CN101157824A - 一种建筑表面用有机硅防水乳液及其制备 - Google Patents

Abstract

一种建筑用有机硅防水乳液及其制备方法。其特点是在催化剂0.1－10份作用下，将含活性基团的硅(氧)烷1－100份，用含疏水基的磺酰氯1－40份改性。把改性的硅(氧)烷，硅烷偶联剂4－100份和乳化剂在水中乳化，制得奶白色微乳水基建筑防水材料，平均粒径小于1nm，有效成分为10％－80％，可与水任意比例稀释，常温储存稳定期2年。本发明的有机硅防水乳液适用于矿物质基底，如需要防水的砖块、石头、混凝土和砂浆。可用喷涂或刷涂施工方法对建筑内、外墙进行防水施工，对屋顶、地下、地下室等处进行防水施工。该乳液具有成本低、无污染、使用寿命长、防水效果好、不改变基质颜色的优点。可降低水分吸收，减少由于冻融和风化产生的剥落，从而延长基底的寿命。该防水材料成本低廉、绿色、环境友好，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

一种建筑表面用有机硅防水乳液及其制备

技术领域

本发明涉及一种建筑表面用有机硅防水乳液及其制备方法。

背景技术

习惯应用传统防水涂料的中国建筑业越来越多的受到防水性能的挑战、以及环境和运输部门的限制。常规的防水材料分为以下几类(Journal of Chongqing Jiaotong University，2006，25(B06)，73-76)：改性石油沥青类；高分子卷材类；聚氨酯或丙烯酸类膜材类；有机氟和有机硅酮类以及聚氨酯、丙烯酸树脂乳液、氯丁胶、丁苯胶、丁氰胶乳液等。聚氨酯或丙烯酸类膜材类因环境污染大，受到限制使用；改性石油沥青类因污染严重，耐侯性差，所占市场份额越来越少；高分子卷材类对防水基质的外形要求高，因此施工效率很低；有机氟类化合物防水性很好，但价格昂贵。氯丁胶、丁苯胶、丁氰胶乳液通常在基质表面形成一层疏水膜，但渗透性差，影响了涂层的持久防水性能。

近年来，中国建筑防水事业发展迅速，到2006年，中高档新型防水材料已占全国应用总量的44％，而且应用范围已由建筑不断扩展到桥梁、公路、水利、隧道、铁路、机场、地铁、粮库、污水处理、垃圾堆填等基础设施的防水工程。有机硅防水乳液价格适中，具有超强渗透功能、优异的耐侯性能和防水性能，环境友好等突出的优点是一般涂料无法比拟的。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的弊端，提供一种建筑表面用有机硅防水乳液及其制备方法。其特点是将改性的硅(氧)烷与硅烷偶联剂通过乳化剂的作用，在水中乳化，制得奶白色微乳水基建筑防水材料，所制备的防水乳液平均粒径小于100nm，有效成分为10％-80％，pH小于7，可与水任意比例稀释，常温储存稳定期2年，具有渗透力强和防水性能持久的优点。

可采取以下技术方案实现目的，其中所述的原料份数除特别说明外，均为重量份数。

在催化剂0.1-10份作用下，将含活性基团的硅(氧)烷1-100份，用含疏水基的磺酰氯1-40份改性。把改性的硅(氧)烷，硅烷偶联剂4-100份和乳化剂1-20份在水中乳化，制得奶白色微乳水基建筑防水材料。

其中含活性基团的硅(氧)烷为含有羟基或氨基的硅(氧)烷，分子量为200-800Da，至少含有一个硅原子，至少含有一个碳链长度为1-6的烷氧取代基。

疏水基的磺酰氯为碳链长度为1-24的直链或支链磺酰氯。

催化剂为三乙胺或吡啶或N，N-二甲基苄胺。

硅烷偶联剂为长链烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或四甲基四乙烯基环四硅氧烷中的一种。

乳化剂为离子的、非离子的或两性乳化剂，非离子乳化剂为首选，最好是脂肪醇聚氧乙烯醚，HLB值为2-20。

水为自来水、蒸馏水或去离子水。

所制得建筑表面用有机硅防水乳液按一定比例用水稀释喷洒或涂抹到干净的建筑表面。

所制得建筑表面用有机硅防水乳液与以往技术相比，所取得的技术进步在于：

所制备的建筑表面用有机硅防水乳液平均粒径小于100nm，具有渗透力强和防水性能持久的优点。

制备和使用过程中均无“三废”产生和排放问题，对环境友好，是精细化工持续发展的新方向。

所制得建筑表面用有机硅防水乳液不同于普通的防水涂料，它具有优良的渗透性能。有机硅防水乳液含有高纯度的硅(氧)烷。这种硅(氧)烷为小分子结构，施用后会与空气及暴露在酸性或碱性环境中的建筑物基底中的水分发生化学反应，生成羟基团。这些羟基团与建筑物基底结合，形成斥水处理层。由于碱性环境(如浇制不久的混凝土)会刺激该反应并加速斥水表面的形成，因此该类防水材料尤其适用于混凝土的表面防水处理。

所制得建筑表面用有机硅防水乳液尤其适用于沿海地区的桥梁、码头，以及停车场和马路的路面。使用有机硅防水材料，施工简单易行并且见效快，可直接喷涂在建筑物基层表面，1～1.5小时防水处理即可完成。而且，这种产品具有强大的抗紫外线性能和更持久的密封性能，使所保护的建筑的屋顶和墙壁持久耐用而不需要太多的维护。

