JP5022584B2 - Fluorocarbon silane-containing aqueous emulsion and water drop tumbling and water / oil repellency coating - Google Patents
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Description
本発明は、撥水撥油性および水滴などの転落性に優れた被覆層を提供することができるフルオロカーボンシラン含有水性エマルジョンに関する。さらに詳しくは、フルオロカーボンシランまたはフルオロカーボンシランの部分加水分解物とともに界面活性剤、シラン化合物、直鎖または分岐のアルキル基と反応性官能基を合わせもつ化合物、pH調整剤を含有する水性エマルジョン、およびそのエマルジョンを、基材に塗布乾燥することにより形成された、撥水撥油性および水滴転落性に優れた被覆物に関する。 The present invention relates to a fluorocarbon silane-containing aqueous emulsion capable of providing a coating layer having excellent water and oil repellency and water drop and other falling properties. More specifically, a surfactant, a silane compound, a compound having a linear or branched alkyl group and a reactive functional group together with fluorocarbon silane or a partial hydrolyzate of fluorocarbon silane, an aqueous emulsion containing a pH adjuster, and its The present invention relates to a coating formed by applying an emulsion to a substrate and drying, and having excellent water and oil repellency and water drop fallability.
基材の表面に撥水性を提供することができるシラン含有水溶液については種々の提案がなされている。 Various proposals have been made on silane-containing aqueous solutions that can provide water repellency to the surface of a substrate.
シラン含有水溶液の中でも、特別な熱処理を必要とせずに、基材に撥水性を提供することができるものとして、フルオロカーボンシラン加水分解物と、その加水分解物を乳化する界面活性剤とを含有するエマルジョンが開発されている(特許文献1参照)。 Among the silane-containing aqueous solutions, a fluorocarbon silane hydrolyzate and a surfactant that emulsifies the hydrolyzate are included as those that can provide water repellency to the substrate without requiring special heat treatment. An emulsion has been developed (see Patent Document 1).
また、フルオロカーボンシラン加水分解物と、その加水分解物を乳化する界面活性剤と、シリケート、特定のpH調整剤とを含有するエマルジョンであって、そのpHを4.5以下に調整したものが提案されており、耐熱撥水性を基材に提供することができる(特許文献2参照)。 Also proposed is an emulsion containing a fluorocarbon silane hydrolyzate, a surfactant for emulsifying the hydrolyzate, silicate, and a specific pH adjuster, the pH of which is adjusted to 4.5 or less. Therefore, heat-resistant and water-repellent properties can be provided to the substrate (see Patent Document 2).
さらに、優れた耐熱撥水性をもたらすエマルジョンとして、フルオロカーボンシラン加水分解物と、その加水分解物を乳化する界面活性剤と、特定のシリケート、pH調整剤とを含有するエマルジョンも提案されており、耐熱撥水性と耐油防汚性を兼ね備えた被覆層を提供することができる(特許文献3参照)。
このようなエマルジョンを塗布乾燥することによって形成された被覆層は、優れた撥水および撥油性を有するものの、付着した水滴が被覆層表面から除去しにくい問題点がある。特に自動車の窓ガラス等においては雨天走行時でも良好な視界を得るために水滴転落性に対するさらなる改善が強く望まれている。 Although the coating layer formed by applying and drying such an emulsion has excellent water and oil repellency, there is a problem that it is difficult to remove attached water droplets from the surface of the coating layer. Particularly in the window glass of automobiles and the like, there is a strong demand for further improvement of the water drop fallability in order to obtain a good field of view even when running in the rain.
本発明の課題は、撥水性および水滴転落性に優れた被覆物を形成することができるフルオロカーボンシラン含有水性エマルジョンを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fluorocarbon silane-containing aqueous emulsion capable of forming a coating excellent in water repellency and water drop fallability.
本発明のフルオロカーボンシラン含有水性エマルジョンは、(i)フルオロカーボンシランまたはその部分加水分解物と、(ii)界面活性剤と、(iii)炭素原子が12〜24個の直鎖または分岐のアルキル基と反応性官能基を合わせもつ化合物と、(iv)アルコキシシランと、(v)pH調整剤とを含有する水性エマルジョンである。フルオロカーボンシランは、式(I)により表される少なくとも1種の加水分解性フルオロカーボンシランである。
Rf−(CH2)p−Si{−(O−CH2CH2)n−OR1}3 (1)
The aqueous fluorocarbon silane-containing emulsion of the present invention comprises (i) a fluorocarbon silane or a partial hydrolyzate thereof, (ii) a surfactant, and (iii) a linear or branched alkyl group having 12 to 24 carbon atoms. An aqueous emulsion containing a compound having a reactive functional group, (iv) an alkoxysilane, and (v) a pH adjuster. The fluorocarbon silane is at least one hydrolyzable fluorocarbon silane represented by the formula (I).
R f - (CH 2) p -Si {- (O-CH 2 CH 2) n -OR 1} 3 (1)
上記式(1)において、Rfは炭素原子が3〜18個のパーフルオロアルキル基であり、複数のR1は炭素原子が1〜3個の同一のもしくは異なるアルキル基であり、そして、p=2〜4およびn=2〜10である。 In the above formula (1), R f is a perfluoroalkyl group having 3 to 18 carbon atoms, a plurality of R 1 are the same or different alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, and p = 2-4 and n = 2-10.
フルオロカーボンシランは、水性エマルジョンの総重量に基づいて、好ましくは0.1〜20重量%含有される。フルオロカーボンシランと、界面活性剤との重量比は、好ましくは1:1〜10:1である。フルオロカーボンシランと炭素原子が12〜24個の直鎖または分岐のアルキル基と反応性官能基を合わせもつ化合物との重量比は、99:1〜70:30であり、前記水性エマルジョン中のアルコキシシランの含有量は、前記フルオロカーボンシランに対するアルコキシシランのモル分率で、0.1〜10であることが好ましい。炭素原子が12〜24個の直鎖または分岐のアルキル基と反応性官能基を合わせもつ化合物は、アルキルケテンダイマー、アルキル無水コハク酸、アルキルアミンオキサイドまたはアルキルメルカプタンであることが好ましく、下式(2)により表されるアルキルケテンダイマーであることがより好ましい。
The fluorocarbon silane is preferably contained in an amount of 0.1 to 20% by weight based on the total weight of the aqueous emulsion. The weight ratio of fluorocarbon silane to surfactant is preferably 1: 1 to 10: 1. The weight ratio of the fluorocarbon silane and the compound having a linear or branched alkyl group having 12 to 24 carbon atoms and a reactive functional group is 99: 1 to 70:30, and the alkoxysilane in the aqueous emulsion The content of is a mole fraction of alkoxysilane with respect to the fluorocarbon silane, and is preferably 0.1-10. The compound having a linear or branched alkyl group having 12 to 24 carbon atoms and a reactive functional group is preferably an alkyl ketene dimer, an alkyl succinic anhydride, an alkyl amine oxide or an alkyl mercaptan. The alkyl ketene dimer represented by 2) is more preferable .
