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JP2018062500A - Sulfobetaine-based silicon-based compound and manufacturing method therefor - Google Patents

Sulfobetaine-based silicon-based compound and manufacturing method therefor Download PDF

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JP2018062500A JP2017028822A JP2017028822A JP2018062500A JP 2018062500 A JP2018062500 A JP 2018062500A JP 2017028822 A JP2017028822 A JP 2017028822A JP 2017028822 A JP2017028822 A JP 2017028822A JP 2018062500 A JP2018062500 A JP 2018062500A
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Abstract

【課題】水と接触した場合であっても無機、炭素、金属及びポリマー基材から離脱しがたく、優れた防曇性及び親水性を有する被膜を前記基材表面上でも形成するコーティング組成物の成分であるスルホベタイン系ケイ素化合物を簡便に製造できる方法の提供。【解決手段】ジアルキルアミノ基含有ケイ素化合物と炭素数3から10の環状スルホン酸エステルを水溶性の2級あるいは3級アルコール系溶媒、水溶性の1級アルコール性水酸基を有しないエーテル系溶媒、水溶性のエステル系溶媒、水溶性のケトン系溶媒及び非プロトン性溶媒中で反応させる下記式で表される化合物の製造方法。(R1O)3−k(R2)kSi−R3−(X−R4)m−N+(R5)(R6)−(CH2)n−SO3−{R1、R2、R5及びR6はアルキル基;R3及びR4はアルキレン基;Xは−NHCOO−、−NHCONH−、−S−又は−SO2−を表す。}【選択図】なしA coating composition that forms an excellent antifogging and hydrophilic film even on the surface of the substrate, which does not easily separate from inorganic, carbon, metal and polymer substrates even when contacted with water. Of a method for easily producing a sulfobetaine-based silicon compound which is a component of SOLUTION: A dialkylamino group-containing silicon compound and a cyclic sulfonic acid ester having 3 to 10 carbon atoms are used as a water-soluble secondary or tertiary alcohol solvent, a water-soluble ether solvent having no primary alcoholic hydroxyl group, A method for producing a compound represented by the following formula, which is reacted in a water-soluble ester solvent, a water-soluble ketone solvent and an aprotic solvent. (R1O) 3-k (R2) kSi-R3- (X-R4) m-N + (R5) (R6)-(CH2) n-SO3- {R1, R2, R5 and R6 are alkyl groups; R3 and R4 Represents an alkylene group; X represents —NHCOO—, —NHCONH—, —S— or —SO 2 —. } [Selection figure] None

Description

本発明は、表面を親水化するスルホベタイン系ケイ素系化合物の製造方法及び表面を親水化するスルホベタイン系ケイ素化合物に関する。さらに詳しくは、基材表面に被膜を形成することにより、基材表面に親水性を付与することができる親水性コーティング組成物及びそのコーティング組成物をコーティング後、硬化させて得られる構造体に関する。   The present invention relates to a method for producing a sulfobetaine-based silicon compound for hydrophilizing the surface and a sulfobetaine-based silicon compound for hydrophilizing the surface. More specifically, the present invention relates to a hydrophilic coating composition capable of imparting hydrophilicity to the substrate surface by forming a film on the substrate surface and a structure obtained by curing the coating composition after coating.

基材に求められる表面特性として、親水性、防曇性、帯電防止性、防汚性及び生体適合性などが知られている。
これらの表面特性は、一般に基材に親水性を付与することによって与えられている。
Known surface properties required for substrates include hydrophilicity, antifogging properties, antistatic properties, antifouling properties, biocompatibility, and the like.
These surface properties are generally imparted by imparting hydrophilicity to the substrate.

基材に防曇性を付与することができるスルホベタイン系ケイ素系化合物として、N,N−ジメチル−3−(トリメトキシシリル)プロピルアミンと1,3−プロパンサルトンの反応生成物が知られている(例えば、特許文献1参照)。しかし、本化合物のみから誘導される表面処理剤は、ガラス等の無機酸化物基板に対してはコーティング可能で、表面処理剤のシラノール基と無機酸化物表面の水酸基が化学結合して耐久性を有するが、プラスチック基材に塗布した場合、プラスチック基材との相互作用がほとんどなく耐久性に劣るという欠点を有する。
本発明者らは、有機基材に塗布できるコーティング剤として、スルホン酸基を有するケイ素系化合物で修飾された金属酸化物ゾル及び該金属酸化物ゾルからなる親水性コーティング組成物(例えば、特許文献2参照)を既に出願しているが、本コーティング剤はより防曇性の高い物質が求められている。
As a sulfobetaine-based silicon compound capable of imparting antifogging properties to a substrate, a reaction product of N, N-dimethyl-3- (trimethoxysilyl) propylamine and 1,3-propane sultone is known. (For example, refer to Patent Document 1). However, the surface treatment agent derived only from this compound can be coated on an inorganic oxide substrate such as glass, and the surface treatment agent's silanol group and the hydroxyl group on the surface of the inorganic oxide are chemically bonded to provide durability. However, when it is applied to a plastic substrate, it has the disadvantage that there is almost no interaction with the plastic substrate and the durability is poor.
As a coating agent that can be applied to an organic substrate, the present inventors have disclosed a metal oxide sol modified with a silicon-based compound having a sulfonic acid group and a hydrophilic coating composition comprising the metal oxide sol (for example, Patent Documents). No. 2) has already been filed, but this coating agent is required to have a higher antifogging substance.

また、N,N−ジメチルアミノプロピルトリメトキシシランは工業原料として入手不可能な為、本原料から誘導されるスルホベタイン系シランカップリング剤は大量に製造することが困難であり、またコストが高くなるという欠点を有する。   In addition, since N, N-dimethylaminopropyltrimethoxysilane is not available as an industrial raw material, sulfobetaine-based silane coupling agents derived from this raw material are difficult to produce in large quantities and are expensive. Has the disadvantage of becoming.

上記課題を克服すべく、本発明者らは無機及び有機基材に塗布できる防曇性コーティング剤として、スルホベタイン系ケイ素化合物で修飾された金属酸化物ゾル及び該金属酸化物ゾルからなるからなる防曇性コーティング組成物を見出し、特許出願(例えば、特願2016−123562号参照)しているが、原料であるスルホベタイン系ケイ素化合物は、水不溶の有機溶媒を用いて製造している。
すなわち、水不溶の有機溶媒(ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン、1,1,1−トリクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、トリクロロトリフルオロエタン及びテトラクロロジフルオロエタン等のハロゲン化炭化水素系溶媒)中で、N,N−ジアルキルアミノアルキルトリアルコキシシラン{例えば、N,N−ジメチル−3−(トリメトキシシリル)プロピルアミンなど}と炭素数3から10の環状スルホン酸エステル(例えば、1,3−プロパンサルトン)を反応させ、生じた沈殿生成物(スルホベタイン系ケイ素化合物)をろ過により単離し、次いで水及び水溶性溶媒の混合溶液中で金属酸化物ゾルと反応させることにより、スルホベタイン系ケイ素化合物で修飾された金属酸化物ゾル及び該金属酸化物ゾルからなるからなる防曇性コーティング組成物を得ている。
In order to overcome the above problems, the present inventors comprise a metal oxide sol modified with a sulfobetaine-based silicon compound as an antifogging coating agent that can be applied to inorganic and organic substrates, and the metal oxide sol. The antifogging coating composition has been found and a patent application has been filed (for example, see Japanese Patent Application No. 2006-123562), but the sulfobetaine silicon compound as a raw material is produced using a water-insoluble organic solvent.
That is, a water-insoluble organic solvent (hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, xylene, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, N, N-dialkylaminoalkyltrialkoxysilanes {for example, N, N-dimethyl- in halogenated hydrocarbon solvents such as 1,1,2,2-tetrachloroethane, trichlorotrifluoroethane and tetrachlorodifluoroethane) 3- (trimethoxysilyl) propylamine, etc.} and a cyclic sulfonic acid ester having 3 to 10 carbon atoms (for example, 1,3-propane sultone), and the resulting precipitation product (sulfobetaine silicon compound) Isolation by filtration, followed by metal oxide solution in a mixed solution of water and water-soluble solvent And by reacting, to obtain the anti-fogging coating composition comprising consisting modified metal oxide sol and the metal oxide sol sulfobetaine silicon compound.

しかし、上記スルホベタイン系ケイ素化合物を製造する工程において用いる有機溶媒が水に不溶なため、スルホベタイン系ケイ素化合物からなる防曇性コーティング組成物の製造時、水に不溶の有機溶媒を除去する工程が必要である。
また、生成したスルホベタイン系ケイ素化合物は潮解性のため、水を吸湿しやすく加水分解を起こしやすいため、湿気を防ぐなど取扱いが煩雑である。
そのため製造工程が煩雑になり、結果としてスルホベタイン系ケイ素化合物及びその化合物から誘導される防曇性コーティング組成物の製造コストが高くなるという問題が存在する。
However, since the organic solvent used in the step of producing the sulfobetaine-based silicon compound is insoluble in water, the step of removing the organic solvent insoluble in water during the production of the antifogging coating composition comprising the sulfobetaine-based silicon compound is necessary.
Further, since the produced sulfobetaine-based silicon compound is deliquescent, it easily absorbs water and easily hydrolyzes, so that handling is complicated such as preventing moisture.
Therefore, the manufacturing process becomes complicated, and as a result, there is a problem that the manufacturing cost of the sulfobetaine-based silicon compound and the antifogging coating composition derived from the compound is increased.

また、水溶性の溶媒を用いる製造方法も知られている(例えば、特許文献3参照)。しかし実施例で用いられているアセトニトリルは劇物で毒性が強い為、防曇性コーティング組成物の成分として用いることは困難であり、アセトニトリルを除去する為スルホベタイン系ケイ素化合物を単離する必要があり、製造工程が煩雑になり、スルホベタイン系ケイ素化合物及びその化合物から誘導される防曇性コーティング組成物の製造コストが高くなるという問題が存在する。
なお同文献の明細書に使用可能な水溶性の溶媒としてメタノールやエタノールが記載されているが、エタノール中でN,N−ジメチル−3−(トリメトキシシリル)プロピルアミンと1,3−プロパンサルトンを反応させたところ、エタノールや水に不溶の化合物が生成し防曇性コーティング組成液として使用不可能であることを確認した。
A production method using a water-soluble solvent is also known (for example, see Patent Document 3). However, since acetonitrile used in the examples is a deleterious substance and is highly toxic, it is difficult to use as a component of an antifogging coating composition, and it is necessary to isolate a sulfobetaine-based silicon compound in order to remove acetonitrile. There is a problem that the production process becomes complicated and the production cost of the antifogging coating composition derived from the sulfobetaine silicon compound and the compound increases.
In addition, although methanol and ethanol are described as water-soluble solvents that can be used in the specification of this document, N, N-dimethyl-3- (trimethoxysilyl) propylamine and 1,3-propanesal in ethanol are described. As a result, it was confirmed that a compound insoluble in ethanol or water was produced and could not be used as an antifogging coating composition liquid.

特開平5−222064号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-222064 特許5750436号公報Japanese Patent No. 5750436 特開平7−101965号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-101965

本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、より低コストで防曇性コーティング組成液を提供するため、原料であるスルホベタイン系ケイ素化合物をより簡便なプロセスで提供することを目的とする。
また本発明の第2の目的は、水と接触した場合であっても無機基材から離脱しがたく、均一な防曇性を有する被膜を無機基材表面上に形成しやすく、スルホベタイン系シランカップリング剤及び該化合物からなる表面親水化剤を工業原料として入手可能な原料を用いて大量に安価に提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the prior art, and aims to provide a raw material sulfobetaine-based silicon compound by a simpler process in order to provide an anti-fogging coating composition liquid at a lower cost. And
The second object of the present invention is that it is difficult to separate from an inorganic base material even when it comes into contact with water, and it is easy to form a uniform antifogging film on the surface of the inorganic base material. An object of the present invention is to provide a silane coupling agent and a surface hydrophilizing agent comprising the compound in large quantities at a low cost using raw materials available as industrial raw materials.

