JPH0693254A - 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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JPH0693254A
JPH0693254A JP3183895A JP18389591A JPH0693254A JP H0693254 A JPH0693254 A JP H0693254A JP 3183895 A JP3183895 A JP 3183895A JP 18389591 A JP18389591 A JP 18389591A JP H0693254 A JPH0693254 A JP H0693254A
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JP
Japan
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water
emulsifier
polyoxyethylene
organic silicon
homomixer
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JP3183895A
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Takehiro Suzuki
健弘 鈴木
Masashi Koide
昌史 小出
Masahiro Fujii
雅弘 藤井
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Toyo Ink Mfg Co Ltd
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Toyo Ink Mfg Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は,コンクリート用水性型浸透性吸水防
止材として有用であり耐水性に優れた水性有機珪素系組
成物を提供する。 【構成】(a)アルキルアルコキシシランおよびまたは
その縮合物,(b)乳化剤および(c)水, を含み, か
つ(a)成分が全体の45重量%〜65重量%含有して
なる ことを特徴とする水性有機珪素系組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業の利用分野】本発明は,コンクリート用水性型浸
透性吸水防止材として有用であり,耐水性に優れた水性
有機珪素系組成物に関する。さらに詳しく言えば,
(a)アルキルアルコキシシランおよびまたはその縮合
物,(b)乳化剤および(c)水,を含み,かつ(a)
成分が全体の45重量%〜65重量%含有してなる水性
有機珪素系組成物に関する。
【0002】
【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浸透性吸水防止材とし
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,揮発性およ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,比較的毒性の少ないイソプロピ
ルアルコールを溶剤に用いた場合,蒸発が急速であるた
め基材への浸透が制限される等の問題点があった。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
ート表面には塗布できない等の問題点があった。
【0003】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。
【0004】それらの問題点を解決する手段として最近
非イオン性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)が報告されたが,シラン
成分が40重量%より高濃度の例はこれまでない。シラ
ン成分の濃度が高過ぎると揮発性,引火性等に問題が生
じる場合もあるが,70重量%までなら濃度が高い方が
一回の塗布で多量のシランを深く浸透させることができ
るので,非塗布基材の表層部に厚い疎水層を形成するた
めより耐久性が向上すると考えられ,シラン濃度40重
量%以上のアルキルアルコキシシランの水性分散体が期
待されていた。
【0005】
【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を重ねた結果,基本的に
(a)アルキルアルコキシシランおよびまたはその縮合
物,(b)乳化剤および(c)水, を含み,かつ(a)
成分が全体の45重量%〜65重量%含有してなる水性
有機珪素系組成物がシラン濃度が高いに拘わらず優れた
