CN103408575B - 丙基硅酸盐防水剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

丙基硅酸盐防水剂的制备方法，属于防水剂技术领域。本发明利用硅烷偶联剂γ-氯丙基三氯硅烷生产的过程中的副产物丙基三氯硅烷，按按摩尔比1:3~5和甲醇反应制得丙基三甲氧基硅烷，然后丙基三甲氧基硅烷在水解得到丙基硅醇，丙基硅醇再在甲醇的抑制保护下与强碱反应制备得到丙基硅酸盐水溶液型防水剂。本发明制备工艺简单，反应时间短，反应充分，丙基硅酸盐的收率大于75%；制备过程无废水、固体废弃物产生，对环境无污染。

Description

丙基硅酸盐防水剂的制备方法

技术领域

丙基硅酸盐防水剂的制备方法，属于防水剂技术领域。

背景技术

在利用三氯化硅和氯丙烯制备硅烷偶联剂γ-氯丙基三氯硅烷生产的过程中无法避免的会由于杂质丙烯与三氯化硅反应生成副产物丙基三氯硅烷，副产物的产出量不是很大，由于没有具体应用出路或处理困难，常被直接排放而污染环境并造成资源浪费。

现有技术中有采用丙基三氯硅烷直接水解制作丙基硅酸盐水溶液，过程需采用大量水洗除酸，势必会产生大量的生产废水对环境造成污染。也有采用丙基三氯硅烷直接水解制成聚丙基硅氧烷微粒，再由聚丙基硅氧烷微粒与氢氧化钾或氢氧化钠水溶液反应得到丙基硅酸盐水溶液，该反应为固液相反应，粘度较大，对生产搅拌方式提出较高的要求，若固液分散不均匀，即会反应不完全，造成聚丙基硅氧烷微粒的浪费即产生固体废弃物，对环境造成污染。由于现有技术的不成熟，存在各自的缺点，作为副产物的丙基三氯硅烷并没有得到很好的处理或应用。

有机硅防水剂是一种无污染、无刺激性的新型高校防水材料，为世界先进国家所广泛应用。喷涂或涂刷于建筑物表面后，可在其表面形成肉眼觉察不到的一层无色透明、抗紫外线的透气薄膜，当雨水吹打其上或遇潮湿空气时，水滴会自然流淌，阻止水分侵入，同时还可以将建筑物表面尘土冲刷干净，从而起到使内墙防潮、防霉、外墙洁净及防止风化等作用。目前有机硅防水剂的主要成分为甲基硅酸盐，甲基硅酸盐的制备比较简单，副反应较少，但是防水效果人有欠缺，较之丙基硅酸盐防水效果差。丙基硅酸盐具有相同的防水原理，更好的防水效果但其生产又存在污染环境，副产物多的缺点，无法正常应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种反应快速、无废水或固体废弃物产生不污染环境的丙基硅酸盐防水剂的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该丙基硅酸盐防水剂的制备方法，其特征在于，具体制备工艺为：

1）丙基三甲氧基硅烷的制备：将副产丙基三氯硅烷与甲醇按摩尔比1:3~5在常温条件下，自发进行酯化反应，反应1~2小时即得到丙基三甲氧基硅烷；

2）丙基硅酸盐水溶液制备：向反应容器中按摩尔比氢氧化钾或氢氧化钠:水:甲醇1~1.5:20~25:1~1.5加入物料，搅拌混合均匀制成水溶液，升温至40℃后，按摩尔比氢氧化钾或氢氧化钠:丙基三甲氧基硅烷1~1.5:1向水溶液中滴加丙基三甲氧基硅烷，反应1~2h后，再在110℃下闪蒸，除去甲醇和水，即得40%无色透明丙基硅酸盐水溶液型防水剂。

所述的步骤1）中反应产生的副产氯化氢经水吸收制备盐酸。

所述的步骤2）脱除的甲醇循环利用，可作为下次生产步骤2）开始加入物料。

本发明中丙基三甲氧基硅烷在水解时产生丙基硅醇。与传统的甲基三甲氧基硅烷相比，由于丙基三甲氧基硅烷的丙基给电子能力更强，不能像甲基三甲氧基硅那样自由水解形成稳定体系，丙基三甲氧基硅烷在水解形成丙基硅醇时，羟基极不稳定非常容易自聚合，形成稳定的交联结构，而无法进一步成盐，而偏离设计反应方向。本发明在本发明在水解所需的碱溶液中加入足量的甲醇，在之后滴加丙基三甲氧基硅烷时，能够有效地抑制丙基硅醇的自聚合。保证了反应方向和成盐率。