本発明者は、上記の様な従来技術の問題点に留意しつつ鋭意検討を行った結果、スルホベタイン系ケイ素化合物を製造する工程において用いる有機溶媒に、水溶性の2級アルコール系溶媒、水溶性の1級アルコール性水酸基を有しないエーテル系溶媒、水溶性のケトン系溶媒及び非プロトン性溶媒を用いることにより、上記課題を解決できることを見出し本発明に至った。
また高価で工業原料として入手できないN,N−ジメチルアミノプロピルトリメトキシシランの代わりに工業原料として入手出来るイソシアネート基含有シランカップリング剤とN,N−ジアルキルアミノアルキルアルコールあるいはN,N−ジアルキルアミノアルキルアミンの反応物、あるいはチオール基含有シランカップリング剤とN,N−ジアルキルアミノアリルアミンを原料として用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。
As a result of intensive investigations while paying attention to the problems of the prior art as described above, the present inventors have found that water-soluble secondary alcohol solvents, water-soluble solvents are used as organic solvents used in the process of producing sulfobetaine-based silicon compounds. The present invention has been found out that the above-mentioned problems can be solved by using an ether solvent, a water-soluble ketone solvent and an aprotic solvent that do not have a primary alcoholic hydroxyl group.
Also, an isocyanate group-containing silane coupling agent and N, N-dialkylaminoalkyl alcohol or N, N-dialkylaminoalkyl which can be obtained as an industrial raw material in place of N, N-dimethylaminopropyltrimethoxysilane which is expensive and cannot be obtained as an industrial raw material The present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by using an amine reaction product, or a thiol group-containing silane coupling agent and N, N-dialkylaminoallylamine as raw materials, and have reached the present invention.

すなわち本発明は、以下の構成からなることを特徴とし、上記課題を解決するものである。
〔1〕 下記式(1)で表される化合物と炭素数3から10の環状スルホン酸エステルを水溶性の2級あるいは3級アルコール系溶媒、水溶性の1級アルコール性水酸基を有しないエーテル系溶媒、水溶性のエステル系溶媒、水溶性のケトン系溶媒及び非プロトン性溶媒中で反応させることを特徴とする下記式(2)で表される化合物の製造方法。
(X3−k(CHSi−R−(X−R−N(R)(R) (1)
(X3−k(CHSi−R−(X−R−N(R)(R)−(CH−SO (2)
{式中Xは同一又は異なっても良い炭素数1〜5のアルコキシ基、水酸基及びハロゲン原子のいずれかを表し、kは0又は1を表し、Rは炭素数1〜5のアルキレン基を表し、Xは−NHCOO−、−NHCONH−、−S−又は−SO−を表し、mは0又は1を表し、Rは炭素数1〜10のエーテル結合、エステル結合又はアミド結合を含んでも良いアルキレン基又は−CHCH(CH){(CHSO )}CHCHOCHCH−を表し、R及びRは同一又は異なっても良い炭素数1〜3のアルキル基を表し、nは3〜10の整数を表す。}
〔2〕 上記炭素数3から10の環状スルホン酸エステルが1,3−プロパンサルトンであることを特徴とする前記〔1〕に記載の製造方法。
〔3〕 水溶性溶媒がイソプロピルアルコールであることを特徴とする前記〔1〕又は前記〔2〕に記載の製造方法。
〔4〕 下記式(3)で表されるベタイン系ケイ素化合物。
(X3−k(CHSi−R−NHCONH−R−N(R)(R)−(CH−SO (3)
{式中Xは同一又は異なっても良い炭素数1〜5のアルコキシ基、水酸基及びハロゲン原子のいずれかを表し、kは0又は1を表し、Rは炭素数1〜5のアルキレン基を表し、Rは炭素数1〜10のエーテル結合、エステル結合又はアミド結合を含んでも良いアルキレン基、−CHCH(CH)(R−SO )CHCHOCHCH−を表し、R及びRは同一又は異なっても良い炭素数1〜3を表しのアルキル基を表し、nは3〜10の整数を表す}。
〔5〕 前記〔4〕に記載のベタイン系ケイ素化合物の加水分解生成物を溶液中に含有する親水性コーティング組成液。
〔6〕 前記〔5〕に記載の親水性コーティング組成物をコーティング後、硬化させて得られる構造体。
That is, the present invention is characterized by having the following configuration and solves the above problems.
[1] A compound represented by the following formula (1) and a cyclic sulfonic acid ester having 3 to 10 carbon atoms, a water-soluble secondary or tertiary alcohol solvent, an ether system having no water-soluble primary alcoholic hydroxyl group A process for producing a compound represented by the following formula (2), wherein the reaction is carried out in a solvent, a water-soluble ester solvent, a water-soluble ketone solvent and an aprotic solvent.
(X 1) 3-k ( CH 3) k Si-R 1 - (X-R 2) m -N (R 3) (R 4) (1)
(X 1) 3-k ( CH 3) k Si-R 1 - (X-R 2) m -N + (R 3) (R 4) - (CH 2) n -SO 3 - (2)
{In the formula, X 1 may be the same or different and represents any of an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyl group and a halogen atom; k represents 0 or 1; and R 1 represents an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. X represents —NHCOO—, —NHCONH—, —S— or —SO 2 —, m represents 0 or 1, and R 2 represents an ether bond, ester bond or amide bond having 1 to 10 carbon atoms. Represents an alkylene group which may be included or —CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) {(CH 2 ) n SO 3 )} CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 —, and R 3 and R 4 may be the same or different. Represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and n represents an integer of 3 to 10. }
[2] The process according to [1], wherein the cyclic sulfonic acid ester having 3 to 10 carbon atoms is 1,3-propane sultone.
[3] The method according to [1] or [2], wherein the water-soluble solvent is isopropyl alcohol.
[4] A betaine-based silicon compound represented by the following formula (3).
(X 1) 3-k ( CH 3) k Si-R 1 -NHCONH-R 2 -N + (R 3) (R 4) - (CH 2) n -SO 3 - (3)
{In the formula, X 1 may be the same or different and represents any of an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyl group and a halogen atom; k represents 0 or 1; and R 1 represents an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. R 2 represents an alkylene group which may contain an ether bond, an ester bond or an amide bond having 1 to 10 carbon atoms, —CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) (R 5 —SO 3 ) CH 2 CH 2 Represents OCH 2 CH 2 —, R 3 and R 4 represent the same or different alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and n represents an integer of 3 to 10}.
[5] A hydrophilic coating composition solution containing the hydrolysis product of the betaine-based silicon compound according to [4] in a solution.
[6] A structure obtained by curing the hydrophilic coating composition according to [5] after coating.

本発明の製造方法によれば、スルホベタイン系ケイ素化合物を安価に製造可能で、ろ過して単離する操作が不要であり、その結果加水分解する可能性が少ないため、無機基板、金属基板や有機基板に対して防曇効果、親水化効果及び帯電防止効果が大きく、かつ耐久性が高い、コーティング可能なスルホベタイン系ケイ素化合物を安価に提供することが出来る。   According to the production method of the present invention, the sulfobetaine-based silicon compound can be produced at a low cost, and an operation of filtration and isolation is unnecessary, and as a result, there is little possibility of hydrolysis. A coatable sulfobetaine-based silicon compound having a large antifogging effect, hydrophilic effect and antistatic effect on organic substrates and high durability can be provided at low cost.

すなわち、従来の水に不溶の有機溶媒を用いていた製造方法に比べて、スルホベタイン系ケイ素化合物から防曇性コーティング組成物を製造するとき、水に不溶の有機溶媒を除去する工程を必要とせず製造工程を簡便にすることができる。それにより、潮解性で水を吸湿しやすく加水分解を起こしやすいスルホベタイン系ケイ素化合物の取扱い時には、湿気を防ぐなどの取扱いの煩雑さがあったが、取り扱いが容易になるという効果もある。   That is, when producing an antifogging coating composition from a sulfobetaine-based silicon compound, a process for removing the organic solvent insoluble in water is required, compared to the conventional production method using an organic solvent insoluble in water. Therefore, the manufacturing process can be simplified. As a result, handling of the sulfobetaine-based silicon compound that is deliquescent, easily absorbs water and easily hydrolyzes, has troublesome handling such as preventing moisture, but also has an effect of easy handling.

また、本発明のスルホベタイン系ケイ素化合物及び親水性コーティング組成物は、例えば、ガラスプレート、医療用材料、生体適合性材料、化粧品材料、光学材料、樹脂フィルム及び樹脂シートなどの基材表面に親水性や防曇性を均一に付与するのに有用である。   Further, the sulfobetaine-based silicon compound and the hydrophilic coating composition of the present invention are hydrophilic on the surface of a substrate such as a glass plate, a medical material, a biocompatible material, a cosmetic material, an optical material, a resin film, and a resin sheet. It is useful for imparting uniform properties and antifogging properties.

本発明の製造法は、下記式(1)で表されるジアルキルアミノ基含有ケイ素化合物と炭素数3から10の環状スルホン酸エステルを水溶性の2級あるいは3級アルコール系溶媒、水溶性の1級アルコール性水酸基を有しないエーテル系溶媒、水溶性のエステル系溶媒、水溶性のケトン系溶媒及び非プロトン性溶媒中で反応させることを特徴とする下記式(2)で表される化合物の製造方法である。
(X3−k(CHSi−R−(X−R−N(R)(R) (1)
(X3−k(CHSi−R−(X−R−N(R)(R)−(CH−SO (2)
{式中Xは同一又は異なっても良い炭素数1〜5のアルコキシ基、水酸基及びハロゲン原子のいずれかを表し、kは0又は1を表し、Rは炭素数1〜5のアルキレン基を表し、Xは−NHCOO−、−NHCONH−、−S−又は−SO−を表し、mは0又は1を表し、Rは炭素数1〜10のエーテル結合、エステル結合又はアミド結合を含んでも良いアルキレン基又は−CHCH(CH){(CHSO )}CHCHOCHCH−を表し、R及びRは同一又は異なっても良い炭素数1〜3のアルキル基を表し、nは3〜10の整数を表す。}
The production method of the present invention comprises a dialkylamino group-containing silicon compound represented by the following formula (1) and a cyclic sulfonic acid ester having 3 to 10 carbon atoms, a water-soluble secondary or tertiary alcohol solvent, a water-soluble 1 Production of a compound represented by the following formula (2), which is reacted in an ether solvent having no secondary alcoholic hydroxyl group, a water-soluble ester solvent, a water-soluble ketone solvent and an aprotic solvent Is the method.
(X 1) 3-k ( CH 3) k Si-R 1 - (X-R 2) m -N (R 3) (R 4) (1)
(X 1) 3-k ( CH 3) k Si-R 1 - (X-R 2) m -N + (R 3) (R 4) - (CH 2) n -SO 3 - (2)
{In the formula, X 1 may be the same or different and represents any of an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyl group and a halogen atom; k represents 0 or 1; and R 1 represents an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. X represents —NHCOO—, —NHCONH—, —S— or —SO 2 —, m represents 0 or 1, and R 2 represents an ether bond, ester bond or amide bond having 1 to 10 carbon atoms. Represents an alkylene group which may be included or —CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) {(CH 2 ) n SO 3 )} CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 —, and R 3 and R 4 may be the same or different. Represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and n represents an integer of 3 to 10. }

また本発明の化合物は下記式(3)で表されるベタイン系ケイ素化合物である。
(X3−k(CHSi−R−NHCONH−R−N(R)(R)−(CH−SO (3)
{式中Xは同一又は異なっても良い炭素数1〜5のアルコキシ基、水酸基及びハロゲン原子のいずれかを表し、kは0又は1を表し、Rは炭素数1〜5のアルキレン基を表し、Rは炭素数1〜10のエーテル結合、エステル結合又はアミド結合を含んでも良いアルキレン基、−CHCH(CH)(R−SO )CHCHOCHCH−を表し、R及びRは同一又は異なっても良い炭素数1〜3を表しのアルキル基を表し、nは3〜10の整数を表す}。
The compound of the present invention is a betaine silicon compound represented by the following formula (3).
(X 1) 3-k ( CH 3) k Si-R 1 -NHCONH-R 2 -N + (R 3) (R 4) - (CH 2) n -SO 3 - (3)
{In the formula, X 1 may be the same or different and represents any of an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyl group and a halogen atom; k represents 0 or 1; and R 1 represents an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. R 2 represents an alkylene group which may contain an ether bond, an ester bond or an amide bond having 1 to 10 carbon atoms, —CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) (R 5 —SO 3 ) CH 2 CH 2 Represents OCH 2 CH 2 —, R 3 and R 4 represent the same or different alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and n represents an integer of 3 to 10}.

前記式(1)、(2)及び(3)中、Xとしては、炭素数1〜5のアルコキシ基、水酸基及びハロゲン原子が挙げられる。これらのうち、好ましいのはメトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基であり、特に好ましいのはメトキシ基及びエトキシ基である。 Formula (1) and (2) and (3), as the X 1, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms and a hydroxyl group and a halogen atom. Of these, a methoxy group, an ethoxy group, and an isopropyloxy group are preferable, and a methoxy group and an ethoxy group are particularly preferable.

前記式(1)、(2)及び(3)中、Rの炭素数1〜5のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基が挙げられる。これらのうち、原料の入手のし易さを考慮するとトリメチレン基が好ましい。 Formula (1) and (2) and (3), the alkylene group having 1 to 5 carbon atoms for R 1, a methylene group, an ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, pentamethylene group. Among these, a trimethylene group is preferable in view of easy availability of raw materials.

