JPWO2018143361A1 - Water repellent powder - Google Patents

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Showa Denko Materials Co Ltd
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Abstract

本発明は、フーリエ変換赤外分光法を用いて測定された赤外線吸収スペクトルにおいて、Si−O−Si結合のネットワーク構造に由来する波数1070cm−1のピーク強度を1.0と規定したときに、Si−CH3構造に由来する波数1270cm−1付近のピーク強度が0.2〜0.7である、撥水パウダーに関する。In the infrared absorption spectrum measured using Fourier transform infrared spectroscopy, the present invention defines a peak intensity at a wave number of 1070 cm-1 derived from a network structure of Si-O-Si bonds as 1.0. The present invention relates to a water-repellent powder having a peak intensity near a wave number of 1270 cm −1 derived from a Si—CH 3 structure of 0.2 to 0.7.

Description

本開示は、撥水パウダーに関する。   The present disclosure relates to a water repellent powder.

従来、ガラス、プラスチックス製品などの透明性を有する基材に撥水性能を付与することは、水滴の付着を最小限に抑え視界を確保する目的から、多くの製品に要求されている。通常、撥水性能は、基材の表面に撥水性に優れたコーティング材により被膜(以下、「撥水膜」という)を形成することにより得られるものである。撥水膜とは、一般的に、水の接触角が90°以上になる被膜のことをいう。   Conventionally, imparting water repellency to transparent substrates such as glass and plastics products is required for many products for the purpose of minimizing adhesion of water droplets and ensuring visibility. Usually, the water-repellent performance is obtained by forming a film (hereinafter referred to as “water-repellent film”) with a coating material having excellent water repellency on the surface of the substrate. The water repellent film generally refers to a film having a water contact angle of 90 ° or more.

撥水膜を形成する材料としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)及びその誘導体が知られている。しかしながら、PTFEは、硬化させるための温度が数百度以上であるため、適用する箇所及び基材が限定されている。   As a material for forming the water repellent film, polytetrafluoroethylene (PTFE) and its derivatives are known. However, since the temperature for hardening PTFE is several hundred degrees or more, the location and base material to which it is applied are limited.

また、特許文献1及び2には、フルオロアルキルシランを用いて撥水膜を形成することが記載されている。   Patent Documents 1 and 2 describe forming a water repellent film using fluoroalkylsilane.

特開2002−105661号公報JP 2002-105661 A 特開2000−81214号公報JP 2000-81214 A

フルオロアルキルシランから形成される撥水膜は、基材への密着性が充分ではないため、フルオロアルキルシランを基材に塗布して、柔軟性に優れる撥水膜を形成することは難しい。そのため、撥水性を維持しながら、柔軟性に優れる撥水材料が求められている。   Since the water-repellent film formed from fluoroalkylsilane does not have sufficient adhesion to the substrate, it is difficult to form a water-repellent film excellent in flexibility by applying fluoroalkylsilane to the substrate. Therefore, there is a demand for a water-repellent material that is excellent in flexibility while maintaining water repellency.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、撥水性及び柔軟性に優れた撥水パウダーを提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of said situation, and it aims at providing the water-repellent powder excellent in water repellency and a softness | flexibility.

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定のケイ素結合単位を有する撥水パウダーであれば、優れた撥水性及び柔軟性が発現されることを見出し、本発明の完成に至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has found that water-repellent powder having a specific silicon bond unit exhibits excellent water repellency and flexibility. It was completed.

本発明は、一態様において、フーリエ変換赤外分光法を用いて測定された赤外線吸収スペクトルにおいて、Si−O−Si結合のネットワーク構造に由来する波数1070cm−1のピーク強度を1.0と規定したときに、Si−CH構造に由来する波数1270cm−1付近のピーク強度が0.2〜0.7である撥水パウダーを提供するものである。In one embodiment of the present invention, in an infrared absorption spectrum measured using Fourier transform infrared spectroscopy, the peak intensity at a wave number of 1070 cm −1 derived from a network structure of Si—O—Si bonds is defined as 1.0. The water-repellent powder having a peak intensity near the wave number of 1270 cm −1 derived from the Si—CH 3 structure is 0.2 to 0.7.

本発明は、他の一態様において、DD/MAS法を用いて測定された固体29Si−NMRスペクトルにおいて、含ケイ素結合単位Q、T及びDを以下の通り規定したとき、Q及びTに由来するシグナル面積と、Dに由来するシグナル面積との比Q+T:Dが1:0.01〜1:0.5である撥水パウダーを提供するものである。ただし、以下において、有機基とはケイ素原子に結合する原子が炭素原子である1価の有機基である。
Q:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が4個の含ケイ素結合単位。
T:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が3個と水素原子又は1価の有機基が1個の含ケイ素結合単位。
D:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が2個と水素原子又は1価の有機基が2個の含ケイ素結合単位。
In another aspect, the present invention is derived from Q and T when the silicon-containing bonding units Q, T, and D are defined as follows in a solid 29 Si-NMR spectrum measured using the DD / MAS method. The ratio Q + T: D of the signal area derived from D and the signal area derived from D is 1: 0.01 to 1: 0.5. However, in the following, the organic group is a monovalent organic group in which an atom bonded to a silicon atom is a carbon atom.
Q: A silicon-containing bond unit having four oxygen atoms bonded to one silicon atom.
T: A silicon-containing bond unit having three oxygen atoms bonded to one silicon atom and one hydrogen atom or monovalent organic group.
D: A silicon-containing bond unit having two oxygen atoms bonded to one silicon atom and two hydrogen atoms or two monovalent organic groups.

本発明は、他の一態様において、下記一般式(1)で表される構造を有する撥水パウダーを提供するものである。
[式(1)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、R及びRはそれぞれ独立にアルキレン基を示す。]
In another aspect, the present invention provides a water-repellent powder having a structure represented by the following general formula (1).
[In Formula (1), R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group or an aryl group, and R 3 and R 4 each independently represent an alkylene group. ]

本発明は、他の一態様において、支柱部及び橋かけ部を備えるラダー型構造を有し、橋かけ部が下記一般式(2)で表される、撥水パウダーを提供するものである。
[式(2)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、bは1〜50の整数を示す。]
In another aspect, the present invention provides a water-repellent powder having a ladder structure including a support portion and a bridge portion, and the bridge portion is represented by the following general formula (2).
[In Formula (2), R 5 and R 6 each independently represents an alkyl group or an aryl group, and b represents an integer of 1 to 50. ]

撥水性及び柔軟性を更に良好にする観点から、上記撥水パウダーは、下記一般式(3)で表されるラダー型構造を有していてもよい。
[式(3)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、a及びcはそれぞれ独立に1〜3000の整数を示し、bは1〜50の整数を示す。]
From the viewpoint of further improving water repellency and flexibility, the water-repellent powder may have a ladder structure represented by the following general formula (3).
[In Formula (3), R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represents an alkyl group or an aryl group, a and c each independently represent an integer of 1 to 3000, and b represents 1 to 50 Indicates an integer. ]

対象物の被処理面への撥水膜の形成性及び密着性を向上する観点から、撥水パウダーの平均粒子径D50は、1〜1000μmであってもよい。   From the viewpoint of improving the formability and adhesion of the water-repellent film to the surface to be processed of the object, the average particle diameter D50 of the water-repellent powder may be 1-1000 μm.

本発明によれば、撥水性及び柔軟性に優れた撥水パウダーを提供することができる。本発明の撥水パウダーは、低温で被処理面に撥水性を付与することができるので、耐熱性を有しない対象物にも優れた撥水性を付与することができる。また、この撥水パウダーは柔軟性に優れるため、対象物への密着性に優れ、撥水性の機能を長期間維持することができる。   According to the present invention, a water-repellent powder excellent in water repellency and flexibility can be provided. Since the water-repellent powder of the present invention can impart water repellency to the surface to be treated at a low temperature, it can impart excellent water repellency even to an object having no heat resistance. Moreover, since this water-repellent powder is excellent in flexibility, it is excellent in adhesion to an object and can maintain a water-repellent function for a long period of time.

本実施形態の撥水パウダーの固体29Si−NMRスペクトルの一例を示す図である。Is a diagram showing an example of a solid-state 29 Si-NMR spectrum of the water-repellent powder of the present embodiment. 粒子の二軸平均一次粒子径の算出方法を示す図である。It is a figure which shows the calculation method of the biaxial average primary particle diameter of particle | grains. 実施例及び比較例で作製した撥水パウダーの赤外吸収スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the infrared absorption spectrum of the water repellent powder produced in the Example and the comparative example.

以下、場合により図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as the case may be. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

<定義>
本明細書において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。本明細書に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。「A又はB」とは、A及びBのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。本明細書に例示する材料は、特に断らない限り、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。本明細書において、組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する複数の物質の合計量を意味する。
<Definition>
In this specification, the numerical range indicated using “to” indicates a range including the numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively. In the numerical ranges described stepwise in this specification, the upper limit value or the lower limit value of a numerical range in a certain step may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of a numerical range in another step. In the numerical range described in this specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the values shown in the examples. “A or B” only needs to include either A or B, and may include both. The materials exemplified in the present specification can be used singly or in combination of two or more unless otherwise specified. In the present specification, the content of each component in the composition means the total amount of the plurality of substances present in the composition unless there is a specific notice when there are a plurality of substances corresponding to each component in the composition. means.

<撥水パウダーの具体的態様>
本実施形態の撥水パウダーとしては、以下の第一〜第五の態様が挙げられる。第一〜第五の態様を採用することにより、撥水パウダーの撥水性及び柔軟性を両立することが容易となる。また、各々の態様を採用することで、各々の態様に応じた撥水性及び柔軟性を有する撥水パウダーを得ることができる。なお、本実施形態において、撥水パウダーは、「多孔質構造を有する粒状体」をいう。
<Specific embodiment of water repellent powder>
Examples of the water-repellent powder of the present embodiment include the following first to fifth aspects. By adopting the first to fifth aspects, it becomes easy to achieve both water repellency and flexibility of the water repellent powder. Moreover, the water-repellent powder which has water repellency and a softness | flexibility according to each aspect can be obtained by employ | adopting each aspect. In the present embodiment, the water-repellent powder refers to “a granular material having a porous structure”.

(第一の態様)
本実施形態の撥水パウダーは、フーリエ変換赤外分光法を用いて測定された赤外線吸収スペクトルにおいて、Si−O−Si結合のネットワーク構造に由来する波数1070cm−1のピーク強度を1.0と規定したときに、Si−CH構造に由来する波数1270cm−1付近(例えば、波数1280〜1260cm−1の範囲)のピーク強度が0.2〜0.7である、撥水パウダーであってもよい。波数1270cm−1付近のピーク強度は、さらに0.2〜0.6であってもよく、0.2〜0.5であってもよい。当該ピーク強度が0.2以上であることで、Si−CH構造に由来する優れた撥水性を付与することができ、また、0.7以下であることで、シロキサン骨格に由来する優れた柔軟性を得ることができる。
(First aspect)
The water-repellent powder of this embodiment has a peak intensity at a wave number of 1070 cm −1 derived from the network structure of Si—O—Si bond in the infrared absorption spectrum measured using Fourier transform infrared spectroscopy as 1.0. A water-repellent powder having a peak intensity in the vicinity of a wave number of 1270 cm −1 (for example, a range of wave numbers of 1280 to 1260 cm −1 ) derived from the Si—CH 3 structure when defined. Also good. The peak intensity near the wave number of 1270 cm −1 may further be 0.2 to 0.6, or may be 0.2 to 0.5. When the peak intensity is 0.2 or more, excellent water repellency derived from the Si-CH 3 structure can be imparted, and when the peak intensity is 0.7 or less, excellent water repellency derived from the siloxane skeleton. Flexibility can be obtained.

撥水パウダーの赤外吸収スペクトルは、フーリエ変換赤外分光計により測定することができ、特に、赤外領域において透明な高屈折率媒体(プリズム)としてダイヤモンドを用いた全反射測定法(ATR法)により、更に精度よく測定することができる。使用する赤外分光計の種類に特に限定されないが、例えば、FT−IR/6300(日本分光株式会社製)、ALPHAコンパクトFT−IR(ブルカー・オプティクス株式会社製)等を用いることができる。   The infrared absorption spectrum of the water-repellent powder can be measured by a Fourier transform infrared spectrometer. In particular, the total reflection measurement method (ATR method) using diamond as a high refractive index medium (prism) that is transparent in the infrared region. ) Can be measured with higher accuracy. Although it does not specifically limit to the kind of infrared spectrometer to be used, For example, FT-IR / 6300 (made by JASCO Corporation), ALPHA compact FT-IR (made by Bruker Optics Corporation), etc. can be used.

(第二の態様)
本実施形態の撥水パウダーは、シロキサン結合(Si−O−Si)を含む主鎖を有するポリシロキサンを含有することができる。撥水パウダーは、構造単位として、下記M単位、D単位、T単位又はQ単位を有していてもよい。
(Second embodiment)
The water repellent powder of this embodiment can contain polysiloxane having a main chain containing a siloxane bond (Si—O—Si). The water repellent powder may have the following M unit, D unit, T unit or Q unit as a structural unit.

上記式中、Rは、1価の有機基を示す。M単位は、ケイ素原子が1個の酸素原子と結合した一価の基からなる単位である。D単位は、ケイ素原子が2個の酸素原子と結合した二価の基からなる単位である。T単位は、ケイ素原子が3個の酸素原子と結合した三価の基からなる単位である。Q単位は、ケイ素原子が4個の酸素原子と結合した四価の基からなる単位である。これらの単位の含有量に関する情報は、Si−NMRにより得ることができる。   In the above formula, R represents a monovalent organic group. The M unit is a unit composed of a monovalent group in which a silicon atom is bonded to one oxygen atom. The D unit is a unit composed of a divalent group in which a silicon atom is bonded to two oxygen atoms. The T unit is a unit composed of a trivalent group in which a silicon atom is bonded to three oxygen atoms. The Q unit is a unit composed of a tetravalent group in which a silicon atom is bonded to four oxygen atoms. Information on the content of these units can be obtained by Si-NMR.

本実施形態の撥水パウダーは、DD/MAS法を用いて測定された固体29Si−NMRスペクトルにおいて、含ケイ素結合単位Q、T及びDを以下の通り規定したとき、Q及びTに由来するシグナル面積と、Dに由来するシグナル面積との比Q+T:Dが1:0.01〜1:0.50である、撥水パウダーであってもよい。
Q:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が4個の含ケイ素結合単位。
T:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が3個と水素原子又は1価の有機基が1個の含ケイ素結合単位。
D:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が2個と水素原子又は1価の有機基が2個の含ケイ素結合単位。
The water-repellent powder of this embodiment is derived from Q and T when the silicon-containing bond units Q, T, and D are defined as follows in the solid 29 Si-NMR spectrum measured using the DD / MAS method. The water repellent powder may have a ratio Q + T: D between the signal area and the signal area derived from D of 1: 0.01 to 1: 0.50.
Q: A silicon-containing bond unit having four oxygen atoms bonded to one silicon atom.
T: A silicon-containing bond unit having three oxygen atoms bonded to one silicon atom and one hydrogen atom or monovalent organic group.
D: A silicon-containing bond unit having two oxygen atoms bonded to one silicon atom and two hydrogen atoms or two monovalent organic groups.

Q及びTに由来するシグナル面積と、Dに由来するシグナル面積との比Q+T:Dは、さらに1:0.01〜1:0.45としてもよく、1:0.02〜1:0.40としてもよい。シグナル面積比を1:0.01以上とすることにより、より優れた撥水性を得易い傾向があり、1:0.50以下とすることにより、より柔軟性を得易い傾向がある。シグナル面積比Q+T:Dがこの範囲に含まれることにより、撥水性及び柔軟性をより高めることができる。   The ratio Q + T: D of the signal area derived from Q and T and the signal area derived from D may be 1: 0.01 to 1: 0.45, and may be 1: 0.02 to 1: 0. It may be 40. When the signal area ratio is 1: 0.01 or more, there is a tendency that it is easy to obtain superior water repellency, and when it is 1: 0.50 or less, there is a tendency that flexibility is easily obtained. When the signal area ratio Q + T: D is included in this range, water repellency and flexibility can be further improved.

Q、T及びDにおける「酸素原子」とは、主として2個のケイ素原子間を結合する酸素原子であるが、例えばケイ素原子に結合した水酸基が有する酸素原子である場合も考えられる。また、「有機基」とはケイ素原子に結合する原子が炭素原子である1価の有機基であり、例えば、炭素数が1〜10の非置換又は置換の1価の有機基が挙げられる。非置換の1価の有機基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基等の炭化水素基が挙げられる。また、置換の1価の有機基としては、これら炭化水素基の水素原子がハロゲン原子、所定の官能基、所定の官能基含有有機基等で置換された炭化水素基(置換有機基)、特にシクロアルキル基、アリール基、アラルキル基等の環の水素原子がアルキル基で置換された炭化水素基が挙げられる。ハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子等が(すなわち、クロロアルキル基、ポリフルオロアルキル基等のハロゲン原子置換有機基となる)が挙げられる、官能基としては、例えば、水酸基、メルカプト基、カルボキシル基、エポキシ基、アミノ基、シアノ基、アクリロイルオキシ基及びメタクリロイルオキシ基が挙げられる、官能基含有有機基としては、例えば、アルコキシ基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、グリシジル基、エポキシシクロヘキシル基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基及びN−アミノアルキル置換アミノアルキル基が挙げられる。   The “oxygen atom” in Q, T, and D is an oxygen atom that mainly bonds between two silicon atoms. For example, it may be an oxygen atom having a hydroxyl group bonded to a silicon atom. The “organic group” is a monovalent organic group in which the atom bonded to the silicon atom is a carbon atom, and examples thereof include an unsubstituted or substituted monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms. Examples of the unsubstituted monovalent organic group include hydrocarbon groups such as an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and an aralkyl group. The substituted monovalent organic groups include hydrocarbon groups (substituted organic groups) in which hydrogen atoms of these hydrocarbon groups are substituted with halogen atoms, predetermined functional groups, predetermined functional group-containing organic groups, and the like. A hydrocarbon group in which a hydrogen atom of a ring such as a cycloalkyl group, an aryl group or an aralkyl group is substituted with an alkyl group can be mentioned. Examples of the halogen atom include a chlorine atom and a fluorine atom (that is, a halogen atom-substituted organic group such as a chloroalkyl group or a polyfluoroalkyl group). Examples of the functional group include a hydroxyl group, a mercapto group, and a carboxyl group. Examples of functional group-containing organic groups include groups, epoxy groups, amino groups, cyano groups, acryloyloxy groups, and methacryloyloxy groups, such as alkoxy groups, acyl groups, acyloxy groups, alkoxycarbonyl groups, glycidyl groups, and epoxycyclohexyl groups. Groups, alkylamino groups, dialkylamino groups, arylamino groups and N-aminoalkyl-substituted aminoalkyl groups.

シグナル面積比は、固体29Si−NMRスペクトルにより確認することができる。一般的に固体29Si−NMRの測定手法は特に限定されず、例えば、CP/MAS法とDD/MAS法が挙げられるが、本実施形態においては定量性の点からDD/MAS法を採用している。The signal area ratio can be confirmed by a solid 29 Si-NMR spectrum. Generally, the measurement method of solid 29 Si-NMR is not particularly limited, and examples thereof include CP / MAS method and DD / MAS method. In this embodiment, DD / MAS method is adopted from the viewpoint of quantitativeness. ing.

