JPH03159975A - 水性有機珪素系組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は．コンクリート用水性浸透型吸水防止剤として
有用であり耐水性にも優れたな水性有機珪素系組或物に
関する。さらに詳しくえば，（ａ）アルキルトリアルコ
キシシラン及び（または）ジアルキルジアルコキシシラ
ンと（ｂ）アルコキシ基とエポキシ基を含有する有機珪
素化合物に第一級アミン及び（または）第二級アミンを
反応させた後．酸で中和してなる第四級アンモニウム塩
基含有有機珪素化合物またはその縮合物とＣ）水とから
なることを特徴とする耐水性に優れた水性有機珪素系組
威物に関する。

（従来の技術） 従来から．アルキルアルコキシシランがコンクリート等
の建築土木材料の撥水剤として有用であることは広く知
られていた。一般的には，これらアルコキシシランを種
々の溶剤で希釈したものを用いていた。このような溶剤
型の組或物は用いる溶剤の毒性揮発性及び引火性等の性
質によりその使用範囲に制限があった。例えば．比較的
毒性が少ないイソプロビルアルコールを溶剤に用いた場
合．蒸発が急速であるため基材への浸透が制限される等
のは題点があった。逆に揮発しにくい溶剤を用いた場合
は塗工面が湿潤状態になり乾燥し難く．また．一般的に
溶剤型は濡れたコンクリート表面に塗工できない等の問
題点があった。

以上の問題点を解決してアルキルアルコキシシランをコ
ンクリート用の浸透型吸水防止剤として用いるためには
水溶液あるいは水性分散体にするのが理想的であるが．
アルコキシシランは加水分解性が強くそれに続く縮合反
応が起こりやすいため水中で安定に存在させることは極
めて難しいとされていた。

それらの問題を解決する手段として，最近非イオン性の
乳化剤を用いてアルキルトリアルコキシシラン等の加水
分解性有機珪素化合物を水性乳化させる方法（特開昭６
２−１９７３６９）が報告された。

しかしながら．この方法で安定な水性エマルジョンを実
際に製造するには比較的多量の非イオン性乳化剤を用い
なければならない。非イオン性乳化剤は，アルコキシシ
ランを水中で安定に分散させるのに有用な乳化剤である
が．基材表面あるいは浅い部分に残ることから水性組威
物を安定化させるため多量に添加するとそれだけ表面近
くの親水性が増して長期的な耐久性が悪くなる等の欠点
を有していた。

このように一般の乳化剤を用いる場合は．防水性３ と安定性とのバランスあるいは浸透性等を考慮してその
種類．量または組合せ等を選択しなければならない。ま
た，実際にコンクリートの奥深く浸透し防水性能を付与
させるには，比較的高価な長鎖アルキルトリアルコキシ
シランの使用が必要であることから全体的なコストが高
くなり．経済的にも不利であった。

〔発明の構或〕

（課題を解決するための手段） 本発明は前記した問題点を解決するために鋭意研究重ね
た結果．（ａ）アルキルトリアルコキシシランおらにび
もしくはアルキルジアルコキシシランと（ｂ）アルコキ
シ基とエポキシ基を含有する有機珪素化合物に第一級ア
ミンおよびもしくは第二級アミンを反応させた後．酸で
中和してなる第四級アンモニウム塩基含有有機珪素化合
物またはその縮合物と（ｃ）水とからなることを特徴と
する耐水性に優れた水性有機珪素系ｍ戒物は，安定剤と
して使用するアルコキシ基有する第四級アンモニウム塩
基含有有機珪素化合物またはその縮合物が驚くべき乾燥
後の耐水性と乳化力を有するため，これまでの乳化剤及
４ び安定剤に比べて少ない添加量で安定なエマルジョンが
できるだけでなく，水性化するシランによって多量に乳
化剤を用いければならない場合でも防水性能の低下を最
小限に抑えることができる等の理由からコンクリート等
の各種建築土木材料用の浸透型吸水防止剤として基材に
応じた幅広い＆ｌ１戒の選択が可能である。さらに，そ
れらの乳化剤の特徴を生かして長期の性能維持や高耐久
性及び耐候性付与も可能になることを見いだした。

