JPH04114979A - 水性有機珪素系組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、コンクリート用浸透性吸水防止材として有用
な水性有機珪素系組成物に関する。さらに詳しくえば、
アルキルアルコキシシランをノニオン性乳化剤及びアニ
オン性乳化剤を用いてＰ　Ｈ７〜１０の範囲内で水性乳
化することを特徴とする水性有機珪素系組成物に関する
。

（従来の技術） 従来から、アルキルアルコキシシランがコンクリート等
の建築土木材料の撥水剤として有用であることは広く知
られていた。−船釣には、これらアルコキシシランを種
々の溶剤で希釈したものを用いていた。このような溶剤
型の組成物は、用いる溶剤の毒性、揮発性及び引火性等
の性質によりその使用範囲に制限があった。例えば、比
較的毒性が少ないイソプロピルアルコールを溶剤に用い
た場合、蒸発速度が急速であるため基材への浸透が制限
される等の例があった。逆に揮発しにくい溶剤を用いた
場合は塗工面が湿潤状態になり乾燥し難く７また。−船
釣に溶剤型は濡れたコンクリート表面に塗工できない等
の問題点があった。

以上の問題点を解決してアルキルアルコキシシランをコ
ンクリート用の浸透性吸水防止材として用いるためには
水溶液あるいは水性分散体にするのが理想的であるが、
アルコキシシランは加水分解性が強くそれに続く縮合反
応が起こりやすいため水中で安定に存在させることは極
めて難しいとされていた。

これらの問題を解決する手段として、最近、ＨＬＢが１
〜２０のノニオン性乳化剤を用いてｐ　Ｈ６〜８の範囲
内でアルキルトリアルコキシシラン等の加水分解性有機
珪素化合物を水性乳化させる方法（特開昭６１−１９７
３６９．特開平１−２９２０８９）が報告された。しか
しながら、ノニオン性乳化剤だけでは二層分離が起こり
易く、簡単に安定な水性エマルジョンを得ることはでき
ない。乳化するシランによってノニオン性乳化剤のＨＬ
Ｂ値、乳化剤の量、乳化方法等の最適条件を選び出すの
が難しい。

さらに１防水性と安定性とのバランスあるいは浸透性等
を考慮すると１使用できる乳化剤は限られてくる。例え
ば、ＨＬＢが等しい乳化剤でも固体であるか液体である
かでコンクリート等への浸透性が変わってくるなどの問
題点が生ずる。

また、コンクリート等の建築土木基材に塗布後の吸水防
止性を考えると、できるだけ乳化剤量を少なくしなけれ
ばならないが、これらの方法では乳化剤量を低減させる
には限度があり溶剤溶液型皿の吸水防止性を得るのは困
難である。

〔発明の構成〕

（課題を解決するだめの手段） 本発明は前記した問題点を解決するために鋭意研究７ｆ
Ｅねた結果、アルキルアルコキシシランをノニオン性乳
化剤及びアニオン性乳化剤（全乳化剤中アニオン性乳化
剤の割合が０．０１〜２０重量％である）を用いてｐ　
Ｈ７〜１０の範囲内で水性乳化してなる水性有機珪素系
組成物は、建築土木基材用浸透性吸水防止材としての性
能安定性に優れているだけでなく外見上も分離すること
なく安定であり、しかも乳化に際しての諸条件を細かく
選択する必要がないので簡単に製造することができる。

本発明で使用するアルキルアルコキシシランは特に制限
ばないが、珪素に直結した少なくとも一個のアルキル基
の炭素数が６から２０であり、アルコキシ基はメトキシ
基、エトキシ基、プロポキシ基でも良いが、望ましくは
エトキシ基であり、さらにモノアルキルトリアルコキシ
シランであることが望ましい。アルキルアルコキシシラ
ンの例としては、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘプチ
ルトリエＩ・キシシラン、オクチルトリエトキシシラン
、ノニルトリュトキシシラン、デシルトリエトキシシラ
ン、ウンデシルトリエトキシシラン、ドデシルトリエト
キシシラン、トリデシルトリエトキシシラン、テトラデ
シルトリエトキシシラン、ペンタデシルトリエトキシシ
ラン　へキサデシルトリエトキシシラン、ヘプタデシル
トリエトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン
、ノナデシルトリエＩ・キシシラン、エイコシルトリエ
トキシシラン、オクタデシルメチルジェトキシシラン、
またはこれらの混合物が挙げられる。　また、ヘプタデ
カフルオロデシルトリメトキシシラン、トリデカフルオ
ロオクチルトリメトキシシラン、　　ｌ−リフルオロプ
ロピルトリメトキシシラン等のフルオロアルキルアルコ
キシシラン系のシランも単独あるいは他との混合物とし
て利用できる。

