DE1646414C3

DE1646414C3 - Verwendung von Sulfoniumsalzen zum Hydrophobieren von hydraulischen Bindemitteln

Info

Publication number: DE1646414C3
Application number: DE19671646414
Authority: DE
Inventors: Harry Dr. 6700 Ludwigshafen Distler; Rolf 6710 Frankenthal Petri; Hans Dr. 6703 Limburgerhof Reinhard
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1967-08-04
Filing date: 1967-08-04
Publication date: 1975-03-27
Also published as: SE356499B; DE1646414A1; NL6810670A; DE1646414B2; BE718782A; CH502961A

Description

ii der R für einen Alkyirest mit mindestens Kohlenstoffatomen und R' für Wasserstoff liier einen niederen Alkyirest stehen, zum Hydrophobieren von hydraulischen Bindemitteln.

Mörtel and Beton neigen bekanntlich zur Wasser-■ ufnahme. Darunter leiden ihre mechanischen Eigen- lchaften. Man hat daher den hydraulischen Bindemitteln .sowie dem frisch angesetzten Mörtel oder Beton zum Hydrophobieren schon wasserabweisende Stoffe zugegeben. Als wasserabweisende Stoffe wurden dabei schon Emulsionen von Silikonölen, Paraffinen Und Leinöl sowie von verschiedenen Kunstharzen zugesetzt. Auch Mischungen aus Ölen oder Fettsäuren und Paral'finsulfonaten, aus Fettsäuren und äthoxj- lierten Fettalkoholen oder äthoxylierten Fettsäuren lowic Emulsionen von ölförniigen Polyälhvlenen wurden hierfür schon verwendet. Schließlich kamen für diesen Zweck schon Alkalisalze von Fettsäuren, vie Natriiimstearat, in gelöster oder emulgiertcr Form mm Einsatz.

Die Wirkung dieser bekannten Hydrophobiermittel Iü3i zu wünschen übrig, und zwar insbesondere dann, wenn sie den hydraulischen Bindemitteln in der Masse J^;gesetzt und nicht auf die Oberfläche des Mörtels oder Beions aufgebracht werden.

I s wurde nun gefunden, daß man Sulfoniumsalzc der allgemeinen Formel

R'

CH ^R'

CH₇OH

R-COO S, CH-CH₂OH

R'

CH — CH₂OH

in der R einen mindestens 12 Kohlenstoffatome enthaltenden aliphatischen Rest und R' Wasserstoff oder enen niederen Alkyirest bedeuten, mit Vorteil zum Hydrophobieren von hydraulischen Bindemitteln ver wenden kann. Derartige Sulfoniumsalze wirken auch in verhältnismäßig kleinen Mengen ausgezeichnet hydrophobierend und übertreffen in ihrer Hydrophobierung selbst entsprechende Mengen an Silikonölen. Die Sulfoniumsalze können z. B. nach dem Verfah ren der älteren deutschen Auslegeschrift 1 267 216 durch Umsetzen von Carbonsäuren mit ß,ß'-Dihydroxyalkylsulfiden und 1,2-Alkylenoxiden hergestellt werden. Dabei geht man vorzugsweise von aliphatischen Monocarbonsäuren aus, die im Alkyirest

ίο 12 bis 20 Kohlenstoff atome haben. Beispiele hierfür sind ölsäure, Stearinsäure, Dodecancarbonsäure und

Palmitinsäure. Die Sulfoniumsalze der Stearinsäure

und Palmitinsäure sind von besonderem Interesse.

Die Sulfoniumreste der Sulfoniumsalze haben

Alkylolreste, die sich von niederen AJkylgruppen ableiten, die gleich oder verschieden sein können. Die Alkylolreste weisen im allgemeinen 2 bis 4 Kohlensioffatome auf, und der/J-Hydroxyäthyl- und /Mlydroxyisopropylrest wird vorgezogen.

jo Die Sulfoniumsalze sind in Wasser und organischen Lösungsmitteln, wie besonders Alkoholen, z. B. Methanol, Äthanol, Isopropylalkohol, Cilykol, Methylglykol, Glyzerin und höheren Glykolen oder Gemischen derartiger Lösungsmittel gut löslich und werden im allgemeinen in f-orm derartiger Lösungen eingesetzt. Dabei kann die Konzentration der Lösungen an den Sulfoniumsalzen in weitern Bereich variiert werden und ist nicht kritisch. Es können gesättigte oder verdünnte Lösungen verwendet werden, und Lösungen in Wasser oder Ghkol sind von besonderen! Interesse.