固体29Si−NMRスペクトルにおける含ケイ素結合単位Q、T及びDの化学シフトは、Q単位:−90〜−120ppm、T単位:−45〜−80ppm、D単位:0〜−40ppmの範囲にそれぞれ観察されるため、含ケイ素結合単位Q、T及びDのシグナルを分離し、各単位に由来するシグナル面積を計算することが可能である。なお、スペクトル解析に際しては、解析精度向上の点から、Window関数として指数関数を採用し、Line Broadening係数を0〜50Hzの範囲に設定することができる。The chemical shifts of silicon-containing bond units Q, T, and D in the solid 29 Si-NMR spectrum are in the ranges of Q units: -90 to -120 ppm, T units: -45 to -80 ppm, D units: 0 to -40 ppm, respectively. As observed, it is possible to separate the signals of silicon-containing binding units Q, T and D and calculate the signal area derived from each unit. In the spectrum analysis, an exponential function is adopted as the window function from the viewpoint of improving the analysis accuracy, and the line broadcasting coefficient can be set in the range of 0 to 50 Hz.

図1は、DD/MAS法を用いて測定された、本実施形態の撥水パウダーの固体29Si−NMRスペクトルの一例を示す図である。図1に示すように、DD/MAS法を用いた固体29Si−NMRにより、含ケイ素結合単位Q、T及びDのシグナルの分離は可能である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a solid 29 Si-NMR spectrum of the water-repellent powder of this embodiment, measured using the DD / MAS method. As shown in FIG. 1, the signals of the silicon-containing binding units Q, T, and D can be separated by solid-state 29 Si-NMR using the DD / MAS method.

ここで、図1を用いて、シグナル面積比の計算方法を説明する。例えば、図1においては、−90〜−120ppmの化学シフト範囲において、シリカ由来のQ単位シグナルが観測されている。また、−45〜−80ppmの化学シフト範囲において、ポリシロキサン化合物及びトリメトキシシラン反応物に由来するT単位のシグナルが観測されている。さらに、0〜−40ppmの化学シフト範囲において、ポリシロキサン化合物及びジメチルジメトキシシラン反応物に由来するD単位のシグナルが観測されている。シグナル面積(積分値)は、それぞれの化学シフト範囲において、シグナルを積分することにより得られる。Q単位及びT単位の和のシグナル面積を1とした場合、図1のシグナル面積比Q+T:Dは、1:0.13と計算される。なお、シグナル面積は、一般的なスペクトル解析ソフト(例えば、ブルカー社製のNMRソフトウェア「TopSpin」(TopSpinは登録商標))を用いて算出することができる。   Here, a signal area ratio calculation method will be described with reference to FIG. For example, in FIG. 1, a Q unit signal derived from silica is observed in a chemical shift range of −90 to −120 ppm. Further, in the chemical shift range of −45 to −80 ppm, a signal of T unit derived from the polysiloxane compound and the trimethoxysilane reactant is observed. Further, in the chemical shift range of 0 to −40 ppm, a signal of D unit derived from the polysiloxane compound and the dimethyldimethoxysilane reactant is observed. The signal area (integrated value) is obtained by integrating the signal in each chemical shift range. When the signal area of the sum of Q units and T units is 1, the signal area ratio Q + T: D in FIG. 1 is calculated as 1: 0.13. The signal area can be calculated using general spectrum analysis software (for example, NMR software “TopSpin” manufactured by Bruker (TopSpin is a registered trademark)).

(第三の態様)
本実施形態の撥水パウダーは、下記一般式(1)で表される構造を有することができる。
(Third embodiment)
The water repellent powder of this embodiment can have a structure represented by the following general formula (1).

本実施形態の撥水パウダーは、式(1)で表される構造を含む構造として、下記一般式(1a)で表される構造を有していてもよい。
The water repellent powder of this embodiment may have a structure represented by the following general formula (1a) as a structure including the structure represented by the formula (1).

式(1)及び式(1a)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、R及びRはそれぞれ独立にアルキレン基を示す。ここで、アリール基としては、例えば、フェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えば、アルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。式(1a)中、pは1〜50の整数を示す。式(1a)中、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよい。式(1a)中、2個のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個のRは各々同一であっても異なっていてもよい。In formula (1) and formula (1a), R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group or an aryl group, and R 3 and R 4 each independently represent an alkylene group. Here, examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group. Examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. In formula (1a), p represents an integer of 1 to 50. In formula (1a), two or more R 1 s may be the same or different, and similarly, two or more R 2 s may be the same or different. In formula (1a), two R 3 s may be the same or different, and similarly, two R 4 s may be the same or different.

撥水パウダーの撥水性及び柔軟性を更に向上する観点から、式(1)及び式(1a)中、R及びRは、それぞれ独立に炭素数が1〜6のアルキル基又はフェニル基であってもよい。該アルキル基は、メチル基であってもよい。式(1)及び式(1a)中、R及びRは、それぞれ独立に炭素数が1〜6のアルキレン基であってもよい。該アルキレン基は、エチレン基又はプロピレン基であってもよい。式(1a)中、pは2〜30とすることができ、5〜20であってもよい。From the viewpoint of further improving the water repellency and flexibility of the water-repellent powder, in formula (1) and formula (1a), R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group. There may be. The alkyl group may be a methyl group. In formula (1) and formula (1a), R 3 and R 4 may each independently be an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. The alkylene group may be an ethylene group or a propylene group. In formula (1a), p can be set to 2 to 30, and may be 5 to 20.

(第四の態様)
本実施形態の撥水パウダーは、支柱部及び橋かけ部を備えるラダー型構造を有する撥水パウダーであり、かつ、橋かけ部が下記一般式(2)で表される構造を有する撥水パウダーであってもよい。撥水パウダーの骨格中にこのようなラダー型構造を導入することにより、撥水性及び柔軟性を向上させることができる。なお、本実施形態において「ラダー型構造」とは、2本の支柱部(struts)と支柱部同士を連結する橋かけ部(bridges)とを有するもの(いわゆる「梯子」の形態を有するもの)である。本態様において、撥水パウダーを形成する骨格がラダー型構造からなっていてもよいが、撥水パウダーが部分的にラダー型構造を有していてもよい。
(Fourth aspect)
The water-repellent powder of the present embodiment is a water-repellent powder having a ladder type structure including a support portion and a bridge portion, and the bridge portion has a structure represented by the following general formula (2). It may be. By introducing such a ladder structure into the skeleton of the water-repellent powder, water repellency and flexibility can be improved. In this embodiment, the “ladder structure” has two struts and bridges connecting the struts (having a so-called “ladder” form). It is. In this embodiment, the skeleton forming the water repellent powder may have a ladder structure, but the water repellent powder may partially have a ladder structure.

式(2)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、bは1〜50の整数を示す。ここで、アリール基としては、例えば、フェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えば、アルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。なお、式(2)中、bが2以上の整数の場合、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に2個以上のRも各々同一であっても異なっていてもよい。In formula (2), R 5 and R 6 each independently represent an alkyl group or an aryl group, and b represents an integer of 1 to 50. Here, examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group. Examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. In formula (2), when b is an integer of 2 or more, two or more R 5 s may be the same or different, and similarly two or more R 6 s are each the same. May be different.

なお、従来のラダー型シルセスキオキサンは、下記一般式(X)で表される構造を有しており、橋かけ部の構造が−O−である。これに対して、本実施形態の撥水パウダーでは、橋かけ部の構造が上記一般式(2)で表される構造(ポリシロキサン構造)である。
In addition, the conventional ladder type silsesquioxane has a structure represented by the following general formula (X), and the structure of the bridge portion is —O—. On the other hand, in the water-repellent powder of this embodiment, the structure of the bridging portion is a structure (polysiloxane structure) represented by the general formula (2).

式(X)中、Rはヒドロキシ基、アルキル基又はアリール基を示す。   In formula (X), R represents a hydroxy group, an alkyl group or an aryl group.

支柱部となる構造及びその鎖長、並びに橋かけ部となる構造の間隔は特に限定されないが、撥水性と柔軟性とをより向上させるという観点から、ラダー型構造としては、下記一般式(3)で表されるラダー型構造が挙げられる。
There are no particular limitations on the structure serving as the support column and its chain length, and the interval between the structures serving as the bridging portions, but from the viewpoint of further improving the water repellency and flexibility, the ladder structure may be represented by the following general formula (3 ) Is a ladder structure.

式(3)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、a及びcはそれぞれ独立に1〜3000の整数を示し、bは1〜50の整数を示す。ここで、アリール基としては、例えば、フェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えば、アルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。式(3)中、bが2以上の整数の場合、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよい。式(3)中、aが2以上の整数の場合、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、cが2以上の整数の場合、2個以上のRは各々同一であっても異なっていてもよい。In formula (3), R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represent an alkyl group or an aryl group, a and c each independently represent an integer of 1 to 3000, and b is 1 to 50 Indicates an integer. Here, examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group. Examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. In Formula (3), when b is an integer of 2 or more, two or more R 5 s may be the same or different, and similarly, two or more R 6 s may be the same. May be different. In formula (3), when a is an integer of 2 or more, two or more R 7 s may be the same or different. Similarly, when c is an integer of 2 or more, 2 or more R 8 may be the same or different from each other.

より優れた柔軟性を得る観点から、式(2)及び式(3)中、R、R、R及びR(ただし、R及びRは式(3)中のみ)は、それぞれ独立に炭素数が1〜6のアルキル基又はフェニル基であってもよい。該アルキル基は、メチル基であってもよい。式(3)中、a及びcは、それぞれ独立に6〜2000とすることができ、10〜1000であってもよい。式(2)及び式(3)中、bは、2〜30とすることができ、5〜20であってもよい。From the viewpoint of obtaining better flexibility, in formula (2) and formula (3), R 5 , R 6 , R 7 and R 8 (however, R 7 and R 8 are only in formula (3)) are: It may be independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group. The alkyl group may be a methyl group. In formula (3), a and c can be independently 6 to 2000, and may be 10 to 1000. In Formula (2) and Formula (3), b can be set to 2 to 30, and may be 5 to 20.

(第五の態様)
本実施形態の撥水パウダーは、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物(加水分解性の官能基が加水分解したポリシロキサン化合物)からなる群より選択される少なくとも一種の化合物(以下、場合により「ポリシロキサン化合物群」という)を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥して得られるものであってもよい。すなわち、本実施形態の撥水パウダーは、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルの乾燥物であってもよい。なお、これまで述べてきた撥水パウダーも、このように、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種を含有するゾルから生成された湿潤ゲルを乾燥することで得られるものであってもよい。
(Fifth aspect)
The water-repellent powder of the present embodiment includes a polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and a hydrolysis product (hydrolyzable product) of the polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group. It is obtained by drying a wet gel produced from a sol containing at least one compound selected from the group consisting of hydrolyzed functional polysiloxane compounds (hereinafter sometimes referred to as “polysiloxane compound group”). It may be a thing. That is, the water-repellent powder of this embodiment is a group consisting of a hydrolyzable functional group or a polysiloxane compound having a condensable functional group, and a hydrolysis product of a polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group. It may be a dried product of a wet gel which is a condensate of a sol containing at least one compound selected from the above. In addition, the water-repellent powder described so far also includes hydrolysis of a polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and a polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group. It may be obtained by drying a wet gel produced from a sol containing at least one selected from the group consisting of products.

ポリシロキサン化合物における加水分解性の官能基及び縮合性の官能基は、特に限定されない。加水分解性の官能基としては、例えば、アルコキシ基が挙げられる。縮合性の官能基(加水分解性の官能基に該当する官能基を除く)としては、水酸基、シラノール基、カルボキシル基、フェノール性水酸基等が挙げられる。水酸基は、ヒドロキシアルキル基等の水酸基含有基に含まれていてもよい。なお、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物は、加水分解性の官能基及び縮合性の官能基とは異なる反応性基(加水分解性の官能基及び縮合性の官能基に該当しない官能基)を更に有していてもよい。反応性基としては、エポキシ基、メルカプト基、グリシドキシ基、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アミノ基等が挙げられる。エポキシ基は、グリシドキシ基等のエポキシ基含有基に含まれていてもよい。これらの官能基及び反応性基を有するポリシロキサン化合物は単独で、あるいは2種類以上を混合して用いてもよい。これらの官能基及び反応性基のうち、アルコキシ基、シラノール基及びヒドロキシアルキル基は、ゾルの相容性をより向上することができる。なお、ポリシロキサン化合物の反応性と撥水パウダーの耐摩耗性とを向上させる観点から、アルコキシ基及びヒドロキシアルキル基の炭素数は1〜6とすることができるが、撥水パウダーの耐摩耗性をより向上する観点からさらに2〜4としてもよい。   The hydrolyzable functional group and the condensable functional group in the polysiloxane compound are not particularly limited. Examples of the hydrolyzable functional group include an alkoxy group. Examples of condensable functional groups (excluding functional groups corresponding to hydrolyzable functional groups) include hydroxyl groups, silanol groups, carboxyl groups, phenolic hydroxyl groups, and the like. The hydroxyl group may be contained in a hydroxyl group-containing group such as a hydroxyalkyl group. A polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group is a reactive group (hydrolyzable functional group and condensable functional group) different from the hydrolyzable functional group and the condensable functional group. You may further have a functional group which does not correspond to a functional group. Examples of the reactive group include an epoxy group, a mercapto group, a glycidoxy group, a vinyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, and an amino group. The epoxy group may be contained in an epoxy group-containing group such as a glycidoxy group. These polysiloxane compounds having functional groups and reactive groups may be used alone or in admixture of two or more. Of these functional groups and reactive groups, alkoxy groups, silanol groups, and hydroxyalkyl groups can further improve the compatibility of the sol. In addition, from the viewpoint of improving the reactivity of the polysiloxane compound and the wear resistance of the water repellent powder, the carbon number of the alkoxy group and the hydroxyalkyl group can be 1 to 6, but the wear resistance of the water repellent powder. It is good also as 2-4 from a viewpoint of improving more.

ヒドロキシアルキル基を有するポリシロキサン化合物としては、例えば、下記一般式(A)で表される構造を有する化合物が挙げられる。下記一般式(A)で表される構造を有するポリシロキサン化合物を使用することにより、上記一般式(1)及び(1a)で表される構造を撥水パウダーの骨格中に導入することができる。   Examples of the polysiloxane compound having a hydroxyalkyl group include compounds having a structure represented by the following general formula (A). By using a polysiloxane compound having a structure represented by the following general formula (A), the structure represented by the general formulas (1) and (1a) can be introduced into the skeleton of the water-repellent powder. .

式(A)中、R1aはヒドロキシアルキル基を示し、R2aはアルキレン基を示し、R3a及びR4aはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、nは1〜50の整数を示す。ここで、アリール基としては、例えばフェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えばアルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。式(A)中、2個のR1aは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個のR2aは各々同一であっても異なっていてもよい。式(A)中、2個以上のR3aは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個以上のR4aは各々同一であっても異なっていてもよい。In formula (A), R 1a represents a hydroxyalkyl group, R 2a represents an alkylene group, R 3a and R 4a each independently represents an alkyl group or an aryl group, and n represents an integer of 1 to 50. Here, examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group. Examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. In formula (A), two R 1a s may be the same or different, and similarly, two R 2a s may be the same or different. In formula (A), two or more R 3a s may be the same or different, and similarly, two or more R 4a s may be the same or different.

上記構造のポリシロキサン化合物を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲル(上記ゾルから生成された湿潤ゲル)を用いることにより、柔軟性に優れる撥水パウダーを更に得易くなる。同様の観点から、以下に示す特徴を満たしてもよい。式(A)中、R1aとしては、例えば、炭素数が1〜6のヒドロキシアルキル基が挙げられ、具体的には、ヒドロキシエチル基及びヒドロキシプロピル基が挙げられる。式(A)中、R2aとしては、例えば、炭素数が1〜6のアルキレン基が挙げられ、具体的には、エチレン基及びプロピレン基が挙げられる。式(A)中、R3a及びR4aはそれぞれ独立に炭素数が1〜6のアルキル基又はフェニル基であってもよい。該アルキル基は、メチル基であってもよい。式(A)中、nは2〜30とすることができ、5〜20であってもよい。By using a wet gel (wet gel generated from the sol) which is a condensate of a sol containing the polysiloxane compound having the above structure, it becomes easier to obtain a water-repellent powder having excellent flexibility. From the same viewpoint, the following features may be satisfied. In the formula (A), examples of R 1a include a hydroxyalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and specifically include a hydroxyethyl group and a hydroxypropyl group. In formula (A), examples of R 2a include an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, and specific examples include an ethylene group and a propylene group. In formula (A), R 3a and R 4a may each independently be an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group. The alkyl group may be a methyl group. In formula (A), n can be set to 2 to 30, and may be 5 to 20.

上記一般式(A)で表される構造を有するポリシロキサン化合物としては、市販品を用いることができ、例えば、X−22−160AS、KF−6001、KF−6002、KF−6003等の化合物(いずれも、信越化学工業株式会社製)、及び、XF42−B0970、Fluid OFOH 702−4%等の化合物(いずれも、モメンティブ社製)が挙げられる。   As the polysiloxane compound having the structure represented by the general formula (A), commercially available products can be used. For example, compounds such as X-22-160AS, KF-6001, KF-6002, KF-6003 and the like ( In any case, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and compounds such as XF42-B0970 and Fluid OFOH 702-4% (all manufactured by Momentive Co., Ltd.) can be mentioned.

アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物としては、例えば、下記一般式(B)で表される構造を有する化合物が挙げられる。下記一般式(B)で表される構造を有するポリシロキサン化合物を使用することにより、上記一般式(2)で表される構造を有する橋かけ部を含むラダー型構造を撥水パウダーの骨格中に導入することができる。   Examples of the polysiloxane compound having an alkoxy group include compounds having a structure represented by the following general formula (B). By using a polysiloxane compound having a structure represented by the following general formula (B), a ladder type structure including a bridge portion having a structure represented by the above general formula (2) is formed in the skeleton of the water-repellent powder. Can be introduced.

式(B)中、R1bはアルキル基、アルコキシ基又はアリール基を示し、R2b及びR3bはそれぞれ独立にアルコキシ基を示し、R4b及びR5bはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、mは1〜50の整数を示す。ここで、アリール基としては、例えば、フェニル基及び置換フェニル基が挙げられる。置換フェニル基の置換基としては、例えば、アルキル基、ビニル基、メルカプト基、アミノ基、ニトロ基及びシアノ基が挙げられる。なお、式(B)中、2個のR1bは各々同一であっても異なっていてもよく、2個のR2bは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個のR3bは各々同一であっても異なっていてもよい。式(B)中、mが2以上の整数の場合、2個以上のR4bは各々同一であっても異なっていてもよく、同様に、2個以上のR5bは各々同一であっても異なっていてもよい。In formula (B), R 1b represents an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group, R 2b and R 3b each independently represent an alkoxy group, and R 4b and R 5b each independently represent an alkyl group or an aryl group. , M represents an integer of 1-50. Here, examples of the aryl group include a phenyl group and a substituted phenyl group. Examples of the substituent of the substituted phenyl group include an alkyl group, a vinyl group, a mercapto group, an amino group, a nitro group, and a cyano group. In the formula (B), two R 1b s may be the same or different, and two R 2b s may be the same or different. Similarly, R 3b may be the same or different. In the formula (B), when m is an integer of 2 or more, two or more R 4b may be the same or different, and similarly, two or more R 5b may be the same. May be different.