式(2)において、R2およびR3は、水素、または炭素原子が12〜24個の直鎖または分岐のアルキル基であり、両基が共に水素であることはなく、アルキル基が複数ある場合、これらは同一であってもまたは異なっていてもよい。 In the formula (2), R 2 and R 3 are hydrogen or a linear or branched alkyl group having 12 to 24 carbon atoms, both groups are not both hydrogen, and there are a plurality of alkyl groups. In some cases, they may be the same or different.
シラン化合物はアルコキシシランであることが好ましい。また、pH調整剤は、酸またはアルカリであることが好ましく、これを用いて、水性エマルジョンのpHを4.5以下、または、7以上に調整する。 The silane compound is preferably an alkoxysilane. Moreover, it is preferable that a pH adjuster is an acid or an alkali, and adjusts pH of an aqueous emulsion to 4.5 or less, or 7 or more using this.
本発明の他の形態は、水滴転落性および撥水撥油性を有する被覆物であり、この被覆物は、基材の少なくとも一つの表面に、上記のフルオロカーボンシラン含有水性エマルジョンを塗布し乾燥することにより形成された被覆層を具えることを特徴とする。 Another embodiment of the present invention is a coating having water drop and water / oil repellency, which is coated with the fluorocarbonsilane-containing aqueous emulsion and dried on at least one surface of the substrate. It comprises the coating layer formed by.
本発明によれば、優れた水滴転落性ならびに優れた撥水性および撥油性を実現するためのフルオロカーボンシラン含有水性エマルジョンを提供することができる。また、本発明の水性エマルジョンは長期間の放置に対しても安定であり、従って、消費者に対して安定性に優れた、完成品としての水滴付着防止および撥水撥油性を持った塗料を提供することが可能である。さらに、本発明の水性エマルジョンを種々の基材に塗布乾燥することによって、前述のような優れた水滴転落性ならびに撥水撥油性を有する被覆層を備えた被覆物を提供することが可能となる。本発明の水性エマルジョンおよび被覆物は、特に自動車の窓ガラス等においては雨天走行時でも窓に付着した水滴が除去されやすく、さらに被覆層自体は薄膜で透明なため、良好な視界を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fluorocarbon silane containing aqueous emulsion for implement | achieving the outstanding water drop fall property and the outstanding water repellency and oil repellency can be provided. In addition, the aqueous emulsion of the present invention is stable even when left for a long period of time. Therefore, a paint having excellent stability to consumers, water droplet adhesion prevention and water / oil repellency as a finished product. It is possible to provide. Furthermore, by applying and drying the aqueous emulsion of the present invention on various substrates, it is possible to provide a coating provided with a coating layer having excellent water droplet fallability and water / oil repellency as described above. . The water-based emulsion and coating of the present invention can easily remove water droplets adhering to the window even when driving in rainy weather, and the coating layer itself is thin and transparent, so that a good field of view can be obtained. it can.
本発明の水性エマルジョンは、(i)フルオロカーボンシランまたはその部分加水分解物、(ii)界面活性剤、(iii)シラン化合物、(iv)pH調整剤、および(v)炭素原子が12〜24個の直鎖または分岐のアルキル基と反応性官能基を合わせもつ化合物を含有する、フルオロカーボンシラン含有水性エマルジョンである。本発明の水性エマルジョンは、高撥水撥油性と高い水滴転落性を付与することができる。 The aqueous emulsion of the present invention comprises (i) a fluorocarbon silane or a partial hydrolyzate thereof, (ii) a surfactant, (iii) a silane compound, (iv) a pH adjuster, and (v) 12 to 24 carbon atoms. A fluorocarbon silane-containing aqueous emulsion containing a compound having both a linear or branched alkyl group and a reactive functional group. The aqueous emulsion of the present invention can impart high water / oil repellency and high water drop tumbling property.
本明細書では、水滴転落性に関し、転落および滑落の用語を置換可能に用いる。水滴転落性の用語は、上記被覆物上に設けられた本発明の水性エマルジョン被覆層上での水滴の移動のしやすさ(即ち、水滴が該被覆層上に付着し難い性質)をいう。 In the present specification, the terms of tumbling and sliding are used interchangeably with respect to water tumbling. The term “dropping property” refers to the ease of movement of water droplets on the aqueous emulsion coating layer of the present invention provided on the coating (that is, the property that water droplets do not easily adhere to the coating layer).
以下に本発明の各成分を説明する。
(i)フルオロカーボンシランまたはその加水分解物
本発明の水性エマルジョンは、フルオロカーボンシランまたはその部分加水分解物を含有する。
Hereinafter, each component of the present invention will be described.
(I) Fluorocarbon silane or a hydrolyzate thereof The aqueous emulsion of the present invention contains a fluorocarbon silane or a partial hydrolyzate thereof.
本発明の水性エマルジョンでは、加水分解性フルオロカーボンシランとして、下記式(1)で表される少なくとも一種のフルオロカーボンシランが用いられる。 In the aqueous emulsion of the present invention, at least one fluorocarbon silane represented by the following formula (1) is used as the hydrolyzable fluorocarbon silane.
Rf−(CH2)p−Si{−(O−CH2CH2)n−OR1}3 (1) R f - (CH 2) p -Si {- (O-CH 2 CH 2) n -OR 1} 3 (1)
式(1)中、Rfは炭素原子が3〜18個のパーフルオロアルキル基またはそれらの混合物であり、複数のR1は炭素原子が1〜3個の同一のもしくは異なるアルキル基であり、そして、p=2〜4およびn=2〜10である。好ましくは、Rfは平均で8〜12個の炭素原子を有する混合されたパーフルオロアルキル基であり、R1はメチル基であり、そしてp=2およびn=2〜4である。さらに好ましくは、n=2〜3である。 In the formula (1), R f is a perfluoroalkyl group having 3 to 18 carbon atoms or a mixture thereof, and a plurality of R 1 are the same or different alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, And p = 2-4 and n = 2-10. Preferably, R f is a mixed perfluoroalkyl group having an average of 8-12 carbon atoms, R 1 is a methyl group, and p = 2 and n = 2-4. More preferably, n = 2 to 3.
具体的には、好ましいフルオロカーボンシランは、nが2であるとき、パーフルオロアルキルエチルトリス(2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)シランであり、nが3であるとき、パーフルオロアルキルエチルトリス(2−(2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)エトキシ)シランである。このようなフルオロカーボンシランは公知の方法により製造することができる。 Specifically, a preferred fluorocarbon silane is perfluoroalkylethyltris (2- (2-methoxyethoxy) ethoxy) silane when n is 2, and perfluoroalkylethyltris (when n is 3). 2- (2- (2-methoxyethoxy) ethoxy) ethoxy) silane. Such a fluorocarbon silane can be produced by a known method.