前記式前記式(1)、(2)及び(3)中、kは0又は1である。   In the above formulas (1), (2) and (3), k is 0 or 1.

前記式(1)及び(2)中、Xは−NHCOO−、−NHCONH−、−S−又は−SO−である。 In the formulas (1) and (2), X is —NHCOO—, —NHCONH—, —S— or —SO 2 —.

前記式(前記式(1)、(2)及び(3)中、Rとしてはエーテル結合、エステル結合又はアミド結合を含んでも良い炭素数1〜10のアルキレン基又は−CHCH(CH){(CHSO )}CHCHOCHCH−である。これらのうち好ましいのはエチレン基、トリメチレン基及びエチレンオキシエチレン基及び−CHCH(CH){(CHSO )}CHCHOCHCH−である。 Formula (Formula (1), (2) and (3), an ether bond as R 2, an alkylene group of good C1-10 contain an ester bond or an amide bond or -CH 2 CH 2 N + (CH 3) {(CH 2 ) n SO 3 -)} CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 - is. Among these, an ethylene group, a trimethylene group and an ethyleneoxyethylene group and —CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) {(CH 2 ) n SO 3 )} CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 — are preferable. .

前記式(1)及び(2)中、mは0又は1である。   In the formulas (1) and (2), m is 0 or 1.

前記式(前記式(1)、(2)及び(3)中、R及びRの炭素数1〜3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基等が挙げられる。これらのうち好ましいのはメチル基である。 In the above formulas (in the above formulas (1), (2) and (3), examples of the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms of R 3 and R 4 include a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group. Of these, a methyl group is preferred.

前記式(1)で表される具体的な化合物として以下のジメチルアミノ基を末端に有するケイ素化合物物が挙げられる。
(CHO)SiCHCHCHN(CH (1−1)
(CHO)Si(CH)CHCHCHN(CH (1−2)
(CO)SiCHCHCHNHCOOCHCHN(CH
(1−3)
(CO)SiCHCHCHNHCOOCHCHCHN(CH
(1−4)
(CO)SiCHCHCHNHCOOCHCHCHCHN(CH (1−5)
(CO)SiCHCHCHNHCOOCHCHOCHCHN(CH (1−6)
(CO)SiCHCHCHNHCOOCHCHN(CH)CHCHOCHCHN(CH (1−7)
(CO)SiCHCHCHNHCONHCHCHN(CH
(1−8)
(CO)SiCHCHCHNHCONHCHCHCHN(CH (1−9)
(CHO)SiCHCHCHSCHCHCHN(CH
(1−10)
(CHO)SiCHCHCHSCHCHCOOCHCHN(CH (1−11)
(CHO)SiCHCHCHSCHCH(CH)COOCHCHN(CH (1−12)
(CHO)Si(CH)CHCHCHSCHCHCHN(CH
(1−13)
(CO)Si(CH)CHCHCHN(CH (1−14)
Specific examples of the compound represented by the formula (1) include silicon compounds having the following dimethylamino group at the terminal.
(CH 3 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 N (CH 3 ) 2 (1-1)
(CH 3 O) 2 Si ( CH 3) CH 2 CH 2 CH 2 N (CH 3) 2 (1-2)
(C 2 H 5 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 NHCOOCH 2 CH 2 N (CH 3) 2
(1-3)
(C 2 H 5 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 NHCOOCH 2 CH 2 CH 2 N (CH 3) 2
(1-4)
(C 2 H 5 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 NHCOOCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 N (CH 3) 2 (1-5)
(C 2 H 5 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 NHCOOCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 N (CH 3) 2 (1-6)
(C 2 H 5 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 NHCOOCH 2 CH 2 N (CH 3) CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 N (CH 3) 2 (1-7)
(C 2 H 5 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 NHCONHCH 2 CH 2 N (CH 3) 2
(1-8)
(C 2 H 5 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 NHCONHCH 2 CH 2 CH 2 N (CH 3) 2 (1-9)
(CH 3 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 CH 2 N (CH 3 ) 2
(1-10)
(CH 3 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 COOCH 2 CH 2 N (CH 3 ) 2 (1-11)
(CH 3 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 SCH 2 CH (CH 3) COOCH 2 CH 2 N (CH 3) 2 (1-12)
(CH 3 O) 2 Si ( CH 3) CH 2 CH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 CH 2 N (CH 3) 2
(1-13)
(C 2 H 5 O) 2 Si (CH 3) CH 2 CH 2 CH 2 N (CH 3) 2 (1-14)

炭素数3から10の環状スルホン酸エステルの具体例としては、1,3−プロパンサルトン、1,3−ブタンサルトン、1,4−ブタンサルトン、2,4−ブタンサルトン、1,5−ペンタンサルトン、2,4−ペンタンサルトン、1,4−へキサンサルトン、4,6−ヘプタンサルトン等が挙げられる。
この中でも1,3−プロパンサルトン、1,4−ブタンサルトン、2,4−ブタンサルトンが好ましく、より好ましくは1,3−プロパンサルトン、1,4−ブタンサルトンであり、さらに好ましくは1,3−プロパンサルトンである。
Specific examples of the cyclic sulfonic acid ester having 3 to 10 carbon atoms include 1,3-propane sultone, 1,3-butane sultone, 1,4-butane sultone, 2,4-butane sultone, 1,5-pentane sultone, Examples include 2,4-pentane sultone, 1,4-hexane sultone, 4,6-heptane sultone, and the like.
Among these, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, and 2,4-butane sultone are preferable, 1,3-propane sultone and 1,4-butane sultone are more preferable, and 1,3-butane sultone is more preferable. Propane sultone.

式(1)で表される化合物に対する炭素数3から10の環状スルホン酸エステルの仕込みモル比は、式(1)で表される化合物に対して、0.1〜1.5であり、好ましくは0.25〜1.0であり、特に好ましくは0.5〜1.0である。   The charged molar ratio of the cyclic sulfonic acid ester having 3 to 10 carbon atoms to the compound represented by the formula (1) is 0.1 to 1.5 with respect to the compound represented by the formula (1), preferably Is 0.25 to 1.0, particularly preferably 0.5 to 1.0.

本発明において水溶性の有機溶媒とは、水に対して1重量%以上溶解するものを意味する。
好ましいのは、10重量%以上溶解するものであり、25重量%以上溶解するものがより好ましい。
In the present invention, the water-soluble organic solvent means a solvent that dissolves 1% by weight or more in water.
Preferred are those that dissolve 10% by weight or more, and more preferably those that dissolve 25% by weight or more.

上記反応において用いる水溶性溶媒としては、2級あるいは3級アルコール系溶媒(iso−プロパノール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等)、エーテル系溶媒(テトラハイドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等)、エステル系溶媒(酢酸メチル、酢酸エチル、エチレングリコールモノメチルアセテート、エチレングリコールモノエチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、γ―ブチロラクトン等)、ケトン系溶媒(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソプロピルケトン、シクロヘキサノン等)、非プロトン性溶媒(ジメチルスルホキサイド、N,N−ジメチルホルムアミド及びN−メチルピロリドン等)、が挙げられる。   Examples of the water-soluble solvent used in the above reaction include secondary or tertiary alcohol solvents (iso-propanol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, propylene glycol monomethyl ether, etc.), ether solvents (tetrahydrofuran, 1, 4-dioxane, 1,3-dioxolane, triethylene glycol butyl methyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol isopropyl methyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol Dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl Ether, tripropylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol butyl methyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, etc.), ester solvents (methyl acetate, ethyl acetate, ethylene glycol monomethyl acetate, ethylene glycol monoethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, Diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether propionate, γ-butyrolactone, etc., ketone solvents (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisopropyl ketone, Clohexanone, etc.) and aprotic solvents (dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, etc.).

これらのうち好ましいのは2級アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒及びケトン系溶媒であり、特に好ましくは2級アルコール系溶媒である。   Among these, a secondary alcohol solvent, an ether solvent, an ester solvent, and a ketone solvent are preferable, and a secondary alcohol solvent is particularly preferable.

反応温度は通常0℃〜200℃であり、用いる溶媒の沸点あるいはそれ以上が好ましく、沸点以上の温度にする為加圧下で反応を行っても良い。
反応時間は通常1時間から36時間であり、好ましくは4時間から36時間であり、特に好ましくは4時間から24時間である。
The reaction temperature is usually 0 ° C. to 200 ° C., preferably the boiling point or higher of the solvent used, and the reaction may be carried out under pressure to bring the temperature to the boiling point or higher.
The reaction time is usually 1 hour to 36 hours, preferably 4 hours to 36 hours, particularly preferably 4 hours to 24 hours.

式(1)で表されるジアルキルアミノ基含有ケイ素化合物と炭素数3から10の環状スルホン酸エステル化合物を、本発明の製造方法である上記溶媒中で反応させると、スルホベタイン系ケイ素化合物は溶媒中に溶解しているか沈殿として得られる。   When the dialkylamino group-containing silicon compound represented by the formula (1) and the cyclic sulfonic acid ester compound having 3 to 10 carbon atoms are reacted in the above-mentioned solvent which is the production method of the present invention, the sulfobetaine-based silicon compound is a solvent. Dissolved in or obtained as a precipitate.

次の工程は水溶性溶媒と水を用いて加水分解を行う。本発明の製造方法では、スルホベタイン系ケイ素化合物を製造する際に用いた有機溶媒は水に可溶の為、次の工程{スルホベタインケイ素化合物の加水分解あるいはスルホベタインケイ素化合物による金属酸化物ゾル(例えば、シリカゾル)の官能基(例えば、シラノール基)の修飾による表面防曇化(親水)剤の製造}において用いた有機溶媒を分離することなくそのまま使用することが可能となり、ろ過等の煩雑な操作を省略することが可能で、製造工程の簡略化、すなわち製造コストの低減に有効である。   In the next step, hydrolysis is performed using a water-soluble solvent and water. In the production method of the present invention, since the organic solvent used for producing the sulfobetaine-based silicon compound is soluble in water, the next step {hydrolysis of the sulfobetaine silicon compound or metal oxide sol by the sulfobetaine silicon compound] It becomes possible to use the organic solvent used in the production of the surface antifogging (hydrophilic) agent by modification of a functional group (for example, silica sol) (for example, silica sol) without separation, and complicated filtration and the like. This is effective in simplifying the manufacturing process, that is, reducing the manufacturing cost.

原料である式(1)で表されるジアルキルアミノ基含有ケイ素化合物は、市販の物をそのまま使用することができる。ジアルキルアミノ基含有ケイ素化合物の市販品としては、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等を例示できる。   As the dialkylamino group-containing silicon compound represented by the formula (1) as a raw material, a commercially available product can be used as it is. Examples of commercially available dialkylamino group-containing silicon compounds include N, N′-dimethylaminopropyltrimethoxysilane.

あるいは、市販のジメチルアミノ基含有アルコール(例えば:2−ジメチルアミノエタノール、3−ジメチルアミノプロパノール、4−ジメチルアミノブタノール、2−ジメチルアミノエトキシエタノール及びN,N,N’−トリメチル−N’−(2−ヒドロキシエチル)−ビス(2−アミノエチルエーテル等)にイソシアーネート基を有するシランカップリング剤(例えば、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等)を反応させて−NHCOO−基を有する化合物や市販のジメチルアミノ基含有アミン(例えば、N,N−ジメチルエチレンジアミンやN,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミン等)にイソシアーネート基を有するシランカップリング剤(例えば、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等)を反応させて−NHCONH−基を有する化合物を得て使用することが出来る。   Alternatively, commercially available dimethylamino group-containing alcohols (eg: 2-dimethylaminoethanol, 3-dimethylaminopropanol, 4-dimethylaminobutanol, 2-dimethylaminoethoxyethanol and N, N, N′-trimethyl-N ′-( 2-hydroxyethyl) -bis (2-aminoethyl ether or the like) is reacted with a silane coupling agent having an isocyanate group (for example, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane or the like) to form a compound having an —NHCOO— group, A commercially available dimethylamino group-containing amine (for example, N, N-dimethylethylenediamine, N, N-dimethyl-1,3-propanediamine, etc.) and a silane coupling agent having an isocyanate group (for example, 3-isocyanatopropyltrimethyl). Ethoxysilane etc.) Compounds having an -NHCONH- group Te the obtained can be used.

また、ジメチルアリルアミン、2−(ジメチルアミノ)エチルアクリレート、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]アクリルアミドやN−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]メタクリルアミド等にチオール基含有ケイ素化合物(例えば、3−メルカプトプロピルトリメトキシや3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等)を反応させてチオエーテル基含有ケイ素化合物を得て使用することが出来る。   Further, dimethylallylamine, 2- (dimethylamino) ethyl acrylate, 2- (dimethylamino) ethyl methacrylate, N- [3- (dimethylamino) propyl] acrylamide, N- [3- (dimethylamino) propyl] methacrylamide and the like A thioether group-containing silicon compound (for example, 3-mercaptopropyltrimethoxy, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, etc.) can be reacted with a thioether group-containing silicon compound to be used.

