JPH0827422A - シリカ系被膜形成用組成物 - Google Patents

シリカ系被膜形成用組成物

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JPH0827422A
JPH0827422A JP16372194A JP16372194A JPH0827422A JP H0827422 A JPH0827422 A JP H0827422A JP 16372194 A JP16372194 A JP 16372194A JP 16372194 A JP16372194 A JP 16372194A JP H0827422 A JPH0827422 A JP H0827422A
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JP
Japan
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composition
component
film
water
carboxylic acid
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Pending
Application number
JP16372194A
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English (en)
Inventor
Atsushi Toda
淳 遠田
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
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Publication of JPH0827422A publication Critical patent/JPH0827422A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 組成物としての保存安定性が良好で、さらに
これを用いることにより厚膜であり透明でクラックがな
く表面硬度の高いシリカ被膜に関する。 【構成】 A.テトラメトキシシランとアルキルトリメ
トキシシランからなる部分加水分解物、B.脂肪族一価
のアルコール、C.水、及びD.pKaが1.0を超え
てかつ5.0以下の有機カルボン酸を必須成分とするシ
リカ系被膜形成組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はシリカ系被膜形成用組成
物に関する。
【0002】
【従来の技術】各種シリケートを原料にゾルゲル法を用
いて樹脂、金属やセラミックをはじめ各種基材表面にシ
リカ被膜を形成することが各分野で行なわれている。こ
れらは、基盤の傷発生の防止、電気の絶縁、水分や各種
薬品による侵食防止などを主な目的とする。シラン化合
物を含む溶液の基盤上への塗布・造膜は、含浸法、ディ
ッピング法、スピンコーティング法、スプレー法などで
行なわれる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
シラン系の塗布液は保存中にゆっくりと反応が進み、形
成される膜は液製造時と違った性状を呈するようになる
等、保存安定性に問題がある。また形成される膜の厚み
が十分でなく、厚膜を得ようとすると重ね塗りをする必
要があり作業性に問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らはこれ
らの従来の問題点に対し鋭意検討した結果、シリカ系被
膜形成用塗布液として特定の成分を必須成分としてなる
組成物が、保存安定性に優れ、さらにこれを用いること
により厚膜であり透明でクラックがなく表面硬度の高い
シリカ被膜が得られることを見いだし、本願発明に到達
した。すなわち、本発明の要旨は、A.テトラメトキシ
シランとアルキルトリメトキシシランからなる部分加水
分解物、B.脂肪族一価のアルコール、C.水、及び
D.pKaが1.0を超えてかつ5.0以下の有機カル
ボン酸を必須成分とするシリカ系被膜形成用組成物にあ
る。以下に本発明の詳細を説明する。
【0005】本発明で用いられるA成分としては、テト
ラメトキシシランとアルキルトリメトキシシランを混合
しこれを部分加水分解して得られる成分を指す。加水分
解反応自体は公知の方法によることができ、例えば、上
記テトラメトキシシランとアルキルトリメトキシシラン
の混合物に所定量の水を加えて酸触媒存在下で、副生す
るメタノールを留去しながら通常、室温から100℃で
反応させる。この反応によりメトキシシランは加水分解
してシラノールとなり、さらにこれにつづく縮合反応に
より液状の物質(平均重合度2から8)として得られ
る。加水分解の程度は、使用する水の量により適宜調節
することができるが、本発明においては通常20〜90
%程度、さらに好ましくは30〜80%程度から選ばれ
る。こうして得られた部分加水分解物はモノマーを通常
2〜10%程度含有している。これをさらに、オリゴマ
ーを煮沸し、モノマーを気化させ不活性ガスとともにモ
ノマーを除去することにより、モノマー含量が1%以下
とすることもできる。アルキルトリメトキシシランのア
ルキル基としてはメチル基やエチル基、プロピル基、ブ
チル基などの1級のアルキル基、イソプロピル基などの
2級アルキル基、ターシャリブチル基などの3級アルキ
ル基、シクロヘキシル基などの環状アルキル基などが上
げられる。テトラメトキシシランとアルキルトリメトキ
シシランの比率は、テトラメトキシシランとアルキルト
リメトキシシランの合計量100グラムに対してアルキ
ルトリメトキシシランは5グラム以上95グラム以下が
望ましい。5グラムに満たない場合は保存性の効果が低