本发明的制备工艺的原理：

三氯硅烷和甲醇在常温下即可自发的进行酯化反应，生成三甲氧基硅烷和氯化氢，氯化氢自身很容易从体系分离，也容易被水吸收而作为盐酸产物。三甲氧基硅烷首先水解为易自聚合的丙基硅醇，丙基硅醇在甲醇抑制自聚合的情况下与强碱生成丙基硅酸盐，作为防水剂。

本发明工艺过程中的作为抑制剂的甲醇不发生化学反应，反应结束后很容易与丙基硅酸盐分离，分离的甲醇可循环利用。

与现有技术相比，本发明的丙基硅酸盐防水剂的制备方法所具有的有益效果是：本发明所用原料为丙基三氯硅烷是生产硅烷偶联剂γ-氯丙基三氯硅烷的副产物，该副产物的利用解决了企业废弃物带来的环境污染，使废物得到利用，给副产物提供了有价值的应用方向，提高了企业效益。本发明制备工艺简单，反应时间短，反应充分，丙基硅酸盐的收率大于75%；制备过程无废水、固体废弃物产生，对环境无污染。产物作为新型防水剂防水效果更好，有效时间更长。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明丙基硅酸盐防水剂的制备方法做进一步说明，其中实施例1为最佳实施例。

实施例1：

1、丙基三甲氧基硅烷的制备：在有搅拌、冷凝管、温度计的容器中加入丙基三氯硅烷200g，开动搅拌，负压-0.05Mpa真空条件下滴加甲醇160g进行酯化反应，滴加完毕后继续搅拌抽负压直至酯化液ph在5.6，反应停止即得到丙基三甲氧基硅烷，反应产生的副产氯化氢经水吸收制得盐酸。

2、丙基硅酸钠水溶液制备：在有搅拌、冷凝管、温度计的容器中加入50g氢氧化钠（质量百分比99%）固体，搅拌过程中加水400g及甲醇32g，搅拌混合直至氢氧化钠（质量百分比99%）固体溶解，氢氧化钠溶解发热升温，保持温度在40℃左右，滴加丙基三甲氧基硅烷164g，反应1.5h，升温至110℃闪蒸出甲醇水溶液即得40%无色透明丙基硅酸盐水溶液型防水剂，其收率为77.5%。

实施例2

1、丙基三甲氧基硅烷的制备：在有搅拌、冷凝管、温度计的容器中加入丙基三氯硅烷200g，开动搅拌，负压-0.05Mpa真空条件下滴加甲醇160g进行酯化反应，滴加完毕后继续搅拌抽负压直至酯化液ph在5.6，反应停止即得到丙基三甲氧基硅烷，反应产生的副产氯化氢经水吸收制得盐酸。

2、丙基硅酸钾水溶液制备：在有搅拌、冷凝管、温度计的容器中加入70g氢氧化钾（质量百分比99%）固体，搅拌过程中加水400g及甲醇32g，搅拌混合直至氢氧化钾（质量百分比99%）固体溶解，氢氧化钾溶解发热升温，保持温度在40℃左右，滴加丙基三甲氧基硅烷164g，反应1.5h，升温至110℃闪蒸出甲醇水溶液即得40%无色透明丙基硅酸盐水溶液型防水剂，其收率为78%。

实施例3

1、丙基三甲氧基硅烷的制备：在有搅拌、冷凝管、温度计的容器中加入丙基三氯硅烷200g，开动搅拌，负压-0.06Mpa真空条件下滴加甲醇150g进行酯化反应，滴加完毕后继续搅拌抽负压直至酯化液ph在6，反应停止即得到丙基三甲氧基硅烷，反应产生的副产氯化氢经水吸收制得盐酸。

2、丙基硅酸钠水溶液制备：在有搅拌、冷凝管、温度计的容器中加入45g氢氧化钠（质量百分比99%）固体，搅拌过程中加水400g及甲醇39g，搅拌混合直至氢氧化钠（质量百分比99%）固体溶解，氢氧化钠溶解发热升温，保持温度在40℃左右，滴加丙基三甲氧基硅烷164g，反应1.2h，升温至110℃闪蒸出甲醇水溶液即得40%无色透明丙基硅酸盐水溶液型防水剂，其收率为76.5%。

