JP2005298561A - Method for producing aqueous organopolysiloxane solution and coating composition - Google Patents

Method for producing aqueous organopolysiloxane solution and coating composition Download PDF

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Ryuichi Aoki
隆一 青木
Hideyuki Okamoto
英之 岡本
Tadashi Hatakeyama
忠 畠山
Hiroji Sasaki
博治 佐々木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aqueous organopolysiloxane solution which can be used as a coating composition that forms a coating film excellent in storage stability and also excellent in curability, stain resistance, hot water resistance and adhesiveness. <P>SOLUTION: The aqueous organopolysiloxane solution is prepared by the steps of: (I) mixing (a) 100 pts.mass of a partially hydrolyzed copolycondensate for example of phenyltrimethoxysilane and dimethyldimethoxysilane, (b) 5-70 pts.mass of methyltrimethoxysilane and dimethyldimethoxysilane, (c) 3-30 pts.mass of an amino group-containing alkoxysilane with 0.2-0.5 Eq water based on 1 Eq of a hydrolyzable functional group in the (a)-(c) components and subjecting the resulting mixture to hydrolysis-condensation reaction; (II) adding a predetermined amount of acid (d) and water (c) to a reactant solution obtained in step (I) and subjecting the resulting mixture to hydrolysis-condensation reaction; (III) adding a predetermined amount (e) of an epoxy group-containing alkoxysilane, acid and water to a reactant solution obtained in step (II); and then (IV) optionally adding water to the resulting mixture. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、貯蔵安定性に優れた水性オルガノポリシロキサン溶液の製造方法、及び水性オルガノポリシロキサンを結合剤として含有するコーティング組成物であって、硬化性や耐汚染性、耐熱水性、密着性に優れた塗膜を形成するコーティング組成物に関する。   The present invention relates to a method for producing an aqueous organopolysiloxane solution having excellent storage stability, and a coating composition containing the aqueous organopolysiloxane as a binder, which has excellent curability, stain resistance, hot water resistance, and adhesion. The present invention relates to a coating composition that forms an excellent coating film.

近年、揮発性有機化合物(VOC)や、毒性等の低減に関する環境規制が厳しくなり、また、省資源の観点から、塗料業界では溶媒として、有機溶剤を使用した塗料から、水を使用した塗料への転換がなされつつある。水を溶媒とした水性塗料は、広く実用化されてきているが、水性オルガノポリシロキサンを結合剤とする無機系塗料は、多くの有機系塗膜への密着性が劣ること及び、貯蔵中にゲル化し易く、貯蔵安定性が悪く、コーティング組成物として十分実用化されるに到っていない。
水溶性アクリル樹脂にオルガノポリシロキサン成分を複合化した水分散化合物を塗料組成物として用いる方法(例えば、特許文献1、2参照)や、オルガノポリシロキサン成分存在下でアクリル乳化重合したエマルジョン組成物(例えば、特許文献3参照)がある。
しかし、これらの塗膜では、ポリシロキサン成分が塗膜内部又は塗膜表面以外に均等分散するために、耐候性や汚染防止の効果はそれほど期待できない。
In recent years, environmental regulations regarding the reduction of volatile organic compounds (VOC) and toxicity have become stricter, and from the viewpoint of resource saving, the paint industry has changed from paints using organic solvents to paints using water as a solvent. The change is being made. Water-based paints using water as a solvent have been widely put into practical use, but inorganic paints using water-based organopolysiloxane as a binder have poor adhesion to many organic coatings, and during storage It is easily gelled, has poor storage stability, and has not been sufficiently put into practical use as a coating composition.
A method using an aqueous dispersion compound in which an organopolysiloxane component is combined with a water-soluble acrylic resin as a coating composition (for example, see Patent Documents 1 and 2), or an emulsion composition obtained by acrylic emulsion polymerization in the presence of an organopolysiloxane component ( For example, see Patent Document 3.
However, in these coating films, since the polysiloxane component is uniformly dispersed outside the coating film surface or the coating film surface, the effects of weather resistance and prevention of contamination cannot be expected so much.

特開平10−60280号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-60280 特開平10−36514号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-36514 特開平11−49984号公報JP 11-49984 A

本発明は、このような従来技術の課題を背景になされたもので、貯蔵安定性に優れた水性オルガノポリシロキサン溶液を製造する方法、及び、該水性オルガノポリシロキサンを結合剤として含有し、硬化性や耐汚染性、耐熱水性、密着性に優れた塗膜を形成するコーティング組成物を提供することを目的とする。   The present invention has been made against the background of the problems of the prior art, and includes a method for producing an aqueous organopolysiloxane solution having excellent storage stability, and the aqueous organopolysiloxane as a binder, which is cured. It aims at providing the coating composition which forms the coating film excellent in property, stain resistance, hot water resistance, and adhesiveness.

本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、以下の構成を有する水性オルガノポリシロキサンを調製することにより、硬化性や耐汚染性、耐熱水性、密着性に優れた塗膜を形成するコーティング組成物を提供するものである。
即ち、本発明は、以下の工程を有する水性オルガノポリシロキサン溶液の調製方法及びそれにより得られる水性オルガノポリシロキサンを含有するコーティング組成物に関するものである。
(I)(a)一般式(1)R1 nSi(OR24-n〔式中、R1はフェニル基、R2はメチル基、nは1又は2である〕で示されるオルガノシランと、一般式(2)R3 nSi(OR44-n〔式中、R3とR4はメチル基、nは1又は2である〕で示されるオルガノシランとの部分加水分解縮合物100質量部と、(b)一般式(3)R5 nSi(OR64-n〔式中、R5は炭素数1〜8の有機基、R6は炭素数1〜5のアルキル基、nは1又は2である〕で示されるオルガノシラン5〜70質量部と、(c)アミノ基含有アルコキシシラン3〜30質量部と、これら(a)〜(c)成分中の加水分解性官能基1当量に対し、0.2〜0.5当量の水とを混合し、加水分解縮合反応させる工程、次いで
As a result of diligent investigations to solve the above problems, the present inventors have prepared a water-based organopolysiloxane having the following constitution, thereby producing a coating film excellent in curability, stain resistance, hot water resistance, and adhesion. A coating composition to be formed is provided.
That is, the present invention relates to a method for preparing an aqueous organopolysiloxane solution having the following steps and a coating composition containing the aqueous organopolysiloxane obtained thereby.
(I) (a) R 1 n Si (OR 2 ) 4-n [wherein R 1 is a phenyl group, R 2 is a methyl group, and n is 1 or 2] Partial hydrolysis of silane with an organosilane represented by the general formula (2) R 3 n Si (OR 4 ) 4-n wherein R 3 and R 4 are methyl groups and n is 1 or 2. 100 parts by mass of condensate and (b) general formula (3) R 5 n Si (OR 6 ) 4-n [wherein R 5 is an organic group having 1 to 8 carbon atoms, R 6 is 1 to 5 carbon atoms] In the alkyl group, n is 1 or 2], (c) 3-30 parts by mass of an amino group-containing alkoxysilane, and the components (a) to (c) A step of mixing 0.2 to 0.5 equivalents of water with respect to 1 equivalent of hydrolyzable functional group, followed by hydrolysis condensation reaction,

