JPH075400B2 - 水性有機珪素系組成物 - Google Patents

水性有機珪素系組成物

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JPH075400B2
JPH075400B2 JP2192006A JP19200690A JPH075400B2 JP H075400 B2 JPH075400 B2 JP H075400B2 JP 2192006 A JP2192006 A JP 2192006A JP 19200690 A JP19200690 A JP 19200690A JP H075400 B2 JPH075400 B2 JP H075400B2
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  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Aftertreatments Of Artificial And Natural Stones (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)

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,コンクリート用水性浸透型吸水防止剤として
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。一般的には,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,また,一般
的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型吸水防止剤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4〜15
の非イオン性の乳化剤を用いて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62−197369号公報)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HLB
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,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,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。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明は前記した問題点を解決するために鋭意研究重ね
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(全乳化剤中のアニオン性乳化剤
の割合が0.01〜20重量%である)を用いて水性乳化して
なる塗工水性有機珪素系組成物は,建材用浸透型吸水防
止剤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。さらに驚くべきことにアルキルアルコキ
シシランに対して0.5重量%未満の極く微量で乳化する
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
はないが,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,プロポキシ基でもよいが,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
ルトリエトキシシラン,オクチルトリエトキシシラン,
ノニルトリエトキシシラン,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,ヘ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,ノナデシルトリエトキシシラン,エイコシルトリエ
トキシシラン,オクタデシルメチルジエトキシシラン,
またはこれらの混合物が挙げられる。
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が,併用することも可
能である。
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,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
ベンゾイル,過酸化ジ−t−ブチル,過安息香酸t−ブ
チル等が挙げられるが,安全性,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,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0.1〜5mmol%の塩化
白金酸触媒を用いれば90℃,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,例えば一
般的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,ソルビタンモノパルミネート,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,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
タンモノパルミネート,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タントリ
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,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,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 あるいは式 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,例えば式 で示されるフッ素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。
使用るアニオン性乳化剤は特に制限はなく,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
ルフォン酸ナトリウム,アルキルナフタレンスルフォン
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
硫酸ナトリウム,ポリオキシエチレンアルキルエーテル
硫酸ナトリウム,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,ポリオキシエチレンアルキ
ルフェニルエーテル硫酸ナトリウム,アルカンスルフォ
ン酸ナトリウム,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
ルフォ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合物,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,好ましくは0.
1〜20重量%が望ましいい。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20重量%以上であること安定なエ
マルジョンの製造が難しく分離し易くなり乳化条件も限
定される。
全乳化剤量はシラン成分の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。
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0.1〜50重量%の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
アニオン性乳化剤の混合物をホモミクサー等で高速攪拌
させながら,これに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
がシランに完全に溶けなくても攪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じたり,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,二回目以降の塗工は
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50重量%以下で使用した方がよい。
(発明の作用) かくして得られたた組成物は、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,乾燥後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,
本発明の組成物は加水分解によって縮合しやすいアルコ
キシ基が存在するにもかかわらず室温六ヶ月の貯蔵後
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さらに親水化され水中
で安定化するため,長期にわたり分離しない安定なエマ
ルジョンである。このように,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20g,ポリオキシエチレ
ンステアリルエーテル3.98g及びラウリル硫酸ナトリウ
ム0.02gを混合し1000rpm以上で高速攪拌してこれに水76
gを徐々に加えることによって常温で六ヶ月以上安定な
白色水性エマルジョンが得られた。
実施例 2 ポリオキシエチレンステアリルエーテル3.98gをポリオ
キシエチレンソルビタントリオレエート3.98gに換える
以外は実施例1と同様にして常温で六ヶ月以上安定な白
色水性エマルジョンが得られた。
実施例 3 ポリオキシエチレンステアリルエーテル3.98gをSILWET
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)3.98gに換える以外は実施例1と同様にし
て常温で六ヶ月以上安定な白色水性エマルジョンが得ら
れた。
実施例 4 ポリオキシエチレンステアリルエーテル3.98gをEFTOP E
F−121(新秋田化成株式会社製フッ素系ノニオン性乳化
剤)3.98gに換える以外は実施例1と同様にして常温で
六ヶ月以上安定な白色水性エマルジョンが得られた。
実施例 5 オクタデシルトリエトキシシラン50g,ヘキシルトリメト
キシシラン10g,ポリオキシエチレンステアリルエーテル
0.2g,ラウリル硫酸ナトリウム0.04gを混合し,1000rpm以
上で高速撹拌して,これに水40gを除々に加えることに
より常温で6ケ月以上安定な白色水性エマルジョンを得
た。
実施例 6 デシルトリメトキシシラン20g,ポリオキシエチレンノニ
ルフェニルエーテル(HLB3.5)7g,ポリオキシエチレン
ノニルフェニルエーテル(HLB13.5)1.0g,ラウリル硫酸
ナトリウム0.02gを混合し,1000rpm以上で高速撹拌し
て,これに水72gを除々に加えることにより常温で6ケ
月以上安定な白色水性エマルジョンを得た。
比較例 1 n−オクチルトリエトキシシラン20g及びポリオキシエ
チレンステアリルエーテル4gを混合し1000rpm以上で高
速攪拌してこれに水76gを徐々に加えることによって白
色水性エマルジョンが得られたが,常温で24時間以内に
二層に分離した。
比較例 2 n−オクチルトリエトキシシラン20g,ポリオキシエチレ
ンステアリルエーテル3.60g及びラウリル硫酸ナトリウ
ム1.0gを混合し1000rpm以上で高速攪拌してこれに水76g
を徐々に加えることによって白色水性エマルジョンが得
られたが,常温で24時間以内に二層に分離した。
比較例 3 n−オクチルトリエトキシシラン20g,ポリオキシエチレ
ンステアリルエーテル2.00g及びラウリル硫酸ナトリウ
ム2.00gを混合し1000rpm以上で高速攪拌してこれに水76
gを徐々に加えることによって白色水性エマルジョンが
得られたが,常温で一時間以内に二層に分離した。
比較例 4 n−オクチルトリエトキシシラン20g及びラウリル硫酸
ナトリウム4.00gを混合し1000rpm以上で高速攪拌してこ
れに水76gを徐々に加えることによって水性化を行った
が乳化しなかった。
〔吸水率〕 材令4ケ月の4cm×4cm×8cm下地モルタル(JIS R5201)
気乾状態のものに塗布量300g/m2塗布して,28日間気乾さ
せてJIS A1404の方法に準じて7日間水浸漬後の吸水率
を求めた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルキルアルコキシシランを,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水性乳化し
    てなることを特徴とする塗工用水性有機珪素系組成物。
JP2192006A 1989-12-22 1990-07-20 水性有機珪素系組成物 Expired - Fee Related JPH075400B2 (ja)

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JP1-333085 1989-12-22
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EP0776873A2 (en) 1995-11-30 1997-06-04 Toyo Ink Manufacturing Co., Ltd. Aqueous emulsion of alkylalkoxysilane, process for the production thereof, and the use thereof

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