JPH0641154A - 水分散性、油及び水反発性シランの石造用浸透剤 - Google Patents

水分散性、油及び水反発性シランの石造用浸透剤

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JPH0641154A
JPH0641154A JP5055280A JP5528093A JPH0641154A JP H0641154 A JPH0641154 A JP H0641154A JP 5055280 A JP5055280 A JP 5055280A JP 5528093 A JP5528093 A JP 5528093A JP H0641154 A JPH0641154 A JP H0641154A
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Larry D Rich
ディーン リッチ ラリー
James F Sanders
フレデリック サンダース ジェイムス
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は多孔性基体にバランスのとれた撥水
性及び撥油性を提供する化合物の提供を目的とする。 【構成】 本発明は多孔性基体を水性及び油性攻撃に対
して反発性にし、且つこのような攻撃から保護された表
層の清浄性を高める処理に用いるためのオルガノシラン
化合物に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はオルガノシラン化合物、
そしてより詳しくは多孔性基体を水性及び油性の攻撃(c
hallenge) に対して反発性にする、且つこのような攻撃
から保護された表面の清浄性を高めるようにするこの基
体の処理のためのオルガノシラン化合物に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンクリート、石造及び木材構造物を含
む多孔性基体は風化並びに特に水及び油に対する暴露の
一般的な作用に対してもろい。コンクリートの風化は構
造物、例えばハイウェーイ、橋、パーキングランプ等の
有効な寿命を実質的に短くする。木材及び石造基体の水
及び油に対する暴露も製品の有効寿命を有意に短くする
ことがあり、従ってそれらが機能的に不能となる前にそ
の美的外観が損われることさえもある。このような基体
は通常フィルム形成樹脂、例えばエポキシ又はウレタン
製品に封入されている。このような被膜材料はしばしば
かなり高価であり、そして被覆基体の外観を望ましくな
いようにに変えてしまうことがある。このような被膜は
更に製品を完全に封入してしまい、この被覆基体からの
水分の逃散を妨げる又は大いに低めることがある。
【０００３】シラン及びシロキサン組成物は商業的に入
手でき、これらは木材及び石造基体に、一般に揮発性有
機溶剤より提供される水損傷に対する防御を授ける。こ
のような組成物は望ましくなく、その理由は大気に及ぼ
す溶剤の有害な作用及びその結果としての大気汚染に関
連する健康問題にある。例えば、塩素化炭化水素溶剤は
オゾン層に有害な影響を及ぼすことが示されている。そ
の他の有機溶剤、例えば芳香族溶剤はそれらの毒性を理
由に望ましくない。従って、有機溶剤を利用する系は望
ましくない。
【０００４】数多くの水分散型又は水乳化化シラン処理
が環境問題に応答して開発されている。このような系の
例にはDePasqualeの米国特許第４，６４８，９０４号、
Schmidt の米国特許第４，５１７，３７５号及び Mayer
らの米国特許第４，６６１，５５１号に詳細のものが挙
げられる。DePasqualeは加水分解性シランと４〜１５の
疎水性−親油性バランス（ＨＬＢ）を有する乳化剤との
水性乳化物を提供している。Schmiditは加水分解したア
ルキルトリアルコキシシランから調製した水性含浸溶液
を開示している。 Mayerらは透明なオルガノシラン組成
物の利用を教示しており、これは水の中で容易に分散し
て透明な微小乳化物を形成する。
【０００５】溶剤を基礎とする処理に比べて環境的利点
を提供するにもかかわらず、この水分散型又は水乳化型
シラン材料は溶剤導入型材料に匹敵するような性能を提
供していない。また、このようなシラン／シロキサン材
料の多数は劣った基体浸透性を示す。更に、このような
シラン材料は撥油特性を示さないことがある。
【０００６】ところで、フッ素を含むシランが自動車及
び航空機のウィンドシールドのような他の用途におい
て、撥水及び／又は撥油剤として利用されている。例え
ば、 Tiersの米国特許第３，４２７，３３６号は、パー
フルオロカーボン置換化オルガノシランがガラス上の
油、水及びケトンの反発剤として利用できることを開示
している。同様に、 Heineの米国特許第３，４４２，６
６４号は低分子量ポリマーのフッ素含有オルガノ−シロ
キサンを含む航空機のウィンドシールド処理を開示して
いる。
【０００７】従って、多孔性基体に有効なバランスの撥
水と撥油性を提供するような化合物が現在必要とされて
いる。より詳しくは、溶剤を基礎とする処理に関連する
有害な作用をなくし、且つ多孔性基体を水、塩類、水上
化学品(waterborne chemical) 及び油性のよごれ、例え
ばモーターオイルもしくは塗料、及び塗膜から保護する
化合物の必要性がある。更に、この保護を溶剤ではな
く、水性誘導系から適用する必要性がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、水性及び油