本発明の水性エマルジョンでは、2種以上のフルオロカーボンシランを混合して使用してもよい。たとえば、異なるRfを有するフルオロカーボンシランを混合して用いることができる。その場合には、Rfの平均炭素原子数が8〜12個となるように、フルオロカーボンシランの種類および量を選択することが好ましい。 In the aqueous emulsion of the present invention, two or more kinds of fluorocarbon silanes may be mixed and used. For example, a mixture of fluorocarbon silanes having different R f can be used. In that case, it is preferable to select the type and amount of the fluorocarbon silane so that the average number of carbon atoms in R f is 8 to 12.
本発明のフルオロカーボンシランは、水性エマルジョン中では、少なくとも一部の−(O−CH2CH2)n−OR1基が加水分解を受けて、−OH基となっていてもよい。言い換えると、本発明の水性エマルジョン中には、下記式(1’)の構造を有する部分加水分解されたフルオロカーボンシランまたは全加水分解されたフルオロカーボンシランが存在してもよい。 In the aqueous emulsion, the fluorocarbon silane of the present invention may be at least a part of — (O—CH 2 CH 2 ) n —OR 1 group which is hydrolyzed to become —OH group. In other words, a partially hydrolyzed fluorocarbon silane or a fully hydrolyzed fluorocarbon silane having the structure of the following formula (1 ′) may be present in the aqueous emulsion of the present invention.
Rf−(CH2)pSi(OH)q{−(O−CH2CH2)n−OR1}3−q (1’) R f - (CH 2) p Si (OH) q {- (O-CH 2 CH 2) n -OR 1} 3-q (1 ')
式(1’)中、1≦q≦3であり、n、p、Rf、R1は式(1)と同様である。 In formula (1 ′), 1 ≦ q ≦ 3, and n, p, R f , and R 1 are the same as in formula (1).
このように、本明細書において、フルオロカーボンシランとは、(a)加水分解を受けていない上記式(1)のフルオロカーボンシラン、(b)フルオロカーボンシランの一部の−(O−CH2CH2)n−OR1基が部分的に加水分解を受けて、一部が−OH基となった部分加水分解物、または、(c)フルオロカーボンシランの全ての−(O−CH2CH2)n−OR1基が加水分解を受けて、−OH基となった全加水分解物、あるいはこれらの混合物の総称である。また、フルオロカーボンシランの加水分解物とは、上記(b)または(c)、およびこれらの混合物をいう。 Thus, in this specification, fluorocarbon silane refers to (a) the fluorocarbon silane of the above formula (1) that has not undergone hydrolysis, and (b)-(O—CH 2 CH 2 ) of a part of the fluorocarbon silane. a partially hydrolyzed product in which the n- OR 1 group is partially hydrolyzed and partially becomes an —OH group, or (c) all — (O—CH 2 CH 2 ) n — of the fluorocarbon silane. It is a general term for all hydrolysates in which the OR 1 group has undergone hydrolysis to become —OH groups, or a mixture thereof. Moreover, the hydrolyzate of fluorocarbon silane refers to the above (b) or (c) and a mixture thereof.
従って、本明細書では、フルオロカーボンシラン含有水性エマルジョンとは、フルオロカーボンシランおよび/またはフルオロカーボンシランの部分加水分解物および/またはフルオロカーボンシラン全加水分解物を含む水性エマルジョンを意味する。 Therefore, in the present specification, the fluorocarbon silane-containing aqueous emulsion means an aqueous emulsion containing fluorocarbon silane and / or a partial hydrolyzate of fluorocarbon silane and / or a total hydrolyzate of fluorocarbon silane.
水性エマルジョン中のフルオロカーボンシランの含有量は、未加水分解物に換算して、エマルジョンの総重量に基づいて、少なくとも0.1重量%であり、好ましくは、0.1〜20重量%、より好ましくは1〜20重量%、さらに好ましくは2〜15重量%である。フルオロカーボンシランの含有量を0.1重量%以上とすることによって十分な撥水性を達成することができ、一方、20重量%以下とすることによって水性エマルジョンの良好な安定性を実現することができる。 The content of fluorocarbon silane in the aqueous emulsion is at least 0.1% by weight, preferably 0.1-20% by weight, more preferably, based on the total weight of the emulsion, in terms of unhydrolysed product. Is 1 to 20% by weight, more preferably 2 to 15% by weight. Sufficient water repellency can be achieved by setting the fluorocarbon silane content to 0.1% by weight or more, while good stability of the aqueous emulsion can be realized by setting it to 20% by weight or less. .
(ii)界面活性剤
本発明において用いられる界面活性剤は、前記のフルオロカーボンシランまたはその加水分解物を乳化可能である界面活性剤、すなわちフルオロカーボンシラン部分加水分解物の自己縮合を抑制するのに十分に高いHLB値を有する界面活性剤である。好ましい界面活性剤は、HLBの値が12より大きく、さらに好ましくは16より大きいものである。特にHLBの値が16よい大きい界面活性剤を使用する場合に、非常に多量の界面活性剤を用いることなしに、エマルジョンを安定化することが可能となる。本発明において用いられる界面活性剤は、アニオン系、カチオン系、非イオン系および両性型のいずれのタイプのものでもよい。また、フルオロカーボンシラン部分加水分解物の自己縮合を抑制するのに十分に高いHLB値を有する界面活性剤であれば、相溶性を有する2種以上の界面活性剤を混合して用いてもよい。
(Ii) Surfactant The surfactant used in the present invention is sufficient to suppress the self-condensation of the surfactant that can emulsify the fluorocarbon silane or the hydrolyzate thereof, that is, the fluorocarbon silane partial hydrolyzate. It is a surfactant having a high HLB value. Preferred surfactants are those with an HLB value greater than 12, more preferably greater than 16. In particular, when a large surfactant having an HLB value of 16 is used, the emulsion can be stabilized without using a very large amount of surfactant. The surfactant used in the present invention may be any of anionic, cationic, nonionic and amphoteric types. Moreover, as long as the surfactant has a sufficiently high HLB value to suppress self-condensation of the fluorocarbon silane partial hydrolyzate, two or more compatible surfactants may be mixed and used.
非イオン型界面活性剤のHLB値は、米国のアトラス社(現在ICIアメリカ社)のグリフィン氏により創案された計算式などにより計算で求めることができるが、アニオン型やカチオン型の場合は、今のところHLB値を計算により求める方法がない。しかしながら、アトラス社ではHLB値が変化することに着目して、標準の油の乳化実験によって実験的にHLB値を決定する方法を確立して発表している。アトラス社以外にもHLB値を実験的に決定する方法が確立されているが、いずれの実験方法を採用してもアニオン型やカチオン型の界面活性剤のHLB値は16より大きくなることが明らかにされている。 The HLB value of non-ionic surfactants can be calculated by calculation formulas created by Mr. Griffin of Atlas (currently ICI America) of the United States. However, there is no method for obtaining the HLB value by calculation. However, Atlas Co., Ltd. has established and announced a method for experimentally determining the HLB value through standard oil emulsification experiments, focusing on the fact that the HLB value changes. Other than Atlas, a method for experimentally determining the HLB value has been established, but it is clear that the HLB value of anionic and cationic surfactants is greater than 16 regardless of which experimental method is employed. Has been.
