一種氟烷基改性復(fù)合型有機(jī)硅防水劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于防水劑領(lǐng)域，特別設(shè)及一種氣烷基改性復(fù)合型有機(jī)娃防水劑及其制備 方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 混凝±結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期暴露于空氣中或浸泡于水中，容易吸收水分及水分帶來(lái)的有害物 質(zhì)而發(fā)生腐蝕，從而影響其使用壽命，因此對(duì)混凝±表面進(jìn)行防護(hù)顯得尤為必要。滲透型娃 燒防護(hù)劑具有表面處理簡(jiǎn)單、滲透力強(qiáng)、抗氧化、防紫外線、表面不易磨損等突出優(yōu)勢(shì)，同時(shí) 不完全密封混凝±表面的孔隙，使用壽命可達(dá)35年W上，具有極好的應(yīng)用前景，為新型環(huán) 保產(chǎn)品。用作防水劑的硅烷主要是長(zhǎng)碳鏈烷基硅氧烷，通常是指碳原子數(shù)n>8的直鏈烷基 硅氧烷。但是目前開(kāi)發(fā)的硅烷防水劑均為液體狀滲透型防護(hù)劑，其存在著施工時(shí)易于發(fā)生 流動(dòng)、揮發(fā)性大、環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)，從而降低了滲透深度，削弱了防護(hù)效果。另外，烷基 硅氧烷是疏水基團(tuán)，若使用長(zhǎng)碳鏈烷基硅氧烷，產(chǎn)品的防水性能雖好，碳鏈與混凝±表面的 親和性是相反的，硅氧烷的碳鏈越長(zhǎng)，其在混凝±表面所受到的向外的毛細(xì)管作用力越強(qiáng)， 也就越難滲透；若使用短碳鏈烷基硅氧烷，產(chǎn)品的滲透性和耐候性雖好，但是由于所含甲基 和亞甲基較少，防水效果較差。如果將二者進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐B雜，則能達(dá)到耐水性和滲透深度的 兼顧。但是，由于長(zhǎng)碳鏈烷基的疏水性有限，即使達(dá)到較高的滲透深度，依然難W使混凝± 表面達(dá)到超疏水效果，如果對(duì)硅氧烷進(jìn)行含氣改性，將含氣基團(tuán)引入混凝±表面，則即使是 在較低的滲透深度，依然可W使混凝±表面達(dá)到超疏水效果。
[0003]乳液型有機(jī)娃防水劑主要有W下品種：一是甲基含氨硅油乳液，由于含有與娃直 接相連的氨原子，其具有較高的反應(yīng)活性，易與徑基等活性基團(tuán)反應(yīng)，形成網(wǎng)狀防水膜；二 是徑基硅油乳液，徑基硅油乳液可用徑基硅油直接乳化或乳液聚合制得；=是烷基硅氧烷 乳液，該產(chǎn)品含有烷氧基，遇到娃酸鹽基材的徑基時(shí)，易發(fā)生交聯(lián)，產(chǎn)生網(wǎng)狀憎水性硅氧烷 膜，但是乳液的穩(wěn)定性一直是難W解決的關(guān)鍵問(wèn)題；四是膏體，具有觸變性、不流澗性，通過(guò) 無(wú)氣噴涂或刷涂，滲透型硅烷防護(hù)膏體能在混凝±表面形成一層膏狀物，可W長(zhǎng)時(shí)間停留 在混凝±表面，延長(zhǎng)滲透時(shí)間。因此，若結(jié)合第S種和第四種防護(hù)劑的優(yōu)點(diǎn)，制備一種硅烷 膏體型防護(hù)劑，則一方面能夠解決液體型硅烷防護(hù)劑滲透深度低的缺陷，另一方面能夠解 決乳液型防護(hù)劑的乳液穩(wěn)定性問(wèn)題，不失為一種新型的有機(jī)娃防水劑。
