JPS6018548A - 水分散性ポリオルガノシロキサン組成物 - Google Patents

水分散性ポリオルガノシロキサン組成物

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JPS6018548A
JPS6018548A JP12473683A JP12473683A JPS6018548A JP S6018548 A JPS6018548 A JP S6018548A JP 12473683 A JP12473683 A JP 12473683A JP 12473683 A JP12473683 A JP 12473683A JP S6018548 A JPS6018548 A JP S6018548A
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JP
Japan
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water
hydrocarbon group
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group
parts
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JP12473683A
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Hiroshi Kimura
松村 博
Nobutsugu Kida
木田 信嗣
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Momentive Performance Materials Japan LLC
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Toshiba Silicone Co Ltd
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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】 [発明の技術分野] この発明は、水を加えることにより均一に分散し、各種
塗膜特性に優れ、特に耐熱性の優れた水分散性のポリオ
ルガノシロキサン組成物に関するものである。
[発明の技術的背景とその問題点] 従来、水で希釈できる水溶性のシリコーン変性(ポリオ
ルガノシロキサン変性)樹脂として様々なものが開発さ
れて特許提案がなされているが、これらは水溶化する制
約のためにシリコーン変性量に限度があり、その1=め
塗膜の耐熱性が劣るという欠点があった。
−すなわち、これらの水溶性シリコーン変性樹脂は、特
公昭52−446oo@公報では、水酸基を含有するア
クリルM(もしくはメタクリル酸)のアルキルエステル
またはアミド誘導体と、α。
βエチレン性不飽和カルボン酸およびビニル系の単量体
との混合物を共重合させ、これをシリコーン樹脂で変性
している。 また特公昭55−18248号公報では、
乾性油脂肪酸とカルボン酸および脂肪族多価アルコール
等でアルキド樹脂を作り、これとシリコーン樹脂とを反
応させ、さらにこの反応物に多価カルボン酸を反応させ
ている。 そしてまた特公昭53−15900号公報の
例示では、多価アルコールと多塩基性カルボン酸無水物
とでポリエステル樹脂を作り、これをシリコーン樹脂で
変性している。
以上、従来の水溶性シリコーン変性樹脂はいずれもカル
ボン酸基を残してアミン類で中和し、カルボン酸のアミ
ン塩を生成し、水溶化しているもので、これらの方法で
は反応工程が複雑であるばかりでなく、親水基であるカ
ルボン酸塩を多量に導入してやらねばならず、おのずと
変性するシリコーン樹脂毎を少なくする必要があり、耐
熱性が劣るという欠点があった。
[発明の目的] 発明各らはこれらの欠点を解決すべく、鋭意研究を重ね
た結果、耐熱性に優れ、多量の水で希釈しても安定性の
良い水分散性ポリオルガノシロキサン組成物を得ること
を見いだした。
[発明の概要コ この発明は <1)(A>平均組成式 %式% (式中、R1は置換または非置換の1価の炭化水素基、
R2は水素原子または置換もしくは非置換の1価)炭化
水素基、0≦a<3.0.01 ≦b ≦4 、a +
b≦4を示す)で表わされる有機ケイ素化合物、 (B)一般式 (式中、Xはハロゲン原子、R3は炭素数1〜18の飽
和または不飽和の1価の脂肪族炭化水素基、R4は炭素
数1〜4の2価の炭化水素基、R5は炭素数1〜4の1
価の炭化水素基を示す)で表わされる第4級アンモニウ
ム塩含有アルコキシシラン、および (C)一般式 (式中、Aはアミノ基またはβ−アミノエチルアミノ基
、R6は炭素数1〜4の2価の炭化水素基、R7は炭素
数1〜4の1価の炭化水素基またはアルコキシアルキル
基 RL″は炭素数1〜4の1価の炭化水素基、CはO
または1を示1 )で表わされる、少なくとも1種のア