界面活性剤の具体例には、Rf’−CH2CH2−O−(CH2CH2O)11−H、C9H19−C6H4−O−(CH2CH2O)50−Hなどのノニオン系界面活性剤、Rf’−CH2CH2SCH2CH(OH)CH2N(CH3)3 +Cl−などのカチオン系界面活性剤、C12H25(OCH2CH2)4OSO3 −NH4 +、C12H27−C6H4−SO3 −Na+などのアニオン系界面活性剤を挙げることができる。Rf’はパーフルオロアルキル基であり、通常、3〜18個の炭素原子を有する。 Specific examples of the surfactant, R f '-CH 2 CH 2 -O- (CH 2 CH 2 O) 11 -H, C 9 H 19 -C 6 H 4 -O- (CH 2 CH 2 O) nonionic surfactants such as 50 -H, R f '-CH 2 CH 2 SCH 2 CH (OH) CH 2 N (CH 3) 3 + Cl - cationic surfactants, such as, C 12 H 25 (OCH 2 CH 2) 4 OSO 3 - NH 4 +, C 12 H 27 -C 6 H 4 -SO 3 - can be exemplified anionic surfactants such as Na +. R f ′ is a perfluoroalkyl group and usually has 3 to 18 carbon atoms.
好ましい界面活性剤は、分子鎖中にエチレンオキシド反復単位(ポリエチレングリコール)を有するノニオン系界面活性剤などである。 Preferred surfactants include nonionic surfactants having ethylene oxide repeating units (polyethylene glycol) in the molecular chain.
界面活性剤の含有量は、フルオロカーボンシランと界面活性剤との重量比で規定される。この重量比は、10:1〜10:10であることが好ましく、より好ましくは10:2〜10:5であり、さらに好ましくは10:3である。前述のような重量比で界面活性剤を用いることによって、水性エマルジョンを安定に維持できると共に、この水性エマルジョンを基材上へ塗布し、乾燥した後の基材上の被覆層の親水性の残存を防止して良好な撥水性をもたらすことができる。 The content of the surfactant is defined by the weight ratio between the fluorocarbon silane and the surfactant. This weight ratio is preferably 10: 1 to 10:10, more preferably 10: 2 to 10: 5, and even more preferably 10: 3. By using the surfactant in the weight ratio as described above, the aqueous emulsion can be stably maintained, and the hydrophilicity of the coating layer on the substrate after the aqueous emulsion is applied to the substrate and dried. Can be prevented to provide good water repellency.
(iii)炭素原子が12〜24個の直鎖または分岐のアルキル基と反応性官能基を合わせもつ化合物
本発明の水性エマルジョンは、基材上の被覆層として形成されたときの水滴転落性を向上させるために、炭素原子が12〜24個の直鎖または分岐のアルキル基と反応性官能基を合わせもつ化合物を含有する。上記化合物としてアルキルケテンダイマー、アルキルアルコキシシラン、アルキル無水コハク酸、アルキルアミンオキサイド、アルキルメルカプタンを挙げることができる。本発明では、アルキルケテンダイマーが好適である。アルキルケテンダイマーは特に限定されず、公知のものであってよい。アルキルケテンダイマーの好ましいものとして、片末端に炭素原子が12〜24個の直鎖または分岐のアルキル基を有するアルキルケテンダイマーを挙げることができる。アルキルケテンダイマーは、下式(2)で表される。
(Iii) Compound having a linear or branched alkyl group having 12 to 24 carbon atoms and a reactive functional group The aqueous emulsion of the present invention has a water drop tumbling property when formed as a coating layer on a substrate. In order to improve, it contains a compound having a linear or branched alkyl group having 12 to 24 carbon atoms and a reactive functional group. Examples of the compound include alkyl ketene dimer, alkyl alkoxy silane, alkyl succinic anhydride, alkyl amine oxide, and alkyl mercaptan. In the present invention, alkyl ketene dimers are preferred. The alkyl ketene dimer is not particularly limited and may be a known one. Preferable examples of the alkyl ketene dimer include an alkyl ketene dimer having a linear or branched alkyl group having 12 to 24 carbon atoms at one end. The alkyl ketene dimer is represented by the following formula (2).
式(2)において、R2およびR3は、水素、または炭素原子が12〜24個の直鎖または分岐のアルキル基であり、両基が共に水素であることはなく、アルキル基が複数ある場合、これらは同一であってもまたは異なっていてもよい。 In the formula (2), R 2 and R 3 are hydrogen or a linear or branched alkyl group having 12 to 24 carbon atoms, both groups are not both hydrogen, and there are a plurality of alkyl groups. In some cases, they may be the same or different.
本発明における使用に好適なアルキルケテンダイマーとしては、水溶液分散型のアルキルケテンダイマーがある。より具体的には、例えば、アルキルケテンダイマー水系エマルジョンなどが挙げられる。 Suitable alkyl ketene dimers for use in the present invention include aqueous solution-dispersed alkyl ketene dimers. More specifically, for example, alkyl ketene dimer aqueous emulsions and the like can be mentioned.
炭素原子が12〜24個の直鎖または分岐のアルキル基と反応性官能基を合わせもつ化合物の含有量は、良好な撥水および水滴転落性を付与できる量であれば特に限定されない。例えばアルキルケテンダイマーの場合、その含有量は、フルオロカーボンシランとアルキルケテンダイマーとの重量比で与えられ、この重量比は、99.9:0.1〜55:45が好ましく、より好ましくは99:1〜70:30であり、さらに好ましくは95:5〜75:25である。前述の範囲内のアルキルケテンダイマーを用いることによって、良好な撥水および水滴転落性をもたらすことができる。 The content of the compound having a linear or branched alkyl group having 12 to 24 carbon atoms and a reactive functional group is not particularly limited as long as it can impart good water repellency and water drop fallability. For example, in the case of an alkyl ketene dimer, the content is given by the weight ratio of the fluorocarbon silane and the alkyl ketene dimer, and this weight ratio is preferably 99.9: 0.1 to 55:45, more preferably 99: It is 1-70: 30, More preferably, it is 95: 5-75: 25. By using an alkyl ketene dimer within the above-mentioned range, good water repellency and water drop fallability can be provided.
(iv)pH調整剤
本発明の水性エマルジョンは、pHを4.5以下、または、7以上に調整するため、酸またはアルカリのpH調整剤を適宜用いることができる。本発明の水性エマルジョンのpH値の範囲は、4.5以下、または、7以上、より好ましくは、pH2.0〜pH4.5またはpH7.0〜pH11.0、さらに好ましくは、pH3.0〜4.0またはpH9.0〜10.5である。
(Iv) pH adjuster Since the aqueous emulsion of the present invention adjusts the pH to 4.5 or less, or 7 or more, an acid or alkali pH adjuster can be appropriately used. The range of the pH value of the aqueous emulsion of the present invention is 4.5 or less, or 7 or more, more preferably pH 2.0 to pH 4.5 or pH 7.0 to pH 11.0, still more preferably pH 3.0 to 4.0 or pH 9.0-10.5.