(II)工程(I)で得られた反応物溶液中に、(d)前記(c)のアミノ基1当量に対し0.25〜0.65当量の酸、及び、(a)〜(c)成分中の加水分解性官能基の1当量に対し少なくとも0.8当量以上の水とを加え、加水分解縮合反応させる工程、次いで、
(III)工程(II)で得られた反応物溶液中に、(e)前記(c)のアミノ基1当量に対し0.3〜1.0当量のエポキシ基含有アルコキシシランと、前記(c)のアミノ基1当量に対し0.35〜0.75当量の酸と、(e)成分中の加水分解性官能基1当量に対し1当量以上の水とを加え、加水分解縮合反応及び付加反応させる工程、次いで、
(IV)工程(III)で得られた反応物溶液中に、必要に応じて、水を加える工程。
(II) In the reaction product solution obtained in step (I), (d) 0.25 to 0.65 equivalents of acid with respect to 1 equivalent of the amino group of (c), and (a) to (c) ) A step of adding at least 0.8 equivalents of water to 1 equivalent of hydrolyzable functional groups in the component, followed by hydrolysis condensation reaction,
(III) In the reactant solution obtained in the step (II), (e) 0.3 to 1.0 equivalent of an epoxy group-containing alkoxysilane with respect to 1 equivalent of the amino group of (c) and the above (c) ) Add 0.35 to 0.75 equivalent of acid to 1 equivalent of amino group and 1 equivalent or more of water to 1 equivalent of hydrolyzable functional group in component (e), followed by hydrolysis condensation reaction and addition Reacting, then
(IV) A step of adding water to the reaction solution obtained in step (III) as necessary.

本発明により、貯蔵安定性に優れた水性オルガノポリシロキサン溶液を製造することができ、硬化性や耐汚染性、耐熱水性に優れた塗膜を形成するコーティング組成物を提供することが可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, an aqueous organopolysiloxane solution having excellent storage stability can be produced, and a coating composition that forms a coating film having excellent curability, stain resistance, and hot water resistance can be provided. .

以下、本発明について、詳細に説明する。
本発明の水性オルガノポリシロキサン溶液の製造に使用する各成分について説明する。
(a)成分
(a)成分は、一般式(1)R1 nSi(OR24-n〔式中、R1はフェニル基、R2はメチル基、nは1又は2である〕で示されるオルガノシランと、一般式(2)R3 nSi(OR44-n〔式中、R3とR4はメチル基、nは1又は2である〕で示されるオルガノシランとの部分加水分解縮合物である。
該縮合物のポリスチレン換算重量平均分子量は、例えば、300〜5000、好ましくは、500〜3000が適当であり、このような分子量の縮合物を使用することにより、貯蔵安定性を悪化させることなく、密着性の良い塗膜が得られる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Each component used for manufacture of the aqueous | water-based organopolysiloxane solution of this invention is demonstrated.
Component (a) Component (a) is represented by the general formula (1) R 1 n Si (OR 2 ) 4-n [wherein R 1 is a phenyl group, R 2 is a methyl group, and n is 1 or 2] An organosilane represented by the general formula (2): R 3 n Si (OR 4 ) 4-n wherein R 3 and R 4 are methyl groups, and n is 1 or 2. It is a partial hydrolysis-condensation product.
The polystyrene-converted weight average molecular weight of the condensate is, for example, 300 to 5000, preferably 500 to 3000. By using a condensate having such a molecular weight, the storage stability is not deteriorated. A coating film with good adhesion can be obtained.

該縮合物は、(a)成分において、上記一般式(1)で示されるオルガノシランと、上記一般式(2)で示されるオルガノシランとを、20:80〜90:10の質量割合で含むことが好ましい。
このような縮合物の具体例としては、市販品として東レ・ダウコーニング社製のDC3037、DC3074;信越化学工業社製のKR−510等が好適に挙げられる。これらオルガノシラン部分加水分解縮合物は、1種単独で使用することも、2種以上混合して使用することもできる。
In the component (a), the condensate contains the organosilane represented by the general formula (1) and the organosilane represented by the general formula (2) in a mass ratio of 20:80 to 90:10. It is preferable.
Specific examples of such condensates include commercially available products such as DC3037 and DC3074 manufactured by Toray Dow Corning, and KR-510 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. These organosilane partial hydrolysis condensates can be used alone or in combination of two or more.

(b)成分
(b)成分は、一般式(3)、R5 nSi(OR64-n〔式中、R5は炭素数1〜8の有機基、R6は炭素数1〜5のアルキル基、nは1又は2である〕で示されるオルガノシランである。
上記式(3)において、R5としての有機基としては、例えば、アルキル基や、シクロアルキル基、ビニル基、アリール基等が挙げられる。
ここで、アルキル基としては、直鎖でも分岐したものでもよい。アルキル基としては、例えば、メチル基や、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基等のアルキル基が挙げられる。好ましいアルキル基は、炭素数が、1〜4個のものである。
(B) Component (b) component is represented by the general formula (3), R 5 n Si (OR 6) in 4-n [wherein, R 5 is an organic group having 1 to 8 carbon atoms, R 6 is 1 to carbon atoms 5 is an alkyl group, and n is 1 or 2.
In the above formula (3), examples of the organic group as R 5 include an alkyl group, a cycloalkyl group, a vinyl group, and an aryl group.
Here, the alkyl group may be linear or branched. Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, Examples thereof include alkyl groups such as heptyl group and octyl group. Preferred alkyl groups are those having 1 to 4 carbon atoms.

シクロアルキル基としては、例えば、シクロヘキシル基や、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等が好適に挙げられる。
アリール基としては、例えば、フエニル基等が好適に挙げられる。
上記各官能基は、任意に置換基を有してもよい。このような置換基としては、例えば、ハロゲン原子(例えば、塩素原子や、臭素原子、フッ素原子等)や、(メタ)アクリロイル基、メルカプト基、脂環式基等が挙げられる。
Preferred examples of the cycloalkyl group include a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, a cyclooctyl group, and the like.
Preferable examples of the aryl group include a phenyl group.
Each of the functional groups may optionally have a substituent. Examples of such a substituent include a halogen atom (for example, a chlorine atom, a bromine atom, and a fluorine atom), a (meth) acryloyl group, a mercapto group, and an alicyclic group.

6としてのアルキル基としては、直鎖でも分岐したものでもよい。このようなアルキル基としては、例えば、メチル基や、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基等が挙げられ、好ましいアルキル基は、炭素数が、1〜2個のものである。
上記式(3)で示されるオルガノシランの具体例としては、メチルトリメトキシシランや、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、
The alkyl group as R 6 may be linear or branched. Examples of such an alkyl group include a methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, and pentyl group. And preferred alkyl groups are those having 1 to 2 carbon atoms.
Specific examples of the organosilane represented by the above formula (3) include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, and n-propyltriethoxysilane. , Isopropyltrimethoxysilane, isopropyltriethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltriethoxysilane,

γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジメトキシメチルフェニルシラン、ジメチルジプロポキシシランなどが挙げられるが、好ましくは、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシランである。これらオルガノシランは、1種単独で使用することも、2種以上混合して使用することもできる。 γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldi Examples include ethoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyldiethoxysilane, dimethoxymethylphenylsilane, dimethyldipropoxysilane, and the like, preferably methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyl Dimethoxysilane and dimethyldiethoxysilane. These organosilanes can be used singly or in combination of two or more.

