structure in the material constituting the functional layer.
機能層におけるシラン変性ナノセルロースとしては、ナノセルロースと2種以上のアルコキシシランとの反応物が好ましい。造膜性の点で好適な機能層は、ナノセルロースと、2種以上のアルコキシシランとを含む機能層形成用組成物から形成できる。 As the silane-modified nanocellulose in the functional layer, a reaction product of nanocellulose and two or more types of alkoxysilanes is preferred. A functional layer that is suitable in terms of film-forming properties can be formed from a functional layer-forming composition that contains nanocellulose and two or more types of alkoxysilanes.
(ナノセルロース)
ナノセルロースの非限定的な例としては、例えば、長い繊維状のセルロースナノファイバー(CNF)、高結晶性のセルロースナノクリスタル(CNC)が挙げられる。
ナノセルロースとしては、添加しても機能層形成用組成物の粘度が高くなりにくく、基材層への塗布時におけるハンドリング性が良好となる観点から、セルロースナノクリスタルが好ましい。
(Nanocellulose)
Non-limiting examples of nanocellulose include, for example, long fibrous cellulose nanofibers (CNF) and highly crystalline cellulose nanocrystals (CNC).
As the nanocellulose, cellulose nanocrystal is preferred from the viewpoint that its addition does not increase the viscosity of the composition for forming the functional layer and improves the handleability when applied to the base layer.
ナノセルロースの平均繊維径は特に限定されないが、機能層の透明性を良好にする観点から0.1~100nmが好ましく、0.5~50nmがより好ましく、1~20nmがさらに好ましい。
また、ナノセルロースの平均繊維長は特に限定されないが、機能層の透明性を良好にする観点から1~1000nmが好ましく、5~500nmがより好ましく、10~200nmがさらに好ましい。
ナノセルロースの平均アスペクト比(繊維長/繊維径)は特に限定されないが、1~500が好ましく、10~200がより好ましく、20~100がさらに好ましい。平均アスペクト比が前記数値範囲内であると、機能層形成用組成物が増粘しにくく、取扱性が良好になる。
ナノセルロースの平均繊維径、平均繊維長、平均アスペクト比は、ナノセルロースの水分散液中、または機能層形成用塗布液中に分散した繊維を走査電子顕微鏡等で観察し、10個、好ましくは100個選択して測定した平均値より求めることができる。
The average fiber diameter of the nanocellulose is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the transparency of the functional layer, it is preferably 0.1 to 100 nm, more preferably 0.5 to 50 nm, and even more preferably 1 to 20 nm.
In addition, the average fiber length of the nanocellulose is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the transparency of the functional layer, it is preferably 1 to 1000 nm, more preferably 5 to 500 nm, and even more preferably 10 to 200 nm.
The average aspect ratio (fiber length/fiber diameter) of nanocellulose is not particularly limited, but is preferably 1 to 500, more preferably 10 to 200, and even more preferably 20 to 100. When the average aspect ratio is within the above numerical range, the composition for forming a functional layer is less likely to thicken and has good handleability.
The average fiber diameter, average fiber length, and average aspect ratio of nanocellulose are determined by observing the fibers dispersed in an aqueous dispersion of nanocellulose or in a coating liquid for forming a functional layer using a scanning electron microscope or the like, and measuring 10, preferably 100, selected fibers. The average values can be determined.
(アルコキシシラン)
好適例に係る機能層形成用組成物において、2種以上のアルコキシシランは3級アミン構造を有するシラン化合物(A)と、アルキル基を有し、かつ、3級アミン構造を有さないシラン化合物(B)とを含む。
(Alkoxysilane)
In a preferred embodiment of the composition for forming a functional layer, the two or more types of alkoxysilanes include a silane compound (A) having a tertiary amine structure and a silane compound (B) having an alkyl group and not having a tertiary amine structure.
シラン化合物(A)は、3級アミン構造を有する。シラン化合物(A)は3級アミン構造およびアルコキシシラン基を有する化合物であれば、特に限定されない。シラン化合物(A)は、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシランのいずれであってもよいが、ジアルコキシシランおよびトリアルコキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、製膜性の観点からトリアルコキシシランがより好ましい。
シラン化合物(A)のアルコキシシラン基の非限定的な例としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピル基、イソプロピル基が挙げられる。
Silane compound (A) has a tertiary amine structure. Silane compound (A) is not particularly limited as long as it is a compound having a tertiary amine structure and an alkoxysilane group. Silane compound (A) may be any one of monoalkoxysilane, dialkoxysilane, and trialkoxysilane, but is preferably at least one selected from the group consisting of dialkoxysilane and trialkoxysilane, and more preferably trialkoxysilane from the viewpoint of film forming property.
Non-limiting examples of the alkoxysilane group of the silane compound (A) include, for example, a methoxy group, an ethoxy group, a propyl group, and an isopropyl group.
シラン化合物(A)の3級アミン構造は、N(R1AR2AR3A)で表すことができる。R1A、R2A、R3Aはそれぞれ独立に同一または異なったアルキル基またはアリール基である。
R1A
、R2A、R3Aの非限定的な例としては、例えば、炭素数1~4の直鎖または分岐鎖のアルキル基、フェニル基が挙げられる。アルキル基の非限定的な例としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基が挙げられる。なかでも、メチル基、エチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
The tertiary amine structure of the silane compound (A) can be represented by N( R1A R2A R3A ), where R1A , R2A and R3A are each independently the same or different alkyl groups or aryl groups.
Non-limiting examples of R 1A , R 2A , and R 3A include, for example, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and a phenyl group. Non-limiting examples of the alkyl group include, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, an i-butyl group, and a t-butyl group. Of these, a methyl group and an ethyl group are preferred, and a methyl group is more preferred.
シラン化合物(A)の非限定的な例としては、例えば、(N,N-ジメチルアミノプロピル)トリメトキシシラン、(N,N-ジエチルアミノプロピル)トリメトキシシラン、ジメチルオクタデシル[3-(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロリド、トリエトキシ-3-(2-イミダゾリン-1-イル)プロピルシラン、N,N-ジメチル-3-(トリエトキシシリル)プロパン-1-アミンが挙げられる。 Non-limiting examples of the silane compound (A) include, for example, (N,N-dimethylaminopropyl)trimethoxysilane, (N,N-diethylaminopropyl)trimethoxysilane, dimethyloctadecyl[3-(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chloride, triethoxy-3-(2-imidazolin-1-yl)propylsilane, and N,N-dimethyl-3-(triethoxysilyl)propan-1-amine.
シラン化合物(A)は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The silane compound (A) may be used alone or in combination of two or more types.
シラン化合物(B)は、3級アミン構造を有さず、かつ、アルコキシシラン基を有する化合物であれば特に限定されない。シラン化合物(B)は、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン、テトラアルコキシシランのいずれであってもよいが、ジアルコキシシランおよびトリアルコキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。 The silane compound (B) is not particularly limited as long as it does not have a tertiary amine structure and has an alkoxysilane group. The silane compound (B) may be any of monoalkoxysilane, dialkoxysilane, trialkoxysilane, and tetraalkoxysilane, but is preferably at least one selected from the group consisting of dialkoxysilane and trialkoxysilane.
