JPH0977780A - 水溶性有機ケイ素化合物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【解決手段】 （Ａ）Ｒ¹Ｓｉ（ＯＲ²）₃（式中Ｒ¹は１
価飽和炭化水素基、Ｒ²はアルキル基である。）で示さ
れるアルキルトリアルコキシシラン又はその部分加水分
解物１〜３０重量部と、（Ｂ）Ｒ³ _a（ＯＲ²）_bＳｉＯ
_(4-a-b)/2（Ｒ³はアルキル基である。）で示されるアル
コキシ基含有シロキサン７０〜９０重量部と、（Ｃ）Ｒ
⁴Ｒ⁵ＮＲ⁶−ＳｉＲ⁷ _n（ＯＲ²）_3-n（Ｒ⁴，Ｒ⁵はそれぞ
れ水素原子、アルキル基又はアミノアルキル基、Ｒ⁶は
２価炭化水素基、Ｒ⁷はアルキル基である。）で示され
るアミノ基含有アルコキシシラン又はその部分加水分解
物１〜２０重量部を有機酸又は無機酸の存在下で共加水
分解させることを特徴とする水溶性有機ケイ素化合物の
製造方法。 【効果】 これらの化合物は、優れた水溶性と保存安定
性を有し、水に希釈するだけで多孔性材料に対する吸水
防止剤として使用でき、塗布又は含浸して優れた撥水
性、吸水防止効果を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多孔性材料に吸水
防止性を付与する水系吸水防止剤、種々の塗料や仕上材
のプライマーとして好適に利用できる水溶性有機ケイ素
化合物の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
多孔性材料、特に多孔性土木建築材料に吸水防止性を付
与する方法としては、シリコーン系、アクリル系、ウレ
タン系、エステル系、油脂系の樹脂あるいはモノマーを
溶解させたものを材料に塗布・含浸させ乾燥する方法が
知られている。これらの中ではシリコーン系のものが多
く使われており、特に溶剤希釈型のシリコーン系吸水防
止剤が主流を占めている。

【０００３】しかしながら、溶剤希釈型では火災、爆
発、中毒などの危険性があり、また地球環境の保護や資
源の活用の面からも溶剤を使用しない吸水防止剤の開発
が望まれており、特に高性能の水系吸水防止剤の開発が
強く望まれている。

【０００４】最近、水系吸水防止剤としては、特開平１
−２９２０８９号公報、特開平５−１５６１６４号公
報、特開平５−２２１７４８号公報にアルキルトリアル
コキシシランを水中乳化させた長期安定なエマルジョン
が開示されている。しかし、このエマルジョンには加水
分解反応の非常に遅いアルコキシシランが使用されてい
るため、材料へ塗布した場合、含浸性は良いものの、材
料表面でのシランの揮散が起こり、表面撥水性がなくな
り、水濡れ、汚れの付着、凍害によるポップアップなど
が生じ、耐久性の面で欠点がある上、外観が乳白色であ
るなどの問題点もある。

【０００５】一方、上記のようなエマルジョンタイプの
ものでない均一水溶液タイプのものが特開昭６１−１６
２５５３号公報あるいは特開平４−２４９５８８号公報
に開示されている。これらは水で希釈する際に透明な混
合物を生じさせた組成物である。

【０００６】しかし、上記特開昭６１−１６２５５３号
公報の組成物は、水で希釈すると重合反応が速く進行す
るため、保存安定性が悪く、希釈後１日以内に使用しな
ければならず、実使用に耐えない。更に、重合反応が速
いので、分子量が大きくなって材料への含浸性が悪くな
り、ひいては材料表面に濡れ斑を発生するという欠点が
ある。

【０００７】また、特開平４−２４９５８８号公報の組
成物は、水溶性アミノ基含有カップリング剤と炭素鎖の
短いアルキルトリアルコキシシランからなっているた
め、保存安定性には優れているが、撥水成分としては低
級のアルキル基しかないため、撥水性に劣るという欠点
がある。更に、アミノ基含有カップリング剤成分が多い
ため、材料に濡れ色が残ったり、木材等の黄変が著しい
等の問題点も有している。

