CN104496264A - 一种干粉有机硅憎水剂微胶囊的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种干粉有机硅憎水剂微胶囊的制备方法，包括1）将壳聚糖粉末溶解于的冰醋酸水溶液中，羧甲基纤维素钠溶解于的水中，壳聚糖与羧甲基纤维素钠的质量比为0.5~25:1；2）将质量比为1~20:1的聚硅氧烷和硅烷与乳化剂溶解于有机溶剂中，常温下，加入到步骤1）所述的溶液中，搅拌分散，获得O/W型乳液；3）将无机载体加入到步骤2）所述的乳液中，发生凝聚反应；4）将凝聚物干燥、分筛得到一定细度的干粉有机硅憎水剂微胶囊。本发明所制备的干粉有机硅憎水剂微胶囊，具有优异的流动性和杰出的憎水性，可直接内掺于干混砂浆材料中，改善其耐水性和疏水性，也可再分散，与水具有优良的适宜性。制备方法操作简单、成本低，易于工业化生产。

Description

一种干粉有机硅憎水剂微胶囊的制备方法

技术领域    

    本发明涉及一种干粉有机硅憎水剂微胶囊的制备方法，属干混砂浆防护技术领域。

背景技术    

随着经济的发展，建筑行业受到全国人民的关注，但是住房水渗透问题总是解决得不够彻底。吸水量是影响水泥砂浆耐久性的关键因素。水可导致物理破坏，如霜冻和解冻产生的张力，易生菌所产生的生物破坏；同时还可溶出硬化后水泥砂浆中的一些可溶物（如氢氧化钙），破坏砂浆的结构，并在表面形成泛碱，影响墙面美观。降低吸水量的方法很多，在表面涂覆有机硅憎水剂是最经济有效的方法。

有机硅憎水剂具有低表面张力和高耐氧化性，能长久抵抗物理、化学及微生物的破坏，同时，又不封闭基材的透气微孔，使其具有透气呼吸功能，因而成为建筑材料憎水处理的主要材料，广泛用作墙面、道路、桥梁、陶瓷等建材的防水剂。公开号CN101580355B公开了一种以甲基硅醇钠为主要原料的水性有机硅防水剂，适用于砖块、石材、砂浆和水泥浆等多孔结构渗透性防水处理。公开号CN103131322A公开了一种用酸性盐改性甲基硅酸钠的有机硅防水剂，解决了用甲基硅酸钠施工后墙面泛黄的问题。

US5332428公开了采用癸基三甲氧基硅烷和敌草隆为防水防潮剂，以异丙醇为溶剂处理石材、水泥砂浆等，效果较好。以上这些防水剂的制备方法简单，成本较低，憎水性能也得到提高，但这种以乳液或微乳液等液体形式存在的有机硅憎水剂，只能在水泥砂浆制作过程中和水同时掺入，或在水泥砂浆成型后，在制品表面进行防护，而且烷氧基硅烷加水易分解，分解后易引起缩合反应，不宜运输和储存等。近年来预拌干混砂浆类产品在我国蓬勃发展，各种液态有机硅憎水剂已不能满足市场的需求。因此，寻找一种能够用于预拌干混砂浆，提高其耐水性能的防水剂显得尤为重要。

干粉有机硅憎水剂微胶囊可以有效实现砂浆的憎水性能，而且可以预先干混合、添加量低、对砂浆的基本性能影响小等优点，另外干粉有机硅憎水剂在运输和贮存上都有较大优势(CN102249593A)。公开号CN102226072A采用喷雾干燥法制备有机硅微胶囊粉末防水剂。该方法可直接干燥成粉末，但设备投资大、电热能耗高，相对来说，成本也较大。因此，开发一种价格相对低廉的干粉有机硅憎水剂微胶囊是人们研究的重点。

