CN105293992B - 一种木材高效渗透型有机硅防水剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种木材高效渗透型有机硅防水剂及其制备方法，其特征在于：由以下原料配制而成，硅树脂预聚物30～40％，羟基硅油与二甲基硅油混合物35～40％，有机硅交联剂5～10％，长链烷基硅烷5～10％，有机硅季铵盐1～2％，pH调节有机溶液1～2％，助剂2～10％，纳米填料2～5％；所述硅树脂预聚物为丙基与辛基硅树脂共聚物，所述百分比均为质量百分比。发明所述木材高效渗透型有机硅防水剂具有无毒，无污染，无腐蚀性，不改变木材原本外观，价格低等优点。将本发明所述防水剂涂覆于木材表面，可以给木材提供长久的防水保护。
Description
技术领域
本发明涉及木材防水技术领域，特别涉及一种木材高效渗透型有机硅防水剂及其制备方法。
背景技术
木材防水剂在美国等国家已经有近60年的发展，我国虽然在古代有采用桐油等处理木材来防水的悠久历史，但是采用更加有效的防水剂来进行木材防水尚属于起步阶段。目前市面上用于木材的防水剂有石蜡乳液、甲基硅酸盐类防水剂、氟类的防水剂等，但都存在一定的缺点，比如石蜡乳液，由于化学键能小，整体防水性能及耐久性不佳；甲基硅酸盐类防水剂如甲基硅酸钾碱性较强使用后会影响木材外观；而氟类的防水剂(氟硅、氟碳)不仅生产过程对环境影响大，渗透性不佳，而且价格也十分昂贵。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种疏水性强，能渗透到木材内部的，不改变木材原本外观的低成本有机硅防水剂，本发明提供的制备方法还具有环保，无毒，无污染的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种木材高效渗透型有机硅防水剂，其特征在于：由以下原料配制而成，硅树脂预聚物30～40％，羟基硅油与二甲基硅油混合物35～40％，有机硅交联剂5～10％，长链烷基硅烷5～10％，有机硅季铵盐1～2％，pH调节有机溶液1～2％，助剂2～10％，纳米填料2～5％；所述硅树脂预聚物为丙基与辛基硅树脂共聚物，所述百分比均为质量百分比。
进一步，所述丙基与辛基硅树脂共聚物为丙基三乙氧基硅烷与辛基三乙氧基硅烷按照质量比2:1的共聚物。
所述羟基硅油与二甲基硅油混合物为5万粘度的羟基硅油与6万粘度的二甲基硅油按质量比4:1混合而成。
所述有机硅交联剂为正硅酸乙酯。
所述长链烷基硅烷为十二烷基三乙氧基硅烷。
所述有机硅季铵盐为二乙氧基甲基硅丙基十八烷基二甲基氯化铵。
所述pH调节有机溶液为醋酸与异丙醇按质量比1:20的混合物。
所述助剂为乙醇。
所述纳米填料为粒径为2000目的疏水白炭黑。
一种木材高效渗透型有机硅防水剂的制备方法，其特征在于采用以下工艺步骤：
A、取200g丙基三乙氧基硅烷、100g辛基三乙氧基硅烷、20gD5和1g浓度为0.5％H2SO4于容器内搅拌加热至80℃，之后缓慢滴加10g无水乙醇并继续反应30min后，降温至50℃时向体系内滴加10g去离子水，反应2h后，滴加1g0.5％Na2CO3搅拌10min后，减压蒸馏过滤得到硅树脂预聚物备用；
