CN106633069A - 一种中性水性有机硅防水剂的制备方法 - Google Patents

一种中性水性有机硅防水剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种中性水性有机硅防水剂的制备方法，它以氨烃基硅烷、低分子羟基硅氧烷和烷基硅烷为原料，在催化剂作用下，加热反应，生成带氨基、烷氧基的聚硅氧烷予聚物，再加入有机酸如甲酸、乙酸、丙酸等形成高浓度的，能在水中自动分散形成微乳液的中性有机硅防水剂。以水为分散介质的，对基材渗透力强的中性防水剂，它能自动分散于水中，形成微乳。

Description

一种中性水性有机硅防水剂的制备方法
技术领域
本发明属于有机硅新材料技术领域，涉及一种中性水性有机硅防水剂的制备方法。
背景技术
现有有机硅防水剂分溶剂型、乳液型和碱性水溶液三大类。
溶剂型防水剂采用有机溶剂如醇、酯、烃类溶剂溶解硅烷、硅氧烷而做成，它渗透力强，防水较可靠，但要使用大量有机溶剂，存在三大问题：一是安全问题，容易着火，爆炸；二是污染大气，破坏臭氧层；三是资源有限。
乳液型防水剂以水为介质，用亲水乳化剂把硅烷、硅氧烷通过乳化设备做成水包油乳液，安全问题解决了，环境污染问题解决了，水资源比有机溶剂丰富多了。但存在一个问题，乳液是用表面活性剂—乳化剂把防水剂硅烷、硅氧烷通过乳化机（包括高压均化器、高剪切乳化机）乳化到水中，形成水包油乳液，乳液的粒径为微米级，而许多致密建材如大理石、花岗岩、木材及高标号工程混凝土的孔隙很小，乳液型防水剂渗透不进去，只在建材表面成膜防水，防水不耐久，而且乳化剂大多由亲水的表面活性剂组成，水一浸泡，防水膜就亲水吸水了，所以乳液型防水剂只适用于孔隙多且孔径大的建材，如民用水泥构件、砂岩、泡沫混凝土及疏松的人造刨花板、低密度人造板等。
现有的水溶性有机硅防水剂如甲基硅酸钠、甲基硅酸钾，由于碱性太强，对许多基材不适用，它的防水机理是吸收大气中的二氧化碳，才能交联成膜，且生成碳酸钠（钾）白霜，影响制品外观;还有就是碱性太强，操作施工人员必须戴胶手套；穿橡胶套鞋；带防护面具。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种中性水性有机硅防水剂的制备方法，它以水为分散介质的，对基材渗透力强的中性防水剂，它能自动分散于水中，形成微乳。它的防水剂硅烷或硅氧烷在水中形成微乳的粒径为几个～200个纳米，对基材的渗透力强，它的原液浓度高达100%，没有溶剂和乳化剂，贮存稳定性可达一年以上，它自动分散于水中形成的微乳，为热力学稳定体系，贮藏期也可达几个月，甚至半年以上。它不含任何乳化剂，所以拒水效果非常好且耐久。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种中性水性有机硅防水剂的制备方法，它以氨烃基硅烷、低分子羟基硅氧烷和烷基硅烷为原料，在催化剂作用下，加热反应，生成带氨基、烷氧基的聚硅氧烷予聚物，再加入有机酸如甲酸、乙酸、丙酸等形成高浓度的，能在水中自动分散形成微乳液的中性有机硅防水剂。
所述氨基硅烷包括单氨基硅烷如三甲氧基氨丙基硅烷、三乙氧基氨丙基硅烷，也包括双氨基或三氨基硅烷如三甲氧基氨乙基氨丙基硅烷、三乙氧基氨乙基氨丙基硅烷，也包括二烷氧基胺烷基硅烷，如二甲氧基甲基胺丙基硅烷、二乙氧基甲基胺丙基硅烷。
所述低分子羟基硅油包括羟基线性体及八甲基环四硅氧烷及十甲基环五硅氧烷开环得到的羟基聚硅氧烷。
所述烷基硅烷包括C1～C18的烷基硅烷，如甲基烷氧基硅烷、丁基烷氧基硅烷、辛基烷氧基硅烷、十二烷基烷氧基硅烷、十八烷基烷氧基硅烷，烷氧基可以是甲氧基或乙氧基硅烷；可以是二甲氧基二烷基硅烷或三甲氧基烷基硅烷；也可以是二乙氧基二烷基硅烷或三乙氧基烷基硅烷。
所述催化剂可以是碱性催化剂如氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、甲醇钾，或是四甲基氢氧化铵，也可采用酸性催化剂如烷基磺酸或烷基苯磺酸或乙酸、丙酸、苹果酸、三氟乙酸等有机酸。
本发明的积极效果是：以水为分散介质的，对基材渗透力强的中性防水剂，它能自动分散于水中，形成微乳。它的防水剂硅烷或硅氧烷在水中形成微乳的粒径为几个～200个纳米，对基材的渗透力强，它的原液浓度高达100%，没有溶剂和乳化剂，贮存稳定性可达一年以上，它自动分散于水中形成的微乳，为热力学稳定体系，贮藏期也可达几个月，甚至半年以上。它不含任何乳化剂，所以拒水效果非常好且耐久。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
一种中性水性有机硅防水剂的制备方法，它以氨烃基硅烷、低分子羟基硅氧烷和烷基硅烷为原料，在催化剂作用下，加热反应，生成带氨基、烷氧基的聚硅氧烷予聚物，再加入有机酸如甲酸、乙酸、丙酸等形成高浓度的，能在水中自动分散形成微乳液的中性有机硅防水剂。
