JPH05331353A - Precursor sol composition for ketone resin/silica glass hybrid and preparation of the hybrid - Google Patents

Precursor sol composition for ketone resin/silica glass hybrid and preparation of the hybrid

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JPH05331353A
JPH05331353A JP14260592A JP14260592A JPH05331353A JP H05331353 A JPH05331353 A JP H05331353A JP 14260592 A JP14260592 A JP 14260592A JP 14260592 A JP14260592 A JP 14260592A JP H05331353 A JPH05331353 A JP H05331353A
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hybrid
ketone resin
precursor sol
sol composition
silica glass
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Abstract

PURPOSE:To provide a precursor sol composition for preparing a high- performance ketone resin/silica glass hybrid having high hardness, high glass, transparency and good water and solvent resistances, etc., and to provide the hybrid preparation process. CONSTITUTION:The composition comprises a mixture of a ketone resin precondensate (A) and a hydrolyzable alkoxysilane or a polycondensate (B) of its partial hydrolyzate and an acid catalyst in an A to B weight ratio of 2/1-1/8 (in terms of the solid matter). This composition is applied to or infiltrated into a base and dried to obtain a ketone resin/silica glass hybrid.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ケトン樹脂・シリカガ
ラスハイブリッド体の前駆ゾル組成物および該ハイブリ
ッド体の製法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a precursor sol composition of a ketone resin / silica glass hybrid body and a method for producing the hybrid body.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に無機物質と有機物質との表面は互
いに親和性が乏しく両材料をハイブリッド化するには大
きな困難を伴うが、近年、触媒担体やニューガラスの製
法として注目されているテトラエトキシシランの加水分
解と重縮合とを利用したゾル−ゲル法により、有機ポリ
マーと無機ガラスとのハイブリッド体を合成する試みが
なされている。
2. Description of the Related Art Generally, the surface of an inorganic substance and the surface of an organic substance have a low affinity for each other, and it is very difficult to hybridize both materials. In recent years, tetraethoxy has been attracting attention as a method for producing a catalyst carrier or a new glass. Attempts have been made to synthesize a hybrid of an organic polymer and an inorganic glass by the sol-gel method utilizing hydrolysis and polycondensation of silane.

【0003】これまでに検討されてきたポリマーとして
は、たとえばポリビニルアルコール、ポリビニルピロリ
ドン、ポリオキサゾリン、ポリスチレンスルホン酸ソー
ダなどの多くの水溶性のポリマーが知られている。しか
しながら、これらを用いてえられた有機・無機ハイブリ
ッド体は、耐水性がわるく、また多孔質構造となり実用
性の点ではいまだ満足しうるものではない。
As the polymers that have been studied so far, many water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyoxazoline, and sodium polystyrene sulfonate are known. However, the organic / inorganic hybrid material obtained by using these has poor water resistance and has a porous structure, which is still unsatisfactory in terms of practicality.

【0004】また、従来有機・無機ハイブリッド体を検
討する際に、有機材料として熱硬化性樹脂がほとんど研
究対象とされていないのが現状である。
In addition, when examining organic / inorganic hybrids, thermosetting resins as organic materials have hardly been the subject of research.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術に鑑みて、熱硬化性のオリゴマー樹脂を有機ポリマー
成分として使用し、適用しうる用途の広い有機・無機ハ
イブリッド体を提供しうる前駆体としての組成物および
該組成物からえられる有機・無機ハイブリッド体を開発
することを目的とする。すなわち、塗料、床コーティン
グ剤をはじめ、電子部品、木材、プラスチック成形品な
どの表面保護など広範囲の用途に適用でき、しかも透明
性、硬度、密着性、耐溶剤性などの諸性能にすぐれるハ
イブリッド体およびこの前駆体としてのゾル組成物を提
供することを目的とする。
In view of the above-mentioned prior art, the present invention uses a thermosetting oligomer resin as an organic polymer component and can provide a versatile organic / inorganic hybrid material which can be applied. The object is to develop a composition as a body and an organic / inorganic hybrid body obtained from the composition. In other words, it is a hybrid that can be applied to a wide range of applications such as paints, floor coatings, surface protection of electronic parts, wood, plastic molded products, etc., and has excellent performance such as transparency, hardness, adhesion, solvent resistance, etc. It is an object to provide a body and a sol composition as a precursor thereof.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく、有機材料および無機材料の種類、それら
の使用比率などについて鋭意研究を重ねた結果、意外に
も特定の熱硬化性樹脂初期縮合物、アルコキシシラン類
および酸触媒からなる特定のゾル組成物を使用し、つい
でこれを塗布、乾燥することにより、目的とするハイブ
リッド体が形成されることをようやく見出し、本発明を
完成するにいたった。
Means for Solving the Problems To solve the above problems, the inventors of the present invention have conducted earnest studies on the types of organic materials and inorganic materials, the ratios of their use, etc. Using a specific sol composition consisting of a polymerizable resin initial condensate, an alkoxysilane and an acid catalyst, and then applying and drying this, it is finally found that the target hybrid body is formed, and the present invention It came to completion.