性の両方の攻撃に有効に反発することができ、且つ保護
化基体の清浄性を高めることのできる、親水性、疎水性
及び疎油性成分を含んで成るシラン化合物を提供する。
更に、これらのシラン化合物は溶剤を基礎とする系に関
連する数多くの有害な環境的影響をなくす。
【０００９】
【課題を解決するための具体的手段】該処理組成物にお
いて、これらのシラン化合物は疎水性、疎油性及び親水
性官能基を有する部分的に異なる成分の縮合生成物であ
ることが好ましい。このシラン縮合生成物は三次元分子
ネットワークを含んで成り、これは多孔性基体に保護性
を提供する、前駆体の混合物として又は独立に利用され
た前駆体としての反応性前駆体に由来し、そしてこれは
以下の式：
【化５】 （式中：Ｒ1 は少なくとも１個の親水性官能基を含む基
であり；Ｒ2 は少なくとも１個の疎水性官能基を含む基
であり；Ｒ3 は少なくとも１個の疎油性官能基を含む基
であり；Ｒ4 は少なくとも１個の親水性官能基を含む基
であり；Ｒ5 は少なくとも１個の疎水性官能基を含む基
であり；Ｒ6 は少なくとも１個の疎油性官能基を含む基
であり；Ｘは連結基であり、好ましくは少なくとも１個
の窒素原子を含み；Ｙは−Ｏ−又は（Ｒ7) (Ｒ8)（Ｓｉ
Ｏ) q であり、ここでｑは０，１，２…であり；ここで
Ｒ7 及びＲ8 は低級アルキル、フッ素化低級アルキル又
は芳香族から選ばれ；ＺはＨ，−ＯＨ又は−ＯＨへと加
水分解することができる成分であり；ｍ及びｎは０，
１，２，３であり、且つｍ＋ｎ＝３であり；ａは０，
１，２，３であり；ｂは０，１，２，３であり；ｃは
０，１，２，３であり；ここでｍ＝０のとき、ａ，ｂ，
ｃ，≧１であり；ｍがｍ≧１のとき、ｄは０，１，２…
であり；ｅは０，１，２…であり；ｆは０，１，２…で
あり；ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ≧３であり、ここでａ＋
ｄ＝１又はそれより大きく；ｂ＋ｅ＝１又はそれより大
きく；そしてｃ＋ｆ＝１又はそれより大きい）で表わさ
れる。
【００１０】本用途の目的のため、基（Ｒ1 −Ｒ6 ）は
他のＲの成分を介してＸに連結していることができる。
例えばＲ1 はＲ2 を介して間接的にＸに連結しているこ
とができる。
【００１１】本発明は水性分散体としての該化合物を提
供することを含む。所望するならば、該化合物は純粋な
材料として、又は溶剤で希釈されたものとして提供する
こともできる。
【００１２】本発明は多孔性基体を該化合物で処理する
方法も含む。
【００１３】本発明のシラン化合物は疎水性、疎油性及
び親水性官能基を有する異なる成分の縮合生成物であ
る。
【００１４】Ｘ成分は連結基であり、これは疎水性、疎
油性及び／又は親水性含有基に珪素原子を連結する手段
を提供する。この連結基は脂肪族基、芳香族基又は多重
配位子（マルチ−リガンド）原子を含んで成る脂肪族基
であってよい。適切な脂肪族基の例には、ポリオール
と、フェニル、ベンジル及びアルキルベンジル成分を含
む芳香族基の代表例との縮合生成物が含まれる。好まし
くは、Ｘは１又は複数個の窒素含有脂肪族基を含んで成
る。例えば、窒素含有基は親水性、疎水性及び／又は疎
油性−含有基に連結しているアミンであってよく、これ
は例えばアミノ窒素原子と、親水性、疎水性及び／又は
疎油性基に連結した反応性オレフィン系官能基とのマイ
ケル付加反応の手段によって連結されている。他方、窒
素原子と親水性、疎水性及び／又は疎油性基との連結
は、アミノ窒素と、親水性、疎水性及び／又は疎油性基
に連結したイソシアネート官能基との反応によって達成
されうる。他の好ましい態様において、Ｘはポリマー炭
素主鎖、例えばポリアクリレートの炭素主鎖であること
もできる。親水性、疎水性及び／又は疎油性基が別の疎
油性、疎水性又は親水性成分を介して連結していること
も考えられる。例えば、疎水性成分はＸに連結している
か、又は親水性成分を介して間接的に連結していること
ができる。
【００１５】Ｒ1 及びＲ4 は、酸素、窒素又は硫黄のよ
うなヘテロ原子を含む官能基を含んで成る親水特性を有
する基である。これらの官能基は典型的には−ＣＯ
2 Ｈ，−ＣＯ2 - ，−ＳＯ3 Ｈ，−ＳＯ3 - 又は−ＯＨ
を含んで成る。その他の親水性基には、酸化ポリアルキ
レン基、例えば酸化ポリエチレン、プロトン化アミン及
び第四化合物が含まれる。これらの親水性基は、反応性
オレフィン系官能基を含む前駆体を利用することによっ
てシラン化合物に導入することができる。適切なモノマ
ーの例にはアクリル酸又はその他の不飽和型カルボン
酸；スルホン化モノマー、例えば２−アクリルアミド−
２−メチルプロパンスルホン酸及びその塩 (Lubrizol社
よりＡＭＰＳとして商業的に入手可）；３−スルホプロ
ピルアクリレート塩(Aldrich Chem.より商業的に入手
可）；並びに酸化ポリアルキレン基を含むアクリル系モ
ノマー、例えばポリエチレングリコール（４００）ジア
クリレート(Sartomer ３４４；Sartomerより入手可）が
含まれる。他方、親水性基はイソシアネート官能成分、
例えば分子量１０００のポリエチレングリコールとトル
エンジイソシアネートとの反応生成物として導入して、
似たような手法で連結することができるジイソシアネー
ト官能親水性成分を提供することができる。
【００１６】Ｒ2 及びＲ5 は少なくとも１個の疎水性官
能基を含む基であり、そして芳香族又は脂肪族成分を含
んで成る。芳香族成分の代表例はフェニル、ベンジル及
びアルキルベンジル成分である。好ましくは、疎水性基
