JPH08176508A - Composition for forming silica-based coating film, silica-based coating film produced by using the composition and production of the composition - Google Patents

Composition for forming silica-based coating film, silica-based coating film produced by using the composition and production of the composition

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JPH08176508A
JPH08176508A JP32256894A JP32256894A JPH08176508A JP H08176508 A JPH08176508 A JP H08176508A JP 32256894 A JP32256894 A JP 32256894A JP 32256894 A JP32256894 A JP 32256894A JP H08176508 A JPH08176508 A JP H08176508A
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composition
silica
based coating
film
water
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JP32256894A
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Atsushi Toda
淳 遠田
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To obtain the subject composition containing a partial hydrolyzate of a tetraalkoxysilane and a specific alkyltrialkoxysilane, having excellent hydrophilicity and storage stability and useful for the preparation of a transparent silica-based coating film having high surface hardness. CONSTITUTION: This coating composition contains (A) a partial hydrolyzate of (i) a tetraalkoxysilane (preferably tetramethoxysilane) and (ii) an alkyltrialkoxysilane having a >=2C (preferably 2-6C) alkyl group directly bonded to silicon atom as a main raw material and preferably further (B) a monohydric aliphatic alcohol, (C) water and (D) an organic carboxylic acid having pKa of >1.0 and <=5.0 as essential components. The composition preferably has a contact angle of <=30 deg. with water. A hydrophilic silica-based coating film is produced by applying the composition to a substrate and heat-treating at >=300 deg.C.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は親水性シリカ系被膜形成
用組成物、これを用いた親水性シリカ系被膜とその製造
方法に関するものであり、親水性としては水との接触角
が30°以下のシリカ系被膜であり、その製造方法は特
定の部分加水分解物を用い、熱処理する事により得られ
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hydrophilic silica-based coating film forming composition, a hydrophilic silica-based coating film using the same, and a method for producing the same, which has a hydrophilic contact angle with water of 30 °. The following silica-based coating is produced by a heat treatment using a specific partial hydrolyzate.

【0002】[0002]

【従来の技術】各種シリケートを原料にゾルゲル法を用
いて樹脂、金属やセラミックをはじめ各種基材表面にシ
リカ被膜を形成することが各分野で行なわれている。こ
れらは、基盤の傷発生の防止、電気の絶縁、水分や各種
薬品による侵食防止などを主な目的とする。シラン化合
物を含む溶液の基盤上への塗布・造膜は、含浸法、ディ
ッピング法、スピンコーティング法、スプレー法などで
行なわれる。
2. Description of the Related Art Various fields have been used in various fields to form silica coatings on the surface of various substrates including resins, metals and ceramics by using the sol-gel method with various silicates as raw materials. The main purposes of these are to prevent the occurrence of scratches on the substrate, to insulate electricity, and to prevent corrosion by water and various chemicals. The coating / film formation of the solution containing the silane compound on the substrate is performed by an impregnation method, a dipping method, a spin coating method, a spray method or the like.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
テトラアルコキシシランだけを用いた膜は非常に表面が
硬いが親水性は充分ではなく、またアルキルトリアルコ
キシシランだけを用いた膜は硬度が充分でなくかつ疎水
的な表面を与える。
However, in general, a film using only tetraalkoxysilane has a very hard surface but is not sufficiently hydrophilic, and a film using only alkyltrialkoxysilane has insufficient hardness. And gives a hydrophobic surface.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らはこれ
らの従来の問題点に対し鋭意検討した結果、テトラアル
コキシシランと、ケイ素原子に直結した炭素数が2以上
のアルキル基を有するアルキルトリアルコキシシランと
の部分加水分解物を主たる原料とすることにより、水と
の接触角が30°以下であるシリカ系被膜が得られるこ
とを見だし、本願発明に到達した。
Therefore, as a result of diligent studies on these conventional problems, the present inventors have found that tetraalkoxysilane and an alkyltri having an alkyl group having 2 or more carbon atoms directly bonded to a silicon atom. It was found that a silica-based coating film having a contact angle with water of 30 ° or less can be obtained by using a partial hydrolyzate with an alkoxysilane as a main raw material, and the present invention was reached.