シラン化合物(B)のアルコキシシラン基の非限定的な例としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピル基、イソプロピル基が挙げられる。ただし、シラン化合物(B)のアルコキシシラン基の炭素数は、シラン化合物(A)のアルコキシシラン基の炭素数と同じであることが好ましい。これらの炭素数が同じであれば、シラン化合物(A)およびシラン化合物(B)の間で加水分解の速度差が生じにくい。よって、製膜性がさらに良好となる。 Non-limiting examples of the alkoxysilane group of silane compound (B) include, for example, a methoxy group, an ethoxy group, a propyl group, and an isopropyl group. However, it is preferable that the number of carbon atoms of the alkoxysilane group of silane compound (B) is the same as the number of carbon atoms of the alkoxysilane group of silane compound (A). If these carbon numbers are the same, there is less difference in the rate of hydrolysis between silane compound (A) and silane compound (B). This leads to even better film-forming properties.
シラン化合物(B)におけるジアルコキシシランとしては、下記一般式(1)により表される化合物が好ましい。 As the dialkoxysilane in the silane compound (B), a compound represented by the following general formula (1) is preferred.
式(1)において、R1およびR3はそれぞれ独立に炭素数1~12のアルキル基であり、R1とR3は互いに同じであっても異なっていてもよい。R2およびR4はそれぞれ独立に炭素数1~3のアルキル基であり、R2とR4は互いに同じであっても異なっていてもよい。 In formula (1), R1 and R3 are each independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and R1 and R3 may be the same or different. R2 and R4 are each independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R2 and R4 may be the same or different.
シラン化合物(B)におけるジアルコキシシランの非限定的な例として、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジメトキシメチル-n-オクチルシランが挙げられる。 Non-limiting examples of dialkoxysilanes in the silane compound (B) include dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diisobutyldimethoxysilane, and dimethoxymethyl-n-octylsilane.
シラン化合物(B)におけるジアルコキシシランとしては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシランおよびジメトキシメチル-n-オクチルシランからなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。
シラン化合物(B)におけるジアルコキシシランは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The dialkoxysilane in the silane compound (B) is preferably at least one selected from the group consisting of dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diisobutyldimethoxysilane and dimethoxymethyl-n-octylsilane.
The dialkoxysilane in the silane compound (B) may be used alone or in combination of two or more kinds.
シラン化合物(B)におけるトリアルコキシシランとしては、下記一般式(2)により表される化合物が好ましい。 As the trialkoxysilane in the silane compound (B), a compound represented by the following general formula (2) is preferred.
式(2)において、R5は炭素数1~12のアルキル基である。R6~R8はそれぞれ独立に炭素数1~3のアルキル基であり、R6~R8は互いに同じであっても異なっていてもよい。 In formula (2), R 5 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. R 6 to R 8 are each independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 6 to R 8 may be the same or different.
シラン化合物(B)におけるトリアルコキシシランの非限定的な例として、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、n-プロピルトリプロポキシシラン、n-プロピルトリイソプロポキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリプロポキシシラン、n-ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、n-ヘキシルトリメトキシシラン、n-ヘキシルトリエトキシシラン、n-オクチルトリメトキシシラン、n-オクチルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシラン、アリルトリエトキシシランが挙げられる。 Non-limiting examples of trialkoxysilanes in the silane compound (B) include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltrippropoxysilane, methyltriisopropoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltrippropoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-propyltrippropoxysilane, n-propyltriisopropoxysilane, isopropyl Examples of the silane include n-butyltrimethoxysilane, isopropyltrimethoxysilane, isopropyltripropoxysilane, n-butyltriethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, n-octyltrimethoxysilane, n-octyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, hexadecyltrimethoxysilane, hexadecyltriethoxysilane, and allyltriethoxysilane.
シラン化合物(B)におけるトリアルコキシシランとしては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、n-プロピルトリプロポキシシラン、n-プロピルトリイソプロポキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリプロポキシシラン、n-ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、n-ヘキシルトリメトキシシラン、n-ヘキシルトリエトキシシラン、n-オクチルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシランおよびアリルトリエトキシシランからなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。
シラン化合物(B)におけるトリアルコキシシランは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of the trialkoxysilane in the silane compound (B) include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltrippropoxysilane, methyltriisopropoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltrippropoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-propyltrippropoxysilane, n-propyltriisopropoxysilane, isopropyltrimethoxysilane, isopropyltriisopropoxysilane, and isopropyltrimethoxysilane. At least one selected from the group consisting of trimethoxysilane, isopropyltripropoxysilane, n-butyltriethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, n-octyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, hexadecyltrimethoxysilane, hexadecyltriethoxysilane, and allyltriethoxysilane is preferred.
The trialkoxysilane in the silane compound (B) may be used alone or in combination of two or more kinds.
シラン化合物(B)におけるテトラアルコキシシランの非限定的な例として、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシランが挙げられる。
シラン化合物(B)におけるテトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランおよびテトラプロポキシシランからなる群から選択される少なくとも1種が好ましい。
シラン化合物(B)におけるテトラアルコキシシランは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Non-limiting examples of the tetraalkoxysilane in the silane compound (B) include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and tetrapropoxysilane.
The tetraalkoxysilane in the silane compound (B) is preferably at least one selected from the group consisting of tetramethoxysilane, tetraethoxysilane and tetrapropoxysilane.
The tetraalkoxysilane in the silane compound (B) may be used alone or in combination of two or more kinds.
機能層形成用組成物は、シラン化合物(B)としてテトラアルコキシシランを含有することが好ましく、テトラエトキシシランおよびテトラメトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することがより好ましい。
シラン化合物(B)としてテトラアルコキシシランを含有することで、機能層内の親水性基の割合が多くなるため、機能層の親水性をより良好にできる。
The composition for forming a functional layer preferably contains a tetraalkoxysilane as the silane compound (B), and more preferably contains at least one selected from the group consisting of tetraethoxysilane and tetramethoxysilane.
By including tetraalkoxysilane as the silane compound (B), the proportion of hydrophilic groups in the functional layer increases, so that the hydrophilicity of the functional layer can be improved.
シラン化合物(B)は、炭素数が6~12のアルキル基を有するシラン化合物(B1)および炭素数が1~5のアルキル基を有するシラン化合物(B2)を含む。これらのうち、疎水性を付与しやすい観点では、シラン化合物(B1)は好ましい。シラン化合物(B2)は、機能層の表面の親水性および疎水性のバランスを調整するために適宜、必要に応じて使用できる。 The silane compound (B) includes a silane compound (B1) having an alkyl group with 6 to 12 carbon atoms and a silane compound (B2) having an alkyl group with 1 to 5 carbon atoms. Of these, the silane compound (B1) is preferred from the viewpoint of ease of imparting hydrophobicity. The silane compound (B2) can be used appropriately and as necessary to adjust the balance between hydrophilicity and hydrophobicity of the surface of the functional layer.
シラン化合物(B1)のアルキル基の炭素数が前記数値範囲内の下限値以上であると、機能層の表面に疎水性を付与しやすい。該炭素数が前記数値範囲内の上限値以下であると、シラン化合物(B)の立体障害による被覆の影響をシラン化合物(A)に基づく3級アミン構造が受けにくい。よって、機能層の表面の濡れ性を変化させることができる積層体が得られやすい。
シラン化合物(B2)のアルキル基の炭素数が前記数値範囲内であると、機能層の表面に親水性を付与しやすい。
When the carbon number of the alkyl group of the silane compound (B1) is equal to or greater than the lower limit of the above-mentioned range, it is easy to impart hydrophobicity to the surface of the functional layer. When the carbon number is equal to or less than the upper limit of the above-mentioned range, the tertiary amine structure based on the silane compound (A) is not easily affected by the steric hindrance of the silane compound (B) and the coating. Therefore, it is easy to obtain a laminate that can change the wettability of the surface of the functional layer.