本発明で使用するアルキルトリアルコキシシランおよび
もしくはジアルキルジアルコキシシランは特に制限はな
いが，珪素に直結した少なくとも一個のアルキル基の炭
素数が６から２０であり，さらにアルコキシ基はエトキ
シ基であ１ものがが望ましくヘキシルトリエトキシシラ
ン．ヘブチルトリエトキシシラン．オクチルトリエトキ
シシラン，ノニルトリエトキシシラン，デシルトリエ・
トキシシラン．ウンデシルトリエトキシシラン．１′デ
シルトリエトキシシラン．トリデシルトリエトキシシラ
ン，テトラデシルトリエトキシシラン．ペンクデシルト
リエトキシシラン．ヘキサデシルトリエトキシシラン，
ヘ５ プタアシルトリエトキシシラン．オクタアシルトリエト
キシシラン，ノナデシルトリエトキシシラン，エイコシ
ルトリエトキシシラン，オクチルメチルジエトキシシラ
ン　オクタデシルメチルトリエトキシシラン，またはこ
れらの混合物が挙げられる。珪素に直結した少なくとも
一個のアルキル基の炭素数が６より小さい場合は加水分
解性及び揮発性が非常に高いため，塗工直後に一部が基
材表面に反応しそれ以上の水性！ｆｌ底物の浸透を遅ら
せるだけでなく，その間に未反応のシラン戒分が蒸発し
やすいため，結果として基材表面のみに撥水性を与える
だけになる。

逆に珪素に直結した少なくとも一個のアルキル基の炭素
数が２０より大きい場合は分子量が大きすぎるため浸透
しにくくなる。またアルコキシ基がメトキシ基の場合は
アルカリ性条件下での安定性が悪いため基材内部に浸透
する前に表面で結合あるいは架橋が起こり易く．プロポ
キシ基以上の炭素鎖のアルコキシ基の場合は逆に安定性
が良いだけ内部に浸透しても基材との結合が遅くなる。

尚，これらのアルキルトリアルコキシシラン及びジアル
キルジアルコキシシランは　コストを低減さ６ せる方法として対応ずるα−オレフィンをトリアルコキ
シシラン及び（または）アルキルジアルコキシシランで
ヒドロシリル化したものを精製せずに使用しても良い。

この触媒には，通常のオレフィンのヒドロシリル化反応
に用いる遷移金属触媒あるいはラジカル開始剤を用いる
ことができる。遷移金属触媒としては白金，コハ゛ルト
，ロジウム，パラジウム，あるいはニノケル等の遷移金
属錯体あるいはハロゲン化物が，ラジカル開始剤として
はアゾビスイソブチ口ニトリル，過酸化ヘンゾイル．過
酸化ジーｔブチル，過安息香酸ｔ−ブチル等が挙げられ
るが安全性，反応効率，経済性．及び反応条件等を考え
ると広く工業的に行われている塩化白金酸を用いる方法
が望ましい。触媒量は，例えば塩化白金酸を用いる場合
は任意の量で反応を行うことができるが経済面と衛生面
の両方を考えた場合できるだけ少なくする方がよい。シ
ランに対してＯ．］〜５ｍｍｏ１％の塩化白金酸触媒を
用いれば９０’Ｃ．５時間の加熱で転化率９８％以上の
ヒトロシリル化が行える。

通常，これらの触媒は溶剤等に溶解した／８液を用いる
。この反応は定量的に進行し触媒も非常に僅かな７ 量で済むため、残留ヒドロシランあるいは触媒の毒性等
の問題がない限りあえて精製する必要はない。

アルコキシ基とエポキシ基を含有する有機珪素化合物と
しては，例えばγ−グリシドキシブロピルトリメトキシ
シラン．γ−グリシドキシプロピル１−ＩＪエトキシシ
ラン，γ−グリシ１，キシブロビルメチルジメトキシシ
ラン，Ｔ−グリシトキシプロビルメチルジエトキシシラ
ン．Ｔ−グリシドキシプロビルジメチルメ１・キシソラ
ン．Ｔ＝−グリシドキシプロビルジメチルエ１・キシシ
ラン．β一（３．４−エポキシシク口ヘキシル）エチル
Ｉ−リメ］・キシシラン等の加水分解性シランが挙げら
れる。