珪素に直結した少なくとも一個のアルキル基の炭素数が
６より小さい場合は加水分解性及び揮発性が非常に高い
ため、塗工直後に一部が基材表面に反応しそれ以上の水
性組成物の浸透を遅らせるだけでなく、その間に未反応
のシラン成分が蒸発しやすいため、結果として基材表面
のみに撥水性を与えるだけになる。逆に珪素に直結した
少なくとも一個のアルキル基の炭素数が２０より大きい
場合は分子量が大きすぎるため浸透しにくくなる。また
アルコキシ基がメトキシ基の場合はアルカリ性条件下で
の安定性が悪いため基材内部に浸透する前に表面で結合
あるいは架橋が起こり易く、プロポキシ基以上の炭素鎖
のアルコキシ基の場合は逆に安定性が良いだけ内部に浸
透しても基材との結合が遅くなる。モノアルキルトリア
ルコキシシラン以外のジアルキルジ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は基材表面のシラ
ノール等との反応性が多少低下するためあまり望ましく
ない。

尚、これらのアルキルアルコキシシランは　コストを低
減させる方法として対応するα−オレフィンをヒドロア
ルコキシシランでヒドロシリル化したものを精製せずに
使用しても良い。この触媒には２通常のオレフィンのヒ
ドロシリル化反応に用いる遷移金属触媒あるいはラジカ
ル開始剤を用いることができる。遷移金属触媒としては
白金、コバルト　ロジウム、パラジウム、あるいはニッ
ケル等の遷移金属錯体あるいはハロゲン化物が、ラジカ
ル開始剤としてはアゾビスイソブチロニトリル、過酸化
ヘンヅイル、過酸化ジーｔ−ブチル、過安息香酸Ｌ−ブ
チル等が挙げられるが、安全性１反応効率、経済性、及
び反応条件等を考えると広く工業的に行われている塩化
白金酸を用いる方法が望ましい。触媒量は１例えば塩化
白金酸を用いる場合は任意の量で反応を行うことができ
るが、経済面と衛生面の両方を考えた場合できるだけ少
なくする方がよい。シランに対して０．１〜５ｍｍｏ１
％の塩化白金酸触媒を用いれば９０°Ｃ，５時間の加熱
で転化率９８％以上のヒドロシリル化が行える。通常、
これらの触媒は溶剤等に溶解した溶液を用いる。この反
応は定量的に進行し触媒も非常に僅かな量で済むため、
残留ヒドロシランあるいは触媒の毒性等の問題がない限
りあえて精製する必要はない。

使用するノニオン性乳化剤は特に制限はなく１例えば−
船釣なノニオン性乳化剤としてはグリセロールモノステ
アレート、グリセロールモノオレエート。

ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノバルミネー
ト、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリステ
アレート５　ソルビタンモノオレエート　ソルビタント
リオレエート。ソルビタンモノセスキオレエート、ポリ
オキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシ
エチレンソルビタンモノオレエ−ト　ポリオキシエチレ
ンソルビタンモノステアレートポリオキシエチレンソル
ビクントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタ
ンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリ
オレエート、ポリオキシエチレンソルビトールテトラオ
レエート、ポリオキシエチレンラウリルエーテル。

ポリオキシエチレンセチルエーテル５ポリオキシエチレ
ンステアリルエーテル　ポリオキシエチレンオレイルエ
ーテル、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル、
ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオ
キシエチレンノニルフェニルエーテル等が挙げられる。