所述氨基硅烷包括单氨基硅烷如三甲氧基氨丙基硅烷、三乙氧基氨丙基硅烷，也包括双氨基或三氨基硅烷如三甲氧基氨乙基氨丙基硅烷、三乙氧基氨乙基氨丙基硅烷，也包括二烷氧基胺烷基硅烷，如二甲氧基甲基胺丙基硅烷、二乙氧基甲基胺丙基硅烷。
所述低分子羟基硅油包括羟基线性体及八甲基环四硅氧烷及十甲基环五硅氧烷开环得到的羟基聚硅氧烷。
所述烷基硅烷包括C1～C18的烷基硅烷，如甲基烷氧基硅烷、丁基烷氧基硅烷、辛基烷氧基硅烷、十二烷基烷氧基硅烷、十八烷基烷氧基硅烷，烷氧基可以是甲氧基或乙氧基硅烷；可以是二甲氧基二烷基硅烷或三甲氧基烷基硅烷；也可以是二乙氧基二烷基硅烷或三乙氧基烷基硅烷。
所述催化剂可以是碱性催化剂如氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、甲醇钾，或是四甲基氢氧化铵，也可采用酸性催化剂如烷基磺酸或烷基苯磺酸或乙酸、丙酸、苹果酸、三氟乙酸等有机酸。 合成实施例1：
在附电动搅拌器和自动控温的500毫升三口园底烧瓶中，加入150克端羟基二甲基硅油线性体，粘度为50mPa.s，50克氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷，氢氧化钾0.2克，甲醇2毫升，升温至60～80℃，回流反应6小时，减压蒸出甲醇，冷却至30℃，加入甲酸10克，辛基三乙氧基硅烷150克，自动升温至50～60℃，平衡反应3小时，便得到能自动分散于水中形成微乳的聚硅氧烷防水剂。
合成实施例2：
在附电动搅拌器和自动控温的500毫升三口烧瓶中，加入100克端羟基二甲基硅油线性体，粘度为50mPa.s，50克氨丙基三乙氧基硅烷，甲醇钾甲醇溶液2克，升温至80～90℃，反应4小时，降温至室温，加入乙酸15克，辛基三乙氧基硅烷150克，自动升温至50～60反应2小时，减压蒸出甲醇、乙醇，冷却至室温，得到能自动分散于水中形成半透明微乳的防水剂，用于木材石材防水，效果很好。
合成实施例3：
在附电动搅拌器和自动控温的500毫升三口烧瓶中，加入低分子羟基硅油150克，粘度为30mPa.s，并加入50克氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷，加入乙醇钠的乙醇溶液2克，升温至70～80℃，反应5小时，减压蒸出乙醇，冷却至30℃，加入丙酸15克，并加入甲基三乙氧基硅烷200克，自动升温至50～60℃，反应3小时，冷却得到能自动分散于水中形成半透明微乳的防水剂，用于石膏板防水，效果很好。
应用实施例一：
水溶液防水剂应用于木材防水，木料采用杉木块50×30×20mm 6块，室内充分晾干后，泡在10%的合成例1的硅油水溶液中30分钟，取出晾干→烘箱中100～105℃烘干2小时，取出，在室温下平衡一晚，称干重为W0→浸泡在去离子水25～30℃中，2小时后取出，用湿毛巾擦干表面游离水分，称重为W1，吸水率＝(W1-W0)÷W0
另取对照样不进行防水处理。
试验结果如下：
项目 防水木块 木块对照样
木块平均干重（W0） 11.79克 11.12克
泡水2小时后木块平均干重（W1） 13.01克 15.00克
泡水2小时的吸水率 10.3% 34.9%
吸水率减低 70.5% 0
应用实施例二：
水溶性硅油防水剂应用于石膏板防水，用合成实施例3的水溶性硅油防水剂1～2克，石膏粉100克，去离子水80克，将水溶性硅油防水剂加入80克水中，然后与石膏粉混合搅拌均匀，倒入直径110mm，深度为5mm的塑料圆盘中成型，固化后（约10分钟）放入鼓风烘箱中于90℃烘1小时，取出冷却，过夜，称重为W0，放入25～30℃去离子水中浸泡2小时后用湿毛巾吸干石膏板表面游离水珠，称重为W1，吸水率＝(W1-W0)÷W0
试验结果如下：
防水剂加量 石膏板平均干重 泡水2小时后湿重 吸水率
1% 70.97克 73.92克 4.2%
2% 71.97克 73.72克 2.4%
0 69.87克 97.43克 39.4%
上述表格数据可以看出，石膏粉中加入1～2%的防水剂，成型石膏板的二小时泡水吸水率由39.4%降至2.4～4.2% ，达到国家优等品石膏板防水吸水率标准（≤5%）。
而按美国专利US8142856，先做成含硅烷防水剂6.25%的稀水溶液，然后加入石膏重1～2%的防水剂（有效物）。
其结果如下：
由上可知，按美国专利做不出合格的防水石膏板。
本发明专利具有浓度高，使用量少，防水优良的特点。
本发明以水为分散介质的，对基材渗透力强的中性防水剂，它能自动分散于水中，形成微乳。它的防水剂硅烷或硅氧烷在水中形成微乳的粒径为几个～200个纳米，对基材的渗透力强，它的原液浓度高达100%，没有溶剂和乳化剂，贮存稳定性可达一年以上，它自动分散于水中形成的微乳，为热力学稳定体系，贮藏期也可达几个月，甚至半年以上。它不含任何乳化剂，所以拒水效果非常好且耐久。