くまた95グラムを超える場合は硬化したときの表面硬
度が低下する。
【0006】本発明のB成分の脂肪族一価のアルコール
は特に限定されるものではなく、A成分のメトキシシラ
ンのオリゴマーを均一に溶解させうるものであればよ
い。具体的には、メタノール、エタノール、イソプロピ
ルアルコール、ブタノール、あるいは2−メトキシエタ
ノール、2−エトキシエタノール、2−(2−エトキシ
エトキシ)エタノール、2−(2−メトキシエトキシ)
エタノール、2−ブトキシエタノール、2−(2−ブト
キシエトキシ)エタノール等が挙げられる。これらのア
ルコールはA成分であるメトキシシランおよびその加水
分解物の溶解性に優れている。B成分として例示した上
記の溶媒の中から1種類または2種類以上を混合して用
いる以外は、これらの溶媒に一般的な他の溶媒を混合し
て用いてもよい。他の溶媒としては具体的にエチルエー
テル、ブチルエーテル等のエーテル類、エチレングリコ
ール、プロピレングリコール等の多価アルコール類、ア
セトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン
等のケトン類、酢酸エチル、アセト酢酸エチル等のエス
テル類が挙げられる。ただし、脂肪族一価のアルコール
に対するこれらの溶媒の使用量は、得られる膜の均一性
の面から脂肪族一価のアルコール100重量部に対し5
0重量部以下とすることが好ましい。B成分のA成分に
対する好適な量は、A成分100重量部に対し溶媒50
〜1000重量部が好ましい。溶媒が50重量部未満の
場合、液の基材への展開性が悪く、厚みが均一な塗布が
困難なものとなりやすい。一方、溶媒が1000重量部
より多いと、極端に厚みが小さい膜しか得られず、さら
にリコートするなどの必要性が生じやすい。
【0007】本発明のC成分の水はA成分のメトキシシ
ランに残存するメトキシ基の加水分解反応を進行させる
ために必要である。水の必要量は原料として用いるA成
分そのものの残りのメトキシ基の加水分解率に応じて異
なるものであるが、加水分解率100%当量に対し、
0.5倍量以上が好ましい。もし、水の量が少ない場合
には、塗布後に高温焼成して得られる膜の極端に厚みが
小さくなるばかりでなく、膜表面の平坦性が著しく損な
われるなどの問題が生じうる。
【0008】本発明のD成分のpKaが1.0を超えて
かつ5.0以下の有機カルボン酸は、A成分のメトキシ
シランに残存するメトキシ基の加水分解反応の進行とそ
れに続く縮合・硬化反応に必要な触媒である。pKaが
1.0を超えてかつ5.0以下の有機カルボン酸でアル
コール/水系溶媒に溶解するものであれば特に限定され
るものではないが、具体的には、マレイン酸、シュウ
酸、トリクロロ酢酸、フマル酸、ギ酸、酢酸、ピバリン
酸等が挙げられる。一般にシリケートオリゴマーの加水
分解および縮合反応の触媒には、有機カルボン酸の以外
の酸または塩基触媒の使用が可能であるが、特にpKa
が1.0を超えてかつ5.0以下の有機カルボン酸は他
の触媒に比べて塗布液の保存安定性からも優れている。
好ましい添加量はA成分のメトキシシラン100重量部
に対して0.3重量部以上である。D成分の量がこれ以
下の組成から被膜を形成すると、得られる膜の厚みは極
端に小さいものとなるので好ましくない。
【0009】本発明は上記4成分を主成分とするが、そ
の配合方法は室温でアルコールを含む溶媒にテトラメト
キシシランの部分加水分解物を溶解した後、次いで水、
有機カルボン酸を添加するのが一般的である。こうして
得られた本発明の組成物を各種塗布法にてセラミック、
金属等の基材に造膜し、次いで、溶媒を揮発後に400
℃以上で加熱硬化することで、硬度に優れたシリカ被膜
を得ることができる。
【0010】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。 実施例1 テトラメトキシシラン90グラム、プロピルトリメトキ
シシラン10グラム、メタノール31.5グラム、水
8.7グラム、1規定塩酸0.13グラムを液温65℃
で2時間加熱しそののち100℃、150℃と加熱して
蒸留した。そののち内容物を室温まで冷却して減圧下で
30分間撹はんしてモノマーを取り除き部分加水分解物
Aを得た。
【0011】実施例2 実施例1と同様にテトラメトキシシラン80グラム、プ
ロピルトリメトキシシラン20グラム、メタノール3
1.1グラム、水8.6グラム、1規定塩酸0.13グ
ラムを使用して加水分解物Bを得た。 実施例3 実施例1と同様にテトラメトキシシラン10グラム、プ
ロピルトリメトキシシラン90グラム、メタノール2
9.5グラム、水8.2グラム、1規定塩酸0.12グ
ラムを使用して加水分解物Cを得た。
【0012】比較例1 テトラメトキシラン100グラム、メタノール31.6
グラム、水8.8グラム、1規定塩酸0.13グラムを
液温65℃で2時間加熱しそののち100℃、150℃
と加熱して蒸留した。そののち内容物を室温まで冷却し
て減圧下で30分間撹はんしてモノマーを取り除き部分
加水分解物Dを得た。 比較例2 プロピルトリメトキシシラン100グラム、メタノール
29.3グラム、水8.1グラム、1規定塩酸0.12
グラムを液温65℃で2時間加熱しそののち100℃、
150℃と加熱して蒸留した。そののち内容物を室温ま
で冷却して減圧下で30分間撹はんしてモノマーを取り
除き部分加水分解物Eを得た。
【0013】実施例4 エタノール61.2gに上記合成例により得られた部分
加水分解物A31.5gを混合し、室温下で撹拌し均一
に溶解させた。これに水6.9gとマレイン酸(pKa
=1.92)0.32gをこの順序で加え、マレイン酸
が溶解するまでさらに撹拌してシリカ系被膜形成用塗布
液の組成物を得た。この溶液は23℃で100日放置し
てもゲル化することはなかった。この組成物にガラスを