B、称取350～400g羟基硅油与二甲基硅油混合物投入反应釜，搅拌加热至60℃，然后加入有机硅交联剂50～100g，反应15min后将300～400g步骤A所得硅树脂预聚物加入反应釜继续反应1h；然后温度降至40℃，依次加入粒径为2000目的疏水白炭黑20～50g、乙醇20～100g、十二烷基三乙氧基硅烷50～100g、pH调节有机溶液10～20g，待反应釜内物质反应均一后，加入10～20g二乙氧基甲基硅丙基十八烷基二甲基氯化铵，搅拌2h，用200目不锈钢筛过滤反应釜中所得物质，除去杂质，即得木材高效渗透型有机硅防水剂。
表1为本发明所得防水剂与其他现有防水剂的性能比较
表1
由表1可以看出，石蜡属于烃类物质，与木材无化学结合点，属于物理分散，并且石蜡乳液含有亲水性乳化剂，所以石蜡乳液的耐水性较差，经多次水冲刷后会防水性能会逐渐下降。甲基硅酸钾、氟硅油以及本发明所得防水剂均含Si-OH键能与木材内OH键缩合形成Si-O化学键更加牢固，甲基硅酸钾虽然能够以化学键结合，但是其碱性较强，会对木材外观产生直接影响，而且由于甲基的屏蔽作用小，Si-O键很容易被碱性物质进攻导致断裂，从而逐渐失去防水性能。氟硅油由于是大分子物质，所以渗透性不佳，仅限于表面防水。目前，合成氟硅油的难度较大，存在一定的环境污染，生产氟硅油所需的环境保护成本较高，从而导致氟硅油的价格十分昂贵。本发明所得防水剂兼具表面疏水性和木材表面渗透性，所用原料不仅绿色环保、性能优异，而且生产难度小，产品成本仅为氟硅油的1/4。
表2是本发明实施例2与其他现有防水剂采用的GB/T1934.1-2009的比较试验结果
表2
从表2可以看出，本发明所得防水剂，防水性能要远优于石蜡乳液与甲基硅酸钾，并且超过了氟硅油防水性能。
本发明所述木材高效渗透型有机硅防水剂，其接触角＞120°，具有疏水度大的优点，渗透力强，涂覆在木材上渗透深度可达3mm，对木材的吸水率降低十分明显。发明所述木材高效渗透型有机硅防水剂还具有无毒，无污染，无腐蚀性，不改变木材原本外观的优点。将本发明所述防水剂涂覆于木材表面，可以给木材提供长久的防水保护。本发明所得防水剂相对于氟类的防水剂还具有成本低的优点。
附图说明
图1为本发明所述制备方法的制备工艺图。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明。
实施例1：
一种木材高效渗透型有机硅防水剂，由以下原料配制而成，硅树脂预聚物30％，羟基硅油与二甲基硅油混合物40％，有机硅交联剂5％，长链烷基硅烷10％，有机硅季铵盐2％，pH调节有机溶液1％，助剂10％，纳米填料2％，所述硅树脂预聚物为丙基与辛基硅树脂共聚物，丙基硅树脂与辛基硅树脂的质量比为2:1，所述百分比均为质量百分比。所述羟基硅油与二甲基硅油混合物为5万粘度的羟基硅油与6万粘度的二甲基硅油按质量比4:1混合而成。所述有机硅交联剂为正硅酸乙酯。所述长链烷基硅烷为十二烷基三乙氧基硅烷。所述有机硅季铵盐为二乙氧基甲基硅丙基十八烷基二甲基氯化铵。所述pH调节有机溶液为醋酸与异丙醇按质量比1:20的混合物。所述助剂为乙醇。所述纳米填料为粒径为2000目的疏水白炭黑。
一种木材高效渗透型有机硅防水剂的制备方法，包括以下步骤：
A、取200g丙基三乙氧基硅烷、100g辛基三乙氧基硅烷、20gD5和1g浓度为0.5％H2SO4于容器内搅拌加热至80℃，之后缓慢滴加10g无水乙醇并继续反应30min后，降温至50℃时向体系内滴加10g去离子水，反应2h后，滴加1g0.5％Na2CO3搅拌10min后，减压蒸馏过滤得到硅树脂预聚物备用；