このような酸またはアルカリは、特に限定されず、公知のものであってよい。上記酸として、例えば、リン酸、ホウ酸、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸またはギ酸等を用いることができる。また、上記アルカリとして、例えば、アンモニア、ピリジン、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、アルミン酸ナトリウムまたは水酸化カリウム等を用いることができる。本発明において、pH調整剤として塩酸、リン酸、またはアンモニアを用いることが特に好ましい。 Such an acid or alkali is not particularly limited, and may be a known one. Examples of the acid include phosphoric acid, boric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, and formic acid. Moreover, as said alkali, ammonia, a pyridine, sodium hydroxide, ammonium hydroxide, sodium aluminate, potassium hydroxide etc. can be used, for example. In the present invention, it is particularly preferable to use hydrochloric acid, phosphoric acid, or ammonia as a pH adjuster.
水性エマルジョンへのpH調整剤の添加量は、水性エマルジョンのpHが上記pH範囲の目的のpHになる量である。 The addition amount of the pH adjusting agent to the aqueous emulsion is such an amount that the pH of the aqueous emulsion becomes a target pH within the above pH range.
(v)アルコキシシラン
本発明の水性エマルジョンは、アルコキシシランを含有する。本発明におけるアルコキシシランは、分子内に2個以上のアルコキシ基をもつ有機ケイ素化合物またはその部分縮合物等を含む。例えば、以下に示す式(3)の構造または式(4)の構造を有するオルガノアルコキシシランを用いることができる。
(V) Alkoxysilane The aqueous emulsion of the present invention contains an alkoxysilane. The alkoxysilane in the present invention includes an organosilicon compound having two or more alkoxy groups in the molecule or a partial condensate thereof. For example, an organoalkoxysilane having the structure of the following formula (3) or the structure of the formula (4) can be used.
Si−(R4)4 (3) Si- (R 4 ) 4 (3)
式中、R4は、OCH3、OCH2CH3、および(OCH2CH2)mOCH3(m=1〜10)からなる群から選択される基であるり、R4は同じであっても異なっていてもよい。 In the formula, R 4 is a group selected from the group consisting of OCH 3 , OCH 2 CH 3 , and (OCH 2 CH 2 ) m OCH 3 (m = 1 to 10), and R 4 is the same. Or different.
R5 nSi(OR6)4−n (4) R 5 n Si (OR 6 ) 4-n (4)
式中、R5は炭素原子が1〜10個のアルキル基であり、R6は炭素原子が1〜3個のアルキル基であり、R5およびR6が複数存在する場合は、これらはそれぞれ独立に、同一のもしくは異なる上記基を表し、そして、n=1〜3である。 In the formula, R 5 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, R 6 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and when a plurality of R 5 and R 6 are present, Independently, the same or different groups are represented and n = 1-3.
R5で示されるアルキル基は、適宜の置換基、例えばアミノ基、エポキシ基、ビニル基、メタクリロキシ基、チオール基、ウレア基、フェニル基またはメルカプト基等で置換されていてもよい。 The alkyl group represented by R 5 may be substituted with an appropriate substituent such as an amino group, an epoxy group, a vinyl group, a methacryloxy group, a thiol group, a urea group, a phenyl group, or a mercapto group.
オルガノアルコキシシランの具体例としては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランまたはこれらの混合物やその部分縮合物等が挙げられる。 Specific examples of the organoalkoxysilane include, for example, dimethyldimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) 3 -Aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, or a mixture thereof or partial condensation thereof Thing etc. are mentioned.
アルコキシシランは、フルオロカーボンシランに対するモル分率で10以下である量で用いることが好ましい。 The alkoxysilane is preferably used in an amount of 10 or less in terms of a mole fraction relative to the fluorocarbon silane.
アルコキシシランは、水性エマルジョンの取扱いやすさという点から、安定であることが好ましく、安定なエマルジョンを保つためには、フルオロカーボンシランに対するアルコキシシランのモル分率は、0.1から10以下、好ましくは0.1〜4、さらに好ましくは0.2〜2である。 The alkoxysilane is preferably stable from the viewpoint of easy handling of the aqueous emulsion, and in order to maintain a stable emulsion, the mole fraction of the alkoxysilane with respect to the fluorocarbon silane is 0.1 to 10 or less, preferably It is 0.1-4, More preferably, it is 0.2-2.
水性エマルジョンは、顔料、殺生物剤、紫外線吸収剤、および酸化防止剤などの慣用の添加剤を、エマルジョンの安定性、およびこの水性エマルジョンから形成される被覆層の撥水および撥油性、並びに水滴転落性に影響を及ぼさない範囲で含有することができる。 Aqueous emulsions contain conventional additives such as pigments, biocides, UV absorbers, and antioxidants, stability of the emulsion, and water and oil repellency of coating layers formed from this aqueous emulsion, as well as water droplets. It can contain in the range which does not affect tumbling property.
水性エマルジョンの調製方法は特に限定されないが、水に界面活性剤を溶解した後にフルオロカーボンシランを添加し、ついで、アルキルケテンダイマーおよび必要に応じて他の添加剤を添加し、そして上記の酸またはアルカリを添加してpHを調整した後にアルコキシシランを添加する方法が好ましい。エマルジョンのpHを調整した後にアルコキシシランを添加してもpHに変動はない。 The method for preparing the aqueous emulsion is not particularly limited, but the fluorocarbon silane is added after dissolving the surfactant in water, then the alkyl ketene dimer and other additives as necessary, and the above acid or alkali. The method of adding alkoxysilane after adjusting pH by adding is preferable. Even if alkoxysilane is added after adjusting the pH of the emulsion, the pH does not change.
また、フルオロカーボンシランの自己縮合を抑制し、少なくとも一部が加水分解された状態に保つためには、界面活性剤を溶解した後にフルオロカーボンシランを添加することが好ましく、さらに、慣用の攪拌技術により攪拌しながらフルオロカーボンシランをゆっくり添加することが好ましい。 In order to suppress the self-condensation of the fluorocarbon silane and keep it at least partially hydrolyzed, it is preferable to add the fluorocarbon silane after dissolving the surfactant, and further, stirring by a conventional stirring technique. However, it is preferable to slowly add the fluorocarbon silane.
本発明は、上記水性エマルジョンを基材の少なくとも一部に塗布し、乾燥して得られる被覆層を含む被覆物を包含する。 The present invention includes a coating comprising a coating layer obtained by applying the aqueous emulsion to at least a part of a substrate and drying it.
前述のような水性エマルジョンを基材の少なくとも1つの表面に塗布し、引き続いて乾燥することによって被覆層を形成し、被覆物を作製することができる。本発明においては、ガラスあるいは金属、鋳物、陶器などのセラミック、煉瓦、コンクリート、石または木材などの慣用の材料からなる基材を適宜用いることができる。本発明では、基材は、例えば自動車の窓ガラスなどであってもよい。 An aqueous emulsion as described above can be applied to at least one surface of a substrate and subsequently dried to form a coating layer to produce a coating. In the present invention, a substrate made of a conventional material such as glass or metal, casting, ceramics such as earthenware, brick, concrete, stone or wood can be used as appropriate. In the present invention, the base material may be, for example, an automobile window glass.
