JPH06313167A - 有機ケイ素化合物系エマルジョン組成物 - Google Patents

有機ケイ素化合物系エマルジョン組成物

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JPH06313167A
JPH06313167A JP5123499A JP12349993A JPH06313167A JP H06313167 A JPH06313167 A JP H06313167A JP 5123499 A JP5123499 A JP 5123499A JP 12349993 A JP12349993 A JP 12349993A JP H06313167 A JPH06313167 A JP H06313167A
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裕規 石川
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 貯蔵安定性に優れ、かつ、コンクリート,モ
ルタル,レンガ等の多孔質な無機質基材(建材)に優れ
た撥水性を付与することのできる有機ケイ素化合物系エ
マルジョン組成物を提供する。 【構成】 (A)オルガノアルコキシシラン、(B)炭
化水素基を介してケイ素原子に結合するアルコキシシリ
ル基を、1分子中に少なくとも1個有するオルガノシロ
キサン、(C)アニオン性界面活性剤および(D)水か
らなることを特徴とする、有機ケイ素化合物系エマルジ
ョン組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は有機ケイ素化合物系エマ
ルジョン組成物に関する。詳しくは、貯蔵安定性に優
れ、かつ、コンクリート,モルタル,レンガ等の多孔質
な無機質基材(建材)に優れた撥水性を付与することの
できる有機ケイ素化合物系エマルジョン組成物に関す
る。
【0002】
【従来の技術とその問題点】オルガノアルコキシシラン
が、コンクリート,モルタル,レンガ等の多孔質な無機
質基材(建材)の撥水剤として有用であることは広く知
られている。このような撥水剤としては、通常、オルガ
ノアルコキシシランを種々の有機溶剤で希釈した有機溶
剤型の撥水剤が用いられていた。しかし、希釈剤として
使用されている有機溶剤は人体への毒性や引火の危険性
があり、また環境汚染を引き起こすため、希釈剤に水を
用いてオルガノアルコキシシランを乳化させたエマルジ
ョン型の撥水剤が検討されている。このような撥水剤と
して、例えば、HLBが4〜15のノニオン性界面活性
剤を用いてアルキルアルコキシシランを乳化させたエマ
ルジョン組成物(特公平3−13195号公報参照)や
ノニオン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤を併用し
てアルキルアルコキシシランを乳化させたエマルジョン
組成物(特開平4−114979号公報参照)が提案さ
れている。しかし、これらの組成物は、経時的にアルキ
ルアルコキシシランと水とが分離しやすいため有機溶剤
型の撥水剤に比べて貯蔵安定性に劣るという欠点や、こ
れを多孔質な無機質基材(建材)に塗布した場合、その
基材内部は優れた撥水性を示すが、塗布表面の撥水性が
不十分であるという欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは上記欠点
を解消するため鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明の目的は、貯蔵安定性に優れ、かつ、
コンクリート,モルタル,レンガ等の多孔質な無機質基
材(建材)に優れた撥水性を付与することのできる有機