【0005】以下に本発明の詳細を説明する。本発明で
用いられるテトラアルコキシシランとしては、具体的に
は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、テトライソプロポキシシラン、テ
トラブトキシシラン、テトライソブトキシシラン、テト
ラsecブトキシシラン、テトラtertブトキシシラ
ン等を指し、ケイ素原子に直結したアルコキシ基を4つ
以上有するものであれば、アルコキシ基の異同を問わず
用いられるが、通常は入手の容易等の点から、上述のも
の1種又は2種以上から選択される。アルコキシ基はメ
トキシ、エトキシ、イソプロポキシ、プロポキシ、ブト
キシ、イソブトキシ、secブトキシ、tertブトキ
シ等が挙げられる。またケイ素原子に直結した炭素数が
2以上のアルキル基を有するアルキルトリアルコキシシ
ランとしては、具体的にはエチルトリメトキシシラン、
エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラ
ン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシ
シラン、ブチルトリエトキシシラン等を指し、ケイ素原
子に直結したアルキル基は炭素数が2以上のアルキル基
であればよく、具体的にはエチル、プロピル、ブチル、
イソブチル、ペンチル、ヘキシル等が挙げられるが、特
に炭素数2以上6以下のアルキル基が好ましい。あまり
炭素数が多いと、親水性が低くなる。本発明ではこれら
のうち1種又は2種以上を用いることができる。また、
アルコキル基はメトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、
プロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、secブトキ
シ、tertブトキシ等が挙げられる。本発明において
は、これらのアルコキシシランを部分加水分解物として
用いる。部分加水分解反応は公知の方法によることがで
き、例えば、上記テトラアルコキシシランとアルキルト
リアルコキシシランの混合物に所定量の水を加えて酸触
媒存在下で、副生するメタノールを留去しながら通常、
室温から100℃程度で反応させる。この反応によりメ
トキシシランは加水分解してシラノールとなり、さらに
これにつづく縮合反応により液状の物質(平均重合度2
から8)として得られる。加水分解の程度は、使用する
水の量により適宜調節することができるが、本発明にお
いては通常10〜90%程度、さらに好ましくは20〜
80%程度から選ばれる。こうして得られたアルコキシ
シラン部分加水分解物はモノマーを通常2〜10%程度
含有している。これらをさらに、オリゴマーを煮沸し、
モノマーを気化させ不活性ガスとともにモノマーを除去
することにより、モノマー含量が1%以下とすることも
できる。テトラアルコキシシランとアルキルトリアルコ
キシシランの比率は、テトラアルコキシシランとアルキ
ルトリアルコキシシランの合計量100グラムに対して
アルキルトリアルコシシランは5グラム以上95グラム
以下が望ましい。5グラムに満たない場合は表面接触角
が高くまた95グラムを越える場合は硬化したときの表
面硬度が低下する。
The present invention will be described in detail below. Specific examples of the tetraalkoxysilane used in the present invention include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetraisobutoxysilane, tetrasecbutoxysilane, and tetratertbutoxysilane. Etc., and those having four or more alkoxy groups directly bonded to a silicon atom can be used regardless of the difference of the alkoxy groups, but usually from the viewpoint of easy availability, etc., one or two of the above It is selected from the above. Examples of the alkoxy group include methoxy, ethoxy, isopropoxy, propoxy, butoxy, isobutoxy, sec butoxy, tert butoxy and the like. Specific examples of the alkyltrialkoxysilane having an alkyl group having 2 or more carbon atoms directly bonded to a silicon atom include ethyltrimethoxysilane,
It refers to ethyltriethoxysilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, butyltrimethoxysilane, butyltriethoxysilane, etc., and the alkyl group directly bonded to the silicon atom may be an alkyl group having 2 or more carbon atoms. Specifically ethyl, propyl, butyl,
Examples thereof include isobutyl, pentyl, and hexyl, with an alkyl group having 2 to 6 carbon atoms being particularly preferable. If the carbon number is too large, the hydrophilicity becomes low. In the present invention, one or more of these can be used. Also,
Alkoxyl groups are methoxy, ethoxy, isopropoxy,
Propoxy, butoxy, isobutoxy, sec butoxy, tert butoxy and the like can be mentioned. In the present invention, these alkoxysilanes are used as a partial hydrolyzate. The partial hydrolysis reaction can be carried out by a known method. For example, a predetermined amount of water is added to a mixture of the above tetraalkoxysilane and alkyltrialkoxysilane in the presence of an acid catalyst to distill off methanol as a by-product, and ,
The reaction is performed at room temperature to about 100 ° C. By this reaction, methoxysilane is hydrolyzed to silanol, and the subsequent condensation reaction causes a liquid substance (average degree of polymerization of 2).
To 8). The degree of hydrolysis can be appropriately adjusted according to the amount of water used, but in the present invention, it is usually about 10 to 90%, more preferably 20 to 90%.
It is selected from about 80%. The partially hydrolyzed alkoxysilane thus obtained usually contains about 2 to 10% of a monomer. These are further boiled oligomer,
The content of the monomer can be reduced to 1% or less by vaporizing the monomer and removing the monomer together with the inert gas. The ratio of tetraalkoxysilane to alkyltrialkoxysilane is preferably 5 g or more and 95 g or less of alkyltrialkoxysilane with respect to 100 g of the total amount of tetraalkoxysilane and alkyltrialkoxysilane. If it is less than 5 g, the surface contact angle is high, and if it exceeds 95 g, the surface hardness when cured is lowered.