【0007】すなわち、本発明は(A)ケトン樹脂初期
縮合物、(B)加水分解性アルコキシシランまたはその
部分加水分解重縮合物、および酸触媒からなり、かつ
(A)成分と(B)成分との固形分の比率が(A)/
(B)=2/1〜1/8である混合物であることを特徴
とするケトン樹脂・シリカガラスハイブリッド体の前駆
ゾル組成物、ならびに該前駆ゾル組成物を基材に塗布ま
たは含浸し、ついで乾燥することを特徴とするケトン樹
脂・シリカガラスハイブリッド体の製法に関する。
That is, the present invention comprises (A) a ketone resin initial condensate, (B) a hydrolyzable alkoxysilane or a partially hydrolyzed polycondensate thereof, and an acid catalyst, and comprises (A) component and (B) component. And the solid content ratio is (A) /
(B) = a mixture of 2/1 to 1/8, a precursor sol composition of a ketone resin / silica glass hybrid body, and a precursor sol composition coated or impregnated on a substrate, The present invention relates to a method for producing a ketone resin / silica glass hybrid body characterized by being dried.

【0008】[0008]

【作用および実施例】本発明に用いられる熱硬化性初期
縮合物である前記ケトン樹脂初期縮合物(以下、(A)
成分という)としては、とくに限定はないが、たとえば
ホルムアルデヒドとケトン類からえられる各種初期縮合
物があげられる。前記ケトン類としては、たとえばアセ
トン、メチルエチルケトン、メチルイソプロペニルケト
ン、シクロヘキサノンなどがあげられ、これらは通常単
独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができ
る。たとえば、(A)成分のうち代表的なアセトン樹脂
初期縮合物は、一般的に、アセトンとこの1〜6倍モル
程度のホルムアルデヒドとを、水酸化ナトリウム、水酸
化カルシウムなどのアルカリ触媒の存在下に、40〜70℃
程度で保温しながら水媒体中で加熱、縮合してえられ
る。すなわち、メチロールアセトン、ジメチロールアセ
トンを構成単位とする初期縮合物であり、これらは通常
二次的に重縮合してなる粘稠な水溶性樹脂状物質として
収得できる。なお、前記ケトン類の30モル%程度未満を
尿素またはメラミンに置換してなる変性ケトン樹脂初期
縮合物を(A)成分として使用してもよい。
Functions and Examples The above-mentioned ketone resin precondensate which is a thermosetting precondensate used in the present invention (hereinafter (A))
The component) is not particularly limited, but examples thereof include various initial condensates obtained from formaldehyde and ketones. Examples of the above-mentioned ketones include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isopropenyl ketone, cyclohexanone and the like, and these can be usually used alone or in combination of two or more kinds. For example, a typical acetone resin initial condensate of the component (A) is generally acetone and formaldehyde in an amount of about 1 to 6 times this amount in the presence of an alkali catalyst such as sodium hydroxide or calcium hydroxide. 40 to 70 ° C
It is obtained by heating and condensing in an aqueous medium while keeping the temperature at a certain level. That is, it is an initial condensate containing methylolacetone or dimethylolacetone as a constituent unit, and these can usually be obtained as a viscous water-soluble resinous substance formed by secondary polycondensation. A modified ketone resin initial condensate obtained by substituting less than about 30 mol% of the above ketones with urea or melamine may be used as the component (A).

【0009】(A)成分の性状は、ケトン類とホルムア
ルデヒドとの縮合比およびその他の反応条件によって変
動するため、一概にはその最適な性状を決定することは
できないが、通常数平均分子量が500 〜3000程度であ
り、固形分濃度が30〜60%(重量%、以下同様)程度の
低粘性の水溶液が好適に使用できる。
Since the properties of the component (A) vary depending on the condensation ratio of ketones and formaldehyde and other reaction conditions, the optimum properties cannot be unconditionally determined, but usually the number average molecular weight is 500. A low-viscosity aqueous solution having a solid content of about 30 to 60% (weight%, the same applies hereinafter) can be suitably used.