ミノ基含有アルコキシシランを (D) (A)、(B)および(C)のアルコキシ基の
合trl−iモルに対して0.5モル以上の量の水で共
加水分解・縮合して得られるポリオルガノシロキサン、
および (2)水可溶性有機溶剤 から成ることを特徴とする水分散性ポリAルガノシロキ
ザン組成物である。
さらに本発明の詳細な説明刃ると、 (A>成分の@機ケイ素化合物は、式中のR1がメチル
基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基
;ビニル基、アリル基などのアルケニル基:フェニル基
などのアリール基;並びに3゜3.3−トリフルオロプ
ロピル基、クロロメチル基、β−シアンエチル基等の1
価の置換炭化水素基であり、またR2が水素原子または
上述したような非置換もしくは置換の1価炭化水素基で
ある。
aの値は0≦a<3の範囲であるが、硬化皮膜に優れた
性質を与えられる点から1≦a≦2であることが好まし
い。 bの値は0.01≦b≦4の範囲であるが、均一
な共加水分解・縮合を行い、耐熱性の優れた皮膜を得る
には0.3≦b≦3であることが好ましい。 またa十
すの(直は(a十b)≦4の範囲である。
このような有機ケイ素化合物としては、ジメチルジメト
キシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、フェニ
ルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、
テトラエトキシシラン、ジメチルジェトキシシラン、プ
ロピルトリエトキシシラン、メチルフェニルジプロポキ
シシランなどのアルコキシシラン類およびジフェニルシ
ランジオール、ジフェニルメチルシラノール並びにこれ
らの(共)加水分解・縮合物などがあげられる。
このような有機ケイ素化合物は上記オルガノアルコキシ
シランに対応するオルガノクロロシランをアルコール、
もしくは水、またはその混合物と反応せしめることによ
って合成することができる。
(B)成分の第4級アンモニウム塩含有アルコキシシラ
ンは、 CI −C,ト117 (CI−13> 2 NHC3
Ha 5t(QCF+ 3 ) 3 。
CI = C,2H25(CH3) 、N “ C3ト
l5Si(QC)−13)3 。
CI −C,、H,7(Cト13 ) 2 N + 0
3 1−16 5i(OCH3)。
等で示される第4級アンモニウム塩金石アルコキシシラ
ン類がある。
(C)成分のアミノ基含有アルコキシシランは、NH2
C3)−Is Si (QC2ト1.> 3 。
R82C,H,Si (CH3) (QC,ト1 5 
) 、。
R82C2H,NHC3H,Si (QCト1.) 3
 。
NH2C2H4NHC3H6s+ (QC2H6’) 3゜ N)−1202H4N)IC31−16sr (CH3
)(OCI−13)2 等で示されるものがある。
(A)成分と(B)成分の配合割合は、両成分の合計量
に対して(A)成分10〜90重量%、(B)成分90
〜10重間%とするのがよく、ざらに好ましくは(A>
成分50〜80重量%、(B)成分50〜20重量%で
ある。 (A)成分が10壬量%より少ないと耐熱性に
劣り、90重量%より多いと耐熱性は非常に優れたもの
になるが、安定な水分散性樹脂にならず、水で希釈され
た場合樹脂の沈截物を生ずる。
(C)成分のアミノ基含有アルコキシシランは(A)成
分および(B)成分を共加水分解・縮合する触媒として
働くとともに、自らも加水分解・縮合にあずかってポリ
オルガノシロキサンの一部となる。 (C)成分の配合
割合は、(A>成分と(B)成分の合計100重量部に
対して0.01〜10重量部がよく、好ましくは0.1
〜5重吊である。
0.01重量部未満では加水分解反応が遅く、加水分解
・縮合に長時間必要とする。 10重和部を超えると反
応時間は速いが、反応物の安定性が悪くなり、その上皮
膜の耐熱性が悪くなる。
上記(A)、(B)、(C)三者の混合物を共加水分解
・縮合反応を行うにあたって三者の混合物の全アルコキ
シシランを加水分解するのに必要最低限の水(D成分)
があればよい。 すなわち、全アルコキシ基1モルに対
して0.5モル以上の水で加水分解する。 0.5モル
未満であると、十分な共加水分解・縮合が行われない。
加水分解・縮合を十分進めるには、加水分解用の水を滴
下後、約2時間程度その還流温度で加熱し、次にその間
加水分解で副生じたアルコールを除去する必要がある。
 副生したアルコールが残っていると、加水分解および
縮合が完全に進行せず、また反応物が均一に水に分散せ
ず、あるいは均一に水に分散しても、水で希釈すると反
応物の沈澱を生ずるからである。 副生じたアルコール
を除去する方法としては、反応液の還流温度でアルコー
ルを還流させ、コンアン4ノー−で凝縮させて系外に取
り出ず。 このときに多少減圧にして、アルコールを取
り除いてもよい。 脱アルコールの目安としては、反応
物を適当量採取しその2倍最の水で希釈したときに、溶
液が透明になればよい。