(c)成分
(c)成分は、分子内にアミノ基を有し、加水分解縮合反応可能なアルコキシシランであり、好ましくは、次式(4)で示されるアルコキシシランを好適に使用することができる。一般式(4)(R7−NH−R8−)mSiR9 n(OR104-m-n〔式中、R7は水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数5〜8のシクロアルキル基、炭素数6〜8のアリール基、又はアミノ基であり、R8は炭素数1〜5のアルキレン基であり、R9及びR10は、炭素数1〜5のアルキル基であり、mは0又は1であり、nは1又は2である〕
Component (c) The component (c) is an alkoxysilane having an amino group in the molecule and capable of undergoing a hydrolytic condensation reaction. Preferably, an alkoxysilane represented by the following formula (4) is preferably used. it can. Formula (4) (R 7 -NH- R 8 -) m SiR 9 n (OR 10) 4-mn wherein, R 7 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, C5-8 A cycloalkyl group, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms, or an amino group, R 8 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and R 9 and R 10 are alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms. Yes, m is 0 or 1, and n is 1 or 2.

式(4)において、R7としてのアルキル基としては、直鎖でも分岐したものでもよい。このようなアルキル基としては、例えば、メチル基や、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基等が挙げられる。
7としてのシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基や、シクロヘキシル等が好適に挙げられる。
7としてのアリール基としては、例えば、フェニル基等が好適に挙げられる。
7としてのアミノ基としては、例えば、置換若しくは未置換のアミノ基が好適に挙げられる。R7のアミノ基としては、アミノ基の一方の水素原子又は両方の水素原子が、例えば、炭素数1〜5のアルキル基で置換されたものが好適なものとして挙げられる。このようなアルキル基の範囲は、以下で述べるR9及びR10としてアルキル基の範囲と同様である。
In the formula (4), the alkyl group as R 7 may be linear or branched. Examples of such an alkyl group include a methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, and pentyl group. Is mentioned.
Preferable examples of the cycloalkyl group as R 7 include a cyclopentyl group and cyclohexyl.
Preferable examples of the aryl group as R 7 include a phenyl group.
Preferred examples of the amino group as R 7 include a substituted or unsubstituted amino group. Preferred examples of the amino group for R 7 include one in which one or both hydrogen atoms of the amino group are substituted with, for example, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. The range of such an alkyl group is the same as the range of the alkyl group as R 9 and R 10 described below.

8としてのアルキレン基としては、直鎖でも分岐したものでもよい。このようなアルキレン基としては、例えば、メチレン基や、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等が挙げられる。
9及びR10としてのアルキル基としては、直鎖でも分岐したものでもよい。R9及びR10としてのアルキル基としては、例えば、メチル基や、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基等のアルキル基が好適に挙げられる。好ましいアルキル基としては、炭素数が、例えば、1〜2個のものである。
The alkylene group as R 8 may be linear or branched. Examples of such an alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group.
The alkyl group as R 9 and R 10 may be linear or branched. Examples of the alkyl group as R 9 and R 10 include alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, and pentyl group. A group is preferably mentioned. Preferred alkyl groups are those having 1 to 2 carbon atoms, for example.

具体的なアミノ基含有アルコキシシランとしては、例えば、γ−アミノプロピルトリメトキシシランや、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−シクロヘキシル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−シクロヘキシル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。これらアミノ基含有アルコキシシランは、1種単独で使用することも、2種以上混合して使用することもできる。   Specific examples of the amino group-containing alkoxysilane include γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, N- ( β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, N-cyclohexyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-cyclohexyl-γ- Examples include aminopropyltriethoxysilane, γ- (2-aminoethyl) -aminopropyltrimethoxysilane, γ- (2-aminoethyl) -aminopropylmethyldimethoxysilane, and γ-anilinopropyltrimethoxysilane. These amino group-containing alkoxysilanes can be used alone or in combination of two or more.

(d)成分
(d)成分は、上記(c)のアミノ基含有アルコキシシランの中和剤として作用し、水への溶解・分散を容易にするため添加する酸である。具体的には、硝酸や塩酸などの無機酸、酢酸やギ酸、プロピオン酸、乳酸などの有機酸等を挙げることができる。
(e)成分
(e)成分は、エポキシ基と加水分解性アルコキシシリル基との双方を有する化合物であり、塗膜の硬化性及び耐熱水性をより向上する目的で使用される。
このような化合物としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランや、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランなどのエポキシ化合物等が代表的なものとして挙げられる。これらエポキシ基含有アルコキシシランは、1種単独で使用することも、2種以上混合して使用することもできる。
Component (d) The component (d) is an acid added to act as a neutralizing agent for the amino group-containing alkoxysilane of the above (c) and facilitate dissolution / dispersion in water. Specific examples include inorganic acids such as nitric acid and hydrochloric acid, and organic acids such as acetic acid, formic acid, propionic acid, and lactic acid.
(E) Component The component (e) is a compound having both an epoxy group and a hydrolyzable alkoxysilyl group, and is used for the purpose of further improving the curability and hot water resistance of the coating film.
Such compounds include γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyl. Typical examples include epoxy compounds such as diethoxysilane. These epoxy group-containing alkoxysilanes can be used singly or in combination of two or more.

次に、本発明の水性オルガノポリシロキサン溶液の製造方法について説明する。
まず、(I)工程では、前述の(a)成分、(b)成分、(c)成分とを水の存在下で加水分解及び縮合反応させる。
各々の成分の混合割合は、(a)成分100質量部に対して、(b)成分5〜70質量部、好ましくは、20〜50質量部が適当である。また、(a)成分100質量部に対して、(c)成分3〜30質量部、好ましくは、10〜25質量部が適当である。
なお、(b)成分が前記範囲より少ないと、加水分解縮合反応時にゲル化を起こしやすく、逆に多過ぎると、水分散性が困難になるので、好ましくない。
Next, the manufacturing method of the aqueous | water-based organopolysiloxane solution of this invention is demonstrated.
First, in the step (I), the component (a), the component (b), and the component (c) are hydrolyzed and condensed in the presence of water.
The mixing ratio of each component is suitably 5 to 70 parts by mass, preferably 20 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of (a) component. Moreover, 3-30 mass parts of (c) component with respect to 100 mass parts of (a) component, Preferably, 10-25 mass parts is suitable.
In addition, when the amount of the component (b) is less than the above range, gelation is likely to occur during the hydrolysis-condensation reaction. On the other hand, when the amount is too large, water dispersibility becomes difficult.

(c)成分が前記範囲より少ないと、得られるオルガノポリシロキサンが安定に水に溶解もしくは分散しないため、貯蔵安定性が悪くなり、逆に多過ぎると得られる塗膜の耐熱水性等が悪くなるので、好ましくない。
加える水の量は、(a)〜(c)成分の混合物中の合計加水分解性官能基1当量に対し、0.2〜0.5当量、好ましくは、0.25〜0.4当量が適当である。なお、水の量が前記範囲より少ないと、水分散性が悪くなり、逆に多過ぎると、ゲル化等の重合安定性が悪くなるので好ましくない。
(a)成分中の未反応のオルガノシランは、(b)成分に含まれる。
If the amount of the component (c) is less than the above range, the resulting organopolysiloxane does not dissolve or disperse stably in water, resulting in poor storage stability. Therefore, it is not preferable.
The amount of water added is 0.2 to 0.5 equivalent, preferably 0.25 to 0.4 equivalent, relative to 1 equivalent of the total hydrolyzable functional group in the mixture of components (a) to (c). Is appropriate. In addition, when the amount of water is less than the above range, water dispersibility is deteriorated. On the other hand, when the amount is too large, polymerization stability such as gelation is deteriorated, which is not preferable.
Unreacted organosilane in component (a) is included in component (b).