B、取羟基硅油与二甲基硅油混合物400g加入反应釜，搅拌加热至60℃，加入正硅酸乙酯50g，反应15min后取300g步骤A所得硅树脂预聚物加入反应釜，继续反应1h；然后降温至40℃，依次加入疏水白炭黑20g、乙醇100g、十二烷基三乙氧基硅烷100g、pH调节有机溶液10g，待反应釜中体系均一后加入二乙氧基甲基硅丙基十八烷基二甲基氯化铵20g搅拌2h；然后用200目不锈钢筛过滤反应釜中产物，除去杂质，即得木材高效渗透型有机硅防水剂。
实施例2：
一种木材高效渗透型有机硅防水剂，由以下原料配制而成，硅树脂预聚物40％，羟基硅油与二甲基硅油混合物35％，有机硅交联剂10％，长链烷基硅烷5％，有机硅季铵盐1％，pH调节有机溶液2％，助剂2％，纳米填料5％；所述硅树脂预聚物为丙基与辛基硅树脂共聚物，丙基硅树脂与辛基硅树脂的质量比为2:1，所述百分比均为质量百分比。所述羟基硅油与二甲基硅油混合物为5万粘度的羟基硅油与6万粘度的二甲基硅油按质量比4:1混合而成。所述有机硅交联剂为正硅酸乙酯。所述长链烷基硅烷为十二烷基三乙氧基硅烷。所述有机硅季铵盐为二乙氧基甲基硅丙基十八烷基二甲基氯化铵。所述pH调节有机溶液为醋酸与异丙醇按质量比1:20的混合物。所述助剂为乙醇。所述纳米填料为粒径为2000目的疏水白炭黑。
一种木材高效渗透型有机硅防水剂的制备方法，包括以下步骤：
A、取200g丙基三乙氧基硅烷、100g辛基三乙氧基硅烷、20gD5和1g浓度为0.5％H2SO4于容器内搅拌加热至80℃，之后缓慢滴加10g无水乙醇并继续反应30min后，降温至50℃时向体系内滴加10g去离子水，反应2h后，滴加1g0.5％Na2CO3搅拌10min后，减压蒸馏过滤得到硅树脂预聚物备用；
B、取羟基硅油与二甲基硅油混合物350g加入反应釜，搅拌加热至60℃，加入正硅酸乙酯100g，反应15min后取400g步骤A所得硅树脂预聚物加入反应釜，继续反应1h；然后降温至40℃，依次加入纳米疏水白炭黑50g、乙醇20g、十二烷基三乙氧基硅烷50g、pH调节有机溶液20g，待反应釜中体系均一后加入二乙氧基甲基硅丙基十八烷基二甲基氯化铵10g搅拌2h；然后用200目不锈钢筛过滤反应釜中产物，除去杂质，即得木材高效渗透型有机硅防水剂。
实施例3：
一种木材高效渗透型有机硅防水剂，由以下原料配制而成，硅树脂预聚物33％，羟基硅油与二甲基硅油混合物37％，有机硅交联剂8％，长链烷基硅烷7％，有机硅季铵盐1.5％，pH调节有机溶液1.5％，助剂8％，纳米填料4％；所述硅树脂预聚物为丙基与辛基硅树脂共聚物，丙基硅树脂与辛基硅树脂的质量比为2:1，所述百分比均为质量百分比。所述羟基硅油与二甲基硅油混合物为5万粘度的羟基硅油与6万粘度的二甲基硅油按质量比4:1混合而成。所述有机硅交联剂为正硅酸乙酯。所述长链烷基硅烷为十二烷基三乙氧基硅烷。所述有机硅季铵盐为二乙氧基甲基硅丙基十八烷基二甲基氯化铵。所述pH调节有机溶液为醋酸与异丙醇按质量比1:20的混合物。所述助剂为乙醇。所述纳米填料为粒径为2000目的疏水白炭黑。
一种木材高效渗透型有机硅防水剂的制备方法，包括以下步骤：
A、取200g丙基三乙氧基硅烷、100g辛基三乙氧基硅烷、20gD5和1g浓度为0.5％H2SO4于容器内搅拌加热至80℃，之后缓慢滴加10g无水乙醇并继续反应30min后，降温至50℃时向体系内滴加10g去离子水，反应2h后，滴加1g0.5％Na2CO3搅拌10min后，减压蒸馏过滤得到硅树脂预聚物备用；