发明内容    

本发明的目的是，克服现有技术的不足，提供一种干粉有机硅憎水剂微胶囊的制备方法。

一种干粉有机硅憎水剂微胶囊的制备方法，包括如下步骤：

（1）将壳聚糖粉末溶解于30~45℃的冰醋酸水溶液中，羧甲基纤维素钠溶解于70~90℃的水中，壳聚糖与羧甲基纤维素钠的质量比为0.5~25:1；

（2）将质量比为1~20:1的聚硅氧烷和硅烷与乳化剂溶解于有机溶剂中，常温下，加入到步骤（1）所述的溶液中，搅拌分散1~120分钟，获得O/W型乳液；

（3）将无机载体加入到步骤（2）所述的乳液中，发生凝聚反应；

（4）将凝聚物在80~120℃下干燥、分筛得到一定细度的干粉有机硅憎水剂微胶囊。

本发明步骤（1）中的壳聚糖与冰醋酸的质量比为1~20:1；冰醋酸水溶液的质量百分比浓度为0.5~20%；羧甲基纤维素钠水溶液的质量百分比浓度为0.5~10%。

本发明步骤（2）中的聚硅氧烷是甲基硅油、含氢硅油、氨基硅油、羟基硅油中的一种；硅烷是丙基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷中的一种；

乳化剂是壬基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇月桂酸酯、失水山梨醇硬脂酸酯、失水山梨醇三油酸酯、月桂醇聚氧乙烯醚的一种或几种，乳化剂用量是为聚硅氧烷和硅烷总质量的1~10％；

有机溶剂是甲醇、乙醇、丙酮、甲苯、二甲苯、异丙醇中的一种，有机溶剂用量是聚硅氧烷和硅烷总质量的1~5倍；所述的搅拌速率是200~1000rpm。

本发明步骤（3）中的无机载体是云母粉、高岭土、长石粉、石榴石粉、沸石粉中一种或几种，无机载体用量是聚硅氧烷和硅烷总质量的20~50％。

本发明与现有技术比较的有益效果是，本发明通过壳聚糖在酸性环境下呈正电荷特性与呈负电荷特性的羧甲基纤维素钠由于静电吸引作用而成囊，不需例外加入交联剂，囊壁材料中未涉及有机溶剂，绿色环保。所制备的干粉有机硅憎水剂微胶囊具有优异的流动性和杰出的憎水性，可直接内掺于干混砂浆材料中，改善其耐水性和疏水性，也可再分散，与水具有优良的适宜性。该制备方法操作简单，成本低，易于工业化生产。

本发明适用于干粉有机硅憎水剂微胶囊的制备和生产。

附图说明   

图1为实施例1中获得的干粉有机硅憎水剂微胶囊按照表1配方试验，分别测试基材在标准养护室中养护7天和14天的吸水量(重量法)和未添加有机硅憎水剂微胶囊基材的吸水量比较图；

图2为实施例1中制备的干粉有机硅憎水剂微胶囊的光学显微镜图片。

具体实施方式

通过如下实施例对本发明作进一步的详述：

实施例1

将12.5克壳聚糖粉末30℃下溶解于125克的1%的醋酸水溶液中，于常温备用；将羧甲基纤维素钠配成250克质量比浓度为10%的水溶液，于70℃下保温备用；

将5克的甲基硅油和1克的异丁基三乙氧基硅烷溶解在12克乙醇中，常温下加入到上述壳聚糖和羧甲基纤维素钠的混合溶液中，再加入0.06克壬基酚聚氧乙烯醚，以200 rpm的搅拌速率分散120分钟，得到O/W型乳液；然后将3克无机载体云母粉加入到上述乳液中，发生凝聚；最后凝聚物于120℃下干燥、分筛，得到一定细度的干粉有机硅憎水剂微胶囊。

图1为本实施例获得的干粉有机硅憎水剂微胶囊按照表1配方试验，分别测试基材在标准养护室中养护7天和14天的吸水量(重量法)和未添加有机硅憎水剂微胶囊基材的吸水量比较图。由图1可知，测试基材在标准养护室中养护7天和14天的吸水量远低于未添加有机硅憎水剂微胶囊基材的吸水量。