ケイ素化合物系エマルジョン組成物を提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】 本発明は、(A)一般式:R1 aSi(OR24-a(式中、R1は炭素原子数が 1〜20の同種または異種の一価炭化水素基であり、R2は炭素原子数が1〜3 の一価炭化水素基であり、aは1または2である。)で表されるオルガノアルコ キシシラン 100重量部、 (B)ケイ素原子に結合した式:−R3−Si(R4b(OR23-b(式中、R2 は炭素原子数が1〜3の一価炭化水素基であり、R3は二価炭化水素基であり、 R4は同種または異種の一価炭化水素基である。bは0,1または2である。) で表される有機基を1分子中に少なくとも1個有するオルガノシロキサン 1〜200重量部、 (C)アニオン性界面活性剤 本発明組成物を乳化 させるのに必要な量 および (D)水 からなることを特徴とする、有機ケイ素化合物系エマル
ジョン組成物に関する。
【0005】本発明の有機ケイ素化合物系エマルジョン
組成物について詳細に説明する。(A)成分のオルガノ
アルコキシシランは本発明組成物の主成分である。本成
分は分子量が小さいため、本発明組成物を多孔質な無機
質基材(建材)に塗布すると、その基材内部に浸透す
る。そしてその基材中に存在する水酸基と反応して基材
と結合することにより、基材内部に優れた撥水層を形成
する。上式中、R1は炭素原子数が1〜20の同種また
は異種の一価炭化水素基であり、具体的にはメチル基,
エチル基,プロピル基,tert-ブチル基,ペンチル基,
n−ヘキシル基,ヘプチル基,2−エチルヘキシル基,
オクチル基,ドデシル基,オクタデシル基等のアルキル
基;フェニル基,トリル基,キシリル基,ナフチル基等
のアリール基;ベンジル基,フェネチル基等のアラルキ
ル基;フロロメチル基,3,3,3-トリフルオロプロピル
基,3,3,4,4,5,5-ヘプタフルオロペンチル基,ジフルオ
ロモノクロルプロピル基等の置換アルキル基が例示され
る。これらの中でも炭素原子数が4〜10のアルキル基
が好ましい。これは、炭素原子数が4未満であると疎水
性成分であるアルキル鎖が短くなるため撥水性が不十分
になり易く、一方、炭素原子数が10を越えると分子量
が大きくなって多孔質な無機質基材(建材)内部への浸
透性が低下し易くなることがあるためである。R2は炭
素原子数が1〜3の一価炭化水素基であり、具体的には
メチル基,エチル基,プロピル基が例示される。aは1
または2である。本成分としては、1種類のオルガノア
ルコキシシランを単独で使用してもよく、必要に応じて
2種類以上のオルガノアルコキシシランを混合して使用
してもよい。
【0006】(B)成分のオルガノシロキサンは(A)
成分の乳化安定性を向上させるための成分である。ま
た、本成分は(A)成分に比べて分子量が大きいため、
本発明組成物を多孔質な無機質基材(建材)に塗布する
と、塗布表面に残存し易く、そのため塗布表面に優れた
撥水層を形成する。このような本成分は、ケイ素原子に
結合した式:−R3−Si(R4b(OR23-bで表さ
れる有機基を1分子中に少なくとも1個有する。ここ
で、式中、R2は前記と同様である。R3は二価炭化水素
基であり、具体的にはエチレン基,n−プロピレン基,
イソプロピレン基,イソブチレン基等のアルキレン基が
例示され、これらの中でもエチレン基が代表的である。
4は同種または異種の一価炭化水素基であり、具体的
にはメチル基,エチル基,プロピル基,オクチル基,デ
シル基,ドデシル基等のアルキル基;フェニル基,ナフ
チル基,トリル基等のアリール基;2-フェニルエチル
基,2-フェニルプロピル基等のアラルキル基;3,3,3-ト
リフルオロプロピル基等のハロゲン化アルキル基が例示
される。bは0,1または2であるが、好ましくは0ま
たは1である。上式で表される有機基の結合位置として
は、分子鎖末端のみ,側鎖のみ,または分子鎖末端と側
鎖の両方が挙げられる。また、本成分中の上式で表され
る有機基以外の基としては、同種または異種の一価炭化