B、取羟基硅油与二甲基硅油混合物370g加入反应釜，搅拌加热至60℃，加入正硅酸乙酯80g，反应15min后取330g步骤A所得硅树脂预聚物加入反应釜，继续反应1h；然后降温至40℃，依次加入纳米疏水白炭黑40g、乙醇80g、十二烷基三乙氧基硅烷70g、pH调节有机溶液15g，待反应釜中体系均一后加入二乙氧基甲基硅丙基十八烷基二甲基氯化铵15g搅拌2h；然后用200目不锈钢筛过滤反应釜中产物，除去杂质，即得木材高效渗透型有机硅防水剂。
Claims (10)
1.一种木材高效渗透型有机硅防水剂，其特征在于：由以下原料配制而成，硅树脂预聚物30～40％，羟基硅油与二甲基硅油混合物35～40％，有机硅交联剂5～10％，长链烷基硅烷5～10％，有机硅季铵盐1～2％，pH调节有机溶液1～2％，助剂2～10％，纳米填料2～5％；所述硅树脂预聚物为丙基与辛基硅树脂共聚物，所述百分比均为质量百分比。
2.根据权利要求1所述的木材高效渗透型有机硅防水剂，其特征在于：所述丙基与辛基硅树脂共聚物为丙基三乙氧基硅烷与辛基三乙氧基硅烷按照质量比2:1的共聚物。
3.根据权利要求1所述的木材高效渗透型有机硅防水剂，其特征在于：所述羟基硅油与二甲基硅油混合物为5万粘度的羟基硅油与6万粘度的二甲基硅油按质量比4:1混合而成。
4.根据权利要求1所述的木材高效渗透型有机硅防水剂，其特征在于：所述有机硅交联剂为正硅酸乙酯。
5.根据权利要求1所述的木材高效渗透型有机硅防水剂，其特征在于：所述长链烷基硅烷为十二烷基三乙氧基硅烷。
6.根据权利要求1所述的木材高效渗透型有机硅防水剂，其特征在于：所述有机硅季铵盐为二乙氧基甲基硅丙基十八烷基二甲基氯化铵。
7.根据权利要求1所述的木材高效渗透型有机硅防水剂，其特征在于：所述pH调节有机溶液为醋酸与异丙醇按质量比1:20的混合物。
8.根据权利要求1所述的木材高效渗透型有机硅防水剂，其特征在于：所述助剂为乙醇。
9.根据权利要求1所述的木材高效渗透型有机硅防水剂，其特征在于：所述纳米填料为粒径为2000目的疏水白炭黑。
10.一种木材高效渗透型有机硅防水剂的制备方法，其特征在于采用以下工艺步骤：
A、取200g丙基三乙氧基硅烷、100g辛基三乙氧基硅烷、20gD5和1g浓度为0.5％H2SO4于容器内搅拌加热至80℃，之后缓慢滴加10g无水乙醇并继续反应30min后，降温至50℃时向体系内滴加10g去离子水，反应2h后，滴加1g0.5％Na2CO3搅拌10min后，减压蒸馏过滤得到硅树脂预聚物备用；
B、称取350～400g羟基硅油与二甲基硅油混合物投入反应釜，搅拌加热至60℃， 然后加入有机硅交联剂50～100g，反应15min后将300～400g步骤A所得硅树脂预聚物加入反应釜继续反应1h；然后温度降至40℃，依次加入疏水白炭黑20～50g、乙醇20～100g、十二烷基三乙氧基硅烷50～100g、pH调节有机溶液10～20g，待反应釜内物质反应均一后，加入10～20g二乙氧基甲基硅丙基十八烷基二甲基氯化铵，搅拌2h，用200目不锈钢筛过滤反应釜中所得物质，除去杂质，即得木材高效渗透型有机硅防水剂。
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