【0010】本発明に用いられる加水分解性アルコキシ
シラン(以下、(B)成分という)としては、たとえば
一般式:Si(OR)m (式中、Rは炭素数1〜4の飽
和炭化水素残基、mは2〜4の整数を示す)で表わされ
る低級アルコキシシラン類などがあげられる。前記加水
分解性アルコキシシランの具体例としては、たとえばテ
トラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプ
ロポキシシラン、テトラブトキシシランなどのテトラア
ルコキシシラン;トリメトキシメチルシラン、トリエト
キシメチルシラン、トリメトキシエチルシランなどのト
リアルコキシアルキルシランなどがあげられ、またこれ
らに対応する1種またはそれ以上の部分加水分解重縮合
物もあげられる。前記(B)成分は通常単独でまたは2
種以上を混合して用いられる。
Examples of the hydrolyzable alkoxysilane (hereinafter referred to as the component (B)) used in the present invention include the general formula: Si (OR) m (wherein R is a saturated hydrocarbon residue having 1 to 4 carbon atoms). Group, m is an integer of 2 to 4) and lower alkoxysilanes. Specific examples of the hydrolyzable alkoxysilane include tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane and tetrabutoxysilane; trimethoxymethylsilane, triethoxymethylsilane, trimethoxyethylsilane and the like. Examples thereof include trialkoxyalkylsilanes, and one or more partially hydrolyzed polycondensates corresponding to these. The component (B) is usually used alone or in 2
It is used as a mixture of two or more species.

【0011】本発明では、(B)成分の加水分解および
重縮合を促進するために酸触媒が必須使用される。前記
触媒としては、たとえば塩化水素、臭化水素などのハロ
ゲン化水素、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホ
ン酸、デカンスルホン酸などの有機強酸などが好まし
く、該触媒は通常単独でまたは2種以上を混合して用い
られる。また、該触媒は一般的に、えられるゾル組成物
の安定性やハイブリッド膜の着色などに影響を及ぼすた
め、通常触媒濃度が5〜10%程度となるようメタノー
ル、エタノールなどの低級アルコールまたは水に希釈溶
解して使用することが好ましく、その使用量は、触媒純
分(低級アルコールおよび水を除く)として通常(A)
成分と(B)成分との固形分合計重量の0.1 〜20%程
度、好ましくは0.2 〜10%であることが望ましい。な
お、前記(A)成分や(B)成分に触媒を添加すると発
熱が起こるため、反応系の温度を通常約5〜60℃、好ま
しくは約10〜20℃に調節して加水分解や重縮合の速度を
調節することが好ましい。
In the present invention, an acid catalyst is essential to accelerate the hydrolysis and polycondensation of the component (B). As the catalyst, for example, hydrogen halide such as hydrogen chloride and hydrogen bromide, organic strong acid such as p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, and decanesulfonic acid are preferable, and the catalyst is usually used alone or in combination of two or more kinds. Used as a mixture. Further, since the catalyst generally affects the stability of the obtained sol composition and the coloring of the hybrid membrane, lower alcohol such as methanol and ethanol or water is usually added so that the catalyst concentration is about 5 to 10%. It is preferable to use it after diluting and dissolving it in the solvent.
It is desired that the total solid content of the component and the component (B) is about 0.1 to 20%, preferably 0.2 to 10%. In addition, since heat is generated when a catalyst is added to the components (A) and (B), the temperature of the reaction system is usually adjusted to about 5 to 60 ° C, preferably about 10 to 20 ° C, and hydrolysis or polycondensation is performed. It is preferable to adjust the speed of.

【0012】本発明では、前記(B)成分を加水分解、
重縮合させるために水を使用することができるが、ゾル
の透明性や安定性を保持するためには水の使用量はでき
るだけ少なくすることが望ましい。なお、前記酸触媒を
添加して均一透明な前駆ゾルが形成された後は、該ゾル
を適量の水で希釈してもさしつかえない。
In the present invention, the component (B) is hydrolyzed,
Although water can be used for polycondensation, it is desirable to use as little water as possible in order to maintain the transparency and stability of the sol. After the addition of the acid catalyst to form a uniform transparent precursor sol, the sol may be diluted with an appropriate amount of water.

【0013】本発明においては、前駆ゾル組成物を均一
で透明な溶液のまま維持するために、必要に応じて共通
媒体として低級アルコールを使用することができる。か
かる低級アルコールとしては、たとえばメタノール、エ
タノール、n−プロパノール、イソプロパノールなどが
あげられるが、これらのなかでもメタノールおよびエタ
ノールが好適である。なお、前記触媒を添加したばあい
には、縮合反応時にアルコキシシランからメタノールや
エタノールが副生するが、該副生アルコールによって反
応系が均一で透明な状態になるばあいが多く、このよう
なばあいには、前記低級アルコールは必ずしも必要とし
ない。前記低級アルコールを使用するばあいの添加量
は、前記(A)成分、(B)成分、酸触媒の種類やこれ
らの使用量、さらに水の使用量などによって異なるので
一概には決定することができないが、通常(A)成分と
(B)成分の固形分合計重量の40%未満、好ましくは20
%未満であることが望ましい。
In the present invention, a lower alcohol may be used as a common medium, if necessary, in order to maintain the precursor sol composition as a uniform and transparent solution. Examples of such lower alcohols include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol and the like, and of these, methanol and ethanol are preferable. When the catalyst is added, methanol or ethanol is by-produced from the alkoxysilane during the condensation reaction, but the by-product alcohol often causes the reaction system to become uniform and transparent. In this case, the lower alcohol is not always necessary. When the lower alcohol is used, the amount to be added cannot be unconditionally determined because it depends on the components (A) and (B), the types of acid catalysts and their amounts, and the amount of water used. Is usually less than 40%, preferably 20% by weight of the total solid content of the components (A) and (B).
It is preferably less than%.

