JP3269314B2 - 撥水処理剤 - Google Patents

撥水処理剤

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JP3269314B2 JP02729595A JP2729595A JP3269314B2 JP 3269314 B2 JP3269314 B2 JP 3269314B2 JP 02729595 A JP02729595 A JP 02729595A JP 2729595 A JP2729595 A JP 2729595A JP 3269314 B2 JP3269314 B2 JP 3269314B2
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猪智郎 小野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス、セラミック
ス、金属等の無機質表面に優れた撥水性及び防汚性を与
えることができる有機溶剤に可溶性の撥水処理剤に関す
る。特には、雨水により無機質表面に自浄性を与えるこ
とのできる撥水処理剤に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
ガラス、セラミックス、金属等の無機質材料の表面を各
種表面処理剤で処理して表面の性質を改良し、高性能
化、応用範囲の拡大化等を図る研究が種々行われてい
る。その1つとして、本来親水性の表面をシリコーン系
組成物で処理して撥水性表面に改質するという方法が提
案されており、特に特開昭58−147484号、同6
0−221470号及び特開平4−96935号公報に
パーフロロアルキル基を含有するポリシロキサン又はポ
リシラザンが撥水性に優れていることが記載されてい
る。
【0003】しかしながら、上記撥水処理剤は、撥水効
果には優れているものの水滴の落下性に劣るため、家
屋、ビルなどの建築物の窓ガラス等の防汚処理剤として
適用した場合、水滴が落下せずにガラス表面に水玉状に
留まり、これにより空気中のチリ、油分等が付着してか
えって汚れたりする場合があった。
【0004】また、特開平3−290437号公報には
含フッ素シラザン化合物が提案されているが、この化合
物は上記欠点は改良されている反面、一般有機溶剤への
溶解性が悪く、フロン規制対象物である1,1,3−ト
リクロロトリフロロエタンのようなフロン類や高価なフ
ッ化炭化水素類にしか安定に溶けないという問題があ
り、このため応用範囲が限定されるという欠点があっ
た。
【0005】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
撥水性付与効果及び水滴の落下性改善効果に優れ、被処
理物表面に優れた撥水性、防汚性を与えることができ、
しかも有機溶剤に可溶性の撥水処理剤を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、下記一般式
(I)で示されるパーフロロアルキル基含有有機ケイ素
化合物と、下記一般式(II)で示される加水分解性基
含有メチルポリシロキサン化合物との水及び親水性溶媒
中での共加水分解物が撥水処理剤として優れた特性を有
することを見出した。
【0007】
【化3】 (但し、式中R1は炭素原子数1〜4の一価炭化水素
基、R2は炭素原子数1〜4のアルコキシ基又はアシロ
キシ基、Qは炭素原子数2〜10の二価の有機基であ
り、aは0又は1、pは4〜12の整数である。)
【0008】
【化4】 (但し、式中R3は炭素原子数1〜4の一価炭化水素
基、R4は炭素原子数1〜4のアルコキシ基又はアシロ
キシ基、Zは酸素原子又は炭素原子数2〜10の二価の
炭化水素基であり、bは0,1又は2、mは5〜100
の整数である。)
【0009】即ち、上記共加水分解物は、式(I)のパ
ーフロロアルキル基含有有機ケイ素化合物が撥水性付与
効果に、また、式(II)の加水分解性基含有メチルポ
リシロキサン化合物が水滴の落下性改善効果に寄与する
と共に、これら両成分の共加水分解により無機質表面と
の反応性に富んだシラノール基を有するもので、それ
故、被処理物表面に優れた撥水性、防汚性を与えること
ができ、しかも親水性溶媒に可溶性で、特殊なフッ素系
溶剤を使用しなくてもよいため広範囲に利用でき、撥水
処理剤として有効であることを知見し、本発明をなすに
至ったものである。
【0010】従って、本発明は、上記一般式(I)で示
されるパーフロロアルキル基含有有機ケイ素化合物と、
上記一般式(II)で示される加水分解性基含有メチル
ポリシロキサン化合物とから本質的になる成分の水及び
親水性溶媒中での共加水分解物を含有してなる撥水処理
剤を提供する。
【0011】以下、本発明につき更に詳細に説明する
と、本発明の撥水処理剤の第一の原料は、下記一般式
(I)で示されるパーフロロアルキル基含有有機ケイ素
化合物である。
【0012】
【化5】 (但し、式中R1は炭素原子数1〜4の一価炭化水素