(I)工程での加水分解縮合反応は、通常、40〜80℃、好ましくは、45〜65℃で、例えば、2〜5時間反応させる方法が好適であるが、この方法に限定されるものではない。
得られる反応物は、通常、ポリスチレン換算重量平均分子量約2500〜20000の加水分解縮合物である。なお、この反応系では、加水分解して脱離したアルコールにより溶液状態となる。(I)工程では、後述する酸の不存在下で反応させるため、未反応のオルガノシランが残存しやすく、そのため貯蔵安定性や塗膜の硬化性が悪くなるので、本発明においては、更に(II)工程で、酸と水との存在下で、加水分解縮合反応させる。なお、(I)工程で、酸の存在下で反応させると、塗膜の硬化性が悪くなるため、好ましくない。
The hydrolysis condensation reaction in the step (I) is usually 40 to 80 ° C., preferably 45 to 65 ° C., for example, a method of reacting for 2 to 5 hours is preferable, but the method is limited to this method. is not.
The obtained reaction product is usually a hydrolysis-condensation product having a polystyrene-equivalent weight average molecular weight of about 2500 to 20000. In addition, in this reaction system, it will be in a solution state with the alcohol which hydrolyzed and removed. In the step (I), since the reaction is performed in the absence of an acid described later, unreacted organosilane is likely to remain, so that the storage stability and the curability of the coating film are deteriorated. In step II), the hydrolysis condensation reaction is carried out in the presence of acid and water. In addition, when it is made to react in presence of an acid at (I) process, since sclerosis | hardenability of a coating film will worsen, it is unpreferable.

(II)工程では、前記(c)のアミノ基1当量に対し、0.25〜0.65当量、好ましくは、0.35〜0.60当量を中和する量の酸と、工程(I)で得られた加水分解縮合物中の合計加水分解性官能基の1当量に対し少なくとも0.8当量以上、好ましくは、1.0当量以上(最大、例えば、25当量が好適である)の水とを加え、加水分解及び縮合反応させる。酸の量が前記範囲より少ないと、未反応のオルガノシランが残存しやすくなり、貯蔵安定性や塗膜の硬化性が悪くなり、逆に多過ぎると、ゲル化等の重合安定性が悪くなるので好ましくない。また、水の量が前記範囲より少ないと、特に未反応のオルガノシランの加水分解縮合反応が不十分となり易い。水の量の上限は、固形分が、10〜60質量%、好ましくは、10〜40質量%となる量である。   In the step (II), an acid in an amount for neutralizing 0.25 to 0.65 equivalents, preferably 0.35 to 0.60 equivalents, with respect to 1 equivalent of the amino group in the above (c), and the step (I ) At least 0.8 equivalents, preferably 1.0 equivalents or more (maximum, for example, 25 equivalents are preferred) with respect to 1 equivalent of the total hydrolyzable functional groups in the hydrolysis condensate obtained in Water is added to cause hydrolysis and condensation reaction. If the amount of acid is less than the above range, unreacted organosilane is likely to remain, storage stability and coating curability deteriorate, and conversely if too much, polymerization stability such as gelation deteriorates. Therefore, it is not preferable. Further, when the amount of water is less than the above range, the hydrolysis condensation reaction of unreacted organosilane tends to be insufficient. The upper limit of the amount of water is such that the solid content is 10 to 60% by mass, preferably 10 to 40% by mass.

なお、前記酸は、反応触媒機能を有するとともに、溶液中でオルガノポリシロキサンが安定に分散もしくは溶解した状態で反応させるために配合する。
(II)工程の加水分解縮合反応は、例えば、40〜80℃、好ましくは、45〜65℃で、例えば、2〜5時間反応させる方法が好適であるが、この方法に限定されるものではない。(II)工程で得られる反応物は、通常、ポリスチレン換算重量平均分子量約5000〜50000の加水分解縮合物であり、反応物溶液中の未反応オルガノシランの残存がほぼ解消される。
The acid has a reaction catalyst function and is blended in order to cause the reaction in a state where organopolysiloxane is stably dispersed or dissolved in the solution.
For the hydrolysis condensation reaction in step (II), for example, a method of reacting at 40 to 80 ° C., preferably 45 to 65 ° C., for example, for 2 to 5 hours is suitable, but is not limited to this method. Absent. The reaction product obtained in the step (II) is usually a hydrolysis condensate having a weight average molecular weight of about 5000 to 50000 in terms of polystyrene, and the remaining unreacted organosilane in the reaction solution is almost eliminated.

(III)工程では、まず工程(II)で得られた反応物溶液が安定にコーティング組成物として使用出来るように、中和剤及び水を加える。中和剤としては、前述の酸が使用でき、その量は、上記(c)成分のアミノ基1当量に対し0.35〜0.75当量、好ましくは、0.40〜0.70当量とすることが好ましい。次いで、(e)エポキシ基含有アルコキシシランを上記(c)成分のアミノ基1当量に対し、0.3〜1.0当量、好ましくは、0.35〜0.67当量を加え、更に(e)成分中の加水分解性官能基1当量に対し1当量以上、好ましくは、3当量以上の水とを加え、40〜80℃、好ましくは、45〜65℃で、例えば、1〜3時間反応させる方法が好適であるが、この方法に限定されるものではない。   In step (III), first, a neutralizing agent and water are added so that the reaction product solution obtained in step (II) can be stably used as a coating composition. As the neutralizing agent, the aforementioned acid can be used, and the amount thereof is 0.35 to 0.75 equivalent, preferably 0.40 to 0.70 equivalent, with respect to 1 equivalent of the amino group of the component (c). It is preferable to do. Next, (e) an epoxy group-containing alkoxysilane is added in an amount of 0.3 to 1.0 equivalent, preferably 0.35 to 0.67 equivalent to 1 equivalent of the amino group of the component (c). ) Add 1 equivalent or more, preferably 3 equivalents or more of water to 1 equivalent of hydrolyzable functional group in the component, and react at 40 to 80 ° C., preferably 45 to 65 ° C., for example, for 1 to 3 hours. However, the method is not limited to this method.

なお、(e)成分のエポキシ基含有アルコキシシランが前記範囲より少ないと、塗膜の耐熱水性が劣り、逆に多過ぎると、水性オルガノポリシロキサン溶液の貯蔵安定性が劣るため、好ましくない。
(IV)工程は、工程(III)で得られた反応物溶液中に、水を加え固形分量を調節するためのもので、最終的に得られる反応物溶液の固形分が、例えば、10〜60質量%、好ましくは、15〜40質量%になるように加える。なお、反応物溶液の固形分量がこの範囲であっても、溶液粘度などによっては水を加えなくても良いこのようにして得られた水性オルガノポリシロキサン溶液は、前述の加水分解縮合反応によりアルコールが脱離し、これが溶液中に残るため、必要に応じてアルコールを除去してもよい。
In addition, when there are few epoxy group containing alkoxysilanes of (e) component from the said range, the hot water resistance of a coating film is inferior, and on the contrary, since the storage stability of an aqueous organopolysiloxane solution is inferior, it is unpreferable.
Step (IV) is for adjusting the solid content by adding water to the reaction product solution obtained in step (III). The solid content of the finally obtained reaction solution is, for example, 10 to 10. 60% by mass, preferably 15 to 40% by mass. Even if the solid content of the reactant solution is within this range, water may not be added depending on the solution viscosity . In the aqueous organopolysiloxane solution thus obtained, alcohol is eliminated by the hydrolysis condensation reaction described above, and this remains in the solution. Therefore, the alcohol may be removed as necessary.