基材への塗布は、ディッピング法、スプレー法、スピンコート法、ロールコート法、各種刷毛塗り、スクリーン印刷法、グラビア印刷法などの公知の方法により行うことができる。 The application to the substrate can be performed by a known method such as a dipping method, a spray method, a spin coating method, a roll coating method, various brush coating methods, a screen printing method, and a gravure printing method.
乾燥を促進するために加熱してもよい。通常、乾燥は100〜350℃の温度範囲で5分〜24時間にわたり行われる。 Heating may be used to promote drying. Usually, drying is performed at a temperature range of 100 to 350 ° C. for 5 minutes to 24 hours.
また、必要に応じて、本発明の水性エマルジョンを塗布し乾燥した被覆物を、水で洗浄して、残留している界面活性剤を除去してもよい。 If necessary, the coating obtained by applying the aqueous emulsion of the present invention and drying may be washed with water to remove the remaining surfactant.
以下に、本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。以下の実施例および比較例において使用された成分は、次のとおりである。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The components used in the following examples and comparative examples are as follows.
(i)フルオロカーボンシラン
フルオロカーボンシランは、Rf−(CH2)2−Si{−(O−CH2CH2)2−OCH3}3で表される構造を有する化合物の混合物である。具体的には、Rfは、F(CF2)kであり、k=6の化合物を1〜2重量%;k=8の化合物を62〜64重量%;k=10の化合物を23〜30重量%;k=12〜18の化合物を2〜6重量%混合したものである。なお、こられの化合物で示したRfの重量%は、上記4種類の化合物全てのRfの総重量に対するそれぞれのRf基の占める重量比率である。
(I) a fluorocarbon silane fluorocarbon silane, R f - a mixture of compounds having the structure represented by - {(O-CH 2 CH 2) 2 -OCH 3} 3 (CH 2) 2 -Si. Specifically, R f is F (CF 2 ) k , 1 to 2% by weight of a compound with k = 6; 62 to 64% by weight of a compound with k = 8; 30% by weight; 2 to 6% by weight of k = 12-18 compound. The weight percent of the Rf for the compounds of Korare is the weight percentage of each of the R f group to the total weight of the four compounds all R f.
界面活性剤は、Rf’−CH2CH2−O−(CH2CH2O)11−Hで表されるノニオン系界面活性剤であり、Rf’は、3〜18個の炭素原子を有するパーフルオロアルキル基である。 Surfactants, 'a nonionic surfactant represented by -CH 2 CH 2 -O- (CH 2 CH 2 O) 11 -H, R f' R f is 3 to 18 carbon atoms A perfluoroalkyl group having
(ii)アルキルケテンダイマー
アルキルケテンダイマーは、アルキルケテンダイマー水系エマルジョン、サイズパインK−903(荒川化学工業社製)をそのまま用いた。
(Ii) Alkyl ketene dimer As the alkyl ketene dimer, an alkyl ketene dimer aqueous emulsion, size pine K-903 (manufactured by Arakawa Chemical Industries) was used as it was.
(iii)アルコキシシラン
アルコキシシランは、テトラキス[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]シリケート(Si(DEGM)4)、またはオルガノアルコキシシランであるメチルトリエトキシシラン(CH3−Si(OCH2CH3)3(SiMe(OEt)3))である。
(Iii) Alkoxysilane The alkoxysilane is tetrakis [2- (2-methoxyethoxy) ethoxy] silicate (Si (DEGM) 4 ) or methyltriethoxysilane (CH 3 —Si (OCH 2 CH 3 ) which is an organoalkoxysilane. ) 3 (SiMe (OEt) 3 )).
特に明記しない限り、以下の試験方法を用いた。 Unless otherwise stated, the following test methods were used.
<撥水角・撥油角測定>
得られたガラス試験片の被覆層表面に純水またはn‐ヘキサデカンを2μl滴下し、接触角計(協和界面科学社製)により接触角を測定した。
<Measurement of water and oil repellency angles>
2 μl of pure water or n-hexadecane was dropped on the surface of the coating layer of the obtained glass test piece, and the contact angle was measured with a contact angle meter (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
<水滴転落性測定>
得られたガラス試験片の被覆層表面にマイクロシリンジで体積を測りとった純水を滴下した。このような純水の滴下を、異なる体積について複数被覆表面上で行い、複数の水滴を試験片上にスポットした。試験片をゆっくりと45度の角度になるように傾けて固定し、滴下した純水の様子を観察した。複数のスポットのうち、純水が30秒以内に少なくとも3cm以上滑り落ちる場合を滑落したとみなし、その時の滑り落ちた複数の水滴の体積(μl)のうちの最小値を測定し、水滴転落性(落水量)とした。
<Measurement of water drop fallability>
The pure water which measured the volume with the micro syringe was dripped at the coating layer surface of the obtained glass test piece. Such dripping of pure water was performed on a plurality of coated surfaces for different volumes, and a plurality of water drops were spotted on a test piece. The specimen was slowly tilted and fixed at an angle of 45 degrees, and the state of the dropped pure water was observed. Of the multiple spots, the case where pure water slides down at least 3 cm within 30 seconds is considered to have slipped, and the minimum value of the volume (μl) of the plurality of water droplets sliding down at that time is measured. The amount of water fall.
(実施例1〜5および比較例1〜2)
本実施例および比較例は、アルキルケテンダイマー添加量の最適値を求めるためのものである。
(Examples 1-5 and Comparative Examples 1-2)
This example and a comparative example are for determining the optimum value of the alkylketene dimer addition amount.
フルオロカーボンシラン100重量部に対して30重量部となる量の界面活性剤を水に溶解し、ついで、水性エマルジョンの総重量に基づいて10重量%のフルオロカーボンシランを慣用の攪拌技術により攪拌しながらゆっくりと添加した。この手順で、フルオロカーボンシランは、その自己縮合が抑制された加水分解された状態に保つことができる。ついで、アルキルケテンダイマー(サイズパイン K−903)を、表1に示す量で加え、一時間攪拌した。次に、pHメーターでエマルジョンのpHを測定しながら、pH調整剤である塩酸(HCl)を添加し、pH2.9になったところで添加を終了した。さらに、フルオロカーボンシランに対するオルガノアルコキシシランのモル分率を0.45となるようにオルガノアルコキシシランを加え、2〜4時間攪拌し、水性エマルジョンを調製した。 Surfactant in an amount of 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of fluorocarbon silane is dissolved in water, and then 10% by weight of fluorocarbon silane based on the total weight of the aqueous emulsion is slowly stirred with conventional stirring techniques. And added. With this procedure, the fluorocarbon silane can be kept in a hydrolyzed state with suppressed self-condensation. Then, alkyl ketene dimer (size pine K-903) was added in the amount shown in Table 1, and the mixture was stirred for 1 hour. Next, hydrochloric acid (HCl) as a pH adjusting agent was added while measuring the pH of the emulsion with a pH meter, and the addition was terminated when the pH reached 2.9. Further, an organoalkoxysilane was added so that the molar fraction of the organoalkoxysilane with respect to the fluorocarbon silane was 0.45, and the mixture was stirred for 2 to 4 hours to prepare an aqueous emulsion.