は４個以上の炭素原子を含んで成る脂肪族基を含んで成
る。一般に、５０個以下の炭素の炭素鎖が最も有効であ
るが、その上限値は有効な粘度により設定される。有効
粘度とは、該化合物又は分散体が十分に低い粘度を示
し、従って多孔性基上に被覆できる又はその中に浸透で
きるものと理解される。これらの官能基はイソオクチル
アクリレート、オクタデシルアクリレート、ヘキサメチ
レンジイソシアネート又は高分子量ジイソシアネート、
例えばHenkel社より入手できるＣ36ジイソシアネートで
ある「ＤＤＩ」１４１０の利用を介して本発明の化合物
の中に導入することができる。
【００１７】Ｒ3 及びＲ6 は少なくとも１個の疎油性官
能基を含む基である。適切な疎油性化合物には、以下の
式により表わされるフルオロ脂肪族基のクラスが含まれ
る。 Ｒf −Ｑ− Ｒf は３〜約２０個の炭素原子、そして最も好ましくは
約３〜約１４個の炭素原子を含むフルオロ脂肪族基であ
る。過フッ素化基は、直鎖、枝分れ枝もしくは環式アル
キレン基、又はそれらの組合せを含むことができる。過
フッ素化アルキル基は任意的に鎖状（catenary) ヘテロ
原子、例えば酸素、窒素、二価又は六価硫黄を含むこと
ができる。好ましくは過フッ素化アルキル基は約４０〜
約７８重量％のフッ素、そしてより好ましくは約５０〜
約７８重量％のフッ素を含む。過フッ素化アルキル基の
末端部分は少なくとも７個のフッ素原子を含んで成る、
例えばＣＦ3 ＣＦ2 ＣＦ2 −，（ＣＦ3)2 ＣＦ−，−Ｃ
Ｆ2 ＳＦ5 等であるべきである。過フッ素化脂肪族基
（即ち、式Ｃn Ｆ2n+1であるもの）が、過フッ素化アル
キル成分のうちで最も好ましい態様である。
【００１８】Ｑは連結基又は共有結合であり、これはＲ
f を連結基Ｘ又は親水性もしくは疎水性基と連結する手
段を提供する。連結基Ｑはヘテロ原子含有基、例えば−
Ｓ−，−Ｏ−及び／もしくは−ＮＲ−を含む基、又はこ
のような基の組合せ、例えば−ＣＯ−，−ＣＯＮＲ−，
ＳＯ2 −，−ＳＯ2 −Ｎ（ＣＨ3)−, −Ｃ3 Ｈ6 Ｃｌ
−，−ＣＯＮＲ−，ＳＯ2 −，−ＳＯ2 Ｎ（ＣＨ3)−,
−ＯＣ2 Ｈ4 −，−ＣnＨ2n（ここでｎは１〜６であ
る）を含んで成ることができる。
【００１９】更に、過フッ素化アルキル成分は、本明細
書に参考として組入れた米国特許第２，８０３，６１５
号の実施例３に記載の通りに調製したエチルパーフルオ
ロオクチルスルホンアミドエチルアクリレート（ただし
メタクリル酸の代わりにアクリル酸を利用した）のよう
なモノマーを用いることによってＸに連結させることが
できる。他の有用なモノマーは、本明細書に参考として
組入れた米国特許第２，７３２，３９８号の実施例５に
記載の通りに調製したパーフルオロオクチルスルホニル
フルオリドの反応生成物であり、これは例えばＸが第一
又は第二アミンに相当するときにアミン官能連結基と反
応することができる。本発明の化合物の中に疎油性基を
組入れる他の方法は、イソシアネート官能フッ素含有成
分と、第一もしくは第二アミン又はアルコール官能基を
含む連結基とを反応させることである。この択一的な方
法の例は、Ｎ−エチル−Ｎ−２−ヒドロキシエチルパー
フルオロオクタンスルホンアミド（この製造方法は米国
特許第２，８０３，６５６号の実施例３に記載されてい
る）とトルエンジイソシアネートとを反応させてイソシ
アネート官能モノマーを生成することにある。
【００２０】本発明の材料における利用に適するその他
の疎油性基には、本明細書に参考として組入れた米国特
許第２，９１８，５０１号に開示されたテトラフルオロ
エチレンとヘキサフルオロプロペンとのオリゴマーが含
まれ、これは付加化学反応を介して、シラン官能材料を
作るように改質されることができる。
【００２１】Ｚは水素、ヒドロキシ基、又はヒドロキシ
官能基へと容易に加水分解されうる任意の基である。例
えば、Ｚはハロゲンであるか、又はＯＲ9 （ここでＲ9
は水素、低級脂肪族基、シランもしくは珪素原子であ
る）でありうる。
【００２２】Ｙは酸素又は以下の式： （Ｒ8) (Ｒ7)（ＳｉＯ) q （式中、ｑは０，１，２，…であり、そして前記Ｒ7 及
びＲ8 は水素、ヒドロキシル、低級アルキル基、例えば
メチル、エチル、プロピル及びブチル基、フッ素化低級
アルキル基又は芳香族基である）を有する化合物を含ん
で成ることのできる連結基である。
【００２３】親水性、疎水性及び疎油性成分の量はその
成分の性質に依存する。例えば、スルホン酸塩はポリエ
チレングリコール成分よりもより親水性であり、従って
スルホン酸塩はポリエチレングリコールよりも少ない量
が必要とされるであろう。同様に、メチル基はオクチル
基よりも疎水性が低く、従ってこの特性のバランスをと
るには実質的により多くのメチル基が必要とされる。
【００２４】多孔性基体における保護及び清浄特性を最
大にしながら水性搬送系の利点を維持するため、本発明
の化合物が少なくとも１個の親水性基、１個の疎水性基
及び１個の疎油性基を含むことが本質的である。３種の
全ての基が分子（即ち、連結基Ｘ）の一領域上に存在し
ていてよいが、油及び水反発特性は分子のその他の領域
にわたって分布された（即ち、側鎖基Ｙに連結された）
種々の官能基によっても得られうる。更に、特性のタイ
プの２個の官能基の存在は反発及び清浄特性に有害な影
響を及ぼすことがなく、そしてしばしば最高の油及び水
反発特性を得るために所望される。
【００２５】本発明のオルガノシラン化合物は種々の方
法で作ることができる。しかしながら、アミノアルキル
アルコキシシランと、親水性、疎水性及び／又は疎油性