When the number of carbon atoms in the alkyl group of the silane compound (B2) is within the above range, hydrophilicity can be easily imparted to the surface of the functional layer.
シラン化合物(B1)としては、ジメトキシメチル-n-オクチルシラン、n-ヘキシルトリメトキシシラン、n-ヘキシルトリエトキシシラン、n-オクチルトリメトキシシラン、n-オクチルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシランおよびアリルトリエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。 As the silane compound (B1), at least one selected from the group consisting of dimethoxymethyl-n-octylsilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, n-octyltrimethoxysilane, n-octyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, dodecyltriethoxysilane, hexadecyltrimethoxysilane, hexadecyltriethoxysilane, and allyltriethoxysilane is preferred.
シラン化合物(B2)としては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、n-プロピルトリプロポキシシラン、n-プロピルトリイソプロポキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリプロポキシシラン、n-ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシランおよびイソブチルトリエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。 As the silane compound (B2), at least one selected from the group consisting of dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diisobutyldimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltrippropoxysilane, methyltriisopropoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltrippropoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-propyltrippropoxysilane, n-propyltriisopropoxysilane, isopropyltrimethoxysilane, isopropyltrimethoxysilane, isopropyltrippropoxysilane, n-butyltriethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, and isobutyltriethoxysilane is preferred.
シラン化合物(B)は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The silane compound (B) may be used alone or in combination of two or more.
(溶剤)
機能層形成用組成物は、溶剤をさらに含んでもよい。
溶剤として、ナノセルロースとアルコキシシランとの反応性および機能層形成用組成物の基材層への塗布性の観点から、水、アルコール、またはこれらの混合液(以下、これらをまとめて「水/アルコール系」とも称する)が好ましい。
(solvent)
The composition for forming a functional layer may further contain a solvent.
As a solvent, from the viewpoint of the reactivity between nanocellulose and alkoxysilane and the applicability of the composition for forming a functional layer to the substrate layer, water, alcohol, or a mixture thereof (hereinafter, these are collectively referred to as "water / alcohol system"). Is preferable.
溶剤として水/アルコール系を用いる場合、水の割合は溶剤100質量%のうち15~75質量%が好ましく、30~50質量%がより好ましい。
水の割合が前記数値範囲内の下限値以上であると、機能層形成用組成物におけるナノセルロースの分散性がより良好になり、凝集しにくくなる。水の割合が前記数値範囲内の上限値以下であると、機能層形成用組成物におけるアルコキシシランの縮合反応をより制御しやすくなる。
When a water/alcohol system is used as the solvent, the proportion of water is preferably 15 to 75 mass %, more preferably 30 to 50 mass %, based on 100 mass % of the solvent.
When the proportion of water is equal to or greater than the lower limit of the above-mentioned range, the dispersibility of nanocellulose in the composition for forming a functional layer is improved and the composition is less likely to aggregate. When the proportion of water is equal to or less than the upper limit of the above-mentioned range, the condensation reaction of alkoxysilane in the composition for forming a functional layer is more easily controlled.
機能層形成用組成物は、pH調整のために塩基性物質をさらに含んでもよい。塩基性物質の非限定的な例として、アンモニアが挙げられる。
機能層形成用組成物のpHは、取扱性の観点から、7~12が好ましい。
The composition for forming a functional layer may further include a basic substance for adjusting the pH. A non-limiting example of the basic substance is ammonia.
The pH of the composition for forming a functional layer is preferably from 7 to 12 from the viewpoint of ease of handling.
(機能層形成用組成物の組成)
機能層形成用組成物中のナノセルロースの含有量は、機能層形成用組成物の総量の10~90質量%が好ましく、20~80質量%がより好ましい。機能層形成用組成物中のナノセルロースの含有量が前記数値範囲内であると、機能層形成用組成物の塗布量を制御しやすく、粘度もより高くなりにくい。そのため、基材層への塗布時におけるハンドリング性がより良好となる。
(Composition of Functional Layer-Forming Composition)
The content of nanocellulose in the composition for forming a functional layer is preferably 10 to 90% by mass, more preferably 20 to 80% by mass, of the total amount of the composition for forming a functional layer. When the content of nanocellulose in the composition for forming a functional layer is within the above numerical range, it is easy to control the amount of the composition for forming a functional layer to be applied, and the viscosity is less likely to become high. Therefore, the handling property during application to the base layer is improved.
機能層形成用組成物中のアルコキシシランの含有量(シラン化合物(A)およびシラン化合物(B)を含有する場合は、その合計量)は、機能層形成用組成物の総量の10~90質量%が好ましく、20~80質量%がより好ましい。アルコキシシランの含有量が前記数値範囲内であると、機能層形成用組成物のポットライフおよび塗布方法の選択性がより良好となる。 The content of alkoxysilane in the composition for forming a functional layer (the total amount of silane compound (A) and silane compound (B) if they are contained) is preferably 10 to 90 mass % of the total amount of the composition for forming a functional layer, and more preferably 20 to 80 mass %. When the content of alkoxysilane is within the above numerical range, the pot life and coating method selectivity of the composition for forming a functional layer are improved.
機能層形成用組成物がシラン化合物(A)およびシラン化合物(B)を含有する場合、3級アミン構造含有シラン化合物(A)の合計含有量は、シラン化合物(B)の合計含有量より多いことが好ましい。外的刺激をトリガーとすることで表面の濡れ性を変化させることができる積層体が得られやすいためである。 When the composition for forming a functional layer contains a silane compound (A) and a silane compound (B), it is preferable that the total content of the tertiary amine structure-containing silane compound (A) is greater than the total content of the silane compound (B). This is because it is easy to obtain a laminate whose surface wettability can be changed by using an external stimulus as a trigger.
機能層形成用組成物において、シラン化合物(A)とシラン化合物(B)のモル比MA/MBは特に限定されるものではないが、その下限は1.5以上であることが好ましく、2.0以上であることがより好ましく、2.5以上であることがさらに好ましい。該モル比MA/MBの上限は、20以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましく、5.0以下であることがさらに好ましい。MAは2種以上のアルコキシシランに含まれるシラン化合物(A)のモル数であり、MBは2種以上のアルコキシシランに含まれるシラン化合物(B)のモル数である。 In the composition for forming a functional layer, the molar ratio M A /M B of the silane compound (A) and the silane compound (B) is not particularly limited, but the lower limit is preferably 1.5 or more, more preferably 2.0 or more, and even more preferably 2.5 or more. The upper limit of the molar ratio M A /M B is preferably 20 or less, more preferably 10 or less, and even more preferably 5.0 or less. M A is the number of moles of the silane compound (A) contained in the two or more alkoxysilanes, and M B is the number of moles of the silane compound (B) contained in the two or more alkoxysilanes.
該モル比MA/MBが前記下限値以上であると、ナノセルロースに3級アミン構造を十分に導入できるため、外的刺激をトリガーとすることで表面の濡れ性を変化させることができる積層体が得られやすい。
モル比MA/MBが前記上限値以下であると、2種以上のアルコキシシランとナノセルロースとの縮合および相分離を十分に進行させることができる。そのため、機能層の製膜性がより良好となる。
When the molar ratio M A /M B is equal to or greater than the lower limit, a tertiary amine structure can be sufficiently introduced into the nanocellulose, making it easier to obtain a laminate whose surface wettability can be changed by triggering an external stimulus.