ある程度アルコールを除去したら(2)成分である水可
溶性有機溶剤で希釈する。 水可溶性有機溶剤としては
メタノール、エタノール、イソプロパツール、イソブタ
ノールなどのアルコール系;エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、ジエチレングリコールなどのグリ」
−ル系;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチ
レングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコー
ルモノブチルエーテルなどのグリコールのモノアルキル
エーテル系溶剤;ジアセトンアルコールなどがある。
これらの有機溶剤の希釈量は特に制限はないが、より安
定した組成物を得るには、脱アルコール後の反応物の3
0%以上の量を加えるのがよい。
[発明の効果] 上記のように調製された本発明の組成物は主に塗料用ビ
ヒクルとして使用される。 従来の水溶性にしたシリコ
ーン変性のアクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル
樹脂などは、水溶性メラミン樹脂と併用して加熱しない
と十分な性能が出なかったが、本発明の組成物はそれ自
身でも加熱によって十分な架橋が行われ、優れた性能を
有す゛る塗膜を与える。
本発明によって得られる水分散性ポリオルガノシロキサ
ン組成物は、水溶性塗料のビヒクルとして使用され、そ
の塗料の塗膜は耐熱性に優れていることから、暖房器具
、エンジン周辺部、自動車用マフラー、各種化学ブラン
ト等の耐熱塗料に応用できる。
[発明の実施例J 以下本発明の実施例を挙げる。 なお、実施例および比
較例中、部はすべて重量部を示す。
実施例 1 撹拌機、還流冷却(幾d3よび副■iのついた4つ目フ
ラスコに、メチルトリメトキシシラン 33.6部、フ
ェニルトリメトキシシラン122部、ジメチルジメトギ
シシラン 44.4部、CI−’C,H,。
(Cト13 > 2 N” C31−IS Si (O
Cl」3 > 3 で表わされる第4級アンモニウム塩
含有アルコキシシランのメタノール50%溶液120部
a3よびアミノ基含有アルコキシシランとしてN−(β
−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシラ
ン5部を仕込み、よく撹拌混合した。 次に上記混合物
を撹拌しながら加水分解用の水90部を徐々に滴下した
。 滴下は温度15℃から始めて、滴下終了直後の温度
は24℃であった。 次に反応物を加温し還流温度71
℃で約2時間還流させた後、還流するアルコールを系外
に留去した。 アルコ−ノーを留去しながら反応物を試
験管に1ml抜き取り、水2■l加えて透明になったと
ころでブチルセロソルブ75部加えて溶解させて組成物
を得た。 このときに留去したアルコールのmは共沸し
てくるの水を含め、約25部であった。 組成物は不揮
発分55%で、25℃における粘度1000 cpの淡
黄色透明の液体であった。 水稀釈性試験どしてこの組
成物を約20倍重量部の水で希釈したところ、均一に分
散して乳白色のエマルジョン状になり、さらにこの希釈
液を40℃1力月間の安定性加速試験を行ったところ沈
澱物もなく安定であった。
実施例 2 メチルトリクロロシラン15部、フェニルトリクロロシ
ラン106部、ジメチルジクロロシラン12゛9部およ
びジフェニルジクロロシラン253部から成る混合シラ
ンを23.4部の水と 141部のメチルアルコールで
アルコキシ化および部分加水分解・綜合を行って塩酸分
を除去し、平均組成式 %式%) のポリオルガノシロキサンを得た。
上記ポリオルガノシロキサン200部と加水分解用の水
60部および希釈するジアセ1〜ンアルコール75部を
使用した他は、第4級アンモニウム塩含有アルコキシシ
ラン、アミン基含有アルコキシシランは実施例1と同化
合物同呈を仕込み、実施例1と同様な操作で、加水分解
・綜合および希釈を行った。 得られた組成物に水を加
え、不揮発分を50%に調整した。 このものは25℃
にお【ノる粘度1500 CPの淡黄色透明な液体であ
った。
実施例1と同様に水希釈性および安定性加速試験したと
ころ沈降物もなく安定であった。
実施例 3 フェニルトリメトキシシラン150部、平均組成式 %式%] で表わされる分子鎖末端水酸基ポリジメチルシロキサン
50部、 CI −CIa )+37 (CI−13) 2 N+
031−168i(OCH3)3 で表わされる第4級アンモニウム塩含有アルコキシシラ
ンのメタノール50%溶液160部およびN−(β−ア
ミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン
5部を仕込み、常温ぐ約1時間撹拌後、水を60部滴下
し、以下実施例1と同様に操作して、加水分解縮合およ
び希釈を行い、さらに水で不揮発分40%に調整して組
成−物を得た。
この組成物は25℃における粘度1aoo cpの淡黄
