JPH0940910A - 撥水処理剤 - Google Patents

撥水処理剤

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JPH0940910A
JPH0940910A JP21118695A JP21118695A JPH0940910A JP H0940910 A JPH0940910 A JP H0940910A JP 21118695 A JP21118695 A JP 21118695A JP 21118695 A JP21118695 A JP 21118695A JP H0940910 A JPH0940910 A JP H0940910A
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JP
Japan
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group
water
formula
water repellent
compd
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JP21118695A
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English (en)
Inventor
Muneo Kudo
宗夫 工藤
Mitsuo Asai
光雄 浅井
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 撥水効果及び水滴の落下性に優れ、被処理物
表面に優れた撥水性、防汚性を与えることができ、しか
も有機溶剤に可溶性で広範囲に利用できる撥水処理剤を
得る。 【解決手段】下記一般式(I)で示されるパーフロロア
ルキル基含有有機ケイ素化合物と、下記一般式(II)
で示される加水分解性基含有メチルポリシロキサン化合
物との水及びtert−ブタノール中での共加水分解物
を配合する。 【化1】 (但し、式中R1は炭素原子数1〜4の一価炭化水素
基、R2は炭素原子数1〜4のアルコキシ基又はアシロ
キシ基、Qは炭素原子数2〜10の二価の有機基であ
り、aは0又は1、pは1〜12の整数である。) 【化2】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス、セラミッ
クス、金属等の無機質表面に優れた撥水性及び防汚性を
与えることができる有機溶剤に可溶性の撥水処理剤に関
する。特には、雨水により無機質表面に自浄性を与える
ことのできる撥水処理剤に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
ガラス、セラミックス、金属等の無機質材料の表面を各
種表面処理剤で処理して表面の性質を改良し、高性能
化、応用範囲の拡大化等を図る研究が種々行われてい
る。その1つとして、本来親水性の表面をシリコーン系
組成物で処理して撥水性表面に改質するという方法が提
案されており、特に特開昭58−147484号、同6
0−221470号及び特開平4−96935号公報に
パーフロロアルキル基を含有するポリシロキサン又はポ
リシラザンが撥水性に優れていることが記載されてい
る。
【0003】しかしながら、上記撥水処理剤は、撥水効
果には優れているものの水滴の落下性に劣るため、家
屋、ビルなどの建築物の窓ガラス等の防汚処理剤として
適用した場合、水滴が落下せずにガラス表面に水玉状に
留まり、これにより空気中のチリ、油分等が付着してか
えって汚れたりする場合があった。
【0004】また、特開平3−290437号公報には
含フッ素シラザン化合物が提案されているが、この化合
物は上記欠点は改良されている反面、一般有機溶剤への
溶解性が悪く、フロン規制対象物である1,1,3−ト
リクロロトリフロロエタンのようなフロン類や高価なフ
ッ化炭化水素類にしか安定に溶けないという問題があ
り、このため応用範囲が限定されるという欠点があっ
た。
【0005】さらに、特開平5−311156号公報に
は、フルオロアルキルシランのアルコール中での加水分
解物が撥水性に優れていることが記載されている。
【0006】しかし、この撥水処理剤では、アルコール
としてメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロ
ピルアルコール等が開示されているが、溶剤のアルコー
ルによってフルオロアルキルシランがエステル化され、
加水分解されにくくなるため、シラノール基が生成しに
くくなると共に、生成したシラノール基が不安定なため
縮合反応が進行し、シラノール基が減少してしまうこと
により、無機質表面と反応し得るシラノール基量が少な
くなり、強固な結合ができず、耐久性が乏しくなるとい
う問題があった。
【0007】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
撥水性付与効果及び水滴の落下性改善効果に優れ、被処
理物表面に優れた撥水性、防汚性を与えることができ、
しかも有機溶剤に可溶性の撥水処理剤を提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、下記一般式(I)で示されるパーフロロアルキル基
含有有機ケイ素化合物と、下記一般式(II)で示され
る加水分解性基含有メチルポリシロキサン化合物との水