水素基が好ましいが、さらに好ましくはメチル基と炭素
原子数が4以上のアルキル基の組合せである。本成分は
直鎖状であることが好ましいが、分岐状や環状であって
もよい。本成分は単独重合体でもよく、また、ブロック
共重合体やランダム共重合体でもよい。本成分として
は、例えば、式:
【化1】 (式中、mおよびnは0〜50の範囲の数である。)で
表されるオルガノシロキサンが挙げられる。なお、上式
中、m+nは0〜50の範囲であることが好ましい。こ
れは、m+nが50を越えると多孔質な無機質基材(建
材)内部への浸透性が低下して、塗布表面に多量の本成
分が残存し易くなる。その結果、塗布表面の色が濃くな
り、濡れたような外観を呈することがあるためである。
本成分の配合量は(A)成分100重量部に対して1〜
200重量部の範囲であり、好ましくは10〜100重
量部の範囲である。これは、1重量部未満では本発明組
成物の貯蔵安定性が低下し、さらに塗布表面の撥水性が
不十分になるためであり、また、200重量部を越える
と本成分に対する(A)成分の割合が小さくなって本発
明組成物の多孔質な無機質基材(建材)内部への浸透量
が減少し、基材内部の撥水性が不十分になるためであ
る。
【0007】(C)成分のアニオン性界面活性剤は
(A)成分および(B)成分を乳化するための成分であ
る。本成分の具体例としては、オクチルベンゼンスルホ
ン酸,ドデシルベンゼンスルホン酸,セチルベンゼンス
ルホン酸等のアルキルベンゼンスルホン酸;高級アルコ
ール硫酸エステル;ポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル硫酸エステル;ポリオキシエチレンアルキルフェニル
エーテル硫酸エステル;アルキルナフチルスルホン酸等
のナトリウム塩,カリウム塩,リチウム塩またはアミン
塩が挙げられる。本成分の配合量は本発明組成物を乳化
させることができる量であればよく、その種類により異
なるが、通常は(A)成分と(B)成分の合計量100
重量部に対して0.1〜50重量部の範囲であり、好ま
しくは0.1〜10重量部の範囲である。
【0008】(D)成分の水は(A)成分および(B)
成分の分散媒である。本成分の配合量は本発明組成物が
O/W型のエマルジョンとなる量であれば特に限定され
ないが、(A)成分と(B)成分の合計濃度が5〜60
重量%となるような量であることが好ましく、より好ま
しくは10〜50重量%となるような量である。
【0009】本発明組成物は上記した(A)成分〜
(D)成分からなるものであるが、これに有機ケイ素化
合物系エマルジョン組成物の添加剤として公知である他
の成分を添加配合することは、本発明の目的を損なわな
い限り差し支えない。このような添加剤として、例え
ば、ノニオン性界面活性剤やpH調節剤が挙げられる。
ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンア
ルキルエーテル類,ポリオキシエチレンアルキルフェニ
ルエーテル類,ポリオキシエチレンアルキルエステル
類,ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル
類,ソルビタンアルキルエステル類,ポリエチレングラ
イコール,ポリプロピレングライコールが例示される。
このようなノニオン性界面活性剤を本発明組成物に添加
配合した場合、本発明組成物の貯蔵安定性がさらに向上
することがある。また、本発明組成物においては、その
pHを調節するためにpH調節剤を使用することができ
る。本発明組成物のpHは通常6〜8の範囲であり、好
ましくは6〜7の範囲である。これは、pHがこの範囲
より外れると(A)成分および(B)成分の加水分解反
応や縮合反応が起こり易くなる。その結果、(A)成分
および(B)成分の分子量が大きくなり、多孔質な無機
質基材(建材)内部への浸透性が低下することがあるた