基、R2は炭素原子数1〜4のアルコキシ基又はアシロ
キシ基、Qは炭素原子数2〜10の二価の有機基であ
り、aは0又は1、pは4〜12の整数である。)
【0013】上記式(I)において、R1としては例え
ばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル
基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基等が挙
げられ、R2としては例えばメトキシ基、エトキシ基、
n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、イソプロペノキ
シ基、n−ブトキシ基、アセトキシ基等が挙げられる。
また、Qはパーフロロアルキル基とケイ素原子を結合す
る基であり、二価炭化水素基又は分子中に酸素原子、窒
素原子又は硫黄原子を含む二価炭化水素基が挙げられ、
具体的に−CH2CH2−,−CH2OCH2CH2CH
2−,−CONHCH2CH2CH2−,−CONHCH2
CH2NHCH2CH2CH2−,−SO2NHCH2CH2
CH2−,−CH2CH2OCONHCH2CH2CH2−等
の基が例示される。更に、pはパーフロロアルキル基の
炭素数を示すもので4〜12であり、pが12を越える
と有機溶剤への溶解性が悪くなる。aは0又は1であ
る。
【0014】上記式(I)のパ−フロロアルキル基含有
有機ケイ素化合物として具体的には、下記化合物を例示
することができ、これら化合物の1種類を単独で又は2
種類以上を混合して使用することができる。
【0015】
【化6】
【0016】次に、第二原料の加水分解性基含有メチル
ポリシロキサン化合物は、下記一般式(II)で示され
る化合物である。
【0017】
【化7】 (但し、式中R3は炭素原子数1〜4の一価炭化水素
基、R4は炭素原子数1〜4のアルコキシ基又はアシロ
キシ基、Zは酸素原子又は炭素原子数2〜10の二価の
炭化水素基であり、bは0,1又は2、mは5〜100
の整数である。)
【0018】ここで、R3としては、前記R1と同様の基
が挙げられ、R4としては、前記R2と同様の基が挙げら
れる。また、Zとしては、酸素原子のほか、二価の炭化
水素基として下記の基(アルキレン基)が例示される。
【0019】
【化8】
【0020】また、mは5〜100、好ましくは5〜5
0の整数、mが5未満では前記した水滴の落下性が不足
して防汚性が悪くなり、100を越えると共加水分解物
の安定性が悪くなる。
【0021】上記式(I)のパーフロロアルキル基含有
有機ケイ素化合物と式(II)の加水分解性基含有メチ
ルポリシロキサン化合物との配合比は、重量比で(I)
/(II)が10/90〜90/10、特に20/80
〜80/20であることが好ましい。式(I)の化合物
の配合比率が10重量%未満では十分な撥水性が得られ
ない場合があり、90重量%を越えると水滴の落下性が
不足して十分な防汚性が得られなくなる。
【0022】更に、上記両化合物の共加水分解に使用す
る親水性溶媒としては、上記式(I)、(II)の化合
物及び水を溶解するものであれば特に制限はなく、例え
ばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プ
ロパノール等のアルコール類、メチルセロソルブ、エチ
ルセロソルブ、ブチルセロソルブ、酢酸セロソルブ等の
セロソルブ類、アセトン、メチルエチルケトン等のケト
ン類、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類
などが挙げられる。親水性溶媒の使用量は特に制限はな
いが、式(I)及び(II)の化合物の濃度が1〜30
重量%、特に3〜15重量%となる範囲が好ましい。
【0023】また、共加水分解は水を使用するが、水の
添加量は式(I)及び(II)の化合物中に含まれるア
ルコキシ基及びアシロキシ基の合計量に対して0.5当
量以上、特に0.5〜2当量が適当であり、0.5当量
に満たないと加水分解率が不十分であるため無機質表面
との反応性が弱くなる場合があり、2当量を越えても意
味がない場合がある。
【0024】本発明では、共加水分解時に反応を促進す
る目的で系のpHを7未満、好ましくはpH5以下とす
るように酸を微量添加してもよい。酸としては、塩酸、
硫酸、硝酸、酢酸、メタンスルホン酸、トリフロロメタ
ンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、トリフロロ酢
酸、リン酸等が挙げられる。
【0025】上記共加水分解反応は、別に限定されない
が、50〜100℃で2〜10時間行うことが望まし
い。
【0026】本発明の撥水処理剤は、上記共加水分解物
をそのまま使用してもよいが、必要に応じて上述した親
水性溶媒、あるいはベンゼン、トルエン、キシレン等の
芳香族炭化水素類、酢酸エチル、酢酸イソブチル等のエ
ステル類などの有機溶剤で0.1〜5%程度の濃度に希