また、各工程の反応において、必要に応じ、反応には関与しない有機溶媒を少量添加しても良い。そのような有機溶媒としては、例えば、イソプロパノールや、メタノール、エタノール、ブチルセロソルブなどがあり、これらを単独又は混合して用いても良い。
また、本発明の水性オルガノポリシロキサン溶液の製造に用いられる水は、純水や蒸留水、イオン交換水、水道水などを使用することができる。
次に、本発明の水性オルガノポリシロキサンを用いたコーティング組成物について説明する。
Moreover, in the reaction of each step, if necessary, a small amount of an organic solvent that does not participate in the reaction may be added. Examples of such an organic solvent include isopropanol, methanol, ethanol, butyl cellosolve, etc., and these may be used alone or in combination.
Moreover, the water used for manufacture of the aqueous | water-based organopolysiloxane solution of this invention can use pure water, distilled water, ion-exchange water, tap water, etc.
Next, the coating composition using the aqueous organopolysiloxane of the present invention will be described.

コーティング組成物は、前述の水性オルガノポリシロキサンを結合剤として、固形分換算で、例えば、20〜98質量%含むことが好ましい。更に、必要に応じて、コーティング組成物の固形分を、好ましくは、10〜50質量%に調整するため、またコーティング組成物の貯蔵安定性や塗装作業性をよくするための水や有機溶媒、及び充填剤、染料、更には、硬化促進剤、増粘剤、顔料分散剤等の各種添加剤などを配合してもよい。有機溶媒としては、例えば、メタノールや、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノールなどのアルコール類、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルなどのアルコールエーテル類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類等の親水性有機溶媒や、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル等の疎水性の各種塗料用有機溶媒との混合有機溶媒が使用可能である。   It is preferable that a coating composition contains 20-98 mass% in conversion of solid content by using the above-mentioned aqueous organopolysiloxane as a binder. Furthermore, if necessary, the solid content of the coating composition is preferably adjusted to 10 to 50% by mass, and water and organic solvents for improving the storage stability and coating workability of the coating composition, In addition, fillers, dyes, and various additives such as curing accelerators, thickeners, and pigment dispersants may be blended. Examples of the organic solvent include hydrophilic organic solvents such as methanol, alcohols such as ethanol, propanol, isopropanol, and butanol, alcohol ethers such as ethylene glycol monoethyl ether and ethylene glycol monobutyl ether, and ketones such as acetone and methyl ethyl ketone. A solvent or a mixed organic solvent with various hydrophobic organic solvents for paints such as toluene, xylene, ethyl acetate, and butyl acetate can be used.

前記充填剤としては、タルクや、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、ベントナイト、酸化チタン、カーボンブラック、ベンガラ、リトポン等の各種塗料用体質顔料や着色顔料が使用可能である。前記硬化促進剤としては、例えば、オクチル酸スズや、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジマレート、トリブチルスズラウレートなどの有機錫化合物及びそれらの乳化物や、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ピペリジン、フェニレンジアミン、トリエチルアミンなどのアミン化合物等が代表的なものとして挙げられる。   As the filler, various extender pigments and coloring pigments such as talc, barium carbonate, calcium carbonate, bentonite, titanium oxide, carbon black, Bengala, and lithopone can be used. Examples of the curing accelerator include organic tin compounds such as tin octylate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin dimaleate, and tributyltin laurate and their emulsions, and amine compounds such as ethylenediamine, diethylenetriamine, piperidine, phenylenediamine, and triethylamine. Etc. are typical examples.

これら硬化促進剤は、コーティング組成物を比較的低い温度でより速く硬化させるために添加するのが望ましく、その量は、例えば、結合剤100質量部に対し、0.01〜15質量部が適当である。本発明のコーティング組成物は、被塗物表面に刷毛や、スプレー、ロール、ディッピングなどの塗装手段により塗装し、常温もしくは300℃以下の温度で焼付けることにより硬化塗膜を形成することが可能である。
なお、被塗物としては、無機窯業基材や、ステンレス、アルミニウム等の各種金属基材、ガラス基材、プラスチック基材、紙基材などの各種被塗物が好適に適用可能である。
These curing accelerators are desirably added in order to cure the coating composition at a relatively low temperature more quickly, and the amount is suitably 0.01 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder, for example. It is. The coating composition of the present invention can form a cured coating film by coating the surface of an object to be coated with a brush, spray, roll, dipping, or other coating means, and baking at room temperature or a temperature of 300 ° C. or lower. It is.
In addition, as a to-be-coated object, various to-be-coated objects, such as inorganic ceramic industry base materials, various metal base materials, such as stainless steel and aluminum, a glass base material, a plastic base material, and a paper base material, are applicable suitably.

以下、本発明について、実施例により更に詳細に説明する。
なお、実施例中の「部」や「%」は、特に断らない限り、質量基準で示す。
<水性オルガノポリシロキサン溶液の調製>
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
In the examples, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.
<Preparation of aqueous organopolysiloxane solution>

実施例1
還流冷却器及び攪拌機を備えた反応器に、(a)フェニルトリメトキシシランとジメチルジメトキシシランとの部分加水分解共縮合物(東レ・ダウコーニング(株)製のDC3074;固形分100%、ポリスチレン換算重量平均分子量2400)44部、(b)メチルトリメトキシシラン6部及びジメチルジメトキシシラン24部と、(c)N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン6部とを加え混合した後、攪拌しながら、イソプロパノール5部、イオン交換水3.5部(合計加水分解性官能基1当量に対し0.5当量に相当)を加え、60℃で3時間加水分縮合反応させた。得られた溶液100部に対し、イオン交換水130部(合計加水分解性官能基1当量に対し17.8当量に相当)と、(d)乳酸3.3部((c)成分中のアミノ基1当量に対して0.5当量に相当)を加え、60℃で2時間反応させた。次いで、(e)γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン20部((c)成分中のアミノ基1当量に対し0.97当量に相当)と、乳酸4部((c)成分中のアミノ基1当量に対して0.6当量に相当)と、イオン交換水130部((e)成分中の加水分解性官能基1当量に対し17.8当量に相当)を加え、50℃で1時間反応させ、冷却後、イオン交換水92部を加えて、固形分17.0%、pH5.0のアミノシラン及びエポキシシランを含む水性オルガノポリシロキサン溶液S−1を調製した。
Example 1
In a reactor equipped with a reflux condenser and a stirrer, (a) partially hydrolyzed cocondensate of phenyltrimethoxysilane and dimethyldimethoxysilane (DC3074 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd .; solid content 100%, polystyrene conversion (Weight average molecular weight 2400) 44 parts, (b) methyltrimethoxysilane 6 parts and dimethyldimethoxysilane 24 parts, and (c) N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane 6 parts. After stirring, 5 parts of isopropanol and 3.5 parts of ion-exchanged water (corresponding to 0.5 equivalents with respect to 1 equivalent of the total hydrolyzable functional groups) were added and subjected to a hydrolysis condensation reaction at 60 ° C. for 3 hours. . For 100 parts of the resulting solution, 130 parts of ion-exchanged water (corresponding to 17.8 equivalents relative to 1 equivalent of total hydrolyzable functional groups) and 3.3 parts of (d) lactic acid (amino in component (c)) (Corresponding to 0.5 equivalent to 1 equivalent of group) was added and reacted at 60 ° C. for 2 hours. Then, (e) 20 parts of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (corresponding to 0.97 equivalent to 1 equivalent of amino group in component (c)) and 4 parts of lactic acid (amino group in component (c)) 1 equivalent and 0.6 equivalents) and 130 parts of ion-exchanged water (corresponding to 17.8 equivalents with respect to 1 equivalent of the hydrolyzable functional group in the component (e)) and added at 50 ° C. for 1 hour After reacting and cooling, 92 parts of ion-exchanged water was added to prepare an aqueous organopolysiloxane solution S-1 containing amino silane and epoxy silane having a solid content of 17.0% and pH 5.0.