めである。pH調節剤の具体例としては、水酸化ナトリ
ウム,水酸化カリウム,アンモニア,各種アミン類,炭
酸水素ナトリウム,オレイン酸ナトリウムが挙げられ
る。その他の添加剤としては、鉄,亜鉛,チタン,錫,
コバルト等の有機金属化合物;ポリエステル樹脂,アク
リル樹脂等の合成樹脂;スチレン・ブタジエン共重合体
ゴム,天然ゴム等のゴムラテックス;防錆剤;防腐剤;
着色剤が挙げられる。
【0010】本発明組成物は従来周知のエマルジョンの
製造方法に使用される生産手段を使用して容易に製造す
ることができる。例えば、(A)成分,(B)成分,
(C)成分および(D)成分を攪拌バネにより混合し、
これをホモミキサー,ラインミル,ホモジナイザー等の
乳化機を用いて乳化することにより製造することができ
る。また、(A)成分および(B)成分をそれぞれ
(C)成分および(D)成分で乳化した後、これらのエ
マルジョンを混合することにより製造することができ
る。
【0011】本発明組成物は、これをスプレー塗布,ロ
ール塗布,はけ塗り等の方法によりコンクリート,モル
タル,レンガ等の多孔質な無機質基材(建材)に塗布す
ることができる。
【0012】以上のような本発明組成物は(A)成分の
オルガノアルコキシシランと(B)成分のオルガノシロ
キサンを併用しているため、オルガノアルコキシシラン
を単独で使用した組成物に比べて乳化しやすく、貯蔵安
定性に優れている。また、本発明組成物をコンクリー
ト,モルタル,レンガ等の多孔質な無機質基材(建材)
に塗布すると、(A)成分のオルガノアルコキシシラン
がその基材内部に浸透し、基材と結合して内部に優れた
撥水層を形成し、また、(B)成分のオルガノシロキサ
ンが塗布表面に優れた撥水層を形成する。そのため、本
発明組成物を塗布した多孔質な無機質基材(建材)は撥
水性に優れ、特に表面の撥水性に優れている。さらに、
本発明組成物は長期間貯蔵後も優れた撥水性を保持する
ことができる。このような本発明組成物はコンクリー
ト,モルタル,レンガ等の多孔質な無機質基材(建材)
の撥水剤として極めて有用である。
【0013】
【実施例】本発明を実施例により詳細に説明する。実施
例中、粘度の値は25℃において測定した値である。部
は重量部を表し、%は重量%を表し、cSはセンチスト
ークスである。また、有機ケイ素化合物系エマルジョン
組成物の評価は次に示す試験方法によって行なった。 ○貯蔵安定性 エマルジョン組成物を100ccのガラス瓶に封入し
て、そのまま密封状態で室温にて3カ月間放置し、その
外観の変化を肉眼にて観察した。 良好:3カ月経過後も水層と油層の分離が認められなか
った。 不良:3カ月以内に水層と油層の分離が認められた。こ
の場合、水層と油層の分離が認められた日数を示した。 ○表面撥水性 セメント:砂:水の配合割合が1:2:0.6のモルタ
ルスラリーを100×100×16mmのステンレス製
型枠に打設し、2日後に脱型した。次いでこれを温度2
0℃、湿度85%の条件下で20日間養生させてモルタ
ル試験体を作成した。このモルタル試験体の表面にエマ
ルジョン組成物を塗布し(塗布量300g/m2)、次
いで温度20℃、湿度65%の条件下で7日間養生させ
てモルタル試験体を撥水処理した。この撥水処理された
モルタル試験体の表面の3箇所に約0.03gの水滴を
それぞれ滴下し、その水滴の形状変化を肉眼にて観察し
た。評価結果は次の5段階に分けて報告した。 ◎:10分後でも水滴は球状に保たれており、撥水性は
非常に良好であった。 ○:5分後に水滴は半球状に崩れたが、撥水性は良好で
あった。 △:3分後に水滴は崩れたが、モルタルに吸収されるま
でにはいたらず、撥水性はやや良好であった。 ×:1分後に水滴はモルタルに吸収され、撥水性は悪か
った。 ○吸水率 上記と同様の方法で撥水処理されたモルタル試験体を、
20℃の蒸留水中に24時間全面浸せきした。その後、
このモルタル試験体の重量増加量から吸水率(%)を求