上記構造のポリシロキサン化合物又はその加水分解生成物を含有するゾルの縮合物である湿潤ゲルを用いることにより、柔軟性に優れる撥水パウダーを更に得易くなる。同様の観点から、以下に示す特徴を満たしてもよい。式(B)中、R1bとしては、例えば、炭素数が1〜6のアルキル基及び炭素数が1〜6のアルコキシ基が挙げられ、具体的には、メチル基、メトキシ基及びエトキシ基が挙げられる。式(B)中、R2b及びR3bは、それぞれ独立に炭素数が1〜6のアルコキシ基であってもよい。該アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基及びエトキシ基が挙げられる。式(B)中、R4b及びR5bは、それぞれ独立に炭素数が1〜6のアルキル基又はフェニル基であってもよい。該アルキル基は、メチル基であってもよい。式(B)中、mは2〜30とすることができ、5〜20であってもよい。By using a wet gel that is a condensate of a sol containing the polysiloxane compound having the structure described above or a hydrolysis product thereof, it becomes easier to obtain a water-repellent powder having excellent flexibility. From the same viewpoint, the following features may be satisfied. In formula (B), R 1b includes, for example, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. Specifically, a methyl group, a methoxy group, and an ethoxy group include Can be mentioned. In formula (B), R 2b and R 3b may each independently be an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. Examples of the alkoxy group include a methoxy group and an ethoxy group. In formula (B), R 4b and R 5b may each independently be an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a phenyl group. The alkyl group may be a methyl group. In the formula (B), m can be 2 to 30, and may be 5 to 20.

上記一般式(B)で表される構造を有するポリシロキサン化合物は、例えば、特開2000−26609号公報、特開2012−233110号公報等にて報告される製造方法を適宜参照して得ることができる。   The polysiloxane compound having the structure represented by the general formula (B) can be obtained by appropriately referring to the production methods reported in, for example, JP-A Nos. 2000-26609 and 2012-233110. Can do.

なお、アルコキシ基は加水分解するため、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物はゾル中にて加水分解生成物として存在する可能性があり、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物と、その加水分解生成物とは混在していてもよい。また、アルコキシ基を有するポリシロキサン化合物において、分子中のアルコキシ基の全てが加水分解されていてもよいし、部分的に加水分解されていてもよい。   In addition, since the alkoxy group is hydrolyzed, the polysiloxane compound having an alkoxy group may exist as a hydrolysis product in the sol. The polysiloxane compound having an alkoxy group and the hydrolysis product are It may be mixed. In the polysiloxane compound having an alkoxy group, all of the alkoxy groups in the molecule may be hydrolyzed or partially hydrolyzed.

加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物、及び、加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物のそれぞれは、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   Each of the polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group and the hydrolysis product of the polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group may be used alone or in combination of two or more. It may be used.

本実施形態の撥水パウダーを作製するにあたり、上記のポリシロキサン化合物又はその加水分解生成物を含有するゾルは、ポリシロキサン化合物以外の(ポリシロキサン化合物を除く)ケイ素化合物を含んでいてもよい。すなわち、本実施形態に係るゾルは、加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するシランモノマー、及び、加水分解性の官能基を有するシランモノマーの加水分解生成物からなる群より選択される少なくとも一種(以下、場合により「シランモノマー群」という)を更に含有していてもよい。シランモノマーにおける分子内のケイ素数は1〜6とすることができる。   In producing the water-repellent powder of the present embodiment, the sol containing the polysiloxane compound or the hydrolysis product thereof may contain a silicon compound other than the polysiloxane compound (excluding the polysiloxane compound). That is, the sol according to the present embodiment is selected from the group consisting of a silane monomer having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and a hydrolysis product of the silane monomer having a hydrolyzable functional group. May be further contained (hereinafter, sometimes referred to as “silane monomer group”). The number of silicon atoms in the silane monomer can be 1-6.

加水分解性の官能基を有するシランモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、アルキルケイ素アルコキシドが挙げられる。アルキルケイ素アルコキシドの中でも、加水分解性の官能基の数が3個以下のものは耐水性をより向上することができる。アルキルケイ素アルコキシドとしては、例えば、モノアルキルトリアルコキシシラン、モノアルキルジアルコキシシラン、ジアルキルジアルコキシシラン、モノアルキルモノアルコキシシラン、ジアルキルモノアルコキシシラン及びトリアルキルモノアルコキシシランが挙げられる。アルキルケイ素アルコキシドとしては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン及びエチルトリメトキシシランが挙げられる。   Although it does not specifically limit as a silane monomer which has a hydrolyzable functional group, For example, an alkyl silicon alkoxide is mentioned. Among alkyl silicon alkoxides, those having 3 or less hydrolyzable functional groups can further improve water resistance. Examples of the alkyl silicon alkoxide include monoalkyltrialkoxysilane, monoalkyldialkoxysilane, dialkyldialkoxysilane, monoalkylmonoalkoxysilane, dialkylmonoalkoxysilane and trialkylmonoalkoxysilane. Examples of the alkyl silicon alkoxide include methyltrimethoxysilane, methyldimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, and ethyltrimethoxysilane.

縮合性の官能基を有するシランモノマーとしては、特に限定されないが、例えば、シランテトラオール、メチルシラントリオール、ジメチルシランジオール、フェニルシラントリオール、フェニルメチルシランジオール、ジフェニルシランジオール、n−プロピルシラントリオール、ヘキシルシラントリオール、オクチルシラントリオール、デシルシラントリオール及びトリフルオロプロピルシラントリオールが挙げられる。   The silane monomer having a condensable functional group is not particularly limited. For example, silane tetraol, methyl silane triol, dimethyl silane diol, phenyl silane triol, phenyl methyl silane diol, diphenyl silane diol, n-propyl silane triol, Examples include hexyl silane triol, octyl silane triol, decyl silane triol, and trifluoropropyl silane triol.

加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するシランモノマーは、加水分解性の官能基及び縮合性の官能基とは異なる、前述の反応性基を更に有していてもよい。加水分解性の官能基の数が3個以下であり、反応性基を有するシランモノマーとして、ビニルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、N−フェニル−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等も用いることができる。   The silane monomer having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group may further have the aforementioned reactive group different from the hydrolyzable functional group and the condensable functional group. The number of hydrolyzable functional groups is 3 or less, and silane monomers having reactive groups include vinyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3 -Methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyl Trimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, and the like can also be used.

縮合性の官能基を有し、前述の反応性基を有するシランモノマーとして、ビニルシラントリオール、3−グリシドキシプロピルシラントリオール、3−グリシドキシプロピルメチルシランジオール、3−メタクリロキシプロピルシラントリオール、3−メタクリロキシプロピルメチルシランジオール、3−アクリロキシプロピルシラントリオール、3−メルカプトプロピルシラントリオール、3−メルカプトプロピルメチルシランジオール、N−フェニル−3−アミノプロピルシラントリオール、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルシランジオール等も用いることができる。   As a silane monomer having a condensable functional group and having the above-mentioned reactive group, vinyl silane triol, 3-glycidoxypropyl silane triol, 3-glycidoxy propyl methyl silane diol, 3-methacryloxy propyl silane triol, 3-methacryloxypropylmethylsilanediol, 3-acryloxypropylsilanetriol, 3-mercaptopropylsilanetriol, 3-mercaptopropylmethylsilanediol, N-phenyl-3-aminopropylsilanetriol, N-2- (aminoethyl) ) -3-Aminopropylmethylsilanediol and the like can also be used.

分子末端の加水分解性の官能基が3個以下のシランモノマーとして、ビストリメトキシシリルメタン、ビストリメトキシシリルエタン、ビストリメトキシシリルヘキサン等も用いることができる。   Bistrimethoxysilylmethane, bistrimethoxysilylethane, bistrimethoxysilylhexane, or the like can also be used as the silane monomer having 3 or less hydrolyzable functional groups at the molecular terminals.

加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するシランモノマー、及び、加水分解性の官能基を有するシランモノマーの加水分解生成物のそれぞれは、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   Each of the silane monomer having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group and the hydrolysis product of the silane monomer having a hydrolyzable functional group may be used alone or in combination of two or more. Also good.

なお、上記ゾルに含まれるポリシロキサン化合物群の含有量(加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するポリシロキサン化合物の含有量、及び、加水分解性の官能基を有するポリシロキサン化合物の加水分解生成物の含有量の総和)は、ゾルの総量100質量部に対し、5質量部以上とすることができ、10質量部以上であってもよい。当該含有量は、ゾルの総量100質量部に対し、50質量部以下とすることができ、30質量部以下であってもよい。すなわち、ポリシロキサン化合物群の含有量は、ゾルの総量100質量部に対し5〜50質量部とすることができるが、さらに10〜30質量部としてもよい。当該含有量を5質量部以上にすることにより良好な反応性をさらに得安くなり、また、50質量部以下にすることにより良好な相溶性をさらに得易くなる。   The content of the polysiloxane compound group contained in the sol (content of the polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group or condensable functional group, and the content of the polysiloxane compound having a hydrolyzable functional group) The total content of the hydrolysis products) can be 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the sol, and may be 10 parts by mass or more. The content can be 50 parts by mass or less, or 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of sol. That is, the content of the polysiloxane compound group can be 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of sol, but may be 10 to 30 parts by mass. When the content is 5 parts by mass or more, good reactivity is further obtained and cheaper, and when it is 50 parts by mass or less, good compatibility is further easily obtained.

ゾルが、シランモノマー群を更に含有する場合は、ポリシロキサン化合物群の含有量と、シランモノマー群の含有量(加水分解性の官能基又は縮合性の官能基を有するシランモノマーの含有量、及び、加水分解性の官能基を有するシランモノマーの加水分解生成物の含有量の総和)との比は、1:0.5〜1:4とすることができるが、更に1:1〜1:2としてもよい。これらの化合物の含有量の比を1:0.5以上とすることにより良好な相溶性をさらに得易くなり、また、1:4以下とすることによりゲルの収縮をさらに抑制し易くなる。   When the sol further contains a silane monomer group, the content of the polysiloxane compound group and the content of the silane monomer group (content of the silane monomer having a hydrolyzable functional group or a condensable functional group, and , The total content of hydrolysis products of silane monomers having hydrolyzable functional groups) can be 1: 0.5 to 1: 4, but is also 1: 1 to 1: It may be 2. When the ratio of the content of these compounds is 1: 0.5 or more, good compatibility is further easily obtained, and when the ratio is 1: 4 or less, gel shrinkage is further easily suppressed.

ポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群の含有量の総和は、ゾルの総量100質量部に対し、5質量部以上とすることができ、10質量部以上であってもよい。当該含有量の総和は、ゾルの総量100質量部に対し、50質量部以下とすることができ、30質量部以下であってもよい。すなわち、ポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群の含有量の総和は、ゾルの総量100質量部に対し、5〜50質量部とすることができるが、更に10〜30質量部としてもよい。当該含有量の総和を5質量部以上にすることにより良好な反応性をさらに得易くなり、また、50質量部以下にすることにより良好な相溶性をさらに得易くなる。この際、ポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群の含有量の比は上記範囲内とすることができる。   The sum total of content of a polysiloxane compound group and a silane monomer group can be 5 mass parts or more with respect to 100 mass parts of total amounts of sol, and may be 10 mass parts or more. The total content can be 50 parts by mass or less, or 30 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the total amount of sol. That is, the total content of the polysiloxane compound group and the silane monomer group can be 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the sol, but may be 10 to 30 parts by mass. By making the sum of the contents 5 parts by mass or more, it becomes easier to obtain good reactivity, and by making it 50 parts by mass or less, it becomes easier to obtain good compatibility. At this time, the ratio of the content of the polysiloxane compound group and the silane monomer group can be within the above range.

本実施形態に係るゾルは、シリカ粒子を更に含有していてもよい。すなわち、本実施形態の撥水パウダーは、シリカ粒子に基づく構造を更に有していてもよい。シリカ粒子としては、特に制限なく用いることができ、例えば、非晶質シリカ粒子が挙げられる。非晶質シリカ粒子としては、例えば、溶融シリカ粒子、ヒュームドシリカ粒子及びコロイダルシリカ粒子が挙げられる。これらのうち、コロイダルシリカ粒子は単分散性が高く、撥水パウダーの湿潤ゲル生成工程においての凝集を抑制し易い。シリカ粒子は、中空構造又は多孔質構造を有するシリカ粒子であってもよい。   The sol according to this embodiment may further contain silica particles. That is, the water repellent powder of this embodiment may further have a structure based on silica particles. The silica particles can be used without particular limitation, and examples thereof include amorphous silica particles. Examples of the amorphous silica particles include fused silica particles, fumed silica particles, and colloidal silica particles. Among these, colloidal silica particles have high monodispersibility, and can easily suppress aggregation in the wet gel production process of the water-repellent powder. The silica particles may be silica particles having a hollow structure or a porous structure.

シリカ粒子の形状は特に制限されず、球状、繭型、会合型等が挙げられる。これらのうち、シリカ粒子として球状の粒子を用いることにより、撥水パウダーの湿潤ゲル生成工程における凝集を抑制し易くなる。シリカ粒子の平均一次粒子径は、適度な硬度の撥水パウダーを得易くなり、熱衝撃及び傷に対する耐久性が向上し易くなる観点から、例えば、1nm以上であってもよく、5nm以上であってもよく、20nm以上であってもよい。シリカ粒子の平均一次粒子径は、透明な撥水パウダーを得易くなる観点から、例えば、200nm以下であってもよく、150nm以下であってもよく、100nm以下であってもよい。これらの観点から、シリカ粒子の平均一次粒子径は1〜200nmであってもよく、5〜150nmであってもよく、20〜100nmであってもよい。   The shape of the silica particles is not particularly limited, and examples thereof include a spherical shape, a cage shape, and an association type. Among these, by using spherical particles as the silica particles, it becomes easy to suppress aggregation in the wet gel generating step of the water-repellent powder. The average primary particle diameter of the silica particles may be, for example, 1 nm or more, or 5 nm or more, from the viewpoint that it becomes easy to obtain a water-repellent powder having an appropriate hardness and the durability against thermal shock and scratches is easily improved. It may be 20 nm or more. The average primary particle diameter of the silica particles may be, for example, 200 nm or less, 150 nm or less, or 100 nm or less from the viewpoint of easily obtaining a transparent water-repellent powder. From these viewpoints, the average primary particle diameter of the silica particles may be 1 to 200 nm, 5 to 150 nm, or 20 to 100 nm.

なお、シリカ粒子については原料から平均粒子径を測定することが可能である。例えば、二軸平均一次粒子径は、任意の粒子20個をSEMにより観察した結果から、次のようにして算出される。すなわち、通常水に分散している固形分濃度が5〜40質量%のコロイダルシリカ粒子を例にすると、コロイダルシリカ粒子の分散液にパターン配線付きウエハを2cm角に切ったチップを約30秒浸した後、当該チップを純水にて約30秒間すすぎ、窒素ブロー乾燥する。その後、チップをSEM観察用の試料台に載せ、加速電圧10kVを掛け、10万倍の倍率にてシリカ粒子を観察し、画像を撮影する。得られた画像から20個のシリカ粒子を任意に選択し、それらの粒子の粒子径の平均を平均粒子径とする。この際、選択したシリカ粒子が図2に示すような形状であった場合、シリカ粒子Pに外接し、その長辺が最も長くなるように配置した長方形(外接長方形L)を導く。そして、その外接長方形Lの長辺をX、短辺をYとして、(X+Y)/2として二軸平均一次粒子径を算出し、その粒子の粒子径とする。   In addition, about a silica particle, it is possible to measure an average particle diameter from a raw material. For example, the biaxial average primary particle diameter is calculated as follows from the result of observing 20 arbitrary particles by SEM. That is, when colloidal silica particles having a solid content concentration of 5 to 40% by mass, which are usually dispersed in water, are taken as an example, a chip with a 2 cm square wafer with a patterned wiring is immersed in the dispersion of colloidal silica particles for about 30 seconds. After that, the chip is rinsed with pure water for about 30 seconds and blown dry with nitrogen. Thereafter, the chip is placed on a sample stage for SEM observation, an acceleration voltage of 10 kV is applied, the silica particles are observed at a magnification of 100,000, and an image is taken. 20 silica particles are arbitrarily selected from the obtained image, and the average of the particle diameters of these particles is defined as the average particle diameter. At this time, when the selected silica particles have a shape as shown in FIG. 2, a rectangle (circumscribed rectangle L) circumscribing the silica particles P and arranged so that the long side is the longest is led. And the long side of the circumscribed rectangle L is X, the short side is Y, and the biaxial average primary particle diameter is calculated as (X + Y) / 2, and is defined as the particle diameter of the particle.

シリカ粒子の1g当りのシラノール基数は、良好な反応性を有すると共に、低温、短時間で優れた撥水性と柔軟性とを付与し易い観点から、例えば、10×1018個/g以上であってもよく、50×1018個/g以上であってもよく、100×1018個/g以上であってもよい。上記シリカ粒子の1g当りのシラノール基数は、撥水パウダーの湿潤ゲル生成工程における急なゲル化を抑制し易く、均質な撥水パウダーを得易い観点から、例えば、1000×1018個/g以下であってもよく、800×1018個/g以下であってもよく、700×1018個/g以下であってもよい。これらの観点から、シリカ粒子の1g当りのシラノール基数は、例えば、10×1018〜1000×1018個/gであってもよく、50×1018〜800×1018個/gであってもよく、100×1018〜700×1018個/gであってもよい。The number of silanol groups per gram of silica particles is, for example, not less than 10 × 10 18 / g from the viewpoint of having good reactivity and easily imparting excellent water repellency and flexibility at a low temperature in a short time. It may be 50 × 10 18 pieces / g or more, or 100 × 10 18 pieces / g or more. The number of silanol groups per gram of the silica particles is, for example, 1000 × 10 18 atoms / g or less from the viewpoint of easily suppressing rapid gelation in the wet gel production step of the water repellent powder and easily obtaining a uniform water repellent powder. It may be 800 × 10 18 pieces / g or less, or 700 × 10 18 pieces / g or less. From these viewpoints, the number of silanol groups per gram of silica particles may be, for example, 10 × 10 18 to 1000 × 10 18 pcs / g, or 50 × 10 18 to 800 × 10 18 pcs / g, at best, it may be a 100 × 10 18 ~700 × 10 18 cells / g.

本実施形態に係るゾルに含まれる上記シリカ粒子の含有量は、撥水パウダーの湿潤ゲル生成工程における湿潤ゲルの反応性が向上する観点から、ゾルの総量100質量部に対し、例えば、0.01質量部以上であってもよく、0.1質量部以上であってもよく、0.5質量部以上であってもよい。上記シリカ粒子の含有量は、適度な硬度の撥水パウダーが得られ易くなり、熱衝撃及び傷に対する耐久性が向上し易い観点から、ゾルの総量100質量部に対し、例えば、30質量部以下であってもよく、20質量部以下であってもよく、10質量部以下であってもよい。これらの観点から、シリカ粒子の含有量は、ゾルの総量100質量部に対して0.01〜30質量部とすることができるが、0.1〜20質量部であってもよく、0.5〜10質量部であってもよい。   The content of the silica particles contained in the sol according to the present embodiment is, for example, about 0.1% with respect to 100 parts by mass of the total amount of the sol from the viewpoint of improving the reactivity of the wet gel in the wet gel generation process of the water-repellent powder. It may be 01 parts by mass or more, 0.1 parts by mass or more, or 0.5 parts by mass or more. The content of the silica particles is, for example, 30 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total amount of sol, from the viewpoint of easily obtaining water-repellent powder having an appropriate hardness and easily improving durability against thermal shock and scratches. It may be 20 parts by mass or less, or 10 parts by mass or less. From these viewpoints, the content of the silica particles can be 0.01 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total sol, but may be 0.1 to 20 parts by mass. 5-10 mass parts may be sufficient.

<撥水パウダーの製造方法>
次に、撥水パウダーの製造方法について説明する。撥水パウダーの製造方法は、特に限定されないが、例えば、以下の方法により製造することができる。
<Method for producing water repellent powder>
Next, the manufacturing method of water repellent powder is demonstrated. Although the manufacturing method of water repellent powder is not specifically limited, For example, it can manufacture with the following method.