【0006】基本的には上記のアルコキシシラン部分加
水分解物だけでよいが、これに脂肪族一価のアルコー
ル、水、pKaが1.0を越えてかつ5.0以下の有機
カルボン酸を配合すると尚膜特性が上昇する。脂肪族一
価のアルコールは特に限定されるものではなく、アルコ
キシシラン部分加水分解物を均一に溶解させうるもので
あればよい。具体的には、メタノール、エタノール、イ
ソプロピルアルコール、ブタノール、あるいは2−メト
キシエタノール、2−エトキシエタノール、2−(2−
エトキシエトキシ)エタノール、2−(2−メトキシエ
トキシ)エタノール、2−ブトキシエタノール、2−
(2−ブトキシエトキシ)エタノール等が挙げられる。
これらのアルコールは上記のアルコキシシランおよびそ
の部分加水分解物の溶解性に優れている。例示した上記
の溶媒の中から1種類または2種類以上を混合して用い
る以外に、これらの溶媒に一般的な他の溶媒を混合して
用いてもよい。他の溶媒としては具体的にエチルエーテ
ル、ブチルエーテル等のエーテル類、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール等の多価アルコール類、アセ
トン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等
のケトン類、酢酸エチル、アセト酢酸エチル等のエステ
ル類が挙げられる。ただし、脂肪族一価のアルコールに
対するこれらの溶媒の使用量は、得られる膜の均一性の
面から脂肪族一価のアルコール100重量部に対し50
重量部以下とすることが好ましい。溶媒のアルコキシシ
ラン部分加水分解物に対する好適な量は、A成分100
重量部に対し溶媒50〜1000重量部が好ましい。溶
媒50重量部未満の場合、液の基材への展開性が悪く、
厚みが均一な塗布が困難なものとなる。一方、溶媒が1
000重量部より多いと、極端に厚みが小さい膜しか得
られず、さらにリコートするなどの必要性が生じる。
Basically, only the above-mentioned partial alkoxysilane hydrolyzate is required, but an aliphatic monohydric alcohol, water, and an organic carboxylic acid having a pKa of more than 1.0 and not more than 5.0 are added thereto. Then, the film characteristics are improved. The aliphatic monohydric alcohol is not particularly limited as long as it can uniformly dissolve the alkoxysilane partial hydrolyzate. Specifically, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, or 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2- (2-
Ethoxyethoxy) ethanol, 2- (2-methoxyethoxy) ethanol, 2-butoxyethanol, 2-
(2-butoxyethoxy) ethanol and the like can be mentioned.
These alcohols are excellent in solubility of the above-mentioned alkoxysilane and its partial hydrolyzate. In addition to using one kind or a mixture of two or more kinds among the above-exemplified solvents, other general solvents may be mixed and used with these solvents. Specific examples of the other solvent include ethers such as ethyl ether and butyl ether, polyhydric alcohols such as ethylene glycol and propylene glycol, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, esters such as ethyl acetate and ethyl acetoacetate. The kind is mentioned. However, the amount of these solvents used with respect to the aliphatic monohydric alcohol is 50 with respect to 100 parts by weight of the aliphatic monohydric alcohol from the viewpoint of the uniformity of the obtained film.
It is preferable that the content be not more than part by weight. A suitable amount of the solvent for the partial hydrolysis product of alkoxysilane is 100 parts of A component.
The solvent is preferably 50 to 1000 parts by weight with respect to parts by weight. When the amount of the solvent is less than 50 parts by weight, the spreadability of the liquid on the substrate is poor,
It will be difficult to apply a uniform thickness. On the other hand, the solvent is 1
If it is more than 000 parts by weight, only a film having an extremely small thickness can be obtained, and it becomes necessary to recoat the film.