段落〔0034〕及び〔0035〕に記載の全ての反応は溶媒を用いても用いなくても良い。
上記反応に溶媒を用いる際、用いる溶媒としては、脱水溶媒(エステル系溶媒:酢酸メチル、酢酸エチル及び酢酸ブチル等、アルコール系溶媒:メタノール、エタノール、イソプロパンール、n−ブタノール、tert−ブタノール、ペンタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び1,4−ブタンジオール等、エーテル系溶媒:ジエチルエーテル、テトラハイドロフラン及びジオキサン等、ケトン系溶媒:アセトン及びメチルエチルケトン等、非プロトン溶媒:ジメチルスルホキサイド、N,N−ジメチルホルムアミド等、芳香族系炭化水素溶媒:トルエン及びキシレン等)及びこれらの混合溶媒等が挙げられる。
これらのうち、無溶媒、エステル系溶媒(例えば、酢酸エチル及び酢酸ブチル)あるいはエーテル系溶媒(例えば、テトラハイドロフラン、1,2−ジメトキシエタン等)の方が好ましい。
All the reactions described in paragraphs [0034] and [0035] may or may not use a solvent.
When a solvent is used in the above reaction, the solvent to be used is a dehydrating solvent (ester solvent: methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, etc., alcohol solvent: methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, tert-butanol, pentanol, etc. , Ethylene glycol, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, 1,4-butanediol, etc., ether solvents: diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, etc., ketone solvents: acetone, methyl ethyl ketone, etc., aprotic solvent: dimethyl sulfoxide Side, N, N-dimethylformamide and the like, aromatic hydrocarbon solvents: toluene, xylene and the like) and mixed solvents thereof.
Of these, no solvent, ester solvents (for example, ethyl acetate and butyl acetate) or ether solvents (for example, tetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethane, etc.) are preferable.

また、ジメチルアミノ基含有アルコールとイソシアネート基含有ケイ素化合物の反応にはスズ系触媒(例えば、ジブチルジラウリル錫等)を用いてもよく、ジメチルアリルアミン、2−(ジメチルアミノ)エチルアクリレート、2−(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]アクリルアミドやN−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]メタクリルアミド等とチオール基含有ケイ素化合物の反応にはアゾ系触媒(例えば、アゾビスイソブチロニトリル等)を用いても良い。   In addition, a tin-based catalyst (for example, dibutyldilauryltin) may be used for the reaction of the dimethylamino group-containing alcohol and the isocyanate group-containing silicon compound, and dimethylallylamine, 2- (dimethylamino) ethyl acrylate, 2- ( In the reaction of dimethylamino) ethyl methacrylate, N- [3- (dimethylamino) propyl] acrylamide, N- [3- (dimethylamino) propyl] methacrylamide and the like with a thiol group-containing silicon compound, an azo catalyst (for example, azo Bisisobutyronitrile and the like) may be used.

また、段落〔0031〕、〔0032〕、〔0034〕及び〔0035〕に記載の全ての反応の反応温度は0℃から200℃で行うことが可能であり、室温から150℃が好ましく、特に室温から120℃が好ましい。   In addition, the reaction temperature of all the reactions described in paragraphs [0031], [0032], [0034] and [0035] can be performed at 0 ° C. to 200 ° C., preferably room temperature to 150 ° C., particularly room temperature. To 120 ° C is preferred.

本発明の製造方法で得られる前記式(2)で表される具体的なスルホベタイン系ケイ素化合物の具体的な化合物として、以下の物が挙げられる。
(CHO)SiCHCHCH(CHCHCHCHSO
(2−1)
(CHO)Si(CH)CHCHCH(CHCHCHCHSO (2−2)
(CO)SiCHCHCHNHCOOCHCH(CHCHCHCHSO (2−3)
(CO)SiCHCHCHNHCOOCHCHCH(CHCHCHCHSO (2−4)
(CO)SiCHCHCHNHCOOCHCHCHCH(CHCHCHCHSO (2−5)
(CO)SiCHCHCHNHCOOCHCHOCHCH(CHCHCHCHSO (2−6)
(CO)SiCHCHCHNHCOOCHCHN(CH)CHCHOCHCH(CHCHCHCHSO (2−7)
(CO)SiCHCHCHNHCONHCHCH(CHCHCHCHSO (2−8)
(CO)SiCHCHCHNHCONHCHCHCH(CHCHCHCHSO (2−9)
(CHO)SiCHCHCHSCHCHCH(CHCHCHCHSO (2−10)
(CO)Si(CH)CHCHCH(CHCHCHCHSO (2−11)
Specific examples of the sulfobetaine-based silicon compound represented by the formula (2) obtained by the production method of the present invention include the following.
(CH 3 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3
(2-1)
(CH 3 O) 2 Si (CH 3 ) CH 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 (2-2)
(C 2 H 5 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 NHCOOCH 2 CH 2 N + (CH 3) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 - (2-3)
(C 2 H 5 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 NHCOOCH 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 - (2-4)
(C 2 H 5 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 NHCOOCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 (2-5)
(C 2 H 5 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 NHCOOCH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 N + (CH 3) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 - (2-6)
(C 2 H 5 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 NHCOOCH 2 CH 2 N (CH 3 ) CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 (2- 7)
(C 2 H 5 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 NHCONHCH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 (2-8)
(C 2 H 5 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 NHCONHCH 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 - (2-9)
(CH 3 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 (2-10)
(C 2 H 5 O) 2 Si (CH 3 ) CH 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 (2-11)

本発明のベタイン系ケイ素化合物は、前記式(3)で表される新規な化合物である。
前記式(3)で表される具体的なスルホベタイン系ケイ素化合物の具体的な化合物として、以下の物が挙げられる。
(CO)SiCHCHCHNHCONHCHCH(CHCHCHCHSO (3−1)
(CO)SiCHCHCHNHCONHCHCHCH(CHCHCHCHSO (3−2)
The betaine silicon compound of the present invention is a novel compound represented by the formula (3).
Specific examples of the sulfobetaine-based silicon compound represented by the formula (3) include the following.
(C 2 H 5 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 NHCONHCH 2 CH 2 N + (CH 3) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 - (3-1)
(C 2 H 5 O) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 NHCONHCH 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 - (3-2)

本発明の製造方法で得たスルホベタイン系ケイ素化合物及び本発明のスルホベタイン系ケイ素化合物は、それ自身を加水分解あるいは金属酸化物ゾル(例えば、オルガノシリカゾル:日産化学製オルガンシリカゾルIPA−ST等)上のシラノールと反応させることにより、表面親水化(防曇)剤を得ることが出来る。反応させる場合の溶媒としては、アルコール系溶媒:メタノール、エタノール、イソプロパンール、n−ブタノール、t−ブタノール、ペンタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール及び1,4−ブタンジオール等、エーテル系溶媒:ジエチルエーテル、テトラハイドロフラン及びジオキサン等、ケトン系溶媒:アセトン及びメチルエチルケトン等、非プロトン溶媒:ジメチルスルホキサイド、N,N−ジメチルホルムアミド等、水及びこれらの混合溶媒等が挙げられる。
これらのうち好ましいのは、アルコール系溶媒及び水であり、これらの溶媒は1種又は2種以上で使用できる。
The sulfobetaine-based silicon compound obtained by the production method of the present invention and the sulfobetaine-based silicon compound of the present invention are themselves hydrolyzed or metal oxide sol (for example, organosilica sol: organ silica sol IPA-ST manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) A surface hydrophilizing (antifogging) agent can be obtained by reacting with the above silanol. As a solvent in the case of reaction, alcohol solvents: methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, t-butanol, pentanol, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol and the like, ether solvents: diethyl ether, Examples include tetrahydrofuran and dioxane, ketone solvents: acetone and methyl ethyl ketone, aprotic solvents: dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, water, and mixed solvents thereof.
Among these, alcohol solvents and water are preferable, and these solvents can be used alone or in combination of two or more.

本発明の製造方法で得たスルホベタイン系ケイ素化合物及び本発明のスルホベタイン系ケイ素化合物は、それ自身を加水分解あるいは金属酸化物ゾル(例えば、オルガノシリカゾル:日産化学製オルガンシリカゾルIPA−ST等)上のシラノールと反応させることにより、親水性コーティング組成物として使用できる。   The sulfobetaine-based silicon compound obtained by the production method of the present invention and the sulfobetaine-based silicon compound of the present invention are themselves hydrolyzed or metal oxide sol (for example, organosilica sol: organ silica sol IPA-ST manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) By reacting with the above silanol, it can be used as a hydrophilic coating composition.

本発明の親水性コーティング組成物は、さらに、作業性(取扱性及びコーティング性等)を向上させる為に希釈溶剤を含有させても良い。希釈溶媒としては、本発明のスルホベタイン系ケイ素化合物の加水分解物と反応せず、これらを溶解及び/又は分散させるものであれば制限がなく、例えば、エーテル系溶剤(テトラハイドロフラン、ジオキサン等)、アルコール系溶剤(メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、iso−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール等)、ケトン系溶剤(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)及び非プロトン性溶媒(N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド等)及び水等が挙げられる。   The hydrophilic coating composition of the present invention may further contain a diluting solvent in order to improve workability (handling property, coating property, etc.). The diluent solvent is not limited as long as it does not react with the hydrolyzate of the sulfobetaine-based silicon compound of the present invention and can dissolve and / or disperse them. For example, ether solvents (tetrahydrofuran, dioxane, etc.) ), Alcohol solvents (methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, iso-propyl alcohol, n-butyl alcohol, etc.), ketone solvents (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.) and aprotic solvents (N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide and the like) and water.

希釈溶媒を含有する場合、希釈溶媒の含有量は、例えば、全溶媒に対する、本発明の修飾金属酸化物ゾルの重量%が、0,01〜15重量%(好ましくは0.05〜10重量%、特に好ましくは0.05〜5.0重量%)となる量である。   When the dilution solvent is contained, the content of the dilution solvent is, for example, 0.01 to 15% by weight (preferably 0.05 to 10% by weight) of the modified metal oxide sol of the present invention based on the total solvent. , Particularly preferably 0.05 to 5.0% by weight).

本発明の親水性コーティング組成物は、さらに作業性(基材との濡れ性等)を向上させる為に界面活性剤を1ppm〜1%含有させても良い。界面活性剤としては、通常の炭化水素系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤(アニオン型界面活性剤、カチオン型界面活性剤、ノニオン型界面活性剤、両性型界面活性剤)が挙げられる。これらのうち少量の添加で効果を発現するフッ素系界面活性剤が好ましい。   The hydrophilic coating composition of the present invention may further contain 1 ppm to 1% of a surfactant in order to further improve workability (eg wettability with a substrate). Examples of the surfactant include ordinary hydrocarbon surfactants and fluorine surfactants (anionic surfactants, cationic surfactants, nonionic surfactants, amphoteric surfactants). Of these, fluorine-based surfactants that exhibit an effect when added in a small amount are preferred.

フッ素系界面活性剤の具体例としては以下に示す、株式会社ネオス社のフタージェント(商品名)が挙げられる。
フタージェント100、フタージェント100C、フタージェント110、フタージェント150、フタージェント150CH、フタージェントA−K、フタージェント501、フタージェント250、フタージェント251、フタージェント222F、フタージェント208G、フタージェント300、フタージェント310及びフタージェント400SW等が挙げられる。
Specific examples of the fluorosurfactant include Neogene Corporation's footage (trade name) shown below.
Aftergent 100, Aftergent 100C, Aftergent 110, Aftergent 150, Aftergent 150CH, Aftergent AK, Aftergent 501, Aftergent 250, Aftergent 251, Aftergent 222F, Aftergent 208G, Aftergent 300, Examples of the solvent include a solvent 310 and a solvent 400SW.