【０００８】従って、上記吸水防止剤は、いずれも満足
な性能を有するとは言い難いものであった。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、多孔性材料への含浸性、吸水防止性能及び撥水性付
与効果に優れ、水系吸水防止剤として好適に利用するこ
とができる水溶性有機ケイ素化合物の製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【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（１） Ｒ¹ Ｓｉ（Ｏ Ｒ²）₃ （１） （但し、式中Ｒ¹ は炭素原子数７〜１８の１価飽和炭化
水素基、Ｒ² は炭素原子数１〜４のアルキル基であ
る。）で示されるアルキルトリアルコキシシラン又はそ
の部分加水分解物１〜３０部（重量部、以下同様）と、
下記一般式（２） Ｒ³ _a（Ｏ Ｒ²）_bＳｉＯ_(4-a-b)/2 （２） （但し、式中Ｒ² は上記と同様であり、Ｒ³ は炭素原子数
１〜６のアルキル基であり、ａは０．７５〜１．５、ｂ
は０．２〜２で、かつ０．９＜ａ＋ｂ＜３．４を満足す
る正数である。）で示されるアルコキシ基含有シロキサ
ン７０〜９０部と、下記一般式（３） Ｒ⁴ Ｒ⁵ ＮＲ⁶−ＳｉＲ⁷ _n（Ｏ Ｒ²）_3-n （３） （但し、式中Ｒ² は上記と同様であり、Ｒ⁴ ，Ｒ⁵ はそれ
ぞれ水素原子、同種もしくは異種の炭素原子数１〜１５
のアルキル基又はアミノアルキル基、Ｒ⁶は炭素原子数
１〜１８の２価炭化水素基、Ｒ⁷は炭素原子数１〜４の
アルキル基である。ｎは０又は１である。）で示される
アミノ基含有アルコキシシラン又はその部分加水分解物
１〜２０部を有機酸又は無機酸の存在下で共加水分解さ
せた有機ケイ素化合物、特に好ましくは（Ａ）成分の式
（１）のアルキルトリアルコキシシラン又はその部分加
水分解物を有機酸又は無機酸の存在下で加水分解させた
後、該加水分解物と（Ｂ）成分の式（２）のアルコキシ
基含有シロキサンを混合し、有機酸又は無機酸の存在下
で加水分解させ、該加水分解物を（Ｃ）成分の式（３）
のアミノ基含有アルコキシシラン又はその部分加水分解
物と反応させることにより得られる水溶性有機ケイ素化
合物が、それ自体が水溶性で水溶解時の均一性に優れ、
単に使用時に水で希釈するだけで利用でき、しかも水で
希釈後の保存安定性も良い上、多孔性材料への浸透性が
よく、撥水耐久性を向上し得、かつ材料表面での揮散を
抑えることができるため、水濡れ、汚れの付着、凍害に
よるポップアップ等を防止し得ること、また木材等の有
機質材料に処理した場合も黄変が少ないこと、それ故、
多孔性材料への含浸性が良好で、かつ吸水防止性能及び
撥水性付与効果に優れたものであることを知見し、本発
明をなすに至った。

【００１１】以下、本発明につき更に詳細に説明する
と、本発明の水溶性有機ケイ素化合物を得るための
（Ａ）成分は、下記一般式（１） Ｒ¹ Ｓｉ（Ｏ Ｒ²）₃ （１） （但し、式中Ｒ¹ は炭素原子数７〜１８の１価飽和炭化
水素基、Ｒ² は炭素原子数１〜４のアルキル基であ
る。）で示されるアルキルトリアルコキシシラン又はそ
の部分加水分解物である。

【００１２】上記式（１）のアルキルトリアルコキシシ
ランにおいて、Ｒ¹ は炭素原子数７〜１８、好ましくは
７〜１０の１価飽和炭化水素基、好ましくはアルキル基
であり、炭素原子数が７より少ないと撥水性が弱くな
り、重合も進行しすぎ、１８を超えると製造が難しくな
る。Ｒ¹ としては、直鎖状でも分枝状でもよく、また環
状であってもよく、例えばＣ ₇Ｈ₁₅，Ｃ ₈Ｈ₁₇，Ｃ
₉Ｈ₁₉，Ｃ ₁₀Ｈ₂₁等が挙げられる。

【００１３】Ｒ² は炭素原子数１〜４のアルキル基であ
り、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，イソブチル基等が挙げられ、メチ
ル基，エチル基が好ましい。

【００１４】このような式（１）のアルキルトリアルコ
キシシランの具体例としては、下記化合物を挙げること
ができる。 Ｃ ₈Ｈ₁₇Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、Ｃ ₈Ｈ₁₇Ｓｉ（ＯＣ
₂Ｈ₅）₃、Ｃ ₈Ｈ₁₇Ｓｉ（ＯＣＨ（ＣＨ₃）₂）₃、Ｃ ₁₀Ｈ
₂₁Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、Ｃ ₁₀Ｈ₂₁Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｃ
₁₀Ｈ₂₁Ｓｉ（ＯＣＨ（ＣＨ₃）₂）₃、Ｃ ₁₂Ｈ₂₅Ｓｉ（Ｏ
ＣＨ₃）₃、Ｃ ₁₂Ｈ₂₅Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｃ ₁₂Ｈ₂₅Ｓｉ
（ＯＣＨ（ＣＨ₃）₂）₃、Ｃ ₁₄Ｈ₂₉Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、
Ｃ ₁₄Ｈ₂₉Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｃ ₁₄Ｈ₂₉Ｓｉ（ＯＣＨ
（ＣＨ₃）₂）₃、Ｃ ₁₆Ｈ₃₃Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、Ｃ ₁₆Ｈ₃₃
Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｃ ₁₆Ｈ₃₃Ｓｉ（ＯＣＨ（Ｃ
Ｈ₃）₂）₃、Ｃ ₁₈Ｈ₃₇Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、Ｃ ₁₈Ｈ₃₇Ｓｉ
（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｃ ₁₈Ｈ₃₇Ｓｉ（ＯＣＨ（ＣＨ₃）₂）₃