【0014】本発明の製法による有機・無機ハイブリッ
ド体の製造において、有機ポリマー成分である(A)成
分と、無機ガラス成分である(B)成分との混合割合
は、固形分換算重量比で通常は(A)成分/(B)成分
=2/1〜1/8、好ましくは1/1.5 〜1/5であ
る。(B)成分量が(A)成分量の8倍をこえるばあい
には、コーティング膜に亀裂が生じたり密着性がいちじ
るしく低下する。また、(A)成分量が(B)成分量の
2倍をこえるばあいには、均一で透明な前駆ゾルの形成
が困難となり、また自然乾燥時にえられるコーティング
膜が柔かいワックス状となり、透明性および成膜性がお
とる。
In the production of the organic / inorganic hybrid body by the production method of the present invention, the mixing ratio of the component (A) which is an organic polymer component and the component (B) which is an inorganic glass component is usually a solid content conversion weight ratio. Is (A) component / (B) component = 2/1 to 1/8, preferably 1 / 1.5 to 1/5. If the amount of the component (B) exceeds eight times the amount of the component (A), the coating film may be cracked or the adhesiveness may be significantly reduced. Further, when the amount of the component (A) exceeds twice the amount of the component (B), it becomes difficult to form a uniform and transparent precursor sol, and the coating film obtained at the time of natural drying becomes a soft wax-like substance, which is transparent. Properties and film formability are low.

【0015】また前記(A)成分、(B)成分およびそ
の他の成分を混合するときの温度ならびに時間はとくに
限定がない。すなわち、えられる前駆ゾル組成物が均一
で透明な溶液となるように適宜決定すればよく、通常約
5〜60℃で約10分間〜2時間である。
There is no particular limitation on the temperature and time when the above-mentioned components (A), (B) and other components are mixed. That is, it may be appropriately determined so that the obtained precursor sol composition becomes a uniform and transparent solution, and usually about 5 to 60 ° C. for about 10 minutes to 2 hours.

【0016】本発明の製法によれば、生成した前駆ゾル
組成物(均一なゾル溶液)をたとえばガラス板などの各
種基材に塗布(コーティング)したのち、自然乾燥する
だけで密着性のよい硬い被膜が形成されるが、各成分の
混合比や調製条件によっては、前記(A)成分由来のメ
チロール基がえられたハイブリッド体中に残存し、耐水
性が充分でないばあいがある。このばあいには、自然乾
燥したコーティング膜をさらに約100 〜170 ℃、好まし
くは130 〜150 ℃の温度下、約3〜30分間、好ましくは
5 〜15分間加熱することにより、硬度がいちじるしく高
くなり、耐水性が改善された、より高性能のコーティン
グ膜が形成される。
According to the production method of the present invention, the precursor sol composition (homogeneous sol solution) thus formed is coated (coated) on various substrates such as glass plates, and then naturally dried to obtain a hard adhesive having good adhesion. A film is formed, but depending on the mixing ratio of each component and the preparation conditions, the methylol group derived from the component (A) may remain in the obtained hybrid body and the water resistance may not be sufficient. In this case, the naturally dried coating film is further added at a temperature of about 100 to 170 ° C., preferably 130 to 150 ° C. for about 3 to 30 minutes, preferably
By heating for 5 to 15 minutes, the hardness is remarkably increased and a higher performance coating film with improved water resistance is formed.

【0017】なお、前記前駆ゾル組成物を基材に塗布す
るには、たとえばスプレーガン、ブラシ、ローラー、ド
クターナイフなどを用いた塗装方法や浸漬塗装などの通
常の方法を採用することができ、このようにしてえられ
るコーティング膜の厚さはとくに限定がないが、乾燥後
の膜厚が通常約5〜500 μmであることが好ましい。前
記前駆ゾル組成物は、前記塗装方法以外にも、通常の方
法で基材に含浸させてもよい。すなわち、たとえば石
膏、木材などの基材に含浸して硬化させたり、たとえば
木粉、紙などに含浸、乾燥後、加圧下で加熱硬化させて
もよい。
In order to apply the precursor sol composition to the substrate, a usual method such as a coating method using a spray gun, a brush, a roller, a doctor knife or the like, or a dip coating method can be adopted. The thickness of the coating film thus obtained is not particularly limited, but the thickness after drying is usually preferably about 5 to 500 μm. A base material may be impregnated with the precursor sol composition by a usual method other than the coating method. That is, for example, a base material such as gypsum or wood may be impregnated and cured, or wood powder or paper may be impregnated and dried, and then heat-cured under pressure.