When the molar ratio M A /M B is equal to or less than the upper limit, the condensation and phase separation of two or more types of alkoxysilane and nanocellulose can be sufficiently promoted. Therefore, the film formability of the functional layer is improved.
機能層形成用組成物中のナノセルロースとアルコキシシランの含有質量比(アルコキシシラン/ナノセルロース)は、特に限定されないが、0.1~5.0であることが好ましく、0.2~2.5であることがより好ましい。該含有質量比が前記数値範囲内であると、ナノセルロースに3級アミン構造を十分に導入できる。そのため、外的刺激をトリガーとすることで表面の濡れ性を変化させることができる積層体が得られやすい。加えて、アルコキシシラン同士の縮合反応によるゲル化がより起こりにくく、かつ、ナノセルロースとアルコキシシランの脱水縮合反応がより良好に進行するため、製膜性がより良好になる。 The mass ratio of nanocellulose to alkoxysilane in the composition for forming the functional layer (alkoxysilane/nanocellulose) is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 5.0, and more preferably 0.2 to 2.5. When the mass ratio is within the above numerical range, the tertiary amine structure can be sufficiently introduced into the nanocellulose. Therefore, it is easy to obtain a laminate whose surface wettability can be changed by using an external stimulus as a trigger. In addition, gelation due to a condensation reaction between alkoxysilanes is less likely to occur, and the dehydration condensation reaction between nanocellulose and alkoxysilane proceeds more smoothly, resulting in better film formability.
機能層の表面の水接触角は、pH7の水で測定したとき70度以上であり、pH2の水で測定したとき30度以下である。pH7の水で測定したときの水接触角は疎水性付与の観点から75度以上が好ましく、90度以上がより好ましく、120度以上がさらに好ましい。pH2の水で測定したときの水接触角は親水性付与の観点から25度以下が好ましく、20度以下がより好ましく、10度以下がさらに好ましい。
機能層の表面の水接触角は、実施例に記載の方法によって求められる。
The water contact angle of the surface of the functional layer is 70 degrees or more when measured in water of pH 7, and 30 degrees or less when measured in water of pH 2. From the viewpoint of imparting hydrophobicity, the water contact angle measured in water of pH 7 is preferably 75 degrees or more, more preferably 90 degrees or more, and even more preferably 120 degrees or more. From the viewpoint of imparting hydrophilicity, the water contact angle measured in water of pH 2 is preferably 25 degrees or less, more preferably 20 degrees or less, and even more preferably 10 degrees or less.
The water contact angle of the surface of the functional layer is determined by the method described in the Examples.
機能層の表面を二酸化炭素で処理した後の水接触角は、50度以下が好ましく、40度以下がより好ましく、30度以下がさらに好ましく、25度以下がよりさらに好ましい。
機能層の表面を二酸化炭素で処理した後の水接触角は、実施例に記載の方法によって求められる。
The water contact angle after the surface of the functional layer is treated with carbon dioxide is preferably 50 degrees or less, more preferably 40 degrees or less, even more preferably 30 degrees or less, and even more preferably 25 degrees or less.
The water contact angle after the surface of the functional layer is treated with carbon dioxide is determined by the method described in the Examples.
機能層の厚みは特に限定されないが、塗膜の強度をより良好にし、クラックを防ぐ観点から10~1,000nmが好ましく、50~500nmがより好ましく、100~300nmがさらに好ましい。 The thickness of the functional layer is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the strength of the coating film and preventing cracks, it is preferably 10 to 1,000 nm, more preferably 50 to 500 nm, and even more preferably 100 to 300 nm.
<他の層>
積層体は、基材層および機能層以外の他の層をさらに有してもよい。他の層の位置としては、例えば、機能層と基材層との間、基材層の機能層とは反対側等があり得る。
他の層の非限定的な例としては、例えば、プライマー層、応力緩和層、基材と機能層との密着性を良好にする層が挙げられる。
<Other layers>
The laminate may further include layers other than the substrate layer and the functional layer. The other layers may be located, for example, between the functional layer and the substrate layer, on the opposite side of the substrate layer to the functional layer, etc.
Non-limiting examples of the other layers include a primer layer, a stress relief layer, and a layer that improves adhesion between the substrate and the functional layer.
<積層体の製造方法>
以下、積層体の製造方法の代表例について説明する。
典型的な積層体の製造方法は、ナノセルロースとアルコキシシランとを含む機能層形成用組成物からなる塗布液を調製する塗布液調製工程と、該塗布液を基材層に塗布して塗膜を形成する塗膜形成工程と、該塗膜を加熱処理することでシラン変性ナノセルロースを含有する機能層を得る、加熱処理工程と、を含む。
積層体の製造において、上記の各以外の他の処理乃至工程を任意に追加することは可能である。
<Method of manufacturing laminate>
A typical example of the method for producing the laminate will be described below.
A typical method for manufacturing a laminate includes a coating liquid preparation step of preparing a coating liquid consisting of a functional layer-forming composition containing nanocellulose and alkoxysilane, a coating film formation step of applying the coating liquid to a substrate layer to form a coating film, and a heat treatment step of heat-treating the coating film to obtain a functional layer containing silane-modified nanocellulose.
In the production of the laminate, it is possible to optionally add other treatments or steps in addition to the above.
「工程」とは、一連の製造ラインで行うものであっても、一連の製造ラインで行うものでなくてもよい。また、一つの工程における処理が断続的に行われていてもよく、その際、時間をおいたり、装置を変えたり、場所を変えたりして断続的に行うものであってもよい。また、他の工程と一連の製造ラインで行うものであってもよい。すなわち、同一装置で複数の工程を行うものであってもよい。 A "process" may or may not be performed in a single manufacturing line. Furthermore, processing in one process may be performed intermittently, with time gaps, different equipment, or different locations. A process may also be performed in a single manufacturing line with other processes. In other words, multiple processes may be performed in the same equipment.
塗布液調製工程では、ナノセルロースとアルコキシシランを溶剤中で混合することで、機能層形成用組成物からなる塗布液を調製する。
機能層形成用組成物の詳細および好ましい態様は、前述の通りである。
In the coating solution preparation step, nanocellulose and alkoxysilane are mixed in a solvent to prepare a coating solution consisting of a functional layer forming composition.
The details and preferred embodiments of the composition for forming a functional layer are as described above.
塗布液中におけるナノセルロースの分散性を上げる観点から、ナノセルロースを溶剤に分散させてからアルコキシシランを添加する方法が好ましい。pH調整を行う場合は、本工程において塩基性物質を添加することが好ましい。 From the viewpoint of increasing the dispersibility of nanocellulose in the coating solution, it is preferable to disperse nanocellulose in a solvent and then add alkoxysilane. If pH adjustment is required, it is preferable to add a basic substance in this step.
ナノセルロースとアルコキシシランを混合した後、反応性を高めるために加熱を行ってもよい。ナノセルロースとアルコキシシランを混合しただけでも反応するが、加熱によりナノセルロースとアルコキシシランの反応を促進することができる。 After mixing nanocellulose and alkoxysilane, heating may be performed to increase reactivity. Although a reaction occurs when nanocellulose and alkoxysilane are simply mixed, heating can promote the reaction between nanocellulose and alkoxysilane.