【００１５】また、（Ａ）成分として当該技術分野にお
いて周知であるように、上記シランを部分加水分解縮合
したオリゴマーを用いることができる。なお、部分加水
分解物のケイ素原子の数は２〜１０、特に２〜４である
ことが好ましい。

【００１６】本発明では、上記式（１）で示される各種
シランを単独で使用しても２種類以上の混合物を使用し
てもよいし、混合シランの部分加水分解物を使用しても
よい。

【００１７】（Ｂ）成分は、下記一般式（２） Ｒ³ _a（Ｏ Ｒ²）_bＳｉＯ_(4-a-b)/2 （２） （但し、式中Ｒ² は上記と同様であり、Ｒ³ は炭素原子数
１〜６のアルキル基であり、ａは０．７５〜１．５、ｂ
は０．２〜２で、かつ０．９＜ａ＋ｂ＜３．４を満足す
る正数である。）で示されるアルコキシ基含有シロキサ
ンである。

【００１８】上記式（２）中のＲ² としては、上記式
（１）と同様の基が挙げられる。また、Ｒ³ は炭素数１
〜６のアルキル基であり、具体例としては、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，ｔ−ブチル基，ｎ−ペンチル基，
イソペンチル基，ネオペンチル基，ｔ−ペンチル基，ヘ
キシル基等が挙げられる。これらの中で特にメチル基，
エチル基が望ましい。

【００１９】上記式（２）のアルコキシ基含有シロキサ
ンは、通常の方法で合成することができるが、特に有利
であるのは水中で炭素原子数１〜６のアルキルトリクロ
ロシラン単独あるいはその混合物とメタノール又はエタ
ノールとの反応により得られるものである。

【００２０】上記式（２）のアルコキシ基含有シロキサ
ンは、ケイ素原子数が２〜６、特に２〜４であることが
好ましく、また、２５℃で３００ｍｍ²／ｓ以下の粘度
を有しているものが好ましく、特に１〜１００ｍｍ²／
ｓの粘度を有するものが好適である。

【００２１】本発明の（Ｃ）成分は、下記一般式（３） Ｒ⁴ Ｒ⁵ ＮＲ⁶−ＳｉＲ⁷ _n（Ｏ Ｒ²）_3-n （３） （但し、式中Ｒ² は上記と同様であり、Ｒ⁴ ，Ｒ⁵ はそれ
ぞれ水素原子、同種もしくは異種の炭素原子数１〜１５
のアルキル基又はアミノアルキル基、Ｒ⁶は炭素原子数
１〜１８の２価炭化水素基、Ｒ⁷は炭素原子数１〜４の
アルキル基である。ｎは０又は１である。）で示される
アミノ基含有アルコキシシランである。

【００２２】上記式（３）中のＲ⁴ ，Ｒ⁵ としては、例え
ばメチル基，エチル基，プロピル基，ブチル基，アミノ
メチル基，アミノエチル基，アミノプロピル基，アミノ
ブチル基等が挙げられる。Ｒ⁶としては、例えばメチレ
ン基，エチレン基，プロピレン基，ブチレン基等のアル
キレン基が挙げられる。Ｒ⁷としては、例えばメチル
基，エチル基，プロピル基，ブチル基等が挙げられる。