めた。 吸水率(%)=(浸せき後の重量−浸せき前の重量)/
浸せき前の重量×100
【0014】
【実施例1】n−ヘキシルトリエトキシシラン20部、
式:
【化2】 で表される粘度が21cSのオルガノシロキサン10
部、ポリオキシエチレン(2モル)ラウリルエーテル硫
酸ナトリウム0.5部、オレイン酸ナトリウム0.05部
およびイオン交換水69.45部を混合した。この混合
液をホモジナイザーに入れてこの中を300kg/cm
2の圧力で2回通過させて、pH6.9の乳白色の有機ケ
イ素化合物系エマルジョン組成物を得た。このエマルジ
ョン組成物の貯蔵安定性、表面撥水性および吸水率を測
定した。これらの測定結果を表1に示した。
【0015】
【実施例2】実施例1において、ポリオキシエチレン
(2モル)ラウリルエーテル硫酸ナトリウム0.5部を
ラウリルスルホ酢酸ナトリウム0.3部に変え、オレイ
ン酸ナトリウムの配合量を0.02部とした以外は実施
例1と同様にして、pH6.5の乳白色の有機ケイ素化
合物系エマルジョン組成物を得た。このエマルジョン組
成物の貯蔵安定性、表面撥水性および吸水率を測定し
た。これらの測定結果を表1に示した。
【0016】
【実施例3】実施例1において、ポリオキシエチレン
(2モル)ラウリルエーテル硫酸ナトリウム0.5部を
N−ラウリルメチルタウリンナトリウム0.25部に変
え、オレイン酸ナトリウムの配合量を0.01部とした
以外は実施例1と同様にして、pH6.7の乳白色の有
機ケイ素化合物系エマルジョン組成物を得た。このエマ
ルジョン組成物の貯蔵安定性、表面撥水性および吸水率
を測定した。これらの測定結果を表1に示した。
【0017】
【実施例4】実施例1において、ポリオキシエチレン
(2モル)ラウリルエーテル硫酸ナトリウム0.5部を
ポリオキシエチレン(2モル)ラウリルエーテル硫酸ナ
トリウム0.2部およびポリオキシエチレン(6モル)
ラウリルエーテル0.3部に変え、オレイン酸ナトリウ
ムの配合量を0.02部とした以外は実施例1と同様に
して、pH6.8の乳白色の有機ケイ素化合物系エマル
ジョン組成物を得た。このエマルジョン組成物の貯蔵安
定性、表面撥水性および吸水率を測定した。これらの測
定結果を表1に示した。
【0018】
【実施例5】実施例1において、粘度が21cSのオル
ガノシロキサンを式:
【化3】 で表される粘度が7.5cSのジメチルシロキサン10
部に変えた以外は実施例1と同様にして、pH6.8の
乳白色の有機ケイ素化合物系エマルジョン組成物を得
た。このエマルジョン組成物の貯蔵安定性、表面撥水性
および吸水率を測定した。これらの測定結果を表1に示
した。
【0019】
【実施例6】n−ヘキシルトリエトキシシラン25部、
式:
【化4】 で表される粘度が7.5cSのジメチルシロキサン5
部、ラウリルスルホ酢酸ナトリウム0.3部、オレイン
酸ナトリウム0.02部およびイオン交換水69.68部
を混合した。この混合液をホモジナイザーに入れてこの
中を300kg/cm2の圧力で2回通過させて、pH
6.8の乳白色の有機ケイ素化合物系エマルジョン組成
物を得た。このエマルジョン組成物の貯蔵安定性、表面
撥水性および吸水率を測定した。これらの測定結果を表
1に示した。
【0020】
【実施例7】実施例6において、n−ヘキシルトリエト
キシシランの配合量を15部とし、粘度が7.5cSの
ジオルガノシロキサンの配合量を15部とした以外は実
施例6と同様にして、pH6.8の乳白色の有機ケイ素
化合物系エマルジョン組成物を得た。このエマルジョン
組成物の貯蔵安定性、表面撥水性および吸水率を測定し
た。これらの測定結果を表1に示した。
【0021】
【比較例1】n−ヘキシルトリエトキシシラン30部、
ポリオキシエチレン(2モル)ラウリルエーテル硫酸ナ
トリウム0.5部、オレイン酸ナトリウム0.05部およ
びイオン交換水69.45部を混合した。この混合液を
