JPH03174378A - 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吸水防止剤として有
用な水性有機珪素系組成物に関する。さらに詳しくえば
、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ＨＬＢが７より小さいノニオ
ン性乳化剤及びＨＬＢが１２より大きいノニオン性乳化
剤を用いて水性乳化することを特徴とする水性有機珪素
系組成物に関する。

（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Ｉｎ水剤として有用であることは広く
知られていた。−船釣には、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
剤型の組成物は、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四に制限があった０例えば、
比較的毒性が少ないイソプロピルアルコールを溶剤に用
いた場合、蒸発速度が急速であるため基材への浸透が制
限される等の例があった。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、
−船釣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。

これらの問題を解決する手段として、最近、　　ＨＬＢ
が４〜１５の非イオン性の乳化剤を用いてアルキル）　
ＩＪ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６２−１９７３６９）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特定の非イオン性乳化剤を
多量に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、多量に用いると
基材表面あるいは浅い部分に残り、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。

また、防水性と安定性とのバランスあるいは浸透性等を
考慮すると、使用できる乳化剤は限られてくる０例えば
、ＨＬＢが等しい乳化剤でも固体であるか、液体である
かでコンクリート等への浸透性が変わってくるなどの問
題点が生ずる。

〔発明のｆＪｌｔｃ） （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、アルキルアルコキシシランをＨＬＢが７より小
さいノニオン性乳化剤及びＨＬＢが１２より大きいノニ
オン性乳化剤を用いて水性乳化することを特徴とする水
性有機珪素系！放物は、低ＨＬＢノニオン性乳化剤と高
ＨＬＢノニオン性乳化剤の組合せで乳化力をコントロー
ルできるのでコンクリート等の各種建築土木材料用の浸
透吸水防止剤として基材に応じた幅広い＆Ｉ１１′ｆｃ
の選択が可能である。

本発明で使用するアルキルアルコキシシランとしては、
好ましくは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である。

これらのアルキル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
であるものがが望ましく、ヘキシルトリエトキシシラン
、ヘプチルトリエトキシシラン。

オクチルトリメトキシシラン、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。

ド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、ペンタデシ
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、ヘプタデシルトリエトキシシラン。

オクタデ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。

オクチルメチルジェトキシシラン、オクタデシルメチル
トリメトキシシラン、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、それ以上の水性組
成物の浸透を遅らせるだけでなく、その間に未反応のシ
ラン成分が蒸発しやすいため、結果として基材表面のみ
に↑８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
ルコキシ基がエトキシ基の場合はアルカリ性条件下での
安定性が良く、基材内部への浸透も良好である。

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、コストを低減させる方法と
して対応する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５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、コバルト、ロジウム、
パラジウム。

あるいはニッ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ロニト
リル、過酸化ベンゾイル、過酸化ジ−ｔ−ブチル、過安
息香酸ｔ−ブチル等が挙げられるが。

安全性１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９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０．１〜５ｍｍ。

１％の塩化白金酸触媒を用いれば９０℃、５時間の加熱
で転化率９８％以上のヒド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溶液を用いる。

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。

ＨＬＢが７より小さいノニオン性乳化剤としては。

例えば、ポリオキシエチレン（２）ドデシルフェニルエ
ーテル（ＨＬＢ　　６．０）、ポリオキシエチレン（２
）ノニルフェニルエーテル（ＨＬＢ　　６゜８）、ポリ
オキシエチレン（２）ステアリルエーテル（ＨＬＢ　　
５．６）、ポリオキシエチレン（２）オレイルエーテル
（ＨＬＢ　　５．９）、ポリオキシエチレン（２）セチ
ルエーテル（ＨＬＢ　　６，４）。

ポリオキシエチレン（２）ステアレート、ポリオキシエ
チレン（２）オレエー）　（ＨＬＢ　　５．７）。

グリセロールモノステアレート（ＨＬＢ　　３．５）。

グリセロールモノオレエー）　（ＨＬＢ　　２．８）。

ソルビタンモノパル果ネート（ＨＬＢ　　６．７）。

ソルビタンモノステアレート　（ＨＬＢ　　４．７）。

ソルビタントリステアレート　（ＨＬＢ　　２．１）。

ソルビタンモノオレエート（ＨＬＢ　　４．３）、　　
ソルビタントリオレエート（ＨＬＢ　　１．８）、　　
ソルビタンモノセスキオレエート（ＨＬＢ　　３．７）
　等が挙げられる。