すなわち、本実施形態の撥水パウダーは、ゾル生成工程と、ゾル生成工程で得られたゾルをゲル化し、その後熟成して湿潤ゲルを得る湿潤ゲル生成工程と、湿潤ゲル生成工程で得られた湿潤ゲルを粉砕する湿潤ゲル粉砕工程と、湿潤ゲル粉砕工程で得られた湿潤ゲル粒子を洗浄及び溶媒置換する工程と、洗浄及び溶媒置換した湿潤ゲル粒子を乾燥する乾燥工程とを主に備える製造方法により製造することができる。なお、ゾルとは、ゲル化反応が生じる前の状態であって、本実施形態においては上記ポリシロキサン化合物群と、場合によりシランモノマー群とが溶媒中に溶解又は分散している状態を意味する。また、湿潤ゲルとは、液体媒体を含んでいながらも、流動性を有しない湿潤状態のゲル固形物を意味する。   That is, the water-repellent powder of the present embodiment was obtained in the sol generation step, the wet gel generation step in which the sol obtained in the sol generation step was gelled and then aged to obtain a wet gel, and the wet gel generation step. Manufacturing mainly comprising a wet gel pulverization step for pulverizing the wet gel, a step of washing and solvent substitution of the wet gel particles obtained in the wet gel pulverization step, and a drying step of drying the wet gel particles after washing and solvent substitution It can be manufactured by a method. The sol is a state before the gelation reaction occurs, and in this embodiment, the sol means a state in which the polysiloxane compound group and, in some cases, the silane monomer group are dissolved or dispersed in a solvent. . The wet gel means a gel solid in a wet state that contains a liquid medium but does not have fluidity.

以下、本実施形態の撥水パウダーの製造方法の各工程について説明する。   Hereinafter, each process of the manufacturing method of the water repellent powder of this embodiment is demonstrated.

(ゾル生成工程)
ゾル生成工程は、上述のポリシロキサン化合物と、必要に応じシランモノマーと、シリカ粒子と、溶媒とを混合し、加水分解させてゾルを生成する工程である。本工程においては、加水分解反応を促進させるため、溶媒中にさらに酸触媒を添加することができる。また、特許第5250900号公報に示されるように、溶媒中に界面活性剤、熱加水分解性化合物等を添加することもできる。
(Sol generation process)
The sol production step is a step of producing a sol by mixing the above-described polysiloxane compound, if necessary, a silane monomer, silica particles, and a solvent and hydrolyzing them. In this step, an acid catalyst can be further added to the solvent to promote the hydrolysis reaction. Further, as disclosed in Japanese Patent No. 5250900, a surfactant, a thermohydrolyzable compound, or the like can be added to the solvent.

溶媒としては、例えば、水、又は、水及びアルコール類の混合液を用いることができる。アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、2−プロパノール、n−ブタノール、2−ブタノール及びt−ブタノールが挙げられる。これらの中でも、ゲル壁との界面張力を低減させ易い、表面張力が低く且つ沸点の低いアルコールとしては、メタノール、エタノール、2−プロパノール等が挙げられる。これらは単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   As the solvent, for example, water or a mixed solution of water and alcohols can be used. Examples of alcohols include methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, n-butanol, 2-butanol and t-butanol. Among these, methanol, ethanol, 2-propanol etc. are mentioned as alcohol with a low surface tension and a low boiling point which is easy to reduce the interfacial tension with a gel wall. You may use these individually or in mixture of 2 or more types.

例えば、溶媒としてアルコール類を用いる場合、アルコール類の量は、ポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群の総量1モルに対し、4〜8モルとすることができるが、さらに4〜6.5モルとしてもよく、4.5〜6モルとしてもよい。アルコール類の量を4モル以上にすることにより良好な相容性をさらに得易くなり、また、8モル以下にすることによりゲルの収縮をさらに抑制し易くなる。   For example, when alcohols are used as the solvent, the amount of alcohols can be 4 to 8 moles relative to 1 mole of the total amount of the polysiloxane compound group and the silane monomer group, but is further 4 to 6.5 moles. It is good also as 4.5-6 mol. By making the amount of alcohols 4 mol or more, it becomes easier to obtain good compatibility, and by making the amount 8 mol or less, it becomes easier to suppress gel shrinkage.

酸触媒としては、例えば、フッ酸、塩酸、硝酸、硫酸、亜硫酸、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、臭素酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸等の無機酸類;酸性リン酸アルミニウム、酸性リン酸マグネシウム、酸性リン酸亜鉛等の酸性リン酸塩類;酢酸、ギ酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、アジピン酸、アゼライン酸等の有機カルボン酸類が挙げられる。これらの中でも、得られる撥水パウダーの耐水性をより向上する酸触媒としては、有機カルボン酸類が挙げられる。有機カルボン酸類としては酢酸が挙げられるが、ギ酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸等であってもよい。これらは単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   Examples of the acid catalyst include inorganic acids such as hydrofluoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, sulfurous acid, phosphoric acid, phosphorous acid, hypophosphorous acid, bromic acid, chloric acid, chlorous acid, and hypochlorous acid; Acid phosphates such as aluminum phosphate, acid magnesium phosphate and acid zinc phosphate; organic acids such as acetic acid, formic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, citric acid, malic acid, adipic acid, azelaic acid Carboxylic acids are mentioned. Among these, organic carboxylic acids are mentioned as an acid catalyst which improves the water resistance of the water-repellent powder obtained more. The organic carboxylic acids include acetic acid, but may be formic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, and the like. You may use these individually or in mixture of 2 or more types.

酸触媒を用いることで、ポリシロキサン化合物及びシランモノマーの加水分解反応を促進させて、より短時間でゾルを得ることができる。   By using an acid catalyst, the hydrolysis reaction of the polysiloxane compound and the silane monomer is promoted, and a sol can be obtained in a shorter time.

酸触媒の添加量は、ポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群の総量100質量部に対し、0.001〜0.1質量部とすることができる。   The addition amount of an acid catalyst can be 0.001-0.1 mass part with respect to 100 mass parts of total amounts of a polysiloxane compound group and a silane monomer group.

界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、イオン性界面活性剤等を用いることができる。これらは単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   As the surfactant, a nonionic surfactant, an ionic surfactant, or the like can be used. You may use these individually or in mixture of 2 or more types.

非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレン等の親水部と主にアルキル基からなる疎水部とを含む化合物、ポリオキシプロピレン等の親水部を含む化合物などを使用できる。ポリオキシエチレン等の親水部と主にアルキル基からなる疎水部とを含む化合物としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等が挙げられる。ポリオキシプロピレン等の親水部を含む化合物としては、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンとポリオキシプロピレンのブロック共重合体等が挙げられる。   As the nonionic surfactant, for example, a compound containing a hydrophilic part such as polyoxyethylene and a hydrophobic part mainly composed of an alkyl group, a compound containing a hydrophilic part such as polyoxypropylene, and the like can be used. Examples of the compound containing a hydrophilic part such as polyoxyethylene and a hydrophobic part mainly composed of an alkyl group include polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl ether and the like. Examples of the compound having a hydrophilic portion such as polyoxypropylene include polyoxypropylene alkyl ether, a block copolymer of polyoxyethylene and polyoxypropylene, and the like.

イオン性界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両イオン性界面活性剤等が挙げられる。カチオン性界面活性剤としては、臭化セチルトリメチルアンモニウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム等が挙げられる。アニオン性界面活性剤としては、ドデシルスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。両イオン性界面活性剤としては、アミノ酸系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤、アミンオキシド系界面活性剤等が挙げられる。アミノ酸系界面活性剤としては、例えば、アシルグルタミン酸が挙げられる。ベタイン系界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン及びステアリルジメチルアミノ酢酸ベタインが挙げられる。アミンオキシド系界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミンオキシドが挙げられる。   Examples of the ionic surfactant include a cationic surfactant, an anionic surfactant, and an amphoteric surfactant. Examples of the cationic surfactant include cetyltrimethylammonium bromide and cetyltrimethylammonium chloride. Examples of the anionic surfactant include sodium dodecyl sulfonate. Examples of amphoteric surfactants include amino acid surfactants, betaine surfactants, amine oxide surfactants, and the like. Examples of amino acid surfactants include acyl glutamic acid. Examples of betaine surfactants include lauryldimethylaminoacetic acid betaine and stearyldimethylaminoacetic acid betaine. Examples of the amine oxide surfactant include lauryl dimethylamine oxide.

これらの界面活性剤は、後述する湿潤ゲル生成工程において、反応系中の溶媒と、成長していくシロキサン重合体との間の化学的親和性の差異を小さくし、相分離を抑制する作用をする。   These surfactants have the effect of reducing the difference in chemical affinity between the solvent in the reaction system and the growing siloxane polymer and suppressing phase separation in the wet gel formation process described later. To do.

界面活性剤の添加量は、界面活性剤の種類、あるいはポリシロキサン化合物及びシランモノマーの種類並びに量にも左右されるが、例えば、ポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群の総量100質量部に対し、1〜100質量部とすることができるが、さらに5〜60質量部としてもよい。   The addition amount of the surfactant depends on the type of the surfactant, or the type and amount of the polysiloxane compound and the silane monomer. For example, for 100 parts by mass of the total amount of the polysiloxane compound group and the silane monomer group, Although it can be 1-100 mass parts, it is good also as 5-60 mass parts.

熱加水分解性化合物は、熱加水分解により塩基触媒を発生して、反応溶液を塩基性とし、後述する湿潤ゲル生成工程でのゾルゲル反応を促進するものである。よって、この熱加水分解性化合物としては、加水分解後に反応溶液を塩基性にできる化合物であれば、特に限定されず、尿素;ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の酸アミド;ヘキサメチレンテトラミン等の環状窒素化合物などを挙げることができる。これらの中でも、特に尿素は上記促進効果を得られ易い。   The thermohydrolyzable compound generates a base catalyst by thermal hydrolysis, renders the reaction solution basic, and promotes a sol-gel reaction in a wet gel generation process described later. Therefore, the thermohydrolyzable compound is not particularly limited as long as it is a compound that can make the reaction solution basic after hydrolysis. Urea; formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, acetamide, N -Acid amides such as methylacetamide and N, N-dimethylacetamide; cyclic nitrogen compounds such as hexamethylenetetramine and the like. Among these, urea is particularly easy to obtain the above-mentioned promoting effect.

熱加水分解性化合物の添加量は、後述する湿潤ゲル生成工程でのゾルゲル反応を十分に促進することができる量であれば、特に限定されない。例えば、熱加水分解性化合物として尿素を用いた場合、その添加量は、ポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群の総量100質量部に対して、1〜200質量部とすることができ、さらに2〜150質量部としてもよい。添加量を1質量部以上とすることにより、良好な反応性をさらに得易くなり、また、200質量部以下とすることにより、結晶の析出及びゲル密度の低下をさらに抑制し易くなる。   The amount of the thermally hydrolyzable compound added is not particularly limited as long as it is an amount that can sufficiently promote the sol-gel reaction in the wet gel generation step described later. For example, when urea is used as the thermohydrolyzable compound, the amount added can be 1 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the polysiloxane compound group and the silane monomer group. It may be 150 parts by mass. By making the addition amount 1 mass part or more, it becomes easier to obtain good reactivity, and by making it 200 mass parts or less, it becomes easier to further suppress the precipitation of crystals and the decrease in gel density.

ゾル生成工程の加水分解は、混合液中のポリシロキサン化合物、シランモノマー、酸触媒、界面活性剤等の種類及び量にも左右されるが、例えば、20〜60℃の温度環境下で、10分〜24時間行ってもよく、50〜60℃の温度環境下で5分〜8時間行ってもよい。これにより、ポリシロキサン化合物及びシランモノマー中の加水分解性官能基が十分に加水分解され、ポリシロキサン化合物の加水分解生成物及びシランモノマーの加水分解生成物をより確実に得ることができる。   The hydrolysis in the sol production step depends on the type and amount of the polysiloxane compound, silane monomer, acid catalyst, surfactant and the like in the mixed solution, but for example, under a temperature environment of 20 to 60 ° C., 10 You may carry out for 24 minutes from a minute, and may carry out for 5 minutes to 8 hours in a 50-60 degreeC temperature environment. Thereby, the hydrolyzable functional group in a polysiloxane compound and a silane monomer is fully hydrolyzed, and the hydrolysis product of a polysiloxane compound and the hydrolysis product of a silane monomer can be obtained more reliably.

ただし、溶媒中に熱加水分解性化合物を添加する場合は、ゾル生成工程の温度環境を、熱加水分解性化合物の加水分解を抑制してゾルのゲル化を抑制する温度に調節してもよい。この時の温度は、熱加水分解性化合物の加水分解を抑制できる温度であれば、いずれの温度であってもよい。例えば、熱加水分解性化合物として尿素を用いた場合は、ゾル生成工程の温度環境は、0〜40℃とすることができ、さらに10〜30℃としてもよい。   However, when a thermohydrolyzable compound is added to the solvent, the temperature environment of the sol generation step may be adjusted to a temperature that suppresses hydrolysis of the thermohydrolyzable compound and suppresses gelation of the sol. . The temperature at this time may be any temperature as long as the hydrolysis of the thermally hydrolyzable compound can be suppressed. For example, when urea is used as the thermally hydrolyzable compound, the temperature environment of the sol generation step can be 0 to 40 ° C., and may be 10 to 30 ° C.

(湿潤ゲル生成工程)
湿潤ゲル生成工程は、ゾル生成工程で得られたゾルをゲル化し、その後熟成して湿潤ゲルを得る工程である。本工程では、ゲル化を促進させるため塩基触媒を用いることができる。
(Wet gel production process)
The wet gel generation step is a step in which the sol obtained in the sol generation step is gelled and then aged to obtain a wet gel. In this step, a base catalyst can be used to promote gelation.

塩基触媒としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属水酸化物;水酸化アンモニウム、フッ化アンモニウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム等のアンモニウム化合物;メタ燐酸ナトリウム、ピロ燐酸ナトリウム、ポリ燐酸ナトリウム等の塩基性燐酸ナトリウム塩;アリルアミン、ジアリルアミン、トリアリルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、3−エトキシプロピルアミン、ジイソブチルアミン、3−(ジエチルアミノ)プロピルアミン、ジ−2−エチルヘキシルアミン、3−(ジブチルアミノ)プロピルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、t−ブチルアミン、sec−ブチルアミン、プロピルアミン、3−(メチルアミノ)プロピルアミン、3−(ジメチルアミノ)プロピルアミン、3−メトキシアミン、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の脂肪族アミン類;モルホリン、N−メチルモルホリン、2−メチルモルホリン、ピペラジン及びその誘導体、ピペリジン及びその誘導体、イミダゾール及びその誘導体等の含窒素複素環状化合物類が挙げられる。これらの中でも、水酸化アンモニウム(アンモニア水)は、揮発性が高く、乾燥後の撥水パウダーに残存し難いため耐水性を損ない難いという点、さらには経済性の点で優れている。塩基触媒は、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   Examples of the base catalyst include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and cesium hydroxide; ammonium compounds such as ammonium hydroxide, ammonium fluoride, ammonium chloride, and ammonium bromide; Sodium phosphates such as sodium phosphate, sodium pyrophosphate, sodium polyphosphate; allylamine, diallylamine, triallylamine, isopropylamine, diisopropylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, 2-ethylhexylamine, 3-ethoxypropylamine, diisobutylamine , 3- (diethylamino) propylamine, di-2-ethylhexylamine, 3- (dibutylamino) propylamine, tetramethylethylenediamine, t-butylamine, aliphatic amines such as ec-butylamine, propylamine, 3- (methylamino) propylamine, 3- (dimethylamino) propylamine, 3-methoxyamine, dimethylethanolamine, methyldiethanolamine, diethanolamine, triethanolamine; morpholine N-methylmorpholine, 2-methylmorpholine, piperazine and derivatives thereof, piperidine and derivatives thereof, and nitrogen-containing heterocyclic compounds such as imidazole and derivatives thereof. Among these, ammonium hydroxide (ammonia water) is excellent in that it has high volatility and does not easily remain in the water-repellent powder after drying, so that it is difficult to impair the water resistance, and is economical. You may use a base catalyst individually or in mixture of 2 or more types.

塩基触媒を用いることで、ゾル中のポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群の加水分解生成物の、脱水縮合反応及び脱アルコール縮合反応を促進することができ、ゾルのゲル化をより短時間で行うことができる。またこれにより、強度(剛性)のより高い湿潤ゲルを得ることができる。特に、アンモニアは揮発性が高く、撥水パウダー中に残留し難いので、塩基触媒としてアンモニアを用いることで、より耐水性の優れた撥水パウダーを得ることができる。   By using a base catalyst, the dehydration condensation reaction and dealcoholization condensation reaction of the hydrolysis product of the polysiloxane compound group and silane monomer group in the sol can be promoted, and the sol is gelled in a shorter time. be able to. Thereby, a wet gel with higher strength (rigidity) can be obtained. In particular, since ammonia is highly volatile and hardly remains in the water-repellent powder, it is possible to obtain a water-repellent powder having more excellent water resistance by using ammonia as a base catalyst.

塩基触媒の添加量は、ポリシロキサン化合物群及びシランモノマー群の総量100質量部に対し、0.5〜5質量部とすることができ、さらに1〜4質量部としてもよい。添加量を0.5質量部以上とすることにより、ゲル化をより短時間で行うことができ、5質量部以下とすることにより、耐水性の低下をより抑制することができる。   The addition amount of a base catalyst can be 0.5-5 mass parts with respect to 100 mass parts of total amounts of a polysiloxane compound group and a silane monomer group, and is good also as 1-4 mass parts. By setting the addition amount to 0.5 parts by mass or more, gelation can be performed in a shorter time, and by setting the addition amount to 5 parts by mass or less, a decrease in water resistance can be further suppressed.

湿潤ゲル生成工程におけるゾルのゲル化は、溶媒及び塩基触媒が揮発しないように密閉容器内で行ってもよい。ゲル化温度は、例えば、30〜90℃とすることができ、さらに40〜80℃としてもよい。ゲル化温度を30℃以上とすることにより、ゲル化をより短時間に行うことができ、強度(剛性)のより高い湿潤ゲルを得ることができる。また、ゲル化温度を90℃以下にすることにより、溶媒(特にアルコール類)の揮発を抑制し易くなるため、体積収縮を抑えながらゲル化することができる。   The gelation of the sol in the wet gel generation step may be performed in a sealed container so that the solvent and the base catalyst do not volatilize. The gelation temperature can be, for example, 30 to 90 ° C., and may be 40 to 80 ° C. By setting the gelation temperature to 30 ° C. or higher, gelation can be performed in a shorter time, and a wet gel with higher strength (rigidity) can be obtained. Moreover, since it becomes easy to suppress volatilization of a solvent (especially alcohol) by making gelation temperature into 90 degrees C or less, it can gelatinize, suppressing volume shrinkage.

湿潤ゲル生成工程における熟成は、溶媒及び塩基触媒が揮発しないように密閉容器内で行ってもよい。熟成により、湿潤ゲルを構成する成分の結合が強くなり、その結果、乾燥時の収縮を抑制するのに十分な強度(剛性)の高い湿潤ゲルを得ることができる。熟成温度は、例えば、30〜90℃とすることができ、さらに40〜80℃としてもよい。熟成温度を30℃以上とすることにより、強度(剛性)のより高い湿潤ゲルを得ることができ、熟成温度を90℃以下にすることにより、溶媒(特にアルコール類)の揮発を抑制し易くなるため、体積収縮を抑えながらゲル化することができる。   The aging in the wet gel generation step may be performed in a sealed container so that the solvent and the base catalyst do not volatilize. By aging, the components of the wet gel are strongly bonded, and as a result, a wet gel having a high strength (rigidity) sufficient to suppress shrinkage during drying can be obtained. The aging temperature can be, for example, 30 to 90 ° C, and may be 40 to 80 ° C. By setting the aging temperature to 30 ° C. or higher, a wet gel with higher strength (rigidity) can be obtained, and by setting the aging temperature to 90 ° C. or lower, volatilization of the solvent (especially alcohols) can be easily suppressed. Therefore, it can be gelled while suppressing volume shrinkage.