基に連結した反応性オレフィン系官能基とのマイケル付
加反応を介してそれらを調製することが好ましい。所望
するならば、この混合物をイソシアネートと更に反応さ
せて親水性、疎水性及び疎油性含有基を有するオリゴマ
ー材料を作るか、又はオリゴマー化プロセスの前に水の
中に分散させることができる。
【００２６】本発明の化合物は正味材料として、溶剤に
より希釈されて、又は好ましくは水性分散体として提供
されうる。もし本発明の化合物を搬送する媒体として溶
剤を用いるなら、この溶剤は単独で、又は水と一緒に利
用できる。適切な溶剤にはアルコール、ケトン、エステ
ル、炭化水素等が含まれる。水と一緒に用いるとき、こ
の溶剤は好ましくは水混和性である。もしこの化合物を
水性分散体として搬送させる場合、又はもしこれらを溶
剤によって希釈させる場合、該化合物の搬送媒体のそれ
ぞれの量は広範囲にわたって変えることができ、そして
それは処理すべき多孔性基体に所望の保護及び清浄性を
授けるように選ばれうる。一般に、好ましくはこの分散
体は約１〜約４０重量％の化合物と約６０〜約９７重量
％の水及び溶剤を含んで成るべきである。
【００２７】所望の清浄性及び反発特性を提供する十分
な量の本発明の化合物を多孔性基体に適用することによ
って、該基体を該化合物で処理する。好ましくは、０．
００２５ ｌ／ｍ2 （１ガロン／１２５平方フィート）
の被覆率でこの化合物を固形分２０％の分散体として適
用する。適用したら、この化合物をこの多孔性基体に浸
透させる。水又は溶剤を蒸発させ、そしてこの化合物を
この多孔性基の少なくとも一部において、その上で、そ
れと、及び／又はその中で反応させる。
【００２８】所望するならば、疎油性官能基、疎水性官
能基及び親水性官能基を有する異なる前駆体をこの多孔
性基体に適用し、そしてその場で本発明の化合物を生成
するように縮合させることができる。もし縮合が部分的
であるなら、この化合物は任意の未反応前駆体と必然的
に共存しているであろう。
【００２９】試験方法 撥油性 処理した試験キューブの撥油性は、処理したコンクリー
ト及び／又はモルタルキューブの表面に鉱油（５０−２
００のセンチポアズ粘度）及び／又はモーター油（Ｓ．
Ａ．Ｅ．３０）の油滴を適用し、その間にこの油滴の接
触角を測定し、そしてビーズ化又は分散性を観察するこ
とによって調べた。油滴を石造表面の上に５分間載せ、
その後ペーパータオルを押し付けることによってその表
面からこれを除いた。この表面を次によごれ又は着色の
任意の指数について調べた。処理したキューブの客観的
な等級付けを提供するために０−５のスケールを利用し
た。高い数値はより優れた撥油性を示す。０は試験キュ
ーブ表面の完全な湿潤及び実質的なよごれ又は着色を示
し、そして５は油滴のビーズ化及びよごれ又は着色が全
くないことを示す。一般に、４以上の撥油性が所望され
る。
【００３０】油清浄性 油清浄性とは、処理した石造表面から油状のよごれ又は
着色を除去する能力である。これは反発性化合物によっ
て予め処理され、且つ周囲条件で７日間にわたって硬化
させた石造試験キューブを、約１／８インチの使用済デ
ィーゼル油(Pennizoil（商標) Ｓ．Ａ．Ｅ．３０、ゼネ
ラルモーター５．７リッターＶ８ディーゼルエンジンの
中で約２０００マイルにわたって使用）の中に２４時間
入れておくことにより測定した。よごれた試験キューブ
を次に商業的に入手できる石造用脱脂剤（例えばチタン
−油 フロー； Titam Chem.社、 Sunnyvale, CAより入
手）により、製造業者の仕様に従って清浄し、そして乾
かした。各試験キューブを一連の４回の汚染／脱脂サイ
クル（各サイクルの間に３日間の乾燥期間が伴う）にか
けた。着色の程度は０−５の客観スケールに等級付けし
た。０はひどいよごれを示し、そして５は着色がないこ
とを示す。一般に４以上の油清浄性級が所望される。
【００３１】水及び塩類遮断特性 処理した試験キューブの水及び塩類遮断特性はテストＮ
ＣＨＲＰ ２４４試験として認められている試験（これ
はナショナル コオペレーティブ ハイウェーイ コミ
ッション（ＮＣＨＲＰ）報告書＃２４４、第IIシリー
ズ、トランスポレーション リサーチ ボード ナショ
ナル アカデミー オブ サイエンス、２１０１コンス
チチューション Ave. ＮＷ，ワシントンＤＣ ２０４１
８により入手可、に記載されている）に従って評価し
た。この試験は水及び塩の攻撃に対する処理サンプルの
耐久性の絶対値を提供する。
【００３２】この試験は、製造業者が推奨する率で試験
キューブに反発処理を適用し、次いでこのキューブを２
４±３℃（７５±５゜Ｆ）及び５０±３％相対湿度で７
日間硬化させることによって行った。処理したキューブ
を次に１５重量％の塩化ナトリウム溶液の中に浸し、こ
れを定期的に秤量した。
【００３３】性能は以下の式を利用して計算した： ％低下＝１００（１−Δ試験キューブ／Δstd.キュー
ブ） （式中； Δ試験キューブ＝試験キューブの重量％の増大であり、
そして Δstd.キューブ＝未処理のコントロールキューブの重量
％の増大である）。
【００３４】高い数値は優れた反発性を示し、そして未
処理コントロールキューブと比較しての吸水性の低下を
表わす。約５％の値の相異は有意な性能差を一般に表わ
す。一般に７０以上の数値が所望される。
【００３５】浸透の深さは、封入せしめた硬化キューブ
を分割し、そしてその分割面を湿らした後の乾燥縁の幅
を測定することによって決定した。以下に詳細するキュ
ーブについて、０．１６cmの水反発剤の浸透が所望され
る。
