JP7333082B2 - アルミナゾル-シラン複合材料及びその製造方法と応用 - Google Patents
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Description
表面塗布型コーティングは、建物の外面にカバーコーティングを形成して、建物の表面の穴や亀裂等を封止し、それにより水分や腐食性物質が建物の材料の内部に入るのを防止するが、同時に建築材料内部の水の蒸発を抑制し、コーティング表面に水ぶくれや亀裂等の現象を引き起こすことが多く、建物の外観と耐久性に影響を与える。表面浸透型コーティングは、建築材料の内部に3~5mm浸透でき、この領域に疎水性コーティングを形成し、これは、建物の外観に影響を与えず、エンジニアリングスタッフから普遍的な注目を受けた。
しかしながら、表面浸透型コーティングは、水分が建築材料の表面の亀裂を通じて建築材料の内部に入るのを防止しにくく、且つ浸透型コーティングの耐食性能が低い。
好ましくは、前記アルミナゾルの粒径は100~500nmである。
好ましくは、前記アルミナゾルの製造方法は、アルミニウムイソプロポキシドから順次加水分解及び重合によりそれを得ることを含む。
好ましくは、前記加水分解のステップは、アルミニウムイソプロポキシドエタノール溶液、即ちアルミニウムイソプロポキシドをエタノールに溶解してなる溶液を蒸留水に滴下し、加水分解を行うことを含む。
好ましくは、前記蒸留水とイソプロパノールの質量比は1:2~1:5である。
好ましくは、前記加水分解の温度は35~60℃である。
好ましくは、前記重合の温度は40~70℃である。
好ましくは、前記硝酸溶液の濃度は0.5mol/L~3mol/Lである。
好ましくは、前記シラン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、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシランおよびオクチルトリエトキシシランのうちの1つ又は複数である。
好ましくは、前記分散剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、及びグリセリンのうちの1つ又は複数である。
アルミナゾルとシランカップリング剤を混合して第一混合液を得るステップ(1)と、 シラン、シランカップリング剤と分散剤を混合して第二混合液を得るステップ(2)と、
前記第一混合液と前記第二混合液を混合してアルミナゾル-シラン複合材料を得るステップ(3)とを含む。
前記ステップ(3)の混合は一定の温度条件下で行われ、前記混合の温度は60~80℃であり、
前記ステップ(1)と前記ステップ(2)には時系列がない。
好ましくは、前記第一混合液を第二混合液に滴加するか又は前記第二混合液を第一混合液に滴加する滴加速度は、独立して2~10mL/minである。
好ましくは、前記ステップ(1)おけるシランカップリング剤の質量は、ステップ(1)とステップ(2)におけるシランカップリング剤の総質量の50%~70%である。
好ましくは、前記ステップ(1)の混合の温度は35~75℃である。
好ましくは、前記ステップ(2)の混合の温度は40~70℃である。
好ましくは、前記応用の方法は、以下を含む。前記アルミナゾル-シラン複合材料を建築基板の表面に塗布し、塗布回数は2~5回であり、毎回の使用量は200~300g/m2である。塗布が終了した後、建築基板の表面をプラスチックフィルムで覆い、3~7日間覆った後、プラスチックフィルムを除去し、防水と耐食性のコーティングを取得する。
重量部で計算すると、本発明の提供するアルミナゾル-シラン複合材料の製造原料は、5~45部のアルミナゾルを含み、好ましくは5~25部、より好ましくは、15~25部である。本発明において、前記アルミナゾルの粒径は、好ましくは100~500nm、より好ましくは200~400nmである。本分野における従来の知識では、前記アルミナゾルの粒径とは、アルミナゾル中のアルミナの粒径を指し、これは本発明にも当てはまる。本発明は、前記アルミナゾルの粒径を上記範囲に制御することは、最終的なアルミナゾル-シラン複合材料の防水性および耐食性を改善するために有利である。
本発明において、前記アルミニウムイソプロポキシドは、好ましくは、アルミニウムイソプロポキシドエタノール溶液の形態で提供され、前記アルミニウムイソプロポキシドエタノール溶液の調製方法は、好ましくはアルミニウムイソプロポキシドとエタノールを超音波分散して均一に混合して、アルミニウムイソプロポキシドエタノール溶液を得ることである。前記アルミニウムイソプロポキシドとエタノールの質量比は、好ましくは1:3~1:10、より好ましくは1:3~1:7である。
アルミナゾルとシランカップリング剤を混合して第一混合液を得るステップ(1)と、
シラン、シランカップリング剤と分散剤を混合して第二混合液を得るステップ(2)と、
前記第一混合液と第二混合液を混合してアルミナゾル-シラン複合材料を得るステップ(3)とを含む。
前記ステップ(1)と前記ステップ(2)には時系列がない。
(1)重量部で計算すると、1部のアルミニウムイソプロポキシドと5部のエタノールを超音波で分散して均一に混合し、アルミニウムイソプロポキシドエタノール溶液を得る。
(2)三口フラスコに3部の蒸留水を添加して恒温水槽に入れ、2000r/minの一定回転速度で撹拌し、次にアルミニウムイソプロポキシドエタノール溶液を滴加し、45℃の一定温度で、2500r/minで一定回転速度で1時間撹拌し、次にボトル栓を取り外し、60℃の一定温度条件下で1時間開口して撹拌し、加水分解物を得る。
(3)加水分解物に1部の硝酸溶液を添加し、50℃の一定温度で、2時間撹拌し、アルミナゾルを得る。
75部のイソブチルトリエトキシシラン、4部のγ-(2,3-グリシドキシ)プロピルトリメトキシシランと5部のポリエチレングリコール2000を60℃の温度で撹拌混合して第二混合液を形成し、第二混合液を60℃の温度で24h静置し、次に、60℃の一定温度、3000r/minの回転速度で、第二混合液を第一混合液に滴加し、アルミナゾル-シラン複合エマルジョンを得た。