【0018】本発明の前駆ゾル組成物は、均一で透明な
ゾル溶液の状態を長期間保持することができ、該ゾル溶
液はコーティング後に自然乾燥するだけでアルコールの
揮散とともに急速にゲル化が進み、これにより密着性が
よく、硬度が高い透明なハイブリッド体が形成される。
The precursor sol composition of the present invention can maintain the state of a uniform and transparent sol solution for a long period of time, and the sol solution is allowed to spontaneously dry after coating and the gelation proceeds rapidly with the evaporation of alcohol. As a result, a transparent hybrid body having good adhesion and high hardness is formed.

【0019】前記前駆ゾル組成物は、プラスチック、ガ
ラス、木材、金属、布、紙などの各種素材に対して濡れ
性および密着性がよく、種々の用途、使用条件に幅広く
適用することができる。とくに常温乾燥による高性能ラ
ッカーなどとして好適に利用できる。また前記のよう
に、自然乾燥したハイブリッド体を加熱してさらに硬度
や耐水性を向上させることができ、該加熱処理したハイ
ブリッド体は、プラスチック成形品保護用の耐スクラッ
チ性、耐摩耗性にすぐれたコーティング組成物をはじめ
として、木材、金属表面保護用のコーティング膜として
好適に使用される。
The precursor sol composition has good wettability and adhesion to various materials such as plastic, glass, wood, metal, cloth and paper, and can be widely applied to various uses and use conditions. In particular, it can be suitably used as a high-performance lacquer that is dried at room temperature. Further, as described above, it is possible to further improve hardness and water resistance by heating the naturally dried hybrid body, and the heat treated hybrid body has excellent scratch resistance and abrasion resistance for protecting plastic molded articles. It is suitable for use as a coating film for protecting wood and metal surfaces, including the above coating compositions.

【0020】本発明の前駆ゾル組成物が均一で透明な溶
液となる理由、ハイブリッド体の生成時の反応やえられ
たハイブリッド体が高性能となる理由などについては詳
細には解明し難い。しかしながら、前記前駆ゾル組成物
を基材にコーティングしたのち自然乾燥すると、空気中
の水分などの作用により加水分解性アルコキシシランの
アルコキシ基部位が加水分解すると同時に該部位間で重
縮合が進行してシリカ粒子を生成するとともに、該シリ
カ粒子表面のシラノール基がケトン樹脂初期縮合物のメ
チロール基と水素結合やエーテル結合を生じるため、高
硬度のハイブリッド体が形成されるものと考えられる。
生成するシリカ粒子は、電子顕微鏡で観察すると、数10
オングストローム程度の超微粒子であり、該シリカ粒子
はケトン樹脂をマトリックスとして三次元架橋構造をと
りながら均一に分散しているものと考えられる。
It is difficult to elucidate in detail the reason why the precursor sol composition of the present invention becomes a uniform and transparent solution, the reaction at the time of formation of the hybrid body and the reason why the obtained hybrid body has high performance. However, when the precursor sol composition is coated on a substrate and then naturally dried, the alkoxy group site of the hydrolyzable alkoxysilane is hydrolyzed by the action of water in the air, and at the same time polycondensation proceeds between the sites. It is considered that a high-hardness hybrid body is formed because the silanol group on the surface of the silica particle forms a hydrogen bond or an ether bond with the methylol group of the ketone resin initial condensation product as the silica particle is generated.
The number of silica particles produced is several 10 when observed with an electron microscope.
It is considered that the particles are ultra-fine particles of about angstrom, and the silica particles are uniformly dispersed while taking a three-dimensional crosslinked structure using a ketone resin as a matrix.

【0021】つぎに本発明のケトン樹脂・シリカガラス
ハイブリッド体の前駆ゾル組成物および該ハイブリッド
体の製法を製造例および実施例に基づいてさらに具体的
に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定される
ものではない。
Next, the precursor sol composition of the ketone resin / silica glass hybrid body of the present invention and the method for producing the hybrid body will be described more specifically with reference to Production Examples and Examples. It is not limited to.

【0022】製造例1 撹拌機および加熱冷却装置を備えた反応装置に、アセト
ン116.2 gおよび37%ホルムアルデヒド529.5 gを仕込
み、撹拌しながら20%水酸化ナトリウム水溶液23.2gを
約15分間かけてゆっくりと滴下した。なお滴下時の反応
系内温度は約60℃に調節した。滴下終了後、1時間同じ
温度に保ち反応を行なった。えられたアセトン樹脂初期
縮合物は、pH7.1 、不揮発分36.2%、数平均分子量1500
の無色透明の水溶液であった。
Production Example 1 116.2 g of acetone and 529.5 g of 37% formaldehyde were charged into a reactor equipped with a stirrer and a heating / cooling device, and 23.2 g of 20% aqueous sodium hydroxide solution was slowly added over about 15 minutes while stirring. Dropped. The temperature in the reaction system during dropping was adjusted to about 60 ° C. After completion of the dropping, the reaction was carried out by keeping the same temperature for 1 hour. The obtained acetone resin initial condensate has a pH of 7.1, a non-volatile content of 36.2%, and a number average molecular weight of 1,500.
It was a colorless and transparent aqueous solution.