[0004]中國(guó)專利公開(kāi)文本CN1214353A和CN101580356A的產(chǎn)品全部都是單一種類的烷基 =乙氧基硅烷防水劑，沒(méi)有采用不同碳鏈長(zhǎng)度的硅烷進(jìn)行復(fù)配，同時(shí)也都是乳液型的產(chǎn)品， 從而在滲透深度和疏水性兩項(xiàng)性能上很難達(dá)到兼顧。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種氣烷基改 性復(fù)合型有機(jī)娃防水劑。
[0006] 本發(fā)明另一目的在于提供上述氣烷基改性復(fù)合型有機(jī)娃防水劑的制備方法。
[0007] 本發(fā)明再一目的在于提供上述氣烷基改性復(fù)合型有機(jī)娃防水劑在混凝±、磚塊、 砂漿等防水和玻璃防污等方面的應(yīng)用。
[0008] 本發(fā)明的目的通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn)：
[0009] -種氣烷基改性復(fù)合型有機(jī)娃防水劑，由W下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料制備得到：短碳 鏈烷基硅氧烷10~15% ;長(zhǎng)碳鏈烷基硅氧烷10~15% ;氣烷基硅氧烷40~45% ;復(fù)合乳 化劑2~3% ;聚乙締醇2~5% ;硅烷偶聯(lián)劑1~5% ;硫酸侶1~3% ;其余為水；上述原 料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。
[0010] 使用兩種或者兩種W上的不同碳鏈的烷基硅氧烷作為主要成分，同時(shí)滲雜含氣燒 基硅氧烷，不僅可W大大的提高產(chǎn)品的防水性能，而且還能保持很好的滲透性和耐候性，產(chǎn) 品的綜合性能得到大大提升。
[0011] 所述的短碳鏈烷基硅氧烷為正下基=甲氧（乙氧）基硅烷、正己基=甲氧（乙氧） 基硅烷和正辛基=甲氧（乙氧）基硅烷中的至少一種。
[0012] 所述的長(zhǎng)碳鏈烷基硅氧烷為正癸基=甲氧（乙氧）基硅烷、正十二烷基=甲氧 (乙氧）基硅烷、正十四烷基=甲氧（乙氧）基硅烷、正十六烷基=甲氧（乙氧）基硅烷和 正十八烷基=甲氧（乙氧）基硅烷中的至少一種。
[0013] 所述的氣烷基硅氧烷為十=氣辛基=甲氧（乙氧）基硅烷、十五氣壬基=甲氧 (乙氧）基硅烷、十屯氣癸基=甲氧（乙氧）基硅烷和全氣辛橫酷氨丙基=甲氧（乙氧）基 硅烷中的至少一種。
[0014]所述的復(fù)合乳化劑由十二烷基橫酸鋼、Span-20、Tween-80、Gransu;rf61、 Gransu計(jì)71和Gransu計(jì)77中的至少兩種復(fù)配得到，優(yōu)選為兩種復(fù)配。
[0015] 所用復(fù)合乳化劑中的兩種乳化劑的質(zhì)量比優(yōu)選為1:3~3:1，更優(yōu)選為1:1。復(fù)合 乳化劑的使用能提高膏體的穩(wěn)定性。
[0016]所述硅烷偶聯(lián)劑為丫 -氨丙基=乙氧基硅烷（KH-550)、丫 -縮水甘油酸氧丙基= 甲氧基硅烷（KH-560)、丫 -甲基丙締酷氧丙基S甲氧基硅烷（KH-570)、丫-琉丙基S乙氧基 硅烷（KH-580)和丫-琉丙基S甲氧基硅烷（KH-590)中的至少一種。
[0017] 本發(fā)明還提供了一種上述氣烷基改性復(fù)合型有機(jī)娃防水劑的制備方法，包括W下 步驟：
[0018](1)將部分復(fù)合乳化劑、聚乙締醇、硅烷偶聯(lián)劑和硫酸侶溶解于部分水中，攬拌形 成0/W型乳液A;
[0019] (2)將剩下的復(fù)合乳化劑、短碳鏈烷基硅氧烷、長(zhǎng)碳鏈烷基硅氧烷和氣烷基硅氧烷 加入到剩下的水中，攬拌形成W/0型乳液B;
[0020] 做將乳液B滴入乳液A中，邊滴加邊攬拌，滴加完畢后加入抑調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)體系 的抑值為3~6,再繼續(xù)攬拌，得氣烷基改性W/0/W型復(fù)合型有機(jī)娃防水劑。