漬けた後、23℃、相対湿度55%でガラスを300m
m/minで引き上げ120℃の熱風オーブンにて2分
間溶媒を揮発させた後、さらに熱風オーブンにて450
℃、30分加熱硬化した。膜は透明でクラックは見あた
らなかった。得られた膜の特性について表2に示す。
【0014】実施例5 部分加水分解物Bを使用した以外は実施例4、表2に従
って組成物を得、成膜、加熱硬化した。膜は透明でクラ
ックは見あたらなかった。得られた膜の特性について表
2に示す。 実施例6 部分加水分解物Cを使用した以外は実施例4、表2に従
って組成物を得、成膜、加熱硬化した。膜は透明でクラ
ックは見あたらなかった。得られた膜の特性について表
2に示す。
【0015】実施例7 マレイン酸の代わりに酢酸し使用した以外は実施例4、
表2に従って組成物を得、成膜、加熱硬化した。膜は透
明でクラックは見あたらなかった。得られた膜の特性に
ついて表2に示す。 比較例3 実施例4で、部分加水分解物Dの代わりにテトラメトキ
シシランの部分加水分解物を使用した。調液後9日で固
化し成膜できなかった。
【0016】比較例4 実施例4で、部分加水分解物Eの代わりにプロピルトリ
メトキシシランの部分加水分解物を用いて調液し、組成
物を得た。膜は透明でクラックは見あたらなかった。得
られた膜の特性について表2に示す。 比較例5 エタノール66.5gに部分加水分解物A33.2グラ
ムを溶解し、水を加えずにマレイン酸0.3gを加え組
成物を得た。実施例1と同様に被膜を形成した。膜の厚
みは低くかつむらが大きかった。得られた膜の特性につ
いて表2に示す。 比較例6 実施例4でマレイン酸の代わりにヒドラジン(pKa=
7.97)を同量用いた以外は実施例1と同条件で調液
したところ、4成分混合後1時間で組成物は増粘、白濁
した。その結果透明で均一な厚みの膜は得られなかっ
た。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】(1)表面形状粗さ計「タリステップ」
((株)ランクペーラーホグソン製)を使用 (2)鉛筆硬度はJIS K5651に準拠した。 表からも明らかなように本発明の組成物を用いることに
より、さらにこれを用いることにより厚膜であり透明で
クラックがなく表面硬度の高いシリカ被膜が得られる。
【0020】
【発明の効果】本発明により、塗布液としての保存安定
性が良好で、さらにこれを用いることにより厚膜であり
透明でクラックがなく表面硬度の高いシリカ被膜が得ら
れる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 A.テトラメトキシシランとアルキルト
    リメトキシシランからなる部分加水分解物、 B.脂肪族一価のアルコール、 C.水、 及びD.pKaが1.0を超えてかつ5.0以下の有機
    カルボン酸 を必須成分とするシリカ系被膜形成用組成物。
JP16372194A 1994-07-15 1994-07-15 シリカ系被膜形成用組成物 Pending JPH0827422A (ja)

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JP16372194A JPH0827422A (ja) 1994-07-15 1994-07-15 シリカ系被膜形成用組成物

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JP (1) JPH0827422A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7749606B2 (en) 2004-03-31 2010-07-06 Nippon Sheet Glass Company, Limited Article with organic-inorganic composite film and process for producing the same
US8039111B2 (en) 2005-10-05 2011-10-18 Nippon Sheet Glass Company, Limited Article with organic-inorganic composite film
US11939490B2 (en) 2017-07-31 2024-03-26 Momentive Performance Materials Inc. Curable surface-protective coating composition, processes for its preparation and application to a metallic substrate and resulting coated metallic substrate

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US8039111B2 (en) 2005-10-05 2011-10-18 Nippon Sheet Glass Company, Limited Article with organic-inorganic composite film
US11939490B2 (en) 2017-07-31 2024-03-26 Momentive Performance Materials Inc. Curable surface-protective coating composition, processes for its preparation and application to a metallic substrate and resulting coated metallic substrate

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