色透明な液体で、水希釈性も安定であった。
実施例 4 ′ テトラエトキシシラン30部、ジメチルジメトキシシラ
ン60部、フェニルトリメトキシシラン110部、第4
級アンモニウム塩含有アルコキシシランとしrcl −
CI8 H37(C)−13) 2 N” C3H’6
Si (OCH3) 3120部おにび7ミ/1含0ア
ルコキシシランとしてγ−アミノプロピルトリエトキシ
シラン5部を仕込み、実施例1と同様な操作で加水分解
綜合および希釈を行い組成物を得た。
この組成物を水で不揮発分40%に希釈して粘度を測定
し1=ところ25℃における粘度500 cPで、淡黄
色透明の液体であった。 50倍聞の水希釈した安定性
加速試験も沈降物がなく安定であった。
実施例 5 アミン基含有アルコキシシランとしてN−(β−アミノ
エチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン50
部を使用した他は、実施例1と同様に配合、加水分解綜
合および希釈を行い、組成物を得た。 得られた組成物
は、不揮発分51%で25℃における粘度300 cP
の淡黄色透明な液体であった。 この組成物は水分散性
は良好であった。
比較例 1 加水分解用の水20部使用した他は実施例1と同様に加
水分解綜合を行った。 脱アルコールの工程で、反応物
を1 mll採取し、2ulの水で希釈したが透明にな
らなかったが、80部のアルコールを除去したところで
ブチルセロソルブ75部で希釈して組成物を得た。 こ
の組成物を10倍量の水で希釈したところ、沈澱物を生
じ、二層に分離してしまった。
耐熱塗料どしての試験 実施例1〜5で得られた組成物の不揮発分60部に対し
て、セラミックブラック25部、タルク20部、マイカ
粉5部、ガラスフリット10部を添加し、これをサンド
グラインダーで混練し黒色塗料を得た。
この黒色塗料を厚さ0’、5mm、大きさ501RII
IX 150IIIIIlの冷間圧延鋼板上に塗膜が2
5〜30μmになるようにスプレー塗装した後、温度1
80℃で30分間焼付を行い、この試験片について50
0℃ 2000時間の耐熱試験を行ったところ、異常は
認められなかった。 まk 650℃200時間の耐熱
試験を行ったところ、実施例5の塗膜には亀裂、一部剥
離があったが、実施例1〜4の塗膜には異常はなく、本
発明の組成物をビヒクルとして使用すると、耐熱性の優
れた塗膜が得られることがわかった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (1)(A>平均組成式 (式中、R′は置換または装置 換の1価の炭化水素基、R2は 水素原子または置換もしくは非 置換の1価の炭化水素基、O≦ a<3.0.01≦b≦4、(a +b)≦4を示す)で表わされ る有機ケイ素化合物、 (B)一般式 (式中、Xはハロゲン原子、 R3は炭素数1〜18の飽和また は不飽和の1価の脂肪族炭化水 素基、1(4は炭素数1〜4の2 価の灰化水素基、R5は炭素数 1〜4の1価の炭化水素基を示 す)で表わされる第4級アンモ ニウム塩含有アルコキシシラン、 および (C)一般式 %式%) (3) (式中、Aはアミノ基またはβ 一アミノエチルアミノ基、R6 は炭素数1〜4の2価の炭化水 素塁、R7は炭素数1〜4の1 価の炭化水素基またはアルコキ シアル4ニル基、R8は炭素数1 〜4の1価の炭化水素基、Cは 0または1を示す)で表わされ る、少なくとも1種のアミン基 金石アルコキシシランを (D> (Aン 、 (8)および(Cンのアルコキシ
    基の合計1モルに 対して0.5モル以上の量の水 で共加水分解・縮合して得られるポリ オルガノシロキサン、および (2)水可溶性有機溶剤 から成ることを特徴とする水分散性ポリオルガノシロキ
    サン組成物。 2 (A)成分において、1≦a≦2.0.3≦b≦3
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の水
    分散性ポリオルガノシロキサン組成物 3 (A)成分と(B)成分の割合が、(A)成分10
    〜90jii lit %、(8)成分90〜10重量
    %rあることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    水分散性ポリオルガノシロキサン組成物。 4 (A)成分と(B)成分の割合が、(A)成分50
    〜8071/Z fJk %、(B、)成分50〜20
    iit ffl %であることを特徴とする特許請求の
    範囲第3項記載の水分散性ポリオルガノシロキサン組成
    物。 5 (C)成分の添加mが、(A)成分と(B)成分の
    合計100i量部に対して0.1〜5重量部であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の水分散性ポリ
    オルガノシロキサン組成物。
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