基材表面的改性方法、具有改性表面的基材及其制造方法技术

一种包括如下工序的基材表面的改性方法以及具有改性表面的基材的制造方法。该方法包括：（１）在基材的表面涂布聚硅氮烷形成聚硅氮烷覆盖膜的工序；（２）在该聚硅氮烷覆盖膜上，涂布用式（１）：－［（Ｒ）↓［ｍ］Ｏ］↓［ｎ］－（式中，Ｒ为亚烷基，ｍ、ｎ为１以上的正数）表示的以有机基团为主要骨架的有机化合物的工序；然后，（３）加热经过上述工序的基材，使上述聚硅氮烷覆盖膜转化成二氧化硅层，使该有机化合物结合于该二氧化硅层的工序。一种具有改性表面的基材，在基材的表面形成二氧化硅层，在该二氧化硅层的表层部分，形成与该二氧化硅层结合的用上述式（１）表示的以有机基团为主要骨架的有机化合物层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种改性基材表面的方法、具有改性表面的基材及其制造方法，详细而言，涉及一种能够赋予金属等基材表面以亲水性、耐磨性、耐化学性、对人体接触适合性等特性的。
技术介绍
以往，作为在金属基材的表面形成二氧化硅覆盖膜，以改性金属基材表面的方法，提出了很多方法。例如，日本特开昭62-88327号(专利文献1)揭示了将由有机环硅氮烷得到的聚合物的甲苯溶液涂布于硅片(silicon wafer)上，使其在室温在干燥后，在氧或水蒸气存在的条件下，高温煅烧形成二氧化硅膜的方法。日本特开平9-157594号(专利文献2)揭示了将全氢聚硅氮烷的二甲苯溶液涂布于不锈钢板或金属、玻璃、陶瓷等上，在大气中以450℃加热后，形成二氧化硅覆盖膜的方法。日本特开平10-194753号(专利文献3)揭示了将全氢聚硅氮烷的二甲苯溶液涂布于硅片上，在室温下使其与胺化合物和水蒸气接触，接着煅烧，形成二氧化硅覆盖膜的方法。日本特开2004-155834(专利文献4)揭示了将含有胺类催化剂的全氢聚硅氮烷的二甲苯溶液涂布于金属、玻璃、陶瓷、塑料等的表面，在常温放置后形成二氧化硅层的方法。但是，这些方法都是涉及在金属、玻璃、陶瓷、塑料等的表面形成二氧化硅层，对表面进行耐热性、耐磨性、耐腐蚀性改性的方法，经这些方法得到的基材表面，不具有亲水性，并且也没有对人体的接触适合性，例如，作为与人体特别是生物体接触所使用的基材却未能满足。日本特开平7-82528号(专利文献5)虽然揭示了用于形成由聚硅氮烷和醇(例如乙醇、乙二醇、丙二醇)的混合物构成的二氧化硅类覆盖膜的涂布液，但是存在所形成的二氧化硅层亲水性不充分，硬度较小，耐磨性较差的问题。特开2003-327908(专利文献6)揭示了由阴离子型表面活性剂和两性表面活性剂以及非离子型表面活性剂的水溶液组成的亲水性保持剂和促进剂原液，涂布成含有聚硅氮烷的覆盖膜，其保持-促进亲水性，但是由于在二氧化硅层表面附着了阴离子型表面活性剂和两性表面活性剂以及非离子型表面活性剂，因此作为与人体特别是生物体接触所使用的基材却未能满足。另外，亲水性的耐久性也不充分。另一方面，虽然也尝试了在金属基材表面，涂布聚乙二醇等亲水性聚合物以改性亲水性表面的方法，但是这样的亲水性聚合物本身难以与金属表面直接化学键合，不能得到具有亲水性、耐化学性、对人体接触适合性等的表面特性的基材。专利文献1日本特开昭62-88327号公报专利文献2日本特开平9-157594号公报专利文献3日本特开平10-194753号公报专利文献4日本特开2004-155834公报专利文献5日本特开平7-82528号公报专利文献6日本特开2003-327908公报
技术实现思路
本专利技术人经专心研究的结果是，如果在基材表面形成聚硅氮烷覆盖膜，使其与特定的有机化合物接触，然后加热，聚硅氮烷覆盖膜转化成二氧化硅覆盖膜，则可得到具有优良亲水性和耐磨性以及耐化学性的表面，具有对人体的接触适合性特别是生物体适合性优良的表面的基材，从而完成本专利技术。即，本专利技术的目的在于提供一种将基材表面改性成优良的亲水性、亲水性的耐久性、耐磨性和耐化学性，以及对人体的接触适合性特别是生物体适合性等优良的表面的方法；一种具有改性的表面的基材以及该基材的制造方法，该基材具有优良的亲水性、亲水性的耐久性、耐磨性和耐化学性，以及对人体的接触适合性特别是生物体适合性等。