值得一提的是，在我国北方的冬季，混凝土公路经常通过撒盐来融化冰雪，受氯离子浸袭的路面很容易开裂。这些地区的公路上，如果使用有机硅防水乳液(浓度较低即可)作防水处理，就可以很好地解决这一问题，大大延长公路的使用寿命。

目前中国的建筑物大多使用的甲基硅酸盐类防水剂产品适用于砖石类的防水，但不适用于混凝土等碱性基材表面(Zhejiang Chemical Industry，2004，35(2)，23-24)。与各种防水涂料相比，硅(氧)烷类防水乳液具有建筑物表面处理简单(无积水、灰尘、油污等即可)、渗透力强、抗氧化、防紫外线、表面不易磨损等突出优势。

硅(氧)烷类防水乳液的另一个优点是，施用后仍然保持建筑物的本色，这一点使它更具使用价值。尤其对于古代建筑(包括庙宇、城墙及露天的走廊等)防水维护更具优势。

具体实施方式

对建筑表面用有机硅防水乳液的制备方法以典型实例作进一步说明。

建筑表面用有机硅防水乳液的制备方法，工艺步骤是：

实施例1、将含羟基的硅氧烷20g，用含碳链长度为4的对烷基磺酰氯10g份，三乙胺1g，加入带有搅拌器、温度计和回流冷凝管的三孔瓶中，升温至60℃，反应10个小时，降至室温，加入40g水，搅拌1小时，静置1小时，分去水层，获得改性的硅氧烷。将改性的硅氧烷20g，硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷20g和乳化剂聚氧乙烯(23)十二醇2g在60g水中搅拌2小时，然后，在超声乳化器中进行乳化，制得奶白色微乳水基建筑防水材料。

实施例2、将含羟基的硅氧烷20g，用含碳链长度为8的对烷基磺酰氯10g份，吡啶1.4g，加入带有搅拌器、温度计和回流冷凝管的三孔瓶中，升温至56℃，反应8个小时，降至室温，加入40g水，搅拌1小时，静置1小时，分去水层，获得改性的硅氧烷。将改性的硅氧烷20g，硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷20g和乳化剂辛醇聚氧乙烯(4)醚1.4g在60g水中搅拌2小时，然后，在超声乳化器中进行乳化，制得奶白色微乳水基建筑防水材料。

实施例3、将含羟基的硅氧烷36g，用含碳链长度为10的对烷基磺酰氯15g份，吡啶1g，加入带有搅拌器、温度计和回流冷凝管的三孔瓶中，升温至60℃，反应8个小时，降至室温，加入40g水，搅拌1小时，静置1小时，分去水层，获得改性的硅氧烷。将改性的硅氧烷36g，硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷4g和乳化剂辛醇聚氧乙烯(4)醚1g在60g水中搅拌2小时，然后，在超声乳化器中进行乳化，制得奶白色微乳水基建筑防水材料。

实施例4、将含羟基的硅烷4g，用含碳链长度为6的对烷基磺酰氯8g份，吡啶0.7g，加入带有搅拌器、温度计和回流冷凝管的三孔瓶中，升温至60℃，反应8个小时，降至室温，加入40g水，搅拌1小时，静置1小时，分去水层，获得改性的硅氧烷。将改性的硅氧烷4g，硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷36g和乳化剂辛醇聚氧乙烯(4)醚1g在60g水中搅拌2小时，然后，在超声乳化器中进行乳化，制得奶白色微乳水基建筑防水材料。

Claims (8)

1.一种建筑表面用有机硅防水乳液的制备方法，其特征在于将改性的硅(氧)烷与硅烷偶联剂通过乳化剂的作用，在水中乳化，制得奶白色微乳水基建筑防水材料，所制备的防水乳液平均粒径小于100nm，有效成分为10％-80％，pH小于7，可与水任意比例稀释，常温储存稳定期2年，具有渗透力强和防水性能持久的优点。

2.根据权利要求1所述的一种建筑表面用有机硅防水乳液的制备方法，其特征在于含活性基团的硅(氧)烷为含有羟基或氨基的硅(氧)烷，分子量为200-800Da，至少含有一个硅原子，至少含有一个碳链长度为1-6的烷氧取代基。。

3.根据权利要求1所述的一种建筑表面用有机硅防水乳液的制备方法，其特征在于疏水基的磺酰氯为碳链长度为1-24的直链或支链磺酰氯。

4.根据权利要求1所述的一种建筑表面用有机硅防水乳液的制备方法，其特征在于催化剂为三乙胺或吡啶或N，N-二甲基苄胺。

5.根据权利要求1所述的一种建筑表面用有机硅防水乳液的制备方法，其特征在于硅烷偶联剂为长链烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或四甲基四乙烯基环四硅氧烷中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种建筑表面用有机硅防水乳液的制备方法，其特征在于乳化剂为离子的、非离子的或两性乳化剂，非离子乳化剂为首选，最好是脂肪醇聚氧乙烯醚，HLB值为2-20。

7.根据权利要求1所述的一种建筑表面用有机硅防水乳液的制备方法，其特征在于水为自来水、蒸馏水或去离子水。

8.如权利要求1所述的一种建筑表面用有机硅防水乳液，其特征在于使用方法为按一定比例用水稀释喷洒或涂抹到干净的建筑表面。