JP3594070B2 - 水系吸水防止剤組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は水溶性有機ケイ素化合物を主成分とする水系吸水防止剤組成物に関するものであり、更に詳述すると、多孔性材料に吸水防止性及び撥水性などを簡単に付与でき、種々の分野で有用なものであり、特に土木、建築分野で賞用される水系吸水防止剤組成物に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、多孔性材料、特に多孔性土木建築材料に吸水防止性を付与する方法としては、シリコーン系、アクリル系、ウレタン系、エステル系、油脂系の樹脂或いはモノマーを溶解させたものを材料に塗布・含浸させ、乾燥する方法が知られている。これらの中ではシリコーン系のものが多く使われており、特に溶剤希釈型のシリコーン系吸水防止剤が主流を占めている。
【0003】
しかしながら、溶剤希釈型では火災、爆発、中毒などの危険性があり、また地球環境の保護や資源の活用の面からも溶剤を使用しない吸水防止剤の開発が望まれており、特に高性能の水系吸水防止剤の開発が強く望まれている。
【0004】
最近、水系吸水防止剤としては、特開平1−292089号公報、特開平5−156164号公報、特開平5−221748号公報にアルキルアルコキシシランを水中乳化させた長期安定なエマルジョンが開示されている。しかし、このエマルジョンには加水分解反応の非常に遅いアルコキシシランが使用されているため、材料へ塗布した場合、含浸性はよいものの、材料表面でのシランの揮散が起こり、表面撥水性がなくなり、水濡れ、汚れの付着、凍害によるポップアップなどが生じ、耐久性の面で欠点がある上、外観が乳白色であるなどの問題点もある。
【0005】
一方、上記のようなエマルジョンタイプのものでない均一水溶性タイプのものが特開昭61−162553号公報或いは特開平4−249588号公報に開示されている。これらは水で希釈する際に透明な混合物を生じさせた組成物である。
【0006】
しかし、上記特開昭61−162553号公報の組成物は水で希釈すると重合反応が速く進行するため、保存安定性が悪く、希釈後1日以内に使用しなければならず、実使用に耐えない。更に、重合反応が速いので、分子量が大きくなって材料への含浸性が悪くなり、ひいては材料表面に濡れ斑を発生するという欠点がある。
【0007】
また、特開平4−249588号公報の組成物は、水溶性アミノ基含有カップリング剤と炭素原子数1〜6のアルキル基をもつアルキルトリアルコキシシランからなっているため、保存安定性には優れているが、撥水性が弱く、またこの系では木材等に処理した場合、黄変が激しいなどの欠点があった。
【0008】
従って、上記吸水防止剤は、いずれも満足な性能を有するとは言い難いものであった。
【0009】
本発明者は上記欠点を改良すべく、特開平9−77780号公報において、水溶性有機ケイ素化合物を提案した。これは撥水性、吸水防止性に優れているが、酸による酸性系であるため、アルカリ性中では使用できず、また酸によりアミノ基がアミノ塩になっているため、例えば、木材等に処理した場合、黄変が生じる場合があり、またモルタルのようなアルカリ基材に処理した場合、基材のアルカリ性によりすぐに固化して均一に処理できない場合があり、また浸透性の点で問題が生じる場合があった。
【0010】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、多孔性材料への含浸性、吸水防止性能及び撥水性付与効果に優れる水系吸水防止剤組成物を堤供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、下記一般式(a)
YR1 mSiR2 3−m (a)
(式中、R1は炭素数1〜8のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基又はハロゲン化アルキル基、R2は炭素数1〜4のアルコキシ基又はアシロキシ基、Yは下記式(1)
【化12】
(式中、R6,R7は炭素数1〜8のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基又はハロゲン化アルキル基、R9は炭素数1〜8のアルキレン基である。)で示される窒素原子含有有機基であり、mは0又は1である。)
で表わされる窒素原子含有有機基を有する加水分解性シラン(A)及び/又はその部分加水分解物100重量部と、下記一般式(b)
SiR3 4 (b)
(式中、R3は炭素数1〜4のアルコキシ基又はアシロキシ基である。)
で表わされる加水分解性シラン(B)及び/又はその部分加水分解物5〜100重量部と、及び下記一般式(c)
R4 nSiR5 4−n (c)