【0023】製造例2 製造例1において、アセトン116.2 gにかえてメチルエ
チルケトン144.2 gを使用したほかは製造例1と同様に
して反応を行ない、pH7.2 、不揮発分22.0%、数平均分
子量1300の無色透明の水溶液であるメチルエチルケトン
樹脂初期縮合物をえた。
Production Example 2 The reaction was carried out in the same manner as in Production Example 1 except that 144.2 g of methyl ethyl ketone was used instead of 116.2 g of acetone, and the pH was 7.2, the nonvolatile content was 22.0%, and the number average molecular weight was 1300. An initial condensation product of methyl ethyl ketone resin, which is a colorless and transparent aqueous solution, was obtained.

【0024】製造例3 製造例1において、アセトン116.2 gにかえてシクロヘ
キサノン196.2 gを使用したほかは製造例1と同様にし
て反応を行ない、pH6.5 、不揮発分44.7%、数平均分子
量1100の無色透明の水溶液であるシクロヘキサノン樹脂
初期縮合物をえた。
Production Example 3 The reaction was carried out in the same manner as in Production Example 1 except that 196.2 g of cyclohexanone was used instead of 116.2 g of acetone, and pH 6.5, nonvolatile content 44.7%, number average molecular weight 1100. An initial condensation product of cyclohexanone resin which is a colorless and transparent aqueous solution was obtained.

【0025】製造例4 尿素変性したメチルエチルケトン−アセトン共縮合ケト
ン樹脂初期縮合物(荒川化学工業(株)製、商品名「KN
-141」)をそのまま使用した。このものの性状は、pH7.
4 、不揮発分41.0%、数平均分子量1200の無色透明の水
溶液である。
Production Example 4 Urea-modified methyl ethyl ketone-acetone co-condensation ketone resin initial condensation product (manufactured by Arakawa Chemical Industry Co., Ltd., trade name "KN
-141 ") was used as it was. The property of this product is pH 7.
4, a colorless transparent aqueous solution having a nonvolatile content of 41.0% and a number average molecular weight of 1200.

【0026】実施例1 三角フラスコに(A)成分である製造例1のアセトン樹
脂初期縮合物2g(固形分量0.81g)と(B)成分であ
るテトラエトキシシラン(以下、TEOSという)2g
を仕込み、撹拌しながら触媒として約10%の塩化水素を
含有する塩酸・メタノール試薬0.5 gを添加した。この
ときの混合液の温度は20℃であった。3分間経過後に、
懸濁状態の混合液が均一透明になり、低粘性のゾル溶液
がえられた。ついで、このゾル溶液をガラス板上に流し
塗りで約0.2 mmの厚さにコーティングし、自然乾燥する
ことにより、無色透明のコーティング膜をえた。また、
この自然乾燥によるコーティング膜を150 ℃で5分間加
熱し、無色透明のコーティング膜を調製した。
Example 1 In an Erlenmeyer flask, 2 g of the acetone resin initial condensate (solid content 0.81 g) of the production example 1 which is the component (A) and 2 g of tetraethoxysilane (hereinafter referred to as TEOS) which is the component (B).
Was charged, and 0.5 g of hydrochloric acid / methanol reagent containing about 10% hydrogen chloride was added as a catalyst with stirring. The temperature of the mixed solution at this time was 20 ° C. After 3 minutes,
The suspended mixed solution became uniformly transparent, and a low-viscosity sol solution was obtained. Then, this sol solution was applied on a glass plate by flow coating to a thickness of about 0.2 mm, and naturally dried to obtain a colorless and transparent coating film. Also,
This naturally dried coating film was heated at 150 ° C. for 5 minutes to prepare a colorless and transparent coating film.

【0027】実施例2〜4 実施例1において、(A)成分の種類を表1に示すよう
に変更したほかは実施例1と同様にしてゾル溶液とし、
ついでこれらのゾル溶液を用いて各種コーティング膜を
調製した。えられたコーティング膜はいずれも無色透明
であった。また、これらの自然乾燥によるコーティング
膜をそれぞれ150 ℃で5分間加熱し、無色透明のコーテ
ィング膜を調製した。
Examples 2 to 4 A sol solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the kind of the component (A) was changed as shown in Table 1.
Then, various coating films were prepared using these sol solutions. All the obtained coating films were colorless and transparent. Each of these naturally dried coating films was heated at 150 ° C. for 5 minutes to prepare a colorless and transparent coating film.