ナノセルロースとアルコキシシランの反応の際の加熱温度および加熱時間は、ナノセルロースとアルコキシシランの反応が進行する条件であればよく、特に限定されない。加熱温度は30~80℃であることが好ましく、40~70℃であることがより好ましい。加熱時間は30秒~2時間であることが好ましく、30分~1.5時間であることがより好ましく、30分~1時間であることがさらに好ましい。
ナノセルロースとアルコキシシランの反応の後、未反応のシラン反応をより進めるために、室温で1~7日養生してもよい。
The heating temperature and heating time during the reaction of nanocellulose with alkoxysilane are not particularly limited as long as the reaction between nanocellulose and alkoxysilane proceeds. The heating temperature is preferably 30 to 80°C, more preferably 40 to 70°C. The heating time is preferably 30 seconds to 2 hours, more preferably 30 minutes to 1.5 hours, and even more preferably 30 minutes to 1 hour.
After the reaction of nanocellulose with alkoxysilane, the mixture may be left to cure at room temperature for 1 to 7 days to further react with any unreacted silanes.
2種以上のシラン化合物(B)を用いる場合、先に2種以上のシラン化合物(B)とナノセルロースとを反応させた後に、3級アミン構造を有するシラン化合物(A)を混合することが好ましい。2種以上のシラン化合物(B)よりも後に、3級アミン構造を有するシラン化合物(A)をナノセルロースと反応させることで、2種以上のシラン化合物(B)の立体障害による被覆の影響をシラン化合物(A)に基づく3級アミン構造が受けにくい。よって、機能層の表面の濡れ性を変化させることができる積層体が得られやすい。 When using two or more types of silane compounds (B), it is preferable to react two or more types of silane compounds (B) with nanocellulose first, and then mix in the silane compound (A) having a tertiary amine structure. By reacting the silane compound (A) having a tertiary amine structure with nanocellulose after reacting the two or more types of silane compounds (B), the tertiary amine structure based on the silane compound (A) is less susceptible to the influence of the coating caused by the steric hindrance of the two or more types of silane compounds (B). Therefore, it is easy to obtain a laminate that can change the wettability of the surface of the functional layer.
塗膜形成工程では、塗布液を基材層に塗布して塗膜を形成する。
塗布液を基材層に塗布する方法は公知の方法であってよく、例えば、コンマコート法、グラビアコート法、リバースコート法、ナイフコート法、ディップコート法、スプレーコート法、エアーナイフコート法、スピンコート法、ロールコート法、プリント法、ディップ法、スライドコート法、カーテンコート法、ダイコート法、キャスティング法、バーコート法、エクストルージョンコート法が挙げられる。
In the coating film forming step, a coating liquid is applied to a substrate layer to form a coating film.
The method for applying the coating liquid to the substrate layer may be a known method, such as a comma coating method, a gravure coating method, a reverse coating method, a knife coating method, a dip coating method, a spray coating method, an air knife coating method, a spin coating method, a roll coating method, a printing method, a dip method, a slide coating method, a curtain coating method, a die coating method, a casting method, a bar coating method, or an extrusion coating method.
塗膜の厚みは特に限定されないが、10~1,000nmが好ましく、50~500nmがより好ましく、100~300nmがさらに好ましい。塗膜の厚みが前記数値範囲内の下限値以上であると、塗布時の制御が容易になる。塗膜の厚みが前記数値範囲内の上限値以下であると、乾燥およびアルコキシシラン縮合時の収縮によるクラックが起こりにくくなる。 The thickness of the coating film is not particularly limited, but is preferably 10 to 1,000 nm, more preferably 50 to 500 nm, and even more preferably 100 to 300 nm. If the thickness of the coating film is equal to or greater than the lower limit of the above numerical range, control during application becomes easier. If the thickness of the coating film is equal to or less than the upper limit of the above numerical range, cracks due to shrinkage during drying and alkoxysilane condensation are less likely to occur.
加熱処理工程では、加熱処理によって塗膜を乾燥させ、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層を形成する。 In the heat treatment process, the coating is dried by heat treatment to form a functional layer containing silane-modified nanocellulose.
乾燥方法は、特に限定されず、加熱乾燥でもよく、自然乾燥でもよい。
乾燥温度および乾燥時間は、塗膜から溶剤が除去され、かつ、アルコキシシランの脱水縮合が良好に進行する条件であればよく、特に限定されない。乾燥温度は60~150℃であることが好ましく、80~120℃であることがより好ましい。乾燥時間は30秒~5時間であることが好ましく、30分~3時間であることがより好ましく、30分~2時間であることがさらに好ましい。
The drying method is not particularly limited, and may be heat drying or natural drying.
The drying temperature and drying time are not particularly limited as long as the solvent is removed from the coating film and the dehydration condensation of the alkoxysilane proceeds satisfactorily. The drying temperature is preferably 60 to 150° C., and more preferably 80 to 120° C. The drying time is preferably 30 seconds to 5 hours, more preferably 30 minutes to 3 hours, and even more preferably 30 minutes to 2 hours.
<作用効果>
以上説明した積層体においては、機能層の表面の水接触角がpH7の水で測定したとき70度以上であり、pH2の水で測定したとき30度以下であるため、外的刺激をトリガーとすることで表面の濡れ性を変化させることができる。
<Action and effect>
In the laminate described above, the water contact angle of the surface of the functional layer is 70 degrees or more when measured in water of pH 7, and is 30 degrees or less when measured in water of pH 2, so that the wettability of the surface can be changed by triggering an external stimulus.
機能層が3級アミン構造を有するシラン変性ナノセルロースを含有するため、二酸化炭素やpH等の外的刺激をトリガーとした濡れ性のスイッチングが可能となる。スイッチングに際しては、二酸化炭素をリソースとして利用できるため、種々の二酸化炭素関連プロセスに適用され得る。
本発明の積層体によれば、再生可能な天然資源であるセルロースを有効に利用できる。また、ナノセルロースのシリル化変性および汎用的なコーティングプロセスによって機能層を形成できる。
Since the functional layer contains silane-modified nanocellulose with a tertiary amine structure, it is possible to switch the wettability triggered by external stimuli such as carbon dioxide and pH. Since carbon dioxide can be used as a resource for switching, it can be applied to various carbon dioxide-related processes.
According to the laminate of the present invention, cellulose, which is a renewable natural resource, can be effectively utilized. In addition, a functional layer can be formed by silylation modification of nanocellulose and a general-purpose coating process.
<用途>
積層体は、機能層に3級アミン構造を有するため、外的刺激をトリガーとすることで表面の濡れ性を変化させることができる。
機能層の表面の水接触角は、pH7の水で測定したとき70度以上である。そのため、外的刺激によって機能層の表面を相対的に塩基性条件に近づけるほど、機能層の表面の濡れ性をより疎水性にすることができる。この場合、低タンパク吸着性、油水分離性等を積層体に付与できる。
<Applications>
Since the laminate has a tertiary amine structure in the functional layer, the wettability of the surface can be changed by using an external stimulus as a trigger.
The water contact angle of the surface of the functional layer is 70 degrees or more when measured with water of pH 7. Therefore, the wettability of the surface of the functional layer can be made more hydrophobic as the surface of the functional layer is relatively brought closer to basic conditions by an external stimulus. In this case, low protein adsorption, oil-water separation, etc. can be imparted to the laminate.
一方、機能層の表面の水接触角は、pH2の水で測定したとき30度以下である。そのため、外的刺激によって機能層の表面を相対的に酸性条件に近づけるほど、機能層の表面の濡れ性をより親水性にすることができる。この場合、イオン吸着性等を積層体に付与できる。かかる積層体はセルフクリーニングが必要とされるガラス表面、樹脂シートに好適である。 On the other hand, the water contact angle of the surface of the functional layer is 30 degrees or less when measured with water of pH 2. Therefore, the wettability of the surface of the functional layer can be made more hydrophilic as the surface of the functional layer is brought closer to relatively acidic conditions by an external stimulus. In this case, ion adsorption properties, etc. can be imparted to the laminate. Such a laminate is suitable for glass surfaces and resin sheets that require self-cleaning.