【００３６】塗料清浄特性 塗料清浄性は、塗料から表面を保護するための反発剤の
能力の測定値である。塗料清浄特性は３Ｍブランドのマ
スキングテープにより部分的にマスクした、反発剤によ
り処理した試験キューブを処理することによって評価し
た。次にKrylon（商標）フラット ブラック スプレー
ペイントをマスクされていない部分にスプレーし、そ
して２４時間乾かした。３Ｍブランドのマジックテープ
を次にこの塗装された表面に貼り、そして瞬時に剥し
た。次にこの残留塗料についてこの試験キューブを目視
で調べ、そして同じ手法の未処理試験キューブと比較し
た。
【００３７】試験サンプル コンクリート及びモルタルのキューブ（２″×２″×
２″）試験サンプルは第１表に示す混合物より調製し
た： 第１表 コンクリート混合物 モルタル混合物 (lbs.／yd3) （重量％） 詳 細 セメント 564 1 レギュラータイプＩ のポートランドセメ ント (ASTM：C150) 添加物 5.0 OZ − 空気共留剤 （ASTM：C260) 微粒凝結体 1,210 2.744 砂 (ASTM：C33) 粗粒凝集体 1,850 − 砂利 (ASTM：C33) （３／４″−＃４） 水 265 0.547 水／セメント比 0.47 − 空気含有量（理論値） ６％ −
【００３８】混合したら、この試験キューブを２８日間
にわたり、このキューブの圧縮強度を７及び２８日目に
てモニターしながら水分−硬化させた。７及び２８日目
の後の測定圧縮強度を以下の第２表に報告する。 第２表 圧縮強度 (psi) コンクリート混合物 モルタル混合物 ７日 ３，３８０ ４，０６０ ２８日 ４，５８０ ４，８２０
【００３９】２８日間の硬化の後且つシール剤により処
理する前に、ゆるいフレーク状の粒状物質を取り除くた
めにこの試験キューブを軽く砂吹きした。
【００４０】
【実施例】
実施例１付加物１ 疎水性基であるイソオクチルアクリレート（ＩＯＡ）
と、連結基であるアミノプロピルトリエトキシシラン
（ＡＰＳ）とのマイケル反応生成物である付加物を、Ｉ
ＯＡ（８９０ｇ，５．２モル）とＡＰＳ（１０００ｇ，
４．５モル、UnionCarbide, Danbury, CTより入手可)
の均質混合物を室温で約４８時間撹拌することによって
調製した。
【００４１】付加物２ 親水性含有基であるポリエチレングリコールジアクリレ
ート（ＰＥＧＤＡ）と連結基であるアミノプロピルトリ
エトキシシラン（ＡＰＳ）とのマイケル反応生成物を、
ＰＥＧＤＡ（１０２５ｇ，２．０モル、 Sartomer ３４
４, Sartomer社、West Chester, PAより入手可) とＡＰ
Ｓ（８９２ｇ，４．０３モル）の均質混合物を室温で約
４８時間撹拌することによって調製した。
【００４２】付加物３ 疎油性基を含むＰＥＧＤＡ／ＡＰＳマイケル付加生成物
の部分パーフルオロスルホニルエステルを、疎油性基で
あるパーフルオロオクチルスルホニルクロリド（１５０
ｇ，０．２８モル、米国特許第３，４２７，３３６号に
従って調製）をイソオクチルトリメトキシシラン（３０
０ｇ，ＶＰ １３１６，Wacker Chemical, Adrian, MI)
の中の付加物２（１５０ｇ，０．１６モル、０．３２等
量）にＮ 2 雰囲気下で加えることによって調製した。こ
の反応物を氷浴の中で冷やし、そして塩化スルホニル
を、強く撹拌しながら約１０分かけて添加した。塩化ス
ルホニルの添加が完了したらこの反応混合物を室温に温
め、そしてＮ2 雰囲気下で約１６時間撹拌した。
【００４３】予備混合物１ イソオクチルトリメトキシシラン（５０ｇ）中で付加物
１（３５ｇ，０．０９モル）と付加物３（５０ｇ）を混
ぜて、親水性、疎水性及び疎油性官能基を含むアルコキ
シシラン−官能成分の混合物を含んで成る予備混合物
（予備混合物１）を作った。予備混合物１を珪酸を含む
表面に適用する前に水に分散せしめた。他方、この予備
混合物１を更に反応させて親水性、疎水性及び疎油性官
能基を含むオリゴマー材料を作ることができる。
【００４４】付加物４ ポリウレア結合によってゆるく架橋した、親水性、疎水
性及び疎油性官能基を含むオリゴマーシラン付加物（付
加物４）を、ヘキサメチレンジイソシアネート（５．０
ｇ，０．０３モル、 Mobay社、Pittsburgh, PAより入手
可) を予備混合物１（６７．５ｇ）を加え、そして周囲
条件にて２４時間この反応混合物を強く撹拌することに
よって調製した。
【００４５】分散体１ａ ２０ｇの予備混合物１を緩かに撹拌しながら水（８０
ｇ）に加えて分散体（分散体１ａ、固形分２０％）を作
り、これを更に撹拌することなく数時間放置した。この
分散体を０．０２５ｍ2 ／ｌ（１２５ ft2／gal)の被覆
率で試験キューブに適用し、次いで室温で約７日間硬化
させ、その後このキューブを油及び水反発性並びに清浄
性能について評価した。この試験結果を第３表において
報告する。
【００４６】分散体１ｂ ２０ｇの付加物４を緩かに撹拌しながら水（８０ｇ）に
加えて分散体（分散体１ｂ、固形分２０％）を作り、こ
れを更に撹拌することなく数時間放置した。この分散体
を０．０２５ｍ2 ／ｌ（１２５ ft2／gal)の被覆率でコ
ンクリート及びモルタル試験キューブに適用し、次いで
室温で約７日間硬化させ、その後このキューブを油及び
水反発性並びに清浄性能について評価した。この結果を
第３表及び第４表において報告する。
【００４７】実施例２付加物５ 疎油性含有基であるＮ−エチルパーフルオロオクチルス
ルホンアミドアクリレート（ＮＥＰＯＳＡ，３Ｍ， St.