(式中、R4は同一又は異種の炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基又はハロゲン化アルキル基、R5は炭素数1〜4のアルコキシ基又はアシロキシ基、nは1又は2である。)
で表わされる加水分解性シラン(C)及び/又はその部分加水分解物5〜100重量部と
を水/原料シランのモル比率5〜50で加水分解することによって得られる有機ケイ素化合物100重量部に対して水10〜2,000重量部に溶解してなる水系吸水防止剤組成物は、保存安定性がよい上、多孔性材料への浸透性に優れ、この場合、アルカリ基材でも中性基材でもどちらにおいても浸透性がよく、撥水耐久性を向上し得、かつ材料表面での揮散を抑えることができるため、水濡れ、汚れの付着、凍害によるポップアップ等を防止し得ること、また木材や紙などの有機質材料に処理した場合も黄変が少ないこと、それ故、多孔性材料への含浸性が良好で、かつ吸水防止性能及び撥水性付与効果に優れたものであることを知見し、本発明をなすに至った。
【0012】
従って、本発明は、(1)上記式(a)の窒素原子含有有機基を有する加水分解性シラン(A)及び/又はその部分加水分解物100重量部と、(2)上記式(b)の加水分解性シラン(B)及び/又はその部分加水分解物5〜100重量部と、(3)上記式(c)の加水分解性シラン(C)及び/又はその部分加水分解物5〜100重量部とを水/原料シランのモル比率5〜50で加水分解することによって得られる有機ケイ素化合物100重量部に対して水10〜2,000重量部に溶解してなることを特徴とする水系吸水防止剤組成物を提供する。
【0013】
以下、本発明につき更に詳しく説明すると、本発明の水系吸水防止剤組成物を得るために用いる窒素原子含有有機基を有する加水分解性シラン(A)は、系を水溶性にするために用いられる成分であり、下記一般式(a)で示され、目的とする水系吸水防止剤組成物の主剤である有機ケイ素化合物に水溶性を付与させるために、1種又は2種以上を適宜選定して用いられる。またその部分加水分解物を用いることもできる。
【0014】
YR1 mSiR2 3−m (a)
【0015】
ここで、R1は炭素数1〜8のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基や、これらの基の水素原子の一部又は全部をハロゲン原子で置換したハロゲン化アルキル基が挙げられる。具体的には、−CH3,−CH2CH3,−CH2CH2CH3,−CH(CH3)2,−CH2CH2CH2CH3,−CH(CH3)CH2CH3,−CH2CH(CH3)2,−C(CH3)3,−C6H5,−C6H11,−CH2CH2CF3,−CH2CH2C8F17などが例示される。
【0016】
【化2】
Yは窒素原子含有有機基であり、下記式(1)で示される。
【0017】
【化3】
(式中、R6,R7は水素原子又は炭素数1〜8の一価炭化水素基(アルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基又はハロゲン化アルキル基)で、R6とR7は互いに同一であっても異なっていてもよい。R8,R9は炭素数1〜8の二価炭化水素基であって、R8とR9は互いに同一であっても異なっていてもよい。pは0又は1〜3の整数である。)
なお、炭素数1〜8の一価炭化水素基としては、R1で説明したものと同様であり、炭素数1〜8の二価炭化水素基としては、アルキレン基が挙げられる。
【0018】
Yとして具体的には、下記式で示されるものを挙げることができる。
H2NCH2−,H(CH3)NCH2−,
H2NCH2CH2−,H(CH3)NCH2CH2−,
H2NCH2CH2CH2−,H(CH3)NCH2CH2CH2−,
(CH3)2NCH2CH2CH2−,
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2−,
H(CH3)NCH2CH2NHCH2CH2CH2−,
(CH3)2NCH2CH2NHCH2CH2CH2−,
H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2CH2−,
H(CH3)NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2CH2−,
【0019】
【化4】
なお、式(a)において、mは0又は1である。
【0020】
上記式(a)の窒素原子含有有機基を有する加水分解性シラン(A)としては、下記のものを例示することができる。
H2NCH2Si(OCH3)3,
H2NCH2Si(OCH2CH3)3,
H2NCH2SiCH3(OCH3)2,
H2NCH2SiCH3(OCH2CH3)2,
H2NCH2CH2Si(OCH3)3,
H2NCH2CH2Si(OCH2CH3)3,
