JP4060781B2 - Method for modifying silicate compounds - Google Patents

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Description

本発明は、シリケート化合物の変性方法およびそれによって得られた変性シリケートに関する。   The present invention relates to a method for modifying a silicate compound and a modified silicate obtained thereby.

テトラアルコキシシランの縮合物であるシリケート化合物は、塗料に添加することにより、塗膜形成時に表面に移行して加水分解することで、塗膜表面を親水化することが知られている。シリケート化合物の表面への移行性には分子量が影響し、分子量が大きくなると塗料のバインダー成分との相溶性が低下して、表面への移行性が増加することが知られている。シリケート化合物の分子量が調整できれば、疎水性の高いフッ素樹脂などの特殊なバインダーを含む塗料に対して、優れた表面への移行性を確保できることが期待される。
しかし、シリケート化合物の分子量を調整するための、水を用いて行う加水分解縮合度制御は困難であり、その再現性に乏しいか、得られた縮合物の安定性に問題があることがわかっている。そのため、実際に市販されているシリケート化合物は数種類しか存在しない。
It is known that a silicate compound, which is a condensate of tetraalkoxysilane, is added to a coating material to make the coating film surface hydrophilic by moving to the surface and hydrolyzing it when forming the coating film. It is known that the molecular weight affects the transferability of the silicate compound to the surface, and when the molecular weight is increased, the compatibility with the binder component of the coating is lowered, and the transferability to the surface is increased. If the molecular weight of the silicate compound can be adjusted, it is expected that excellent transferability to the surface can be secured for a paint containing a special binder such as a highly hydrophobic fluororesin.
However, it is difficult to control the degree of hydrolysis condensation using water to adjust the molecular weight of the silicate compound, it is difficult to reproducibly, or there is a problem with the stability of the resulting condensate. Yes. Therefore, there are only a few types of silicate compounds that are actually commercially available.

一方、水性塗料との相溶性に優れたシリケート化合物として、少なくとも1個のポリオキシアルキレン基及びアルコキシ基を有するアルコキシシランの変性縮合物およびその製造方法について開示されている(例えば特許文献1参照)。しかし、この製造方法では、シリケート化合物の分子量を調整することはできない。
国際公開第99/05228号パンフレット(第4頁〜第7頁)
On the other hand, a modified condensate of alkoxysilane having at least one polyoxyalkylene group and an alkoxy group and a method for producing the same are disclosed as silicate compounds having excellent compatibility with water-based paints (see, for example, Patent Document 1). . However, this production method cannot adjust the molecular weight of the silicate compound.
WO99 / 05228 pamphlet (pages 4-7)

本発明は、再現性があって、得られた縮合物の安定性に問題がない、シリケート化合物の分子量を調節する方法を提供することを目的とするものである。   An object of the present invention is to provide a method for adjusting the molecular weight of a silicate compound that is reproducible and has no problem with the stability of the resulting condensate.

本発明のシリケート化合物の変性方法は、平均6個以上のSi原子に結合したアルコキシ基を有するシリケート化合物をジオールと反応させて反応混合物を得るシリケート化合物の変性方法において、上記ジオールの分子量が160以下であり、上記反応混合物のSiO2濃度が、前記シリケート化合物のSiO2濃度の70%以上であることを特徴としている。ここで、上記Si原子に結合したアルコキシ基は、メトキシ基および/またはエトキシ基であってよいし、その一部が、プロピルオキシ基、ブトキシ基、ベンジルオキシ基、2−ブトキシエチルオキシ基、3−メトキシ−1−プロピルオキシ基に置換されていてもよい。また、上記シリケート化合物の計算分子量は、258〜3500であってよい。さらに、上記ジオールとの反応の際に、上記Si原子に結合したアルコキシ基とは異なるアルコキシ基を有する1価のアルコールを共存させることができ、上記1価のアルコールは、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ベンジルアルコール、ブチルセロソルブ、3−メトキシ−1−プロパノールから選ぶことができる。また、上記ジオールの量は上記シリケート化合物の0.6モル倍量以下であってよく、上記反応混合物の重量平均分子量は、1000〜20000であってよい。 The method for modifying a silicate compound according to the present invention is a method for modifying a silicate compound in which a silicate compound having an alkoxy group bonded to an average of 6 or more Si atoms is reacted with a diol to obtain a reaction mixture. The molecular weight of the diol is 160 or less. The SiO 2 concentration of the reaction mixture is 70% or more of the SiO 2 concentration of the silicate compound. Here, the alkoxy group bonded to the Si atom may be a methoxy group and / or an ethoxy group, and a part thereof is a propyloxy group, a butoxy group, a benzyloxy group, a 2-butoxyethyloxy group, 3 It may be substituted with a -methoxy-1-propyloxy group. The calculated molecular weight of the silicate compound may be 258-3500. Furthermore, in the reaction with the diol, a monovalent alcohol having an alkoxy group different from the alkoxy group bonded to the Si atom can coexist, and the monovalent alcohol includes methanol, ethanol, propanol, It can be selected from butanol, benzyl alcohol, butyl cellosolve, 3-methoxy-1-propanol. Further, the amount of the diol may be 0.6 mol times or less of the silicate compound, and the weight average molecular weight of the reaction mixture may be 1000 to 20000.

また、本発明のシリケート化合物の変性方法では、上記ジオールとの反応が多段で行われ、1段目の反応で用いられるジオールの量が、前記シリケート化合物の0.6モル倍量以下であってよく、上記2段目以降の各段の反応で用いられるジオールの量が、直前の段の反応で用いられたジオールのそれぞれ0.6モル倍量以下であってよい。さらに、上記多段反応に用いられるジオールの合計量は上記シリケート化合物の1モル倍量以下であってよく、上記反応混合物の重量平均分子量は、2400〜50000であってよい。   Further, in the method for modifying a silicate compound of the present invention, the reaction with the diol is performed in multiple stages, and the amount of the diol used in the first stage reaction is not more than 0.6 mol times the amount of the silicate compound. The amount of diol used in the reaction in each stage after the second stage may be 0.6 mol times or less of the diol used in the reaction in the immediately preceding stage. Furthermore, the total amount of diols used in the multistage reaction may be 1 mol or less of the silicate compound, and the weight average molecular weight of the reaction mixture may be 2400-50000.

本発明の変性シリケートは、先のシリケート化合物の変性方法により得られたものである。また、本発明の変性シリケートは、分子量160以下のジオールが有する2つの水酸基からそれぞれ水素原子を除いたジオールユニットの両末端の酸素原子に、テトラアルコキシシランの縮合物からアルコキシ基を1つ除いたシリケートユニットがそれぞれ結合した構造を有する化合物からなるものである。ここで、上記シリケートユニットの少なくとも1つは、別の上記ジオールユニットを介して別の上記シリケートユニットが結合していてもよく、重量平均分子量が1000〜50000であってよい。   The modified silicate of the present invention is obtained by the above-described method for modifying a silicate compound. In the modified silicate of the present invention, one alkoxy group is removed from the condensate of tetraalkoxysilane to the oxygen atoms at both ends of the diol unit obtained by removing hydrogen atoms from two hydroxyl groups of a diol having a molecular weight of 160 or less. It consists of a compound having a structure in which silicate units are bonded to each other. Here, at least one of the silicate units may be bonded to another silicate unit via another diol unit, and may have a weight average molecular weight of 1,000 to 50,000.