なお、ゾルのゲル化終了時点を判別することは困難な場合が多いため、ゾルのゲル化とその後の熟成とは、連続して一連の操作で行ってもよい。   Since it is often difficult to determine the sol gelation end point, sol gelation and subsequent aging may be performed in a series of operations.

ゲル化時間と熟成時間は、ゲル化温度及び熟成温度により異なるが、ゲル化時間と熟成時間とを合計して、例えば、4〜480時間とすることができ、さらに6〜120時間としてもよい。ゲル化時間と熟成時間の合計を4時間以上とすることにより、強度(剛性)のより高い湿潤ゲルを得ることができ、480時間以下にすることにより熟成の効果をより維持し易くなる。   The gelation time and the aging time vary depending on the gelation temperature and the aging temperature, but the total of the gelation time and the aging time can be, for example, 4 to 480 hours, and may be 6 to 120 hours. . By setting the total gelation time and aging time to 4 hours or more, a wet gel with higher strength (rigidity) can be obtained, and by setting it to 480 hours or less, the effect of aging can be more easily maintained.

得られる撥水パウダーの密度を下げたり、平均細孔径を大きくするためには、ゲル化温度及び熟成温度を上記範囲内で高めたり、ゲル化時間と熟成時間の合計時間を上記範囲内で長くしたりすることができる。また、得られる撥水パウダーの密度を上げたり、平均細孔径を小さくするためには、ゲル化温度及び熟成温度を上記範囲内で低くしたり、ゲル化時間と熟成時間の合計時間を上記範囲内で短くしたりすることができる。   In order to reduce the density of the obtained water repellent powder or increase the average pore diameter, the gelation temperature and the aging temperature are increased within the above range, or the total time of the gelation time and the aging time is increased within the above range. You can do it. In addition, in order to increase the density of the obtained water repellent powder or reduce the average pore diameter, the gelation temperature and the aging temperature are reduced within the above range, or the total time of the gelation time and the aging time is within the above range. It can be shortened within.

(湿潤ゲル粉砕工程)
湿潤ゲル生成工程で得られた湿潤ゲルを粉砕する工程である。湿潤ゲルの粉砕は、例えば、ヘンシャル型ミキサーに湿潤ゲルを入れるか、又は、ミキサー内で湿潤ゲル生成工程を行い、ミキサーを適度な回転数と時間で運転することにより行うことができる。また、より簡易的な湿潤ゲルの粉砕は、密閉可能な容器に湿潤ゲルを入れるか、又は、密閉可能な容器内で湿潤ゲル生成工程を行い、シェイカー等の振盪装置を用いて、適度な時間振盪することにより行うことができる。なお、必要に応じて、ジェットミル、ローラーミル、ビーズミル等を用いて、湿潤ゲルの粒子径を調整してもよい。
(Wet gel grinding process)
In this step, the wet gel obtained in the wet gel production step is pulverized. The wet gel can be pulverized, for example, by placing the wet gel in a Hensial-type mixer or by performing a wet gel production process in the mixer and operating the mixer at an appropriate rotation speed and time. For simpler wet gel grinding, the wet gel is put into a sealable container, or a wet gel production process is performed in a sealable container, and a shaker such as a shaker is used. This can be done by shaking. In addition, you may adjust the particle diameter of a wet gel using a jet mill, a roller mill, a bead mill etc. as needed.

(洗浄及び溶媒置換工程)
洗浄及び溶媒置換工程は、上記湿潤ゲル粉砕工程により得られた湿潤ゲルを洗浄する工程(洗浄工程)と、湿潤ゲル中の洗浄液を乾燥条件(後述の乾燥工程)に適した溶媒に置換する工程(溶媒置換工程)を有する工程である。洗浄及び溶媒置換工程は、湿潤ゲルを洗浄する工程を行わず、溶媒置換工程のみを行う形態でも実施可能であるが、湿潤ゲル中の未反応物、副生成物等の不純物を低減し、より純度の高い撥水パウダーの製造を可能にする観点からは、湿潤ゲルを洗浄してもよい。
(Washing and solvent replacement process)
The washing and solvent replacement step includes a step of washing the wet gel obtained by the wet gel grinding step (washing step), and a step of replacing the washing liquid in the wet gel with a solvent suitable for the drying conditions (the drying step described later). It is a process which has (solvent substitution process). The washing and solvent replacement step can be performed in a form in which only the solvent replacement step is performed without performing the step of washing the wet gel, but the impurities such as unreacted substances and by-products in the wet gel are reduced, and more The wet gel may be washed from the viewpoint of enabling production of a highly pure water-repellent powder.

洗浄工程では、上記湿潤ゲル生成工程で得られた湿潤ゲルを洗浄する。当該洗浄は、例えば、水又は有機溶媒を用いて繰り返し行うことができる。この際、加温することにより洗浄効率を向上させることができる。   In the washing step, the wet gel obtained in the wet gel production step is washed. The said washing | cleaning can be repeatedly performed using water or an organic solvent, for example. At this time, washing efficiency can be improved by heating.

有機溶媒としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、1,2−ジメトキシエタン、アセトニトリル、ヘキサン、トルエン、ジエチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、N、N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸、ギ酸等の各種の有機溶媒を使用することができる。有機溶媒は、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   As organic solvents, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, acetone, methyl ethyl ketone, 1,2-dimethoxyethane, acetonitrile, hexane, toluene, diethyl ether, chloroform, ethyl acetate, tetrahydrofuran, methylene chloride , N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, acetic acid, formic acid, and other various organic solvents can be used. You may use an organic solvent individually or in mixture of 2 or more types.

後述する溶媒置換工程では、乾燥によるゲルの収縮を抑制するため、低表面張力の溶媒を用いることができる。しかし、低表面張力の溶媒は、一般的に水との相互溶解度が極めて低い。そのため、溶媒置換工程において低表面張力の溶媒を用いる場合、洗浄工程で用いる有機溶媒としては、水及び低表面張力の溶媒の双方に対して高い相互溶解性を有する親水性有機溶媒が挙げられる。なお、洗浄工程において用いられる親水性有機溶媒は、溶媒置換工程のための予備置換の役割を果たすことができる。上記の有機溶媒の中で、親水性有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、2−プロパノール、アセトン及びメチルエチルケトンが挙げられる。なお、メタノール、エタノール、メチルエチルケトン等は、経済性の点で優れている。   In the solvent replacement step described below, a low surface tension solvent can be used to suppress gel shrinkage due to drying. However, low surface tension solvents generally have very low mutual solubility with water. Therefore, when using a low surface tension solvent in the solvent replacement step, examples of the organic solvent used in the washing step include hydrophilic organic solvents having high mutual solubility in both water and a low surface tension solvent. Note that the hydrophilic organic solvent used in the washing step can serve as a preliminary replacement for the solvent replacement step. Among the above organic solvents, examples of the hydrophilic organic solvent include methanol, ethanol, 2-propanol, acetone, and methyl ethyl ketone. Methanol, ethanol, methyl ethyl ketone and the like are excellent in terms of economy.

洗浄工程に使用される水又は有機溶媒の量としては、湿潤ゲル中の溶媒を十分に置換し、洗浄できる量とすることができる。当該量は、湿潤ゲルの容量に対して3〜10倍の量とすることができる。洗浄は、洗浄後の湿潤ゲル中の含水率が、シリカ質量に対し、10質量%以下となるまで繰り返すことができる。   The amount of water or organic solvent used in the washing step can be set to an amount that can sufficiently wash the solvent in the wet gel and wash it. The amount can be 3 to 10 times the amount of wet gel volume. The washing can be repeated until the moisture content in the wet gel after washing is 10% by mass or less with respect to the silica mass.

洗浄工程における温度環境は、洗浄に用いる溶媒の沸点以下の温度とすることができ、例えば、メタノールを用いる場合は、30〜60℃程度の加温とすることができる。   The temperature environment in the washing step can be set to a temperature equal to or lower than the boiling point of the solvent used for washing.

溶媒置換工程では、後述する乾燥工程における収縮を抑制するため、洗浄した湿潤ゲルの溶媒を所定の置換用溶媒に置き換える。この際、加温することにより置換効率を向上させることができる。置換用溶媒としては、具体的には、乾燥工程において、乾燥に用いられる溶媒の臨界点未満の温度にて大気圧下で乾燥する場合は、後述の低表面張力の溶媒が挙げられる。一方、超臨界乾燥をする場合は、置換用溶媒としては、例えば、エタノール、メタノール、2−プロパノール、ジクロロジフルオロメタン、二酸化炭素等、又はこれらを2種以上混合した溶媒が挙げられる。   In the solvent replacement step, the solvent of the washed wet gel is replaced with a predetermined replacement solvent in order to suppress shrinkage in the drying step described later. At this time, the replacement efficiency can be improved by heating. Specific examples of the solvent for substitution include a low surface tension solvent described later in the drying step when drying under atmospheric pressure at a temperature lower than the critical point of the solvent used for drying. On the other hand, when performing supercritical drying, examples of the substitution solvent include ethanol, methanol, 2-propanol, dichlorodifluoromethane, carbon dioxide, and the like, or a solvent obtained by mixing two or more of these.

低表面張力の溶媒としては、20℃における表面張力が30mN/m以下の溶媒が挙げられる。なお、当該表面張力は25mN/m以下であってもよく、20mN/m以下であってもよい。低表面張力の溶媒としては、例えば、ペンタン(15.5)、ヘキサン(18.4)、ヘプタン(20.2)、オクタン(21.7)、2−メチルペンタン(17.4)、3−メチルペンタン(18.1)、2−メチルヘキサン(19.3)、シクロペンタン(22.6)、シクロヘキサン(25.2)、1−ペンテン(16.0)等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン(28.9)、トルエン(28.5)、m−キシレン(28.7)、p−キシレン(28.3)等の芳香族炭化水素類;ジクロロメタン(27.9)、クロロホルム(27.2)、四塩化炭素(26.9)、1−クロロプロパン(21.8)、2−クロロプロパン(18.1)等のハロゲン化炭化水素類;エチルエーテル(17.1)、プロピルエーテル(20.5)、イソプロピルエーテル(17.7)、ブチルエチルエーテル(20.8)、1,2−ジメトキシエタン(24.6)等のエーテル類;アセトン(23.3)、メチルエチルケトン(24.6)、メチルプロピルケトン(25.1)、ジエチルケトン(25.3)等のケトン類;酢酸メチル(24.8)、酢酸エチル(23.8)、酢酸プロピル(24.3)、酢酸イソプロピル(21.2)、酢酸イソブチル(23.7)、エチルブチレート(24.6)等のエステル類が挙げられる(かっこ内は20℃での表面張力を示し、単位は[mN/m]である)。これらの中で、脂肪族炭化水素類(ヘキサン、ヘプタン等)は、低表面張力でありかつ作業環境性に優れている。また、これらの中でも、アセトン、メチルエチルケトン、1,2−ジメトキシエタン等の親水性有機溶媒を用いることで、上記洗浄工程の有機溶媒と兼用することができる。なお、これらの中でも、さらに後述する乾燥工程における乾燥が容易な点で、常圧での沸点が100℃以下の溶媒を用いてもよい。上記の有機溶媒は、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   Examples of the low surface tension solvent include a solvent having a surface tension at 20 ° C. of 30 mN / m or less. The surface tension may be 25 mN / m or less, or 20 mN / m or less. Examples of the low surface tension solvent include pentane (15.5), hexane (18.4), heptane (20.2), octane (21.7), 2-methylpentane (17.4), 3- Aliphatic hydrocarbons such as methylpentane (18.1), 2-methylhexane (19.3), cyclopentane (22.6), cyclohexane (25.2), 1-pentene (16.0); (28.9), toluene (28.5), m-xylene (28.7), p-xylene (28.3) and other aromatic hydrocarbons; dichloromethane (27.9), chloroform (27.2) ), Carbon tetrachloride (26.9), 1-chloropropane (21.8), 2-chloropropane (18.1) and other halogenated hydrocarbons; ethyl ether (17.1), propyl ether (20.5) ), Isop Ethers such as pyrether (17.7), butyl ethyl ether (20.8), 1,2-dimethoxyethane (24.6); acetone (23.3), methyl ethyl ketone (24.6), methyl propyl ketone (25.1), ketones such as diethyl ketone (25.3); methyl acetate (24.8), ethyl acetate (23.8), propyl acetate (24.3), isopropyl acetate (21.2), Examples include esters such as isobutyl acetate (23.7) and ethyl butyrate (24.6) (inside the surface tension is indicated at 20 ° C., and the unit is [mN / m]). Among these, aliphatic hydrocarbons (hexane, heptane, etc.) have low surface tension and excellent work environment. Among these, by using a hydrophilic organic solvent such as acetone, methyl ethyl ketone, or 1,2-dimethoxyethane, it can be used as the organic solvent in the washing step. Among these, a solvent having a boiling point of 100 ° C. or less at normal pressure may be used because it is easy to dry in the drying step described later. You may use said organic solvent individually or in mixture of 2 or more types.

溶媒置換工程に使用される溶媒の量としては、洗浄後の湿潤ゲル中の溶媒を十分に置換できる量とすることができる。当該量は、湿潤ゲルの容量に対して3〜10倍の量とすることができる。   The amount of the solvent used in the solvent replacement step can be an amount that can sufficiently replace the solvent in the wet gel after washing. The amount can be 3 to 10 times the amount of wet gel volume.

溶媒置換工程における温度環境は、置換に用いる溶媒の沸点以下の温度とすることができ、例えば、ヘプタンを用いる場合は、30〜60℃程度の加温とすることができる。   The temperature environment in the solvent replacement step can be set to a temperature not higher than the boiling point of the solvent used for the replacement. For example, when heptane is used, the temperature can be set to about 30 to 60 ° C.

(乾燥工程)
乾燥工程では、上記の通り洗浄及び溶媒置換した湿潤ゲルの粉砕物を乾燥させる。これにより、最終的に撥水パウダーを得ることができる。
(Drying process)
In the drying step, the pulverized wet gel that has been washed and solvent-substituted as described above is dried. Thereby, water-repellent powder can be finally obtained.

乾燥の手法としては特に制限されず、公知の常圧乾燥、超臨界乾燥又は凍結乾燥を用いることができるが、これらの中で、低密度の撥水パウダーを製造し易いという観点からは、常圧乾燥又は超臨界乾燥を用いることができる。また、低コストで生産可能という観点からは常圧乾燥を用いることができる。なお、本実施形態において、常圧とは0.1MPa(大気圧)を意味する。   The drying method is not particularly limited, and known normal pressure drying, supercritical drying, or freeze drying can be used. Among these, from the viewpoint of easy production of low-density water-repellent powder, normal drying is usually performed. Pressure drying or supercritical drying can be used. Further, atmospheric drying can be used from the viewpoint of being able to produce at low cost. In the present embodiment, the normal pressure means 0.1 MPa (atmospheric pressure).

本実施形態の撥水パウダーは、洗浄及び溶媒置換した湿潤ゲルを、乾燥に用いられる溶媒の臨界点未満の温度にて、大気圧下で乾燥することにより得ることができる。乾燥温度は、置換された溶媒の種類により異なるが、特に高温での乾燥が溶媒の蒸発速度を速め、ゲルに大きな亀裂を生じさせる場合があるという点に鑑み、20〜80℃とすることができる。なお、当該乾燥温度はさらに30〜60℃としてもよい。また、乾燥時間は、湿潤ゲルの容量及び乾燥温度により異なるが、4〜120時間とすることができる。なお、本実施形態において、生産性を阻害しない範囲内において圧力をかけて乾燥を早めることも常圧乾燥に包含される。   The water-repellent powder of this embodiment can be obtained by drying a wet gel that has been washed and solvent-substituted at a temperature below the critical point of the solvent used for drying under atmospheric pressure. Although the drying temperature varies depending on the type of the solvent substituted, it is preferably set to 20 to 80 ° C. in view of the fact that drying at a high temperature increases the evaporation rate of the solvent and may cause a large crack in the gel. it can. In addition, the said drying temperature is good also as 30-60 degreeC. Moreover, although drying time changes with the capacity | capacitances and drying temperature of a wet gel, it can be 4 to 120 hours. In the present embodiment, atmospheric pressure drying includes applying pressure within a range that does not inhibit productivity.

本実施形態の撥水パウダーは、また、洗浄及び溶媒置換した湿潤ゲルを、超臨界乾燥することによっても得ることができる。超臨界乾燥は、公知の手法にて行うことができる。超臨界乾燥する方法としては、例えば、湿潤ゲルに含まれる溶媒の臨界点以上の温度及び圧力にて溶媒を除去する方法が挙げられる。あるいは、超臨界乾燥する方法としては、湿潤ゲルを、液化二酸化炭素中に、例えば、20〜25℃、5〜20MPa程度の条件で浸漬することで、湿潤ゲルに含まれる溶媒の全部又は一部を当該溶媒より臨界点の低い二酸化炭素に置換した後、二酸化炭素を単独で、又は二酸化炭素及び溶媒の混合物を除去する方法が挙げられる。   The water-repellent powder of this embodiment can also be obtained by supercritically drying a wet gel that has been washed and solvent-substituted. Supercritical drying can be performed by a known method. Examples of the supercritical drying method include a method of removing the solvent at a temperature and pressure higher than the critical point of the solvent contained in the wet gel. Alternatively, as a method of supercritical drying, all or part of the solvent contained in the wet gel is obtained by immersing the wet gel in liquefied carbon dioxide, for example, under conditions of about 20 to 25 ° C. and about 5 to 20 MPa. And carbon dioxide having a lower critical point than that of the solvent, and then removing carbon dioxide alone or a mixture of carbon dioxide and the solvent.

このような常圧乾燥又は超臨界乾燥により得られた撥水パウダーは、さらに常圧下にて、105〜200℃で0.5〜2時間程度追加乾燥してもよい。これにより、密度が低く、小さな細孔を有する撥水パウダーを更に得易くなる。追加乾燥は、常圧下にて、150〜200℃で行うことができる。   The water repellent powder obtained by such normal pressure drying or supercritical drying may be further dried at 105 to 200 ° C. for about 0.5 to 2 hours under normal pressure. This makes it easier to obtain a water-repellent powder having a low density and having small pores. The additional drying can be performed at 150 to 200 ° C. under normal pressure.

[平均粒子径]
本実施形態の撥水パウダーの平均粒子径D50は、1〜1000μmとすることができるが、3〜700μmであってもよく、5〜500μmであってもよい。撥水パウダーの平均粒子径D50が1μm以上であることにより、対象物への撥水膜の形成性及び密着性を向上し易くなる。なお、撥水パウダーの平均粒子径は、粉砕方法、粉砕条件、ふるい、分級等の仕方により適宜調整することができる。
[Average particle size]
The average particle diameter D50 of the water-repellent powder of the present embodiment can be 1-1000 μm, but may be 3-700 μm, or 5-500 μm. When the average particle diameter D50 of the water repellent powder is 1 μm or more, it is easy to improve the formability and adhesion of the water repellent film to the object. In addition, the average particle diameter of water-repellent powder can be suitably adjusted with methods, such as a grinding | pulverization method, grinding | pulverization conditions, a sieve, and classification.