また２以上挙げた一般的なノニオン性乳化剤の他に、フ
ッ素系あるいはシリコーン系ノニオン性乳化剤も使用す
ることができる。

シリコーン系のノニオン性乳化剤としては　例えば式 ％式％ ［Ｒ＝フルキル又は　Ｈ。

あるいは式 ％式％） ：１ ］ （］） （Ｒ＝アルキ１１又はＨ，ｃ、ｄ、ｐ　：整数〕で示さ
れるポリアルキレン変成ポリジメチルシロキサン化合物
等が挙げられる。

フッ素系のノニオン性乳化剤としては１例えば式 ％式％） ： で示されるフッ素化アルキル基含有ポリアルキレンオキ
サイド化合物等が挙げられる。

以上挙げたノニオン性乳化剤は任意に選択することがで
きるが、より安定でコンクリート等の建築基材の奥深く
浸透するようなエマルジョンを製造するには液状のノニ
オン性乳化剤を用いるのが望ましい。

使用するアニオン性乳化剤は特に制限はなく２例えば、
ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸トリエタノール
アミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ドデシルベンゼン
スルフオン酸ナトリウム、アルキルナフクレンスルフォ
ン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム
、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸ナトリウ
ム、アルキルリン酸ジエタノールアミン塩、アルキルリ
ン酸カリウム塩。

ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウノ１
．ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸す１・Ｊつ
Ｊえ、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエ
タノールアミン、ポリオキソエチレンアルキルフェニル
エーテル硫酸ナトリウム、アルカンスルフォン酸す１−
リウム、混合脂肪酸ソーダ石鹸、半硬化牛脂脂肪酸ソー
ダ石鹸、半硬化牛脂脂肪酸カリ石鹸、ステアリン酸ソー
ダ石鹸、オレイン酸カリ石鹸ヒマシ油カリ石鹸、高級ア
ルコール硫酸ナトリウムβ−ナフタレンスルフオン酸ホ
ルマリン縮合物のナトリウム塩、特殊芳香族スルフォン
酸ホルマリン縮金物、特殊カルボン酸型界面活性剤、特
殊ポリカルボン酸型高分子界面活性剤等が挙げられる。

全乳化剤中のアニオン性乳化剤の割合は１好ましくは０
．１〜５重量％が望ましい。ノニオン性乳化剤あるいは
アニオン性乳化剤を単独で用いたり、アニオン性乳化剤
の濃度が全乳化剤量の５重量％以」−であると安定なエ
マルジョンの製造が難しく２分離し易くなり１乳化条件
も限定される。

全乳化剤Ｖはプラン成分の０．１〜５０重量％が好まし
い。０．１重量％より少ないと安定なエマルジョンが得
られず機能安定性も悪くなる。５０重量％より多いと十
分な吸水防止性能が得られない。望ましくは０．１〜５
重量％である。

水性化後のｐ　Ｈは７〜１０が望ましい。ｒｌ　Ｈがご
の範囲外だと縮合が起こりやすい。特４コ、　ｐ　Ｈが
７未満だと加水分解が促進されるため縮合が速＜ｊ■行
する。また、ｐＨ］ｏを超えると不安定になるだりでな
く作業上の問題も生ずる。

ｐＨ調製の方法あるいは順序については特に限定しない
が、水性分散化の早い段階で行うことが望ましい。ｐ　
Ｈ調製が遅くなるとそれだけ加水分解が進行する場合が
ある。ｐＨ調製剤は一般にｐ　Ｈを調製するときに用い
るアルカリを用いれば良い。例えば水酸化ナトリウム、
水酸化カリウム、水酸化カルシウム、アンモニア、各種
アミン類等が挙げられる。

以上挙げたアルキルアルコキシシランとそのシラン成分
に対して０．１〜５重量％のノニオン性乳化剤／アニオ
ン性性乳化剤の重量比率０．１／９９゜９〜５／９５の
乳化剤群の混合物をホモミクサー等で高速撹拌させなが
ら、これに乳化後のｐ　Ｈが７〜１０になるようにアル
カリを溶かした水を少しずつ滴下することによって目的
とする水性有機珪素系組成物が得られる。乳化剤群がシ
ランに完全に熔けなくても撹拌により均一になっていれ
ば水の添加後に安定なエマルジョンが得られる。また、
水を少しずつ加えていくと、最初の内、濃度、粘度が高
くなったり不溶物が生したり、また、透明液になる場合
があるが、水の量が増えれば均一なエマルジョンとなる
。