本発明の塗料組成物は、先の変性シリケートを含むものであり、フッ素樹脂をバインダー成分として含まれるものである。ここで、上記フッ素樹脂のフッ素含有率が15%以上であるものが好ましい。   The coating composition of the present invention contains the aforementioned modified silicate and contains a fluororesin as a binder component. Here, it is preferable that the fluorine content of the fluororesin is 15% or more.

本発明のシリケート化合物の変性方法は、再現性があり、得られた縮合物が安定である。また、得られる変性シリケートのSiO2濃度を大きく低下させることがないため、実質的にシリケート化合物の分子量を増加させることができる。 The method for modifying a silicate compound of the present invention is reproducible and the resulting condensate is stable. Moreover, since the SiO 2 concentration of the resulting modified silicate is not greatly reduced, the molecular weight of the silicate compound can be substantially increased.

これは、シリケート化合物とジオールとの反応において、ジオールの分子量や使用量を規定することにより、ジオール1分子に対してシリケート化合物2分子を効率的に反応させることができているためであると考えられる。本発明のシリケート化合物の変性方法は、これまでの水を用いたテトラアルコキシシランの加水分解縮合反応に比べて、その反応制御を容易に行うことができる。   This is considered to be because two molecules of the silicate compound can be efficiently reacted with one molecule of the diol by regulating the molecular weight and the amount of the diol in the reaction between the silicate compound and the diol. It is done. In the method for modifying a silicate compound of the present invention, the reaction control can be easily performed as compared with the conventional hydrolytic condensation reaction of tetraalkoxysilane using water.

本発明のシリケート化合物の変性方法を利用する場合に、特に原料として用いるシリケート化合物や用いるジオールの量および添加方法を選択することにより、種々の塗料の性質に適応した分子量とアルコキシ基濃度とを有するシリケート化合物を自由に設計することができる。   When using the method for modifying a silicate compound of the present invention, it has a molecular weight and an alkoxy group concentration adapted to the properties of various paints, particularly by selecting the amount of silicate compound used as a raw material and the amount of diol used and the addition method. Silicate compounds can be designed freely.

本発明のシリケート化合物の変性方法は、シリケート化合物をジオールと反応させて反応混合物を得るものである。   In the method for modifying a silicate compound of the present invention, a reaction mixture is obtained by reacting a silicate compound with a diol.

本発明で原料として用いられるシリケート化合物は、Si原子に結合したアルコキシ基を平均6個以上有している。上記アルコキシ基のアルキル部分の炭素数は6以下であることが加水分解反応性の点から好ましく、アルコキシ基がメトキシ基および/またはエトキシ基であることがさらに好ましい。また、上記シリケート化合物は、2種以上の混合物であってもよい。   The silicate compound used as a raw material in the present invention has an average of 6 or more alkoxy groups bonded to Si atoms. The number of carbon atoms in the alkyl part of the alkoxy group is preferably 6 or less from the viewpoint of hydrolysis reactivity, and the alkoxy group is more preferably a methoxy group and / or an ethoxy group. Further, the silicate compound may be a mixture of two or more.

上記原料シリケート化合物は、テトラアルコキシシランの縮合体であることが好ましい。上記テトラアルコキシシランの具体例としては、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、テトラブトキシシラン、テトラヘキシルオキシシランなどを挙げることができる。上で好ましいアルコキシ基を説明したように、テトラメトキシシランおよびテトラエトキシシランが特に好ましい。テトラメトキシシランおよびテトラエトキシシランの縮合物は、それぞれ、三菱化学からMKCシリケートシリーズとして、およびコルコート社からエチルシリケートシリーズとして市販されている。なお、メトキシシリル基とエトキシシリル基とを有する原料シリケート化合物は、テトラメトキシシランとテトラエトキシシランとを同時に用いて縮合を行うか、テトラメトキシシランの縮合物のメトキシ基をエタノールで一部置換することにより得ることができる。   The raw silicate compound is preferably a tetraalkoxysilane condensate. Specific examples of the tetraalkoxysilane include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, and tetrahexyloxysilane. As described above for the preferred alkoxy groups, tetramethoxysilane and tetraethoxysilane are particularly preferred. Tetramethoxysilane and tetraethoxysilane condensates are commercially available from Mitsubishi Chemical as the MKC silicate series and from Colcoat as the ethylsilicate series, respectively. The raw material silicate compound having a methoxysilyl group and an ethoxysilyl group is condensed using tetramethoxysilane and tetraethoxysilane at the same time, or the methoxy group of the condensate of tetramethoxysilane is partially substituted with ethanol. Can be obtained.

また、上記原料シリケート化合物のアルコキシ基の一部は、ベンジルオキシ基、2−ブトキシエチルオキシ基、3−メトキシ−1−プロピルオキシ基に置換されていてもよい。この場合の置換率は、上記シリケート化合物が有するアルコキシ基の50%以下であることが好ましい。   Moreover, a part of the alkoxy group of the raw material silicate compound may be substituted with a benzyloxy group, a 2-butoxyethyloxy group, or a 3-methoxy-1-propyloxy group. In this case, the substitution rate is preferably 50% or less of the alkoxy group of the silicate compound.

テトラアルコキシシランの縮合体としてのシリケート化合物は、縮合度、分岐や架橋の有無など、種々の構造を有するものの混合物であるため、シリケート化合物としての構造を明確に特定することは難しい。このため、市販されているシリケート化合物について得られる情報は、通常、アルコキシ基の種類とSiO2濃度としかない。一方、このシリケート化合物は、当業者であれば、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)を用いることによりその重量平均分子量を求めることができる。ここで、GPC測定により得られるチャートには複数のピークが存在する。これら複数のピークは保持時間の増加に連れ、その高さが段々に大きくなるが、あるところで最大値を示し、それ以降は小さくなっていく。ピークはほぼ等間隔で存在し、その高さの増加および減少の割合も最大ピークを中心とした前後でほぼ同じであることから、ピークの保持時間の差は縮合度の違いによるものと思われる。当業者であれば、必要に応じて既知化合物のチャートとの比較を行うことなどにより、それぞれのピークに相当する縮合度を推定することができる。 Since the silicate compound as a tetraalkoxysilane condensate is a mixture of various structures such as the degree of condensation, branching and presence / absence of crosslinking, it is difficult to clearly identify the structure as the silicate compound. For this reason, the information obtained about commercially available silicate compounds is usually limited to the type of alkoxy group and the SiO 2 concentration. On the other hand, those skilled in the art can determine the weight average molecular weight of this silicate compound by using gel permeation chromatography (GPC). Here, a plurality of peaks exist in the chart obtained by GPC measurement. The plurality of peaks gradually increase in height as the holding time increases, but at some point shows a maximum value, and thereafter decreases. Peaks exist at almost equal intervals, and the rate of increase and decrease in height is almost the same before and after the maximum peak, so the difference in peak retention time seems to be due to the difference in the degree of condensation. . A person skilled in the art can estimate the degree of condensation corresponding to each peak by comparing with a chart of known compounds as necessary.