H2NCH2CH2SiCH3(OCH3)2,
H2NCH2CH2SiCH3(OCH2CH3)2,
H2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3,
H2NCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3,
H2NCH2CH2CH2SiCH3(OCH3)2,
H2NCH2CH2CH2SiCH3(OCH2CH3)2,
H(CH3)NCH2CH2CH2Si(OCH3)3,
H(CH3)NCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3,
H(CH3)NCH2CH2CH2SiCH3(OCH3)2,
H(CH3)NCH2CH2CH2SiCH3(OCH2CH3)2,
(CH3)2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3,
(CH3)2NCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3,
(CH3)2NCH2CH2CH2SiCH3(OCH3)2,
(CH3)2NCH2CH2CH2SiCH3(OCH2CH3)2,
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)3,
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3,
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2SiCH3(OCH3)2,
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2SiCH3(OCH2CH3)2,
H(CH3)NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)3,
H(CH3)NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3,
H(CH3)NCH2CH2NHCH2CH2CH2SiCH3(OCH3)2,
H(CH3)NCH2CH2NHCH2CH2CH2SiCH3(OCH2CH3)2,
(CH3)2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)3,
(CH3)2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3,
(CH3)2NCH2CH2NHCH2CH2CH2SiCH3(OCH3)2,
(CH3)2NCH2CH2NHCH2CH2CH2SiCH3(OCH2CH3)2,
H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)3,
H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3,
H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2CH2SiCH3(OCH3)2,
H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2CH2SiCH3(OCH2CH3)2
【0021】
これらの中で特に好ましくは、
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)3,
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3
であり、これらの部分加水分解物を用いてもよい。
【0022】
一方、上記加水分解性シラン(A)又はその部分加水分解物と混合して用いられる加水分解性シラン(B)は、下記一般式(b)で表わされ、その1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができ、その部分加水分解物を使用してもよい。
【0023】
SiR3 4 (b)
(式中、R3は炭素数1〜4のアルコキシ基又はアシロキシ基である。)
【0024】
【化6】
この式(b)の加水分解性シラン(B)としては、下記のものを例示することができる。
【0025】
【化7】
これらの中で特に好ましくは、Si(OCH3)4,Si(OCH2CH3)4及びこれらの部分加水分解物である。
【0026】
本発明ではこの加水分解性シラン(B)又はその部分加水分解物を必須成分として組み込むことが大きな特徴である。これにより驚くべきことに、木材等に処理した場合などの黄変性が少なくなったり、また本発明組成物の安定性や基材への浸透性が向上したりするなどの特徴を付与することが可能となった。
【0027】