【0007】水は部分加水分解物に残存するアルコキシ
基の加水分解反応を進行させるために添加する。水の必
要量は部分加水分解物に残存するアルコキシ基の量に応
じて異なるものであるが、これらアルコキシ基を全て加
水分解するのに理論上必要な、加水分解率100%当量
に対し、0.5倍量以上が好ましい。もし、水の量が少
ない場合には、塗布後に加熱硬化して得られる膜の極端
に厚みが小さくなるばかりでなく、膜表面の平坦性が著
しく損なわれるなどの問題が生じる。
Water is added to accelerate the hydrolysis reaction of the alkoxy group remaining in the partial hydrolyzate. The required amount of water varies depending on the amount of the alkoxy groups remaining in the partial hydrolyzate, but is 0 relative to 100% equivalent of the hydrolysis rate theoretically required to hydrolyze all the alkoxy groups. It is preferably at least 5 times the amount. If the amount of water is small, not only the thickness of the film obtained by heating and curing after coating becomes extremely small, but also the flatness of the film surface is significantly impaired.

【0008】pKaが1.0を越えてかつ5.0以下の
有機カルボン酸は、部分加水分解物に残存するアルコキ
シ基の加水分解反応の進行とそれに続く縮合・硬化反応
に有用な触媒である。pkaが1.0を越えてかつ5.
0以下の有機カルボン酸で、上に記したアルコールまた
は水に溶解するものであれば特に限定されるものではな
いが、具体的には、マレイン酸、シュウ酸、トリクロロ
酢酸、フマル酸、ギ酸、酢酸、ピバリン酸等が挙げられ
る。一般にアルコキシシランオリゴマーの加水分解およ
び縮合反応の触媒には、有機カルボン酸の以外の酸また
は塩基触媒の使用が可能であるが、特にpkaが1.0
を越えてかつ5.0以下の有機カルボン酸は他の触媒に
比べて塗布液の保存安定性からも優れている。好ましい
添加量はアルコキシシラン部分加水分解物100重量部
に対して0.3重量部以上である。上記のカルボン酸の
量がこれ以下の組成から被膜を形成すると、得られる膜
の厚みは極端に小さいものとなる。
An organic carboxylic acid having a pKa of more than 1.0 and not more than 5.0 is a useful catalyst for the progress of the hydrolysis reaction of the alkoxy group remaining in the partial hydrolyzate and the subsequent condensation / curing reaction. . pka exceeds 1.0 and 5.
The organic carboxylic acid of 0 or less is not particularly limited as long as it is soluble in the alcohol or water described above, and specifically, maleic acid, oxalic acid, trichloroacetic acid, fumaric acid, formic acid, Examples thereof include acetic acid and pivalic acid. In general, as a catalyst for the hydrolysis and condensation reaction of the alkoxysilane oligomer, an acid or base catalyst other than an organic carboxylic acid can be used, but a pka of 1.0 is particularly preferable.
An organic carboxylic acid having a viscosity of more than 5.0 and less than 5.0 is superior to other catalysts in terms of storage stability of the coating solution. The preferable addition amount is 0.3 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the alkoxysilane partial hydrolyzate. When a film is formed from a composition having an amount of the above carboxylic acid less than this, the thickness of the obtained film becomes extremely small.