【００２３】このような上記式（３）のアミノ基含有ア
ルコキシシランの具体例としては、 Ｈ₂Ｎ（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ Ｈ₃）₃、Ｈ₂Ｎ（ＣＨ₂）₂Ｓ
ｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃、Ｈ₂Ｎ（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₃、Ｈ₂Ｎ（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃、ＣＨ
₃ＮＨ（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＣ Ｈ₃）₃、ＣＨ₃ＮＨ（Ｃ
Ｈ₂）₃Ｓｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃、ＣＨ₃ＮＨ（ＣＨ₂）₅Ｓ
ｉ（ＯＣ Ｈ₃）₃、ＣＨ₃ＮＨ（ＣＨ₂）₅Ｓｉ（ＯＣＨ₂Ｃ
Ｈ₃）₃、Ｈ₂Ｎ（ＣＨ₂）₂ＮＨ（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₃、Ｈ₂Ｎ（ＣＨ₂）₂ＮＨ（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＣＨ₂
ＣＨ₃）₃、ＣＨ₃ＮＨ（ＣＨ₂）₂ＮＨ（ＣＨ₂）₃Ｓｉ
（ＯＣ Ｈ₃）₃、ＣＨ₃ＮＨ（ＣＨ₂）₂ＮＨ（ＣＨ₂）₃Ｓ
ｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃、Ｃ₄Ｈ₉ＮＨ（ＣＨ₂）₂ＮＨ（Ｃ
Ｈ₂）₃Ｓｉ（ＯＣ Ｈ₃）₃、Ｃ₄Ｈ₉ＮＨ（ＣＨ₂）₂ＮＨ
（ＣＨ₂）₃Ｓｉ（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₃、Ｈ₂Ｎ（ＣＨ₂）₂Ｓ
ｉＣ Ｈ₃（ＯＣ Ｈ₃）₂、Ｈ₂Ｎ（ＣＨ₂）₂ＳｉＣ Ｈ₃（Ｏ
ＣＨ₂ＣＨ₃）₂、Ｈ₂Ｎ（ＣＨ₂）₃ＳｉＣ Ｈ₃（ＯＣ Ｈ₃）
₂、Ｈ₂Ｎ（ＣＨ₂）₃ＳｉＣ Ｈ₃（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₂、ＣＨ
₃ＮＨ（ＣＨ₂）₃ＳｉＣ Ｈ₃（ＯＣ Ｈ₃）₂、ＣＨ₃ＮＨ
（ＣＨ₂）₃ＳｉＣ Ｈ₃（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₂、ＣＨ₃ＮＨ
（ＣＨ₂）₅ＳｉＣ Ｈ₃（ＯＣ Ｈ₃）₂、ＣＨ₃ＮＨ（Ｃ
Ｈ₂）₅ＳｉＣ Ｈ₃（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₂、Ｈ₂Ｎ（ＣＨ₂）₂
ＮＨ（ＣＨ₂）₃ＳｉＣ Ｈ₃（ＯＣ Ｈ₃）₂、Ｈ₂Ｎ（Ｃ
Ｈ₂）₂ＮＨ（ＣＨ₂）₃ＳｉＣ Ｈ₃（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₂、Ｃ
Ｈ₃ＮＨ（ＣＨ₂）₂ＮＨ（ＣＨ₂）₃ＳｉＣ Ｈ₃（ＯＣ
Ｈ₃）₂、ＣＨ₃ＮＨ（ＣＨ₂）₂ＮＨ（ＣＨ₂）₃ＳｉＣ Ｈ₃
（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₂、Ｃ₄Ｈ₉ＮＨ（ＣＨ₂）₂ＮＨ（Ｃ
Ｈ₂）₃ＳｉＣ Ｈ₃（ＯＣ Ｈ₃）₂、Ｃ₄Ｈ₉ＮＨ（ＣＨ₂）₂
ＮＨ（ＣＨ₂）₃ＳｉＣ Ｈ₃（ＯＣＨ₂ＣＨ₃）₂ 等が挙げられる。これらの中で特に、Ｎ−（２−アミノ
エチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ
−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジ
メトキシシランあるいは３−アミノプロピルトリメトキ
シシランなどが好適に用いられる。

【００２４】上記（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）成分の使用
割合は、（Ａ）成分１〜３０部、好ましくは５〜２０
部、（Ｂ）成分７０〜９０部、好ましくは７０〜８０
部、（Ｃ）成分１〜２０部、好ましくは１０〜２０部で
ある。（Ａ）成分が少なすぎると撥水性が弱くなり、多
すぎると水溶液にした時の安定性が悪くなることがあ
る。（Ｂ）成分が少なすぎると撥水耐久性が悪くなり、
多すぎると撥水性が弱くなることがある。（Ｃ）成分が
少なすぎると水溶性が悪くなり、多すぎると撥水性が弱
く、また濡れ斑等も発生することがある。

【００２５】これら（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）成分を用
いて水溶性有機ケイ素化合物を製造するには、有機酸又
は無機酸の存在下で共加水分解させればよい。この場
合、有機ケイ素化合物の安定性より、最初に（Ａ）成分
を有機酸あるいは無機酸の存在下で加水分解し、この
（Ａ）成分の加水分解物と（Ｂ）成分を混合し、有機酸
あるいは無機酸の存在下、水を加えて更に加水分解さ
せ、最後に（Ｃ）成分と反応させることが好ましい。

【００２６】まず（Ａ）成分を加水分解する際に使用さ
れる有機酸及び無機酸としては、例えば塩酸、硫酸、メ
タンスルホン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、クエン
酸、シュウ酸及びマレイン酸などから選ばれる少なくと
も１種の酸が用いられるが、特に好適なのは酢酸、プロ
ピオン酸である。この酸の使用量は、（Ａ）成分１００
部に対して２〜４０部、特に３〜１５部が好適である。