Paul, MNよりＦＸ−１３として入手可）と、連結基であ
るアミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＳ）とのマ
イケル付加生成物で付加物を、ＮＥＰＯＳＡ（２５０
ｇ，０．４モル）とＡＰＳ（８８ｇ，０．４モル）の均
質混合物を室温で約４８時間撹拌することによって調製
した。
【００４８】予備混合物２ イソオクチルトリメトキシシラン（５０ｇ）中の、付加
物５（３５ｇ，０．０４モル）、付加物１（５０ｇ，
０．１３モル）及び付加物２（３５ｇ，０．０５モル）
より成る、親水性、疎水性及び疎油性官能基を含むシラ
ン−官能成分の混合物を、周囲温度で約３時間撹拌して
予備混合物（予備混合物２）を作った。
【００４９】付加物６ ポリウレア結合によってゆるく架橋した、親水性、疎水
性及び疎油性官能基を含むオリゴマーシラン付加物（付
加物６）を、ヘキサメチレンジイソシアネート（５．０
ｇ，０．０３モル、 Mobay社、Pittsburgh, PAより入手
可) を予備混合物２（７７．５ｇ）を加え、そして周囲
条件にて２４時間この反応混合物を強く撹拌することに
よって調製した。
【００５０】分散体２ａ ２０ｇの予備混合物２を緩かに撹拌しながら水（８０
ｇ）に加えて分散体（分散体２ａ）を作り、これを更に
撹拌することなく数時間放置した。この分散体を０．０
２５ｍ2 ／ｌ（１２５ ft2／gal)の被覆率で試験キュー
ブに適用し、次いで室温で約７日間硬化させ、その後こ
のキューブを油及び水反発性並びに清浄性能について評
価した。この試験結果を第３表において報告する。
【００５１】分散体２ｂ ２０ｇの付加物６を緩かに撹拌しながら水（８０ｇ）に
加えて分散体を作り、これを更に撹拌することなく数時
間放置した。この分散体を０．０２５ｍ2 ／ｌ（１２５
ft2／gal)の被覆率でコンクリート及びモルタル試験キ
ューブに適用し、次いで室温で約７日間硬化させ、その
後このキューブを油及び水反発性並びに清浄性能につい
て評価した。この結果を第３表において報告する。
【００５２】比較例１ この例は、実施例２のそれぞれの付加物を独立で又は他
の一種類のみの付加物と組合せて用いたときの、油及び
水反発特性を提供する並びに適切な清浄特性を提供する
その能力を調べている。比較例１ａ 付加物５（２０ｇ）をエチルアルコール（８０ｇ）に希
釈し、得られる溶液を０．０２５ｍ2 ／ｌ（１２５ ft2
／gal)の被覆率でコンクリート及びモルタルキューブに
適用し、そして室温で約７日間放置し、その後このキュ
ーブを油及び水反発性並びに清浄特性について前記した
通りに評価した。
【００５３】疎油性基のみを含む化合物はある程度の撥
油特性を示したが、わずかな水遮断特性及び劣った清浄
性を示した。
【００５４】比較例１ｂ 付加物５（３５ｇ，０．０４７モル）、付加物１（５０
ｇ，０．１３モル）及びイソオクチルトリメトキシシラ
ン（５０ｇ）より成る、親水性及び疎油性官能基を有す
るシラン又はアルコキシシラン官能成分の混合物を含む
予備混合物（予備混合物３）を、この混合物を周囲温度
で約３時間撹拌することによって調製した。この予備混
合物から分散体を調製することは、これが親水性官能基
を欠いているためにできず、従ってこの予備混合物２０
ｇをエチルアルコールに希釈し、この溶液を０．０２５
ｍ2 ／ｌ（１２５ ft2／gal)の被覆率でコンクリートキ
ューブに適用し、次いで室温で約７日間硬化させ、その
後このキューブを前記した通り、油及び水反発特性並び
に清浄特性について評価した。処理サンプルは清浄試験
に合格しなかった。
【００５５】比較例１ｃ 付加物２（２５ｇ）及び付加物３（２５ｇ）より成る、
親水性及び疎油性官能基を含むシラン又はアルコキシシ
ラン官能成分の混合物を含む予備混合物（予備混合物
４）を、この混合物を周囲温度で約３時間撹拌すること
によって調製した。得られる予備混合物２０ｇを水（８
０ｇ）に強く撹拌しながら加えて分散体（固形分２０
％）を作り、これを０．０２５ｍ2 ／ｌ（１２５ ft2／
gal)の被覆率でコンクリートキューブに適用した。この
キューブを室温で約７日間硬化させた後、油及び水反発
特性並びに清浄特性について評価した。この試験キュー
ブに関して撥水特性は低かった。
【００５６】比較例１ｄ 付加２（２５ｇ）及び付加物５（２５ｇ）より成る、親
水性及び疎油性官能基を有するアルコキシシラン官能成
分の混合物を含む予備混合物（予備混合物５）を、この
混合物を周囲温度で約３時間撹拌することによって調製
し、そして比較例１ｃに記載の通りに試験した。この試
験キューブに関して、撥水性は低かった。
【００５７】比較例１ｅ 疎水性官能基を含む常用のシラン処理組成物を以下の通
りに調製した。ミネラルスピリット中の固形分２０％の
イソオクチルトリメトキシシラン溶液を０．０２５ｍ2
／ｌ（１２５ ft2／gal)の被覆率でコンクリート及びモ
ルタル試験キューブに適用し、次いで室温で約７日間硬
化させ、その後このキューブを油及び水反発特性、塗料
保護性、並びに清浄性能について評価した。第３表及び
第４表に報告する試験結果は、撥油性、塗料保護性及び
清浄性が不十分であることを示す。
【００５８】実施例３ 親水性、疎水性及び疎油性官能基を含むシランターポリ
マーを、アクリル酸、トリメトキシシリルプロピルメタ
クリレート、２−メチルヘキシルメタクリレート及びＮ
−エチルパーフルオロオクチルスルホンアミドアクリレ
ートの遊離基重合によって調製した。従って、トルエン
（３０ｇ）、イソプロパノール（３０ｇ）、メルカプト
酢酸（１．５ｇ）、アゾビスイソブチロニトリル（０．
６ｇ）、アクリル酸（５．０ｇ，０．０７モル）、トリ
メトキシシリルプロピルメタクリレート（１０．０ｇ，
０．０４モル）、２−エチルヘキシルメタクリレート
（２５．０ｇ，０．１４モル、Aldrich Chemical社より
入手可) 及びＮ−エチルパーフルオロオクチルスルホン
アミドアクリレート（５．０ｇ，０．０１モル）の混合
物を、６０℃にて、撹拌しながら、Ｎ2 雰囲気下で約１
６時間撹拌した。ロータリーエバポレーター(Buchi, モ
デル１２１）及び水アスピレーター真空器を用いてこの
反応混合物から溶媒を除去し、粘性ポリマー油を作っ
た。このポリマーの安定分散体を、このターポリマーの
一部（１０ｇ）をイソオクチルトリメトキシシラン（１
０ｇ）と混ぜ、次いで得られる混合物をＮａＯＨ（１
ｇ）を含む水（７９ｇ）に強く撹拌しながら加えること
によって調製した。この分散体を０．０２５ｍ2 ／ｌ