また、積層体は、二酸化炭素をトリガーとして濡れ性を変化させることができる。そのため、油水分離膜、センシング、パターニング、超臨界二酸化炭素を用いた分離・精製プロセスとの併用などに好適である。 The laminate can also change its wettability when triggered by carbon dioxide. This makes it suitable for use in oil-water separation membranes, sensing, patterning, and in combination with separation and purification processes that use supercritical carbon dioxide.
積層体の用途の非限定的な例としては、例えば、各種パネル用ガラス、太陽光発電パネル全面板、採光建材が挙げられる。 Non-limiting examples of applications of the laminate include glass for various panels, full panels for solar panels, and lighting construction materials.
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の記載に限定されない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following description.
<略称>
(ナノセルロース)
・CNC:セルロースナノクリスタル(Cellufoce社製品「NCV-100」)
<Abbreviation>
(Nanocellulose)
・CNC: Cellulose nanocrystal (Cellufocé product "NCV-100")
(シラン化合物(A))
・DMAPS:(N,N-ジメチルアミノプロピル)トリメトキシシラン
(Silane Compound (A))
DMAP: (N,N-dimethylaminopropyl)trimethoxysilane
(シラン化合物(B))
・MTMS:メチルトリメトキシシラン
・PTMS:プロピルトリメトキシシラン
・HTMS:n-ヘキシルトリメトキシシラン
・DDTMS:ドデシルトリメトキシシラン
・HDTMS:ヘキサデシルトリメトキシシラン
・HTES:ヘキシルトリエトキシシラン
・TEOS:テトラエトキシシラン
(Silane Compound (B))
MTMS: Methyltrimethoxysilane PTMS: Propyltrimethoxysilane HTMS: n-Hexyltrimethoxysilane DDTMS: Dodecyltrimethoxysilane HDTMS: Hexadecyltrimethoxysilane HTES: Hexyltriethoxysilane TEOS: Tetraethoxysilane
<実施例1>
CNC:1.00gをイオン交換水:70.00g中に分散させた後、30%出力、3分の条件でヤマト科学社製品「LUH300」を用いて超音波処理を行うことで、水分散液を得た。この水分散液にエタノール:130g、DMAPS:0.97g、DDTMS:0.34gを加えた。DMAPS/DDTMSのモル比は、4.0である。
その後、pH調整剤として25質量%のアンモニア水溶液:0.17gを添加し、pHを10.5に調整した。室温(25℃)で1時間、300rpmの条件にてマグネットスターラーを用いて撹拌した。次いで、室温(25℃)にて1日養生することで、ナノセルロースのシラン変性処理を実施し、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層形成用樹脂組成物(A-1)を得た。
次いで、機能層形成用組成物(A-1)をガラス基材上に2mL滴下し、スピンコーター(アクティブ社製「ACT-400A II」)を用いて400rpm、1分の条件で塗布した。得られた塗膜を100℃2時間で熱処理することで乾燥し、厚みが127nmの機能層を有するセルロース含有積層体1を得た。
Example 1
1.00 g of CNC was dispersed in 70.00 g of ion-exchanged water, and then ultrasonic treatment was performed using Yamato Scientific's "LUH300" at 30% output for 3 minutes to obtain an aqueous dispersion. 130 g of ethanol, 0.97 g of DMAP, and 0.34 g of DDTMS were added to the aqueous dispersion. The molar ratio of DMAP/DDTMS was 4.0.
Then, 0.17 g of a 25% by mass aqueous ammonia solution was added as a pH adjuster to adjust the pH to 10.5. The mixture was stirred at room temperature (25°C) for 1 hour at 300 rpm using a magnetic stirrer. The mixture was then aged at room temperature (25°C) for 1 day to carry out a silane modification treatment of the nanocellulose, thereby obtaining a functional layer-forming resin composition (A-1) containing silane-modified nanocellulose.
Next, 2 mL of the functional layer-forming composition (A-1) was dropped onto the glass substrate and coated with a spin coater (ACT-400A II manufactured by Active Co., Ltd.) at 400 rpm for 1 minute. The resulting coating film was dried by heat treatment at 100° C. for 2 hours to obtain a cellulose-containing laminate 1 having a functional layer with a thickness of 127 nm.
<実施例2>
実施例1においてDMAPSの使用量を1.05gに変更し、DDTMSの代わりに、HTMS:0.26gを水分散液に添加したこと以外は、実施例1と同じ方法でナノセルロースのシラン変性処理を実施することで、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層形成用組成物(A-2)を得た。DMAPS/HTMSのモル比は、4.0である。
次いで、機能層形成用組成物(A-2)を用いた以外は、実施例1と同じ方法でセルロース含有積層体2を得た。
Example 2
A functional layer-forming composition (A-2) containing silane-modified nanocellulose was obtained by carrying out the silane modification treatment of nanocellulose in the same manner as in Example 1, except that the amount of DMAPS used in Example 1 was changed to 1.05 g and HTMS: 0.26 g was added to the aqueous dispersion instead of DDTMS. The molar ratio of DMAPS/HTMS was 4.0.
Next, a cellulose-containing laminate 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the functional layer-forming composition (A-2) was used.
<実施例3>
実施例2においてDMAPSの使用量を0.69gに変更し、HTMSの使用量を0.46gに変更したこと以外は、実施例1と同じ方法でナノセルロースのシラン変性処理を実施することで、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層形成用組成物(A-3)を得た。DMAPS/HTMSのモル比は、1.5である。
次いで、機能層形成用組成物(A-3)を用いた以外は、実施例1と同じ方法でセルロース含有積層体3を得た。
Example 3
A functional layer-forming composition (A-3) containing silane-modified nanocellulose was obtained by carrying out the silane modification treatment of nanocellulose in the same manner as in Example 1, except that the amount of DMAP S used in Example 2 was changed to 0.69 g and the amount of HTMS used was changed to 0.46 g. The molar ratio of DMAP S / HTMS was 1.5.
Next, a cellulose-containing laminate 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the functional layer-forming composition (A-3) was used.
<比較例1>
実施例1においてDMAPSの使用量を1.12gに変更し、DDTMSの代わりにMTMS:0.18gを水分散液に添加したこと以外は、実施例1と同じ方法でナノセルロースのシラン変性処理を実施することで、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層形成用組成物(A-4)を得た。DMAPS/MTMSのモル比は、4.0である。
次いで、機能層形成用組成物(A-4)を用いた以外は、実施例1と同じ方法でセルロース含有積層体4を得た。
<Comparative Example 1>
A functional layer-forming composition (A-4) containing silane-modified nanocellulose was obtained by carrying out the silane modification treatment of nanocellulose in the same manner as in Example 1, except that the amount of DMAPS used in Example 1 was changed to 1.12 g and 0.18 g of MTMS was added to the aqueous dispersion instead of DDTMS. The molar ratio of DMAPS/MTMS was 4.0.
Next, a cellulose-containing laminate 4 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the functional layer-forming composition (A-4) was used.