【００２７】加水分解の際は適度に溶剤で希釈した状態
で行うのが好ましい。溶剤としては、アルコール系溶剤
が好適であり、特にメタノール、エタノール、イソプロ
ピルアルコール、第三ブチルアルコールが好適である。
この溶剤の使用量は、（Ａ）成分１００部に対して５０
〜３００部、特に７０〜２００部が好ましい。溶剤の使
用量が５０部より少ないと、縮合が進んでしまう場合が
あり、また、３００部を超えると、加水分解に時間がか
かり好ましくない場合がある。

【００２８】また、（Ａ）成分を加水分解させるために
加える水量は、（Ａ）成分１モルに対し１〜４モル量、
特に２〜３．５モル量が好適である。加える水量が１モ
ル量より少ないとアルコキシ基が多く残存してしまう場
合があり、３．５モル量を超えると縮合が進行しすぎる
ため好ましくない場合がある。

【００２９】（Ａ）成分を加水分解させる際の反応条件
は、反応温度１０〜４０℃、特に２０〜３０℃がよく、
反応時間は１〜３時間で加水分解反応させるのがよい。

【００３０】次に、このような方法により加水分解され
た（Ａ）成分の加水分解物と（Ｂ）成分とを混合させ
る。この際、（Ｂ）成分を溶剤で希釈しておいてもよ
い。溶剤としては、上記と同様のアルコール系溶剤が好
適に用いられる。溶剤の使用量は、（Ｂ）成分１００部
に対して０〜３００部、特に５０〜２００部が好まし
い。

【００３１】（Ａ）成分の加水分解物と（Ｂ）成分との
混合の際の温度は１０〜４０℃、特に２０〜３０℃がよ
く、１〜３時間で混合させるのがよい。

【００３２】更に、（Ａ）成分の加水分解物と（Ｂ）成
分との混合物を加水分解させる際は、水と共に有機酸又
は無機酸を同時に加えることが望ましい。有機酸又は無
機酸としては、上記（Ａ）成分の加水分解に使用できる
ものと同様のものが使用できる。

【００３３】この場合、有機酸又は無機酸の使用量は、
（Ｂ）成分１００部に対して２〜４０部、特に３〜１５
部が好適である。また、加える水量は、（Ｂ）成分１モ
ルに対し０．５〜１．５モル量が好ましく、特に好まし
くは０．６〜１モル量である。水量が０．５モル量未満
であるとあまり加水分解されず、最終生成物の水溶性・
水溶液の保存安定性が悪化する場合があり、水量が１．
５モル量を超えると縮合が進行しすぎるため、多孔性材
料への含浸性が悪化する場合がある。

【００３４】この加水分解の反応条件は、反応温度１０
〜４０℃、特に２０〜３０℃がよく、反応時間は１〜３
時間が望ましい。

【００３５】次に、以上で得られた（Ａ）成分の加水分
解物と（Ｂ）成分との加水分解物と、（Ｃ）成分とを反
応させる。なお、反応条件は、反応温度６０〜１００
℃、反応時間１〜３時間が好ましい。反応終了後は、溶
剤の沸点以上まで温度を上げ、溶剤を留去させることが
望ましい。上記方法で製造できる反応生成物は、重量平
均分子量が５００〜５０００、特に１０００〜２０００
の範囲であることが望ましい。

【００３６】本発明の有機ケイ素化合物は、上述した方
法で得られる（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）成分の共加水分
解・縮合反応生成物からなるものであり、（Ｂ）成分を
主剤として用いることにより、分子量が適度に制御さ
れ、多孔性材料への浸透性もよくなり、かつ撥水耐久性
も向上する。更に、材料表面での揮散も抑えられるた
め、水濡れ、汚れの付着、凍害によるポップアップ等が
生じ難くなる。また、水に希釈した際も、水中での重合
反応が抑えられ、保存安定性も向上する。しかし、この
（Ｂ）成分を用いずに例えば（Ａ）及び（Ｃ）成分だけ
で製造すると、重合が進行しすぎるため、水に溶解しづ
らくなり、外観が悪化する。また、この時（Ａ）成分を
炭素数７個未満のもので製造した場合、水溶性、外観は
よいが、撥水性、撥水耐久性が悪化する。

【００３７】更に、（Ｃ）成分は水溶性を付与する成分
であり、これがないと水に溶解しない。また、（Ｂ）成
分を主剤とすることにより、この（Ｃ）成分の使用量を
低減させることができるため、黄変性も低減することが
できる。

【００３８】本発明の水溶性有機ケイ素化合物は、吸水
防止剤として無機系多孔性材料、木材や合成木材などの
基材に塗布することができ、また種々の塗料や仕上材の
プライマーとして好適である。

【００３９】ここで、多孔性材料としては、例えば多孔
性土木建築材料、具体的には、打放しコンクリート、軽
量コンクリート、プレキャストコンクリート、軽量発泡
コンクリート（ＡＬＣ）、モルタル、目地モルタル、石
綿セメント板、パルプセメント板、木毛セメント板、ガ
ラス繊維入りセメント板（ＧＲＣ）、カーボン繊維入り
セメント板、ケイ酸カルシウム板、石膏ボード、ハード
ボード、しっくい、石膏プラスター、ドロマイトプラス
ター、ブロック、レンガ、タイル、瓦、天然石、人工
石、ガラスウール、ロックウール、セラミックファイバ
ーなど無機質材料を主成分とする材料、木材、合成木
材、パーチクルボードなど有機質材料を主成分とする材
料が挙げられる。