釈して使用してもよい。被処理物への使用方法として
は、被処理物表面に浸漬、スプレー、刷毛塗り、スピン
ナー等の手段で塗布、乾燥すれば耐久性のある撥水・防
汚表面を得ることができる。なお、乾燥は室温で十分で
あるが、40〜200℃で5〜60分加熱することが耐
久性の点でより好ましい。
【0027】
【発明の効果】本発明の撥水処理剤は、撥水性付与効果
及び水滴の落下性改善効果に優れ、被処理物表面に優れ
た撥水性、防汚性を与えることができ、しかも有機溶剤
に可溶性であるもので、各種の無機質の表面を有する材
料の表面処理に利用することができ、具体的には建築
物、鉄道、車両、航空機等の窓ガラス、鏡、ガラスレン
ズ等の光学部品、各種ガラス器具、陶器、タイル、無機
系の反射防止コートやシリコーンハードコート等の処理
をしたプラスチック材料などの表面処理に広範囲に使用
することができる。
【0028】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示して本発明を具
体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるも
のではない。
【0029】〔実施例1〕 温度計、攪拌機、冷却器を備えた1リットルガラス反応
器に式C817CH2CH2Si(OCH33で示される
パーフロロ基含有有機ケイ素化合物10.0g、下記式
(2)で示される加水分解性基含有メチルポリシロキサ
ン化合物10.0g、親水性溶媒としてイソプロパノー
ル480.0g及び0.1N硫酸水1.17gを仕込
み、80℃で2時間共加水分解反応を行い、撥水処理剤
溶液を得た。なお、系のpHは2.5であった。
【0030】
【化9】
【0031】〔比較例1〜2〕 パーフロロ基含有有機ケイ素化合物、加水分解性基含有
メチルポリシロキサン化合物、水、親水性溶媒の種類と
添加量、共加水分解条件を表1に示すように変えた以外
は実施例1と同様にして撥水処理剤溶液を得た。
【0032】
【0033】次に、上記実施例及び比較例で得られた撥
水処理剤溶液をそれぞれ予めアセトンで脱脂洗浄し、乾
燥したガラス板上に浸漬により4μm厚さにコーティン
グを行った後、100℃で10分間熱処理を施した。こ
れらの表面について、下記方法で水の接触角、水滴落下
角度、防汚性を測定した。結果を表1に示す。水の接触角 水平に保ったガラス板上に5μlの水を垂らし、接触角
測定装置〔Contact Angle Meter
CA−A(協和科学株式会社製)〕にて接触角を測定し
た。水滴落下角度 静摩擦係数測定機(新東科学株式会社製、HEIDON
−10型)にガラス板を水平にセットし、100μlの
水を垂らした後、徐々に傾きをかけ、水が落下し始めた
ときの角度を測定した。防汚性 サンシャインウェザーメーター(スガ試験機社製)中に
ガラス板を45°の角度でセットし、100時間暴露し
た後、外観を観察した。
【0034】表1の結果より、本発明の撥水処理剤(実
施例)は、撥水効果及び水滴の落下性に優れ、被処理物
表面に優れた撥水性、防汚性を与えることができること
が確認された。
【0035】
【表1】
【0036】
【化10】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一戸 省二 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (56)参考文献 特開 平3−275726(JP,A) 特開 平2−233535(JP,A) 特開 昭50−126033(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09K 3/18 104 C03C 17/30 C08G 77/24 C09D 183/08 C09K 3/00 112

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(I)で示されるパーフロロ
    アルキル基含有有機ケイ素化合物と、下記一般式(I
    I)で示される加水分解性基含有メチルポリシロキサン
    化合物とから本質的になる成分の水及び親水性溶媒中で
    の共加水分解物を含有してなることを特徴とする撥水処
    理剤。 【化1】 (但し、式中R1は炭素原子数1〜4の一価炭化水素
    基、R2は炭素原子数1〜4のアルコキシ基又はアシロ
    キシ基、Qは炭素原子数2〜10の二価の有機基であ
    り、aは0又は1、pは4〜12の整数である。) 【化2】 (但し、式中R3は炭素原子数1〜4の一価炭化水素
    基、R4は炭素原子数1〜4のアルコキシ基又はアシロ
    キシ基、Zは酸素原子又は炭素原子数2〜10の二価の
    炭化水素基であり、bは0,1又は2、mは5〜100
    の整数である。)
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