表1为防护基材的材料配方，其中实施例1中制备的干粉有机硅憎水剂微胶囊的掺加量控制在0.15%~0.25%（质量分数）。

实施例2

将25克壳聚糖粉末45℃下溶解于250克的1%的醋酸水溶液中，于常温备用；将羧甲基纤维素钠配成100克质量比浓度为1%的水溶液，于70℃下保温备用；

将5克的氨基硅油和5克的丙基三甲氧基硅烷溶解在10克异丙醇中，常温下加入到上述壳聚糖和羧甲基纤维素钠的混合溶液中，再加入0.5克失水山梨醇单油酸酯，以500 rpm的搅拌速率分散30分钟，得到O/W型乳液；然后将2克无机载体高岭土加入到上述乳液中，发生凝聚；最后凝聚物于100℃下干燥、分筛，得到一定细度的干粉有机硅憎水剂微胶囊。

实施例3

将15克壳聚糖粉末40℃下溶解于25克的20%的醋酸水溶液中，于常温备用；将羧甲基纤维素钠配成250克质量比浓度为10%的水溶液，于90℃下保温备用；

将10克的含氢硅油和0.5克的异丁基三甲氧基硅烷溶解在52.5克丙酮中，常温下加入到上述壳聚糖和羧甲基纤维素钠的混合溶液中，再加入1.05克失水山梨醇月桂酸酯，以1000 rpm的搅拌速率分散1分钟，得到O/W型乳液；然后将2.1克无机载体石榴石粉加入到上述乳液中，发生凝聚；最后凝聚物于80℃下干燥、分筛，得到一定细度的干粉有机硅憎水剂微胶囊。

实施例4

将12.5克壳聚糖粉末30℃下溶解于125克的0.5%的醋酸水溶液中，于常温备用；将羧甲基纤维素钠配成250克质量比浓度为5%的水溶液，于90℃下保温备用；

将4克的羟基硅油和4克的正辛基三乙氧基硅烷溶解在32克甲苯中，常温下加入到上述壳聚糖和羧甲基纤维素钠的混合溶液中，再加入0.4克失水山梨醇硬脂酸酯，以350 rpm的搅拌速率分散60分钟，得到O/W型乳液；然后将2.5克无机载体长石粉加入到上述乳液中，发生凝聚；最后凝聚物于100℃下干燥、分筛，得到一定细度的干粉有机硅憎水剂微胶囊。

实施例5

将15克壳聚糖粉末45℃下溶解于100克的1%的醋酸水溶液中，于常温备用；将羧甲基纤维素钠配成600克质量比浓度为0.5%的水溶液，于80℃下保温备用；

将10克的甲基硅油和1克的十二烷基三乙氧基硅烷溶解在11克二甲苯中，常温下加入到上述壳聚糖和羧甲基纤维素钠的混合溶液中，再加入0.22克失水山梨醇三油酸酯，以200 rpm的搅拌速率分散60分钟，得到O/W型乳液；然后将5.5克无机载体沸石粉加入到上述乳液中，发生凝聚；最后凝聚物于120℃下干燥、分筛，得到一定细度的干粉有机硅憎水剂微胶囊。

实施例6

将12.5克壳聚糖粉末30℃下溶解于125克的10%的醋酸水溶液中，于常温备用；将羧甲基纤维素钠配成125克质量比浓度为10%的水溶液，于70℃下保温备用；

将5克的氨基硅油和5克的丙基三甲氧基硅烷溶解在50克甲醇中，常温下加入到上述壳聚糖和羧甲基纤维素钠的混合溶液中，再加入0.1克月桂醇聚氧乙烯醚，以500 rpm的搅拌速率分散30分钟，得到O/W型乳液；然后将无机载体1克云母粉和1.5克高岭土加入到上述乳液中，发生凝聚；最后凝聚物于100℃下干燥、分筛，得到一定细度的干粉有机硅憎水剂微胶囊。