及びtert−ブタノール中での共加水分解物が撥水処
理剤として優れた特性を有することを見出した。
【0009】
【化3】 (但し、式中R1は炭素原子数1〜4の一価炭化水素
基、R2は炭素原子数1〜4のアルコキシ基又はアシロ
キシ基、Qは炭素原子数2〜10の二価の有機基であ
り、aは0又は1、pは1〜12の整数である。)
【0010】
【化4】
【0011】即ち、上記共加水分解物は、式(I)のパ
ーフロロアルキル基含有有機ケイ素化合物が撥水性付与
効果に、また、式(II)の加水分解性基含有メチルポ
リシロキサン化合物が水滴の落下性改善効果に寄与する
と共に、これら両成分の共加水分解により無機質表面と
の反応性に富んだシラノール基を有するもので、それ
故、被処理物表面に優れた撥水性、防汚性を与えること
ができ、しかもtert−ブタノールに可溶性で、特殊
なフッ素系溶剤を使用しなくてもよいため広範囲に利用
できる。
【0012】また、tert−ブタノールを溶剤とする
ことにより、tert−ブタノールのかさ高さのため、
tert−ブトキシ化反応が抑えられ、加水分解が進行
してシラノール基が十分に生成すると共に、シラノール
基とtert−ブタノールが水素結合することにより、
シラノール基が安定化されるため、無機質表面と反応し
得るシラノール基量が多く、強固な結合ができ、高耐久
性が発現できる。このため、上記共加水分解物が撥水処
理剤として有効であることを知見し、本発明をなすに至
ったものである。
【0013】従って、本発明は、上記一般式(I)で示
されるパーフロロアルキル基含有有機ケイ素化合物と、
上記一般式(II)で示される加水分解性基含有メチル
ポリシロキサン化合物との水及びtert−ブタノール
中での共加水分解物を含有してなる撥水処理剤を提供す
る。
【0014】以下、本発明につき更に詳細に説明する
と、本発明の撥水処理剤の第一の原料は、下記一般式
(I)で示されるパーフロロアルキル基含有有機ケイ素
化合物である。
【0015】
【化5】 (但し、式中R1は炭素原子数1〜4の一価炭化水素
基、R2は炭素原子数1〜4のアルコキシ基又はアシロ
キシ基、Qは炭素原子数2〜10の二価の有機基であ
り、aは0又は1、pは1〜12の整数である。)
【0016】上記式(I)において、R1としては例え
ばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル
基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基等が挙
げられ、R2としては例えばメトキシ基、エトキシ基、
n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、イソプロペノキ
シ基、n−ブトキシ基、アセトキシ基等が挙げられる。
また、Qはパーフロロアルキル基とケイ素原子を結合す
る基であり、二価炭化水素基又は分子中に酸素原子、窒
素原子又は硫黄原子を含む二価炭化水素基が挙げられ、
具体的に−CH2CH2−,−CH2OCH2CH2CH
2−,−CONHCH2CH2CH2−,−CONHCH2
CH2NHCH2CH2CH2−,−SO2NHCH2CH2
CH2−,−CH2CH2OCONHCH2CH2CH2−等
の基が例示される。更に、pはパーフロロアルキル基の
炭素数を示すもので1〜12であり、pが12を越える
と有機溶剤への溶解性が悪くなる。aは0又は1であ
る。
【0017】上記式(I)のパ−フロロアルキル基含有
有機ケイ素化合物として具体的には、下記化合物を例示
することができ、これら化合物の1種類を単独で又は2
種類以上を混合して使用することができる。
【0018】
【化6】
【0019】次に、第二原料の加水分解性基含有メチル
ポリシロキサン化合物は、下記一般式(II)で示され
る化合物である。
【0020】
【化7】
【0021】ここで、R3としては、前記R1と同様の基
が挙げられ、R4としては、前記R2と同様の基が挙げら
れる。また、Zとしては、酸素原子のほか、二価の炭化
水素基として下記の基(アルキレン基)が例示される。
【0022】
【化8】
【0023】また、mは3〜100、好ましくは5〜5
0の整数、nは0〜50、好ましくは0〜10の整数
で、かつ5≦m+n≦100、好ましくは5≦m+n≦
60であり、m+nが5未満では前記した水滴の落下性
が不足して防汚性が悪くなり、100を越えると共加水
分解物の安定性が悪くなる。
【0024】上記式(I)のパーフロロアルキル基含有
有機ケイ素化合物と式(II)の加水分解性基含有メチ
ルポリシロキサン化合物との配合比は、重量比で(I)
/(II)が10/90〜90/10、特に20/80
〜80/20であることが好ましい。式(I)の化合物
の配合比率が10重量%未満では十分な撥水性が得られ
ない場合があり、90重量%を越えると水滴の落下性が
不足して十分な防汚性が得られなくなる。
【0025】本発明においては、上記式(I)、(I
I)の化合物の共加水分解に溶剤としてtert−ブタ
ノールを使用する。tert−ブタノールの使用量は特
に制限はないが、式(I)及び(II)の化合物の濃度
が1〜30重量%、特に3〜15重量%となる範囲が好
ましい。
【0026】また、共加水分解は水を使用するが、水の
添加量は式(I)及び(II)の化合物中に含まれるア
ルコキシ基及びアシロキシ基の合計量に対して0.5当
量以上、特に0.5〜3当量が適当であり、0.5当量