【0009】これらの成分の配合方法は、室温で溶媒に
部分加水分解物を溶解した後、次いで水、有機カルボン
酸を添加するのが一般的である。こうして得られた組成
物を各種塗布法にてガラス、シリコンウエハ、セラミッ
ク、金属等の基材に造膜し、次いで、加熱硬化すること
で、水との接触角が30°以下であり、硬度に優れたシ
リカ被膜を容易に得ることができる。この時の加熱温度
は300℃以上であることが好ましい。300℃未満で
は、テトラアルコキシシラン、アルキルトリアルコキシ
シラン等の種類によっては、硬化時間が長くなりすぎた
り、実質的に硬化しないことも考えられる。
As a method of blending these components, it is general to dissolve the partial hydrolyzate in a solvent at room temperature and then add water and an organic carboxylic acid. The composition thus obtained is formed into a film on a substrate such as glass, a silicon wafer, a ceramic, and a metal by various coating methods, and then cured by heating, so that the contact angle with water is 30 ° or less and the hardness is An excellent silica coating can be easily obtained. The heating temperature at this time is preferably 300 ° C. or higher. If the temperature is lower than 300 ° C, the curing time may be too long or the curing may not be substantially achieved depending on the type of tetraalkoxysilane, alkyltrialkoxysilane and the like.

【0010】[0010]

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。 (合成例1)テトラメトキシシラン90グラム、プロピ
ルトリメトキシシラン10グラム、メタノール31.5
グラム、水8.7グラム、1規定塩酸0.13グラムを
液温65℃で2時間加熱しそののち100℃、150℃
と加熱して蒸留した。そののち内容物を室温まで冷却し
て減圧下で30分間攪拌してモノマーを取り除き部分加
水分解物Aを得た。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. (Synthesis example 1) 90 g of tetramethoxysilane, 10 g of propyltrimethoxysilane, 31.5 of methanol
Gram, 8.7 g of water, 0.13 g of 1N hydrochloric acid are heated at a liquid temperature of 65 ° C. for 2 hours, and then 100 ° C. and 150 ° C.
It was heated and distilled. After that, the content was cooled to room temperature and stirred under reduced pressure for 30 minutes to remove the monomer to obtain a partial hydrolyzate A.

【0011】(合成例2)合成例1と同様にテトラメト
キシシラン80グラム、プロピルトリメトキシシラン2
0グラム、メタノール31.1グラム、水8.6グラ
ム、1規定塩酸0.13グラムを使用して部分加水分解
物Bを得た。
(Synthesis Example 2) As in Synthesis Example 1, 80 g of tetramethoxysilane and 2 of propyltrimethoxysilane were used.
A partial hydrolyzate B was obtained using 0 g, 31.1 g of methanol, 8.6 g of water, and 0.13 g of 1N hydrochloric acid.

【0012】(合成例3)合成例1と同様にテトラメト
キシシラン10グラム、プロピルトリメトキシシラン9
0グラム、メタノール29.5グラム、水8.2グラ
ム、1規定塩酸0.12グラムを使用して部分加水分解
物Cを得た。
(Synthesis Example 3) As in Synthesis Example 1, 10 g of tetramethoxysilane and 9 of propyltrimethoxysilane were used.
A partial hydrolyzate C was obtained using 0 g, methanol 29.5 g, water 8.2 g, and 1N hydrochloric acid 0.12 g.