本発明のコーティング組成物は、ガラス、プラスチック{ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ABS、ポリカーボネート、ポリスチレン、エポキシ、不飽和ポリエステル、メラミン、ジアリルフタレート、ポリイミド、ウレタン、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂、エチレン・四フッ化エチレン共重合体樹脂、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体樹脂等)、ポリブタジエン、ポリイソプレン、SBR、ニトリルラバー、EPM、EPDM、エピクロルヒドリンラバー、ネオプレンラバー、ポルサルファイド及びブチルラバー等}、金属(鉄、アルミニウム、ステンレス、チタン、銅、黄銅及びこれらの合金等)、セルロース、セルロース誘導体、セルロース類似体(キチン、キトサン及びポルフィラン等)あるいは天然繊維(シルク及びコットン等)等の基板、シート、フィルム及び繊維の表面親水化等に適用出来る。   The coating composition of the present invention comprises glass, plastic {polymethyl methacrylate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, ABS, polycarbonate, polystyrene, epoxy, unsaturated polyester, melamine, diallyl phthalate, polyimide, urethane, nylon, Polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, fluorine resin (polytetrafluoroethylene resin, polychlorotrifluoroethylene resin, polyvinylidene fluoride resin, polyvinyl fluoride resin, perfluoroalkoxy fluorine resin, ethylene tetrafluoride / hexafluoropropylene copolymer) Combined resin, ethylene / tetrafluoroethylene copolymer resin, ethylene / chlorotrifluoroethylene copolymer resin, etc.), polybutadiene, poly Prene, SBR, nitrile rubber, EPM, EPDM, epichlorohydrin rubber, neoprene rubber, porsulfide, butyl rubber, etc.}, metal (iron, aluminum, stainless steel, titanium, copper, brass and alloys thereof), cellulose, cellulose derivatives, It can be applied to surface hydrophilization of substrates, sheets, films and fibers of cellulose analogs (chitin, chitosan, porphyran, etc.) or natural fibers (silk, cotton, etc.).

また必要に応じて基板等との接着性を向上させるためプライマー、紫外線照射、オゾン、真空プラズマ、大気圧プラズマ、フレーム及びコロナ放電処理等の表面活性化処理(基材表面の表面エネルギーを高くする手法)を用いても良い。   In addition, surface activation treatment such as primer, ultraviolet irradiation, ozone, vacuum plasma, atmospheric pressure plasma, flame and corona discharge treatment (in order to increase the surface energy of the substrate surface, in order to improve the adhesion to the substrate etc. if necessary Method).

本発明のコーティング組成物からなるコーティング液の塗布方法としては、ディプコーティング、スピンコーティング、フローコーティング及びスプレーコーティング等が挙げられる。   Examples of the method for applying the coating liquid comprising the coating composition of the present invention include dip coating, spin coating, flow coating and spray coating.

また本発明の構造体は前記親水性コーティング組成物をコーティング後、硬化させることを特徴とする。   The structure of the present invention is characterized in that the hydrophilic coating composition is coated and then cured.

コーティング液を上記塗布方法等で塗布し乾燥させた後、生成したコーティング膜を硬化させる為の脱水縮合を促進させる物質(触媒、例えば、塩基性物質:アンモニアガス等)等による処理により、コーティング膜の機械物性及び化学物性を向上させても良い。
又は、熱処理により脱水縮合を進行させて硬化させ、コーティング膜の機械物性及び化学物性を向上させても良い。
或いは、上記二つの方法を行っても良い。
After the coating liquid is applied and dried by the above application method, etc., the coating film is processed by treatment with a substance (catalyst, for example, basic substance: ammonia gas, etc.) that promotes dehydration condensation to cure the formed coating film. The mechanical properties and chemical properties may be improved.
Alternatively, the mechanical properties and chemical properties of the coating film may be improved by proceeding with dehydration condensation by heat treatment and curing.
Alternatively, the above two methods may be performed.

脱水縮合触媒としては、塩基及び酸が挙げられる。
塩基としては、無機塩基(水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、酢酸ナトリウム、酢酸リチウム、酢酸カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、硝酸カルシウム、硝酸バリウム及びアンモニア等)、有機塩基{トリエタノールアミン、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、N,N−ジメチルピペラジン、ベンジルジメチルアミン、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール及び2,4,6−トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール}等が挙げられる。
酸としては、無機酸(塩酸、硫酸等)、有機酸(酢酸、トリフルオロ酢酸等)等が挙げられる。
また、光或いは熱により塩基或いは酸を発生する化合物も使用可能である。
Examples of the dehydration condensation catalyst include a base and an acid.
Bases include inorganic bases (lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium acetate, lithium acetate, potassium acetate, calcium hydroxide, barium hydroxide, calcium nitrate, barium nitrate, ammonia, etc.), organic bases {tri Ethanolamine, triethylamine, triethylenediamine, N, N-dimethylpiperazine, benzyldimethylamine, 2- (dimethylaminomethyl) phenol and 2,4,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol} and the like.
Examples of the acid include inorganic acids (hydrochloric acid, sulfuric acid, etc.), organic acids (acetic acid, trifluoroacetic acid, etc.) and the like.
A compound that generates a base or an acid by light or heat can also be used.

これらの触媒は、コーティング液に添加後コーティングしてもよく又成膜後、触媒を溶解させた溶液をスプレー或いは触媒雰囲気下に晒しても良い。   These catalysts may be coated after being added to the coating solution, or after film formation, a solution in which the catalyst is dissolved may be sprayed or exposed to a catalyst atmosphere.

熱処理のみで硬化させる場合、熱処理温度は通常室温〜250℃、好ましくは室温〜200℃、特に好ましくは室温〜150℃である。   In the case of curing only by heat treatment, the heat treatment temperature is usually room temperature to 250 ° C, preferably room temperature to 200 ° C, particularly preferably room temperature to 150 ° C.

熱処理をする時間は通常0.05〜48時間、好ましくは0.1〜48時間、特に好ましくは0.5〜36時間である。   The time for the heat treatment is usually 0.05 to 48 hours, preferably 0.1 to 48 hours, and particularly preferably 0.5 to 36 hours.

脱水縮合触媒を使用する場合、熱処理温度は室温から上記温度であり、熱処理時間も上記時間と同一である。   When a dehydration condensation catalyst is used, the heat treatment temperature is from room temperature to the above temperature, and the heat treatment time is also the same as the above time.

以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明する。実施例は、本発明を説明するものであり、制限を加えるものではない。なお、実施例は、本発明の化合物の製造方法の実施例であり、そのうち実施例5及び10が本発明のベタイン系ケイ素化合物の実施例を兼ねる。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. The examples are illustrative of the invention and are not limiting. In addition, an Example is an Example of the manufacturing method of the compound of this invention, and Example 5 and 10 also serves as the Example of the betaine-type silicon compound of this invention among them.

〔実施例1〕
N,N−ジメチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(東京化成工業株式会社製)5.71g(27.5ミリモル)と1,3−プロパンスルトン(ナカライテスク社製)3.36g(27.5ミリモル)を脱水イソプロピルアルコール40mlに溶解させて、一晩加熱還流することにより目的物であるN−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタイン(1−1)が溶解した無色透明溶液を得た。反応溶液に脱水エタノール約30mlを加えて、N−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタインが溶解した透明なイソプロピルアルコール/エタノール混合溶液53.3gを得た。赤外吸収スペクトル分析により、原料の1,3−プロパンスルトン化合物の特徴である1344cm−1が滅して新たに生成物の特徴である1641cm−1の吸収を確認した。
[Example 1]
N, N-dimethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 5.71 g (27.5 mmol) and 1,3-propane sultone (Nacalai Tesque) 3.36 g (27.5) Mmol) was dissolved in 40 ml of dehydrated isopropyl alcohol and heated under reflux overnight to obtain the target N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine (1- A colorless transparent solution in which 1) was dissolved was obtained. About 30 ml of dehydrated ethanol was added to the reaction solution, and 53.3 g of a transparent isopropyl alcohol / ethanol mixed solution in which N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine was dissolved was added. Obtained. By infrared absorption spectrum analysis, 1344 cm −1, which is a feature of the starting 1,3-propane sultone compound, was destroyed, and absorption at 1641 cm −1 , which is a feature of the product, was newly confirmed.

〔実施例2〕
N,N−ジメチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(東京化成工業株式会社製)5.71g(27.5ミリモル)と1,3−プロパンスルトン(ナカライテスク社製)3.36g(27.5ミリモル)を脱水プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート40mlに溶解させて、一晩加熱還流することにより目的物であるN−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタイン(1−1)の白色沈殿が生じた。反応溶液に脱水エタノール約50mlを加えることにより、N−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタインが溶解した透明なプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート/エタノール混合溶液86.7gを得た。赤外吸収スペクトル分析により、原料の1,3−プロパンスルトン化合物の特徴である1344cm−1の吸収が消滅して新たに生成物の特徴である1641cm−1の吸収を確認した。
[Example 2]
N, N-dimethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 5.71 g (27.5 mmol) and 1,3-propane sultone (Nacalai Tesque) 3.36 g (27.5) Millimoles) is dissolved in 40 ml of dehydrated propylene glycol monomethyl ether acetate and heated to reflux overnight to obtain the target N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine. A white precipitate of (1-1) was formed. By adding about 50 ml of dehydrated ethanol to the reaction solution, a clear propylene glycol monomethyl ether acetate / ethanol mixed solution in which N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine is dissolved 86.7 g was obtained. By infrared absorption spectrum analysis, 1344 cm −1 absorption characteristic of the raw material 1,3-propane sultone compound disappeared and 1641 cm −1 absorption characteristic of the product was newly confirmed.

〔実施例3〕
N,N−ジメチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(東京化成工業株式会社製)5.71g(27.5ミリモル)と1,3−プロパンスルトン(ナカライテスク社製)3.36g(27.5ミリモル)を脱水プロピレングリコールジメチルエーテル40mlに溶解させて、一晩加熱還流することにより目的物であるN−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタイン(1−1)の白色沈殿が生じた。反応溶液に脱水エタノール約30mlを加えることにより、N−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタインが溶解した透明なプロピレングリコールジメチルエーテル/エタノール混合溶液64.6gを得た。赤外吸収スペクトル分析により、原料の1,3−プロパンスルトン化合物の特徴である1344cm−1の吸収が消滅して新たに生成物の特徴である1641cm−1の吸収を確認した。
Example 3
N, N-dimethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 5.71 g (27.5 mmol) and 1,3-propane sultone (Nacalai Tesque) 3.36 g (27.5) Mmol) is dissolved in 40 ml of dehydrated propylene glycol dimethyl ether and heated under reflux overnight to obtain the target N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine (1 A white precipitate of -1) was formed. By adding about 30 ml of dehydrated ethanol to the reaction solution, a transparent propylene glycol dimethyl ether / ethanol mixed solution in which N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine was dissolved 64. 6 g was obtained. By infrared absorption spectrum analysis, 1344 cm −1 absorption characteristic of the raw material 1,3-propane sultone compound disappeared and 1641 cm −1 absorption characteristic of the product was newly confirmed.

〔実施例4〕
N,N−ジメチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(東京化成工業株式会社製)5.71g(27.5ミリモル)と1,3−プロパンスルトン(ナカライテスク社製)3.36g(27.5ミリモル)を脱水イソプロパノール40mlに溶解させ、室温で2日間撹拌することにより目的物であるN−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタイン(1−1)の白色沈殿が生じた。反応溶液に脱水エタノール約30mlを加えることにより、N−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタインが溶解した透明なイソプロピルアルコール/エタノール混合溶液60.4gを得た。赤外吸収スペクトル分析により、原料の1,3−プロパンスルトン化合物の特徴である1344cm−1の吸収が消滅して新たに生成物の特徴である1641cm−1の吸収を確認した。
Example 4
N, N-dimethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 5.71 g (27.5 mmol) and 1,3-propane sultone (Nacalai Tesque) 3.36 g (27.5) Mmol) was dissolved in 40 ml of dehydrated isopropanol and stirred at room temperature for 2 days to obtain N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine (1-1) ) Formed a white precipitate. About 30 ml of dehydrated ethanol was added to the reaction solution to obtain 60.4 g of a transparent isopropyl alcohol / ethanol mixed solution in which N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine was dissolved. Got. By infrared absorption spectrum analysis, 1344 cm −1 absorption characteristic of the raw material 1,3-propane sultone compound disappeared and 1641 cm −1 absorption characteristic of the product was newly confirmed.