本专利技术涉及如下内容一种基材表面的改性方法，其特征在于，包括如下工序(1)在基材的表面涂布聚硅氮烷形成聚硅氮烷覆盖膜的工序；(2)在该聚硅氮烷覆盖膜上，涂布用通式(1)-n-表示的以有机基团为主要骨架的有机化合物的工序，式中，R为亚烷基，m、n为1以上的正数；以及，(3)加热经过上述工序的基材，使该聚硅氮烷覆盖膜转化成二氧化硅层，使该有机化合物结合于该二氧化硅层的二氧化硅的工序。如上述所述的改性方法，其中，基材为无机材质基材。如上述所述的改性方法，其中，无机材质基材为金属、玻璃或者陶瓷。如上述1所述的改性方法，其中，该有机化合物为亚烷基二醇或聚亚烷基二醇。如上述所述的改性方法，其中，该聚硅氮烷具有 单元作为重复单元，该亚烷基二醇或聚亚烷基二醇用通式(2)HOnH或通式(3)HOnR6表示，在通式(2)中，R4为碳原子数1～4的亚烷基，n为1以上的数，在通式(3)中，R5为碳原子数1～3的亚烷基，R6为碳原子数1～3的烷基，n为1以上的数。如上述所述的改性方法，其中，该聚硅氮烷为全氢聚硅氮烷，用通式(2)或通式(3)所表示的亚烷基二醇为乙二醇，聚亚烷基二醇为聚乙二醇。如上述、或中任一项所述的改性方法，其中，该聚硅氮烷含有催化剂量的二氧化硅转化促进催化剂。如上述所述的改性方法，其中，聚乙二醇的数均分子量为90～2000。如上述所述的改性方法，其中，二氧化硅转化促进催化剂为胺类催化剂。如上述、、、或中任一项所述的改性方法，其中，由聚硅氮烷向二氧化硅的转化率为80％以上。如上述、、、或中任一项所述的改性方法，其中，二氧化硅层的厚度为10～1500nm。一种具有改性表面的基材，其特征在于，在基材的表面形成二氧化硅层，在该二氧化硅层的表层部分，形成与该二氧化硅层结合的用式(1)-n-表示的以有机基团为主要骨架的有机化合物层，式中，R为亚烷基，m、n为1以上的正数。如上述所述的基材，其中，二氧化硅层的厚度为10～1500nm。如上述所述的基材，其特征在于，该有机化合物层具有畴结构。如上述所述的基材，其中，该基材为无机材质基材。如上述所述的基材，其中，该无机材质基材为金属、玻璃或者陶瓷。如上述所述的基材，其中，该二氧化硅层是从聚硅氮烷衍生得到的，该有机化合物层来自于亚烷基二醇或聚亚烷基二醇。如上述所述的基材，其中，该聚硅氮烷具有 单元作为重复单元，该亚烷基二醇或聚亚烷基二醇用通式(2)HOnH或通式(3)HOnR6表示，在通式(2)中，R4为碳原子数1～4的亚烷基，n为1以上的数，在通式(3)中，R5为碳原子数1～3的亚烷基，R6为碳原子数1～3的烷基，n为1以上的数。如上述所述的基材，其中，该聚硅氮烷为全氢聚硅氮烷，用通式(2)或通式(3)所表示的亚烷基二醇为乙二醇，该聚亚烷基二醇为聚乙二醇。如上述所述的基材，其特征在于，基材表面的二氧化硅层具有亲水性表面。如上述所述的基材，其中，二氧化硅层表面对水的接触角为10～50度。如上述所述的基材，其中，具有改性的表面的基材为构成与人体接触所使用的部件或物品的材料。一种具有改性表面的基材的制造方法，在该基材的表面具有二氧化硅层，在该二氧化硅层的表层部分，形成与该二氧化硅层结合的以式(1)-n-表示的有机基团为主要骨架的有机化合物层，式中，R为亚烷基，m、n为1以上的正数，其特征在于，包括如下工序(1)在基材的表面涂布聚硅氮烷形成聚硅氮烷覆盖膜的工序；(2)在该聚硅氮烷覆盖膜上，涂布用通式(1)-n-表示的以有机基团为主要骨架的有机化合物的工序，式中，R为亚烷基，m、n为1以上的正数；以及，(3)加热经过上述工序的基材，使该聚硅氮烷覆盖膜转化成二氧化硅层，使该有机化合物结合于该二氧化硅层的工序。如上述所述的制造方法，其中，该聚硅氮烷覆盖膜的形成是通过涂布聚硅氮烷的溶液，该有机化合物层的形成是通过涂布该有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基材表面的改性方法，其特征在于，包括如下工序：（１）在基材的表面涂布聚硅氮烷形成聚硅氮烷覆盖膜的工序；（２）在该聚硅氮烷覆盖膜上，涂布用通式（１）：－［（Ｒ）↓［ｍ］Ｏ］↓［ｎ］－表示的以有机基团为主要骨架的有机化合物的工序，式中，Ｒ为亚烷基，ｍ、ｎ为１以上的正数；以及，（３）加热经过上述工序的基材，使该聚硅氮烷覆盖膜转化成二氧化硅层，使该有机化合物结合于该二氧化硅层的二氧化硅的工序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安泽干人，小出崇志，
申请(专利权)人：国立大学法人德岛大学，
类型：发明
国别省市：JP[日本]