Die Sulfoniumsal/c können den hydraulischen Bindemitteln beim Ansetzen des Mörtels oder Betons zusammen mit dem Wasser zugegeben werden. Im allgemeinen verwendet man dabei 0,1 bis 10, vorzugsweise 0,2 bis 3 Gewichtsprozent de» Suifomumsal/es (fest), bezogen auf tue Menge des hydraulischen Bindemittels. Man kann aber auch die Oberfläche der angemachten hydraulischen Bindemittel /.. B. des

(j Mörtels oder Betons nach deren Verarbeitung mit Lösungen der Sulfoniumsalze behandeln, z. B. Besprühen oder Bestreichen. Schließlich ist mit besonderem Vorteil möglich, die Sulfoniumsalzc den hydraulischen Bindemitteln schon beim Mahlen zuzusetzen.

Dabei kann man die Sulfoniumsalzc in gelöster Form in die Mahltrommeln einbringen, wobei als Lösungsmittel Wasser oder besonders Glykol in !"rage kommen. Die Menge ties Wassers oder Glykols kann dabei z. B. 0.1 bis IO Gewichtsprozent, bezogen auf die Menge des Zements bzw. gelöschten Kalks, betragen. Zusätzlich zu den Sulfoniumsalzen können den hydraulischen Bindemitteln beim Anmachen, gegebenenfalls im Gemisch mit den Sulfoniumsalzcn auch andere übliche Zusätze, z. B. wäßrige Dispersionen von Polymerisaten auf Basis von äthylenisch ungesättigten Carbonsäureestern, z. B. von Vinylestern, wie Vinylacetat und Vinylpropionate oder Acrylestern und/oder Methacrylestern wie Acrylsäurcäthyl- und -tert.-biitylester, ferner auf Basis von Butadien, Styrol und/oder Vinylidenchlorid zugesetzt werden. Auch bei den üblichen Oberflächenbehandlungsverfahren für geformte Gebilde aus hydraulischen Bindemitteln können die Sulfoniumsalze mit Vorteil z. B. im Gemisch mit Kunststoffdispersionen mitver wendet werden.

Die Sulfoniumsalze werden unter der Einwirkung der alkalischen Bestandteile der hydraulischen Bindemittel wahrscheinlich hydrolytisch gespalten und die

dabei entstehenden Fettsäuren besonders fein im Zement- oder Kalkleim verteilt. Ihre hydrophobierende Wirkung ist außerordentlich stark.

Die in den folgenden Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.

Beispiel 1

100 Teile Zement PZ 275 werden mit einer Lösung von einem Teil des Tri-/J-hydroxyäthyl-sulfoniumsalzfis der Stearinsäure (a) bzw. der Palmitinsäure (b) in jeweils 45 Teilen Wasser gemischt, die erhaltenen Massen in Formen gegossen und 24 Stunden aushärten gelassen. Die Probekörper werden ausgeformt, 6 Tage in Wasser gelagert und dann 6 Tage bei 100°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Anschließend werden die Probekörper mehrmals 30 Sekunden bzw. 24 Stunden in Wasser ge'agert und die dabei erfolgende Wasseraufnahme gemessen. Zwischendurch wird jeweils 24 Stunden hei 100" C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet, wobei sich wieder das ursprüngliche Gewicht einstellt. In der folgenden Tabelle sind die Mengen an Wasser angegeben, die jeweils beim Lagern in Wasser aufgenommen werden:

Nr.

30 Sek.

H₂O-AUf-

n_!irre

in g

24 Std.

H.O-Auf-

nahme

in g

30 Sek.

H₁O-AUf-

nahmc

in g

24 Std.

H.O-Auf-

nahmo

in a

a	3,2
b	1.5
Verglcichs-
Proben
1	7,3
2	2,4
3	7,0

20.8
13,7

16,7
25,6

2,5

ι ι

6,2
1.9
6,1

15.6
¹U

21.5
12.5
20.3

Zum Vergleich sind in den letzten drei Zeilen der Tabelle die unier identischen Bedingungen mit einem Probekörper erhaltenen Ergebnisse zusammengestellt, zu dessen Herstellung ein Gemisch aus jeweils 100 Teilen Zement PZ 275 und 45 Teilen Wasser verwendet wurden, die 1. keinen Zusatz, 2. 1 Teil Zinkstearat bzw. 3. 1 Teil handelsübliches Siliconöl in emulgicrter Form.