〔実施例5〕
(1) アルゴン雰囲気下、N,N−ジメチル−1,2−エチレンジアミン(ナカライテスク株式会社製)4.4g(50.0ミリモル)に3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネート(信越化学工業株式会社製)12.35g(50.0ミリモル)を加え、室温で48時間反応させることにより、N,N−ジメチル−1,2−エチレンジアミノ基がウレア結合を介して3−(トリエトキシシリル)プロピル基と結合した化合物(1−8)を16.1g得た。
H−NMR測定から原料である3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネートのイソシアネート基が結合した炭素のプロトン(3.30ppm)の吸収が消失して、新たに目的物のウレア基が結合した炭素のプロトン(3.14ppm)の吸収を確認した。
(2) (1)で得た化合物7.44g(22.2ミリモル)と1,3−プロパンスルトン(ナカライテスク社製)2.69g(22.0ミリモル)を脱水イソプロピルアルコール40mlに溶解させて、一晩加熱還流することにより目的物であるベタイン(2−8)が溶解した無色透明溶液を得た。反応溶液に脱水エタノール約30mlを加えることにより、ベタイン化合物が溶解した透明なイソプロピルアルコール/エタノール混合溶液51.6gを得た。赤外吸収スペクトル分析により、原料の1,3−プロパンスルトン化合物の特徴である1344cm−1の吸収が消滅して新たに生成物の特徴である1653cm−1の吸収を確認した。
Example 5
(1) N, N-dimethyl-1,2-ethylenediamine (manufactured by Nacalai Tesque Co., Ltd.) 4.4 g (50.0 mmol) to 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) under an argon atmosphere 12.35 g (50.0 mmol) was added and reacted at room temperature for 48 hours, whereby the N, N-dimethyl-1,2-ethylenediamino group was converted to 3- (triethoxysilyl) propyl via a urea bond. 16.1g of compounds (1-8) couple | bonded with group were obtained.
From the 1 H-NMR measurement, the absorption of the proton (3.30 ppm) of the carbon to which the isocyanate group of 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate, which is the raw material, has disappeared, and the target urea group has been newly bonded. Absorption of protons (3.14 ppm) was confirmed.
(2) 7.44 g (22.2 mmol) of the compound obtained in (1) and 2.69 g (22.0 mmol) of 1,3-propane sultone (manufactured by Nacalai Tesque) were dissolved in 40 ml of dehydrated isopropyl alcohol. By heating and refluxing overnight, a colorless transparent solution in which betaine (2-8) as the target product was dissolved was obtained. About 30 ml of dehydrated ethanol was added to the reaction solution to obtain 51.6 g of a transparent isopropyl alcohol / ethanol mixed solution in which the betaine compound was dissolved. By infrared absorption spectrum analysis, 1344 cm −1 absorption characteristic of the raw material 1,3-propane sultone compound disappeared, and 1653 cm −1 absorption characteristic of the product was newly confirmed.

〔使用例1〕
実施例1で得たN−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタインのイソプロピルアルコール/エタノール混合溶液9.9gとオルガノシリカゾル(日産化学社製、IPA−ST)6.0gをエタノール30gと水50gに溶解させた後、水酸化リチウム一水和物(ナカライテスク社製)200mgを少量に水に溶解させた物を加えて一晩加熱還流した。冷却後、得られた反応溶液に水を加えて100.0gに調整することにより(−O−)SiCHCHCH(CHCHCHCHSO 基で修飾された修飾酸化物ゾルを含むイソプロピルアルコール、エタノール及び水の混合透明溶液100.0gを得た。
[Usage example 1]
9.9 g of an isopropyl alcohol / ethanol mixed solution of N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine obtained in Example 1 and organosilica sol (manufactured by Nissan Chemical Co., IPA) -ST) 6.0 g of ethanol was dissolved in 30 g of ethanol and 50 g of water, and then 200 mg of lithium hydroxide monohydrate (manufactured by Nacalai Tesque) was dissolved in water in a small amount and heated to reflux overnight. After cooling, water is added to the obtained reaction solution to adjust to 100.0 g, whereby (—O—) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 group 100.0 g of a transparent mixed solution of isopropyl alcohol, ethanol and water containing the modified oxide sol modified with (1) was obtained.

〔使用例2〕
実施例1で得たN−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタインのイソプロピルアルコール/エタノール混合溶液9.9gを水30.0gに溶解させた後、水酸化リチウム一水和物(ナカライテスク社製300mgを水10.0gに溶解させた物を加えて一晩加熱還流した。冷却後、得られた反応溶液に水を加えて50.0gに調整することにより(−O−)SiCHCHCH(CHCHCHCHSO 基で修飾された修飾酸化物ゾルを含むイソプロピルアルコール、エタノール及び水の混合透明溶液50.0gを得た。
[Usage example 2]
After dissolving 9.9 g of the isopropyl alcohol / ethanol mixed solution of N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine obtained in Example 1 in 30.0 g of water. Lithium hydroxide monohydrate (Nacalai Tesque 300 mg dissolved in 10.0 g of water was added and heated to reflux overnight. After cooling, water was added to the resulting reaction solution to 50.0 g. Isopropyl alcohol, ethanol and water containing modified oxide sol modified with (—O—) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 group by adjusting A mixed clear solution 50.0 g was obtained.

〔使用例3〕
実施例1で得たN−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタインのイソプロピルアルコール/エタノール混合溶液9.9gを水40.0gに溶解させた後、酢酸1mlを加えて一晩加熱還流した。冷却後、得られた反応溶液に水を加えて50.0gに調整することにより(−O−)SiCHCHCH(CHCHCHCHSO 基で修飾された修飾酸化物ゾルを含むイソプロピルアルコール、エタノール及び水の混合透明溶液50.0gを得た。
[Usage example 3]
After dissolving 9.9 g of the isopropyl alcohol / ethanol mixed solution of N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine obtained in Example 1 in 40.0 g of water. Then, 1 ml of acetic acid was added and heated to reflux overnight. After cooling, by adding water to the obtained reaction solution to adjust to 50.0 g, (—O—) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 group 50.0 g of a transparent mixed solution of isopropyl alcohol, ethanol and water containing the modified oxide sol modified with 1.

〔使用例4〕
実施例1で得たN−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタインのイソプロピルアルコール/エタノール混合溶液9.9gを水41.0gに溶解させた後、一晩加熱還流した。冷却後、得られた反応溶液に水を加えて50.0gに調整することにより(−O−)SiCHCHCH(CHCHCHCHSO 基で修飾された修飾酸化物ゾルを含むイソプロピルアルコール、エタノール及び水の混合透明溶液50.0gを得た。
[Usage example 4]
After dissolving 9.9 g of the isopropyl alcohol / ethanol mixed solution of N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine obtained in Example 1 in 41.0 g of water. , Heated to reflux overnight. After cooling, by adding water to the obtained reaction solution to adjust to 50.0 g, (—O—) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 group 50.0 g of a transparent mixed solution of isopropyl alcohol, ethanol and water containing the modified oxide sol modified with 1.

〔使用例5〕
実施例2で得たN−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタインのプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート/エタノール混合溶液16.0gを水34.0gに溶解させた後、一晩加熱還流した。冷却後、得られた反応溶液に水を加えて50.0gに調整することにより(−O−)SiCHCHCH(CHCHCHCHSO 基で修飾された修飾酸化物ゾルを含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エタノール及び水の混合透明溶液50.0gを得た。
[Usage Example 5]
16.0 g of a propylene glycol monomethyl ether acetate / ethanol mixed solution of N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine obtained in Example 2 was dissolved in 34.0 g of water. And then heated to reflux overnight. After cooling, by adding water to the obtained reaction solution to adjust to 50.0 g, (—O—) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 group 50.0 g of a mixed transparent solution of propylene glycol monomethyl ether acetate, ethanol and water containing the modified oxide sol modified with (1) was obtained.

〔使用例6〕
実施例3で得たN−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタインのプロピレングリコールジメチルエーテル/エタノール混合溶液12.0gを水38.0gに溶解させた後、一晩加熱還流した。冷却後、得られた反応溶液に水を加えて50.0gに調整することにより(−O−)SiCHCHCH(CHCHCHCHSO 基で修飾された修飾酸化物ゾルを含むプロピレングリコールジメチルエーテル、エタノール及び水の混合透明溶液50.0gを得た。
[Usage Example 6]
12.0 g of a propylene glycol dimethyl ether / ethanol mixed solution of N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine obtained in Example 3 was dissolved in 38.0 g of water. Thereafter, the mixture was heated to reflux overnight. After cooling, by adding water to the obtained reaction solution to adjust to 50.0 g, (—O—) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 group 50.0 g of a transparent mixed solution of propylene glycol dimethyl ether, ethanol and water containing the modified oxide sol modified with (1) was obtained.

〔使用例7〕
実施例4で得たN−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタインのイソプロピルアルコール/エタノール混合溶液11.2gを水38.8gに溶解させた後、一晩加熱還流した。冷却後、得られた反応溶液に水を加えて50.0gに調整することにより(−O−)SiCHCHCH(CHCHCHCHSO 基で修飾された修飾酸化物ゾルを含むイソプロピルアルコール、エタノール及び水の混合透明溶液50.0gを得た。
[Usage Example 7]
After dissolving 11.2 g of the isopropyl alcohol / ethanol mixed solution of N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine obtained in Example 4 in 38.8 g of water. , Heated to reflux overnight. After cooling, by adding water to the obtained reaction solution to adjust to 50.0 g, (—O—) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 group 50.0 g of a transparent mixed solution of isopropyl alcohol, ethanol and water containing the modified oxide sol modified with 1.

〔使用例8〕
実施例5で得たベタイン化合物のイソプロピルアルコール/エタノール混合溶液11.7gを水38.3gに溶解させた後、一晩加熱還流した。冷却後、得られた反応溶液に水を加えて50.0gに調整することにより(−O−)SiCHCHCHHNCONHCHCH(CHCHCHCHSO 基で修飾された修飾酸化物ゾルを含むイソプロピルアルコール、エタノール及び水の混合透明溶液50.0gを得た。
〔比較例1〕
(1) N,N−ジメチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(東京化成工業株式会社製)5.59gと1,3−プロパンスルトン(ナカライテスク社製)3.36gを脱水塩化メチレン30mlに溶解させて、室温で24時間撹拌した。生成した白色沈殿をアルゴン雰囲気下中でろ過することにより、N−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタイン6.5gを得た。化合物の構造はH−NMR(CDOD)により確認した。0.65{m,2H,−CH Si(OCH}、1.83{m,2H,−C CHSi(OCH}、2.15{m,−CH CH(CHCHCHCHSi−}、2.82{t,2H,−C CHCHSi(OCH}、3.06{m,8H,−CHCH (C CHCHCHSi−},3.26{m,2H,−C CHCH(CHCHCHCHSi−}、3.46{s,9H,−CHCHSi(OC
(2) 前記(1)で得たN−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタイン1.65gとオルガノシリカゾル(日産化学社製、IPA−ST)6.0gをエタノール30gと水50gに溶解させて一晩加熱還流した。冷却後、水酸化リチウム一水和物(ナカライテスク社製)200mgを少量の水に溶解させて反応溶液に加えた。得られた反応溶液に水を加えて100.0gに調整することにより(−O−)SiCHCHCH(CHCHCHCHSO 基で修飾された修飾酸化物ゾルを含むエタノールと水の混合透明溶液100.0gを得た。
[Usage Example 8]
After 11.7 g of the isopropyl alcohol / ethanol mixed solution of the betaine compound obtained in Example 5 was dissolved in 38.3 g of water, the mixture was heated to reflux overnight. After cooling, water is added to the resulting reaction solution to adjust to 50.0 g by adjusting (—O—) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 HNCONHCH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 - isopropyl alcohol containing modified oxide sol modified with groups to give a mixture a clear solution 50.0g of ethanol and water.
[Comparative Example 1]
(1) Dissolve 5.59 g of N, N-dimethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 3.36 g of 1,3-propane sultone (manufactured by Nacalai Tesque) in 30 ml of dehydrated methylene chloride. And allowed to stir at room temperature for 24 hours. The produced white precipitate was filtered under an argon atmosphere to obtain 6.5 g of N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine. The structure of the compound was confirmed by 1 H-NMR (CD 3 OD). 0.65 {m, 2H, -CH 2 C H 2 Si (OCH 3) 3}, 1.83 {m, 2H, -C H 2 CH 2 Si (OCH 3) 3}, 2.15 {m, -CH 2 C H 2 CH 2 N + (CH 3) 2 CH 2 CH 2 CH 2 Si -}, 2.82 {t, 2H, -C H 2 CH 2 CH 2 Si (OCH 3) 3}, 3 .06 {m, 8H, -CH 2 CH 2 C H 2 N + (C H 3) 2 CH 2 CH 2 CH 2 Si -}, 3.26 {m, 2H, -C H 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3) 2 CH 2 CH 2 CH 2 Si -}, 3.46 {s, 9H, -CH 2 CH 2 Si (OC H 3) 3}
(2) 1.65 g of N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine obtained in (1) above and organosilica sol (manufactured by Nissan Chemical Co., IPA-ST) 6.0 g was dissolved in 30 g ethanol and 50 g water and heated to reflux overnight. After cooling, 200 mg of lithium hydroxide monohydrate (manufactured by Nacalai Tesque) was dissolved in a small amount of water and added to the reaction solution. The resulting reaction solution was modified with (—O—) 3 SiCH 2 CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 2 CH 2 CH 2 CH 2 SO 3 group by adding water to 100.0 g. 100.0 g of a mixed transparent solution of ethanol and water containing the modified oxide sol was obtained.