更に加水分解性シラン(B)又はその部分加水分解物と共に上記加水分解性シラン(A)又はその部分加水分解物と混合して用いられる加水分解性シラン(C)は、下記一般式(c)で表わされ、その1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができ、その部分加水分解物を使用してもよい。
【0028】
R4 nSiR5 4−n (c)
(式中、R4は同一又は異種の炭素数1〜10の置換又は非置換の一価炭化水素基、R5は炭素数1〜4のアルコキシ基又はアシロキシ基、nは1又は2である。)
【0029】
ここで、R4は炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基や、これらの基の水素原子の一部又は全部をハロゲン原子、好ましくはフッ素原子で置換したハロゲン化アルキル基が挙げられる。具体的には、−CH3,−CH2CH3,−CH2CH2CH3,−CH(CH3)2,−CH2CH2CH2CH3,−CH(CH3)CH2CH3,−CH2CH(CH3)2,−C(CH3)3,−C6H5,−C6H11,−CH2CH2CF3,−CH2CH2C8F17などが例示される。
【0030】
また、R5は炭素数1〜4のアルコキシ基又はアシロキシ基であり、上記R3と同様である。
【0031】
なお、式(c)において、nは1又は2である。
【0032】
この式(c)の加水分解性シラン(C)としては、下記のものを例示することができる。
CH3Si(OCH3)3,
CH3Si(OCH2CH3)3,
【0033】
【化8】
CH3CH2CH2Si(OCH3)3,
CH3CH2CH2Si(OCH2CH3)3,
(CH3)2CHSi(OCH3)3,
(CH3)2CHSi(OCH2CH3)3,
CH3CH2CH2CH2Si(OCH3)3,
CH3CH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3,
(CH3)2CH2Si(OCH3)3,
(CH3)2CHCH2Si(OCH3)3,
(CH3)2CHCH2Si(OCH2CH3)3,
(CH3)3CSi(OCH3)3,
CH3(CH2)4CH2Si(OCH3)3,
CH3(CH2)6CH2Si(OCH3)3,
CH3(CH2)8CH2Si(OCH3)3,
C6H5Si(OCH3)3,
C6H5Si(OCH2CH3)3,
C6H11Si(OCH3)3,
C6H11Si(OCH2CH3)3,
(CH3)2Si(OCH3)2,
(CH3)2Si(OCH2CH3)2,
【0034】
【化9】
【0035】
【化10】
【0036】
上記加水分解性シラン(A)又はその部分加水分解物に式(b)及び式(c)の加水分解性シラン又はその部分加水分解物を混合して用いる場合、その混合比は、加水分解性シラン(A)又はその部分加水分解物100重量部に対し加水分解性シラン(B)又はその部分加水分解物5〜100重量部、加水分解性シラン(C)又はその部分加水分解物5〜100重量部が好ましい。より好ましくは加水分解性シラン(B)又はその部分加水分解物の量は10〜50重量部、加水分解性シラン(C)又はその部分加水分解物の量は5〜50重量部である。加水分解性シラン(B)又はその部分加水分解物の量が100重量部を超えると吸水防止性能や撥水性が悪化するため好ましくない。またこの量が5重量部未満の場合、液安定性が悪化するため好ましくない。更に、加水分解性シラン(C)又はその部分加水分解物の量が100重量部を超えるとアルカリ領域での安定性が悪化するため好ましくない。またこの量が5重量部未満の場合、吸水防止性能や撥水性が悪化するため好ましくない。
【0037】
この吸水防止剤組成物の製造において、溶媒は主として水を使用するが、必要に応じて、水と溶解する有機溶媒であるアルコール、エステル、ケトン、グリコール類を水に添加する形で用いることができる。有機溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、1−プロピルアルコール、2−プロピルアルコール等のアルコール類、酢酸メチル、酢酸エチル、アセト酢酸エチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、グリセリン、ジエチレングリコール等のグリコール類などを挙げることができる。
【0038】
溶媒の量は原料シラン100重量部に対して400〜5,000重量部が好ましい。更に好ましくは、1,000〜3,000重量部である。溶媒の量が400重量部より少ないと反応が進行しすぎ、系が均一にならない場合がある。また液の保存安定性も悪くなる場合がある。5,000重量部より多いと経済的に不利な場合が生じる。
【0039】