そこで本明細書では、原料シリケート化合物の構造を、分岐や架橋のない直鎖状の縮合体である、下記式(I)に示された構造を有するものとして扱う。さらに、この式(I)のnの値は、GPC測定で得られるチャートにおいて、最大ピークに起因するものの縮合度とする。なお、nの値は整数であっても、小数部を有するものであっても構わない。   Therefore, in this specification, the structure of the raw silicate compound is treated as having a structure represented by the following formula (I), which is a linear condensate having no branching or crosslinking. Furthermore, the value of n in this formula (I) is the degree of condensation of what is attributed to the maximum peak in the chart obtained by GPC measurement. Note that the value of n may be an integer or may have a decimal part.

(Rは、同一でも異なっていてもいい炭素数1〜6のアルキル基であって、その一部はベンジル基、2−ブトキシエチル基、3−メトキシ−1−プロピル基で置き換わっていてもよい。) (R is the same or different alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a part thereof may be replaced by a benzyl group, a 2-butoxyethyl group, or a 3-methoxy-1-propyl group. .)

このように規定した構造式から計算されるSiO2濃度とカタログや500℃以上の高温で焼成することにより得られる既知のSiO2濃度とは、その差が10%以下であることが好ましい。10%を超えると、式(I)で示される化合物が原料シリケート化合物を代表したものであるということが難しい。なお、上記SiO2濃度は、シリケート化合物中のSi原子とそれに結合した酸素原子とがシリケート化合物に占める質量割合を意味する。また、Si原子に結合したアルコキシ基が複数種存在する場合には、核磁気共鳴(NMR)スペクトルを測定することにより、式(I)中のアルコキシ基の存在比率を求める。 The difference between the SiO 2 concentration calculated from the structural formula thus defined and the known SiO 2 concentration obtained by firing at a high temperature of 500 ° C. or more is preferably 10% or less. If it exceeds 10%, it is difficult for the compound represented by the formula (I) to represent the raw material silicate compound. Incidentally, the SiO 2 concentration, and Si atoms and oxygen atoms attached thereto in the silicate compound means a weight percentage of silicate compound. Further, when there are a plurality of types of alkoxy groups bonded to Si atoms, the abundance ratio of the alkoxy groups in formula (I) is determined by measuring a nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum.

このようにして決定された原料シリケート化合物の構造式から計算して得られる分子量をシリケート化合物の計算分子量と定義する。上記計算分子量は、258〜3500であることが好ましい。258未満のものを用いて変性を行ったものは、塗膜表面の親水化能が十分でなく、3500を上回ると、変性して得られるものの安定性に問題がある。より好ましい計算分子量は、500〜3000である。   The molecular weight obtained by calculating from the structural formula of the raw material silicate compound thus determined is defined as the calculated molecular weight of the silicate compound. The calculated molecular weight is preferably 258-3500. Those modified with less than 258 have insufficient hydrophilicity on the surface of the coating film, and if it exceeds 3,500, there is a problem in the stability of those obtained by modification. A more preferable calculated molecular weight is 500 to 3000.

本発明のシリケート化合物の変性方法では、原料シリケート化合物に対して、分子量160以下のジオールを反応させる。上記ジオールの分子量が160を上回ると、得られる変性シリケートにおける、Si原子に結合したアルコキシ基の濃度が低下する恐れがある。上記分子量160以下のジオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ノナンジオールなどが挙げられる。これらの中で分子量が120以下のものがさらに好ましく、最も分子量の小さいジオールであるエチレングリコールが特に好ましい。   In the method for modifying a silicate compound of the present invention, a diol having a molecular weight of 160 or less is reacted with a raw material silicate compound. When the molecular weight of the diol exceeds 160, the concentration of alkoxy groups bonded to Si atoms in the resulting modified silicate may be reduced. Examples of the diol having a molecular weight of 160 or less include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, butanediol, pentanediol, hexanediol, and nonanediol. Among these, those having a molecular weight of 120 or less are more preferred, and ethylene glycol, which is a diol having the smallest molecular weight, is particularly preferred.

本発明のシリケート化合物の変性方法では、得られた反応混合物のSiO2濃度が、前記シリケート化合物のSiO2濃度の70%以上である。70%未満だと、アルコキシ基の濃度が著しく低下するため、塗膜中で表面に移行した後に加水分解しても、塗膜に充分な親水性を与えることができない恐れがある。原料シリケート化合物のSiO2濃度は、先に決定した構造式から計算されるのと同様に、上記反応混合物のSiO2濃度は、配合から計算することによって求められる。具体的には、反応に用いたジオールの水酸基と原料シリケート化合物のSi原子に結合したアルコキシ基との反応率を95%として、原料シリケート化合物および反応試剤であるジオールの量から計算される。 In the method for modifying a silicate compound of the present invention, the SiO 2 concentration of the obtained reaction mixture is 70% or more of the SiO 2 concentration of the silicate compound. If it is less than 70%, the concentration of the alkoxy group is remarkably lowered, and therefore there is a possibility that sufficient hydrophilicity cannot be imparted to the coating film even if it is hydrolyzed after moving to the surface in the coating film. The SiO 2 concentration of the raw material silicate compound is obtained by calculating from the blending in the same manner as the SiO 2 concentration of the reaction mixture is calculated from the structural formula determined previously. Specifically, the reaction rate between the hydroxyl group of the diol used in the reaction and the alkoxy group bonded to the Si atom of the raw material silicate compound is 95%, and the calculation is performed based on the amount of the raw material silicate compound and the diol as the reaction reagent.

本発明のシリケート化合物の変性方法では、基本的に得られた反応混合物がそのまま変性シリケートとして利用される。そのため、反応に用いられるジオールの量が反応混合物のSiO2濃度を事実上決定することになる。よって反応に用いられる上記ジオールの量は、SiO2濃度が上記規定を下回らないように設定されなくてはならない。 In the method for modifying a silicate compound of the present invention, the reaction mixture obtained basically is used as a modified silicate as it is. Therefore, the amount of diol used in the reaction will effectively determine the SiO 2 concentration of the reaction mixture. Therefore, the amount of the diol used in the reaction must be set so that the SiO 2 concentration does not fall below the above specified value.