その後、水性エマルジョンを、ガラス板(2.5cm×5.0cm、厚さ3mm)に塗布し、乾燥して試験片を作成した。 Thereafter, the aqueous emulsion was applied to a glass plate (2.5 cm × 5.0 cm, thickness 3 mm) and dried to prepare a test piece.
水性エマルジョンの塗布はディップコーティングにより行った。ディップコーティングは、試験片を175mm/分の速度で水性エマルジョン中に下ろし、その状態で4分間保持し、25mm/分の速度で引き上げることにより行った。塗布後の乾燥は、280℃で10分間にわたって行った。 The aqueous emulsion was applied by dip coating. Dip coating was performed by lowering the test piece into the aqueous emulsion at a speed of 175 mm / min, holding the test piece in that state for 4 minutes, and pulling it up at a speed of 25 mm / min. Drying after coating was performed at 280 ° C. for 10 minutes.
撥水角、撥油角、水滴転落性を測定した結果を表1に示す。 Table 1 shows the results of measuring the water repellency angle, oil repellency angle, and water drop fallability.
実施例1〜5と比較例1〜2を比較すると、アルキルケテンダイマーの添加量がフルオロカーボンシランに対する重量比で5〜25重量部であるとき水滴転落性が非常に良好になることがわかる。また、アルキルケテンダイマーの添加量がフルオロカーボンシランに対する重量比で5〜25重量部であるとき、塗膜は視覚的に透明であった。 Comparing Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that when the addition amount of the alkyl ketene dimer is 5 to 25 parts by weight with respect to the fluorocarbon silane, the water drop fallability is very good. Moreover, when the addition amount of the alkyl ketene dimer was 5 to 25 parts by weight with respect to the fluorocarbon silane, the coating film was visually transparent.
(実施例6〜10および比較例3〜9)
本実施例および比較例では、架橋剤とpH調整剤との種類を比較した。
(Examples 6 to 10 and Comparative Examples 3 to 9)
In the examples and comparative examples, the types of the crosslinking agent and the pH adjusting agent were compared.
(実施例6〜10)
フルオロカーボンシラン100重量部に対して30重量部となる量の界面活性剤を水に溶解し、ついで、水性エマルジョンの総重量に基づいて10重量%のフルオロカーボンシランを慣用の攪拌技術により攪拌しながらゆっくりと添加した。この手順で、フルオロカーボンシランは、その自己縮合が抑制された加水分解された状態に保つことができる。ついで、アルキルケテンダイマー(サイズパイン K−903)を、フルオロカーボンシランとアルキルケテンダイマーの重量比が75:25となる量で加え、一時間攪拌した。次に、pHメーターでエマルジョンのpHを測定しながら、表2に示すpH調整剤を添加した。酸pH調整剤の場合、pH値が2.9になったところで、そしてアルカリpH調整剤の場合、pH値が9.9になったところで添加を終了した。さらに、フルオロカーボンシランに対するアルコキシシランのモル分率を0.45となるように表2に示すアルコキシシランを加え、2〜4時間攪拌し、水性エマルジョンを調整した。
(Examples 6 to 10)
Surfactant in an amount of 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of fluorocarbon silane is dissolved in water, and then 10% by weight of fluorocarbon silane based on the total weight of the aqueous emulsion is slowly stirred with conventional stirring techniques. And added. With this procedure, the fluorocarbon silane can be kept in a hydrolyzed state with suppressed self-condensation. Next, an alkyl ketene dimer (size pine K-903) was added in an amount such that the weight ratio of the fluorocarbon silane and the alkyl ketene dimer was 75:25, and the mixture was stirred for 1 hour. Next, the pH adjuster shown in Table 2 was added while measuring the pH of the emulsion with a pH meter. In the case of the acid pH adjuster, the addition was terminated when the pH value reached 2.9, and in the case of the alkaline pH adjuster, the pH value reached 9.9. Furthermore, the alkoxysilane shown in Table 2 was added so that the mole fraction of the alkoxysilane with respect to the fluorocarbon silane was 0.45, and the mixture was stirred for 2 to 4 hours to prepare an aqueous emulsion.
(比較例3〜9)
アルキルケテンダイマーを加えない他は、実施例6〜10と同様の方法で水性エマルジョンを調製した。
(Comparative Examples 3 to 9)
An aqueous emulsion was prepared in the same manner as in Examples 6 to 10 except that the alkyl ketene dimer was not added.
その後、水性エマルジョンを、実施例1〜5と同様の方法でガラス板に塗布して試験片を作成した。 Then, the aqueous emulsion was apply | coated to the glass plate by the method similar to Examples 1-5, and the test piece was created.
撥水角、撥油角、水滴転落性を測定した結果を表2に示す。 Table 2 shows the results of measuring the water repellency angle, oil repellency angle, and water drop fallability.
実施例6と比較例4、実施例7と比較例5、実施例8と比較例6、実施例9と比較例7、実施例10と比較例8をそれぞれ比較すると、アルコキシシランの種類およびpH調整剤の種類、その組み合わせにかかわらず、アルキルケテンダイマーを水性エマルジョン中に添加した場合、水滴転落性が向上していることがわかる。また、実施例6と比較例3を比較すると、アルコキシシランとともにアルキルケテンダイマーを添加した場合に、水滴転落性が向上することが分かる。 When comparing Example 6 and Comparative Example 4, Example 7 and Comparative Example 5, Example 8 and Comparative Example 6, Example 9 and Comparative Example 7, Example 10 and Comparative Example 8, respectively, the type and pH of the alkoxysilane It can be seen that when the alkyl ketene dimer is added to the aqueous emulsion regardless of the type of the modifier and the combination thereof, the water drop fallability is improved. Moreover, when Example 6 and Comparative Example 3 are compared, it can be seen that when the alkyl ketene dimer is added together with the alkoxysilane, the water drop falling property is improved.
(実施例11〜15)
本実施例では、水性エマルジョンのpH調製の影響を試験した。
フルオロカーボンシラン100重量部に対して30重量部となる量の界面活性剤を水に溶解し、ついで、水性エマルジョンの総重量に基づいて10重量%のフルオロカーボンシランを慣用の攪拌技術により攪拌しながらゆっくりと添加した。この手順で、フルオロカーボンシランの自己縮合が抑制された加水分解された状態に保つことができる。ついで、アルキルケテンダイマー(サイズパイン K−903)を、フルオロカーボンシランとアルキルケテンダイマーの重量比が75:25となる量で加え、一時間攪拌した。次に、pHメーターでエマルジョンのpHを測定しながら、表3に示すpH調整剤を添加した。pH調節剤の添加は、表3に示すpHになったところで終了した。さらに、フルオロカーボンシランに対するアルコキシシランのモル分率を0.45になるようにアルコキシシランを加え、2〜4時間攪拌し、水性エマルジョンを調整した。
(Examples 11 to 15)
In this example, the effect of pH adjustment of the aqueous emulsion was tested.