第一級あるいは第二級アミンとしては，例えばｎプロピ
ルア旦ン　イソプロピルアミン　ｎ−ブチルア呉ン，ｎ
−アくルアミン．シクロへキシルアミン，モノエタノー
ルアミン，アニリン　ヘンジルア多ン，オクチルアミン
　オレイルアミン．ステアリルアミン．γ−アξノプ口
ピルＩ・リエトキシシランアミノメチル１・リメ１・キ
シシラン，オルガノシロキサン変性第一級アミン．４−
フルオロアニリン．２２−ビス１−（４−アミノフェニ
ル）へキサフルオロ８ プロパン］１，４−アミノヘンゾトリフルオライト等の
任意の第一級アミン，ジエチルアミン，ジー（ｎプロビ
ル）アくン．ジアミルアミン，ジエタノールアミン等の
任意の第二級アミン及び（または）これらの混合物を用
いることができるが．浸透性及び耐久性を考えた場合．
ｉ状で且つ有機基の疎水性が強いものが望ましい。

アルコキシル基とエポキシ基を含有する有機珪素化合物
にエポキシ基１ｍｏ　Ｉに対して第−級あるいは第二級
アミンを０．１〜２ｍｏｌ混合し密封して撹拌しながら
６０〜１００゜Ｃで２〜８時間加熱して珪素含有ア哉ン
を合威し，これに等モル量の酸の水？８液を加え中和し
て比較的低分子量の水性有機珪素化合物が得られる。第
一級あるいは第二級アミンが０．１ｍｏｌ以下では水性
化しに＜＜　　２ｍｏｌ％以上では防水性が低下する。

また．アルコキシ基を含有するため完全に中和しないと
不安定になり沈澱が生したりゲル化する恐れがあるので
正確に酸を加え中和しなければならない。

酸は生威したアミンとアンモニウム塩を形成するもので
あれば任意の酸を加えることができる。例え９ ば，塩酸，硫酸，硝酸等の無機酸，酢酸，ブロビオン酸
，安息香酸等の有機酸あるいは１・リメチルクロルシラ
ン．ジメチルジク口ルシラン．四塩化珪素等のクロルシ
ラン．四塩化チタン，四塩化シルコニウム等が挙げられ
る。この時酸と−緒に加える水は任意の量が選べるが．
アルキル１・リアルコキシシラン及び（または）ジアル
キルジアルコキシシラン添加後のシラン威分が併せて１
〜５０重継％になるような量が好ましい。１重量％以下
だと使工回数を増やさなければ充分な性能が得られず，
また５０重量％より多いとだど貯蔵安定性が悪くなり溶
液の粘度が増大して均一な塗工が難しくなる。望ましく
は５％〜３０重量％であれば貯蔵安定件及び耐水性能の
両方の特性が充分に得られる。

以上で得られた第四級アンモニウム塩含有有機珪素化合
物の水溶液をホモミキサー等で高速撹拌しながらこれに
前述のアルキルトリアルコキシシラン及び（または）ジ
アルキルジアルコキシシランを少しづつ滴下すると水性
有機珪素系組或物が得られる。

ここでアルキルトリアルコキソシラン及び（または）ジ
アルキルジアルコキシシランに対する第四級ｌ０ アンモニウム塩含有有機珪素化合物の量は，１から５０
重量％が望ましい。５０重量％より多いと浸透或分が少
なすぎて充分な防水性能が得られず，１重量％より少な
いと貯蔵安定性が悪く分離やゲル化が起こる。尚．得ら
れた有機珪素系組或物の水性エマルジョンを安定化する
ために耐水性が低下しない程度にノニオン性乳化剤を添
加してもよい。

（発明の作用） かくして得られた組或物は．比較的簡単に合威でき且つ
材料の選択に幅があるため安価に材料設計することがで
き．さらに乳化剤や安定剤の代わりに塗工乾燥後の耐水
性に優れた第四級アンモニウム塩基含有有機珪素化合物
を用いることによって，水性塗工物にもかかわらずコン
クリート等の建築土木基材の内部深く浸透し基材内部の
親水基と反応して結合して防水層を作り被塗工物に優れ
た耐水性を付与することができる。また．本発明の組成
物は５０゜Ｃ．一ケ月の貯蔵後も増粘することなく優れ
た貯蔵安定性を示した。