本発明のシリケート化合物の変性方法では、上記ジオールを何回かに分けて加える方法により、反応を多段で行うことができる。このとき、1段目の反応で用いられるジオールの量は、上記原料シリケート化合物の0.6モル倍量以下であることが好ましい。0.6モル倍量を上回ると、反応混合物がゲル化する恐れがある。このことは反応を1段しか行わない場合にも適用される。また、同様にして、2段目以降の各段の反応で用いられるジオールの量は、その直前の段の反応で用いられたジオールの0.6モル倍量以下にそれぞれ設定される。なお、ここで基準となる原料シリケート化合物は、先に説明したように直鎖状の縮合体構造のものとして扱われ、その分子量が用いられているため、決定構造と実際の構造との差異による誤差が発生する可能性を含んでいる。しかし、その誤差は配合設計に大きな変更を余儀なくさせる程度のものではなく、ゲル化を起こさず目的とする反応混合物を得るために、上記0.6モル倍量を1つの基準として配合量の微調整を行うことは、当業者であれば容易である。   In the method for modifying a silicate compound of the present invention, the reaction can be performed in multiple stages by adding the diol in several portions. At this time, the amount of the diol used in the first-stage reaction is preferably 0.6 mol times or less of the raw material silicate compound. If the amount exceeds 0.6 mole times, the reaction mixture may gel. This also applies when the reaction is only carried out in one stage. Similarly, the amount of the diol used in the reaction of each stage after the second stage is set to 0.6 mol times or less of the diol used in the reaction of the immediately preceding stage. In addition, since the raw material silicate compound used as a reference here is treated as a linear condensate structure as described above and its molecular weight is used, it depends on the difference between the determined structure and the actual structure. It includes the possibility of errors. However, the error is not to the extent that a large change is required in the formulation design, and in order to obtain the desired reaction mixture without causing gelation, the amount of blending is slightly reduced based on the above 0.6 mole multiple as one criterion. It is easy for those skilled in the art to make adjustments.

本発明のシリケート化合物の変性方法における反応は、当業者によく知られた通常のエステル交換方法に準じて行うことができる。この反応において、溶剤は特に使用しなくてもいいが、用いる場合には、反応物の合計重量に対して10倍以下であることが好ましい。溶剤の具体例としては、例えば、トルエン、ベンゼン、キシレンなどの芳香族炭化水素、ジクロロエタンなどのハロゲン化炭化水素、テトラヒドロフランおよびジオキサンなどのエーテル類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、酢酸エチルおよび酢酸ブチルなどのエステル類、ジメチルカーボネート、アセトニトリルなどが挙げられる。また、メタノールやエタノールなど、変性に用いるシリケートが有するアルコキシ基に相当するアルコールを溶剤として使用することも可能である
また、触媒は特に用いる必要がないが用いる場合には、エステル交換反応触媒として知られている酸または塩基を用いることができる。酸としては、塩酸、硫酸、リン酸、スルホン酸などのブレンステッド酸や有機スズ化合物などのルイス酸が挙げられる。また塩基としては、トリエチルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジアザビシクロ [2.2.2] オクタン、1,8−ジアザビシクロ [5.4.0] ウンデセン−7などの3級アミンなどを使用することができる。
The reaction in the method for modifying a silicate compound of the present invention can be carried out according to a conventional transesterification method well known to those skilled in the art. In this reaction, a solvent is not particularly required, but when used, it is preferably 10 times or less based on the total weight of the reaction product. Specific examples of the solvent include aromatic hydrocarbons such as toluene, benzene and xylene, halogenated hydrocarbons such as dichloroethane, ethers such as tetrahydrofuran and dioxane, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, ethyl acetate and Examples include esters such as butyl acetate, dimethyl carbonate, and acetonitrile. It is also possible to use an alcohol corresponding to the alkoxy group possessed by the silicate used for modification, such as methanol or ethanol, as a solvent. The acids or bases that are used can be used. Examples of the acid include Bronsted acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid and sulfonic acid, and Lewis acids such as organotin compounds. As the base, tertiary amines such as triethylamine, dimethylbenzylamine, diazabicyclo [2.2.2] octane, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undecene-7, and the like can be used.

反応温度は、触媒を使用しない場合、70〜160℃、好ましくは70〜150℃で、反応時間は約1時間以上とすることができる。   When no catalyst is used, the reaction temperature is 70 to 160 ° C., preferably 70 to 150 ° C., and the reaction time can be about 1 hour or more.

反応は、通常、エステル交換反応によるアルコールの留出が停止するまで行われる。この他、GPCや粘度を継続的に測定して、これらが変化しなくなった点で終了することも可能である。これらは、反応を多段で行う場合に、それぞれの段階ごとに適用される。   The reaction is usually carried out until the distillation of alcohol by the transesterification reaction is stopped. In addition, GPC and viscosity can be continuously measured, and the process can be terminated when they no longer change. These are applied for each stage when the reaction is carried out in multiple stages.

本発明のシリケート化合物の変性方法においては、ジオールとともに1価のアルコールを共存させて反応を行うことができる。この1価のアルコールは、上記原料シリケート化合物中のSi原子に結合したアルコキシ基とは異なるアルコキシ基を有するものである。このようなアルコールをジオールと共存させることにより、ジオールとの反応と同時に、上記原料シリケート化合物中のSi原子に結合したアルコキシ基を異なるアルコキシ基に置換することができる。   In the method for modifying a silicate compound of the present invention, the reaction can be carried out in the presence of a monohydric alcohol together with a diol. This monovalent alcohol has an alkoxy group different from the alkoxy group bonded to the Si atom in the raw silicate compound. By making such alcohol coexist with the diol, simultaneously with the reaction with the diol, the alkoxy group bonded to the Si atom in the raw material silicate compound can be substituted with a different alkoxy group.

先に述べた、シリケート化合物が有するアルコキシ基として好ましいものからすると、上記1価のアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ベンジルアルコール、ブチルセロソルブ、3−メトキシ−1−プロパノールから選ばれることが好ましい。なお、このような1価のアルコールを共存させて反応を行う場合、反応混合物のSiO2濃度の計算において、1価のアルコールをジオールと同様の反応試剤として取り扱う必要がある。 In view of the preferable alkoxy group of the silicate compound described above, the monovalent alcohol may be selected from methanol, ethanol, propanol, butanol, benzyl alcohol, butyl cellosolve, and 3-methoxy-1-propanol. preferable. When the reaction is carried out in the presence of such a monohydric alcohol, it is necessary to handle the monohydric alcohol as a reaction reagent similar to the diol in the calculation of the SiO 2 concentration of the reaction mixture.

このようにして、本発明のシリケート化合物の変性方法で得られた反応混合物が変性シリケートである。この変性シリケートは無色透明な液体で、上記原料シリケート化合物と上記ジオールとの反応物を主成分としており、若干量の上記シリケート化合物および上記ジオールといった原料成分を含んでいる可能性がある。上記原料シリケート化合物と上記ジオールとの反応物は、基本的にジオールの両末端に原料シリケート化合物が結合した構造を有しているものと考えられるが、単一の構造ではないと予想される。もともと、上記原料シリケート化合物自体が縮合度の異なる複数の縮合体を含む混合物であることから、上記変性シリケートは種々の構造を有する化合物からなる組成物であると見なすことができる。   In this way, the reaction mixture obtained by the method for modifying a silicate compound of the present invention is a modified silicate. This modified silicate is a colorless and transparent liquid, which is mainly composed of a reaction product of the raw material silicate compound and the diol, and may contain a small amount of the raw material components such as the silicate compound and the diol. The reaction product of the raw silicate compound and the diol is considered to have a structure in which the raw silicate compound is basically bonded to both ends of the diol, but is not expected to have a single structure. Originally, since the raw material silicate compound itself is a mixture containing a plurality of condensates having different degrees of condensation, the modified silicate can be regarded as a composition comprising compounds having various structures.