（１２５ ft2／gal)の被覆率でコンクリート及びモルタ
ル試験キューブに適用し、次いで室温で約７日間硬化さ
せ、その後このキューブを油及び水反発特性及び清浄性
能について評価した。試験結果を第３表に報告する。
【００５９】比較例２ 疎水性及び親水性官能基を含むシラン化合物のサンプル
を以下の通りに調製した。イソオクチルトリメトキシシ
ラン（５０ｇ）中の、付加物１（３５ｇ，０．０９モ
ル）及び付加物２（５０ｇ，０．０５モル）より成る、
親水性及び疎水性官能基を含むアルコキシシラン官能成
分の混合物を、Ｎ2 雰囲気下で約１２時間、周囲温度で
撹拌した。得られる混合物を、この付加物にヘキサメチ
レンジイソシアネート（５．０ｇ，０．０３モル）を加
え、そして周囲条件で２４時間この反応混合物を強く撹
拌することによってオリゴマー化して、ポリウレア結合
によってゆるく架橋した親水性及び疎水性官能基を含む
オリゴマーを作った。
【００６０】次にこの反応混合物の一部（２０ｇ）を水
（８０ｇ）に、分散体（固形分２０％）が作れるような
十分な強さの撹拌を伴いながら加え、これを更に撹拌す
ることなく数時間放置した。この分散体を０．０２５ｍ
2 ／ｌ（１２５ ft2／gal)の被覆率でコンクリート及び
モルタル試験キューブに適用し、次いで室温で約７日間
硬化させ、その後このキューブを油及び水反発特性並び
に清浄性能について評価した。
【００６１】
【表１】
【００６２】
【表２】
【００６３】一般に、本発明の化合物により処理したキ
ューブは処理していないものより優れた性能を示した。
本発明の化合物により処理したキューブは、水性及び油
性の攻撃の両者に対して優れた反発特性、塗料保護性、
並びに油及び塗料清浄性を示した。疎水性成分の排除は
処理キューブの反発特性を低めた。同様に、疎油性成分
の排除は処理キューブの撥油特性を０にまで低めた。更
に、親水性及び疎油性官能基を欠く化合物は、処理基体
を塗料攻撃から保護しなかった。
【００６４】まとめると、多孔性基体に反発特性を授け
る及びその清浄特性を高めることのできる新規なオルガ
ノシラン化合物を詳細した。特定の実施態様及び実施例
を開示したが、これらは本発明を例示及び説明するもの
にすぎない。
フロントページの続き (72)発明者 ジェイムス フレデリック サンダース アメリカ合衆国，ミネソタ 55144−1000, セント ポール，スリーエム センター （番地なし)

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 次式： 【化１】 （式中：Ｒ1 は少なくとも１個の親水性官能基を含む基
    であり；Ｒ2 は少なくとも１個の疎水性官能基を含む基
    であり；Ｒ3 は少なくとも１個の疎油性官能基を含む基
    であり；Ｒ4 は少なくとも１個の親水性官能基を含む基
    であり；Ｒ5 は少なくとも１個の疎水性官能基を含む基
    であり；Ｒ6 は少なくとも１個の疎油性官能基を含む基
    であり；Ｘは連結成分であり；Ｙは第二連結成分であ
    り；ＺはＨ，ＯＨ又はＯＨに加水分解することができる
    成分であり；ｍ及びｎは０，１，２又は３であり、且つ
    ｍ＋ｎ＝３であり；ａは０，１，２又は３であり；ｂは
    ０，１，２又は３であり；ｃは０，１，２又は３であ
    り；ここでｍ＝０のとき、ａ，ｂ，ｃは≧１であり；ｍ
    ≧１のとき、ｄは０，１，２…であり；ｅは０，１，２
    …であり；ｆは０，１，２…であり；ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋
    ｅ＋ｆ≧３であり、ここでａ＋ｄ＝１又はそれより大き
    く；ｂ＋ｅ＝１又はそれより大きく；ｃ＋ｆ＝１又はそ
    れより大きい）を含んで成る反応性前駆体に由来するオ
    ルガノシラン化合物。
  2. 【請求項２】 前記Ｘが、多重配位子ヘテロ原子、脂肪
    族基又は芳香族基を含む脂肪族基を含んで成る群から選
    ばれる、請求項１に記載の化合物。
  3. 【請求項３】 前記Ｒ2 及びＲ5 が、脂肪族又は芳香族
    基を含む疎水性基から選ばれる、請求項１に記載の化合
    物。
  4. 【請求項４】 前記Ｒ1 及びＲ4 が、酸素を含む親水
    基、硫黄を含む親水性基、窒素を含む親水性基及びその
    組合せを含んで成る親水性基の群から選ばれる、請求項
    １に記載の化合物。
  5. 【請求項５】 前記Ｒ3 及びＲ6 がフッ素化脂肪族基で
    ある、請求項１に記載の化合物。
  6. 【請求項６】 前記Ｚがハロゲンである、請求項１に記
    載の化合物。
  7. 【請求項７】 前記Ｚが次式： ＯＲ9 （式中、Ｒ9 は水素、脂肪族基、シラン又は珪素原子を
    含んで成る群から選ばれる）で表わせる、請求項１に記
    載の化合物。
  8. 【請求項８】 前記Ｙが酸素又はシロキサンを含んで成
    る群から選ばれ、前記シロキサンが （Ｒ7) (Ｒ8)（ＳｉＯ) q （式中、ｑは１，２，…であり、そして前記Ｒ7 及びＲ
    8 は低級アルキル、フッ素化低級アルキル又は芳香族基
    より成る群から選ばれる）を含んで成る、請求項１に記
    載の化合物。
  9. 【請求項９】 前記Ｘが少なくとも１個の窒素を含む脂
    肪族基を含んで成る、請求項２に記載の化合物。
  10. 【請求項１０】 前記化合物が反応性前駆体の混合物に
    由来する、請求項１に記載の化合物。
  11. 【請求項１１】 前記化合物が独立に適用された前駆体
    に由来する、請求項１に記載の化合物。
  12. 【請求項１２】 ａ．次式： 【化２】 （式中：Ｒ1 は少なくとも１個の親水性官能基を含む基
    であり；Ｒ2 は少なくとも１個の疎水性官能基を含む基
    であり；Ｒ3 は少なくとも１個の疎油性官能基を含む基
    であり；Ｒ4 は少なくとも１個の親水性官能基を含む基
    であり；Ｒ5 は少なくとも１個の疎水性官能基を含む基
    であり；Ｒ6 は少なくとも１個の疎油性官能基を含む基
    であり；Ｘは連結成分であり；Ｙは第二連結成分であ
    り；ＺはＨ，ＯＨ又はＯＨに加水分解することができる
    成分であり；ｍ及びｎは０，１，２又は３であり、且つ
    ｍ＋ｎ＝３であり；ａは０，１，２又は３であり；ｂは
    ０，１，２又は３であり；ｃは０，１，２又は３であ
    り；ここでｍ＝０のとき、ａ，ｂ，ｃは≧１であり；ｍ
    ≧１のとき、ｄは０，１，２…であり；ｅは０，１，２
