DE2136745B2 - Stabilisierung von wäßrigen Lösungen, die bereitet worden sind aus wasserlöslichen, hydrolysierbaren Methylsilanen - Google Patents
Stabilisierung von wäßrigen Lösungen, die bereitet worden sind aus wasserlöslichen, hydrolysierbaren MethylsilanenInfo
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Description
15
Stabilisierung von wäßrigen Lösungen, die bereitet worden sind aas wasserlöslichen, hydrolysierbaren
Methylsilanen.
Die Erfindung betrifft die Verwendung bestimmter saurer Stoffe zum Stabilisieren von aus wasserlöslichen,
hydrolysierbaren Methylsilanen bereiteten wäßrigen Lösungen.
Es ist bekannt, daß man wasserlösliche, hydrolysierbare
Methylsilane, wobei sich die hydrolysierbaren Gruppen in diesen Silanen mindestens zum
überwiegenden Teil von mehrwertigen Alkoholen ableiten, für verschiedene Zwecke, beispielsweise als
wasserabweisend machende Mittel, insbesondere für Baumaterial, verwenden kann (vgl. zum Beispiel
deutsche Auslegeschrift 10 69 057 und USA.-Patentschrift 29 06 768). Diese wasserlöslichen Organosiliciumverbindungen
haben den Vorteil, daß sie in Form von daraus bereiteten wäßrigen Lösungen ohne Mitverwendung von Emulgatoren oder Lösungsvermittlern, wie Alkoholen, angewendet werden können.
Die Beständigkeit solcher Lösungen beträgt jedoch nur z. B. etwa 24 Stunden, wenn Leitungswasser
als Lösungsmittel verwendet wird, und bis zu etwa 90 Stunden, wenn neutrales Wasser als Lösungsmittel
verwendet wird (vgl. deutsche Auslegeschrift 10 69 057, Spalte 1). 24 Stunden sind unbefriedigend
kurz, und neutrales Wasser ist, zumal im Bauwesen, für viele Anwender zu schwer zugänglich.
Es ist weiterhin bekannt, daß saure Stoffe die Hydrolyse von hydrolysierbaren Silanen, wobei sich die hydrolysierbaren
Gruppen in diesen Silanen von mehrwertigen Alkoholen ableiten, fördern (vgl. deutsche
Auslegeschrift 10 69 057, Spalte 4). Diese Hydrolyse führt zunächst zu monomeren Organosiliciumverbindungen
mit Si-gebundenen Hydroxylgruppen, die unter Bildung von Organopolysiloxanen und damit
wasserunlöslichen Verbindungen, polymerisieren.
Es ist deshalb überraschend, daß gefunden wurde, daß bestimmte saure Stoffe die Beständigkeit von
wäßrigen Lösungen, bereitet aus wasserlöslichen, hydrolysierbaren Methylsilanen, wobei sich die hydrolysierbaren
Gruppen in diesen Silanen mindestens zum überwiegenden Teil von mehrwertigen Alkoholen
ableiten, nicht nur nicht beeinträchtigen, sondern in erstaunlichem Ausmaß erhöhen.
Gegenstand der Erfindung ist die Stabilisierung von wäßrigen Lösungen, die bereitet worden sind aus
wasserlöslichen, hydrolysierbaren Methylsilanen, deren hydrolysierbare Gruppen sich zum überwiegenden
Teil von mehrwertigen Alkoholen ableiten, dadurch gekennzeichnet, daß man 0,05 bis 10 Gewichtsprozent,
bezogen auf das Gewicht der eingesetzten Silane, Essig- oder Propionsäure zusetzt
Es läßt sich nicht oder nur schwer feststellen, welche Organosiliciumverbindungen in wäßrigen Lösung-.,
vorliegen, die aus wasserlöslichen, hydrolysierbaren Silanen bereitet worden sind, d. h^ob es * :i bei diesen
Organosiliciumverbindungen tatsächl· noch um Silane oder um gegebenenfalls teilkondensierte Hydrolysate
handelt. Deshalb wurde der Ausdruck »wäßrigein) Lösungen, die bereitet worden sind aus wasserlöslichen,
hydrolysierbaren Methylsilanen«, und nicht z. B. der Ausdruck »wäßrige(n) Lösungen hydrolysierbarer
Methylsilane« verwendet.
Für die Bereitung der wäßrigen Lösungen werden meist 100 Teile Wasser je 3 bis 20 Gewichtsteile MethyJsiian
verwendet.
Die Essig- und/oder Propionsäure werden vorzugsweise in Mengen von 0,05 bis 10 Gewichtsprozent, insbesondere
0,5 bis 2 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf das Gewicht der eingesetzten Silane, verwendet.
