CN110183965A - 一种新型水性有机硅石材防护剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种新型水性有机硅石材防护剂，按重量份数计，所述防护剂包括如下组分：自乳化有机硅聚合物溶液50‑75份，硅溶胶5‑10份，聚乙烯醇5‑10份，水性附着力促进剂1‑5份。所述制备方法是先通过酸碱两步法制备自乳化有机硅聚合物溶液；然后加入聚乙烯醇和硅溶胶进行改性，最后与促进剂复配得到水性有机硅石材防护剂。本发明的石材防护剂以水为分散剂，成本低，安全无毒，处理后的石材外观颜色无变化，具有渗透性能好、附着力强、固化快、高稀释倍数，能在石材表面和内部形成防护，综合提高其防护性能。

Description

一种新型水性有机硅石材防护剂的制备方法

技术领域

本发明涉及石材防护技术领域，具体涉及一种新型水性有机硅石材防护剂及其制备方法。

背景技术

石材由于其装饰和强度的优势，是重要的建筑材料之一，备受人们的重视和青睐。然后石材本身的多孔性质，使得石材易受到外部环境的影响，在日照、风化和酸雨侵蚀等自然因素的作用下，易发生病变、分解和碎裂，严重影响石材的美观和使用寿命。因此，对石材的防护是必要的。

防护的目的限制石材的污染，避免石材在使用过程出现水斑、污斑、粉化等问题。目前市场石材防护剂中种类很多，有无机和有机类型，也有溶剂型和水性的，各不尽相同。现有的高端石材防护剂大多数为溶剂型，但是存在生产成本高，使用不便和具有毒副作用等问题，因此水性化是石材防护剂的发展方向。

甲基硅酸盐是水性有机硅防水剂的一种，其存在固化时间长，易泛白等现象，影响涂饰效率和外观，公开号CN101580355公开了一种以甲基硅醇钠为主要原料的建材用有机硅防水剂以甲基硅醇钠、硅烷偶联剂、脂肪醇聚氧乙烯醚丁二酸半酯磺酸盐、明矾、磷酸、聚乙二醇和水为原料的防水剂；公开号CN103571327公开了一种以甲基硅酸盐、硅烷偶联剂、聚乙二醇为原料制备石材防水剂的方法；然而，目前现有水性技术的产品用于石材防护上，仍未克服甲基硅酸钠所存在的缺陷，固化时间长，因此，在高端石材防护仍需要具有甲基硅酸盐防水剂的优点，克服其不足。本发明通过自制有机硅聚合物溶液，得到了性能完全改善的产品，具有高稀释倍数且不泛白，能够应用在高端石材防护。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对上述现有技术存在的不足，提出一种水性有机硅石材防护剂及其制备方法，为了在石材的内外形成保护层，不影响其天然外观，真正实现石材的防水、耐候和抗污。

为了解决上述的问题，本发明采用的技术方案如下：

一种新型水性有机硅石材防护剂，按重量份数计，所述防护剂包括如下组分：自乳化有机硅聚合物溶液50-75份，硅溶胶5-10份，聚乙烯醇5-10份，水性附着力促进剂1-5份；所述的自乳化有机硅聚合物溶液是长链烷基硅烷和氨基硅烷在酸、碱性两步法聚合得到的，固含量为20-40wt％。

所述的长链烷基硅烷为正丁基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷中的一种。

所述的氨基硅烷为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N–(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。

所述的硅溶胶为碱性硅溶胶，其二氧化硅含量在20-30％，pH值在9～10。

所述的聚乙烯醇平均分子量为16000～20000。

所述的水性附着力促进剂为SA-78，HHG-10，FZ3667-C中的一种。

本发明一种新型水性有机硅石材防护剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将长链烷基硅烷和氨基硅烷按照质量比为(5-15)：1加入到盐酸溶液中，搅拌均匀后，升温至40-60℃，反应2-4小时后，然后分批加入氢氧化钾固体，升高温度至90-100℃，反应1-2小时后降温得到自乳化有机硅聚合物溶液；

(2)按重量份数计，称取步骤(1)制备的自乳化有机硅聚合物溶液50-75份和聚乙烯醇5-10份，混合加热至40-60℃，待溶液透明后，恒温30-60分钟后，降至室温，加入硅溶胶5-10份和水性附着力促进剂1-5份，搅拌30-60分钟，过滤得到新型水性有机硅石材防护剂。