70部のオクチルトリエトキシシラン、3部のγ-アミノプロピルトリエトキシシランと4部のポリビニルアルコール1750を50℃の温度で撹拌混合して第二混合液を形成し、第二混合液を50℃の温度で24h静置し、次に、70℃の一定温度、3000r/minの回転速度で、第二混合液を第一混合液に滴加し、アルミナゾル-シラン複合エマルジョンを得た。
50部のビニルトリエトキシシラン、3部の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と2部のグリセリンを40℃の温度で撹拌混合して第二混合液を形成し、第二混合液を40℃の温度で24h静置し、次に、60℃の一定温度、3000r/minの回転速度で、第二混合液を第一混合液に滴加し、アルミナゾル-シラン複合エマルジョンを得た。
Claims (16)
- アルミニウムイソプロポキシドから、順次加水分解および重合により得られ、100~500nmの粒径を有するアルミナゾル5~45重量部、
メチルトリメトキシシラン、メチ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、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシランおよびオクチルトリエトキシシランのうちの1つ又は複数であるシラン30~90重量部、
γ-(2,3-グリシドキシ)プロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-(メタクリロイルオキシ)プロピルトリメトキシシラン、N-(β-アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメ(エ)トキシシラン、および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のうちの1つまたは複数であるシランカップリング剤3~10重量部及び、
分散剤1~5重量部、
を含む原料で製造された、建物の表面浸透型コーティング用アルミナゾル-シラン複合材料。 - 前記加水分解のステップは、アルミニウムイソプロポキシドエタノール溶液を蒸留水に滴下し、加水分解を行うことを含むことを特徴とする請求項1に記載の建物の表面浸透型コーティング用アルミナゾル-シラン複合材料。
- 前記蒸留水とアルミニウムイソプロポキシドの質量比は1:2~1:5であることを特徴とする請求項2に記載の建物の表面浸透型コーティング用アルミナゾル-シラン複合材料。
- 前記加水分解の温度は35~60℃であることを特徴とする請求項2に記載の建物の表面浸透型コーティング用アルミナゾル-シラン複合材料。
- 前記重合のステップは、アルミニウムイソプロポキシドの加水分解物を硝酸溶液に添加して重合させることを含むことを特徴とする請求項1に記載の建物の表面浸透型コーティング用アルミナゾル-シラン複合材料。
- 前記重合の温度は40~70℃であることを特徴とする請求項5に記載の建物の表面浸透型コーティング用アルミナゾル-シラン複合材料。
- 前記硝酸溶液の濃度は0.5mol/L~3mol/Lであることを特徴とする請求項5に記載の建物の表面浸透型コーティング用アルミナゾル-シラン複合材料。
- 前記分散剤は、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、及びグリセリンのうちの1つ又は複数であることを特徴とする請求項1に記載の建物の表面浸透型コーティング用アルミナゾル-シラン複合材料。
- 建物の表面浸透型コーティング用アルミナゾル-シラン複合材料の製造方法であって、
アルミナゾルとシランカップリング剤を混合して第一混合液を得るステップ(1)と、
シラン、シランカップリング剤と分散剤を混合して第二混合液を得るステップ(2)と、
前記第一混合液と前記第二混合液を混合してアルミナゾル-シラン複合材料を得るステップ(3)とを含み、
前記ステップ(3)の混合は一定の温度条件下で行われ、前記混合の温度は60~80℃であり、
前記ステップ(1)と前記ステップ(2)には時系列がない請求項1~8のいずれか一項に記載の建物の表面浸透型コーティング用アルミナゾル-シラン複合材料の製造方法。 - 前記ステップ(3)の混合方法は、前記第一混合液を第二混合液に滴加するか又は前記第二混合液を第一混合液に滴加することであることを特徴とする請求項9に記載の製造方法。
- 前記第一混合液を第二混合液に滴加するか又は前記第二混合液を第一混合液に滴加する滴加速度は、独立して2~10mL/minであることを特徴とする請求項10に記載の製造方法。
- 前記ステップ(1)おけるシランカップリング剤の質量は、ステップ(1)とステップ(2)におけるシランカップリング剤の総質量の50%~70%であることを特徴とする請求項9に記載の製造方法。
- 前記ステップ(1)の混合の温度は35~75℃であることを特徴とする請求項9に記載の製造方法。
- 前記ステップ(2)の混合の温度は40~70℃であることを特徴とする請求項9に記載の製造方法。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載の建物の表面浸透型コーティング用アルミナゾル-シラン複合材料又は請求項9~14のいずれか一項に記載の製造方法で得られたアルミナゾル-シラン複合材料を使用する建築用コーティング方法。
- 前記建物の表面浸透型コーティング用アルミナゾル-シラン複合材料を建築基板の表面に塗布し、塗布回数は2~5回であり、毎回の使用量は200~300g/m2であることと、
塗布が終了した後、前記建築基板の表面をプラスチックフィルムで覆い、3~7日間覆った後、前記プラスチックフィルムを除去し、防水と耐食性のコーティングを取得することと、
を含むことを特徴とする請求項15に記載の建築用コーティング方法。
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