撥水パウダーの平均粒子径D50は、レーザー回折・散乱法により測定することができる。例えば、溶媒(メタノール)に、撥水パウダーを濃度0.05〜5質量%の範囲内で添加し、50Wの超音波ホモジナイザーで15〜30分振動することによって、パウダーを分散する。その後、分散液の約10mL程度をレーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置に注入して、25℃で、屈折率1.3、吸収0として粒子径を測定する。そして、この粒子径分布における積算値50%(体積基準)での粒径を平均粒子径D50とする。測定装置としては、例えば、Microtrac MT3000(日機装株式会社製、製品名)を用いることができる。   The average particle diameter D50 of the water repellent powder can be measured by a laser diffraction / scattering method. For example, water repellent powder is added to a solvent (methanol) in a concentration range of 0.05 to 5% by mass, and the powder is dispersed by vibrating for 15 to 30 minutes with a 50 W ultrasonic homogenizer. Thereafter, about 10 mL of the dispersion is injected into a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus, and the particle size is measured at 25 ° C. with a refractive index of 1.3 and zero absorption. The particle size at an integrated value of 50% (volume basis) in this particle size distribution is defined as the average particle size D50. As the measuring device, for example, Microtrac MT3000 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., product name) can be used.

[圧縮弾性率]
本実施形態の撥水パウダーの25℃における圧縮弾性率は、2.0MPa以下とすることができ、1.5MPa以下であってもよく、1.3MPa以下であってもよく、1.0MPa以下であってもよい。圧縮弾性率が2MPa以下であることにより、撥水パウダーを被処理体に定着させる際、充分な密着性を確保することができる。なお、圧縮弾性率の下限値は特に限定されないが、例えば、0.05MPaとすることができる。圧縮弾性率は、微小圧縮試験機「MCT−510」(株式会社島津製作所製、製品名)を用いて測定することができる。
[Compressive modulus]
The compression elastic modulus at 25 ° C. of the water repellent powder of the present embodiment can be 2.0 MPa or less, may be 1.5 MPa or less, may be 1.3 MPa or less, and may be 1.0 MPa or less. It may be. When the compression elastic modulus is 2 MPa or less, sufficient adhesion can be ensured when fixing the water-repellent powder to the object to be treated. In addition, the lower limit value of the compression elastic modulus is not particularly limited, but may be 0.05 MPa, for example. The compression elastic modulus can be measured using a micro compression tester “MCT-510” (manufactured by Shimadzu Corporation, product name).

<撥水パウダーを用いた撥水処理方法>
次に、本実施形態の撥水パウダーを用いた撥水処理方法について説明する。撥水パウダーを用いた撥水処理方法は、特に限定されず、例えば、以下の方法により対象物に撥水処理を施すことができる。
<Water repellent treatment method using water repellent powder>
Next, a water repellent treatment method using the water repellent powder of this embodiment will be described. The water-repellent treatment method using the water-repellent powder is not particularly limited. For example, the subject can be subjected to the water-repellent treatment by the following method.

撥水処理は、撥水パウダーを対象物の被処理面に直接、接触させてもよいし、撥水パウダーを含む撥水処理液を対象物の被処理面に接触させてもよい。本実施形態の撥水パウダーは、柔軟性を有しているため、撥水パウダーを対象物の被処理面に配置して、撥水部を被処理面に形成することができる。   In the water repellent treatment, the water repellent powder may be brought into direct contact with the surface to be treated of the object, or the water repellent treatment liquid containing the water repellent powder may be brought into contact with the surface to be treated of the object. Since the water-repellent powder of this embodiment has flexibility, the water-repellent part can be formed on the surface to be treated by disposing the water-repellent powder on the surface to be treated of the object.

本実施形態の撥水パウダーを用いた対象物の撥水処理は、例えば対象物の被処理面に撥水パウダーを直接接触させる方法により行ってもよい。具体的には、被処理面に撥水パウダーを配置した後によく擦り付け(塗擦)、余分な撥水パウダーをふるい落とすことで、被処理面に撥水処理を施す(撥水部を形成する)ことができる。   The water repellent treatment of the object using the water repellent powder of the present embodiment may be performed, for example, by a method in which the water repellent powder is in direct contact with the surface to be treated of the object. Specifically, after the water-repellent powder is placed on the surface to be treated, it is rubbed (rubbed) well, and the water-repellent treatment is performed on the surface to be treated by wiping off the excess water-repellent powder (forming a water-repellent part). be able to.

本実施形態の撥水パウダーを含む撥水処理液を用いた対象物の撥水処理は、撥水処理液の作製工程と、塗布工程と、乾燥工程とを主に備える方法により行ってもよい。以下、本実施形態に係る撥水処理液を用いた撥水処理方法の各工程について説明する。   The water-repellent treatment of the target object using the water-repellent treatment liquid containing the water-repellent powder of the present embodiment may be performed by a method mainly including a water-repellent treatment liquid preparation process, an application process, and a drying process. . Hereinafter, each process of the water-repellent treatment method using the water-repellent treatment liquid according to the present embodiment will be described.

(撥水処理液の作製工程)
本実施形態に係る撥水処理液は、撥水パウダーを有機溶媒中に分散させて作製することができる。当該撥水処理液を用いることで、目的とする対象物の被処理面へ均一に撥水部を形成することができる。撥水部は、微小な撥水パウダーが所定の厚さ堆積した膜状外観の態様(撥水膜)であってもよく、ある程度粗大な撥水パウダーが平面上に付着した粒子状外観の態様(撥水粒子)であってもよい。
(Production process of water repellent treatment liquid)
The water repellent treatment liquid according to this embodiment can be prepared by dispersing water repellent powder in an organic solvent. By using the water repellent treatment liquid, the water repellent portion can be uniformly formed on the target surface of the target object. The water-repellent part may be a film-like appearance (water-repellent film) in which a minute amount of water-repellent powder is deposited to a predetermined thickness, or a particle-like appearance in which a certain amount of water-repellent powder adheres on a flat surface (Water repellent particles) may also be used.

有機溶媒としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、1,2−ジメトキシエタン、アセトニトリル、ヘプタン、ヘキサン、トルエン、ジエチルエーテル、クロロホルム、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、N、N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、酢酸、ギ酸等の各種の有機溶媒を使用することができる。有機溶媒は、単独で又は2種類以上を混合して用いてもよい。   Examples of the organic solvent include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, acetone, methyl ethyl ketone, 1,2-dimethoxyethane, acetonitrile, heptane, hexane, toluene, diethyl ether, chloroform, ethyl acetate, tetrahydrofuran, Various organic solvents such as methylene chloride, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, acetic acid and formic acid can be used. You may use an organic solvent individually or in mixture of 2 or more types.

(塗布工程)
塗布工程とは、撥水処理液を被処理面に塗布する工程である。また、場合により、塗布後に被処理面を乾燥して溶媒を揮発させてもよい。本工程によって、被処理面に撥水部を形成することができる。撥水処理液は、被処理面の全体に塗布してもよく、被処理面の一部に選択的に塗布してもよい。
(Coating process)
An application process is a process of apply | coating a water repellent treatment liquid to a to-be-processed surface. In some cases, the surface to be treated may be dried after application to volatilize the solvent. By this step, a water repellent part can be formed on the surface to be processed. The water repellent treatment liquid may be applied to the entire surface to be processed, or may be selectively applied to a part of the surface to be processed.

塗布方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、スピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法、フローコート法、バーコート法及びグラビアコート法が挙げられる。特に、スプレーコート法は、凹凸のある被処理面にも、均一な厚さで撥水部を形成でき、生産性が高く、撥水パウダーの使用効率が良いので好ましい。塗布方法は、単独で又は2種類以上を併用してもよい。   Although it does not specifically limit as a coating method, For example, a spin coat method, a dip coat method, a spray coat method, a flow coat method, a bar coat method, and a gravure coat method are mentioned. In particular, the spray coating method is preferable because a water repellent portion can be formed with a uniform thickness even on an uneven surface to be processed, the productivity is high, and the use efficiency of the water repellent powder is good. The coating method may be used alone or in combination of two or more.

撥水処理液をあらかじめ他の基材(フィルム、布等)に塗布又は含浸させてから被処理面に接触させて転写することにより、被処理面に撥水部を形成してもよい。塗布方法は、撥水処理液の使用量、被処理面の面積、特性等に応じて自由に選択することができる。   The water-repellent portion may be formed on the surface to be treated by applying or impregnating the water-repellent treatment liquid to another substrate (film, cloth or the like) in advance and then bringing it into contact with the surface to be treated for transfer. The application method can be freely selected according to the amount of water repellent treatment liquid used, the area of the surface to be treated, the characteristics, and the like.

被処理面を構成する材料は、特に限定されるものではないが、例えば、金属、セラミックス、ガラス、プラスチックス、及び、これらを組合せた材料(複合材料、積層材料等)が挙げられる。撥水処理液は、紙、繊維、布、不織布、ゴム、皮等にも適用できる。撥水処理液を塗布した後に被処理面を乾燥して溶媒を揮発させる場合、被処理面を構成する材料は、水溶性有機化合物、水溶性無機化合物等であってもよい。これらのうちでも、被処理面を構成する材料は、ガラス、プラスチック等の透明な材料であることが好ましい。   Although the material which comprises a to-be-processed surface is not specifically limited, For example, metal, ceramics, glass, plastics, and the material (composite material, laminated material, etc.) which combined these are mentioned. The water repellent treatment liquid can also be applied to paper, fiber, cloth, nonwoven fabric, rubber, leather and the like. In the case where the treated surface is dried and the solvent is volatilized after applying the water repellent treatment liquid, the material constituting the treated surface may be a water-soluble organic compound, a water-soluble inorganic compound, or the like. Among these, the material constituting the surface to be processed is preferably a transparent material such as glass or plastic.

金属としては、例えば、ステンレス、アルミ、銅、亜鉛めっき鋼板及び鉄が挙げられる。セラミックスとしては、例えば、アルミナ、チタン酸バリウム、窒化ホウ素及び窒化珪が挙げられる。ガラスとしては、例えば、通常のソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、石英ガラス及びアルミノシリケートガラス等が挙げられる。プラスチックとしては、例えば、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリフェニレンカーボネート等の芳香族ポリカーボネート系樹脂、及び、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の芳香族ポリエステル系樹脂が挙げられる。   Examples of the metal include stainless steel, aluminum, copper, galvanized steel sheet, and iron. Examples of ceramics include alumina, barium titanate, boron nitride, and silicon nitride. Examples of the glass include ordinary soda lime glass, borosilicate glass, alkali-free glass, quartz glass, and aluminosilicate glass. Examples of the plastic include acrylic resins such as polymethyl methacrylate, aromatic polycarbonate resins such as polyphenylene carbonate, and aromatic polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET).

水溶性有機化合物としては、例えば、グルコース、スクロース、でんぷん、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール及びメチルセルロース等が挙られる。水溶性無機化合物としては、例えば、水ガラス、塩化ナトリウム、リン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、バナジン酸ナトリウム、ホウ酸ナトリウム、塩化カリウム、炭酸カリウム及び硫酸化合物が挙げられる。   Examples of the water-soluble organic compound include glucose, sucrose, starch, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, and methylcellulose. Examples of the water-soluble inorganic compound include water glass, sodium chloride, sodium phosphate, sodium carbonate, sodium vanadate, sodium borate, potassium chloride, potassium carbonate, and a sulfuric acid compound.

撥水処理液を塗布した後、被処理面を乾燥して溶媒を揮発させることによって、撥水部の密着性を更に向上させることができる。この際の乾燥温度は、特に制限されず、被処理面の耐熱温度により異なるが、例えば、60〜250℃であってもよく、120〜180℃であってもよい。上記温度を60℃以上とすることにより、より優れた密着性を達成することができ、250℃以下とすることにより、熱による劣化を抑制することができる。   After applying the water repellent treatment liquid, the adhesion of the water repellent part can be further improved by drying the treated surface and volatilizing the solvent. The drying temperature at this time is not particularly limited, and varies depending on the heat-resistant temperature of the surface to be processed, but may be, for example, 60 to 250 ° C or 120 to 180 ° C. By making the said temperature 60 degreeC or more, the outstanding adhesiveness can be achieved, and deterioration by a heat | fever can be suppressed by setting it as 250 degrees C or less.

(乾燥工程)
乾燥工程とは、撥水部が形成された被処理面を乾燥させる工程である。
(Drying process)
A drying process is a process of drying the to-be-processed surface in which the water repellent part was formed.

乾燥の手法としては、特に制限されないが、例えば、大気圧下における公知の乾燥方法を用いることができる。乾燥温度は、被処理面の耐熱温度等により異なる。溶媒の蒸発速度が充分に速く、撥水部の劣化を防止し易い観点から、乾燥温度は、例えば、20〜250℃であってもよく、60〜180℃であってもよい。乾燥時間は、撥水部の質量及び乾燥温度により異なるが、例えば、1〜24時間であってもよい。   Although it does not restrict | limit especially as a method of drying, For example, the well-known drying method under atmospheric pressure can be used. The drying temperature varies depending on the heat-resistant temperature of the surface to be processed. The drying temperature may be, for example, 20 to 250 ° C. or 60 to 180 ° C. from the viewpoint that the evaporation rate of the solvent is sufficiently high and the deterioration of the water repellent part is easily prevented. The drying time varies depending on the mass of the water repellent part and the drying temperature, but may be, for example, 1 to 24 hours.

撥水部の厚さは特に限定されず、撥水パウダーの大きさ、撥水部の形成方法等により適宜調整することができる。撥水パウダーを含む撥水処理液を用いて対象物を処理する場合、形成される撥水部の厚さは、例えば、撥水パウダーの粒径である1〜1000μmとすることができる。一方、対象物の被処理面に撥水パウダーを直接接触させる方法(塗擦方法等)を用いる場合、撥水パウダーがある程度粉砕されるため、撥水部の厚さは、例えば、1〜500nmとすることができる。   The thickness of the water repellent part is not particularly limited, and can be appropriately adjusted depending on the size of the water repellent powder, the method of forming the water repellent part, and the like. When processing a target object using the water-repellent processing liquid containing water-repellent powder, the thickness of the water-repellent part formed can be 1-1000 micrometers which is the particle size of water-repellent powder, for example. On the other hand, when using a method (such as a rubbing method) in which the water-repellent powder is in direct contact with the surface to be treated of the object, the water-repellent powder is pulverized to some extent, and the thickness of the water-repellent portion is, for example, 1 to 500 nm. can do.

被処理面における撥水パウダーの付着量は、1mm四方あたり1個以上であることが好ましい。1個以上とすることにより、より優れた撥水性を達成できる。なお、撥水パウダーの付着量は走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて算出することができる。例えば、平均粒径100nmの撥水パウダーの場合、平均粒径の100倍の長さ(1.0×10−2mm)を1辺とする正方形の面積A(1.0×10−4mm)を設定する。その正方形の中にある粒子の数B(個)を測定し、B/Aを算出する。これを10回繰り返し、得られたB/Aの平均値を粒子の付着量とする。The amount of water-repellent powder adhering to the surface to be treated is preferably 1 or more per 1 mm square. By using one or more, more excellent water repellency can be achieved. In addition, the adhesion amount of water-repellent powder can be calculated using a scanning electron microscope (SEM). For example, in the case of a water-repellent powder having an average particle size of 100 nm, a square area A (1.0 × 10 −4 mm) having a length of 100 times the average particle size (1.0 × 10 −2 mm) as one side. 2 ) is set. The number B (particles) of particles in the square is measured, and B / A is calculated. This is repeated 10 times, and the average value of the obtained B / A is defined as the amount of adhered particles.

撥水パウダーにより被処理面に形成される撥水部は、より優れた撥水性を達成できることから、エアロゲルとすることができる。ここで形成されるエアロゲルは、ナノメートルサイズの微細孔を有する多孔質体である。エアロゲルは、その表面に水酸基が少ないこと、微細孔に水が入り込み難いことから、優れた撥水性を示すと考えられる。また、エアロゲルは、空隙率が大きいため、エアロゲルである撥水部の屈折率が小さく、透明性が高い撥水部を得ることができると考えられる。   Since the water-repellent part formed on the surface to be treated by the water-repellent powder can achieve better water repellency, it can be an airgel. The airgel formed here is a porous body having nanometer-sized micropores. The airgel is considered to exhibit excellent water repellency because its surface has few hydroxyl groups and water does not easily enter micropores. In addition, since airgel has a large porosity, it is considered that a water repellent part having high transparency can be obtained because the water repellent part which is an airgel has a low refractive index.

本実施形態の撥水パウダーを用いた上述の撥水処理方法によって、優れた撥水性と柔軟性とを有する撥水部を被処理面に形成することができる。このような撥水部が形成された撥水構造体は、優れた撥水性と耐久性とを発現することができる。   By the above water repellent treatment method using the water repellent powder of this embodiment, a water repellent portion having excellent water repellency and flexibility can be formed on the surface to be treated. A water repellent structure having such a water repellent portion can exhibit excellent water repellency and durability.

次に、下記の実施例により本開示をさらに詳しく説明するが、これらの実施例は本発明をいかなる意味においても制限するものではない。   Next, the present disclosure will be described in more detail by the following examples, but these examples do not limit the present invention in any way.

(実施例1)
[撥水パウダー1の作製]
ポリシロキサン化合物としてカルビノール変性シロキサン「X−22−160AS」(信越化学工業株式会社製、製品名)を40.0質量部、シランモノマーとしてメチルトリメトキシシラン「LS−530」(信越化学工業株式会社製、製品名:以下『MTMS』と略記)を60.0質量部、水を120.0質量部及びメタノールを80.0質量部混合し、これに酸触媒として酢酸を0.10質量部加え、25℃で8時間反応させてゾルを得た。得られたゾルに、塩基触媒として5%濃度のアンモニア水を40.0質量部加え、60℃で8時間ゲル化した後、80℃で48時間熟成して湿潤ゲル1を得た。
Example 1
[Preparation of water repellent powder 1]
40.0 parts by mass of carbinol-modified siloxane “X-22-160AS” (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., product name) as a polysiloxane compound, and methyltrimethoxysilane “LS-530” (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as a silane monomer 60.0 parts by mass of a product made by the company and a product name (hereinafter abbreviated as “MTMS”), 120.0 parts by mass of water and 80.0 parts by mass of methanol are mixed, and 0.10 parts by mass of acetic acid is used as an acid catalyst. In addition, a sol was obtained by reacting at 25 ° C. for 8 hours. To the obtained sol, 40.0 parts by mass of 5% aqueous ammonia as a base catalyst was added and gelled at 60 ° C. for 8 hours, and then aged at 80 ° C. for 48 hours to obtain wet gel 1.

湿潤ゲル1をプラスチック製ボトルに移し、密閉後、エクストリームミル(アズワン株式会社製、MX−1000XTS)を用いて、27000rpmで10分間粉砕し、粒子状の湿潤ゲル1を得た。得られた粒子状の湿潤ゲル1をメタノール2500質量部に浸漬し、60℃で12時間かけて洗浄を行った。この洗浄操作を、新しいメタノールに交換しながら合計3回行った。次に、洗浄した粒子状の湿潤ゲルを、低表面張力溶媒であるヘプタン2500質量部に浸漬し、40℃で12時間かけて溶媒置換を行った。この溶媒置換操作を、新しいヘプタンに交換しながら合計3回行った。洗浄及び溶媒置換された粒子状の湿潤ゲルを、常圧下にて、40℃で96時間乾燥し、150℃で2時間更に乾燥した。乾燥したゲルを、ふるい(東京スクリーン株式会社製、目開き45μm、線径32μm)にかけ、上記一般式(1)で表される構造を有する撥水パウダー1を得た。   The wet gel 1 was transferred to a plastic bottle, sealed, and then pulverized at 27000 rpm for 10 minutes using an extreme mill (manufactured by As One Co., Ltd., MX-1000XTS) to obtain a particulate wet gel 1. The obtained particulate wet gel 1 was immersed in 2500 parts by mass of methanol and washed at 60 ° C. for 12 hours. This washing operation was performed a total of three times while exchanging with fresh methanol. Next, the washed particulate wet gel was immersed in 2500 parts by mass of heptane, which is a low surface tension solvent, and solvent substitution was performed at 40 ° C. for 12 hours. This solvent replacement operation was performed three times in total while exchanging with new heptane. The washed and solvent-substituted particulate wet gel was dried under normal pressure at 40 ° C. for 96 hours and further dried at 150 ° C. for 2 hours. The dried gel was passed through a sieve (manufactured by Tokyo Screen Co., Ltd., opening 45 μm, wire diameter 32 μm) to obtain a water repellent powder 1 having a structure represented by the above general formula (1).