本发明所述的新型水性有机硅石材防护剂可以通过刷涂、喷涂、辊涂或浸泡等方式涂覆在石材表面，渗透至石材微孔或裂缝中，在石材的表面和内部形成保护膜，克服现有技术在石材表面形成致密的保护膜，导致堵塞石材微孔的特点，确保石材的透气性。通过自制自乳化有机硅聚合物溶液制备，提高其憎水性，避免泛白等现象，同时在改性过程中加入聚乙烯醇，使得羟基与石材表面更好的结合，提高其附着力，而水性附着力促进剂缩短其固化时间，有利于生产效率的提高，硅溶胶则一方面提高分散稳定性和耐候性，另一方面也提高附着力和渗透性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)水性环保，无毒不挥发，无污染，完全符合健康环保的要求。(2)本发明的水性有机硅石材防护剂中含有疏水的烷基支链、低表面能的硅氧主链和多羟基主链，从而保证了石材的防护性能和高附着力，保证了其渗透性、稳定性。(3)固化时间快，不改变石材颜色，不泛白，保持石材的透气性。(4)具有高稀释倍数，可以稀释到50-80倍数使用。(5)工艺简单，生产效率高，成本低。综上所述，本发明的石材防护剂以水为分散剂，成本低，安全无毒，处理后的石材外观颜色无变化，具有渗透性能好、附着力强、固化快、高稀释倍数，能在石材表面和内部形成防护，综合提高其防护性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

实施例1

一种新型水性有机硅石材防护剂，按重量份数计，包括如下组分：固含量为20wt％的自乳化有机硅聚合物溶液75份，硅溶胶5份，聚乙烯醇5份，水性附着力促进剂5份。

本实施例所述新型水性有机硅石材防护剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将50g甲基三乙氧基硅烷和10gγ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在240g盐酸溶液中，搅拌溶解均匀后，升温至60℃，反应2小时，然后分三批加入氢氧化钾固体，升高温度至90℃，反应2小时后降温过滤得到20wt％的自乳化有机硅聚合物溶液。

2)称取步骤1)制备的自乳化有机硅聚合物溶液75份和聚乙烯醇5份，混合加热至60℃，待溶液透明后，恒温30分钟后，降至室温，加入硅溶胶5份和水性附着力促进剂SA-785份，搅拌30分钟，过滤得到水性有机硅石材防护剂。

实施例2

一种新型水性有机硅石材防护剂，按重量份数计，其包括如下组分：固含量为40wt％的自乳化有机硅聚合物溶液50份，硅溶胶10份，聚乙烯醇10份，水性附着力促进剂1份。

本实施例所述新型水性有机硅石材防护剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将150g丙基三乙氧基硅烷和10gγ-氨丙基三甲氧基硅烷溶解在240g盐酸溶液中，搅拌均匀后，升温至40℃，反应4小时，然后分四批加入氢氧化钾固体，升高温度至90℃，反应1小时后降温过滤得到40wt％的自乳化有机硅聚合物溶液。

2)称取步骤1)制备的40wt％的自乳化有机硅聚合物溶液50份和聚乙烯醇10份，混合加热至40℃，待溶液透明后，恒温60分钟后，降至室温，加入硅溶胶10份和水性附着力促进剂FZ3667-C 1份，搅拌60分钟，过滤得到水性有机硅石材防护剂。

实施例3

一种新型水性有机硅石材防护剂，按重量份数计，其包括如下组分：固含量为30wt％的自乳化有机硅聚合物溶液60份，硅溶胶8份，聚乙烯醇6份，水性附着力促进剂2份。

本实施例所述新型水性有机硅石材防护剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将100g正丁基三乙氧基硅烷和10g N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷溶解在256g盐酸溶液中，搅拌均匀后，升温至50℃，反应3小时，然后分三批加入氢氧化钾固体，升高温度至100℃，反应2小时后降温过滤得到30wt％自乳化有机硅聚合物溶液。

2)称取步骤1)制备30wt％的自乳化有机硅聚合物溶液60份和聚乙烯醇6份，混合加热至50℃，待溶液透明后，恒温45分钟后，降至室温，加入硅溶胶8份和水性附着力促进剂HHG-102份，搅拌60分钟，过滤得到水性有机硅石材防护剂。