【００４０】本発明の有機ケイ素化合物を吸水防止剤と
して上記多孔性材料に処理する際は、水にて１〜５０重
量％、好ましくは３〜２０重量％に希釈して使用され
る。１重量％より薄く希釈されると本来の性能が発揮さ
れないだけでなく、多量に塗布しなければならないので
乾燥に時間を要する場合があり、また、５０重量％より
も濃度が高い場合は、希釈が十分に行われず、粘性が高
くなって多孔性材料への含浸性が悪くなり、塗り斑や変
色が生じる場合がある。

【００４１】本発明の有機ケイ素化合物を水で希釈する
際には、防腐剤、防カビ剤、防蟻剤、あるいはカルボキ
シメチルセルロース、ポリニビニルアルコール（ＰＶ
Ａ）、水溶性アクリル樹脂、ＳＢＲラテックス、コロイ
ダルシリカなどを副次的に添加してもよい。なお、これ
ら任意成分の添加量は、本発明の効果を妨げない範囲で
通常量とすることができる。

【００４２】本発明の有機ケイ素化合物の水希釈液を上
記多孔性材料に塗布するには、ローラー、刷毛、スプレ
ー等を用い、場合によっては浸漬法によってもよい。ま
た乾燥方法としては、室温下に放置してもよいし、天日
乾燥、加熱乾燥によってもよい。

【００４３】このようにして多孔性材料に含浸された本
発明の有機ケイ素化合物は、加水分解反応、縮合反応に
より、強固にかつ優れた撥水層又は吸水防止層を形成す
る。本発明の有機ケイ素化合物は、雨水の漏水、酸性雨
による材料の劣化、汚れのしみ込み、海水による塩害、
寒冷地における凍害、材料中の塩の溶出による白華など
水に起因する種々の問題点の解決に役立つばかりでな
く、種々の塗料や仕上材の下地防水プライマーとしても
優れている。

【００４４】

【実施例】以下、実施例，比較例及び使用例を挙げて本
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。

【００４５】〔実施例１〕デシルトリメトキシシラン１
０．５ｇ（０．０４モル）、メタノール８．８ｇ、酢酸
０．８ｇ及び水２．２ｇ（０．１２モル）を混合し、２
５℃で１時間撹拌し、透明溶液を得た。

【００４６】冷却管、温度計及び滴下漏斗を備えた５０
０ｍｌの四つ口フラスコにメチルトリメトキシシランの
オリゴマー８５ｇ（ダイマー換算で０．３７モル）及び
メタノール１７０ｇを入れ撹拌しているところに上記デ
シルトリメトキシシラン加水分解物を滴下し、２５℃で
１時間撹拌した。その後、酢酸５．１ｇ及び水６．７ｇ
（０．３７モル）を投入し、２５℃で１時間更に撹拌し
た。そこにＮ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロ
ピルトリメトキシシラン１７．８ｇ（０．０８モル）を
滴下した。その後、メタノールの還流温度まで加熱して
１時間反応後、エステルアダプターにて、内温が１１０
℃になるまでメタノールを留去し、薄黄色透明溶液を得
た（重量平均分子量１３００）（Ｎｏ．１）。

【００４７】〔実施例２〕デシルトリメトキシシラン２
１．０ｇ（０．０８モル）、メタノール１７．６ｇ、酢
酸１．６ｇ及び水４．４ｇ（０．２４モル）を混合し、
２５℃で１時間撹拌し、透明溶液を得た。

【００４８】冷却管、温度計及び滴下漏斗を備えた５０
０ｍｌの四つ口フラスコにメチルトリメトキシシランの
オリゴマー８５ｇ（ダイマー換算で０．３７モル）及び
メタノール１７０ｇを入れ撹拌しているところに上記デ
シルトリメトキシシラン加水分解物を滴下し、２５℃で
１時間撹拌した。その後、酢酸１０．２ｇ及び水５．８
ｇ（０．３２モル）を投入し、２５℃で１時間更に撹拌
した。そこにＮ−（２−アミノエチル）−３−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン１７．８ｇ（０．０８モル）
を滴下した。その後、メタノールの還流温度まで加熱し
て１時間反応後、エステルアダプターにて、内温が１１
０℃になるまでメタノールを留去し、薄黄色透明溶液を
得た（重量平均分子量１５００）（Ｎｏ．２）。

【００４９】〔比較例１〕ヘキシルトリメトキシシラン
８．２ｇ（０．０４モル）、メタノール５．５ｇ、酢酸
０．６ｇ及び水２．２ｇ（０．１２モル）を混合し、２
５℃で１時間撹拌し、透明溶液を得た。