上記変性シリケートの重量平均分子量は、原料シリケートの分子量、用いたジオールの量および反応段数により異なってくるが、1000〜50000であることが好ましい。反応が1段階の場合には、1000〜10000であることが好ましく、多段であるときには、2400〜50000であることが好ましい。多段の場合のさらに好ましい上限値は20000である。これらの値はGPCにより求めることができる。   The weight average molecular weight of the modified silicate varies depending on the molecular weight of the raw material silicate, the amount of diol used, and the number of reaction stages, but is preferably 1000 to 50000. When the reaction is one stage, it is preferably 1000 to 10,000, and when it is multistage, it is preferably 2400 to 50,000. A more preferable upper limit in the case of multiple stages is 20000. These values can be obtained by GPC.

上記変性シリケートは、分子量160以下のジオールが有する2つの水酸基からそれぞれ水素原子を除いたジオールユニットの両末端の酸素原子に、テトラアルコキシシランの縮合物からアルコキシ基を1つ除いたシリケートユニットがそれぞれ結合した構造を有する化合物からなる。ここで、シリケートユニットの少なくとも1つは、別の上記ジオールユニットを介して別の上記シリケートユニットが結合していてもよい。   The modified silicate has a silicate unit in which one alkoxy group is removed from the condensate of tetraalkoxysilane to the oxygen atom at both ends of the diol unit obtained by removing a hydrogen atom from two hydroxyl groups of a diol having a molecular weight of 160 or less. It consists of a compound having a bonded structure. Here, at least one of the silicate units may be bonded to another silicate unit via another diol unit.

上記構造は、以下のようにして推定される。すなわち、平均6個以上のSi原子に結合したアルコキシ基を有するシリケート化合物がテトラアルコキシシラン縮合物である場合、ジオールが有する2つの水酸基が2分子のテトラアルコキシシラン縮合物のアルコキシ基1個とそれぞれエステル交換反応を起こした結果、ジオールの両末端にテトラアルコキシシラン縮合物がそれぞれ結合した反応物が得られる。特に系内においてジオール1モルに対するテトラアルコキシシラン縮合物の存在量が2モルである場合、この構造を有する反応物が優先的に生成すると考えられる。しかし、この構造を有する反応物がさらにジオールと反応することを完全に制御することは困難である。   The above structure is estimated as follows. That is, when the silicate compound having an alkoxy group bonded to 6 or more Si atoms on average is a tetraalkoxysilane condensate, each of the two hydroxyl groups of the diol has one alkoxy group of the two tetraalkoxysilane condensates and As a result of the transesterification reaction, a reaction product in which a tetraalkoxysilane condensate is bonded to both ends of the diol is obtained. In particular, when the amount of tetraalkoxysilane condensate present in the system relative to 1 mol of diol is 2 mol, it is considered that a reactant having this structure is preferentially produced. However, it is difficult to completely control that the reactant having this structure further reacts with the diol.

さらに、多段で反応を行う場合には、上記構造を有する反応物にジオールを反応させることとなる。この場合、すでにジオールがエステル交換により結合しているテトラアルコキシシラン縮合物のアルコキシ基と、別のジオールが有する1個の水酸基との反応が進行することとなる。上記反応条件下では、水酸基がそのまま残存する可能性が少ないため、もう1個の水酸基は、別の、ジオールがエステル交換によりすでに結合しているテトラアルコキシシラン縮合物のアルコキシ基との反応が起こるものと思われる。その結果として、いくつかのテトラアルコキシシラン縮合物がジオールでつながった構造を有する化合物が得られる。ただし、化合物が分子中にいくつのテトラアルコキシシラン縮合物、すなわち、シリケートユニットを何個有しているかは、平均分子量から求められる平均値としてでしか求めることはできない。ただ、上記変性シリケートを構成する主成分は、いずれもテトラアルコキシシラン縮合物がジオールでつながった構造を有するものである。なお、上記テトラアルコキシシラン縮合物のアルコキシ基の一部は、テトラアルコキシシランのアルコキシ基と異なるアルコキシ基に置換されていてもよい。これらの具体例は、先に述べたものと同じである。   Further, when the reaction is performed in multiple stages, the diol is reacted with the reactant having the above structure. In this case, the reaction between the alkoxy group of the tetraalkoxysilane condensate in which the diol has already been bonded by transesterification and one hydroxyl group of another diol proceeds. Under the above reaction conditions, since there is little possibility that a hydroxyl group remains as it is, another hydroxyl group reacts with another alkoxy group of a tetraalkoxysilane condensate in which a diol has already been bonded by transesterification. It seems to be. As a result, a compound having a structure in which several tetraalkoxysilane condensates are connected by a diol is obtained. However, how many tetraalkoxysilane condensates, that is, how many silicate units are contained in the molecule can be determined only as an average value determined from the average molecular weight. However, all of the main components constituting the modified silicate have a structure in which tetraalkoxysilane condensates are connected by a diol. A part of the alkoxy group of the tetraalkoxysilane condensate may be substituted with an alkoxy group different from the alkoxy group of tetraalkoxysilane. These specific examples are the same as those described above.

本発明の変性シリケートは、塗料に低汚染性を付与する添加剤として使用することができる。適用される塗料は特に限定されないが、疎水性の高い樹脂であるフッ素樹脂がバインダー成分として用いられている塗料が好ましい。なお、バインダー成分は硬化剤を含みうる。   The modified silicate of the present invention can be used as an additive for imparting low contamination to a paint. Although the coating material to be applied is not particularly limited, a coating material in which a fluororesin that is a highly hydrophobic resin is used as a binder component is preferable. The binder component can include a curing agent.

本発明の変性シリケートを塗料に添加する場合の配合割合は、塗料固形分100質量部に対し、0.1〜50質量部、好ましくは1〜40質量部、さらに好ましくは3〜20重量部である。変性シリケートの配合割合が少なすぎると、得られる塗膜の耐汚染性が不十分となり、逆に配合割合が多くなりすぎると、塗膜の光沢や塗り重ね付着性が低下する恐れがある。   When the modified silicate of the present invention is added to the paint, the blending ratio is 0.1 to 50 parts by weight, preferably 1 to 40 parts by weight, and more preferably 3 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the paint. is there. If the blending ratio of the modified silicate is too small, the resulting coating film has insufficient stain resistance. Conversely, if the blending ratio is too large, the gloss of the coating film and the coating adhesion may decrease.