ＨＬＢが１２より大きいノニオン性乳化剤としては１例
えば、ポリオキシエチレン（８）ドデシルフェニルエー
テル（ＨＬＢ　　１２．０）、ポリオキシエチレン（１
６）ドデシルフェニルエーテル（ＨＬＢ１４．９）、ポ
リオキシエチレン（９０）ドデシルフェニルエーテル（
ＨＬＢ　　ｌ　８．８）、ポリオキシエチレン（７）ノ
ニルフェニルエーテル（ＨＬＢ　　１２．３）、ポリオ
キシエチレン（２０）ノニルフェニルエーテル（ＨＬＢ
　　１６．３）、ポリオキシエチレン（８０）ノニルフ
ェニルエーテル（ＨＬＢ　　１８．９）、ポリオキシエ
チレン（６）オクチルフェニルエーテル（ＨＬＢ　　１
２．Ｏ）。

ポリオキシエチレン（１３）オクチルフェニルエーテル
（ＨＬＢ　　１５．１）、ポリオキシエチレン（９０）
オクチルフェニルエーテル（ＨＬＢ　　１９゜０）、ポ
リオキシエチレン（９）ステアリルエーテル（ＨＬＢ　
　１２．４）、ポリオキシエチレン（１７）ステアリル
エーテル（ＨＬＢ　　１５．１）、ポリオキシエチレン
（１１０）ステアリルエーテル（ＨＬＢ　　１９．Ｏ）
、ポリオキシエチレン（９）オレイルエーテル（ＨＬＢ
　　１２．４）、ポリオキシエチレン（１８）オレイル
エーテル（ＨＬＢ　　１５．３）、ポリオキシエチレン
（９０）オレイルエーテル（ＨＬＢ　　１８．７）、ポ
リオキシエチレン（８）セチルエーテル（ＨＬＢ　　１
２．．４）、ポリオキシエチレン（１５〉セチルエーテ
ル（ＨＬＢ１５．０）、ポリオキシエチレン（１００）
セチルエーテル（ＨＬＢ　　１９．０）、ポリオキシエ
チレン（６）ラウリルエーテル（ＨＬＢ　　１２．　５
）　。

ポリオキシエチレン（１１）ラウリルエーテル（ＨＬＢ
　　１５．０＞、ポリオキシエチレン（７０）ラウリル
エーテル（ＨＬＢ　　１９．０）、ポリオキシエチレン
（９）ステアレート（ＨＬＢ　　１２．６）。

ポリオキシエチレン（１８〉ステアレート（ＨＬ８１５
．０）、ポリオキシエチレン（９０）ステアレー）（Ｈ
ＬＢ　　１８．７）、ポリオキシエチレン（９）オレエ
ート（ＨＬＢ　　１２．２）、ポリオキシエチレン（１
８）オレエート（ＨＬＢ　　１５゜１）、ポリオキシエ
チレン（６０）オレエート（ＨＬＢ　　１８．２）、ポ
リオキシエチレン（６）ラウレート（ＨＬＢ　　１２．
ｌ）ポリオキシエチレン（１２〉ラウレート（ＨＬＢ　
　１５．０）、ポリオキシエチレン（８０）ラウレート
（ＨＬＢ　　１８゜９〉、ポリオキシエチレン（２０）
ソルビタンモノラウレート（ＨＬＢ　　ｌ　６．７）、
ポリオキシエチレン（６）ソルビタンモノラウレート（
ＨＬＢ　１３．３）、ポリオキシエチレン（２０）ソル
ビタンモノバルミネー）（ＨＬＢ　　１５．６）、ポリ
オキシエチレン（２０）ソルビタンモノステアレート（
ＨＬＢ　　１４゜９〉、ポリオキシエチレン（２０）ソ
ルビタンモノオレエート　（ＨＬＢ　　１５゜０）、ポ
リオキシエチレン（６０）ソルビトールテトラオレエー
ト（ＨＬＢ　　１３．８）等が挙げられる。ただし１、
カッコ内の数字はエチレンオキサイドの付加モル数を示
す。

また２以上挙げた一般的なノニオン性乳化剤の他に、Ｈ
ＬＢが７より小さいあるいは１２より大きいフッ素系あ
るいはシリコーン系ノニオン性乳化剤も組み合わせて使
用することができる。

