[发明专利]聚合物刷形成用基体和该基体的制造方法以及该方法中使用的前体液

说明书

本发明的目的在于，提供一种能够对各种大面积基材表面赋予优异的表面功能的表面处理技术，将含有有机硅烷和金属醇盐的前体液涂布在基材上，使用溶胶凝胶法形成聚合引发层时，作为该有机硅烷，使用X‑R¹‑(Ph)_k‑(R²)_m‑Si‑R³_nR⁴_3‑n(式中，X表示卤原子，R¹表示碳数1～3的亚烷基，Ph表示亚苯基，R²表示可间隔有氧原子的碳数1～10的亚烷基，R³表示碳数1～3的烷氧基或氯基，R⁴表示碳数1～6的烷基，k为0或1，m为0或1，n为1、2或3。)所表示的含有聚合引发基的有机硅烷。

技术领域

本发明涉及聚合物刷形成用基体，特别是涉及通过用聚合引发层被覆基材表面，能够以该聚合引发层为起点形成聚合物刷的聚合物刷形成用基体和该基体的形成方法以及该方法中使用的前体液。

背景技术

聚合物刷作为固体表面的有效的表面改性材料受到关注。聚合物刷是通过在基材表面形成聚合引发层后，使该聚合引发层与单体和聚合催化剂接触而使单体聚合，使聚合物链从该聚合引发层表面伸长而形成的，单体的聚合中，优选使用能够形成分子量分布窄的聚合物链的表面引发的原子转移自由基聚合法(SI-ATRP法：Surface-Initiated AtomTransfer Radical Polymerization)。

因此，在基材上形成聚合引发层是重要的，有必要根据基材的化学特性准备聚合引发剂。

通常，在聚合引发层的形成中，一般利用的是使聚合引发剂分子以气相或者液相在基材表面形成的方法。

例如，对于由玻璃、硅构成的基材，使用硅烷偶联系化合物；对于金基材，使用硫醇类；对于铁、铝系基材，使用磷酸化合物等。

但是，正如专利文献1([0002])、专利文献2([0004])等中也记载了那样，有必要根据基材的材质选择适合于与该基材化学结合的化合物，正在寻找通用的聚合引发层的形成方法。

此外，在通过气相法形成聚合引发层的情况下，例如利用了氨基硅烷等有机硅烷的蒸气，因此在大型反应装置内的加热处理是必不可少的。此外，聚合引发层在无机基材表面的形成虽然是过去一直在进行的，但认为难以不损害基材的特性、形状而在PET、聚碳酸酯等树脂基材表面形成聚合引发层。

此外，在通过液相法形成聚合引发层的情况下，例如将基材在将氨基硅烷等有机硅烷溶解在有机溶剂中而得的液体中含浸规定时间使其反应，但不适合大型基材的处理。此外，在基材为塑料的情况下，有时，根据有机溶剂的种类的不同，由于长时间的含浸，基材会受到溶剂浸蚀。

作为解决这样的问题而在各种基材表面固定聚合引发剂的方法，前述专利文献1中提出了使用聚多巴胺膜，在该聚多巴胺膜中固定作为聚合反应起点的聚合引发剂的方法。但是，该方法是通过使多巴胺溶液在室温下氧化聚合制成聚多巴胺膜后，进一步使引发剂固定化的经过两个阶段的反应的方法，是复杂的方法，此外，含有聚多巴胺的聚合引发层的形成中，碱性条件是必需的，存在不适合于不喜好碱性的基材的问题。

此外，前述专利文献2中，提出了使用在由漆酚或其类似物质所含的儿茶酚衍生物或苯酚衍生物构成的交联结构中混入了具有含有卤基的聚合起始位点的化合物的复合材料，该复合材料能够通过1个阶段的反应简便且在短时间内制造，除了硅基板、金属、玻璃以外，还能够粘贴在包括苯酚树脂的塑料等各种基材上，用作聚合物被覆材前体。但是，该复合材料是通过在将儿茶酚衍生物或苯酚衍生物以及具有含有卤基的聚合起始位点的化合物混合后使其固化而制造的，有必要在混合时进行超声波处理等，确保均匀的分散。此外，原料的合成是必要的，由于使用量多等，成本高，不适合大面积化、量产化。