本発明の変性シリケートは、上記バインダー成分に加え、必要に応じて着色顔料や体質顔料などの顔料成分、沈降防止剤、硬化触媒、紫外線吸収剤、酸化防止剤、レベリング剤、表面調整剤、タレ止め剤、増粘剤、消泡剤などの各種添加剤成分を当業者に知られた方法により混合することにより、塗料を得ることができる。得られた塗料は刷毛、スプレー、ローラー、コーターなどの通常の方法により、種々の基材に対して塗布された後、所定の加熱条件で硬化させることにより、約5〜200μmの膜厚の塗膜を得ることができる。このようにして得られる塗膜は、その表面の水接触角が通常のものより低くなるために耐汚染性に優れ、特に屋外で使用されるアルミ建材などの基材上に形成されて用いられることが好ましい。   The modified silicate of the present invention contains, in addition to the binder component, pigment components such as coloring pigments and extender pigments, an anti-settling agent, a curing catalyst, an ultraviolet absorber, an antioxidant, a leveling agent, a surface conditioner, A paint can be obtained by mixing various additive components such as a stopper, a thickener, and an antifoaming agent by a method known to those skilled in the art. The obtained paint is applied to various substrates by a normal method such as a brush, spray, roller, coater, etc., and then cured under a predetermined heating condition to give a coating having a thickness of about 5 to 200 μm. A membrane can be obtained. The coating film obtained in this manner has excellent contamination resistance because the water contact angle of the surface is lower than usual, and is used by being formed on a base material such as an aluminum building material used outdoors. It is preferable.

実施例における「部」および「%」は特に断らない限り、質量基準である。
シリケート化合物の構造決定
テトラメトキシシランの縮合体であるMKCシリケート51(三菱化学社製、SiO2濃度51%)について、ポリスチレンを標準物質、クロロホルムを溶出液としたGPCによってチャートを得た。なお、重量平均分子量は661であった。このチャートにおける最大ピークに起因するものの縮合度を解析し、5と決定した。MKCシリケート51を下記の構造式(II)とした場合、計算SiO2濃度は52.1%となる。カタログ記載値のSiO2濃度51%との差異は1.1%であり、この構造式を用いても問題はないと判断した。
In the examples, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.
Structure determination of silicate compound A chart was obtained by GPC using polystyrene as a standard substance and chloroform as an eluent for MKC silicate 51 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, SiO 2 concentration 51%), which is a condensate of tetramethoxysilane. The weight average molecular weight was 661. The degree of condensation due to the maximum peak in this chart was analyzed and determined to be 5. When the MKC silicate 51 is represented by the following structural formula (II), the calculated SiO 2 concentration is 52.1%. The difference between the value described in the catalog and the SiO 2 concentration of 51% was 1.1%, and it was judged that there was no problem using this structural formula.

一方、テトラメトキシシランの縮合体であるMKCシリケート56(三菱化学社製、SiO2濃度56%)について、上記と同様の検討を行った。その結果、最大ピークに起因するものの縮合度を10と決定した。MKCシリケート56を下記の構造式(III)とした場合、計算SiO2濃度は54.2%となる。カタログ記載値のSiO2濃度56%との差異は1.8%であり、この構造式を用いても問題はないと判断した。なお、GPCによる重量平均分子量は1212であった。 On the other hand, MKC silicate 56 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, SiO 2 concentration 56%), which is a condensate of tetramethoxysilane, was examined in the same manner as described above. As a result, the degree of condensation due to the maximum peak was determined to be 10. When the MKC silicate 56 is represented by the following structural formula (III), the calculated SiO 2 concentration is 54.2%. The difference between the value described in the catalog and the SiO 2 concentration of 56% was 1.8%, and it was judged that there was no problem using this structural formula. In addition, the weight average molecular weight by GPC was 1212.

実施例1
加熱装置、還流冷却器、脱水装置及び攪拌機を備えた反応器の内部を窒素置換した後、先のMKCシリケート51を864部加え、さらにジオールとしてエチレングリコール46.6部をシリケート化合物の攪拌下10分で添加した。MKCシリケート51の構造を下記の式(II)と先に決定していることから、このエチレングリコールの量は原料シリケート化合物に対して0.5モル倍量に相当する。
Example 1
The inside of a reactor equipped with a heating apparatus, reflux condenser, dehydration apparatus and stirrer was purged with nitrogen, and then 864 parts of the above-mentioned MKC silicate 51 was added. Further, 46.6 parts of ethylene glycol as a diol was stirred while stirring the silicate compound. Added in minutes. Since the structure of MKC silicate 51 has been previously determined by the following formula (II), the amount of this ethylene glycol corresponds to 0.5 mole times the amount of the raw silicate compound.

系の温度を120℃に上昇させ、エステル交換反応によって生成するメタノールを除きながら3時間反応を行った。メタノールの留出がおさまったことを確認して反応を終了し、変性シリケート820.8部を反応混合物として得た。配合から計算される変性シリケートのSiO2濃度は52.2%であり、原料シリケートの計算SiO2濃度52.1%に対する割合は100%であった。なお、得られた変性シリケートの重量平均分子量は1076であった。 The temperature of the system was raised to 120 ° C., and the reaction was carried out for 3 hours while removing methanol produced by the transesterification reaction. After confirming that distillation of methanol had stopped, the reaction was terminated, and 820.8 parts of modified silicate was obtained as a reaction mixture. The SiO 2 concentration of the modified silicate calculated from the formulation was 52.2%, and the ratio of the raw material silicate to the calculated SiO 2 concentration of 52.1% was 100%. The resulting modified silicate had a weight average molecular weight of 1076.

実施例2
実施例1において、MKCシリケート51 864部に代えて、MKCシリケート56 774.2部を用いること、およびエチレングリコールの量を46.6部から21.7部に変更する以外は同様にして反応を行った。MKCシリケート56の構造を下記の式(III)と先に決定していることから、このエチレングリコールの量は原料シリケート化合物に対して0.5モル倍量に相当する。反応混合物として得られた変性シリケートの量は734.8部であり、その重量平均分子量は2880であった。また、配合から計算される変性シリケートのSiO2濃度は54.3%であり、原料シリケート化合物の計算SiO2濃度54.3%に対する割合は100%であった。
Example 2
In Example 1, the reaction was conducted in the same manner except that 774.2 parts of MKC silicate 56 was used instead of 864 parts of MKC silicate 51, and the amount of ethylene glycol was changed from 46.6 parts to 21.7 parts. went. Since the structure of MKC silicate 56 has been previously determined by the following formula (III), the amount of this ethylene glycol corresponds to 0.5 mole times the amount of the raw silicate compound. The amount of the modified silicate obtained as a reaction mixture was 734.8 parts, and its weight average molecular weight was 2880. Further, the SiO 2 concentration of the modified silicate calculated from the blending was 54.3%, and the ratio of the raw silicate compound to the calculated SiO 2 concentration of 54.3% was 100%.