また、溶媒中の水の量は、水/原料シランのモル比率で5〜50が好ましい。このモル比率が5より少ないと加水分解が完全には進行しにくく、液の安定性が悪化する場合がある。また50を超えると経済的に不利な場合が生じる。
【0040】
反応方法としては、1)(A)、(B)及び(C)混合シラン又はその部分加水分解物を水中或いは加水分解に必要である以上の量の水を含む有機溶剤中に滴下する方法、2)(A)、(B)及び(C)混合シラン又はその部分加水分解物或いは有機溶剤含有(A)、(B)及び(C)混合シラン又はその部分加水分解物中に水を滴下する方法、3)加水分解性シラン(B)及び(C)又はその部分加水分解物を水中或いは加水分解に必要である以上の量の水を含む有機溶剤中に滴下し、その後、加水分解性シラン(A)又はその部分加水分解物を滴下する方法、4)加水分解性シラン(A)又はその部分加水分解物を水中或いは加水分解に必要である以上の量の水を含む有機溶剤中に滴下し、その後、加水分解性シラン(B)及び(C)又はその部分加水分解物を滴下する方法などが挙げられるが、吸収防止剤組成物の安定性の点から、特に1)の反応方法が好ましい。
【0041】
なお、得られる有機ケイ素化合物は水溶液の形で得られる(この場合、(A)成分を含まない(B)、(C)成分の共加水分解物は無色透明であるが、水に不溶である)が、必要に応じて、更に水を加えたり、除去したりして、有機ケイ素化合物100重量部に対して水10〜2,000重量部の比率に調整することにより、本発明の水系吸水防止剤組成物を形成することができる。
【0042】
本発明の水系吸水防止剤組成物は、無機系多孔性材料、木材や合成木材などの基材に塗布することができ、また塗料や仕上げ材のプライマーとしても有用である。
【0043】
ここで、多孔性材料としては例えば多孔性建築材料、具体的には、打放しコンクリート、軽量コンクリート、プレキャストコンクリート、軽量発泡コンクリート(ALC)、モルタル、目地モルタル、石綿セメント板、パルプセメント板、木毛セメント板、ガラス繊維入りセメント板(GRC)、カーボン繊維入りセメント板、ケイ酸カルシウム板、石膏ボード、ハードボード、しっくい、石膏プラスター、ドロマイトプラスター、ブロック、レンガ、タイル、瓦、天然石、人工石、ガラスウール、ロックウール、セラミックファイバーなど無機質材料を主成分とする材料、木材、合成木材、パーチクルボード、紙、合成紙など有機質材料を主成分とする材料が挙げられる。
【0044】
本発明の水系吸水防止剤組成物を上記多孔性材料に処理する際は、有効成分濃度が1〜30重量%、好ましくは3〜20重量%になるように水で希釈して使用することができる。1重量%より薄く希釈されると本来の性能が発揮されないだけでなく、多量に塗布しなければならないので乾燥に時間を要する場合があり、また30重量%よりも濃度が高い場合は、基材への含浸性が悪くなり、塗り斑や変色が生じる場合がある。
【0045】
本発明の水系吸水防止剤組成物を使用する際には、除草剤、防腐剤、防かび剤、ほう酸等のような防虫剤や4級アンモニウム塩や銀などの抗菌剤、除草剤或いはカルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール(PVA)、水溶性アクリル樹脂、SBRラテックス、コロイダルシリカ、酸化チタンなどを副次的に添加してもよい。なお、これら任意成分の添加量は、本発明の効果を妨げない範囲で通常量とすることができる。
【0046】
本発明の水系吸水防止剤組成物を上記多孔性材料に塗布するには、ローラー、刷毛、スプレー等を用い、場合によっては浸漬法によってもよい。また乾燥法としては、室温下に放置してもよいし、天日乾燥、加熱乾燥によってもよい。
【0047】
このようにして多孔性材料に含浸された本発明の水系吸水防止剤組成物は加水分解・縮合反応により強固にかつ優れた撥水層又は吸水防止層を形成する。本発明の水系吸水防止剤組成物は、雨水の漏水、酸性雨による材料の劣化、汚れの染み込み、海水による塩害、寒冷地における凍害、材料中の塩の溶出による白華など水に起因する種々の問題点の解決に役立つばかりでなく、種々の塗料や仕上げ材の下地プライマーとしても優れている。
【0048】
【実施例】
以下、合成例及び実施例、比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【0049】
[合成例1]