Surfactant in an amount of 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of fluorocarbon silane is dissolved in water, and then 10% by weight of fluorocarbon silane based on the total weight of the aqueous emulsion is slowly stirred with conventional stirring techniques. And added. With this procedure, it is possible to maintain a hydrolyzed state in which self-condensation of the fluorocarbon silane is suppressed. Next, an alkyl ketene dimer (size pine K-903) was added in an amount such that the weight ratio of the fluorocarbon silane and the alkyl ketene dimer was 75:25, and the mixture was stirred for 1 hour. Next, the pH adjusting agent shown in Table 3 was added while measuring the pH of the emulsion with a pH meter. The addition of the pH regulator was terminated when the pH shown in Table 3 was reached. Furthermore, the alkoxysilane was added so that the mole fraction of the alkoxysilane with respect to the fluorocarbon silane was 0.45, and the mixture was stirred for 2 to 4 hours to prepare an aqueous emulsion.
その後、水性エマルジョンを、実施例1〜5と同様の方法でガラス板に塗布して試験片を作製した。 Then, the aqueous emulsion was apply | coated to the glass plate by the method similar to Examples 1-5, and the test piece was produced.
撥水角、撥油角、水滴転落性を測定した結果を表3に示す。 Table 3 shows the results of measuring the water repellency angle, oil repellency angle, and water drop fallability.
実施例11〜15をみると、水溶液のpHを4.5以下、或いは7以上に調整したとき、良好な撥水撥油性および水滴転落性が得られることが分かる。
Looking at Examples 11 to 15, it can be seen that when the pH of the aqueous solution is adjusted to 4.5 or less, or 7 or more, good water / oil repellency and water drop slidability can be obtained.
Claims (4)
(ii)界面活性剤、
(iii)シラン化合物、
(iv)pH調整剤、および
(v)炭素原子が12〜24個の直鎖または分岐のアルキル基と反応性官能基を合わせもつ化合物
を含有する水性エマルジョンであり、
前記フルオロカーボンシランは、下式(1):
Rf−(CH2)p−Si{−(O−CH2CH2)n−OR1}3 (1)
(式中、Rfは炭素原子が3〜18個のパーフルオロアルキル基であり、複数のR1は炭素原子が1〜3個の同一のもしくは異なるアルキル基であり、そして、p=2〜4およびn=2〜10である。)
により表される少なくとも一種の加水分解性フルオロカーボンシランであり、
前記炭素原子が12〜24個の直鎖または分岐のアルキル基と反応性官能基を合わせもつ化合物は、アルキルケテンダイマー、アルキル無水コハク酸、アルキルアミンオキサイドまたはアルキルメルカプタンであり、
前記シラン化合物がアルコキシシランであり、前記アルコキシシランが、下式(3):
Si−(R 4 ) 4 (3)
(式中、R 4 は、OCH 3 、OCH 2 CH 3 、および(OCH 2 CH 2 ) m OCH 3 (m=1〜10)からなる群から選択される1または2以上の基である。)
または下式(4):
R 5 n Si(OR 6 ) 4-n (4)
(式中、R 5 は炭素原子が1〜10個のアルキル基であり、R 6 は炭素原子が1〜3個のアルキル基であり、R 5 およびR 6 が複数存在する場合は、これらはそれぞれ独立に、同一のもしくは異なる前記基を表し、そして、n=1〜3である。)
により表されるオルガノアルコキシシランであり、
前記フルオロカーボンシランまたはその加水分解物は、水性エマルジョンの総重量に基づいて、0.1〜20重量%含有され、前記フルオロカーボンシランと、前記界面活性剤との重量比は、1:1〜10:1であり、前記pH調整剤は、該水性エマルジョンのpHを4.5以下、または、7以上に調整するための酸またはアルカリであり、前記フルオロカーボンシランと前記炭素原子が12〜24個の直鎖または分岐のアルキル基と反応性官能基を合わせもつ化合物との重量比は、99:1〜70:30であり、前記水性エマルジョン中のアルコキシシランの含有量は、前記フルオロカーボンシランに対するアルコキシシランのモル分率で、0.1〜10である
ことを特徴とする水性エマルジョン。 (I) a fluorocarbon silane or a hydrolyzate thereof,
(Ii) a surfactant,
(Iii) a silane compound,
(Iv) an aqueous emulsion containing a pH adjuster, and (v) a compound having a linear or branched alkyl group having 12 to 24 carbon atoms and a reactive functional group,
The fluorocarbon silane has the following formula (1):
R f - (CH 2) p -Si {- (O-CH 2 CH 2) n -OR 1} 3 (1)
Wherein R f is a perfluoroalkyl group having 3 to 18 carbon atoms, a plurality of R 1 are the same or different alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, and p = 2 to 2 4 and n = 2-10.)
At least one hydrolyzable fluorocarbon silane represented by
The compound having a linear or branched alkyl group having 12 to 24 carbon atoms and a reactive functional group is an alkyl ketene dimer, an alkyl succinic anhydride, an alkyl amine oxide or an alkyl mercaptan,
The silane compound is an alkoxysilane, and the alkoxysilane is represented by the following formula (3):
Si- (R 4 ) 4 (3)
(In the formula, R 4 represents one or more groups selected from the group consisting of OCH 3 , OCH 2 CH 3 , and (OCH 2 CH 2 ) m OCH 3 (m = 1 to 10).)
Or the following formula (4):
R 5 n Si (OR 6 ) 4-n (4)
(In the formula, R 5 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, R 6 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and when a plurality of R 5 and R 6 are present, Each independently represents the same or different group and n = 1-3.)
Is an organoalkoxysilane represented by
The fluorocarbon silane or a hydrolyzate thereof is contained in an amount of 0.1 to 20% by weight based on the total weight of the aqueous emulsion, and the weight ratio of the fluorocarbon silane to the surfactant is 1: 1 to 10: 1, the pH adjusting agent, the pH of the aqueous emulsion 4.5 or less, or, Ri acid or alkali der to adjust the 7 above, wherein the carbon atom and the fluorocarbon silane 12-24 of The weight ratio of the linear or branched alkyl group and the compound having a reactive functional group is 99: 1 to 70:30, and the content of alkoxysilane in the aqueous emulsion is alkoxysilane relative to the fluorocarbon silane. in a mole fraction, an aqueous emulsion, wherein 0.1 to 10 der Rukoto.
により表されるアルキルケテンダイマーであることを特徴とする請求項1記載の水性エマルジョン。 A compound having a linear or branched alkyl group having 12 to 24 carbon atoms and a reactive functional group is represented by the following formula (2):
The aqueous emulsion according to claim 1, which is an alkyl ketene dimer represented by:
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