乳化安定性を示すことが見いだされた。特に,乳化剤と
してpHがやや高いイミダゾリン型カチオン性乳化剤を
用いると,少量で優れた乳化安定性得られるだけでな
く,アルコキシシリル基の安定性にも効果があることが
見い出された。
【0006】本発明で使用するアルキルアルコキシシラ
ン,およびまたはその縮合物としては特に制限はない
が,アルキルトリアルコキシシラン,およびまたはジア
ルキルジアルコキシシランおよびまたはトリアルキルモ
ノアルコキシシランが上げられる。一般に,アルキルア
ルコキシシランは珪素に少なくとも一個の炭素数が1〜
20のアルキル基,および少なくとも一個の炭素数が1
〜4のアルコキシ基が挙げられる。
【0007】例えば,メチルトリメトキシシラン,メチ
ルトリエトキシシラン,エチルトリメトキシシラン,エ
チルトリエトキシシラン,プロピルトリメトキシシラ
ン,プロピルトリエトキシシラン,ブチルトリメトキシ
シラン,ブチルトリエトキシシラン,ペンチルトリメト
キシシラン,ペンチルトリエトキシシラン,ヘキシルト
リメトキシシラン,ヘキシルトリエトキシシラン,ヘプ
チルトリメトキシシラン,ヘプチルトリエトキシシラ
ン,オクチルトリメトキシシラン,オクチルトリエトキ
シシラン,ノニルトリメトキシシラン,ノニルトリエト
キシシラン,デシルトリメトキシシラン,デシルトリエ
トキシシラン,ウンデシルトリメトキシシラン,ウンデ
シルトリエトキシシラン,ドデシルトリメトキシシラ
ン,ドデシルトリエトキシシラン,トリデシルトリメト
キシシラン,トリデシルトリエトキシシラン,テトラデ
シルトリメトキシシラン,テトラデシルトリエトキシシ
ラン,ペンタデシルトリメトキシシラン,ペンタデシル
トリエトキシシラン,ヘキサデシルトリメトキシシラ
ン,ヘキサデシルトリエトキシシラン,ヘプタデシルト
リメトキシシラン,ヘプタデシルトリエトキシシラン,
オクタデシルトリメトキシシラン,オクタデシルトリエ
トキシシラン,ノナデシルトリメトキシシラン,ノナデ
シルトリエトキシシラン,エイコシルトリメトキシシラ
ン,エイコシルトリエトキシシラン等のアルキルトリア
ルコキシシラン,フェニルトリメトキシシラン,フェニ
ルトリエトキシシラン等のアリールトリアルコキシシラ
ン,ジメチルジメトキシシランオクチルメチルジメトキ
シシラン,オクタデシルメチルジメトキシシラン,ジフ
ェニルジメトキシシラン等のジアルキルジアルコキシシ
ランあるいはジアリールジアルコキシシラン,東芝シリ
コーン(株)製XC95−418,XC95−468,
XC95−470,XC95−472等のフオロアルキ
ルシランあるいはこれらの部分縮合物が挙げられる。
【0008】アルキルアルコキシシランあるいはその部
分縮合物を水性乳化するときに必要な乳化剤は特に制限
はない。アニオン性乳化剤,ノニオン性乳化剤,カチオ
ン性乳化剤,両性乳化剤,水溶性樹脂等が使用できる。
アニオン性乳化剤としては,脂肪酸塩,アルキル硫酸エ
ステル塩,アルキルアリールスルフォン酸塩,アルキル
ナフタレンスルフォン酸塩,ジアルキルスルホコハク酸
塩,アルキルジアリールエーテルジスルフォン酸塩,ア
ルキルリン酸塩,ポリオキシエチレンアルキルエーテル
硫酸塩,ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル
硫酸塩,ナフタレンスルフォン酸フォルマリン縮合物,
ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル塩,グリセ
ロールボレイト脂肪酸エステル,ポリオキシエチレング
リセロール脂肪酸エステル等が挙げられる。ノニオン性
乳化剤としては,ポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル,ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル,ポ
リオキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマ
ー,ソルビタン脂肪酸エステル,ポリオキシエチレンソ
ルビタン脂肪酸エステル,ポリオキシエチレンソルビト
ール脂肪酸エステル,グリセリン脂肪酸エステル,ポリ
オキシエチレン脂肪酸エステル,ポリオキシエチレンア
ルキルアミン等が挙げられる。また,一般的なノニオン
性乳化剤の他に,フッ素系ノニオン性乳化剤やシリコー
ン系ノニオン性乳化剤も使用することができる。
【0009】シリコーン系のノニオン性乳化剤として
は,例えば式(I)
【0010】あるいは式(II) 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。
【0011】フッ素系のノニオン性乳化剤としては,例