〔比較例2〕
N,N−ジメチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(東京化成工業株式会社製)5.59gと1,3−プロパンスルトン(ナカライテスク社製)3.36gを脱水エタノール40mlに溶解させて、室温で48時間撹拌した。白色の沈殿が生成した。脱水エタノール約50mlを加えて均一溶液にしようと試みたが、白色の固体は溶解しなかった。赤外吸収スペクトル分析により、目的物であるN−プロピルトリメトキシシラン−N,N−ジメチル−N−(3−スルホプロピル)アンンモニウムベタインの特徴である1641cm−1の吸収及び原料である1,3−プロパンスルトンの特徴である1344cm−1の吸収は観測されなかった。
[Comparative Example 2]
N, N-dimethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 5.59 g and 1,3-propane sultone (manufactured by Nacalai Tesque) 3.36 g were dissolved in 40 ml of dehydrated ethanol at room temperature. For 48 hours. A white precipitate formed. An attempt was made to add about 50 ml of dehydrated ethanol to make a homogeneous solution, but the white solid did not dissolve. By infrared absorption spectrum analysis, absorption of 1641 cm −1 , which is a characteristic of N-propyltrimethoxysilane-N, N-dimethyl-N- (3-sulfopropyl) ammonium betaine, which is the target, Absorption at 1344 cm −1 , characteristic of 3-propane sultone, was not observed.

〔実施例6〕
(1) アルゴン雰囲気下、ジメチルアミノエタノール(ナカライテスク株式会社製)3.6g(40.4ミリモル)に3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネート(信越化学工業株式会社製)10.0g(40.4ミリモル)を加え、90℃で48時間反応させることにより、ジメチルアミノエチル基がカーバメート結合を介して3−(トリエトキシシリル)プロピル基と結合した化合物(1−3)を12.7g得た。
H−NMR測定から原料である3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネートのイソシアネート基が結合した炭素のプロトン(3.30ppm)の吸収が消失して、新たに目的物のカーバメート基が結合した炭素のプロトン(3.17ppm)の吸収を確認した。
(2) (1)で得た化合物1.68g(5.0ミリモル)と1,3−プロパンスルトン(ナカライテスク社製)0.61g(5.0ミリモル)を脱水イソプロピルアルコール20mlに溶解させて、一晩加熱還流することにより目的物であるスルホベタイン化合物(2−3)が溶解した無色透明溶液を得た。赤外吸収スペクトル分析により、原料の1,3−プロパンスルトン化合物の特徴である1344cm−1の吸収が消滅して新たに生成物の特徴である1716cm−1の吸収を確認した。
(3) (2)で得た無色透明溶液に水30mlを加えて一晩加熱還流し、さらに水を加えて50gにすることにより、スルホベタイン化合物(2−3)が加水分解した親水性コーティング組成液を得た。
Example 6
(1) Under argon atmosphere, dimethylaminoethanol (manufactured by Nacalai Tesque Co., Ltd.) (3.6 g, 40.4 mmol) and 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) 10.0 g (40. 4 mmol) was added and reacted at 90 ° C. for 48 hours to obtain 12.7 g of a compound (1-3) in which a dimethylaminoethyl group was bonded to a 3- (triethoxysilyl) propyl group via a carbamate bond. .
Absorption of carbon protons (3.30 ppm) to which the isocyanate group of 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate, which is a raw material, was bonded disappeared from 1 H-NMR measurement, and the target carbamate group was newly bonded to the carbon. Absorption of protons (3.17 ppm) was confirmed.
(2) 1.68 g (5.0 mmol) of the compound obtained in (1) and 0.61 g (5.0 mmol) of 1,3-propane sultone (manufactured by Nacalai Tesque) were dissolved in 20 ml of dehydrated isopropyl alcohol. By heating and refluxing overnight, a colorless transparent solution in which the target sulfobetaine compound (2-3) was dissolved was obtained. By infrared absorption spectrum analysis, 1344 cm −1 absorption characteristic of the raw material 1,3-propane sultone compound disappeared, and new absorption of 1716 cm −1 characteristic of the product was confirmed.
(3) Hydrophilic coating obtained by hydrolyzing the sulfobetaine compound (2-3) by adding 30 ml of water to the colorless and transparent solution obtained in (2) and heating to reflux overnight, and further adding water to make 50 g. A composition liquid was obtained.

〔実施例7〕
(1) アルゴン雰囲気下、3−(ジメチルアミノ)−1−プロパノール(東京化成工業株式会社製)3.4g(40.4ミリモル)に3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネート(信越化学工業株式会社製)8.3g(40.4ミリモル)を加え、90℃で48時間反応させることにより、ジメチルアミノエチル基がカーバメート結合を介して3−(トリエトキシシリル)プロピル基と結合した化合物(1−4)を10.1g得た。
H−NMR測定から原料である3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネートのイソシアネート基が結合した炭素のプロトン(3.30ppm)の吸収が消失して、新たに目的物のカーバメート基が結合した炭素のプロトン(3.17ppm)の吸収を確認した。
(2) (1)で得た化合物1.75g(5.0ミリモル)と1,3−プロパンスルトン(ナカライテスク社製)0.61g(5.0ミリモル)を脱水イソプロピルアルコール20mlに溶解させて、一晩加熱還流することにより目的物であるスルホベタイン化合物(2−4)が溶解した無色透明溶液を得た。赤外吸収スペクトル分析により、原料の1,3−プロパンスルトン化合物の特徴である1344cm−1の吸収が消滅して新たに生成物の特徴である1708cm−1の吸収を確認した。
(3) (2)で得た無色透明溶液に水30mlを加えて一晩加熱還流し、さらに水を加えて50gにすることにより、スルホベタイン化合物(2−4)が加水分解した親水性コーティング組成液を得た。
Example 7
(1) Under argon atmosphere, 3- (trimethylsilyl) propyl isocyanate (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added to 3.4 g (40.4 mmol) of 3- (dimethylamino) -1-propanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.). 8.3 g (40.4 mmol) was added and reacted at 90 ° C. for 48 hours, whereby a compound in which a dimethylaminoethyl group was bonded to a 3- (triethoxysilyl) propyl group via a carbamate bond (1- 10.1 g of 4) was obtained.
Absorption of carbon protons (3.30 ppm) to which the isocyanate group of 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate, which is a raw material, was bonded disappeared from 1 H-NMR measurement, and the target carbamate group was newly bonded to the carbon. Absorption of protons (3.17 ppm) was confirmed.
(2) 1.75 g (5.0 mmol) of the compound obtained in (1) and 0.61 g (5.0 mmol) of 1,3-propane sultone (manufactured by Nacalai Tesque) were dissolved in 20 ml of dehydrated isopropyl alcohol. By heating and refluxing overnight, a colorless transparent solution in which the target sulfobetaine compound (2-4) was dissolved was obtained. By infrared absorption spectrum analysis, absorption at 1344 cm −1 , which is a characteristic of the raw material 1,3-propane sultone compound, disappeared, and absorption at 1708 cm −1 which is a characteristic of the product was newly confirmed.
(3) Hydrophilic coating in which sulfobetaine compound (2-4) is hydrolyzed by adding 30 ml of water to the colorless and transparent solution obtained in (2) and heating to reflux overnight, and further adding water to make 50 g. A composition liquid was obtained.

〔実施例8〕
(1) アルゴン雰囲気下、2−[2−(ジメチルアミノ)エトキシ]エタノール(東京化成工業株式会社製)5.4g(40.6ミリモル)と3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネート(信越化学工業株式会社製)10.0g(40.4ミリモル)を加え、90℃で48時間反応させることにより、2−[2−(ジメチルアミノ)エトキシ]エチル基がカーバメート結合を介して3−(トリエトキシシリル)プロピル基と結合した化合物(1−6)を14.3g得た。
H−NMR測定から原料である3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネートのイソシアネート基が結合した炭素のプロトン(3.30ppm)の吸収が消失して、新たに目的物のカーバメート基が結合した炭素に結合したプロトン(3.17ppm)の吸収を確認した。
(2) (1)で得た化合物1.90g(5.0ミリモル)と1,3−プロパンスルトン(ナカライテスク社製)0.61g(5.0ミリモル)を脱水イソプロピルアルコール20mlに溶解させて、一晩加熱還流することにより目的物であるスルホベタイン化合物(2−6)が溶解した無色透明溶液を得た。赤外吸収スペクトル分析により、原料の1,3−プロパンスルトン化合物の特徴である1344cm−1の吸収が消滅して新たに生成物の特徴である1705cm−1の吸収を確認した。
(3) (2)で得た無色透明溶液に水30mlを加えて一晩加熱還流し、さらに水を加えて50gにすることにより、スルホベタイン化合物(2−6)が加水分解した親水性コーティング組成液を得た。
Example 8
(1) 5.4 g (40.6 mmol) of 2- [2- (dimethylamino) ethoxy] ethanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) under an argon atmosphere Co., Ltd.) 10.0 g (40.4 mmol) was added and reacted at 90 ° C. for 48 hours, whereby the 2- [2- (dimethylamino) ethoxy] ethyl group was converted to 3- (triethoxy via a carbamate bond. 14.3g of compound (1-6) couple | bonded with the (silyl) propyl group was obtained.
Absorption of carbon protons (3.30 ppm) to which the isocyanate group of 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate, which is a raw material, was bonded disappeared from 1 H-NMR measurement, and the target carbamate group was newly bonded to the carbon. Absorption of protons (3.17 ppm) bound to was confirmed.
(2) 1.90 g (5.0 mmol) of the compound obtained in (1) and 0.61 g (5.0 mmol) of 1,3-propane sultone (manufactured by Nacalai Tesque) were dissolved in 20 ml of dehydrated isopropyl alcohol. By heating and refluxing overnight, a colorless transparent solution in which the target sulfobetaine compound (2-6) was dissolved was obtained. By infrared absorption spectrum analysis, absorption at 1344 cm −1 , which is a characteristic of the raw material 1,3-propane sultone compound, disappeared, and absorption at 1705 cm −1 , which is a characteristic of the product, was newly confirmed.
(3) Hydrophilic coating obtained by hydrolyzing the sulfobetaine compound (2-6) by adding 30 ml of water to the colorless and transparent solution obtained in (2) and heating to reflux overnight, and further adding water to make 50 g. A composition liquid was obtained.

〔実施例9〕
(1) アルゴン雰囲気下、N,N,N’−トリメチル−N’−(2−ヒドロキシエチル)−ビス(2−アミノエチルエーテル)(東京化成工業株式会社製)10.0g(52.6ミリモル)に3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネート(信越化学工業株式会社製)13.0g(52.6ミリモル)を加え、室温で48時間反応させることにより、N,N,N’−トリメチル−N’−(2−ヒドロキシエチル)−ビス(2−アミノエチルエーテル)のヒドロキシエチル基がカーバメート結合を介して3−(トリエトキシシリル)プロピル基と結合した化合物(1−7)を22.3g得た。
H−NMR測定から原料である3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネートのイソシアネート基が結合した炭素のプロトン(3.30ppm)の吸収が消失して、新たに目的物のカーバメート基が結合した炭素のプロトン(3.16ppm)の吸収を確認した。
(2) (1)で得た化合物2.19g(5.0ミリモル)と1,3−プロパンスルトン(ナカライテスク社製)1.22g(10.0ミリモル)を脱水イソプロピルアルコール20mlに溶解させて、一晩加熱還流することにより目的物であるスルホベタイン化合物(2−7)が溶解した無色透明溶液を得た。赤外吸収スペクトル分析により、原料の1,3−プロパンスルトン化合物の特徴である1344cm−1の吸収が消滅して新たに生成物の特徴である1717cm−1の吸収を確認した。
(3) (2)で得た無色透明溶液に水30mlを加えて一晩加熱還流し、さらに水を加えて50gにすることにより、スルホベタイン化合物(2−7)が加水分解した親水性コーティング組成液を得た。
Example 9
(1) 10.0 g (52.6 mmol) of N, N, N′-trimethyl-N ′-(2-hydroxyethyl) -bis (2-aminoethyl ether) (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) under an argon atmosphere ), 13.0 g (52.6 mmol) of 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is added and reacted at room temperature for 48 hours, whereby N, N, N′-trimethyl-N 22.3 g of compound (1-7) in which the hydroxyethyl group of '-(2-hydroxyethyl) -bis (2-aminoethyl ether) is bonded to the 3- (triethoxysilyl) propyl group via a carbamate bond is obtained. It was.
Absorption of carbon protons (3.30 ppm) to which the isocyanate group of 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate, which is a raw material, was bonded disappeared from 1 H-NMR measurement, and the target carbamate group was newly bonded to the carbon. Absorption of protons (3.16 ppm) was confirmed.
(2) 2.19 g (5.0 mmol) of the compound obtained in (1) and 1.22 g (10.0 mmol) of 1,3-propane sultone (manufactured by Nacalai Tesque) were dissolved in 20 ml of dehydrated isopropyl alcohol. By heating and refluxing overnight, a colorless transparent solution in which the target sulfobetaine compound (2-7) was dissolved was obtained. The infrared absorption spectrum analysis confirmed the absorption of 1717 cm -1 which is characteristic of the newly product absorption disappeared in is characteristic 1344Cm -1 of 1,3-propane sultone compound ingredients.
(3) Hydrophilic coating obtained by hydrolyzing the sulfobetaine compound (2-7) by adding 30 ml of water to the colorless and transparent solution obtained in (2) and heating to reflux overnight, and further adding water to make 50 g. A composition liquid was obtained.