【0013】(合成例4)テトラメトキシシラン100
グラム、メタノール31.6グラム、水8.8グラム、
1規定塩酸0.13グラムを液温65℃で2時間加熱し
そののち100℃、150℃と加熱して蒸留した。その
のち内容物を室温まで冷却して減圧下で30分間攪拌し
てモノマーを取り除き部分加水分解物Dを得た。
(Synthesis Example 4) Tetramethoxysilane 100
Grams, 31.6 grams of methanol, 8.8 grams of water,
0.13 g of 1N hydrochloric acid was heated at a liquid temperature of 65 ° C. for 2 hours and then heated to 100 ° C. and 150 ° C. for distillation. Then, the content was cooled to room temperature and stirred under reduced pressure for 30 minutes to remove the monomer, and thus a partial hydrolyzate D was obtained.

【0014】(合成例5)プロピルトリメトキシシラン
100グラム、メタノール29.3グラム、水8.1グ
ラム、1規定塩酸0.12グラムを液温65℃で2時間
加熱しそののち100℃、150℃と加熱して蒸留し
た。そののち内容物を室温まで冷却して減圧下で30分
間攪拌してモノマーを取り除き部分加水分解物Eを得
た。
(Synthesis Example 5) 100 g of propyltrimethoxysilane, 29.3 g of methanol, 8.1 g of water and 0.12 g of 1N hydrochloric acid were heated at a liquid temperature of 65 ° C. for 2 hours and then heated at 100 ° C. and 150 ° C. Distilled by heating at ℃. Then, the content was cooled to room temperature and stirred under reduced pressure for 30 minutes to remove the monomer, and thus a partial hydrolyzate E was obtained.

【0015】(合成例6)テトラメトキシシラン10グ
ラム、メチルトリメトキシシラン90グラム、メタノー
ル29.0グラム、水8.0グラム、1規定塩酸0.1
2グラムを液温65℃で2時間加熱しそののち100
℃、150℃と加熱して蒸留した。そののち内容物を室
温まで冷却して減圧下で30分間攪拌してモノマーを取
り除き部分加水分解物Fを得た。
Synthesis Example 6 Tetramethoxysilane 10 g, methyltrimethoxysilane 90 g, methanol 29.0 g, water 8.0 g, 1N hydrochloric acid 0.1
2 grams are heated at a liquid temperature of 65 ° C. for 2 hours and then 100
Distilled by heating at ℃, 150 ℃. After that, the content was cooled to room temperature and stirred under reduced pressure for 30 minutes to remove the monomer to obtain a partial hydrolyzate F.

【0016】(実施例1)エタノール61.2gに上記
合成例1により得られた部分加水分解物A31.5gを
混合し、室温下で攪拌し均一に溶解させた。これに水
6.9gとマレイン酸(pKa=1.92)0.32g
をこの順序で加え、マレイン酸が溶解するまでさらに攪
拌してシリカ系被膜形成用塗布液の組成物を得た。この
溶液は23℃で100日放置してもゲル化することはな
かった。この組成物にガラスを漬けた後、23℃、相対
湿度55%でガラスを300mm/minで引き上げ1
20℃の熱風オーブンにて2分間溶媒を揮発させた後、
さらに熱風オーブンにて450℃、30分加熱硬化し
た。膜は透明でクラックは見あたらなかった。得られた
膜の特性について表2に示す。
Example 1 61.5 g of ethanol was mixed with 31.5 g of the partial hydrolyzate A obtained in Synthesis Example 1 above, and the mixture was stirred at room temperature and uniformly dissolved. 6.9 g of water and 0.32 g of maleic acid (pKa = 1.92)
Was added in this order, and the mixture was further stirred until maleic acid was dissolved to obtain a composition of a silica-based coating film forming coating liquid. This solution did not gel even when left at 23 ° C. for 100 days. After soaking the glass in this composition, the glass is pulled up at 300 mm / min at 23 ° C. and 55% relative humidity.
After evaporating the solvent for 2 minutes in a hot air oven at 20 ° C,
Further, it was heated and cured at 450 ° C. for 30 minutes in a hot air oven. The film was transparent and no cracks were found. The characteristics of the obtained film are shown in Table 2.