えば式(III) 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。
【0012】カチオン性乳化剤としては,アルキルアミ
ン塩,第四級アンモニウム塩,アルキルピリジニウム
塩,アルキルイミダゾリウム塩等が挙げられる。両性乳
化剤としては,アルキルベタイン,アルキルアミンオキ
サイド,ホスファジルコリン(レシチンとも言う)等が
挙げられる。アニオン型水溶性樹脂としては,アニオン
型アクリル水溶性樹脂,α−オレフィン/無水マレイン
酸樹脂,液状マレイン化ポリブタジエン等,ノニオン型
水溶性樹脂としては,ポリビニルアルコール,セルロー
ス誘導体等,カチオン型水溶性樹脂としては,カチオン
型アクリル水溶性樹脂,キトサン,ポリエチレンイミ
ン,ポリアクリル酸ヒドラジド等が挙げられるが必ずし
もこれ限定されるものではない。また,以上挙げた乳化
剤を用いて乳化重合した樹脂も乳化剤として使用するこ
とができる。例えば,一般によく知られているα,β不
飽和二重結合を有する単量体を乳化剤の存在下で重合開
始剤を用いて乳化重合したものとして,スチレン−ブタ
ジエン乳化共重合体,エチレン−酢酸ビニル乳化共重合
体,塩化ビニリデン−塩化ビニル乳化共重合体等が,さ
らにコロイダルシリカ,アルミナゾルを併用したものも
挙げることができるが必ずしもこれらに限定されるもの
ではない。さらにこれらの乳化剤を任意に混合して使用
することができる。
【0013】また,アルコキシシランは酸性で加水分解
を起こしやすいのでpH7〜pH10に調節すればより
貯蔵安定性が向上する。このことから,pHが高い乳化
剤,例えばイミダゾリン型の乳化剤を使用するのが望ま
しい。イミダゾリン型乳化剤はpHが高いだけでなくシ
ランの乳化剤としても優れた乳化力を持つ。イミダゾリ
ン型は,アミノエチルエタノールアミンに脂肪酸を20
0〜250℃で反応させてできたイミダゾリン誘導体を
さらに加工して第4級アンモニウム塩型のカチオンある
いは両性界面活性剤としたものである。代表的なものに
アンヒトール20Y(花王製),Texnol IL,
Texnol IO(日本乳化剤製)等がある。
【0014】乳化剤量は特に制限はないが,安定性およ
び耐水性を考えるとアルキルアルコキシシランに対して
0.05重量%〜20重量%が望ましい。0.05重量
%以下では安定な水性分散体が得られず,20重量%以
上では塗工後充分な耐水性が期待できない。望ましくは
0.1重量%〜10重量%であれば貯蔵安定性と耐水性
の両方の特性が得られる。シランは塗布量が多い程深く
浸透する。そして,シランが深く浸透する程コンクリー
ト表層部に形成される疎水層が厚く,それだけ長期的な
耐久性が保障されると考えられる。1回の塗布でシラン
成分を深く浸透させるにはシラン成分濃度をきるだけ高
くすればよい。このことから,シラン成分濃度は45重
量%から60重量%が望ましい。45重量%より少ない
と1回の塗布量では充分浸透せず長期的な耐久性が得ら
れない。また,濃度が低いとそれだけ粘度も低くいため
タレが多く,実際の塗布量が少なくなってしまう場合も
ある。シラン成分濃度が65重量%より多いと非常に乳
化が困難になることや,シランの性質によって水性の特
性を生かせなくなることがある。乳化方法は一般に使用
する方法が用いられる。例えば,ホモミクサー等で高速
撹拌しながらこれに前述の乳化剤とともにアルキルアル
コキシシランを少しずつ滴下するとシラン系水性乳化物
が得られる。
【0015】
【発明の作用】かくして得られた組成物は,これまでに
ない高濃度且つ安定な水性型シラン系分散体であるた
め,コンクリート用浸透性吸水防止材として有用であ
る。また,本発明の組成物は50℃,一ヶ月の貯蔵後も
増粘することなく優れた貯蔵安定性を示した。このよう
に本発明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。
【0016】
【実施例】
実施例1 n−ヘキシルトリエトキシシラン60gおよびポリオキ
シエチレンステアリルエーテル0.8gおよびラウリル
硫酸ナトリウム0.04gを混合し,ホモミクサーで高
速撹拌して,これに水40gを徐々に加えることにより
常温で6ヶ月以上安定な白色水性エマルジョンが得られ
た。
【0017】実施例2 n−ヘキシルトリエトキシシラン60gおよび2−ヘプ
タデセニル−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムクロラ
イド0.8gを混合し,ホモミクサーで高速撹拌して,
これに水40gを徐々に加えることにより常温で6ヶ月
以上安定な白色水性エマルジョンが得られれた。
【0018】実施例3 n−デシルトリエトキシシラン100g,レシチン0.