实施例4

1、丙基三甲氧基硅烷的制备：在有搅拌、冷凝管、温度计的容器中加入丙基三氯硅烷200g，开动搅拌，负压-0.06Mpa真空条件下滴加甲醇170g进行酯化反应，滴加完毕后继续搅拌抽负压直至酯化液ph在5，反应停止即得到丙基三甲氧基硅烷，反应产生的副产氯化氢经水吸收制得盐酸。

2、丙基硅酸钾水溶液制备：在有搅拌、冷凝管、温度计的容器中加入70g氢氧化钾（质量百分比99%）固体，搅拌过程中加水400g及甲醇39g，搅拌混合直至氢氧化钾（质量百分比99%）固体溶解，氢氧化钾溶解发热升温，保持温度在40℃左右，滴加丙基三甲氧基硅烷164g，反应1.8h，升温至110℃闪蒸出甲醇水溶液即得40%无色透明丙基硅酸盐水溶液型防水剂，其收率为76.5%。

实施例5

1、丙基三甲氧基硅烷的制备：在有搅拌、冷凝管、温度计的容器中加入丙基三氯硅烷200g，开动搅拌，负压-0.06Mpa真空条件下滴加甲醇108g进行酯化反应，滴加完毕后继续搅拌抽负压直至酯化液ph在5，反应停止即得到丙基三甲氧基硅烷，反应产生的副产氯化氢经水吸收制得盐酸。

2、丙基硅酸钠水溶液制备：在有搅拌、冷凝管、温度计的容器中加入40g氢氧化钠（质量百分比99%）固体，搅拌过程中加水360g及甲醇36g，搅拌混合直至氢氧化钠（质量百分比99%）固体溶解，氢氧化钠溶解发热升温，保持温度在40℃左右，滴加丙基三甲氧基硅烷164g，反应1h，升温至110℃闪蒸出甲醇水溶液即得40%无色透明丙基硅酸盐水溶液型防水剂，其收率为75%。

实施例6

1、丙基三甲氧基硅烷的制备：在有搅拌、冷凝管、温度计的容器中加入丙基三氯硅烷200g，开动搅拌，负压-0.05Mpa真空条件下滴加甲醇180g进行酯化反应，滴加完毕后继续搅拌抽负压直至酯化液ph在5，反应停止即得到丙基三甲氧基硅烷，反应产生的副产氯化氢经水吸收制得盐酸。

2、丙基硅酸钾水溶液制备：在有搅拌、冷凝管、温度计的容器中加入84g氢氧化钾（质量百分比99%）固体，搅拌过程中加水450g及甲醇54g，搅拌混合直至氢氧化钾（质量百分比99%）固体溶解，氢氧化钾溶解发热升温，保持温度在40℃左右，滴加丙基三甲氧基硅烷164g，反应2h，升温至110℃闪蒸出甲醇水溶液即得40%无色透明丙基硅酸盐水溶液型防水剂，其收率为75.5%。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种丙基硅酸盐防水剂的制备方法，其特征在于，具体制备工艺为：

1）丙基三甲氧基硅烷的制备：将副产丙基三氯硅烷与甲醇按摩尔比1:3~5在常温条件下，自发进行酯化反应，反应1~2小时即得到丙基三甲氧基硅烷；

2）丙基硅酸盐水溶液制备：向反应容器中按摩尔比氢氧化钾或氢氧化钠:水:甲醇1~1.5:20~25:1~1.5加入物料，搅拌混合均匀制成水溶液，升温至40℃后，按摩尔比氢氧化钾或氢氧化钠:丙基三甲氧基硅烷1~1.5:1向水溶液中滴加丙基三甲氧基硅烷，反应1~2h后，再在110℃下闪蒸，脱除甲醇和水，即得40%无色透明丙基硅酸盐水溶液型防水剂；

所述的步骤2）脱除的甲醇循环利用，可作为下次生产步骤2）开始加入物料。

2.根据权利要求1所述的丙基硅酸盐防水剂的制备方法，其特征在于：所述的步骤1）中反应产生的副产氯化氢经水吸收制备盐酸。