水213g(11.8mol)を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた500mlの反応器に入れ撹拌混合した。ここにH2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)344.4g(0.2mol)、Si(OCH3)410.6g(0.07mol)及びCH3CH2CH2Si(OCH3)34.9g(0.03mol)を混合したものを室温で10分間かけて滴下したところ、25℃から44℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて70〜80℃に加熱し、そのまま1時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温96℃まで上げ、副生したメタノールを除去することにより、有機ケイ素化合物水溶液を244g得た。このものの不揮発分(105℃/3時間)は16.0%であった。
【0050】
[合成例2]
水217g(12.1mol)を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた500mlの反応器に入れ撹拌混合した。ここにH2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)344.4g(0.2mol)、Si(OCH3)47.6g(0.05mol)及びCH3CH2CH2Si(OCH3)38.2g(0.05mol)を混合したものを室温で10分間かけて滴下したところ、25℃から46℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて70〜80℃に加熱し、そのまま1時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温96℃まで上げ、副生したメタノールを除去することにより、有機ケイ素化合物水溶液を253g得た。このものの不揮発分(105℃/3時間)は15.7%であった。
【0051】
[合成例3]
水215g(11.9mol)を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた500mlの反応器に入れ撹拌混合した。ここにH2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)344.4g(0.2mol)、Si(OCH3)410.6g(0.07mol)及び(CH3)2CHSi(CH3)(OCH3)24.4g(0.03mol)を混合したものを室温で10分間かけて滴下したところ、25℃から46℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて70〜80℃に加熱し、そのまま1時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温96℃まで上げ、副生したメタノールを除去することにより、有機ケイ素化合物水溶液を251g得た。このものの不揮発分(105℃/3時間)は15.8%であった。
【0052】
[合成例4]
水216g(12.0mol)を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた500mlの反応器に入れ撹拌混合した。ここにH2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)344.4g(0.2mol)、Si(OCH3)410.6g(0.07mol)及び(CH3)2CHCH2Si(OCH3)35.4g(0.03mol)を混合したものを室温で10分間かけて滴下したところ、25℃から42℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて70〜80℃に加熱し、そのまま1時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温96℃まで上げ、副生したメタノールを除去することにより、有機ケイ素化合物水溶液を246g得た。このものの不揮発分(105℃/3時間)は15.9%であった。
【0053】
[合成例5]
水212g(11.8mol)を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた500mlの反応器に入れ撹拌混合した。ここにH2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)344.4g(0.2mol)、Si(OCH3)413.7g(0.09mol)及びCH3CH2CH2CH2CH2CH2Si(OCH3)32.1g(0.01mol)を混合したものを室温で10分間かけて滴下したところ、25℃から44℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて70〜80℃に加熱し、そのまま1時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温95℃まで上げ、副生したメタノールを除去することにより、有機ケイ素化合物水溶液を253g得た。このものの不揮発分(105℃/3時間)は15.3%であった。