5g,およびポリオキシエチレンオレイル燐酸エステル
1.5gを混合し,ホモミクサーで高速撹拌して,これ
に水120gを徐々に加えることにより常温で6ヶ月以
上安定な白色水性エマルジョンが得られた。
【0019】実施例4 n−ヘキシルトリエトキシシラン80g,XC95−4
72(東芝シリコーン(株)製フルオロアルキルアルコ
キシシラン)20g,レシチン0.5g,およびポリオ
キシエチレンオレイル燐酸エステル1.5gを混合し,
ホモミクサーで高速撹拌して,これに水120gを徐々
に加えることにより常温で6ヶ月以上安定な白色水性エ
マルジョンを得た。
【0020】実施例5 n−ヘキシルトリエトキシシラン100g,レシチン
0.5g,およびポリオキシエチレンオレイル燐酸エス
テル1.5gを混合し,ホモミクサーで高速撹拌して,
これに水60gおよびトークリルW−247(当社水性
アクリルエマルジョン)60gを加えることにより常温
で6ヶ月以上安定な白色水性エマルジョンを得た。
【0021】実施例6 n−ヘキシルトリエトキシシラン100g,レシチン
0.1g,オクタデセン−無水マレイン酸共重合体樹脂
1.5g,およびジメチルエタノールアミン1.5gを
混合し,ホモミクサーで高速撹拌して,これに水120
gを徐々に加えることにより常温で6ヶ月以上安定な白
色水性エマルジョンを得た。
【0022】比較例1 n−ヘキシルトリエトキシシラン40gおよびポリオキ
シエチレンステアリルエーテル0.8gおよびラウリル
硫酸ナトリウム0.04gを混合し,ホモミクサーで高
速撹拌して,これに水160gを徐々に加えることによ
り常温で6ヶ月以上安定な白色水性エマルジョンが得ら
れた。
【0023】比較例2 n−ヘキシルトリエトキシシラン40gおよび2−ヘプ
タデセニル−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムクロラ
イド0.8gを混合し,ホモミクサーで高速撹拌して,
これに水160gを徐々に加えることにより常温で6ヶ
月以上安定な白色水性エマルジョンが得られれた。
【0024】比較例3 n−デシルトリエトキシシラン60g,レシチン0.5
g,およびポリオキシエチレンオレイル燐酸エステル
1.5gを混合し,ホモミクサーで高速撹拌して,これ
に水140gを徐々に加えることにより常温で6ヶ月以
上安定な白色水性エマルジョンが得られた。
【0025】比較例4 n−ヘキシルトリエトキシシラン50g,XC95−4
72(東芝シリコーン(株)製フルオロアルキルアルコ
キシシラン)10g,レシチン0.5g,およびポリオ
キシエチレンオレイル燐酸エステル1.5gを混合し,
ホモミクサーで高速撹拌して,これに水140gを徐々
に加えることにより常温で6ヶ月以上安定な白色水性エ
マルジョンを得た。
【0026】比較例5 n−ヘキシルトリエトキシシラン40g,レシチン0.
5g,およびポリオキシエチレンオレイル燐酸エステル
1.5gを混合し,ホモミクサーで高速撹拌して,これ
に水100gおよびトークリルW−247(当社水性ア
クリルエマルジョン)60gを加えることにより常温で
6ヶ月以上安定な白色水性エマルジョンを得た。
【0027】比較例6 n−ヘキシルトリエトキシシラン60g,レシチン0.
1g,オクタデセン−無水マレイン酸共重合体樹脂1.
5g,およびジメチルエタノールアミン1.5gを混合
し,ホモミクサーで高速撹拌して,これに水140gを
徐々に加えることにより常温で6ヶ月以上安定な白色水
性エマルジョンを得た。
【0028】比較例7 n−ヘキシルトリエトキシシラン70gおよびポリオキ
シエチレンステアリルエーテル0.8gおよびラウリル
硫酸ナトリウム0.04gを混合し,ホモミクサーで高
速撹拌して,これに水30gを徐々に加えたが乳化せ
ず,二層に分離した。
【0029】浸透性試験 7cm×7cm×2cmのモルタル試験片(JISR−
5201)の打設面に300g/m2塗布して,24時
間後割断し,断面に5%メチレンブルー水溶液を吹き付
け,着色しない撥水部の深さを5カ所測定し平均し浸透
深さを求めた。
【0030】
【表1】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)アルキルアルコキシシランおよびま
    たはその縮合物,(b)乳化剤および(c)水,を含
    み,かつ(a)成分が全体の45重量%〜65重量%含
    有してなることを特徴とする水性有機珪素系組成物。
  2. 【請求項2】(b)乳化剤がイミダゾリン型カチオン性
    乳化剤である請求項1記載の組成物。
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