Claims (5)

1.一种中性水性有机硅防水剂的制备方法，其特征是：它以氨烃基硅烷、低分子羟基硅氧烷和烷基硅烷为原料，在催化剂作用下，加热反应，生成带氨基、烷氧基的聚硅氧烷予聚物，再加入有机酸如甲酸、乙酸、丙酸等形成高浓度的，能在水中自动分散形成微乳液的中性有机硅防水剂。
2.如权利要求1所述中性水性有机硅防水剂的制备方法，其特征是：所述氨基硅烷包括单氨基硅烷如三甲氧基氨丙基硅烷、三乙氧基氨丙基硅烷，也包括双氨基或三氨基硅烷如三甲氧基氨乙基氨丙基硅烷、三乙氧基氨乙基氨丙基硅烷，也包括二烷氧基胺烷基硅烷，如二甲氧基甲基胺丙基硅烷、二乙氧基甲基胺丙基硅烷。
3.如权利要求1所述中性水性有机硅防水剂的制备方法，其特征是：所述低分子羟基硅油包括羟基线性体及八甲基环四硅氧烷及十甲基环五硅氧烷开环得到的羟基聚硅氧烷。
4.如权利要求1所述中性水性有机硅防水剂的制备方法，其特征是：所述烷基硅烷包括C1～C18的烷基硅烷，如甲基烷氧基硅烷、丁基烷氧基硅烷、辛基烷氧基硅烷、十二烷基烷氧基硅烷、十八烷基烷氧基硅烷，烷氧基可以是甲氧基或乙氧基硅烷；可以是二甲氧基二烷基硅烷或三甲氧基烷基硅烷；也可以是二乙氧基二烷基硅烷或三乙氧基烷基硅烷。
5.如权利要求1所述中性水性有机硅防水剂的制备方法，其特征是：所述催化剂可以是碱性催化剂如氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、甲醇钾，或是四甲基氢氧化铵，也可采用酸性催化剂如烷基磺酸或烷基苯磺酸或乙酸、丙酸、苹果酸、三氟乙酸等有机酸。
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