【0054】
[合成例6]
水219g(12.2mol)を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた500mlの反応器に入れ撹拌混合した。ここにH2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)344.4g(0.2mol)、Si(OCH3)410.6g(0.07mol)及びC6H5Si(OCH3)35.9g(0.03mol)を混合したものを室温で10分間かけて滴下したところ、25℃から49℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて70〜80℃に加熱し、そのまま1時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温95℃まで上げ、副生したメタノールを除去することにより、有機ケイ素化合物水溶液を247g得た。このものの不揮発分(105℃/3時間)は16.1%であった。
【0055】
[合成例7]
水223g(12.4mol)を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた500mlの反応器に入れ撹拌混合した。ここにH2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)344.4g(0.2mol)、Si(OCH3)410.6g(0.07mol)及びCF3CH2CH2Si(OCH3)36.5g(0.03mol)を混合したものを室温で10分間かけて滴下したところ、25℃から47℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて70〜80℃に加熱し、そのまま1時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温95℃まで上げ、副生したメタノールを除去することにより、有機ケイ素化合物水溶液を258g得た。このものの不揮発分(105℃/3時間)は15.5%であった。
【0056】
[合成例8]
アスピレーター、撹拌機及び温度計を備えた500mlの四つ口フラスコにH2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)3222.0g(1.0mol)、CH3Si(OCH3)3136g(1.0mol)及び水43.2g(2.4mol)を入れ、加熱撹拌しながらアスピレーターでストリップして60℃にし、薄黄色透明溶液を得た。
【0057】
[合成例9]
アスピレーター、撹拌機及び温度計を備えた500mlの四つ口フラスコにH2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)3444.0g(2.0mol)、CH3Si(OCH3)3204g(1.5mol)、(CH3)2CHSi(OCH3)3246g(1.5mol)及び水72g(4mol)を入れ、加熱撹拌しながらアスピレーターでストリップして60℃にし、薄黄色透明溶液を得た。
【0058】
[実施例1〜7、比較例1,2]
合成例1〜9で得られた水溶性有機ケイ素化合物を水で10重量%濃度に希釈し、水系吸水防止剤組成物を作製した。これにモルタルを浸漬養生後、室温で1週間風乾し、評価用サンプルを作製した。このサンプルについての表面状態、吸水防止性、浸透深さ及び撥水性について各性能試験を下記方法で行った。結果を表1に示す。
(a)表面状態、吸水防止性
JISモルタル(50×50×25mm)の全面に有機ケイ素化合物が100g/m2になるように5分間浸漬し、50%RHの雰囲気で7日間養生させた。その後、目視にてこのものの表面状態を観察した。評価基準は下記の通りである。引き続き、この供試体を水道水中に28日間浸漬させ、次式にて吸水率を算出した。
表面状態評価基準
○:濡れ色なし ×:濡れ色あり
吸水率(%)=[{(吸水後のモルタル重量)−(吸水前のモルタル重量)}/(吸水前のモルタル重量)]×100
(b)浸透深さ
上記(a)試験と同様に浸漬養生した供試体を2つに切断(縦断)し、切断面に水をかけて硬化層を見易くし、表面からの浸透深さを測定した。
(c)撥水性
上記(a)試験と同様に浸漬養生した供試体の表面に0.5ccの水滴を落とし、状態観察を行った。評価基準は次の通りである。
評価基準
○:接触角大(撥水性良好) △:接触角中 ×:吸水される
【0059】
【表1】
【0060】
[実施例8〜14、比較例3,4]
合成例1〜9で得られた水溶性有機ケイ素化合物を水で10重量%濃度に希釈し、水系吸水防止剤組成物を作製した。これにレンガを浸漬養生後、室温で1週間風乾し、評価用サンプルを作製した。このサンプルについての表面状態、吸水防止性、浸透深さ及び撥水性について各性能試験を下記方法で行った。結果を表2に示す。