【0028】実施例5および6 実施例1において、アセトン樹脂初期縮合物とTEOS
との混合比を表1に示すように変更したほかは実施例1
と同様にしてゾル溶液とし、ついでこれらのゾル溶液を
用いて各種コーティング膜を調製した。えられたコーテ
ィング膜はいずれも無色透明であった。また、これらの
自然乾燥によるコーティング膜をそれぞれ150 ℃で5分
間加熱し、無色透明のコーティング膜を調製した。
Examples 5 and 6 In Example 1, the acetone resin precondensate and TEOS were used.
Example 1 except that the mixing ratio with and was changed as shown in Table 1.
A sol solution was prepared in the same manner as in 1. and then various coating films were prepared using these sol solutions. All the obtained coating films were colorless and transparent. Each of these naturally dried coating films was heated at 150 ° C. for 5 minutes to prepare a colorless and transparent coating film.

【0029】実施例7 実施例1において、TEOSにかえてテトラメトキシシ
ランの初期縮合物(商品名「メチルシリケート−5
1」、三菱化成(株)製)を使用したほかは実施例1と
同様にしてゾル溶液とし、ついでこのゾル溶液を用いて
コーティング膜を調製した。えられたコーティング膜は
無色透明であった。また、この自然乾燥によるコーティ
ング膜を150 ℃で5分間加熱し、無色透明のコーティン
グ膜を調製した。
Example 7 In Example 1, instead of TEOS, an initial condensate of tetramethoxysilane (trade name “methyl silicate-5”) was used.
1 ”, manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd. was used to prepare a sol solution in the same manner as in Example 1, and then a coating film was prepared using this sol solution. The obtained coating film was colorless and transparent. The coating film by natural drying was heated at 150 ° C. for 5 minutes to prepare a colorless and transparent coating film.

【0030】実施例8 実施例1において、塩酸・メタノール試薬にかえてp−
トルエンスルホン酸10%水溶液を使用したほかは実施例
1と同様にしてゾル溶液とし、ついでこのゾル溶液を用
いてコーティング膜を調製した。えられたコーティング
膜は無色透明であった。また、この自然乾燥によるコー
ティング膜を150 ℃で5分間加熱し、ほぼ無色透明のコ
ーティング膜を調製した。
Example 8 In Example 1, p- was used instead of the hydrochloric acid / methanol reagent.
A sol solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that a 10% aqueous solution of toluenesulfonic acid was used, and then a coating film was prepared using this sol solution. The obtained coating film was colorless and transparent. The coating film by natural drying was heated at 150 ° C. for 5 minutes to prepare an almost colorless and transparent coating film.

【0031】比較例1〜2 実施例1において、アセトン樹脂初期縮合物とTEOS
との混合比を表1に示すように変更したほかは実施例1
と同様にしてゾル溶液とし、ついでこれらのゾル溶液を
用いて各種コーティング膜を調製した。えられたコーテ
ィング膜はいずれも無色透明であった。また、これらの
自然乾燥によるコーティング膜をそれぞれ150 ℃で5分
間加熱してコーティング膜を調製したが、ともに成膜性
が不充分であり、若干のひび割れが生じた。
Comparative Examples 1-2 In Example 1, the acetone resin precondensate and TEOS were used.
Example 1 except that the mixing ratio with and was changed as shown in Table 1.
A sol solution was prepared in the same manner as in 1. and then various coating films were prepared using these sol solutions. All the obtained coating films were colorless and transparent. The coating films prepared by natural drying were each heated at 150 ° C. for 5 minutes to prepare coating films, but both had insufficient film-forming properties and some cracks occurred.

【0032】比較例3 製造例1のアセトン樹脂初期縮合物のみを用い、これを
ガラス板上に流し塗りで約0.2 mmの厚さにコーティング
し、自然乾燥することにより、無色透明のコーティング
膜をえた。また、この自然乾燥によるコーティング膜を
150 ℃で5分間加熱してコーティング膜を調製したが、
成膜性がわるかった。
Comparative Example 3 Using only the acetone resin precondensate of Production Example 1, this was coated on a glass plate by flow coating to a thickness of about 0.2 mm, and naturally dried to form a colorless and transparent coating film. I got it. In addition, this natural drying coating film
A coating film was prepared by heating at 150 ° C for 5 minutes.
The film forming property was poor.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】なお、表1中、*はメチルシリケート−
51を示す。
In Table 1, * indicates methyl silicate
51 is shown.

【0035】実施例1〜8および比較例1〜3でえられ
た各種ゾル溶液、および該ゾル溶液から調製されたガラ
ス板に形成された各種コーティング膜について、以下の
方法によってそれぞれ性能を評価した。結果を表2に示
す。
The performances of the various sol solutions obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3 and various coating films formed on glass plates prepared from the sol solutions were evaluated by the following methods. .. The results are shown in Table 2.

【0036】(1) ゾル溶液の放置安定性 生成したゾル溶液を30日間室温で放置し、その性状変化
(透明性、粘度および色調の変化の程度)を目視にて観
察した。ほとんど変化がないものを良好とし、それ以外
を不良とした。
(1) Leaving stability of sol solution The sol solution thus produced was left to stand at room temperature for 30 days, and its property change (degree of change in transparency, viscosity and color tone) was visually observed. Those with almost no change were evaluated as good, and the others were evaluated as bad.