[撥水処理液1の作製]
メチルエチルケトン(MEK)500.0gに対し、上記撥水パウダー1を5.0g分散させて撥水処理液1を得た。
[Preparation of water repellent treatment liquid 1]
The water repellent treatment liquid 1 was obtained by dispersing 5.0 g of the water repellent powder 1 in 500.0 g of methyl ethyl ketone (MEK).

[撥水構造体1]
撥水処理液1に、スライドグラスS7213(松浪硝子工業株式会社製、製品名)を5分間ディップした後、ディップ処理したスライドグラスを常圧下にて、120℃で1時間乾燥して、撥水構造体1を得た。
[Water repellent structure 1]
After dipping the slide glass S7213 (manufactured by Matsunami Glass Industrial Co., Ltd., product name) for 5 minutes in the water repellent treatment liquid 1, the dipped slide glass is dried at 120 ° C. for 1 hour under normal pressure to obtain water repellency. A structure 1 was obtained.

(実施例2)
[撥水パウダー2の作製]
水を200.0質量部、酢酸を0.10質量部、CTABを20.0質量部及び尿素を120.0質量部混合し、これにポリシロキサン化合物Aを40.0質量部及びMTMSを60.0質量部加え、25℃で2時間反応させてゾルを得た。得られたゾルを60℃で8時間ゲル化した後、80℃で48時間熟成して湿潤ゲルを得た。その後は、実施例1と同様にして、上記一般式(2)及び(3)で表される構造を含むラダー型構造を有する撥水パウダー2を得た。
(Example 2)
[Preparation of water repellent powder 2]
200.0 parts by mass of water, 0.10 parts by mass of acetic acid, 20.0 parts by mass of CTAB and 120.0 parts by mass of urea were mixed, and 40.0 parts by mass of polysiloxane compound A and 60 parts of MTMS were mixed therewith. 0.0 part by mass was added and reacted at 25 ° C. for 2 hours to obtain a sol. The obtained sol was gelled at 60 ° C. for 8 hours and then aged at 80 ° C. for 48 hours to obtain a wet gel. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a water-repellent powder 2 having a ladder structure including the structures represented by the general formulas (2) and (3) was obtained.

なお、上記「ポリシロキサン化合物A」は次のようにして合成した。まず、撹拌機、温度計及びジムロート冷却管を備えた1リットルの3つ口フラスコにて、ヒドロキシ末端ジメチルポリシロキサン「XC96−723」(モメンティブ社製、製品名)を100.0質量部、メチルトリメトキシシランを181.3質量部及びt−ブチルアミンを0.50質量部混合し、30℃で5時間反応させた。その後、この反応液を、1.3kPaの減圧下、140℃で2時間加熱し、揮発分を除去することで、両末端2官能アルコキシ変性ポリシロキサン化合物(ポリシロキサン化合物A)を得た。   The “polysiloxane compound A” was synthesized as follows. First, in a 1 liter three-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a Dimroth condenser, 100.0 parts by mass of hydroxy-terminated dimethylpolysiloxane “XC96-723” (product name, manufactured by Momentive), methyl 181.3 parts by mass of trimethoxysilane and 0.50 parts by mass of t-butylamine were mixed and reacted at 30 ° C. for 5 hours. Thereafter, this reaction solution was heated at 140 ° C. for 2 hours under reduced pressure of 1.3 kPa to remove volatile components, thereby obtaining a bifunctional alkoxy-modified polysiloxane compound (polysiloxane compound A) at both ends.

[撥水処理液2の作製]
MEK500.0gに対し、上記撥水パウダー2を5.0g分散させて、撥水処理液2を得た。
[Preparation of water-repellent treatment liquid 2]
The water-repellent treatment liquid 2 was obtained by dispersing 5.0 g of the water-repellent powder 2 with respect to 500.0 g of MEK.

[撥水構造体2]
撥水処理液2に、スライドグラスS7213を5分間ディップした後、ディップ処理したスライドグラスを常圧下にて、120℃で1時間乾燥して、撥水構造体2を得た。
[Water repellent structure 2]
After dipping the slide glass S7213 in the water repellent treatment liquid 2 for 5 minutes, the dipped slide glass was dried at 120 ° C. for 1 hour under normal pressure to obtain a water repellent structure 2.

(実施例3)
[撥水パウダー3の作製]
水を200.0質量部、酢酸を0.10質量部、CTABを20.0質量部及び尿素を120.0質量部混合し、これにX−22−160ASを20.0質量部、MTMSを60.0質量部及びビストリメトキシシリルヘキサンを20.0質量部加え、25℃で2時間反応させてゾルを得た。得られたゾルを60℃で8時間ゲル化した後、80℃で48時間熟成して湿潤ゲルを得た。その後は、実施例1と同様にして、上記一般式(1)で表される構造を有する撥水パウダー3を得た。
(Example 3)
[Preparation of water repellent powder 3]
200.0 parts by mass of water, 0.10 parts by mass of acetic acid, 20.0 parts by mass of CTAB and 120.0 parts by mass of urea were mixed, and 20.0 parts by mass of X-22-160AS and MTMS were mixed. 60.0 parts by mass and 20.0 parts by mass of bistrimethoxysilylhexane were added and reacted at 25 ° C. for 2 hours to obtain a sol. The obtained sol was gelled at 60 ° C. for 8 hours and then aged at 80 ° C. for 48 hours to obtain a wet gel. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a water repellent powder 3 having a structure represented by the general formula (1) was obtained.

[撥水処理液3の作製]
MEK500.0gに対し、上記撥水パウダー3を5.0g分散させて、撥水処理液3を得た。
[Preparation of water-repellent treatment liquid 3]
The water-repellent treatment liquid 3 was obtained by dispersing 5.0 g of the water-repellent powder 3 with respect to 500.0 g of MEK.

[撥水構造体3]
撥水処理液3に、スライドグラスS7213を5分間ディップした後、ディップ処理したスライドグラスを常圧下にて、120℃で1時間乾燥して、撥水構造体3を得た。
[Water repellent structure 3]
After dipping the slide glass S7213 in the water repellent treatment liquid 3 for 5 minutes, the dipped slide glass was dried at 120 ° C. for 1 hour under normal pressure to obtain a water repellent structure 3.

(実施例4)
[撥水パウダー4の作製]
水を200.0質量部、酢酸を0.10質量部、CTABを20.0質量部及び尿素を120.0質量部混合し、これにポリシロキサン化合物Aを20.0質量部、MTMSを60.0質量部及びビストリメトキシシリルヘキサンを20.0質量部加え、25℃で2時間反応させてゾルを得た。得られたゾルを60℃で8時間ゲル化した後、80℃で48時間熟成して湿潤ゲルを得た。その後は、実施例1と同様にして、上記一般式(2)及び(3)で表されるラダー型構造を有する撥水パウダー4を得た。
Example 4
[Preparation of water repellent powder 4]
200.0 parts by mass of water, 0.10 parts by mass of acetic acid, 20.0 parts by mass of CTAB and 120.0 parts by mass of urea were mixed, and 20.0 parts by mass of polysiloxane compound A and 60 parts of MTMS were mixed therewith. 0.0 part by mass and 20.0 parts by mass of bistrimethoxysilylhexane were added and reacted at 25 ° C. for 2 hours to obtain a sol. The obtained sol was gelled at 60 ° C. for 8 hours and then aged at 80 ° C. for 48 hours to obtain a wet gel. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a water-repellent powder 4 having a ladder structure represented by the general formulas (2) and (3) was obtained.

[撥水処理液4の作製]
MEK500.0gに対し、上記撥水パウダー4を5.0g分散させて、撥水処理液4を得た。
[Preparation of water-repellent treatment liquid 4]
The water-repellent treatment liquid 4 was obtained by dispersing 5.0 g of the water-repellent powder 4 with respect to 500.0 g of MEK.

[撥水構造体4]
撥水処理液4に、スライドグラスS7213を5分間ディップした後、ディップ処理したスライドグラスを常圧下にて、120℃で1時間乾燥して、撥水構造体4を得た。
[Water repellent structure 4]
After dipping the slide glass S7213 in the water repellent treatment liquid 4 for 5 minutes, the dipped slide glass was dried at 120 ° C. for 1 hour under normal pressure to obtain a water repellent structure 4.

(実施例5)
[撥水パウダー5の作製]
水を200.0質量部、酢酸を0.10質量部、CTABを20.0質量部及び尿素を120.0質量部混合し、これにX−22−160ASを20.0質量部、ポリシロキサン化合物Aを20.0質量部及びMTMSを60.0質量部加え、25℃で2時間反応させてゾルを得た。得られたゾルを60℃で8時間ゲル化した後、80℃で48時間熟成して湿潤ゲルを得た。その後は、実施例1と同様にして、上記一般式(1)で表される構造と上記一般式(2)及び(3)で表されるラダー型構造とを有する撥水パウダー5を得た。
(Example 5)
[Preparation of water repellent powder 5]
200.0 parts by mass of water, 0.10 parts by mass of acetic acid, 20.0 parts by mass of CTAB and 120.0 parts by mass of urea were mixed, and 20.0 parts by mass of X-22-160AS was mixed with polysiloxane. 20.0 parts by mass of Compound A and 60.0 parts by mass of MTMS were added and reacted at 25 ° C. for 2 hours to obtain a sol. The obtained sol was gelled at 60 ° C. for 8 hours and then aged at 80 ° C. for 48 hours to obtain a wet gel. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a water repellent powder 5 having a structure represented by the general formula (1) and a ladder structure represented by the general formulas (2) and (3) was obtained. .

[撥水処理液5の作製]
MEK500.0gに対し、上記撥水パウダー5を5.0g分散させて、撥水処理液5を得た。
[Preparation of water repellent treatment solution 5]
5.0 g of the water repellent powder 5 was dispersed in 500.0 g of MEK to obtain a water repellent treatment liquid 5.

[撥水構造体5]
撥水処理液5に、スライドグラスS7213を5分間ディップした後、ディップ処理したスライドグラスを常圧下にて、120℃で1時間乾燥して、撥水構造体5を得た。
[Water repellent structure 5]
After dipping the slide glass S7213 in the water repellent treatment liquid 5 for 5 minutes, the dipped slide glass was dried at 120 ° C. for 1 hour under normal pressure to obtain the water repellent structure 5.

(実施例6)
[撥水パウダー6の作製]
水を200.0質量部、酢酸を0.10質量部、CTABを20.0質量部及び尿素を120.0質量部混合し、これにジメチルジメトキシシランKBM−22(信越化学工業株式会社製、製品名:以下『DMDMS』と略記)を20.0質量部、ポリシロキサン化合物Aを20.0質量部及びMTMSを60.0質量部加え、25℃で2時間反応させてゾルを得た。得られたゾルを60℃で8時間ゲル化した後、80℃で48時間熟成して湿潤ゲルを得た。その後は、実施例1と同様にして、上記一般式(2)及び(3)で表されるラダー型構造とを有する撥水パウダー6を得た。
(Example 6)
[Preparation of water repellent powder 6]
200.0 parts by mass of water, 0.10 parts by mass of acetic acid, 20.0 parts by mass of CTAB and 120.0 parts by mass of urea were mixed, and dimethyldimethoxysilane KBM-22 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., 20.0 parts by mass of product name (hereinafter abbreviated as “DMDMS”), 20.0 parts by mass of polysiloxane compound A and 60.0 parts by mass of MTMS were added and reacted at 25 ° C. for 2 hours to obtain a sol. The obtained sol was gelled at 60 ° C. for 8 hours and then aged at 80 ° C. for 48 hours to obtain a wet gel. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a water repellent powder 6 having a ladder structure represented by the general formulas (2) and (3) was obtained.

[撥水処理液6の作製]
MEK500.0gに対し、上記撥水パウダー6を5.0g分散させて、撥水処理液6を得た。
[Preparation of water-repellent treatment liquid 6]
The water repellent treatment liquid 6 was obtained by dispersing 5.0 g of the water repellent powder 6 with respect to 500.0 g of MEK.

[撥水構造体6]
撥水処理液6に、スライドグラスS7213を5分間ディップした。その後、ディップ処理したスライドグラスを常圧下にて、120℃で1時間乾燥し撥水構造体6を得た。
[Water repellent structure 6]
The slide glass S7213 was dipped in the water repellent treatment liquid 6 for 5 minutes. Thereafter, the dip-treated slide glass was dried at 120 ° C. for 1 hour under normal pressure to obtain a water-repellent structure 6.

(実施例7)
[撥水パウダー7の作製]
水を200.0質量部、酢酸を0.10質量部、CTABを20.0質量部及び尿素を120.0質量部混合し、これにポリシロキサン化合物Bを40.0質量部及びMTMSを60.0質量部加え、25℃で2時間反応させてゾルを得た。得られたゾルを60℃で8時間ゲル化した後、80℃で48時間熟成して湿潤ゲルを得た。その後は、実施例1と同様にして、上記一般式(2)及び(3)で表されるラダー型構造を有する撥水パウダー7を得た。
(Example 7)
[Preparation of water repellent powder 7]
200.0 parts by mass of water, 0.10 parts by mass of acetic acid, 20.0 parts by mass of CTAB and 120.0 parts by mass of urea were mixed, and 40.0 parts by mass of polysiloxane compound B and 60 parts of MTMS were mixed therewith. 0.0 part by mass was added and reacted at 25 ° C. for 2 hours to obtain a sol. The obtained sol was gelled at 60 ° C. for 8 hours and then aged at 80 ° C. for 48 hours to obtain a wet gel. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a water repellent powder 7 having a ladder structure represented by the general formulas (2) and (3) was obtained.

なお、上記「ポリシロキサン化合物B」は次のようにして合成した。まず、撹拌機、温度計及びジムロート冷却管を備えた1リットルの3つ口フラスコにて、XC96−723を100.0質量部、テトラメトキシシランを202.6質量部及びt−ブチルアミンを0.50質量部混合し、30℃で5時間反応させた。その後、この反応液を、1.3kPaの減圧下、140℃で2時間加熱し、揮発分を除去することで、両末端3官能アルコキシ変性ポリシロキサン化合物(ポリシロキサン化合物B)を得た。   The “polysiloxane compound B” was synthesized as follows. First, 100.0 parts by mass of XC96-723, 202.6 parts by mass of tetramethoxysilane and 0. 2 parts of t-butylamine in a 1 liter three-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a Dimroth condenser. 50 parts by mass was mixed and reacted at 30 ° C. for 5 hours. Then, this reaction liquid was heated at 140 ° C. for 2 hours under a reduced pressure of 1.3 kPa to remove volatile components, thereby obtaining a trifunctional alkoxy-modified polysiloxane compound (polysiloxane compound B) at both ends.

[撥水処理液7の作製]
MEK500.0gに対し、上記撥水パウダー7を5.0g分散させて、撥水処理液7を得た。
[Preparation of water-repellent treatment liquid 7]
The water repellent treatment liquid 7 was obtained by dispersing 5.0 g of the water repellent powder 7 with respect to 500.0 g of MEK.

[撥水構造体7]
撥水処理液7に、スライドグラスS7213を5分間ディップした後、ディップ処理したスライドグラスを常圧下にて、120℃で1時間乾燥して、撥水構造体7を得た。
[Water repellent structure 7]
After dipping the slide glass S7213 in the water repellent treatment liquid 7 for 5 minutes, the dipped slide glass was dried at 120 ° C. for 1 hour under normal pressure to obtain a water repellent structure 7.

(実施例8)
[撥水パウダー8の作製]
水を100.0質量部、PL−2L(扶桑化学工業株式会社製、球状のコロイダルシリカ、平均一次粒子径:20nm)を100.0質量部、CTABを20.0質量部及び尿素を120.0質量部混合し、これにポリシロキサン化合物Aを20.0質量部、DMDMSを20.0質量部及びMTMSを60.0質量部加え、25℃で2時間反応させてゾルを得た。得られたゾルを60℃で8時間ゲル化した後、80℃で48時間熟成して湿潤ゲルを得た。その後は、実施例1と同様にして、上記一般式(2)及び(3)で表されるラダー型構造を有する撥水パウダー8を得た。
(Example 8)
[Preparation of water repellent powder 8]
100.0 parts by mass of water, 100.0 parts by mass of PL-2L (manufactured by Fuso Chemical Co., Ltd., spherical colloidal silica, average primary particle size: 20 nm), 20.0 parts by mass of CTAB and 120. part of urea. 0 parts by mass was mixed, 20.0 parts by mass of polysiloxane compound A, 20.0 parts by mass of DMDMS and 60.0 parts by mass of MTMS were added thereto, and reacted at 25 ° C. for 2 hours to obtain a sol. The obtained sol was gelled at 60 ° C. for 8 hours and then aged at 80 ° C. for 48 hours to obtain a wet gel. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a water repellent powder 8 having a ladder structure represented by the general formulas (2) and (3) was obtained.

[撥水処理液8の作製]
MEK500.0gに対し、上記撥水パウダー8を5.0g分散させて、撥水処理液8を得た。
[Preparation of water repellent treatment liquid 8]
5.0 g of the water repellent powder 8 was dispersed in 500.0 g of MEK to obtain a water repellent treatment liquid 8.

[撥水構造体8]
撥水処理液8に、スライドグラスS7213を5分間ディップした後、ディップ処理したスライドグラスを常圧下にて、120℃で1時間乾燥して、撥水構造体8を得た。
[Water repellent structure 8]
After dipping the slide glass S7213 in the water repellent treatment liquid 8 for 5 minutes, the dipped slide glass was dried at 120 ° C. for 1 hour under normal pressure to obtain a water repellent structure 8.

(実施例9)
[撥水パウダー9の作製]
水を100.0質量部、PL−5L(扶桑化学工業株式会社製、繭型のコロイダルシリカ、平均一次粒子径:50nm)を100.0質量部、CTABを20.0質量部及び尿素を120.0質量部混合し、これにポリシロキサン化合物Aを20.0質量部、DMDMSを20.0質量部及びMTMSを60.0質量部加え、25℃で2時間反応させてゾルを得た。得られたゾルを60℃で8時間ゲル化した後、80℃で48時間熟成して湿潤ゲルを得た。その後は、実施例1と同様にして、上記一般式(2)及び(3)で表されるラダー型構造を有する撥水パウダー9を得た。
Example 9
[Preparation of water repellent powder 9]
100.0 parts by weight of water, PL-5L (manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd., bowl-shaped colloidal silica, average primary particle size: 50 nm) is 100.0 parts by weight, CTAB is 20.0 parts by weight, and urea is 120 0.02 parts by mass was mixed, 20.0 parts by mass of polysiloxane compound A, 20.0 parts by mass of DMDMS and 60.0 parts by mass of MTMS were added thereto, and reacted at 25 ° C. for 2 hours to obtain a sol. The obtained sol was gelled at 60 ° C. for 8 hours and then aged at 80 ° C. for 48 hours to obtain a wet gel. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a water-repellent powder 9 having a ladder structure represented by the general formulas (2) and (3) was obtained.

[撥水処理液9の作製]
MEK500.0gに対し、上記撥水パウダー9を5.0g分散させて、撥水処理液9を得た。
[Preparation of water repellent treatment liquid 9]
The water-repellent treatment liquid 9 was obtained by dispersing 5.0 g of the water-repellent powder 9 with respect to 500.0 g of MEK.