に満たないと加水分解率が不十分であるため無機質表面
との反応性が弱くなる場合があり、3当量を越えると保
存安定性が悪くなる場合がある。
【0027】本発明では、共加水分解時に反応を促進す
る目的で系のpHを7未満、好ましくはpH5以下とす
るように酸を微量添加してもよい。酸としては、塩酸、
硫酸、硝酸、酢酸、メタンスルホン酸、トリフロロメタ
ンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、トリフロロ酢
酸、リン酸等が挙げられる。
【0028】上記共加水分解反応の条件は、別に限定さ
れないが、20〜100℃で2〜24時間行うことが望
ましい。
【0029】本発明の撥水処理剤は、上記共加水分解物
をそのまま使用してもよいが、必要に応じてメチルセロ
ソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、酢酸セ
ロソルブ等のセロソルブ類、アセトン、メチルエチルケ
トン等のケトン類、ジオキサン、テトラヒドロフラン等
のエーテル類、ペンタン、ヘキサン等の炭化水素類、イ
ソパラフィン系炭化水素油、あるいはベンゼン、トルエ
ン、キシレン等の芳香族炭化水素類、酢酸エチル、酢酸
イソブチル等のエステル類などの有機溶剤で0.1〜5
%程度の濃度に希釈して使用してもよい。被処理物への
使用方法としては、被処理物表面に浸漬、スプレー、刷
毛塗り、スピンナー等の手段で塗布、乾燥すれば耐久性
のある撥水・防汚表面を得ることができる。なお、乾燥
は室温で十分であるが、40〜200℃で5〜60分加
熱することが耐久性の点でより好ましい。
【0030】
【発明の効果】本発明の撥水処理剤は、撥水性付与効果
及び水滴の落下性改善効果に優れ、被処理物表面に優れ
た撥水性、防汚性を与えることができ、しかも有機溶剤
に可溶性であるもので、各種の無機質の表面を有する材
料の表面処理に利用することができ、具体的には建築
物、鉄道、車両、航空機等の窓ガラス、鏡、ガラスレン
ズ等の光学部品、各種ガラス器具、陶器、タイル、無機
系の反射防止コートやシリコーンハードコート等の処理
をしたプラスチック材料などの表面処理に広範囲に使用
することができる。
【0031】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示して本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるも
のではない。
【0032】〔実施例1〕温度計、撹拌機、冷却器を備
えた2リットルのガラス反応器に式C817CH2CH2
Si(OCH33で示されるパーフロロ基含有有機ケイ
素化合物20.0g、下記式で示される加水分解性基含
有メチルポリシロキサン化合物20.0g、tert−
ブタノール320.0g及び0.05N塩酸水4.6g
を仕込み、25℃で24時間加水分解反応させた。更に
アイソゾール300(日本石油化学株式会社製)64
0.0gを加えて希釈し、撥水処理剤溶液を得た。
【0033】
【化9】
【0034】〔実施例2〜9、比較例1〜5〕実施例1
のパーフロロ基含有有機ケイ素化合物、加水分解性基含
有メチルポリシロキサン化合物、塩酸水、溶媒、希釈溶
媒の種類と添加量、共加水分解条件を表1,2に示すよ
うに代えた以外は実施例1と同様にして撥水処理剤溶液
を得た。
【0035】次に、上記実施例及び比較例で得られた撥
水処理剤溶液0.1mlをそれぞれ予めアセトンで脱脂
洗浄し乾燥した30mm×150mmのガラス板上に塗
布し、10時間風乾した後、エチルアルコールで余剰の
塗布液を拭き取り、撥水処理ガラス板を作成した。ま
た、耐久性を調べるため、上記撥水処理ガラス板を10
0℃の熱水中に10時間浸漬した。
【0036】これらの表面について、下記方法で水の接
触角、水滴落下角度を測定し、初期撥水性及び耐久撥水
性を調べた。結果を表1,2に示す。水の接触角 水平に保ったガラス板上に5μlの水を垂らし、接触角
測定装置CA−A(協和科学株式会社製)にて接触角を
測定した。水滴落下角度 静摩擦係数測定機HEIDON−10型(新東科学株式
会社製)にガラス板を水平にセットし、100μlの水
を垂らした後、徐々に傾きをかけ、水が落下し始めたと
きの角度を測定した。
【0037】表1,2の結果より、本発明の撥水処理剤
は、撥水処理効果及び水滴の落下性改善効果に優れ、か
つ高い耐久性を有し、被処理物表面に優れた撥水性、防
汚性を長期間に亘り与えることが確認された。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
【0040】
【化10】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(I)で示されるパーフロロ
    アルキル基含有有機ケイ素化合物と、下記一般式(I
    I)で示される加水分解性基含有メチルポリシロキサン
    化合物との水及びtert−ブタノール中での共加水分
    解物を含有してなることを特徴とする撥水処理剤。 【化1】 (但し、式中R1は炭素原子数1〜4の一価炭化水素
    基、R2は炭素原子数1〜4のアルコキシ基又はアシロ
    キシ基、Qは炭素原子数2〜10の二価の有機基であ
    り、aは0又は1、pは1〜12の整数である。) 【化2】
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