【0017】(実施例2)部分加水分解物Bを使用した
以外は実施例1と同様に、表2に従って組成物を得、成
膜、加熱硬化した。膜は透明でクラックは見あたらなか
った。得られた膜の特性について表2に示す。
(Example 2) A composition was obtained according to Table 2 in the same manner as in Example 1 except that the partial hydrolyzate B was used, and a film was formed and cured by heating. The film was transparent and no cracks were found. The characteristics of the obtained film are shown in Table 2.

【0018】(実施例3)部分加水分解物Cを使用した
以外は実施例1と同様に、表2に従って組成物を得、成
膜、加熱硬化した。膜は透明でクラックは見あたらなか
った。得られた膜の特性について表2に示す。
(Example 3) A composition was obtained according to Table 2 in the same manner as in Example 1 except that the partial hydrolyzate C was used, and a film was formed and heat-cured. The film was transparent and no cracks were found. The characteristics of the obtained film are shown in Table 2.

【0019】(実施例4)マレインの代わりに酢酸を使
用した以外は実施例1と同様に、表2に従って組成物を
得、成膜、加熱硬化した。膜は透明でクラックは見あた
らなかった。得られた膜の特性について表2に示す。
(Example 4) A composition was prepared according to Table 2 in the same manner as in Example 1 except that acetic acid was used instead of malein, and a film was formed and heat-cured. The film was transparent and no cracks were found. The characteristics of the obtained film are shown in Table 2.

【0020】(比較例1)実施例1で、部分加水分解物
Aの代わりに部分加水分解物Dを使用したところ調液後
9日で固化し成膜できなかった。 (比較例2)実施例1で、部分加水分解物Aの代わりに
部分加水分解物Eを用いて調液し、組成物を得た。膜は
透明でクラックは見あたらなかった。得られた膜の特性
について表2に示す。
(Comparative Example 1) In Example 1, when the partial hydrolyzate D was used instead of the partial hydrolyzate A, it solidified 9 days after the preparation of the solution and a film could not be formed. (Comparative Example 2) In Example 1, a partial hydrolyzate E was used in place of the partial hydrolyzate A to prepare a composition. The film was transparent and no cracks were found. The characteristics of the obtained film are shown in Table 2.

【0021】(比較例3)エタノール66.5gに部分
加水分解物A33.2グラムを溶解し、水を加えずにマ
レイン酸0.3gを加え組成物を得た。実施例1と同様
に被膜を形成した。膜の厚みは低くかつむらが大きかっ
た。得られた膜の特性について表2に示す。
Comparative Example 3 36.2 g of the partial hydrolyzate A was dissolved in 66.5 g of ethanol, and 0.3 g of maleic acid was added without adding water to obtain a composition. A film was formed in the same manner as in Example 1. The thickness of the film was low and uneven. The characteristics of the obtained film are shown in Table 2.

【0022】(比較例4)実施例1でマレイン酸の代わ
りにヒドラジン(pKa=7.97)を同量用いた以外
は実施例1と同条件で調液したところ、4成分混合後1
時間で組成物は増粘、白濁した。その結果透明で均一な
厚みの膜は得られなかった。 (比較例5)実施例1で、部分加水分解物Aの代わりに
部分加水分解物Fを用いて調液し、組成物を得た。膜は
透明でクラックは見あたらなかった。得られた膜の特性
について表2に示す。
Comparative Example 4 A liquid was prepared under the same conditions as in Example 1 except that the same amount of hydrazine (pKa = 7.97) was used instead of maleic acid in Example 1, and after mixing four components, 1
Over time, the composition thickened and became cloudy. As a result, a transparent film having a uniform thickness could not be obtained. (Comparative Example 5) In Example 1, a solution was prepared by using the partial hydrolyzate F instead of the partial hydrolyzate A to prepare a composition. The film was transparent and no cracks were found. The characteristics of the obtained film are shown in Table 2.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】[0024]

【表2】 [Table 2]