【0037】(2) コーティング膜の性状 (イ)光沢 JIS Z 8741準拠して20度での鏡面反射率を測定し、95%
以上を良好とし、50%以下を不良とした。
(2) Properties of coating film (a) Gloss Specular reflectance at 20 degrees was measured according to JIS Z 8741, and was 95%.
The above was regarded as good, and 50% or less was regarded as bad.

【0038】(ロ)硬度 鉛筆硬度を測定し、6H以上を良好とし、H以下を不良
とした。
(B) Hardness The pencil hardness was measured, and 6H or more was regarded as good and H or less was judged as poor.

【0039】(ハ)耐水性 室温で水中に12時間浸漬したのち、塗膜状態を目視にて
判定し、白化、剥れ、ブリスターおよび膨潤がないもの
を○、これらがわずかに認められるものを△、これらが
顕著に認められるものを×とした。
(C) Water resistance After being immersed in water at room temperature for 12 hours, the state of the coating film is visually evaluated, and there is no whitening, peeling, blister, and swelling. Δ, x was markedly observed.

【0040】(ニ)耐溶剤性 室温でテトラヒドロフランに12時間浸漬したのち、塗膜
状態を目視にて判定し、白化、剥れ、ブリスターおよび
膨潤がないものを良好とし、これらが顕著に認められる
ものを不良とした。
(D) Solvent resistance After dipping in tetrahydrofuran at room temperature for 12 hours, the state of the coating film is visually judged, and those free of whitening, peeling, blisters and swelling are regarded as good, and these are noticeable. The thing was bad.

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】なお、表2において、RTは自然乾燥した
コーティング膜、150 は150 ℃で加熱してえられたコー
ティング膜を示す。
In Table 2, RT is a naturally dried coating film, and 150 is a coating film obtained by heating at 150 ° C.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明の前駆ゾル組成物は、均一で透明
な放置安定性にすぐれたゾル組成物であり、該前駆ゾル
組成物を塗布、乾燥することにより、高硬度で透明性に
すぐれ、しかも成膜性、耐水性、耐溶剤性などが良好な
ケトン樹脂・シリカガラスハイブリッド体がえられる。
EFFECT OF THE INVENTION The precursor sol composition of the present invention is a uniform and transparent sol composition excellent in leaving stability, and by coating and drying the precursor sol composition, it has high hardness and excellent transparency. Moreover, a ketone resin / silica glass hybrid having good film-forming properties, water resistance, solvent resistance and the like can be obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大瀬戸 治 大阪市鶴見区鶴見1−1−9 荒川化学工 業株式会社研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Osamu Oseto 1-1-9 Tsurumi, Tsurumi-ku, Osaka Arakawa Chemical Industry Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (A)ケトン樹脂初期縮合物、(B)加
水分解性アルコキシシランまたはその部分加水分解重縮
合物、および酸触媒からなり、かつ(A)成分と(B)
成分との固形分の比率が(A)/(B)=2/1〜1/
8である混合物であることを特徴とするケトン樹脂・シ
リカガラスハイブリッド体の前駆ゾル組成物。
1. A ketone resin initial condensate, (B) a hydrolyzable alkoxysilane or a partially hydrolyzed polycondensate thereof, and an acid catalyst, and (A) component and (B).
The ratio of solid content to the components is (A) / (B) = 2/1 to 1 /
8. A precursor sol composition of a ketone resin / silica glass hybrid body, which is a mixture of
【請求項2】 低級アルコールおよび/または水を含有
する請求項1記載の前駆ゾル組成物。
2. The precursor sol composition according to claim 1, which contains a lower alcohol and / or water.
【請求項3】 前記酸触媒がハロゲン化水素または有機
強酸である請求項1または2記載の前駆ゾル組成物。
3. The precursor sol composition according to claim 1, wherein the acid catalyst is hydrogen halide or a strong organic acid.
【請求項4】 前記触媒の使用量が前記(A)成分と
(B)成分との固形分合計重量の0.1 〜20重量%である
請求項1、2または3記載の前駆ゾル組成物。
4. The precursor sol composition according to claim 1, 2 or 3, wherein the amount of the catalyst used is 0.1 to 20% by weight based on the total solid weight of the components (A) and (B).
【請求項5】 請求項1、2、3または4記載の前駆ゾ
ル組成物を基材に塗布または含浸し、ついで乾燥するこ
とを特徴とするケトン樹脂・シリカガラスハイブリッド
体の製法。
5. A method for producing a ketone resin / silica glass hybrid body, which comprises coating or impregnating a base material with the precursor sol composition according to claim 1, 2, 3 or 4, and then drying.
【請求項6】 乾燥の際に、100 〜170 ℃で加熱する請
求項5記載のハイブリッド体の製法。
6. The method for producing the hybrid body according to claim 5, wherein the drying is performed at 100 to 170 ° C.
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