Wenngleich bei Beispiel la das Tri-^-hydroxyäthylsulfoniumsalz der Stearinsäure in der Masse eine etwas schlechtere Hydrophobierung des Probekörpers zeigt als sie durch den Zusatz von Zinkstearat (Vcrgleichsprobe "L) erreicht wird, so wird doch die hydrophobierende Wirkung des Zinkstearats bei der Obcrflächenimprägnierung von Formkörpern aus hydraulischen Bindemitteln durch die Tri-^-hydroxyäthyl-sulfoniumsalze der Stearinsäure und der Palmitinsäure deutlich ühertroffen.

Beispiel 2

Jeweils 500 Teile eines Gemisches aus 500 Teilen Normensand I und 1000 Teilen Normensand Il werden mit jeweils 100 Teilen Zement PZ 275 und (a) einer Lösung von einem Teil des Tri-/3-hydroxyäthylsulfoniumsalzes der Stearinsäure, bzw. (b) einem Teil des Tri-/5l-hydroxyäthylsulfoniumsalzes der Palmitinsäure in jeweils 45 Teilen Wasser angesetzt. Aus den

ΐΰ Massen v/erden Prismen der Abmessungen 4 · 4 · 16cm gegossen, die nach eintägigem Aushärten entformt und dann 27 Tage unter Wasser gelagert werden. Danach werden die Prismen der Biegezugprüfung nach DIN 1164 unterworfen, und dabei festgestellt, daß die Eindringltiefe von Wasser bei den Prismen aus dem Gemisch (a) 1 cm, bei den Prismen aus dem Gemisch (b) 0,5 cm beträgt.

Unter denselben Bedingungen werden Prismen, die ohne Zusatz von Sulfoniumsalzen aus dem Zement-

ao Sand-Wassergemisch hergestellt sind und die dieselben Abmessungen haben, vollständig von Wasser durchnäßt.

Beispiel 3

Aus einem Gemisch von 100 Teilen Zement PZ 275, 100 Teilen Normensand I, 200 Teilen Normensand II, 20 Teilen einer handelsüblichen 50°_oigen wäßrigen Dispersion eines Mibchpolymerisates aus Vinylpropionat und Vinylchlorid, einem Teil Tri-/?-hydroxyäthylsulfoniumsalz der Palmitinsäure und 45 Teilen Wasser werden Prismen der im Beispiel 2 angegebenen Abmessungen hergestellt. Die Prismen werden nach 24slündiger Lagerung entformt und dann 27 Tage unter Wasser gelagert. Danach beträgt die Wassereindringtiefe 0,3 cm, die Biegezugfestigkcit 91 kg/cm² und die Druckfestigkeit 452 kg/ctr*.

Bei einem Prisma, das ohne Zusatz einer Kunststoffdispersion und ohne Zusatz eines Sulfoniumsal/es hergestellt und unter sonst gleichen Bedingungen

»o untersucht wird, beträgt die Wassereindringtiefe 3.2 cm, die Biegezugfestigkeit 73 kg/cm² und die Druckfestigkeit 435 kg/cm².

Beispiel 4

Auf einen abgebundenen Außenputz bzw. Sichtbeton wird eine 5°_oige Lösung des Tri-/i-äthylsulfoniumsalzcs der Palmitinsäure in einem Gemisch aus 30 Teilen Methanol, 60 Teilen Isopropanol und 10 Teilen Mcno-methylglykoläther aufgebracht. Nach dem Abdampfen der Lösungsmittel ist die Oberfläche des Außenputzes und des Sichtbetons sehr stark hydrophob, SiO daß darauf aufgebrachtes Wasser sofort abperlt. Dagegen findet auf dem nicht mit der Sulfoniumsalzlösung behandelten Außenputz bzw. Sichtbetonschicht beim Aufbringen des Wassers eine Filmbildung des Wassers und eine damit verbundene Durchnässung des Putzes bzw. Sichtbetons statt.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung von Sulfoniumsalzen der allgemeinen Formel

R'

CH — CH₂OH

/r·
r · coo s '- - ch — ch₂oh

■* R'

\l

CH -CH₂Ol!