(a)表面状態、吸水防止性
レンガ(50×50×25mm)の全面に有機ケイ素化合物が100g/m2になるように5分間浸漬し、50%RHの雰囲気で7日間養生させた。その後、目視にてこのものの表面状態を観察した。評価基準は下記の通りである。引き続き、この供試体を水道水中に28日間浸漬させ、次式にて吸水率を算出した。
表面状態評価基準
○:濡れ色なし ×:濡れ色あり
吸水率(%)=[{(吸水後のレンガ重量)−(吸水前のレンガ重量)}/(吸水前のレンガ重量)]×100
(b)浸透深さ
上記(a)試験と同様に浸漬養生した供試体を2つに切断(縦断)し、切断面に水をかけて硬化層を見易くし、表面からの浸透深さを測定した。
(c)撥水性
上記(a)試験と同様に浸漬養生した供試体の表面に0.5ccの水滴を落とし、状態観察を行った。評価基準は次の通りである。
評価基準
○:接触角大(撥水性良好) △:接触角中 ×:吸水される
【0061】
【表2】
【0062】
[実施例15〜21、比較例5〜7]
合成例1〜9で得られた水溶性有機ケイ素化合物を水で10重量%濃度に希釈し、水系吸水防止剤組成物を作製した。これに木材を浸漬養生後、室温で1週間風乾し、評価用サンプルを作製した。このサンプルについての表面変色、吸水防止性及び撥水性について各性能試験を下記方法で行った。結果を表3に示す。
(a)表面変色、吸水防止性
ヒノキ材(30×30×100mm)の全面に有機ケイ素化合物を常温常圧で24時間浸漬処理し、その後室温で7日間養生後、目視にて表面の変色(黄変)を観察した。評価基準は下記の通りである。引き続き、この供試体を水道水中に24時間浸漬させ、次式にて吸水率を算出した。
表面変色性
○:変色なし △:やや変色あり ×:変色
吸水率(%)=[{(吸水後の木材重量)−(吸水前の木材重量)}/(吸水前の木材重量)]×100
(b)撥水性
上記(a)試験と同様に浸漬養生した供試体の表面に0.5ccの水滴を落とし、状態観察を行った。評価基準は次の通りである。
評価基準
○:接触角大(撥水性良好) △:接触角中 ×:吸水される
【0063】
【表3】
【0064】
【発明の効果】
本発明で得られる有機ケイ素化合物からなる水系吸水防止剤組成物は優れた水溶性と保存安定性を有し、多孔性材料に塗布又は含浸して優れた撥水性、吸水防止効果を与える。また木材等の有機質材料に処理しても黄変などの変色も起こりにくいなどの特徴を有する。
Claims (6)
- 下記一般式(a)
YR1 mSiR2 3−m (a)
(式中、R1は炭素数1〜8のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基又はハロゲン化アルキル基、R2は炭素数1〜4のアルコキシ基又はアシロキシ基、Yは下記式(1)
で表わされる窒素原子含有有機基を有する加水分解性シラン(A)及び/又はその部分加水分解物100重量部と、下記一般式(b)
SiR3 4 (b)
(式中、R3は炭素数1〜4のアルコキシ基又はアシロキシ基である。)
で表わされる加水分解性シラン(B)及び/又はその部分加水分解物5〜100重量部と、及び下記一般式(c)
R4 nSiR5 4−n (c)
(式中、R4は同一又は異種の炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基又はハロゲン化アルキル基、R5は炭素数1〜4のアルコキシ基又はアシロキシ基、nは1又は2である。)
で表わされる加水分解性シラン(C)及び/又はその部分加水分解物5〜100重量部と
を水/原料シランのモル比率5〜50で加水分解することによって得られる有機ケイ素化合物100重量部に対して水10〜2,000重量部に溶解してなることを特徴とする水系吸水防止剤組成物。 - 加水分解性シラン(A)が
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)3及び/又は
H2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3
であることを特徴とする請求項1記載の水系吸水防止剤組成物。 - 加水分解性シラン(B)が
Si(OCH3)4及び/又はSi(OCH2CH3)4
であることを特徴とする請求項1又は2記載の水系吸水防止剤組成物。 - 多孔性材料に対する吸水防止及び撥水用である請求項1乃至4のいずれか1項記載の水系吸水防止剤組成物。
- 多孔性材料に請求項1乃至4のいずれか1項記載の水系吸水防止剤組成物を含浸させ、加水分解・縮合反応させることを特徴とする多孔性材料の吸水防止方法。
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