DE2136745C3 - 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
Stabilisierung von wäßrigen Lösungen, die bereitet worden sind aus 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 fur
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 läßi sich nicht oder nur schwer feststellen, welche
Organosiliciumverbindungen in wäßrigen Lösungen vorliegen, die aus wasserlöslichen, hydrolysierbaren
Silanen bereitet worden sind, d. h.,ob es sich bei diesen
Organosiliciumverbindungen tatsächlich noch um Silane oder um gegebenenfalls teilkondensierte Hydrolysate
handelt. Deshalb wurde der Ausdruck »wäßrigein) Lösungen, die bereitet worden sind aus wasserlöslichen,
hydrolysierbaren Melhylsilanen«, 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 Methylsilan
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 hydrorysierbaren 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 Wasserstoffatome durch die gleichen
Gruppen, wie sie auch als endständige Gruppen in Polyoxyäthylenen vorliegen können, ersetzt sein. Beispiele
für soSche Gruppen sind insbesondere ein wen ige 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 I bis 4 Kohlenstoffatomen ist, und Reste der Formel
O O
Il Il
— C — R' — C — OR"
wobei R' ein zweiwertiger Kohlenwasserstoffrest mit 1 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 der 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 Methyltris-{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)„HraSi[(OC2H4)IOR'"]4
wobei R'" eine Methyl- oder Äthylgruppe, η 1 oder 2
und m 0 oder 1 ist, insbesondere Methyltris-(betamethyläthoxyfsilan;
ferner das Silan der Formel
H3C
H3C
Si
OCH2
OCH2
CHOH
und Silane der Formel
CH.Si
CH,1!
OCH
CH,
(OCH2CH2OH)3.,
zunächst mit 0,25 g der im folgenden angegebenen Carbonsäuren und dann mit 450 g Wasser ozw. zum
Vergleich ohne vorherigen Zusatz von Carbonsaure 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:
40
45
wobei ρ O, 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 y
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 Verstärkungsmitteln, 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 6s
Jeweils 50 g Methyltris-(beta-hydroxyäthoxy)-silan bzw. Methyltris-(beta-methoxyäthoxy)-silan werden
| IO | CH3Si(OCH | Tabelle 1 | Silan | Carbonsäure | Zeit in Stunden bis zur Trübung |
| 15 | desgl. | ,CH2OH)3 | Essigsäure | 162 | |
| 20 desgl. | Propion säure |
280 | |||
| CH3Si(OCH | — | 1 | |||
| desgl. | 2CH2OCH3)3 | Essigsäure | 311 | ||
| 25 desgl. | Propion säure |
456 | |||
| — | 9 | ||||
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 | Menge an Carbon säure (g) |
Zeit in Stunden bis zur Trübung |
| CH3Si(OCH2CH2OH)3 desgl. CH3Si(OCH2CH2OCH3)-, desgl. |
1,5 4,5 1,5 4,5 |
113 40 192 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 unbehandellc 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 für die Wasseraufnahme folgende Durchschnittswerte erhalten:
| Silan | OH)3 | Zusatz | Wasscr- aufnahme Gewichts prozent) |
|
| CH3(OCH2CH3 | ,OCH3)3 | Propion säure |
1,1 | |
| 21 36 745 | desgl. CH3(OCH2CH; |
ohne Propion säure |
34,5 1,3 |
|
| Tabelle 3 | desgl. | ohne | 28,7 34,55 |
|
Claims (2)
1. Stabilisierung von wäßrigen Lösungen, die bereitet worden sind tjs wasserlöslichen, hydro- S
lysiwbaren 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 Mbnomethyliris-(2-hydroxyäthoxy)-silan
verwendet wird.
15
Priority Applications (11)
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| AT506872A AT313922B (de) | 1971-07-22 | 1972-06-13 | Stabilisieren von aus wasserlöslichen, hydrolysierbaren Methylsilanen bereiteten wässerigen Lösungen |
| GB2756572A GB1398895A (en) | 1971-07-22 | 1972-06-13 | Stabilisation of aqueous solutions prepared from water-soluble hydrolysable methylsilanes |
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