実施例2
還流冷却器及び攪拌機を備えた反応器に、(a)フェニルトリメトキシシランとジメチルジメトキシシランとの部分加水分解共縮合物(東レ・ダウコーニング(株)製のDC3074;固形分100%、ポリスチレン換算重量平均分子量2400)44部、(b)ジメチルジメトキシシラン29部と、(c)N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン6部とを加え混合した後、攪拌しながらイソプロパノール5部、イオン交換水3.3部(合計加水分解性官能基1当量に対し0.5当量に相当)を加え、60℃で3時間加水分縮合反応させた。得られた溶液100部に対し、イオン交換水130部(合計加水分解性官能基1当量に対し18.9当量に相当)と、(d)乳酸3.3部((c)成分中のアミノ基1当量に対して0.5当量に相当)を加え、60℃で2時間反応させた。次いで、(e)γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン20部((c)成分中のアミノ基1当量に対して0.97当量に相当)と、乳酸4部((c)成分中のアミノ基0.6当量に相当)と、イオン交換水130部((e)成分中の加水分解性官能基1当量に対し18.9当量に相当)を加え、50℃で1時間反応させ、冷却後、イオン交換水92部を加えて、固形分17.0%、pH5.0のアミノシラン及びエポキシシランを含む水性オルガノポリシロキサン溶液S−2を調製した。
Example 2
In a reactor equipped with a reflux condenser and a stirrer, (a) partially hydrolyzed cocondensate of phenyltrimethoxysilane and dimethyldimethoxysilane (DC3074 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd .; solid content 100%, polystyrene conversion (Weight average molecular weight 2400) 44 parts, (b) 29 parts of dimethyldimethoxysilane and (c) 6 parts of N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane were added and mixed. 5 parts and 3.3 parts of ion-exchanged water (corresponding to 0.5 equivalents relative to 1 equivalent of the total hydrolyzable functional groups) were added and subjected to a hydrolytic condensation reaction at 60 ° C. for 3 hours. For 100 parts of the resulting solution, 130 parts of ion-exchanged water (corresponding to 18.9 equivalents relative to 1 equivalent of total hydrolyzable functional groups) and 3.3 parts of (d) lactic acid (amino in component (c)) (Corresponding to 0.5 equivalent to 1 equivalent of group) was added and reacted at 60 ° C. for 2 hours. Next, (e) 20 parts of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (corresponding to 0.97 equivalents relative to 1 equivalent of amino group in component (c)) and 4 parts of lactic acid (amino in component (c)) Group equivalent to 0.6 equivalent) and 130 parts of ion-exchanged water (corresponding to 18.9 equivalent to 1 equivalent of hydrolyzable functional group in component (e)), reacted at 50 ° C. for 1 hour, cooled Thereafter, 92 parts of ion-exchanged water was added to prepare an aqueous organopolysiloxane solution S-2 containing aminosilane and epoxysilane having a solid content of 17.0% and pH 5.0.

比較例1
還流冷却器、攪拌機を備えた反応器に、(a)フェニルトリメトキシシランとジメチルジメトキシシランとの部分加水分解共縮合物(東レ・ダウコーニング(株)製のDC3074;固形分100%、ポリスチレン換算重量平均分子量2400)30部、(b)メチルトリエトキシシラン4部及びジメチルジエトキシシラン16部と、(c)N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン4部とを加え混合した後、攪拌しながらイオン交換水2.6部(合計加水分解性官能基1当量に対し0.6当量に相当)を加え、60℃で3時間加水分解縮合反応させた。得られた溶液100部に対し、イオン交換水10部(合計加水分解性官能基1当量に対し2.3当量に相当)を加え、60℃で3時間反応させた。次いで、冷却後、イオン交換水80部と5N−塩酸とを溶液のpHが4.3となるように加え、固形分25.2%のアミノシランのみを含む水性オルガノポリシロキサン溶液S−3を調製した。
Comparative Example 1
In a reactor equipped with a reflux condenser and a stirrer, (a) partially hydrolyzed cocondensate of phenyltrimethoxysilane and dimethyldimethoxysilane (DC3074 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd .; solid content 100%, polystyrene conversion (Weight average molecular weight 2400) 30 parts, (b) 4 parts of methyltriethoxysilane and 16 parts of dimethyldiethoxysilane, and (c) 4 parts of N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane After mixing, 2.6 parts of ion-exchanged water (corresponding to 0.6 equivalents relative to 1 equivalent of total hydrolyzable functional groups) was added with stirring, and a hydrolysis condensation reaction was performed at 60 ° C. for 3 hours. To 100 parts of the obtained solution, 10 parts of ion-exchanged water (equivalent to 2.3 equivalents relative to 1 equivalent of total hydrolyzable functional groups) was added and reacted at 60 ° C. for 3 hours. Next, after cooling, 80 parts of ion-exchanged water and 5N hydrochloric acid are added so that the pH of the solution is 4.3 to prepare an aqueous organopolysiloxane solution S-3 containing only aminosilane having a solid content of 25.2%. did.