実施例3
実施例2において、エチレングリコールの添加とともに、エタノールとメタノールとの質量比が89/11である工業用アルコール90.4部を加えた。80℃で2時間加熱を行った後、系の温度を120℃まで上昇させ、エステル交換反応によって生成するメタノールを除きながら3時間反応を行った。メタノールの留出がおさまったことを確認して反応を終了し、変性シリケート758.1部を反応混合物として得た。また、変性シリケートのNMRを測定したところ、メトキシシリル基/エトキシシリル基の比率は90/10であった。配合およびメトキシシリル基/エトキシシリル基の比率から計算される変性シリケートのSiO2濃度は52.9%であり、原料シリケート化合物の計算SiO2濃度54.3%に対する割合は98%であった。また、GPCによる分子量測定では、得られた変性シリケートの重量平均分子量は2517であった。
Example 3
In Example 2, 90.4 parts of industrial alcohol having a mass ratio of ethanol to methanol of 89/11 was added along with the addition of ethylene glycol. After heating at 80 ° C. for 2 hours, the temperature of the system was raised to 120 ° C., and the reaction was carried out for 3 hours while removing methanol produced by the transesterification reaction. After confirming that distillation of methanol had stopped, the reaction was completed, and 758.1 parts of a denatured silicate was obtained as a reaction mixture. Moreover, when NMR of the modified silicate was measured, the ratio of methoxysilyl group / ethoxysilyl group was 90/10. The SiO 2 concentration of the modified silicate calculated from the formulation and the ratio of methoxysilyl group / ethoxysilyl group was 52.9%, and the ratio of the raw silicate compound to the calculated SiO 2 concentration of 54.3% was 98%. Moreover, in the molecular weight measurement by GPC, the weight average molecular weight of the obtained modified silicate was 2517.

実施例4
実施例3と同様の手順で反応を行った後、エチレングリコールのメチルエチルケトン10%質量溶液108.6部を加え、120℃で1時間加熱を行った。その後さらに、エチレングリコールのメチルエチルケトン10%質量溶液54.3部を加えて、120℃で1時間加熱を行い、変性シリケート744.4部を得た。変性シリケートのNMRを測定したところ、メトキシシリル基/エトキシシリル基の比率は90/10であった。配合およびメトキシシリル基/エトキシシリル基の比率からから計算される変性シリケートのSiO2濃度は53%であり、原料シリケート化合物の計算SiO2濃度54.3%に対する割合は98%であった。また、GPCによる分子量測定では、得られた変性シリケートの重量平均分子量は11654であった。
Example 4
After reacting in the same procedure as in Example 3, 108.6 parts of a 10% mass solution of ethylene glycol in methyl ethyl ketone was added and heated at 120 ° C. for 1 hour. Thereafter, 54.3 parts of a 10% mass solution of ethylene glycol in methyl ethyl ketone was added and heated at 120 ° C. for 1 hour to obtain 744.4 parts of a modified silicate. When NMR of the modified silicate was measured, the ratio of methoxysilyl group / ethoxysilyl group was 90/10. The SiO 2 concentration of the modified silicate calculated from the composition and the ratio of methoxysilyl group / ethoxysilyl group was 53%, and the ratio of the raw silicate compound to the calculated SiO 2 concentration of 54.3% was 98%. Moreover, in the molecular weight measurement by GPC, the weight average molecular weight of the obtained modified silicate was 11654.

実施例5
実施例3において、エチレングリコールの代わりにペンタンジオール36.5部を用いること以外は同様にして変性シリケートを得た。
Example 5
In Example 3, a modified silicate was obtained in the same manner except that 36.5 parts of pentanediol was used instead of ethylene glycol.

実施例6
実施例3において、原料シリケート化合物として、MKCシリケート51 206.5部とMKCシリケート56 367.5部との混合物を用いた以外は同様にして、変性シリケートを得た。
Example 6
A modified silicate was obtained in the same manner as in Example 3, except that a mixture of 206.5 parts of MKC silicate 51 and 367.5 parts of MKC silicate 56 was used as the raw silicate compound.

実施例7
実施例3において、エチレングリコールの量を26.0部に増量した以外は同様にして変性シリケートを得た。これらの結果を表1にまとめて示した。
Example 7
In Example 3, a modified silicate was obtained in the same manner except that the amount of ethylene glycol was increased to 26.0 parts. These results are summarized in Table 1.

比較例1
加熱装置、還流冷却器、脱水装置及び攪拌機を備えた反応器の内部を窒素置換した後、MKCシリケート56を774.2部加え、さらに蒸留水4.2部および35%塩酸4.2部を攪拌下10分で添加した。系の温度を150℃に上昇させ、脱水縮合反応によって生成するメタノールを除きながら3時間反応を行った。得られた変性シリケートの重量平均分子量は3851であった。
Comparative Example 1
After the inside of the reactor equipped with a heating device, reflux condenser, dehydration device and stirrer was purged with nitrogen, 774.2 parts of MKC silicate 56 was added, and 4.2 parts of distilled water and 4.2 parts of 35% hydrochloric acid were further added. Added in 10 minutes with stirring. The temperature of the system was raised to 150 ° C., and the reaction was carried out for 3 hours while removing methanol produced by the dehydration condensation reaction. The resulting modified silicate had a weight average molecular weight of 3851.

<貯蔵安定性評価>
得られた変性シリケートを60℃の環境に保ち、7日経過した後の様子を以下の基準で目視観察した結果を示した。
○:変化なし
×:ゲル化または明らかに粘度の増加が確認される
<Storage stability evaluation>
The obtained modified silicate was kept in an environment at 60 ° C., and the result after 7 days had passed was visually observed according to the following criteria.
○: No change ×: Gelation or obvious increase in viscosity is confirmed

<再現性評価>
各実施例および比較例1について、再度、反応を行い、先に得られた変性シリケートと同じものが得られるかどうかを検討した。
○:同じものが得られた
×:同じものが得られなかった
上記の結果を以下の表1にまとめて示した。
<Reproducibility evaluation>
About each Example and Comparative Example 1, it reacted again and it was examined whether the same thing as the modified | denatured silicate obtained previously could be obtained.
○: The same thing was obtained ×: The same thing was not obtained The above results are summarized in Table 1 below.

実施例8
デュフロンK300艶消しブラック(日本ペイント社製の熱硬化型フッ素樹脂塗料)に対して、樹脂固形分の13.3%に相当する量の実施例4で得た変性シリケートを加えた。こうして得られた塗料をアルミ板上に乾燥膜厚30μmになるように塗布し、170℃で20分間加熱乾燥して硬化膜を得た。この硬化膜を蒸留水に24時間浸漬し、乾燥した後の水接触角を測定したところ、51度であった。なお、変性シリケートの代わりにMKCシリケート56を用いた場合の水接触角は78度であった。
Example 8
The amount of the modified silicate obtained in Example 4 corresponding to 13.3% of the resin solid content was added to Duflon K300 matte black (thermosetting fluororesin paint manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.). The coating material thus obtained was applied on an aluminum plate so as to have a dry film thickness of 30 μm, and dried by heating at 170 ° C. for 20 minutes to obtain a cured film. When this cured film was immersed in distilled water for 24 hours and dried, the water contact angle was measured and found to be 51 degrees. In addition, the water contact angle when MKC silicate 56 was used instead of the modified silicate was 78 degrees.