    …であり；ｆは０，１，２…であり；ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋
    ｅ＋ｆ≧３であり、ここでａ＋ｄ＝１又はそれより大き
    く；ｂ＋ｅ＝１又はそれより大きく；ｃ＋ｆ＝１又はそ
    れより大きい）を含んで成るオルガノシラン化合物；並
    びに ｂ．水、を含んで成る、水及び油性攻撃に反発するよう
    に、並びに油清浄性を授けるようにする多孔性基体の処
    理のための水性分散体。
  13. 【請求項１３】 ａ．次式： 【化３】 （式中：Ｒ1 は少なくとも１個の親水性官能基を含む基
    であり；Ｒ2 は少なくとも１個の疎水性官能基を含む基
    であり；Ｒ3 は少なくとも１個の疎油性官能基を含む基
    であり；Ｒ4 は少なくとも１個の親水性官能基を含む基
    であり；Ｒ5 は少なくとも１個の疎水性官能基を含む基
    であり；Ｒ6 は少なくとも１個の疎油性官能基を含む基
    であり；Ｘは連結成分であり；Ｙは第二連結成分であ
    り；ＺはＨ，ＯＨ又はＯＨに加水分解することができる
    成分であり；ｍ及びｎは０，１，２又は３であり、且つ
    ｍ＋ｎ＝３であり；ａは０，１，２又は３であり；ｂは
    ０，１，２又は３であり；ｃは０，１，２又は３であ
    り；ここでｍ＝０のとき、ａ，ｂ，ｃは≧１であり；ｍ
    ≧１のとき、ｄは０，１，２…であり；ｅは０，１，２
    …であり；ｆは０，１，２…であり；ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋
    ｅ＋ｆ≧３であり、ここでａ＋ｄ＝１又はそれより大き
    く；ｂ＋ｅ＝１又はそれより大きく；ｃ＋ｆ＝１又はそ
    れより大きい）を含んで成るオルガノシラン化合物；並
    びに ｂ．溶剤、を含んで成る、水及び油性攻撃に反発するよ
    うにする、並びに油清浄性を授けるようにする多孔性基
    体の処理に用いるための組成物。
  14. 【請求項１４】 多孔性基体を有する製品を水及び油性
    攻撃から保護する方法であって、以下の段階： ａ．次式： 【化４】 （式中：Ｒ1 は少なくとも１個の親水性官能基を含む基
    であり；Ｒ2 は少なくとも１個の疎水性官能基を含む基
    であり；Ｒ3 は少なくとも１個の疎油性官能基を含む基
    であり；Ｒ4 は少なくとも１個の親水性官能基を含む基
    であり；Ｒ5 は少なくとも１個の疎水性官能基を含む基
    であり；Ｒ6 は少なくとも１個の疎油性官能基を含む基
    であり；Ｘは連結成分であり；Ｙは第二連結成分であ
    り；ＺはＨ，ＯＨ又はＯＨに加水分解することができる
    成分であり；ｍ及びｎは０，１，２又は３であり、且つ
    ｍ＋ｎ＝３であり；ａは０，１，２又は３であり；ｂは
    ０，１，２又は３であり；ｃは０，１，２又は３であ
    り；ここでｍ＝０のとき、ａ，ｂ，ｃは≧１であり；ｍ
    ≧１のとき、ｄは０，１，２…であり；ｅは０，１，２
    …であり；ｆは０，１，２…であり；ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋
    ｅ＋ｆ≧３であり、ここでａ＋ｄ＝１又はそれより大き
    く；ｂ＋ｅ＝１又はそれより大きく；ｃ＋ｆ＝１又はそ
    れより大きい）を含んで成るオルガノシラン化合物を、
    前記基体の表面を浸すのに十分な量において前記製品に
    適用し；そして ｂ．前記化合物を前記製品に浸透させて硬化すること、
    を含んで成る方法。
  15. 【請求項１５】 前記Ｘが、多重配位子ヘテロ原子、脂
    肪族基又は芳香族基を含む脂肪族基を含んで成る群から
    選ばれる、請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記Ｒ2 及びＲ5 が、脂肪族又は芳香
    族基を含む疎水性基から選ばれる、請求項１４に記載の
    方法。
  17. 【請求項１７】 前記Ｒ1 及びＲ4 が、酸素を含む親水
    基、硫黄を含む親水性基、窒素を含む親水性基及びその
    組合せを含んで成る親水性基の群から選ばれる、請求項
    １４に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記Ｒ3 及びＲ6 がフッ素化脂肪族基
    である、請求項１４に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記Ｚがハロゲンである、請求項１４
    に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記Ｚが次式： ＯＲ9 （式中、Ｒ9 は水素、脂肪族基、シラン又は珪素原子を
    含んで成る群から選ばれる）で表わせる、請求項１４に
    記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記Ｙが酸素又はシロキサンを含んで
    成る群から選ばれ、前記シロキサンが （Ｒ7) (Ｒ8)（ＳｉＯ) q （式中、ｑは１，２，…であり、そして前記Ｒ7 及びＲ
    8 は低級アルキル、フッ素化低級アルキル又は芳香族基
    より成る群から選ばれる）を含んで成る、請求項１４に
    記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記Ｘが少なくとも１個の窒素を含む
    脂肪族基を含んで成る、請求項１５に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記化合物が反応性前駆体の混合物に
    由来する、請求項１４に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記化合物が独立に適用された前駆体
    に由来する、請求項１４に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 前記化合物を適用前に水性溶液の中に
    分散する段階を更に含んで成る、請求項１４に記載の方
    法。
  26. 【請求項２６】 前記化合物を適用前に溶剤により希釈
    する段階を更に含んで成る、請求項１４に記載の方法。
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