【００５０】冷却管、温度計及び滴下漏斗を備えた５０
０ｍｌの四つ口フラスコにメチルトリメトキシシランの
オリゴマー８５ｇ（ダイマー換算で０．３７モル）及び
メタノール１７０ｇを入れ撹拌しているところに上記ヘ
キシルトリメトキシシラン加水分解物を滴下し、２５℃
で１時間撹拌した。その後、酢酸５．１ｇ及び水６．７
ｇ（０．３７モル）を投入し、２５℃で１時間更に撹拌
した。そこにＮ−（２−アミノエチル）−３−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン１７．８ｇ（０．０８モル）
を滴下した。その後、メタノールの還流温度まで加熱し
て１時間反応後、エステルアダプターにて、内温が１１
０℃になるまでメタノールを留去し、薄黄色透明溶液を
得た（重量平均分子量１０００）（Ｎｏ．３）。

【００５１】〔比較例２〕プロピルトリメトキシシラン
６．６ｇ（０．０４モル）、メタノール３．０ｇ、酢酸
０．４ｇ及び水２．２ｇ（０．１２モル）を混合し、２
５℃で１時間撹拌し、透明溶液を得た。

【００５２】冷却管、温度計及び滴下漏斗を備えた５０
０ｍｌの四つ口フラスコにメチルトリメトキシシランの
オリゴマー８５ｇ（ダイマー換算で０．３７モル）及び
メタノール１７０ｇを入れ撹拌しているところに上記プ
ロピルトリメトキシシラン加水分解物を滴下し、２５℃
で１時間撹拌した。その後、酢酸５．１ｇ及び水６．７
ｇ（０．３７モル）を投入し、２５℃で１時間更に撹拌
した。そこにＮ−（２−アミノエチル）−３−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン１７．８ｇ（０．０８モル）
を滴下した。その後、メタノールの還流温度まで加熱し
て１時間反応後、エステルアダプターにて、内温が１１
０℃になるまでメタノールを留去し、薄黄色透明溶液を
得た（重量平均分子量７００）（Ｎｏ．４）。

【００５３】〔比較例３〕アスピレーター、温度計を備
えた５００ｍｌの四つ口フラスコにメチルトリメトキシ
シラン１３６ｇ（１．０モル）、Ｎ−（２−アミノエチ
ル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン２２２．
０ｇ（１．０モル）及び水４３．２ｇ（２．４モル）を
入れ、加熱撹拌しながらアスピレーターでストリップし
て６０℃にし、薄黄色透明溶液を得た（重量平均分子量
９００）（Ｎｏ．５）。

【００５４】〔使用例１〕表１に示すように実施例，比
較例で得られた水溶性有機ケイ素化合物２０部を水８０
部で希釈し、モルタルに浸漬養生後、室温で１週間風乾
し、評価用サンプルを作製した。このサンプルについて
の表面状態、吸水防止性、浸透深さ及び撥水性について
各性能試験を下記方法で行った。結果を表１に示す。 （ａ）表面状態、吸水防止性能 ＪＩＳモルタル（５０×５０×２５ｍｍ）の全面に有機
ケイ素化合物が１００ｇ／ｍ²になるように５分間浸漬
し、５０％ＲＨの雰囲気下で７日間養生させた。その
後、目視にてこのものの表面状態を観察した。評価基準
は下記の通りである。引き続き、この供試体を水道水中
に２８日間浸漬させ、次式にて吸水率を算出した。 表面状態評価基準 ○：濡れ色なし、×：濡れ色あり 吸水率（％）＝〔｛（吸水後のモルタル重量）−（吸水
前のモルタル重量）｝／（吸水前のモルタル重量）〕×
１００ （ｂ）浸透深さ 上記（ａ）試験と同様に浸漬養生した供試体を２つに切
断（縦断）し、切断面に水をかけて硬化層を見易くし、
表面からの浸透深さを測定した。 （ｃ）撥水性 上記（ａ）試験と同様に浸漬養生した供試体の表面に
０．５ｃｃの水滴を落し、状態観察を行った。評価基準
は次の通りである。 評価基準 ○：接触角大（撥水性良好）、△：接触角中、×：吸水
される