【0025】(1)鉛筆硬度はJIS K5651に準
拠した。 (2)水との接触角は、ガラス上に成膜したサンプルに
直径20mmの水の球を静かに付着させて得られた水滴
の接触角を顕微鏡で測定した。3回繰り返しその平均値
を代表値とした。 表からも明らかなように本発明の組成物を用いることに
より、さらにこれを用いることにより透明でクラックが
なく表面硬度の高く、かつ水の接触角が30°以下にな
るシリカ被膜が得られる。
(1) The pencil hardness was based on JIS K5651. (2) Regarding the contact angle with water, the contact angle of a water drop obtained by gently adhering a water ball having a diameter of 20 mm to a sample formed on glass was measured with a microscope. Repeated three times, the average value was used as a representative value. As is clear from the table, by using the composition of the present invention, by further using it, it is possible to obtain a silica coating which is transparent, has no cracks, has a high surface hardness, and has a water contact angle of 30 ° or less.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明により、塗布液としての保存安定
性が良好で、さらにこれを用いることにより透明でクラ
ックがなく表面硬度の高く、かつ水の接触角が30°以
下になるシリカ被膜を得られる。
According to the present invention, a silica coating which has good storage stability as a coating solution and is transparent, has no cracks, has a high surface hardness, and has a water contact angle of 30 ° or less can be obtained by using the same. can get.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 テトラアルコキシシランと、ケイ素原子
に直結した炭素数が2以上のアルキル基を有するアルキ
ルトリアルコキシシランとの部分加水分解物を含有する
親水性シリカ系被膜形成用組成物。
1. A hydrophilic silica-based coating film-forming composition containing a partial hydrolyzate of a tetraalkoxysilane and an alkyltrialkoxysilane having an alkyl group directly bonded to a silicon atom and having 2 or more carbon atoms.
【請求項2】 テトラアルコキシシランがテトラメトキ
シシランである請求項1記載のシリカ系被膜形成用組成
物。
2. The silica film-forming composition according to claim 1, wherein the tetraalkoxysilane is tetramethoxysilane.
【請求項3】 該アルキル基を有するアルキルトリアル
コキシシランがケイ素原子に直結した炭素数が2以上6
以下である請求項1または2記載のシリカ系被膜形成用
組成物。
3. The alkyltrialkoxysilane having an alkyl group has a carbon number of 2 or more 6 directly bonded to a silicon atom.
The silica-based film-forming composition according to claim 1 or 2, which is as follows.
【請求項4】 A.テトラメトキシシランとアルキルト
リメトキシシランとの部分加水分解物 B.脂肪族一価のアルコール C.水 D.pKaが1.0を越えてかつ5.0以下の有機カル
ボン酸 を必須成分とし、水との接触角が30°以下である親水
性シリカ系被膜形成用組成物。
4. A. Partial hydrolyzate of tetramethoxysilane and alkyltrimethoxysilane B. Aliphatic monohydric alcohol C.I. Water D. A hydrophilic silica-based film-forming composition having an organic carboxylic acid having a pKa of more than 1.0 and 5.0 or less as an essential component and having a contact angle with water of 30 ° or less.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載のシリカ
系被膜形成用組成物を塗膜後に300℃以上の温度で熱
処理する親水性シリカ系被膜の製造方法。
5. A method for producing a hydrophilic silica-based coating, which comprises heat-treating the composition for forming a silica-based coating according to claim 1 at a temperature of 300 ° C. or higher after coating.
【請求項6】 請求項1〜4のいずれかに記載のシリカ
系被膜形成用組成物を塗布して得られる水との接触角が
30°以下である親水性シリカ系被膜。
6. A hydrophilic silica-based coating having a contact angle with water of 30 ° or less, which is obtained by coating the composition for forming a silica-based coating according to any one of claims 1 to 4.
JP32256894A 1994-12-26 1994-12-26 Composition for forming silica-based coating film, silica-based coating film produced by using the composition and production of the composition Pending JPH08176508A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014073543A1 (en) * 2012-11-06 2014-05-15 旭硝子株式会社 Coating liquid for water repellent films and article with water repellent film
CN109535780A (en) * 2017-08-15 2019-03-29 中国科学院上海硅酸盐研究所 A kind of super hydrophilic silica coat and preparation method thereof

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