本発明のシリケート化合物の変性方法では、反応混合物として得られる変性シリケートの分子量が原料シリケートよりも大きくなっていることから、ジオールとの反応が進行していることが確認できた。また、本発明の変性シリケートは安定なものであり、変性方法についての再現性も確認された。これに対して、従来の水を用いた加水分解縮合では、反応が再現できず、得られたものの貯蔵安定性に欠けていた。また、実施例4で得られた変性シリケートは、フッ素塗料に添加した場合、従来のアルキルシリケートに比べて、塗膜表面を充分に親水化することができることがわかった。   In the method for modifying a silicate compound of the present invention, the molecular weight of the modified silicate obtained as a reaction mixture was larger than that of the raw material silicate, so that it was confirmed that the reaction with the diol had proceeded. Moreover, the modified silicate of the present invention was stable, and reproducibility of the modification method was also confirmed. On the other hand, in the conventional hydrolysis condensation using water, the reaction could not be reproduced, and the obtained product lacked storage stability. Moreover, when the modified silicate obtained in Example 4 was added to the fluorine paint, it was found that the surface of the coating film can be sufficiently hydrophilized as compared with the conventional alkyl silicate.

本発明の変性方法によって得られる変性シリケートは、疎水性の高いフッ素樹脂を含む塗料に添加することによって、塗料に耐汚染性を付与することができる。   The modified silicate obtained by the modification method of the present invention can impart stain resistance to a paint by adding it to a paint containing a highly hydrophobic fluororesin.

Claims (14)

平均6個以上のSi原子に結合したアルコキシ基を有するシリケート化合物をジオールと反応させて反応混合物を得るシリケート化合物の変性方法において、
前記ジオールがエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、およびノナンジオールからなる群より選択される少なくとも1つのジオールであり、
前記反応混合物のSiO2濃度が、前記シリケート化合物のSiO2濃度の70%以上であることを特徴とするシリケート化合物の変性方法。
In the method for modifying a silicate compound, a silicate compound having an alkoxy group bonded to an average of 6 or more Si atoms is reacted with a diol to obtain a reaction mixture.
The diol is at least one diol selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, pentanediol, hexanediol, and nonanediol ;
The method for modifying a silicate compound, wherein the SiO 2 concentration of the reaction mixture is 70% or more of the SiO 2 concentration of the silicate compound.
メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ベンジルアルコール、ブチルセロソルブ、および3−メトキシ−1−プロパノールからなる群より選択される少なくとも1つのアルコールであって、前記Si原子に結合したアルコキシ基とは異なるアルコキシ基を有するアルコールを共存させた状態で前記シリケート化合物を前記ジオールと反応させる、請求項1記載のシリケート化合物の変性方法。At least one alcohol selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, butanol, benzyl alcohol, butyl cellosolve, and 3-methoxy-1-propanol, wherein the alkoxy group is different from the alkoxy group bonded to the Si atom. The method for modifying a silicate compound according to claim 1, wherein the silicate compound is reacted with the diol in the presence of an alcohol having the alcohol. 前記ジオールがエチレングリコールである、請求項1または2記載のシリケート化合物の変性方法。The method for modifying a silicate compound according to claim 1 or 2, wherein the diol is ethylene glycol. 前記Si原子に結合したアルコキシ基が、メトキシ基および/またはエトキシ基である請求項1〜3のいずれか1つに記載のシリケート化合物の変性方法。 The method for modifying a silicate compound according to any one of claims 1 to 3, wherein the alkoxy group bonded to the Si atom is a methoxy group and / or an ethoxy group. 前記Si原子に結合したアルコキシ基の一部が、プロピルオキシ基、ブトキシ基、ベンジルオキシ基、2−ブトキシエチルオキシ基、3−メトキシ−1−プロピルオキシ基に置換されている請求項1〜4のいずれか1つに記載のシリケート化合物の変性方法。 Some alkoxy groups attached to the Si atom, a propyloxy group, a butoxy group, benzyloxy group, 2-butoxyethyl group, 3-methoxy-1-claims have been replaced by propyl group 1-4 The modification | denaturation method of the silicate compound as described in any one of these . 前記ジオールの量が前記シリケート化合物の0.6モル倍量以下である請求項1〜5のいずれか1つに記載のシリケート化合物の変性方法。 The method for modifying a silicate compound according to any one of claims 1 to 5, wherein the amount of the diol is not more than 0.6 mol times the amount of the silicate compound. 前記ジオールとの反応が多段で行われ、1段目の反応で用いられるジオールの量が、前記シリケート化合物の0.6モル倍量以下である請求項1〜6のいずれか1つに記載のシリケート化合物の変性方法。 The reaction of the diol is carried out in multiple stages, the amount of diol used in the reaction of the first stage is, according to any one of claims 1 to 6 is 0.6 times the molar amount following the silicate compound A method for modifying a silicate compound. 前記2段目以降の各段の反応で用いられるジオールの量が、直前の段の反応で用いられたジオールのそれぞれ0.6モル倍量以下である請求項記載のシリケート化合物の変性方法。 The method for modifying a silicate compound according to claim 7 , wherein the amount of the diol used in the reaction of each stage after the second stage is 0.6 mol times or less of the diol used in the reaction of the immediately preceding stage. 前記多段反応に用いられるジオールの合計量が前記シリケート化合物の1モル倍量以下である請求項または記載のシリケート化合物の変性方法。 The method for modifying a silicate compound according to claim 7 or 8, wherein the total amount of diols used in the multistage reaction is 1 mol or less of the silicate compound. 請求項1〜のいずれか1つに記載のシリケート化合物の変性方法により得られた変性シリケート。 Modified silicate obtained by the method for modifying the silicate compound as claimed in any one of claims 1-9. オールが有する2つの水酸基からそれぞれ水素原子を除いたジオールユニットの両末端の酸素原子に、テトラアルコキシシランの縮合物からアルコキシ基を1つ除いたシリケートユニットがそれぞれ結合した構造を有する化合物からなる変性シリケートであって、
前記ジオールが、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、およびノナンジオールからなる群より選択される少なくとも1つのジオールである、変性シリケート
The oxygen atoms at both ends of the diol units excluding each a hydrogen atom from two hydroxyl groups di ol having, removing one silicate unit alkoxy groups from the condensation product of tetraalkoxysilane a compound having a structure bonded respectively A modified silicate ,
A modified silicate, wherein the diol is at least one diol selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, pentanediol, hexanediol, and nonanediol .
前記シリケートユニットの少なくとも1つは、別の前記ジオールユニットを介して別の前記シリケートユニットが結合している請求項11記載の変性シリケート。 The modified silicate according to claim 11 , wherein at least one of the silicate units is bound to another silicate unit via another diol unit. 請求項10〜12のいずれか1つに記載の変性シリケートを含む塗料組成物。 A coating composition comprising the modified silicate according to any one of claims 10 to 12 . フッ素樹脂をバインダー成分として含む請求項13記載の塗料組成物。 The coating composition of Claim 13 which contains a fluororesin as a binder component.
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