シリコーン系のノニオン性乳化剤としては２例えば弐 ＣＨｚ　　ｃｔｔｘ　　　Ｃ１ｌ、ＣＨ３Ｃ１１ｔ−５
ｉ−０（ＳｔＣＨ３Ｃ１１ｔ−５ｉ−０（Ｓｔ−０）　
　　　　　　　　（１）あるいは式 ％式％（） で示されるポリアルキレン変成ポリジメチルシロキサン
化合物の内、ＨＬＢが７〜１２以外のもの等が使用でき
る。

フッ素系のノニオン性乳化剤としては１例えば式 ％式％） （） で示されるフッ素化アルキル基含有ポリアルキレンオキ
サイド化合物の内、ＨＬＢが７〜１２以外のもの（例：
ｅ＝１．３．２０の時、ＨＬＢ＝２．１゜４．５．１２
．７）等が使用できる。

以上のＨＬＢが７より小さいノニオン性乳化剤とＨＬＢ
が１２より大きいノニオン性乳化剤を併用することによ
って、安定な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の水性分散体を得る
ことができるが、より安定でコンクリート等の建築基材
の奥深く浸透するようなエマルジョンを製造するには液
状のノニオン性乳化剤を用いるのが望ましい。ＨＬＢが
７より小さい乳化剤あるいは１２より大きなノニオン性
乳化剤を単独で用いたり、ＨＬＢが７〜１２のノニオン
性乳化剤を用いると、安定なエマルジョンの製造が難し
くなり乳化条件も限定される。また、固体の乳化剤を用
いるのはシランの基材への浸透性が低下しやすくなる。

以上のＨＬＢが７より小さいノニオン性乳化剤及びＨＬ
Ｂが１２より大きいノニオン性乳化剤の重量比は任意の
比率を選ぶことができるが、好ましくは１／９〜９／１
が望ましい。重量比率が１／９以下あるいは９７１以上
では安定なエマルジョンが得にくい。１／９〜９／１の
箱間外の乳化剤重量比率で製造した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
ンの水性エマルジョンは比較的分離しやすい。

全乳化剤量はシラン成分の０．１〜５０重量％が好まし
い。０．１重量％より少ないと安定なエマルジョンが得
られずコンクリートへの浸透性も悪くなる。５０重量％
より多いと十分な吸水防止性能が得られない。

以上挙げた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そのシラン底弁に対
して０．１〜５０重量％のＨＬＢが７より小さいノニオ
ン性乳化剤／ＨＬＢが：２より大きいノニオン性乳化剤
の重量比率１／９〜９／１のノニオン性乳化剤群の混合
物をホモミクサー等で高速攪拌させながら、これに水を
少しずつ滴下することによって目的とする水性有機珪素
系組成物が得られる。

この水性有機珪素系組成物のシラン（有機珪素化合物）
成分濃度は１〜４０重量％が好ましい。１％重量以下で
は一回の塗工でコンクリートに十分な浸透吸水防止性能
を付与することはできない、さらに。

二回目以降の塗工はそれだけ浸透性を低下させることに
なるので濃度１重量％以下の希薄シラン成分のエマルジ
ョンはこの用途には適さない。また、４０重量％以上で
は粘度が高くなり塗工しにくくなる。

浸透深さには粘度の影響はほとんどないが、塗工ムラが
生じたり浸透速度が遅くなる等の欠点が出てくるのなら
、経済性を考えても４０重量％以下で使用した方がよい
。

（発明の作用） かくして得られた組成物は、コンクリート等の土木建築
基材に塗工することによって内部奥深くまで浸透し結合
して、乾燥後に優れた防水層を形威し。

該基材の劣化を防ぎ長期的な耐久性を付与することがで
きる。また１本発明の組成物は加水分解によって縮合し
やすいアルコキシ基が存在するにもかかわらず室温六ケ
月の貯蔵後も増粘、ゲル化あるいは吸水防止剤としての
性能低下等が起こらない。さらに。

この組成物は、ＨＬＢが低くより親油性のノニオン性乳
化剤が仲立ちとなり疎水性シランの液滴とＨＬＢが高く
より親水性のノニオン性乳化剤と親和性を強くさせエマ
ルジョン粒子が水中で安定化するため。

長期にわたり分離しない安定なエマルジョンである。

このように、本発明の組成物は、建築土木分野において
極めて有用な水性有機珪素系組成物であることが解った
。

実施例　１ ｎ〜オクチルトリメトキシシラン２０ｇ、ＨＬＢが１６
，７のノニオン性乳化剤ポリオキシエチレン（２０）ソ
ルビタンモノラウレート２ｇ、ＨＬＢがｉ、８のノニオ
ン性基乳化剤ソルビタントリオレエート２ｇを混合し１
１０００ｒｐ以上で高速攪拌してこれに水７６ｇを徐々
に加えることによって常温で六ケ月以上安定な白色水性
エマルジョンが得られた。