实施例7

将25克壳聚糖粉末45℃下溶解于50克的5%的醋酸水溶液中，于常温备用；将羧甲基纤维素钠配成100克质量比浓度为5%的水溶液，于80℃下保温备用；

将5克的含氢硅油和5克的异丁基三乙氧基硅烷溶解在10克甲苯中，常温下加入到上述壳聚糖和羧甲基纤维素钠的混合溶液中，再加入1克壬基酚聚氧乙烯醚，以1000 rpm的搅拌速率分散1分钟，得到O/W型乳液；然后将无机载体云1克长石粉和2克沸石粉加入到上述乳液中，发生凝聚；最后凝聚物于80℃下干燥、分筛，得到一定细度的干粉有机硅憎水剂微胶囊。

实施例8

将15克壳聚糖粉末30℃下溶解于50克的5%的醋酸水溶液中，于常温备用；将羧甲基纤维素钠配成150克质量比浓度为1%的水溶液，于70℃下保温备用；

将5克的羟基硅油和1克的异丁基三甲氧基硅烷溶解在30克异丙醇中，常温下加入到上述壳聚糖和羧甲基纤维素钠的混合溶液中，再加入0.6克失水山梨醇月桂酸酯，以350 rpm的搅拌速率分散60分钟，得到O/W型乳液；然后将无机载体1克云母粉和0.5克石榴石粉加入到上述乳液中，发生凝聚；最后凝聚物于100℃下干燥、分筛，得到一定细度的干粉有机硅憎水剂微胶囊。

Claims (9)

1.一种干粉有机硅憎水剂微胶囊的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）将壳聚糖粉末溶解于30~45℃的冰醋酸水溶液中，羧甲基纤维素钠溶解于70~90℃的水中，壳聚糖与羧甲基纤维素钠的质量比为0.5~25:1；

（2）将质量比为1~20:1的聚硅氧烷和硅烷与乳化剂溶解于有机溶剂中，常温下，加入到步骤（1）所述的溶液中，搅拌分散1~120分钟，获得O/W型乳液；

（3）将无机载体加入到步骤（2）所述的乳液中，发生凝聚反应；

（4）将凝聚物在80~120℃下干燥、分筛得到一定细度的干粉有机硅憎水剂微胶囊。

2.根据权利要求1所述的一种干粉有机硅憎水剂微胶囊的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖与冰醋酸的质量比为1~20:1；所述冰醋酸水溶液的质量百分比浓度为0.5~20%。

3.根据权利要求1所述的一种干粉有机硅憎水剂微胶囊的制备方法，其特征在于，所述羧甲基纤维素钠水溶液的质量百分比浓度为0.5~10%。

4.根据权利要求1所述的一种干粉有机硅憎水剂微胶囊的制备方法，其特征在于，所述聚硅氧烷是甲基硅油、含氢硅油、氨基硅油、羟基硅油中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种干粉有机硅憎水剂微胶囊的制备方法，其特征在于，所述硅烷是丙基三甲氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种干粉有机硅憎水剂微胶囊的制备方法，其特征在于，所述乳化剂是壬基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇月桂酸酯、失水山梨醇硬脂酸酯、失水山梨醇三油酸酯、月桂醇聚氧乙烯醚的一种或几种，乳化剂用量是为聚硅氧烷和硅烷总质量的1~10％。

7.根据权利要求1所述的一种干粉有机硅憎水剂微胶囊的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂是甲醇、乙醇、丙酮、甲苯、二甲苯、异丙醇中的一种，有机溶剂用量是聚硅氧烷和硅烷总质量的1~5倍。

8.根据权利要求1所述的一种干粉有机硅憎水剂微胶囊的制备方法，其特征在于，所述无机载体是云母粉、高岭土、长石粉、石榴石粉、沸石粉中一种或几种，无机载体用量是聚硅氧烷和硅烷总质量的20~50％。

9.根据权利要求1所述的一种干粉有机硅憎水剂微胶囊的制备方法，其特征在于，所述搅拌速率是200~1000rpm。