实施例4

一种新型水性有机硅石材防护剂，按重量份数计，其包括如下组分：固含量为20wt％的自乳化有机硅聚合物溶液70份，硅溶胶10份，聚乙烯醇5份，水性附着力促进剂4份。

本实施例所述新型水性有机硅石材防护剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将90g正辛基三乙氧基硅烷和10g N–(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷溶解在100g盐酸溶液中，搅拌均匀后，升温至60℃，反应4小时，然后分三批加入氢氧化钾固体，升高温度至100℃，反应1小时后降温过滤得到得到20wt％的自乳化有机硅聚合物溶液。

2)称取步骤1)制备的20wt％的自乳化有机硅聚合物溶液70份和聚乙烯醇5份，混合加热至40℃，待溶液透明后，恒温60分钟后，降至室温，加入硅溶胶10份和水性附着力促进剂FZ3667-C 4份，搅拌60分钟，过滤得到水性有机硅石材防护剂。

实施例5

一种新型水性有机硅石材防护剂，按重量份数计，其包括如下组分：固含量为20wt％的自乳化有机硅聚合物溶液75份，硅溶胶5份，聚乙烯醇5份，水性附着力促进剂5份。

本实施例所述新型水性有机硅石材防护剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将90g正十二烷基三甲氧基硅烷和10gγ-氨丙基三乙氧基硅烷溶解在100g盐酸溶液中，搅拌均匀后，升温至50℃，反应3小时，然后分四批加入氢氧化钾固体，升高温度至100℃，反应2小时后降温过滤得到得到20wt％的自乳化有机硅聚合物溶液。

2)称取步骤1)制备的20wt％的自乳化有机硅聚合物溶液75份和聚乙烯醇5份，混合加热至40℃，待溶液透明后，恒温60分钟后，降至室温，加入硅溶胶5份和水性附着力促进剂FZ3667-C 5份，搅拌60分钟，过滤得到水性有机硅石材防护剂。

本发明实施例1-5制备的新型水性有机硅石材防护剂分别涂覆于大理石上，其性能指标按照JC/T 973-2005《建筑装饰用天然石材防护剂》标准检测，其结果如下表：

以上检测结果可知，本实施例所制备的石材防护剂完全符合JC/T 973-2005《建筑装饰用天然石材防护剂》中优等品所规定的各项性能指标的要求。另外，本发明还在不同的石材如花岗石、砂岩、洞石上进行测试，其综合防护效果优异，达到优等品的规定要求。而且对石材防护剂进行在稀释使用，稀释到50-80倍均达到合格品的规定要求。

虽然本发明对上述方法作了详尽的描述，但本领域技术人员在上述描述的基础可以做出改进，这些不偏离本发明精神的技术方案均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种新型水性有机硅石材防护剂，其特征在于，按重量份数计，所述防护剂包括如下组分：自乳化有机硅聚合物溶液50-75份，硅溶胶5-10份，聚乙烯醇5-10份，水性附着力促进剂1-5份；所述的自乳化有机硅聚合物溶液是长链烷基硅烷和氨基硅烷在酸、碱性两步法聚合得到的，固含量为20-40wt％。

2.根据权利要求1所述的一种新型水性有机硅石材防护剂，其特征在于，所述的长链烷基硅烷为甲基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种新型水性有机硅石材防护剂，其特征在于，所述的氨基硅烷为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N–(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种新型水性有机硅石材防护剂，其特征在于，所述的硅溶胶为碱性硅溶胶，其二氧化硅含量在20-30％，pH值在9～10。

5.根据权利要求1所述的一种新型水性有机硅石材防护剂，其特征在于，所述的聚乙烯醇平均分子量为16000～20000。

6.根据权利要求1所述的一种新型水性有机硅石材防护剂，其特征在于，所述的水性附着力促进剂为SA-78，HHG-10，FZ3667-C中的一种。

7.一种新型水性有机硅石材防护剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)将长链烷基硅烷和氨基硅烷按照质量比为(5-15)：1加入到盐酸溶液中，搅拌均匀后，升温至40-60℃，反应2-4小时后，然后分批加入氢氧化钾固体，升高温度至90-100℃，反应1-2小时后降温过滤得到自乳化有机硅聚合物溶液；

(2)按重量份数计，称取步骤(1)制备的自乳化有机硅聚合物溶液50-75份和聚乙烯醇5-10份，混合加热至40-60℃，待溶液透明后，恒温30-60分钟后，降至室温，加入硅溶胶5-10份和水性附着力促进剂1-5份，搅拌30-60分钟，过滤得到新型水性有机硅石材防护剂。