<比較例2>
実施例1においてDMAPSの使用量を1.09gに変更し、DDTMSの代わりにPTMS:0.22gを水分散液に添加したこと以外は、実施例1と同じ方法でナノセルロースのシラン変性処理を実施することで、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層形成用組成物(A-5)を得た。DMAPS/PTMSのモル比は、4.0である。
次いで、機能層形成用組成物(A-5)を用いた以外は、実施例1と同じ方法でセルロース含有積層体5を得た。
<Comparative Example 2>
A functional layer-forming composition (A-5) containing silane-modified nanocellulose was obtained by carrying out the silane modification treatment of nanocellulose in the same manner as in Example 1, except that the amount of DMAPS used in Example 1 was changed to 1.09 g and 0.22 g of PTMS was added to the aqueous dispersion instead of DDTMS. The molar ratio of DMAPS/PTMS was 4.0.
Next, a cellulose-containing laminate 5 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the functional layer-forming composition (A-5) was used.
<比較例3>
実施例1においてDMAPSの使用量を0.92gに変更し、DDTMSの代わりにHDTMS:0.18gを水分散液に添加したこと以外は、実施例1と同じ方法でナノセルロースのシラン変性処理を実施することで、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層形成用組成物(A-6)を得た。DMAPS/HDTMSのモル比は、4.0である。
次いで、機能層形成用組成物(A-6)を用いた以外は、実施例1と同じ方法でセルロース含有積層体6を得た。
<Comparative Example 3>
A functional layer-forming composition (A-6) containing silane-modified nanocellulose was obtained by carrying out the silane modification treatment of nanocellulose in the same manner as in Example 1, except that the amount of DMAPS used in Example 1 was changed to 0.92 g and 0.18 g of HDTMS was added to the aqueous dispersion instead of DDTMS. The molar ratio of DMAPS/HDTMS was 4.0.
Next, a cellulose-containing laminate 6 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the functional layer-forming composition (A-6) was used.
<比較例4>
実施例1においてDMAPSの使用量を0.46gに変更し、HTMSを0.69g水分散液に添加したこと以外は、実施例1と同じ方法でナノセルロースのシラン変性処理を実施することで、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層形成用組成物(A-7)を得た。DMAPS/HTMSのモル比は、0.7である。
次いで、機能層形成用組成物(A-7)を用いた以外は、実施例1と同じ方法でセルロース含有積層体7を得た。
<Comparative Example 4>
A functional layer-forming composition (A-7) containing silane-modified nanocellulose was obtained by carrying out the silane-modified treatment of nanocellulose in the same manner as in Example 1, except that the amount of DMAPS used in Example 1 was changed to 0.46 g and 0.69 g of HTMS was added to the aqueous dispersion. The molar ratio of DMAPS/HTMS was 0.7.
Next, a cellulose-containing laminate 7 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the functional layer-forming composition (A-7) was used.
<実施例4>
CNC:1.00gをイオン交換水70.00g中に分散させ、30%出力、3分の条件でヤマト科学社製品「LUH300」を用いて超音波処理を行うことで、水分散液を得た。水分散液にエタノール:130g、TEOS:0.26g、HTES:0.24gを加えた。HTES/TEOSのモル比は、0.8である。
その後、pH調整剤として25質量%のアンモニア水溶液:0.17gを添加し、pHを10.5に調整した。室温(25℃)で1時間、300rpmの条件にてマグネットスターラーを用いて撹拌した。次いで、室温(25℃)にて1日養生した後、当該溶液にDMAPS:0.46gを添加し、2時間、300rpmにて再度マグネットスターラーを用いて撹拌し、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層形成用樹脂組成物(A-8)を得た。
次いで、機能層形成用組成物(A-8)を用いた以外は、実施例1と同じ方法でセルロース含有積層体8を得た。
Example 4
1.00 g of CNC was dispersed in 70.00 g of ion-exchanged water, and ultrasonic treatment was performed using Yamato Scientific's "LUH300" at 30% output for 3 minutes to obtain an aqueous dispersion. 130 g of ethanol, 0.26 g of TEOS, and 0.24 g of HTES were added to the aqueous dispersion. The molar ratio of HTES/TEOS was 0.8.
Thereafter, 0.17 g of a 25% by mass aqueous ammonia solution was added as a pH adjuster to adjust the pH to 10.5. The mixture was stirred at room temperature (25 ° C.) for 1 hour at 300 rpm using a magnetic stirrer. After aging at room temperature (25 ° C.) for 1 day, 0.46 g of DMAP was added to the solution, and the mixture was stirred again at 300 rpm for 2 hours using a magnetic stirrer to obtain a functional layer-forming resin composition (A-8) containing silane-modified nanocellulose.
Next, a cellulose-containing laminate 8 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the functional layer-forming composition (A-8) was used.
<測定方法、評価方法>
(機能層製膜性)
各例のセルロース含有積層体の表面の膜の均一性を目視で評価した。評価基準は以下の通りである。
A:均一な膜を形成した。
B:部分的に膜の欠陥があった。
C:全面に膜の欠陥があった。
<Measurement method and evaluation method>
(Functional layer film forming ability)
The uniformity of the film on the surface of each cellulose-containing laminate was visually evaluated according to the following criteria.
A: A uniform film was formed.
B: There were partial defects in the film.
C: Film defects were observed over the entire surface.
(機能層の厚み)
各例のセルロース含有積層体を厚さ方向に切断したときの切断面を走査型白色干渉顕微鏡(菱化システム社製品「VertScan(登録商標)」)を用いて観察し、機能層の厚みを計測した。
(Functional layer thickness)
The cellulose-containing laminate of each example was cut in the thickness direction, and the cut surface was observed using a scanning white light interference microscope (VertScan (registered trademark) manufactured by Ryoka Systems Co., Ltd.) to measure the thickness of the functional layer.
(pH変化による水接触角のスイッチング)
各例のセルロース含有積層体について、接触角計(協和化学株式会社製品「Drop Master500」)を用いて、機能層表面の水接触角を測定した。測定条件は、23℃、50%RHとした。水滴体積は10μLとした。pHが7の水滴による測定においては、水滴滴下1秒後に水接触角の測定を開始した後、測定開始後1秒後の測定値を採用した。pHが2の水滴による測定においては、水滴滴下1秒後に水接触角の測定を開始した後、測定開始後60秒後の測定値を採用した。
(Switching of Water Contact Angle by pH Change)
For each example of the cellulose-containing laminate, the water contact angle of the functional layer surface was measured using a contact angle meter (Kyowa Chemical Industry Co., Ltd. product "Drop Master 500"). The measurement conditions were 23 ° C. and 50% RH. The volume of the water droplet was 10 μL. In the measurement using a water droplet with a pH of 7, the measurement of the water contact angle was started 1 second after the water droplet was dropped, and the measured value was adopted 1 second after the start of the measurement. In the measurement using a water droplet with a pH of 2, the measurement of the water contact angle was started 1 second after the water droplet was dropped, and the measured value was adopted 60 seconds after the start of the measurement.