実施例　２ ソルビタントリオレエート２ｇをＨＬＢが１．　０のシ
リコーン系ノニオン性乳化剤５ＩＬＷＥＴ　　ＦＺ−２
１１０（日本ユニカー株式会社製）２ｇに換える以外は
実施例１と同様にして常温で六ケ月以上安定な白色水性
エマルジョンが得られた。

実施例　３ ソルビタントリオレエート２ｇを）［ＬＢが２．　１の
フッ素系ノニオン性乳化剤ＥＦＴＯＰ　　ＥＦ−１２１
（新秋田化或株式会社製）２ｇに換える以外は実施例１
と同様にして常温で六ケ月以上安定な白色水性エマルジ
ョンが得られた。

実施例　４ ポリオキシエチレン（２０〉ソルビタンモノラウレー）
２ｇをＨＬＢが１８．２のエマルゲン９５０（ポリオキ
シエチレンノニルフェニルエーテル、花王石鹸株式会社
製）２ｇに換える以外は実施例１と同様にして常温で六
ケ月以上安定な白色水性エマルジョンが得られた。

比較例　１ ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレート
２ｇ及びソルビタントリオレエート２ｇをポリオキシエ
チレン（２０）ソルビタンモノラウレー）４ｇのみに換
える以外は実施例１と同様にして白色水性エマルジョン
が得られたが常温で２４時間以内に二層に分離した。

比較例　２ ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレート
２ｇ及びソルビタントリオレエート２ｇをエマルゲン９
５０　４ｇのみに換える以外は実施例１と同様にして白
色水性エマルジョンが得られたが常温で１時間以内に二
層に分離した。

比較例　３ ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレート
２ｇ及びソルビタントリオレエート２ｇをソルビタント
リオレエート４ｇのみに換える以外は実施例１と同様に
して白色水性エマルジョンが得られたが常温で１２４時
間以内に二層に分離した。

比較例　４ ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレート
２ｇ及びソルビタントリオレエート２ｇを５ＩＬＷＥＴ
　　ＦＺ−２１１０４ｇのみに換える以外は実施例１と
同様にして水性化を行ったが乳化せず二層に分離したま
まだった。

比較例　５ ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレート
２ｇ及びソルビタントリオレエート２ｇをＥＦＴＯＰ　
　ＥＦ−１２１４ｇのみに換える以外は実施例Ｉと同様
にして水性化を行ったが乳化せず二層に分離したままだ
った。

比較例　６ ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレート
２ｇ及びソルビタントリオレエート２ｇをＨＬＢが１１
．０のポリオキシエチレン（２０）ソルビタントリオレ
ー１４ｇのみに換える以外は実施例１と同様にして白色
水性エマルジョンが得られたが浮遊物が若干目だち、常
温で三ケ月以上保存すると徐々に下の方から分離してき
た。

比較例　７ ソルビタントリオレート２ｇをポリオキシエチレン（２
０）ソルビタントリオレート２ｇに換える以外は実施例
１と同様にして白色水性エマルジョンが得られたが、浮
遊物が若干目だち、常温で三ケ月以上保存すると徐々に
下の方から分離してきた。

比較例　８ ポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノラウレート
２ｇをポリオキシエチレン（２０〉ソルビタントリオレ
ート２ｇに換える以外は実施例１と同様にして白色水性
エマルジョンが得られたが、浮遊物が若干目だち、常温
で三ケ月以上保存すると徐々に下の方から分離してきた
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルキルアルコキシシランをＨＬＢが７より小さい
   ノニオン性乳化剤及びＨＬＢが１２より大きいノニオン
   性乳化剤を用いて水性乳化することを特徴とする水性有
   機珪素系組成物。 ２、アルキルアルコキシシランが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
   である請求項１記載の水性有機珪素系組成物。 ３、ＨＬＢが７より小さいノニオン性乳化剤及び（また
   は）１２より大きいノニオン性乳化剤が、ポリアルキレ
   ンオキサイド変成ポリジメチルシロキサンである請求項
   １又は２記載の水性有機珪素系組成物。 ４、ＨＬＢが７より小さいノニオン性乳化剤及び（また
   は）１２より大きいノニオン性乳化剤が、フッ素化アル
   キル基含有ポリアルキレンオキサイドである請求項１又
   は２記載の水性有機珪素系組成物。