このように．本発明は建築土木分野において極めて有用
な水性有機珪素系＆ｌ１戒物であることが解った。

１ｌ 実施例　ｌ オレイルアミン２６．８ｇ　（０．１ｍｏｌ）とγグリ
シドキシプ口ビルトリメトキシシラン２３．６ｇ　（０
．１ｍｏ　ｌ）を混合し密封容器中で７５゜Ｃ６時間加
熱後，室温に戻してから撹拌しながら濃度３６重量％塩
酸１０．１ｇ　（０．１ｍｏｌ）を最終固形分が１０重
量％になるように水で希釈した塩酸水溶液を徐々に加え
ると第四級アンモニウム塩基含有有機珪素化合物の水性
溶液が生成した。

得られた水性熔液４　０’　ｇを水４０ｇで希釈して，
これをホモミキサーを用いて約１０００Ｏｒｐｍで高速
撹拌しなかられ−オクチルトリメトキシシラン２０ｇを
徐々に加えることによって白色水性エマルジョンが得ら
れた。

実施例　２ 第四級アンモニウム塩基含有有機珪素化合物の水性溶液
の量を２０ｇ，これを希釈する水の量を６０ｇにする以
外は実施例１と同様にして白色水性エマルジョンが得ら
れた。

比較例　１ ノニオン性乳化剤ボリオキシエチレン（２０）ソ１ ２ ルビタントリオレエート４ｇを水７６ｇで希釈して，こ
れをホモミキサーを用いて約１０００Ｏｒｐｍで高速撹
拌しなからｎ−オクチルトリメトキシシラン２０ｇを徐
々に加えることによって白色水性エマルジョンが得られ
た。

比較例　２ ノニオン性乳化剤ボリオキシエチレン（２０）ソルビタ
ントリオレエート４ｇとこれを希釈する水７６ｇを２ｇ
と７８ｇに換える以外は比較例１と同様にして白色水性
エマルジョンが得られたが，１時間後に二層分離が始ま
った。

以上，実施例ｌ〜２．比較例１〜２について以下の物性
試験を行った。結果は表に記す。

・貯蔵安定性試験−−−サンプル調整後，３０ｍｌのサ
ンプル瓶に２０ｇ入れて室温中で放置して．その外観の
変化を見る。

・吸水試験一−−−−−４　ｃｍＸ４　ｃｍＸ８　ｃｍ
の−Ｅ　ＪＬ／　夕ＪＬ／試験片（Ｊ　ＩＳＲ−５２０
　１）に３００ｇ／ｍ２全面塗工して常温１２時間．１
００″ｃ２時間乾燥後，ＪＩＳＡ−１４０４に準して２
４時間の吸水比を求めた。

１　３一 防水剤塗工試験体の吸水量（ｇ） 吸水量（％） ×１００ 未塗工試験体の吸水量（ｇ） なお，貯蔵安定性が悪く調整後直ちに分離したサンプル
については，よく振盪し一時均一にしてから塗工した。

・浸透性試験一一一一−吸水試験後のサンプル片を１０
０゜Ｃ１時間乾燥後割断して．その断面に０．　　５％
メチレンブルー水溶液を塗布して染色しない撥水部分の
深さを一辺五ケ所，全二十ケ所測定してその平均を求め
た。

（以下余白） １４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）アルキルトリアルコキシシランおよびもしく
   はジアルキルジアルコキシシランと（ｂ）アルコキシル
   基とエポキシ基を含有する有機珪素化合物に第一級アミ
   ンおよびもしくは第二級アミンを反応させた後、酸で中
   和してなる第四級アンモニウム塩基含有有機珪素化合物
   またはその縮合物と（ｃ）水とからなることを特徴とす
   る水性有機珪素系組成物。 ２、第一級アミンおよびもしくは第二級アミンがアルキ
   ル基、アルケニル基、アリール基、フルオロアルキル基
   またはオルガノシロキサン基を有するアミンまたはそれ
   らの混合物であることを特徴とする請求項１記載の水性
   有機珪素系組成物。