(二酸化炭素処理による水接触角スイッチング)
450mLガラス瓶にイオン交換水50mLを加え、二酸化炭素ガス5Lを用いてバブリング処理を実施した。二酸化炭素ガスを溶解させた水に、積層体を室温で1時間浸漬させた後、積層体表面の水分を二酸化炭素ガスにより除去、乾燥させた。その後、接触角計(協和化学株式会社製品「Drop Master500」)を用いて、機能層表面の水接触角を測定した。測定条件は、23℃、50%RHとした。水滴体積は10μLとし、pHが7の水滴で、水滴滴下1秒後に測定を開始したときの測定開始後1秒後の測定値を採用した。
(Water contact angle switching by carbon dioxide treatment)
50 mL of ion-exchanged water was added to a 450 mL glass bottle, and a bubbling treatment was performed using 5 L of carbon dioxide gas. The laminate was immersed in water in which carbon dioxide gas was dissolved at room temperature for 1 hour, and then the moisture on the laminate surface was removed with carbon dioxide gas and dried. Thereafter, the water contact angle of the functional layer surface was measured using a contact angle meter (Kyowa Chemical Industry Co., Ltd. product "Drop Master 500"). The measurement conditions were 23 ° C. and 50% RH. The water droplet volume was 10 μL, the pH was 7, and the measured value was adopted 1 second after the start of measurement when the measurement was started 1 second after the water droplet was dropped.
<結果>
機能層製膜性、機能層の厚み、水接触角の結果を表1に示す。
<Results>
The results of the functional layer film-forming properties, the functional layer thickness, and the water contact angle are shown in Table 1.
実施例1~3では、pHによって濡れ性が制御可能な積層体を作製できた。また、実施例2では、二酸化炭素によっても濡れ性が制御可能であることが確認できた。実施例1、3も3級アミン構造を有するシラン変性ナノセルロースを含有しており、かつ、3級アミノ基が被覆されにくい構造であることから、実施例2と同様に、二酸化炭素によって濡れ性が制御可能であると考えられる。
比較例1、2では、シラン化合物(B)のアルキル基の炭素数が小さいため、3級アミノ基が表面を被覆した結果、pH7での水接触角が高くならなかったと考えられる。
比較例3では、シラン化合物(B)のアルキル基の炭素数が大きいため、3級アミノ基が被覆された結果、pH2での水接触角が低くならなかったと考えられる。
比較例4では、3級アミン構造含有シラン化合物(A)よりもシラン化合物(B)の量が多いため、pHに対する応答性が低かったと考えられる。また、比較例4は、二酸化炭素によっても水接触角の変化が小さく、応答性が低かった。
実施例4では、複数種のシランを用いて、かつ逐次シランを縮合させることでも、pHによって濡れ性が制御可能な積層体を作製できた。また、実施例4は、二酸化炭素によっても濡れ性が制御可能であることが確認できた。
In Examples 1 to 3, a laminate whose wettability can be controlled by pH was produced. In Example 2, it was confirmed that wettability can also be controlled by carbon dioxide. Examples 1 and 3 also contain silane-modified nanocellulose having a tertiary amine structure, and the tertiary amino group is difficult to cover, so it is considered that wettability can be controlled by carbon dioxide, as in Example 2.
In Comparative Examples 1 and 2, it is believed that the number of carbon atoms in the alkyl group of the silane compound (B) was small, and as a result, the surface was covered with tertiary amino groups, and as a result, the water contact angle at pH 7 did not increase.
In Comparative Example 3, it is believed that the water contact angle at pH 2 did not decrease because the number of carbon atoms in the alkyl group of the silane compound (B) was large and the tertiary amino group was covered.
In Comparative Example 4, the amount of the silane compound (B) was greater than that of the tertiary amine structure-containing silane compound (A), which is believed to have caused the low responsiveness to pH. In addition, in Comparative Example 4, the change in water contact angle due to carbon dioxide was small, and the responsiveness was low.
In Example 4, a laminate in which the wettability can be controlled by pH was produced by using a plurality of silanes and sequentially condensing the silanes. In addition, in Example 4, it was confirmed that the wettability can also be controlled by carbon dioxide.
本発明によれば、製膜性が良好であり、外的刺激をトリガーとすることで表面の濡れ性を変化させることができる機能性材料が提供される。 The present invention provides a functional material that has good film-forming properties and can change the wettability of its surface by using an external stimulus as a trigger.
Claims (9)
3級アミン構造を有するシラン変性ナノセルロースを含有する機能層と、
を有し、
前記機能層の表面の水接触角が、pH7の水で測定したとき70度以上であり、
前記機能層の表面の水接触角が、pH2の水で測定したとき30度以下である、積層体。 A base layer;
A functional layer containing silane-modified nanocellulose having a tertiary amine structure;
having
the water contact angle of the surface of the functional layer is 70 degrees or more when measured in water of pH 7;
A laminate, wherein the water contact angle of the surface of the functional layer is 30 degrees or less when measured in water of pH 2.
3級アミン構造を有するシラン化合物(A)と、
アルキル基を有し、かつ、3級アミン構造を有さないシラン化合物(B)と、
を含む、請求項2に記載の積層体。 The two or more alkoxysilanes are
A silane compound (A) having a tertiary amine structure;
a silane compound (B) having an alkyl group and not having a tertiary amine structure;
The laminate of claim 2 comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023040723A JP2024130814A (en) | 2023-03-15 | 2023-03-15 | Laminate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023040723A JP2024130814A (en) | 2023-03-15 | 2023-03-15 | Laminate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2024130814A true JP2024130814A (en) | 2024-09-30 |
Family
ID=92901285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023040723A Pending JP2024130814A (en) | 2023-03-15 | 2023-03-15 | Laminate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2024130814A (en) |
-
2023
- 2023-03-15 JP JP2023040723A patent/JP2024130814A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102084027B (en) | Surface treatment method for treating surface of substrate to be highly hydrophobic | |
ATE552901T1 (en) | CERAMIC MEMBRANES WITH IMPROVED ADHESION TO PLASMA-TREATED POLYMERIC SUPPORT MATERIAL, AND THEIR PRODUCTION AND USE | |
CN108906557B (en) | Long-acting super-hydrophilic polysilazane coating and preparation method thereof | |
JP4503086B2 (en) | Superhydrophobic powder, structure having superhydrophobic surface using the same, and production method thereof | |
JP6735380B2 (en) | Mixed composition | |
JP2007523959A (en) | Super hydrophobic coating | |
JP2006501342A5 (en) | ||
KR101401754B1 (en) | Superhydrophobic coating solution composition and method for producing the coating composition | |
JP7382309B2 (en) | Adhesion promoters and their use | |
Tav et al. | Thermal and mechanical properties of sol-gel silica coated fabrics | |
JP2025084806A (en) | Silane-based coating liquid composition | |
Kim | Preparation and barrier property of poly (vinyl alcohol)/SiO2 hybrid coating films | |
JP2024130814A (en) | Laminate | |
WO2018043987A1 (en) | Silica-siloxane nanohybrid coating material and production method therefor | |
JP2016056469A (en) | Method for producing modified substrate and modified substrate | |
JP6483595B2 (en) | Coating composition and method for producing painted parts | |
CN108893051B (en) | Preparation method and application of organosilane polymer coating material coated with hydrophobic powder layer by layer | |
JP2024072412A (en) | Laminate | |
JP4503091B2 (en) | Superhydrophobic powder, structure having superhydrophobic surface using the same, and production method thereof | |
CN108483936B (en) | Super-hydrophilic high-adhesion treating agent for glass surface and preparation method thereof | |
US20130267652A1 (en) | Methods of hydrophobizing materials with siloxanes containing hydrocarbyliminoalkyl or quaternary ammonium salts | |
JP2023007055A (en) | Nanocellulose-containing laminate, and method of producing the same | |
Simončič et al. | Sol-gel technology for chemical modification of textiles | |
KR102494283B1 (en) | Polysilazane-based coating material, a method of manufacturing a coating thin film using the same, and a coating thin film manufactured through the same | |
EP1152044A1 (en) | Solution for forming silica coating film, process for producing the same, and silica coating film and process for producing the same |