この水性有機珪素系組成物のシラン（有機珪素化合物）
成分濃度は１〜７０重量％が好ましい。１％重量以下で
は一回の塗工でコンクリートに十分な浸透吸水防止性能
を付与することはできない。さらに−回目以降の塗工は
それだけ浸透性を低下させることになるので濃度１重量
％以下の希薄シラン成分のエマルジョンはこの用途には
適さない。また、７０重量％以上では粘度が高くなり塗
工しにくくなる。

浸透深さには粘度の影響はほとんどないが、塗工ムラが
生じたり浸透速度が遅くなる等、または経済性等の面か
ら７０重量％未満で使用した方がよい。

（発明の作用） かくして得られた組成物は、コンクリート等の土木建築
基材に塗工することによって内部奥深くまで浸透し結合
して、乾燥懐に優れた防水層を形成し該基材の劣化を防
ぎ長期的な耐久性を付与することができる。また１本発
明の組成物は、ｐｆ−１が７〜１０とややアルカリ性で
あるため、加水分解によって縮合しやすいアルコキシ基
が存在するるともかかわらず室温１２ケ月あるいは５０
°Ｃ３ケ月の貯蔵後も増粘、ゲル化あるいは吸水防止剤
としての性能低下等が起こらない。さらにこの組成物は
、ノニオン性乳化剤によりある程度親水化された疎水性
シランの液滴が少量のアニオン性乳化剤によってより親
水化され水中で安定化するため、長期にわたり分離しな
い安定なエマルジョンで、多少分離したとしても軽く撹
拌するだけで再乳化が可能である。

このように２本発明の組成物は、建築土木分野において
極めて有用な水性有機珪素系組成物であることが解った
。

本発明の組成物には、さらに必要に応じて染料。

顔料あるいは防黴剤等の添加剤を加えることができる。

実施例　１ ｎ−−オクチルトリエトキシシラン６０ｇ、ポリオキシ
エチレンステアリルエーテル０．２０ｇ及びラウリン酸
ナトリウム０．０１ｇを混合し１１０００ｒｐ以上で高
速撹拌してこれに０．１重量％水酸化ナトリウム水溶液
２ｇと水７４ｇの混合液を徐々に加えることによってｐ
　Ｈ９，３の白色水性エマルジョンが得られた。このエ
マルジョンを５０°Ｃで６ケ月以上放置後にモルタル板
に塗布しても乾燥後濡れ色にならなかった。

実施例　２ ポリオキシエチレンステアリルエーテル０゜２０ｇをポ
リオキシエチレンソルビタントリオレエート０．２０ｇ
に換える以外は実施例１と同様にしてｐＨ９，５の白色
水性エマルジョンが得られた。このエマルジョンを５０
°Ｃで６ケ月以上放置後にモルタル板に塗布しても乾燥
後濡れ色にならなかった。

実施例　３ ポリオキシエチレンステアリルエーテル０．２０ｇを５
ＴＬＷＥＴ　　＞７６０４　（日本ユニカー株式会社製
シリコーン系ノニオン性乳化剤）０．２０ｇに換える以
外は実施例１と同様にしてｐＨ９，４の白色水性エマル
ジョンが得られた。このエマルジョンを５０°Ｃで６ケ
月以上放置後にモルタル板に塗布しても乾燥後濡れ色に
ならなかった。

実施例　４ ポリオキシエチレンステアリルエーテル０．２０ｇをＥ
ＦＴＯＰ　　ＥＦ−１２１（新秋田化成株式会社製フッ
素系ノニオン性乳化剤）０．２０ｇに換える以外は実施
例１と同様にしてｐＨ９，７の白色水性エマルジョンが
得られた。このエマルジョンを５０°Ｃで６ケ月以上放
置後にモルタル板に塗布しても乾燥後濡れ色にならなか
った。