[撥水構造体9]
撥水処理液9に、スライドグラスS7213を5分間ディップした後、ディップ処理したスライドグラスを常圧下にて、120℃で1時間乾燥して、撥水構造体9を得た。
[Water repellent structure 9]
After dipping the slide glass S7213 in the water repellent treatment liquid 9 for 5 minutes, the dipped slide glass was dried at 120 ° C. for 1 hour under normal pressure to obtain a water repellent structure 9.

(実施例10)
スライドグラスS7213上に、1.0gの撥水パウダー1を配置した後、撥水パウダー1の上からスライドグラス表面をクレシア株式会社製キムタオルで複数回擦り付け、余分な撥水パウダー1をふるい落として、撥水構造体10を得た(なお、表2では、この撥水処理方法を「塗擦方式」と記載した。)。
(Example 10)
After 1.0 g of the water-repellent powder 1 is placed on the slide glass S7213, the surface of the slide glass is rubbed multiple times with Kimcia towel manufactured by Crecia Co., Ltd. A water-repellent structure 10 was obtained (in Table 2, this water-repellent treatment method was described as “coating method”).

(実施例11)
撥水パウダー2を用いた以外は、実施例10と同様に処理して、撥水構造体11を得た。
(Example 11)
A water repellent structure 11 was obtained in the same manner as in Example 10 except that the water repellent powder 2 was used.

(実施例12)
撥水パウダー3を用いた以外は、実施例10と同様に処理して、撥水構造体12を得た。
(Example 12)
A water repellent structure 12 was obtained in the same manner as in Example 10 except that the water repellent powder 3 was used.

(実施例13)
撥水パウダー6を用いた以外は、実施例10と同様に処理して、撥水構造体13を得た。
(Example 13)
A water repellent structure 13 was obtained in the same manner as in Example 10 except that the water repellent powder 6 was used.

(実施例14)
撥水パウダー8を用いた以外は、実施例10と同様に処理して、撥水構造体14を得た。
(Example 14)
A water repellent structure 14 was obtained in the same manner as in Example 10 except that the water repellent powder 8 was used.

(比較例1)
[比較撥水パウダー1の作製]
水を200.0質量部、酢酸を0.10質量部、CTABを20.0質量部及び尿素を120.0質量部混合し、これにMTMSを100.0質量部加え、25℃で2時間反応させてゾルを得た。得られたゾルを60℃で8時間ゲル化した後、80℃で48時間熟成して湿潤ゲルを得た。その後は、実施例1と同様にして、比較撥水パウダー1を得た。
(Comparative Example 1)
[Production of comparative water-repellent powder 1]
200.0 parts by mass of water, 0.10 parts by mass of acetic acid, 20.0 parts by mass of CTAB and 120.0 parts by mass of urea were mixed, 100.0 parts by mass of MTMS was added thereto, and the mixture was added at 25 ° C. for 2 hours. A sol was obtained by reaction. The obtained sol was gelled at 60 ° C. for 8 hours and then aged at 80 ° C. for 48 hours to obtain a wet gel. Thereafter, a comparative water-repellent powder 1 was obtained in the same manner as in Example 1.

[比較撥水処理液1の作製]
MEK500.0gに対し、比較撥水パウダー1を5.0g分散して、比較撥水処理液1を得た。
[Preparation of comparative water repellent treatment solution 1]
Comparative water repellent powder 1 was dispersed in 5.0 g of MEK 500.0 g to obtain a comparative water repellent treatment liquid 1.

[比較撥水構造体1]
比較撥水処理液1に、スライドグラスS7213を5分間ディップした後、ディップ処理したスライドグラスを常圧下にて、120℃で1時間乾燥して、比較撥水構造体1を得た。
[Comparative water-repellent structure 1]
After dipping the slide glass S7213 in the comparative water repellent treatment liquid 1 for 5 minutes, the dipped slide glass was dried at 120 ° C. for 1 hour under normal pressure to obtain a comparative water repellent structure 1.

(比較例2)
[比較撥水パウダー2の作製]
水を200.0質量部、酢酸を0.10質量部、CTABを20.0質量部及び尿素を120.0質量部混合し、これにテトラエトキシシラン(TEOS)を100.0質量部加え、25℃で2時間反応させてゾルを得た。得られたゾルを60℃で8時間ゲル化した後、80℃で48時間熟成して湿潤ゲルを得た。その後は、実施例1と同様にして、比較撥水パウダー2を得た。
(Comparative Example 2)
[Production of comparative water-repellent powder 2]
200.0 parts by mass of water, 0.10 parts by mass of acetic acid, 20.0 parts by mass of CTAB and 120.0 parts by mass of urea were mixed, and 100.0 parts by mass of tetraethoxysilane (TEOS) was added thereto. A sol was obtained by reacting at 25 ° C. for 2 hours. The obtained sol was gelled at 60 ° C. for 8 hours and then aged at 80 ° C. for 48 hours to obtain a wet gel. Thereafter, a comparative water-repellent powder 2 was obtained in the same manner as in Example 1.

[比較撥水処理液2の作製]
MEK500.0gに対し、比較撥水パウダー2を5.0g分散させて、比較撥水処理液2を得た。
[Preparation of comparative water repellent treatment liquid 2]
Comparative water repellent powder 2 was dispersed in 5.0 g of MEK 500.0 g to obtain a comparative water repellent treatment liquid 2.

[比較撥水構造体2]
比較撥水処理液2に、スライドグラスS7213を5分間ディップした後、ディップ処理したスライドグラスを常圧下にて、120℃で1時間乾燥して、比較撥水構造体2を得た。
[Comparative water-repellent structure 2]
After dipping the slide glass S7213 in the comparative water repellent treatment liquid 2 for 5 minutes, the dipped slide glass was dried at 120 ° C. for 1 hour under normal pressure to obtain a comparative water repellent structure 2.

(比較例3)
比較撥水パウダー1を用いた以外は、実施例10と同様に処理して、比較撥水構造体3を得た。
(Comparative Example 3)
A comparative water-repellent structure 3 was obtained in the same manner as in Example 10 except that the comparative water-repellent powder 1 was used.

(比較例4)
比較撥水パウダー2を用いた以外は、実施例10と同様に処理して、比較撥水構造体4を得た。
(Comparative Example 4)
A comparative water-repellent structure 4 was obtained in the same manner as in Example 10 except that the comparative water-repellent powder 2 was used.

各実施例及び比較例における、Si原料(ポリシロキサン化合物、シランモノマー、シリカ粒子)及び配合量を表1に示す。   Table 1 shows Si raw materials (polysiloxane compounds, silane monomers, silica particles) and blending amounts in Examples and Comparative Examples.

[各種評価]
各実施例及び比較例で得られた撥水パウダーについて、以下の条件に従って評価した。評価結果を表1又は表2に示す。
[Various evaluations]
The water-repellent powder obtained in each Example and Comparative Example was evaluated according to the following conditions. The evaluation results are shown in Table 1 or Table 2.

(1)FT−IRピーク強度の測定
フーリエ変換赤外分光計として「FT−IR/6300」(日本分光株式会社製)を用いて、撥水パウダーの赤外線吸収スペクトルを測定した。測定は、ベースラインを空気で測定した後、測定サンプル(撥水パウダー0.01g)をATRユニットのプリズム部に密着させて行った。測定条件は、測定モードをATR、測定波数範囲を400〜4000cm−1、積算回数を128回とした。得られたスペクトルデータにおいて、波数1070cm−1のピーク強度を1.0と規定したときに、1270cm−1のピーク強度を算出した。
(1) Measurement of FT-IR peak intensity “FT-IR / 6300” (manufactured by JASCO Corporation) was used as a Fourier transform infrared spectrometer to measure the infrared absorption spectrum of the water-repellent powder. The measurement was performed by measuring the baseline with air and then bringing the measurement sample (water repellent powder 0.01 g) into close contact with the prism portion of the ATR unit. The measurement conditions were ATR in the measurement mode, 400 to 4000 cm −1 in the measurement wavenumber range, and 128 integrations. In the obtained spectrum data, the peak intensity at 1270 cm −1 was calculated when the peak intensity at a wave number of 1070 cm −1 was defined as 1.0.

例えば、図3は、撥水パウダー2、撥水パウダー6、比較撥水パウダー1及び比較撥水パウダー2の赤外吸収スペクトルを示す図である。図3から、撥水パウダー2及び6に係る1270cm−1のピーク強度が、0.2〜0.7の範囲内にあることが確認できる。一方、比較撥水パウダー1のピーク強度は上記範囲にないことが確認できる。なお、比較撥水パウダー2は1270cm−1の位置にピークを有していないことが確認できる。比較撥水パウダー2については、1270cm−1の位置における強度を算出した。For example, FIG. 3 is a diagram showing infrared absorption spectra of the water repellent powder 2, the water repellent powder 6, the comparative water repellent powder 1, and the comparative water repellent powder 2. From FIG. 3, it can confirm that the peak intensity of 1270 cm < -1 > which concerns on the water repellent powders 2 and 6 exists in the range of 0.2-0.7. On the other hand, it can be confirmed that the peak intensity of the comparative water-repellent powder 1 is not in the above range. In addition, it can confirm that the comparative water repellent powder 2 does not have a peak in the position of 1270 cm < -1 >. For the comparative water-repellent powder 2, the strength at a position of 1270 cm −1 was calculated.

(2)含ケイ素結合単位Q、T及びDに係るシグナル面積比の測定
固体29Si−NMR装置として「FT−NMR AV400WB」(ブルカー・バイオスピン株式会社製、製品名)を用いて測定を行った。測定条件は、測定モード:DD/MAS法、プローブ:4mmφのCPMASプローブ、磁場:9.4T、共鳴周波数:79Hz、MAS回転数:6kHz、遅延時間:150秒とした。標準試料としては、3−トリメチルシリルプロピオン酸ナトリウムを用いた。
(2) Measurement of signal area ratio concerning silicon-containing bonding units Q, T and D Measurement was performed using “FT-NMR AV400WB” (product name, manufactured by Bruker BioSpin Corporation) as a solid 29 Si-NMR apparatus. It was. The measurement conditions were: measurement mode: DD / MAS method, probe: 4 mmφ CPMAS probe, magnetic field: 9.4 T, resonance frequency: 79 Hz, MAS rotation speed: 6 kHz, delay time: 150 seconds. As a standard sample, sodium 3-trimethylsilylpropionate was used.

測定は、撥水パウダーをZrO製ローターに詰めて、プローブに装着して行った。スペクトル解析においては、Line Broadening係数を2Hzとし、得られた含ケイ素結合単位Q、T及びDに係るシグナル面積比(Q+T:D)を求めた。The measurement was performed by filling the probe with water-repellent powder packed in a ZrO 2 rotor. In the spectrum analysis, the line broadening factor was set to 2 Hz, and the signal area ratio (Q + T: D) relating to the obtained silicon-containing binding units Q, T, and D was determined.

(3)圧縮弾性率
測定装置として、微小圧縮試験機「MCT−510」(株式会社島津製作所製、製品名)を用いた。平行に配置した上圧盤及び下圧盤の間に、撥水パウダーをセットし、負荷速度0.0892mN/秒で圧縮を行った。測定は、4.9mN超の負荷をかけた時点又は測定サンプルが破壊した時点で終了とした。圧縮弾性率は、圧縮ひずみ及び圧縮応力から以下のようにして算出した。
(3) Compression elastic modulus As a measuring device, a micro compression tester “MCT-510” (manufactured by Shimadzu Corporation, product name) was used. Water repellent powder was set between the upper platen and the lower platen arranged in parallel, and compression was performed at a load speed of 0.0892 mN / sec. The measurement was terminated when a load exceeding 4.9 mN was applied or when the measurement sample was destroyed. The compressive elastic modulus was calculated from the compressive strain and compressive stress as follows.

ここで、圧縮ひずみεは、次式より求めることができる。式中、Δdは負荷による測定サンプルの厚みの変位(mm)を示し、d1は負荷をかける前の測定サンプルの厚み(mm)を示す。
ε=Δd/d1
Here, the compressive strain ε can be obtained from the following equation. In the formula, Δd represents the displacement (mm) of the thickness of the measurement sample due to the load, and d1 represents the thickness (mm) of the measurement sample before the load is applied.
ε = Δd / d1

また、圧縮応力σ(MPa)は、次式より求めることができる。式中、Fは圧縮力(N)を示し、Aは負荷をかける前の測定サンプルの断面積(mm)を示す。
σ=F/A
The compressive stress σ (MPa) can be obtained from the following equation. In the formula, F represents the compressive force (N), and A represents the cross-sectional area (mm 2 ) of the measurement sample before applying a load.
σ = F / A

圧縮弾性率E(MPa)は、例えば、圧縮力が0.1〜0.2Nの範囲において、次式より求めることができる。式中、σは圧縮力が0.1Nにおいて測定される圧縮応力(MPa)を示し、σは圧縮力が0.2Nにおいて測定される圧縮応力(MPa)を示し、εは圧縮応力σにおいて測定される圧縮ひずみを示し、εは圧縮応力σにおいて測定される圧縮ひずみを示す。
E=(σ−σ)/(ε−ε
The compression elastic modulus E (MPa) can be obtained from the following equation, for example, when the compression force is in the range of 0.1 to 0.2N. In the formula, σ 1 indicates a compressive stress (MPa) measured at a compressive force of 0.1 N, σ 2 indicates a compressive stress (MPa) measured at a compressive force of 0.2 N, and ε 1 indicates a compressive stress. The compressive strain measured at σ 1 is shown, and ε 2 shows the compressive strain measured at the compressive stress σ 2 .
E = (σ 2 −σ 1 ) / (ε 2 −ε 1 )

(4)接触角の測定
各実施例及び比較例で得られた撥水構造体を、105℃で1時間乾燥し、測定サンプルとした。次に、協和界面科学株式会社製の接触角計DMs−401を使用して、超純水の液滴2μLを滴下し、5秒後の接触角を測定した。測定は5回行い、平均値を水接触角とした。
(4) Measurement of contact angle The water-repellent structures obtained in each Example and Comparative Example were dried at 105 ° C. for 1 hour to obtain a measurement sample. Next, using a contact angle meter DMs-401 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., 2 μL of ultrapure water droplets were dropped and the contact angle after 5 seconds was measured. The measurement was performed 5 times, and the average value was taken as the water contact angle.

(5)耐摩耗性試験
耐磨耗試験は、クレシア株式会社製キムタオルを撥水構造体表面に複数回擦りつけ、その後、105℃で1時間乾燥し、測定サンプルとした。ここでのキムタオルの接触面積は、20mm×50mm、加重0.1Kg/cmとした。次に、協和界面科学株式会社製の接触角計DMs−401を使用して、超純水の液滴2μLを滴下し、5秒後の接触角を室温で測定した。測定は5回行い、平均値を水接触角とした。
(5) Abrasion resistance test In the abrasion resistance test, a Kim Towel manufactured by Crecia Co., Ltd. was rubbed against the surface of the water-repellent structure several times, and then dried at 105 ° C. for 1 hour to obtain a measurement sample. The contact area of the Kim towel here was 20 mm × 50 mm, and the load was 0.1 kg / cm 2 . Next, using a contact angle meter DMs-401 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd., 2 μL of ultrapure water droplets were dropped, and the contact angle after 5 seconds was measured at room temperature. The measurement was performed 5 times, and the average value was taken as the water contact angle.

表2から、実施例の撥水パウダーから形成された撥水部を有する撥水構造体は、比較例の撥水構造体と比較し、水接触角が大きく、良好な撥水性を示すと共に、優れた柔軟性を有することが確認できる。また、耐摩耗性試験の結果から明らかなように、実施例の撥水構造体は、比較例の撥水構造体と比較し、耐久性に優れ、良好な撥水性を維持することができる。   From Table 2, the water-repellent structure having the water-repellent part formed from the water-repellent powder of the example has a large water contact angle and good water repellency compared to the water-repellent structure of the comparative example, It can be confirmed that it has excellent flexibility. Further, as apparent from the results of the abrasion resistance test, the water-repellent structures of the examples are superior in durability and can maintain good water repellency as compared with the water-repellent structures of the comparative examples.

L…外接長方形、P…シリカ粒子。   L: circumscribed rectangle, P: silica particles.

Claims (6)

フーリエ変換赤外分光法を用いて測定された赤外線吸収スペクトルにおいて、Si−O−Si結合のネットワーク構造に由来する波数1070cm−1のピーク強度を1.0と規定したときに、Si−CH構造に由来する波数1270cm−1付近のピーク強度が0.2〜0.7である、撥水パウダー。In the infrared absorption spectrum measured using Fourier transform infrared spectroscopy, when the peak intensity at a wave number of 1070 cm −1 derived from the network structure of Si—O—Si bond is defined as 1.0, Si—CH 3 A water-repellent powder having a peak intensity in the vicinity of a wave number of 1270 cm −1 derived from the structure of 0.2 to 0.7. DD/MAS法を用いて測定された固体29Si−NMRスペクトルにおいて、含ケイ素結合単位Q、T及びDを以下の通り規定したとき、Q及びTに由来するシグナル面積と、Dに由来するシグナル面積との比Q+T:Dが1:0.01〜1:0.50である、撥水パウダー。
Q:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が4個の含ケイ素結合単位。
T:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が3個と水素原子又は1価の有機基が1個の含ケイ素結合単位。
D:1個のケイ素原子に結合した酸素原子が2個と水素原子又は1価の有機基が2個の含ケイ素結合単位。
[ただし、前記有機基とはケイ素原子に結合する原子が炭素原子である1価の有機基である。]
In the solid 29 Si-NMR spectrum measured using the DD / MAS method, when the silicon-containing binding units Q, T and D are defined as follows, the signal area derived from Q and T, and the signal derived from D A water-repellent powder having an area ratio Q + T: D of 1: 0.01 to 1: 0.50.
Q: A silicon-containing bond unit having four oxygen atoms bonded to one silicon atom.
T: A silicon-containing bond unit having three oxygen atoms bonded to one silicon atom and one hydrogen atom or monovalent organic group.
D: A silicon-containing bond unit having two oxygen atoms bonded to one silicon atom and two hydrogen atoms or two monovalent organic groups.
[However, the organic group is a monovalent organic group in which an atom bonded to a silicon atom is a carbon atom. ]
下記一般式(1)で表される構造を有する、撥水パウダー。
[式(1)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、R及びRはそれぞれ独立にアルキレン基を示す。]
A water-repellent powder having a structure represented by the following general formula (1).
[In Formula (1), R 1 and R 2 each independently represent an alkyl group or an aryl group, and R 3 and R 4 each independently represent an alkylene group. ]
支柱部及び橋かけ部を備えるラダー型構造を有し、前記橋かけ部が下記一般式(2)で表される、撥水パウダー。
[式(2)中、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、bは1〜50の整数を示す。]
A water-repellent powder having a ladder-type structure including a support portion and a bridge portion, wherein the bridge portion is represented by the following general formula (2).
[In Formula (2), R 5 and R 6 each independently represents an alkyl group or an aryl group, and b represents an integer of 1 to 50. ]
下記一般式(3)で表されるラダー型構造を有する、請求項4に記載の撥水パウダー。
[式(3)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立にアルキル基又はアリール基を示し、a及びcはそれぞれ独立に1〜3000の整数を示し、bは1〜50の整数を示す。]]
The water-repellent powder according to claim 4, which has a ladder structure represented by the following general formula (3).
[In Formula (3), R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represents an alkyl group or an aryl group, a and c each independently represent an integer of 1 to 3000, and b represents 1 to 50 Indicates an integer. ]]
平均粒子径D50が1〜1000μmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の撥水パウダー。   The water repellent powder according to any one of claims 1 to 5, wherein the average particle diameter D50 is 1 to 1000 µm.
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