ホモジナイザーに入れてこの中を300kg/cm2
圧力で2回通過させて、pH6.8の乳白色のエマルジ
ョン組成物を得た。このエマルジョン組成物の貯蔵安定
性、表面撥水性および吸水率を測定した。これらの測定
結果を表1に示した。
【0022】
【比較例2】n−ヘキシルトリエトキシシラン30部、
ポリオキシエチレン(6モル)ラウリルエーテル2部お
よびイオン交換水68部を混合した。この混合液をホモ
ジナイザーに入れてこの中を300kg/cm2の圧力
で2回通過させて、pH6.6の乳白色のエマルジョン
組成物を得た。このエマルジョン組成物の貯蔵安定性、
表面撥水性および吸水率を測定した。これらの測定結果
を表1に示した。
【0023】
【比較例3】n−ヘキシルトリエトキシシラン30部、
ポリオキシエチレン(2モル)ラウリルエーテル2部お
よびイオン交換水68部を混合した。この混合液をホモ
ジナイザーに入れてこの中を300kg/cm2の圧力
で2回通過させて、乳白色のエマルジョン組成物を得
た。このエマルジョン組成物の貯蔵安定性、表面撥水性
および吸水率を測定した。これらの測定結果を表1に示
した。
【0024】
【比較例4】n−ヘキシルトリエトキシシラン30部、
ポリオキシエチレン(2モル)ラウリルエーテル硫酸ナ
トリウム0.2部、ポリオキシエチレン(6モル)ラウ
リルエーテル0.3部、オレイン酸ナトリウム0.02部
およびイオン交換水69.48部を混合した。この混合
液をホモジナイザーに入れてこの中を300kg/cm
2の圧力で2回通過させて、pH6.7の乳白色のエマル
ジョン組成物を得た。このエマルジョン組成物の貯蔵安
定性、表面撥水性および吸水率を測定した。これらの測
定結果を表1に示した。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】本発明の有機ケイ素化合物系エマルジョ
ン組成物は(A)成分〜(D)成分からなり、特に
(A)成分のオルガノアルコキシシランと(B)成分の
オルガノシロキサンを含有しているので、貯蔵安定性に
優れ、かつ、これをコンクリート,モルタル,レンガ等
の多孔質な無機質基材(建材)に塗布した場合には、こ
れらの多孔質な無機質基材(建材)に優れた撥水性を付
与することができるという特徴を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小名 功 千葉県市原市千種海岸2番2 東レ・ダウ コーニング・シリコーン株式会社研究開発 本部内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)一般式:R1 aSi(OR2
    4-a(式中、R1は炭素原子数が1〜20の同種または異
    種の一価炭化水素基であり、R2は炭素原子数が1〜3
    の一価炭化水素基であり、aは1または2である。)で
    表されるオルガノアルコキシシラン
    100重量部、 (B)ケイ素原子に結合した式:−R3−Si(R4b(OR23-b(式中、R2 は炭素原子数が1〜3の一価炭化水素基であり、R3は二価炭化水素基であり、 R4は同種または異種の一価炭化水素基である。bは0,1または2である。) で表される有機基を1分子中に少なくとも1個有するオルガノシロキサン 1〜200重量部、 (C)アニオン性界面活性剤 本発明組成物を乳化 させるのに必要な量 および (D)水 からなることを特徴とする、有機ケイ素化合物系エマル
    ジョン組成物。
  2. 【請求項2】 (A)成分がn−ヘキシルトリエトキシ
    シランである、請求項1記載の有機ケイ素化合物系エマ
    ルジョン組成物。
  3. 【請求項3】 多孔質な無機質基材用撥水剤である、請
    求項1記載の有機ケイ素化合物系エマルジョン組成物。
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