〔実施例10〕
(1) アルゴン雰囲気下、N,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミン(ナカライテスク株式会社製)5.1g(50.0ミリモル)に3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネート(信越化学工業株式会社製)12.35g(50.0ミリモル)を加え、室温で48時間反応させることにより、N,N−ジメチル−1,3−プロパンジアミノ基がウレア結合を介して3−(トリエトキシシリル)プロピル基と結合した化合物(1−9)を16.7g得た。
H−NMR測定から原料である3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネートのイソシアネート基が結合した炭素のプロトン(3.30ppm)の吸収が消失して、新たに目的物のウレア基が結合した炭素のプロトン(3.14ppm)の吸収を確認した。
(2) (1)で得た化合物1.75g(5.0ミリモル)と1,3−プロパンスルトン(ナカライテスク社製)0.61g(5.0ミリモル)を脱水イソプロピルアルコール20mlに溶解させて、一晩加熱還流することにより目的物であるスルホベタイン化合物(2−9)が溶解した無色透明溶液を得た。赤外吸収スペクトル分析により、原料の1,3−プロパンスルトン化合物の特徴である1344cm−1の吸収が消滅して新たに生成物の特徴である1653cm−1の吸収を確認した。
(3) (2)で得た無色透明溶液に水30mlを加えて一晩加熱還流し、さらに水を加えて50gにすることにより、スルホベタイン化合物(2−9)が加水分解した親水性コーティング組成液を得た。
Example 10
(1) In an argon atmosphere, 5.1 g (50.0 mmol) of N, N-dimethyl-1,3-propanediamine (manufactured by Nacalai Tesque Co., Ltd.) and 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) (Company) 12.35 g (50.0 mmol) was added and reacted at room temperature for 48 hours, whereby the N, N-dimethyl-1,3-propanediamino group was converted to 3- (triethoxysilyl) via a urea bond. 16.7g of compounds (1-9) couple | bonded with the propyl group were obtained.
From the 1 H-NMR measurement, the absorption of the proton (3.30 ppm) of the carbon to which the isocyanate group of 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate, which is the raw material, has disappeared, and the target urea group has been newly bonded. The absorption of protons (3.14 ppm) was confirmed.
(2) 1.75 g (5.0 mmol) of the compound obtained in (1) and 0.61 g (5.0 mmol) of 1,3-propane sultone (manufactured by Nacalai Tesque) were dissolved in 20 ml of dehydrated isopropyl alcohol. By heating and refluxing overnight, a colorless transparent solution in which the target sulfobetaine compound (2-9) was dissolved was obtained. By infrared absorption spectrum analysis, 1344 cm −1 absorption characteristic of the raw material 1,3-propane sultone compound disappeared, and 1653 cm −1 absorption characteristic of the product was newly confirmed.
(3) Hydrophilic coating obtained by hydrolyzing the sulfobetaine compound (2-9) by adding 30 ml of water to the colorless and transparent solution obtained in (2) and heating to reflux overnight, and further adding water to make 50 g. A composition liquid was obtained.

〔防曇性コーティング液の調整〕
〔防曇性コーティング液1〕
使用例2〜8及び実施例10で得た溶液それぞれ2.5gを水47.5gで希釈することにより防曇性コーティング液を得た。また、使用例1及び比較例1で得た溶液5.0gを水45.0gで希釈することにより防曇性コーティング組成液を得た。
[Adjustment of anti-fogging coating solution]
[Anti-fogging coating solution 1]
An antifogging coating solution was obtained by diluting 2.5 g of each of the solutions obtained in Use Examples 2 to 8 and Example 10 with 47.5 g of water. Moreover, the antifogging coating composition liquid was obtained by diluting 5.0 g of the solutions obtained in Use Example 1 and Comparative Example 1 with 45.0 g of water.

〔親水性評価結果〕
スライドガラス{76mm、26mm、1.2mm;水酸化ナトリウムの2−プロパノール飽和溶液に24時間浸漬した後、水洗し、乾燥(60℃、2時間)したもの}を防曇性コーティング組成液に浸漬し、スライドガラスを取り出した後、液切りをし、130℃、1間加熱処理した表面改質スライドガラスを得た。
[Hydrophilicity evaluation results]
Slide glass {76 mm, 26 mm, 1.2 mm; immersed in 2-propanol saturated solution of sodium hydroxide for 24 hours, washed with water, dried (60 ° C., 2 hours)} immersed in antifogging coating composition solution After removing the slide glass, the liquid was drained, and a surface-modified slide glass heated at 130 ° C. for 1 hour was obtained.

接触角測定装置{協和界面化学株式会社、DROP MASTER 500、液適量2μL、測定間隔1000ms、測定回数30回}で、表面改質スライドガラスの表面の任意の5箇所について、接触角(度)を測定し、平均値を算出した。結果を表1及び2に示した。   Contact angle measuring device {Kyowa Interface Chemical Co., Ltd., DROP MASTER 500, liquid suitable amount 2μL, measuring interval 1000ms, number of measurements 30 times}, contact angles (degrees) for any five points on the surface of the surface-modified glass slide. The average value was calculated. The results are shown in Tables 1 and 2.

〔防曇性評価結果〕
上記表面改質スライドガラスを70℃の温水浴上部に基板を置いて防曇性能(水蒸気による曇りの有無)を評価した。結果を表1に示した。

Figure 2018062500
[Anti-fogging evaluation result]
The surface-modified glass slide was placed on the upper part of a 70 ° C. warm water bath to evaluate the antifogging performance (presence of fogging due to water vapor). The results are shown in Table 1.
Figure 2018062500

表1から明らかなように本発明の製造方法によって得られたスルホベタイン系ケイ素化合物は、従来の製造方法によって得られたスルホベタイン系ケイ素化合物と同様の特性を有しており、製造工程が短く安価に製造出来ることから、防曇性コーティング液を安価に製造する際において有用な製造方法である。
また、表1の使用例8及び実施例10から明らかなように本発明のスルホベタイン系ケイ素化合物は実施例1〜4の化合物と比較して防曇性能は変わらないが、原料として安価で大量に入手できる材料から製造出来ることから、実用上非常に有用である。
As is apparent from Table 1, the sulfobetaine-based silicon compound obtained by the production method of the present invention has the same characteristics as the sulfobetaine-based silicon compound obtained by the conventional production method, and the production process is short. Since it can be manufactured at a low cost, it is a production method useful in manufacturing an antifogging coating liquid at a low cost.
Further, as is apparent from Use Example 8 and Example 10 in Table 1, the sulfobetaine-based silicon compound of the present invention does not change the antifogging performance as compared with the compounds of Examples 1 to 4, but it is inexpensive and a large amount as a raw material. Since it can be produced from materials that are readily available, it is very useful in practice.

本発明の製造方法で得られるスルホベタイン系ケイ素化合物及び本発明のベタイン系ケイ素化合物は親水化効果が大きく、均一にコーティング可能で大量に安価に製造出来るため、本発明のベタイン系ケイ素化合物及び親水性コーティング組成液は、例えば、ガラスプレート、医療用材料、生体適合性材料、化粧品材料、光学材料、樹脂フィルム、樹脂シートなどの基材表面をコーティングして親水性を付与するのに有用である。すなわち、本発明のコーティング膜は、水と接触した場合であっても無機基材から離脱しがたく、優れた親水性及び防曇性を有する。   The sulfobetaine-based silicon compound obtained by the production method of the present invention and the betaine-based silicon compound of the present invention have a large hydrophilizing effect, can be uniformly coated, and can be produced in a large amount at a low cost. The functional coating composition liquid is useful for coating a substrate surface such as a glass plate, a medical material, a biocompatible material, a cosmetic material, an optical material, a resin film, and a resin sheet to impart hydrophilicity. . That is, the coating film of the present invention has excellent hydrophilicity and antifogging property because it is difficult to be detached from the inorganic base material even when it is in contact with water.

Claims (6)

下記式(1)で表される化合物と炭素数3から10の環状スルホン酸エステルを水溶性の2級あるいは3級アルコール系溶媒、水溶性の1級アルコール性水酸基を有しないエーテル系溶媒、水溶性のエステル系溶媒、水溶性のケトン系溶媒及び非プロトン性溶媒のいずれか1種以上の溶媒中で反応させることを特徴とする下記式(2)で表される化合物の製造方法。
(X3−k(CHSi−R−(X−R−N(R)(R) (1)
(X3−k(CHSi−R−(X−R−N(R)(R)−(CH−SO (2)
{式中Xは同一又は異なっても良い炭素数1〜5のアルコキシ基、水酸基及びハロゲン原子のいずれかを表し、kは0又は1を表し、Rは炭素数1〜5のアルキレン基を表し、Xは−NHCOO−、−NHCONH−、−S−又は−SO−を表し、mは0又は1を表し、Rは炭素数1〜10のエーテル結合、エステル結合又はアミド結合を含んでも良いアルキレン基又は−CHCH(CH){(CHSO )}CHCHOCHCH−を表し、R及びRは同一又は異なっても良い炭素数1〜3のアルキル基を表し、nは3〜10の整数を表す。}
A compound represented by the following formula (1) and a cyclic sulfonic acid ester having 3 to 10 carbon atoms, a water-soluble secondary or tertiary alcohol solvent, an ether solvent having no water-soluble primary alcohol hydroxyl group, A method for producing a compound represented by the following formula (2), wherein the reaction is carried out in one or more of a solvent-based ester solvent, a water-soluble ketone solvent, and an aprotic solvent.
(X 1) 3-k ( CH 3) k Si-R 1 - (X-R 2) m -N (R 3) (R 4) (1)
(X 1) 3-k ( CH 3) k Si-R 1 - (X-R 2) m -N + (R 3) (R 4) - (CH 2) n -SO 3 - (2)
{In the formula, X 1 may be the same or different and represents any of an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyl group and a halogen atom; k represents 0 or 1; and R 1 represents an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. X represents —NHCOO—, —NHCONH—, —S— or —SO 2 —, m represents 0 or 1, and R 2 represents an ether bond, ester bond or amide bond having 1 to 10 carbon atoms. Represents an alkylene group which may be included or —CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) {(CH 2 ) n SO 3 )} CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 —, and R 3 and R 4 may be the same or different. Represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and n represents an integer of 3 to 10. }
上記炭素数3から10の環状スルホン酸エステルが1,3−プロパンサルトンであることを特徴とする請求項1の製造方法。   The method according to claim 1, wherein the cyclic sulfonic acid ester having 3 to 10 carbon atoms is 1,3-propane sultone. 水溶性溶媒がイソプロピルアルコールであることを特徴とする請求項1〜2に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the water-soluble solvent is isopropyl alcohol. 下記式(3)で表されるベタイン系ケイ素化合物。
(X3−k(CHSi−R−NHCONH−R−N(R)(R)−(CH−SO (3)
{式中Xは同一又は異なっても良い炭素数1〜5のアルコキシ基、水酸基及びハロゲン原子のいずれかを表し、kは0又は1を表し、Rは炭素数1〜5のアルキレン基を表し、Rは炭素数1〜10のエーテル結合、エステル結合又はアミド結合を含んでも良いアルキレン基、−CHCH(CH)(R−SO )CHCHOCHCH−を表し、R及びRは同一又は異なっても良い炭素数1〜3を表しのアルキル基を表し、nは3〜10の整数を表す}。
Betaine silicon compound represented by the following formula (3).
(X 1) 3-k ( CH 3) k Si-R 1 -NHCONH-R 2 -N + (R 3) (R 4) - (CH 2) n -SO 3 - (3)
{In the formula, X 1 may be the same or different and represents any of an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a hydroxyl group and a halogen atom; k represents 0 or 1; and R 1 represents an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. R 2 represents an alkylene group which may contain an ether bond, an ester bond or an amide bond having 1 to 10 carbon atoms, —CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) (R 5 —SO 3 ) CH 2 CH 2 Represents OCH 2 CH 2 —, R 3 and R 4 represent the same or different alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and n represents an integer of 3 to 10}.
請求項4記載のベタイン系ケイ素化合物の加水分解生成物を溶液中に含有する親水性コーティング組成液。   The hydrophilic coating composition liquid which contains the hydrolysis product of the betaine-type silicon compound of Claim 4 in a solution. 請求項5に記載の親水性コーティング組成物をコーティング後、硬化させて得られる構造体。   A structure obtained by curing the hydrophilic coating composition according to claim 5 after coating.
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