【００５５】

【表１】

【００５６】〔使用例２〕表２に示すように実施例，比
較例で得られた水溶性有機ケイ素化合物２０部を水８０
部で希釈し、レンガに浸漬養生後、室温で１週間風乾
し、評価用サンプルを作製した。このサンプルについて
の表面状態、吸水防止性、浸透深さ及び撥水性について
各性能試験を下記方法で行った。結果を表２に示す。 （ａ）表面状態、吸水防止性能 レンガ（５０×５０×２５ｍｍ）の全面に有機ケイ素化
合物が１００ｇ／ｍ²になるように５分間浸漬し、５０
％ＲＨの雰囲気下で７日間養生させた。その後、目視に
てこのものの表面状態を観察した。評価基準は下記の通
りである。引き続き、この供試体を水道水中に２８日間
浸漬させ、次式にて吸水率を算出した。 表面状態評価基準 ○：濡れ色なし、×：濡れ色あり 吸水率（％）＝〔｛（吸水後のレンガ重量）−（吸水前
のレンガ重量）｝／（吸水前のレンガ重量）〕×１００ （ｂ）浸透深さ 上記（ａ）試験と同様に浸漬養生した供試体を２つに切
断（縦断）し、切断面に水をかけて硬化層を見易くし、
表面からの浸透深さを測定した。 （ｃ）撥水性 上記（ａ）試験と同様に浸漬養生した供試体の表面に
０．５ｃｃの水滴を落し、状態観察を行った。評価基準
は次の通りである。 評価基準 ○：接触角大（撥水性良好）、△：接触角中、×：吸水
される

【００５７】

【表２】

【００５８】〔使用例３〕表３に示すように実施例で得
られた水溶性有機ケイ素化合物１０部を水９０部で希釈
し、木材に浸漬養生後、室温で１週間風乾し、評価用サ
ンプルを作製した。このサンプルについての表面変色、
吸水防止性についての試験を下記方法で行った。結果を
表３に示す。 ※表面変色、吸水防止性能 ヒノキ材（３０×３０×１００ｍｍ）の全面に化合物を
常温常圧で２４時間浸漬処理し、その後室温で７日間養
生後、目視にて表面の変色（黄変）を観察した。評価基
準は下記の通りである。引き続き、この供試体を水道水
中に２４時間全面浸漬させ、次式にて吸水率を算出し
た。 表面変色性 ○：変色なし、△：やや変色あり、×：変色 吸水率（％）＝〔｛（吸水後の木片重量）−（吸水前の
木片重量）｝／（吸水前の木片重量）〕×１００

【００５９】

【表３】

【００６０】

【発明の効果】本発明で得られる水溶性有機ケイ素化合
物は、優れた水溶性と保存安定性を有し、水に希釈する
だけで多孔性材料に対する吸水防止剤として使用でき、
この多孔性材料に塗布又は含浸して優れた撥水性、吸水
防止効果を与える。また、本発明の製造方法によれば、
かかる水溶性有機ケイ素化合物を確実に製造し得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一戸 省二 群馬県碓氷郡松井田町大字人見１番地10 信越化学工業株式会社シリコーン電子材料 技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）下記一般式（１） Ｒ¹ Ｓｉ（Ｏ Ｒ²）₃ （１） （但し、式中Ｒ¹ は炭素原子数７〜１８の１価飽和炭化
   水素基、Ｒ² は炭素原子数１〜４のアルキル基であ
   る。）で示されるアルキルトリアルコキシシラン又はそ
   の部分加水分解物１〜３０重量部と、（Ｂ）下記一般式
   （２） Ｒ³ _a（Ｏ Ｒ²）_bＳｉＯ_(4-a-b)/2 （２） （但し、式中Ｒ² は上記と同様であり、Ｒ³ は炭素原子数
   １〜６のアルキル基であり、ａは０．７５〜１．５、ｂ
   は０．２〜２で、かつ０．９＜ａ＋ｂ＜３．４を満足す
   る正数である。）で示されるアルコキシ基含有シロキサ
   ン７０〜９０重量部と、（Ｃ）下記一般式（３） Ｒ⁴ Ｒ⁵ ＮＲ⁶−ＳｉＲ⁷ _n（Ｏ Ｒ²）_3-n （３） （但し、式中Ｒ² は上記と同様であり、Ｒ⁴ ，Ｒ⁵ はそれ
   ぞれ水素原子、同種もしくは異種の炭素原子数１〜１５
   のアルキル基又はアミノアルキル基、Ｒ⁶は炭素原子数
   １〜１８の２価炭化水素基、Ｒ⁷は炭素原子数１〜４の
   アルキル基である。ｎは０又は１である。）で示される
   アミノ基含有アルコキシシラン又はその部分加水分解物
   １〜２０重量部を有機酸又は無機酸の存在下で共加水分
   解させることを特徴とする水溶性有機ケイ素化合物の製
   造方法。
2. 【請求項２】 （Ａ）成分の式（１）のアルキルトリア
   ルコキシシラン又はその部分加水分解物を有機酸又は無
   機酸の存在下で加水分解させた後、その加水分解物に
   （Ｂ）成分の式（２）のアルコキシ基含有シロキサンを
   混合し、そこに有機酸又は無機酸の存在下で加水分解さ
   せ、最後に（Ｃ）成分の式（３）のアミノ基含有アルコ
   キシシラン又はその部分加水分解物と反応させることを
   特徴とする請求項１記載の水溶性有機ケイ素化合物の製
   造方法。