比較例2
還流冷却器及び攪拌機を備えた反応器に、(a)メチルトリメトキシシランの加水分解縮合物(東レ・ダウコーニング(株)製のSR2402、ポリスチレン換算重量平均分子量1300)44部と、(b)メチルトリメトキシシラン30部と、(c)N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン6部とを加え混合した後、攪拌しながら、イソプロパノール5部及びイオン交換水5部(合計加水分解性官能基1当量に対し0.46当量に相当)を加え、60℃で3時間加水分縮合反応させた。得られた溶液100部に対し、イオン交換水130部と(d)乳酸3.3部((c)成分中のアミノ基1当量に対して0.5当量に相当)を加え、60℃で2時間反応させた。次いで、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン23部((c)成分中のアミノ基1当量に対して1.12当量に相当)、乳酸4部((c)成分中のアミノ基1当量に対して0.6当量に相当)と、イオン交換水130部((e)成分中の加水分解性官能基1当量に対して17.8当量に相当)とを加え、50℃で1時間反応させ、冷却後、イオン交換水92部を加えて、固形分17.0%、pH5.0のアミノシラン及びエポキシシランを含む水性オルガノポリシロキサン溶液S−4を調製した。
Comparative Example 2
In a reactor equipped with a reflux condenser and a stirrer, (a) hydrolysis condensate of methyltrimethoxysilane (SR2402, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., polystyrene equivalent weight average molecular weight 1300) 44 parts, (b) After adding and mixing 30 parts of methyltrimethoxysilane and 6 parts of (c) N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, 5 parts of isopropanol and 5 parts of ion-exchanged water ( (Corresponding to 0.46 equivalent to 1 equivalent of the total hydrolyzable functional groups) was added, and a hydrolysis condensation reaction was carried out at 60 ° C. for 3 hours. To 100 parts of the obtained solution, 130 parts of ion-exchanged water and 3.3 parts of (d) lactic acid (corresponding to 0.5 equivalents with respect to 1 equivalent of the amino group in the component (c)) are added, and at 60 ° C. The reaction was performed for 2 hours. Next, 23 parts of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (corresponding to 1.12 equivalents relative to 1 equivalent of amino group in component (c)), 4 parts of lactic acid (1 equivalent of amino group in component (c)) (Corresponding to 0.6 equivalents) and 130 parts of ion-exchanged water (corresponding to 17.8 equivalents per 1 equivalent of the hydrolyzable functional group in component (e)), and reaction at 50 ° C. for 1 hour After cooling, 92 parts of ion-exchanged water was added to prepare an aqueous organopolysiloxane solution S-4 containing aminosilane and epoxysilane having a solid content of 17.0% and pH 5.0.

<貯蔵安定性試験>
実施例1、2及び比較例1、2で得られた各水性オルガノポリシロキサン溶液の貯蔵安定性を調べるために、各溶液を50℃の条件下で密閉容器中に静置し、3ヶ月後の溶液と初期とを比較した粘度変化を測定し、貯蔵安定性を以下のように判定し、その結果を表1に示した。
○:初期に対して粘度変化が、1.2倍未満
△:初期に対して粘度変化が、1.2〜2.0未満
×:初期に対して粘度変化が、2.0倍以上
<Storage stability test>
In order to examine the storage stability of each aqueous organopolysiloxane solution obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, each solution was allowed to stand in a sealed container at 50 ° C., and after 3 months. The change in viscosity of the solution was compared with the initial value, and the storage stability was determined as follows. The results are shown in Table 1.
○: Viscosity change with respect to the initial value is less than 1.2 times Δ: Viscosity change with respect to the initial value is less than 1.2 to 2.0 ×: Viscosity change with respect to the initial value is 2.0 times or more

<コーティング組成物の性能評価>
実施例1、2及び比較例1、2で得られた水性オルガノポリシロキサン溶液100部に、ジブチルスズジラウレートの10%水分散物(硬化促進剤)5部を加え、コーティング組成物を調製した。各コーティング組成物につき、得られた塗膜の外観、硬度、耐熱水性、耐汚染性、耐アルカリ性、耐溶剤性の各種試験を行い、その結果を表1に示した。
試験方法及びその評価は、以下の方法に従った。
<Performance evaluation of coating composition>
A coating composition was prepared by adding 5 parts of a 10% aqueous dispersion (curing accelerator) of dibutyltin dilaurate to 100 parts of the aqueous organopolysiloxane solution obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. Each coating composition was subjected to various tests on the appearance, hardness, hot water resistance, stain resistance, alkali resistance, and solvent resistance of the obtained coating film, and the results are shown in Table 1.
The test method and its evaluation followed the following method.

<塗膜性能試験>
素材として、石膏スラグパーライト板(厚さ12mm、大きさ30×30cm)を用い、その表面にポリイソシアネートプレポリマー溶液シーラー「Vセラン#100シーラー」(大日本塗料(株)製、酢酸ブチル:キシレン=1:1の溶剤で100%希釈)を塗着量が90〜100g/m2(wet質量)となるようにスプレーで吹付塗装した。これを100℃で5分間乾燥した。次いで、アクリルシリコーン樹脂系塗料「Vセラン#500エナメル」(大日本塗料(株)製、酢酸ブチル:キシレン=1:1の溶剤で40%希釈)を塗着量が、80〜90g/m2(wet質量)、膜厚30μmとなるようにスプレーで吹付塗装した。これを120℃で15分間乾燥した。次いで、前述の各コーティング組成物を塗着量が、130±10g/m2(wet質量)となるようにスプレーで吹付塗装した。これを120℃で15分間乾燥後、室温で3日間乾燥し、試験板を作製した。
<Film performance test>
A gypsum slag perlite plate (thickness 12 mm, size 30 × 30 cm) is used as a material, and a polyisocyanate prepolymer solution sealer “V-Selan # 100 sealer” (Dainippon Paint Co., Ltd., butyl acetate: xylene) = 100% diluted with a 1: 1 solvent) was spray-coated with a spray so that the coating amount was 90 to 100 g / m 2 (wet mass). This was dried at 100 ° C. for 5 minutes. Next, an acrylic silicone resin-based paint “V-Selan # 500 Enamel” (Dainippon Paint Co., Ltd., diluted 40% with a solvent of butyl acetate: xylene = 1: 1) was applied in an amount of 80 to 90 g / m 2. (Wet mass), spray coating was performed with a spray so that the film thickness was 30 μm. This was dried at 120 ° C. for 15 minutes. Subsequently, each of the coating compositions described above was spray-coated by spraying so that the coating amount was 130 ± 10 g / m 2 (wet mass). This was dried at 120 ° C. for 15 minutes and then at room temperature for 3 days to prepare a test plate.

<塗膜の外観> このように作製した塗膜の外観を、以下のように目視判定した。
○・・・良好
△・・・やや濁りあり
×・・・微細なクラックがあり
<塗膜の硬度> 作製した塗膜の硬度を、JIS K 5600−5−4に従い測定し、塗膜の硬度を鉛筆の硬度によって評価した。
<Appearance of Coating Film> The appearance of the coating film thus prepared was visually determined as follows.
○: Good Δ: Slightly turbid ×: Fine cracks <Hardness of coating film> The hardness of the prepared coating film was measured in accordance with JIS K 5600-5-4. Was evaluated by the hardness of the pencil.

<塗膜の密着性> 作製した塗膜の密着性を、JIS K 5600−5−6に従い、クロスカットにより1mm間隔で25個の碁盤目を作り、セロファン粘着テープにより引き剥がしを行い、塗膜剥離のない目の個数により評価した。 <Adhesiveness of the coating film> According to JIS K 5600-5-6, the adhesiveness of the prepared coating film was cross-cut to make 25 grids at intervals of 1 mm, and peeled off with cellophane adhesive tape. Evaluation was based on the number of eyes without peeling.

<耐熱水性> 作製した試験板を60℃の水道水中に一ヶ月間浸漬して、塗膜の外観を目視で判定した。
○・・・変化なし
△・・・光沢の低下、白化等の軽微な変化あり
×・・・光沢の低下、白化等の変化大
―・・・塗膜の剥離
<Heat-resistant water> The produced test plate was immersed in 60 degreeC tap water for one month, and the external appearance of the coating film was determined visually.
○ ・ ・ ・ No change △ ・ ・ ・ Slight change such as decrease in gloss and whitening × ・ ・ ・ Large decrease in gloss, whitening etc.