Bei den mehrwertigen Alkoholen, von denen sich die hydrolysierbaren Gruppen in den im Rahmen der
Erfindung verwendeten Methylsilanen ableiten und die auch zur Herstellung dieser Silane, z. B. durch Umsetzung
mit einem Methylchlorsilan, verwendet werden können, können, solange je Molekül noch eine freie
Hydroxylgruppe vorliegt (die in den Silanen durch die SiOC-Gruppierung ersetzt ist), in den anderen
Hydroxylgruppen bzw. in der anderen Hydroxylgruppe die Wasserstofiatome durch die gleichen
Gruppen, wie sie auch als endständige Gruppen in Poiyoxyäthylenen vorliegen können, ersetzt sein. Beispiele
für solche Gruppen sind insbesondere einwertige Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
Acylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Reste der Formel
Il
-C-O R
wobei R ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen ist, und Reste der Formel
O O
Il Il
-CR-C OR"
wobei R' ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit I bis 4 Kohlenstoffatomen und R" Wasserstoff oder
ein salzbildendes Kation, wie Ammonium oder Natrium ist oder die gleiche Bedeutung wie R hat. Beispiele
für Reste R sind insbesondere der Methyl- oder Äthylrest. Diese Gruppen dürfen natürlich nur dann
vorliegen, wenn dadurch die Wasserlöslichkeit der Silane nicht beeinträchtigt wird. Vorzugsweise sind
solche Gruppen nicht vorhanden, weil sie die Zugänglichkeit der mehrwertigen Alkohole beeinträchtigen
können und auf jeden Fall die Konzentration an wasserabweisend machender Gruppierung
CH3SiO
je Silan-Molekül erniedrigen.
Wegen dor leichten Zugänglichkeit, besonders hohen
Löslichkeit, besonders hohem Gehalt an wasserabweisend machender Gruppierung und weil dabei die
erfindungsgemäßen Zusätze besonders wirksam sind, ist als wasserlösliches, hydrolysierbares Silan im
Rahmen der Erfindung Meihyltris-(beta-hydroxyäthoxy)-silan,
also die Verbindung der Formel
CH3Si(OCH2CH2OH)3
(vgl. USA.-Patentschrift 29 06 768) bevorzugt.
Weitere Beispiele für im Rahmen der Erfindung einsetzbare wasserlösliche, hydrolysierbare Methylsilane
sind solche der allgemeinen Formel
(CH3)),HmSi[(OC2H4)xOR"']4
wobei R'" eine Methyl- oder Äthylgruppe, η 1 oder 2 und m O oder 1 ist, insbesondere Methyltris-(betamethyläthoxy)-silan,·
ferner das Silan der Formel
zunächst mit 0,25 g der im folgenden angegebenen Carbonsäuren und dann mit 450 g Wasser bzw. zum
Vergleich ohne vorherigen Zusatz von Carbonsäure mit 450 g Wasser (das Wasser stammt jeweils aus
einem Fluß) vermischt Dann wird die Zeit bestimmt,
die verstreicht, bis mit bloßem Auge eine Trübung der so erhaltenen Lösungen zu beobachten ist Es werden
folgende Ergebnisse erhalten:
H3C
H3C
OCH2
Si
CHOH
OCH2
und Silane der Formel
CH3Si
CH3
OCH
\
\
(OCH2CH2OH)3,,
35
| IO | Silan | Tabelle 1 | Carbonsaure | Zeil in |
| Stunden bis zur |
||||
| CH3Si(OCH2CH2 | Essigsäure | Trübung | ||
| desgl. | Propion | 162 | ||
| OH)3 | säure | 280 | ||
| 20 desgl. | — | |||
| CH3Si(OCH2CH2 | Essigsäure | 1 | ||
| desgl. | Propion | 311 | ||
| OCH3J3 | säure | 456 | ||
| 25 desgi. | — | |||
| 9 | ||||
wobei ρ 0, 1 oder 2 ist, durchschnittlich jedoch mehr als 1,5 Hydroxyäthoxygruppen je Si-Atom vorliegen.
Bei den obengenannten Silanen handelt es sich um bekannte Verbindungen.