比較例　１ ｎ−オクチルトリエトキシシラン６０ｇ、ポリオキシエ
チレンステアリルエーテル０．２０ｇ及びラウリン酸ナ
トリウム０．０１ｇを混合し１１０００ｒｐ以上で高速
撹拌してこれに水７６ｇを徐々に加えることによってｐ
Ｈ３，８の白色水性エマルジョンが得られた。このエマ
ルジョンを５０°Ｃで２ケ月放置後にモルタル板に塗布
すると乾燥後濡れ色になった。

比較例　２ ポリオキシエチレンステアリルエーテル０．２０ｇをポ
リオキシエチレンソルビタントリオレエート０．２０ｇ
に換える以外は比較１と同様にしてｐＨ４，１の白色水
性エマルジョンが得られた。このエマルジョンを５０°
Ｃで２ケ月放置後にモルタル板に塗布すると乾燥後濡れ
色になった。

比較例　３ ポリオキシエチレンステアリルエーテル０．２０ｇを５
ＩＬＷＥＴ　　Ｌ、−７６０４（日本ユニカー株式会社
製シリコーン系ノニオン性乳化剤）０．２０ｇに換える
以外は比較例１と同様にしてｐＨ４，１ノ白色水性エマ
ルジョンが得られた。このエマルジョンを５０°Ｃで２
ケ月放置後にモルタル板に塗布すると乾燥後濡れ色にな
った。

比較例　４ ポリオキシエチレンステアリルエーテル０．２０ｇをＥ
ＦＴＯＰ　　Ｅｌ−１２１（新秋田化成株式会社製フッ
素系ノニオン性乳化剤）０．２０ｇに換える以外は比較
例１と同様にしてｐＨ４，５の白色水性エマルジョンが
得られた。このエマルジョンを５０°Ｃで２ケ月放置後
にモルタル板に塗布すると乾燥後濡れ色になった。

ひ夫子　余色） （分離までの時間） ５０　’Ｃで貯蔵して分離するまでの時間。ここで言う
分離とは、軽く振ってやっても再乳化しない状態のこと
。例えば多少二層に分離していても軽く振って内乳化す
れば分離していないことδこした。

（モルタルに浸透しなくなるまでの５０°０貯藏時間） −を地モルタル（ＪＩＳ　Ｒ５２０１）の表面に塗布し
たとき　シランの縮合が進め下地モルタル内部に浸透し
なくなるまでの５０°Ｃ貯藏時間。シランの縮合が進行
すると下地モＪｌ弓“ル表面に粘性物質が残り濡れ色に
なる。

（吸水比） ４　ｃｍＸ　４　ｃｍＸ８ｃｍの下地モルタルにサンプ
ルを全面３００ｇ／／ｍ２塗不して、２８Ｌ−７間乾燥
させた後、ＪＩ別−Ａ１４０４の方法にｔｐじて７日間
水浸漬後の７日間の吸水比を求めた。

７１」間の吸水量（８） 吸水率− ×１００ 無塗布供試体の７日間の吸水量（ｇ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アルキルアルコキシシラン、全乳化剤中のアニオン
   性乳化剤の割合が０．０１〜２０重量％であるノニオン
   性乳化剤及びアニオン性乳化剤を用いてｐＨ７〜１０の
   範囲内で水性乳化してなることを特徴とする水性有機珪
   素系組成物。 ２、ｐＨ７〜１０の範囲内でアルキルアルコキシシラン
   を水性乳化するために、水酸化ナトリウム、アミン類等
   のアルカリ性化合物を添加してなる請求項１記載の水性
   有機珪素系組成物。 ３、ノニオン性乳化剤が、ポリアルキレンオキサイド変
   成ポリジメチルシロキサンである請求項１又は２記載の
   水性有機珪素系組成物。 ４、ノニオン性乳化剤が、フッ素化アルキル基含有ポリ
   アルキレンオキサイドである請求項１又は２記載の水性
   有機珪素系組成物。 ５、アルキルアルコキシシランに対して全乳化剤量が０
   ．１〜５重量％である請求項１〜４いずれか記載の水性
   有機珪素系組成物。