<耐汚染性> 作製した試験板に、赤と黒のマジックインキで描いてから24時間後に、n−ブタノールで濡らした布で拭きとり、その除染性を以下のように目視判定した。
◎・・・完全除去
○・・・極く軽微な汚染
△・・・少し汚染
×・・・汚染著しい
<Contamination Resistance> 24 hours after drawing on the produced test plate with red and black magic inks, it was wiped with a cloth wetted with n-butanol, and the decontamination property was visually determined as follows.
◎ ・ ・ ・ Complete removal ○ ・ ・ ・ Minimum contamination △ ・ ・ ・ Slight contamination × ・ ・ ・ Significant contamination

<耐アルカリ性> 作製した試験板を、飽和消石灰水溶液に1週間浸漬し、その塗膜状態を以下のように目視判定した。
◎・・・変化なし
○・・・光沢が若干低下
△・・・光沢の低下と軽微な白化
×・・・光沢の低下と著しい白化
<Alkali Resistance> The prepared test plate was immersed in a saturated slaked lime aqueous solution for 1 week, and the coating state was visually determined as follows.
◎ ・ ・ ・ No change ○ ・ ・ ・ Slight reduction in gloss △ ・ ・ ・ Low gloss and slight whitening × ・ ・ ・ Low gloss and significant whitening

<耐溶剤性> 試験板を用いて、溶剤としてメチルエチルケトンとn−ブタノールを使い、それぞれの溶剤で濡らした布で50回ラビングテストを行い、その塗膜状態を以下のように目視判定した。
○・・・両溶剤とも、塗膜に変化なし
△・・・一方の溶剤のみ、塗膜が白化
×・・・両溶剤とも、塗膜が白化
<Solvent resistance> Using a test plate, methyl ethyl ketone and n-butanol were used as solvents, a rubbing test was performed 50 times with a cloth wetted with each solvent, and the coating state was visually determined as follows.
○: No change in coating film for both solvents. Δ: Only one solvent is whitened. × ... Both solvents are whitened.

Figure 2005298561
Figure 2005298561

表1より明らかな通り、本発明の水性オルガノポリシロキサン溶液である実施例1及び実施例2の貯蔵安定性は、比較例1、2より優れていた。また、本発明の水性オルガノポリシロキサンを結合剤として塗料に使用した実施例1、2では、各塗膜性能試験において、優れた塗膜性能を有していた。
一方、エポキシ基含有アルコキシシランを含まない比較例1や使用したオルガノシラン加水分解縮合物の異なる比較例2は、塗膜の耐熱水性や耐アルカリ性が特に不良であった。これら塗膜状態の不良は、塗膜の硬化性が不十分のためである。
As is clear from Table 1, the storage stability of Examples 1 and 2 which are aqueous organopolysiloxane solutions of the present invention was superior to Comparative Examples 1 and 2. In Examples 1 and 2 where the aqueous organopolysiloxane of the present invention was used as a binder as a binder, the coating performance was excellent in each coating performance test.
On the other hand, Comparative Example 1 not containing an epoxy group-containing alkoxysilane and Comparative Example 2 having a different organosilane hydrolysis condensate used were particularly poor in hot water resistance and alkali resistance of the coating film. These poor coating states are due to insufficient coating curability.

本発明の水性オルガノポリシロキサン溶液は貯蔵安定性に優れ、基材や旧塗膜の表面に対して、硬化性や耐汚染性、耐熱水性、密着性に優れた塗膜を形成するコーティング組成物を提供できる。   The aqueous organopolysiloxane solution of the present invention is excellent in storage stability, and is a coating composition that forms a coating film excellent in curability, stain resistance, hot water resistance, and adhesion on the surface of a base material or an old coating film. Can provide.

Claims (2)

水性オルガノポリシロキサン溶液の製造方法であって、以下の工程、
(I)(a)一般式(1)R1 nSi(OR24-n〔式中、R1はフェニル基、R2はメチル基、nは1又は2である〕で示されるオルガノシランと、一般式(2)R3 nSi(OR44-n〔式中、R3とR4はメチル基、nは1又は2である〕で示されるオルガノシランとの部分加水分解縮合物100質量部と、(b)一般式(3)R5 nSi(OR64-n〔式中、R5は炭素数1〜8の有機基、R6は炭素数1〜5のアルキル基、nは1又は2である〕で示されるオルガノシラン5〜70質量部と、(c)アミノ基含有アルコキシシラン3〜30質量部と、これら(a)〜(c)成分中の加水分解性官能基1当量に対し、0.2〜0.5当量の水とを混合し、加水分解縮合反応させる工程、次いで
(II)工程(I)で得られた反応物溶液中に、(d)前記(c)のアミノ基1当量に対し0.25〜0.65当量の酸、及び、工程(I)で得られた加水分解縮合物中の加水分解性官能基の1当量に対し少なくとも0.8当量以上の水とを加え、加水分解縮合反応させる工程、次いで、
(III)工程(II)で得られた反応物溶液中に、(e)前記(c)のアミノ基1当量に対し0.3〜1.0当量のエポキシ基含有アルコキシシランと、前記(c)のアミノ基1当量に対し0.35〜0.75当量の酸と、(e)成分中の加水分解性官能基1当量に対し1当量以上の水とを加え、加水分解縮合反応及び付加反応させる工程、次いで、
(IV)工程(III)で得られた反応物溶液中に、必要に応じて、水を加える工程、
を有することを特徴とする製造方法。
A method for producing an aqueous organopolysiloxane solution comprising the following steps:
(I) (a) R 1 n Si (OR 2 ) 4-n [wherein R 1 is a phenyl group, R 2 is a methyl group, and n is 1 or 2] Partial hydrolysis of silane with an organosilane represented by the general formula (2) R 3 n Si (OR 4 ) 4-n wherein R 3 and R 4 are methyl groups and n is 1 or 2. 100 parts by mass of condensate and (b) general formula (3) R 5 n Si (OR 6 ) 4-n [wherein R 5 is an organic group having 1 to 8 carbon atoms, R 6 is 1 to 5 carbon atoms] In the alkyl group, n is 1 or 2], (c) 3-30 parts by mass of an amino group-containing alkoxysilane, and the components (a) to (c) In the reaction product solution obtained in (II) step (I), a step of mixing 0.2 to 0.5 equivalents of water with 1 equivalent of hydrolyzable functional group, followed by hydrolysis condensation reaction (D) 0.25 to 0.65 equivalent of acid with respect to 1 equivalent of amino group of (c), and 1 equivalent of hydrolyzable functional group in the hydrolysis condensate obtained in step (I) Adding at least 0.8 equivalents or more of water to the hydrolytic condensation reaction,
(III) In the reactant solution obtained in the step (II), (e) 0.3 to 1.0 equivalent of an epoxy group-containing alkoxysilane with respect to 1 equivalent of the amino group of (c) and the above (c) ) Add 0.35 to 0.75 equivalent of acid to 1 equivalent of amino group and 1 equivalent or more of water to 1 equivalent of hydrolyzable functional group in component (e), followed by hydrolysis condensation reaction and addition Reacting, then
(IV) A step of adding water to the reaction solution obtained in step (III), if necessary,
The manufacturing method characterized by having.
請求項1で得られた水性オルガノポリシロキサンを結合剤として含有することを特徴とするコーティング組成物。   A coating composition comprising the aqueous organopolysiloxane obtained in claim 1 as a binder.
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