Die erfindungsgemäß stabilisierten Lösungen können überall verwendet werden, wo die Anwendung
von wäßrigen Lösungen, bereitet aus hydrolysierbaren Silanen, üblich ist. Eine wichtige Anwendung ist das
Wasserabweisendmachen von Baustoffen oder Mauerwerk, z. B. von Natursteinen, Ziegelsteinen, Mörtel,
Beton, Asbest, Gips und Dachziegeln. Wenn es sich bei den Baustoffen um durch Zusatz von Wasser härtbare
anorganische Massen, also um hydraulisch oder nichthydraulisch härtbare Massen, wie Zement oder *5o
Gips, handelt, können die erfindungsgemäß stabilisierten Lösungen auf die Oberfläche der gehärteten
Massen aufgebracht oder den Massen bereits vor der Formgebung, z. B. gleichzeitig mit dem für die Härtung
verwendeten Wasser, zugemischt werden. Weitere Beispiele für Anwendungen der erfindungsgemäß stabilisierten
Lösungen ist das Wasserabweisendmachen von organischen Stoffen, wie Holz oder Textilien, die
Herstellung von Formkörpern aus den Lösungen und geeigneten Verstärkungsmitleln, wie Glimmerflocken,
Asbest- oder Glasfaser, die Imprägnierung von Glasfasern um die Haftung von organischen Harzen auf
der Glasoberfläche zu verbessern, sowie die Anwendung als Trennmittel.
Beispiel 1 &5
Jeweils 50 g Methyltris-(bela-hydroxyälhoxy)-silan bzw. Methyltris-(beta-methoxyäthoxy)-silan werden
Jeweils 50 g Methyltris-(beta-hydroxyäthoxy)-silan bzw. Methyltris-(beta-methoxyäthoxy)-silan werden
zunächst mit Essigsäure in den im folgenden angegebenen Mengen und dann mit 450 g Wasser vermischt.
Dann wird die Zeit bestimmt, die verstreicht, bis mit bloßem Auge eine Trübung der so erhaltenen Lösungen
zu beobachten ist. Es werden folgende Ergebnisse erhalten:
Silan
CH3Si(OCH2CH2OH)3
desgl.
CH3Si(OCH2CH2OCH3)3
CH3Si(OCH2CH2OCH3)3
desgl.
Menge an
Carbon
Carbon
1,5
4,5
1,5
4,5
4,5
1,5
4,5
Zeit in
Stunden
Stunden
bis zur
Trübung
Trübung
113
40
40
192
91
91
Jeweils 50 g Methyltris-(beta-hydroxyäthoxy)-silan bzw. Methyltris-(beta-methoxyäthoxy)-silan werden
zunächst mit 0,25 g Propionsäure und dann mit 450 g Wasser bzw. zum Vergleich ohne vorherigen Zusatz
von Carbonsäure mit 450 g Wasser vermischt. In die so erhaltenen Lösungen werden, um ihre Stabilität und
damit ihre Wirksamkeit nach Lagerung von mehr als 90 Stunden zu zeigen, nach 6 Tagen Stehenlassen der
Lösungen nach ihrer Bereitung jeweils 3 Gipsscheiben mit einem Durchmesser von 10 cm und einer Dicke
von 2 cm 30 Sekunden getaucht und dann 6 Tage trocknen gelassen. Danach werden diese Gipsscheiben
sowie unbehandelte Gipsscheiben gewogen, 90 Minuten unter Wasser gelegt, wobei sich der Wasserspiegel
50 mm über der Unterseite der Gipsscheiben befindet, und nach 90 Minuten Abtropfenlassen erneut
gewogen. Dabei werden Tür die Wasseraufnahme folgende Durchschnittswerte erhalten:
| S'ilan | OH)3 | 745 | Zusai/ |
WaMcr-
aufnahmc (Oewidits- prozenl) |
|
| CH3(OCH2CH2 | OCH3)3 | 3 | Propion säure |
U | |
| 21 36 | desgl. CH3(OCH2CH2 |
ohne Propion säure |
34^ 1,3 |
||
| Tabelle | dcsgl. | ohne | 28,7 34,55 |
||
Claims (2)
1. Stabilisierung von wäßrigen Lösungen, die bereitet worden sind aus wasserlöslichen, hydrolysierbaren
Methylsilanen, deren hydrolysierbare Gruppen sich zum überwiegenden Teil von mehrwertigen
Alkoholen ableiten, dadurch gekennzeichnet,
daß man 0,05 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der eingesetzten
Silane, Essig- oder Propionsäure zusetzt.
2. Stabilisierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Methylsilan Monomethyltris-(2-hydroxyäthoxy)-silan verwendet wird.
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE786456D BE786456A (fr) | 1971-07-22 | Stabilisation de solutions aqueuses preparees a partir de methyl-silanes hydrolysables | |
| DE2136745A DE2136745C3 (de) | 1971-07-22 | 1971-07-22 | Stabilisierung von wäßrigen Lösungen, die bereitet worden sind aus wasserlöslichen, hydrolysierbaren Methylsilanen |
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