[0021] 使用外乳化法制備W/0/W型乳液膏體，有效解決了防水劑的穩(wěn)定性問(wèn)題，同時(shí)保 證了防水劑在膜的表面的潤(rùn)濕和滲透。
[0022] 本發(fā)明采用的聚乙締醇廣泛應(yīng)用于建筑砂漿添加劑等，具有潤(rùn)濕作用，同時(shí)有利 于提高復(fù)合型防水劑的穩(wěn)定性，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選的，步驟（1)中所述的聚乙 締醇水解度為88~99 %，聚合度n為1700~2500。
[0023] 步驟（1)中的部分復(fù)合乳化劑優(yōu)選占復(fù)合乳化劑總質(zhì)量的40~60 %。
[0024]步驟（1)所述的水優(yōu)選使用溫度為50~70°C的去離子水。
[00巧]步驟（1)中所述的部分水優(yōu)選占總水質(zhì)量的60~80%。
[002引步驟（1)和步驟似中所述的攬拌均優(yōu)選指攬拌速度為1000~300化/min。
[0027] 步驟做中所述的邊滴加邊攬拌優(yōu)選指用蠕動(dòng)累W1~lOmL/min的速度滴加，同 時(shí)W5000~6000r/min的速度攬拌。
[0028] 步驟（3)中的所述的抑調(diào)節(jié)劑為憐酸、棚酸、鹽酸和硝酸中的一種。
[002引步驟做中所述的繼續(xù)攬拌是指在1000~30(K)r/min的攬拌速度下攬拌5~ 15min。
[0030] 為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，當(dāng)步驟（3)中開(kāi)始有膏狀形成時(shí)，可使用冰水浴及時(shí)移 走熱量。
[0031] 本發(fā)明還提供了上述氣烷基改性復(fù)合型有機(jī)娃防水劑在混凝±、磚塊、砂漿等防 水和玻璃防污等領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[003引本發(fā)明的機(jī)理為：
[0033] 水的表面張力在所有液體中最大，20°C時(shí)的表面張力約為72.8mN/m，而含氣物質(zhì) 的表面張力一般極低，一般低于20mN/m，因此，二者的相容性極差，很難將含氣物質(zhì)分散于 水中形成穩(wěn)定的乳液。本發(fā)明先將含氣烷基硅氧烷和烷基硅氧烷與水形成W/0乳液，然后 將W/0乳液分散于0/W乳液中，形成W/0/W乳液，避免了直接將含氣物質(zhì)分散于水中形成0/ W乳液，從而有效解決了相容性和穩(wěn)定性的問(wèn)題。
[0034] 根據(jù)Bancroft溶解度規(guī)則，油水兩相中，對(duì)乳化劑溶解度大的一相會(huì)成為外相。 溶解度大表示乳化劑與該相的相容性好，相應(yīng)的其界面張力必然較低，體系的穩(wěn)定性好，因 此易溶于水的乳化劑易形成0/W乳狀液，且當(dāng)HLB值大于13時(shí)，乳化劑分散于水中時(shí)形成 的是透明溶液。本發(fā)明所使用的復(fù)合乳化劑在水中均具有極好的溶解性，在上述乳化劑水 溶液中，乳化劑W溶解形式存在，在乳化劑油溶液中乳化劑W親水基向內(nèi)，親油基向外的膠 束形式存在。因此，當(dāng)將乳化劑油溶液滴加到乳化劑水溶液中時(shí)，高速剪切，油滴被分散為 納米級(jí)的顆粒，開(kāi)始時(shí)，油溶液量較少，水中乳化劑迅速將親油基插入油滴，親水基向外，油 滴中的乳化劑也迅速反轉(zhuǎn)，親油基向內(nèi)，親水基向外，形成0/W乳液。隨著油的加入量越來(lái) 越多，剪切形成的小油滴乳液顆粒也越來(lái)越多，Ostwald從純幾何學(xué)的觀點(diǎn)提出相體積理 論，假設(shè)乳狀液的液珠是大小相同的剛性圓球，在最密堆積時(shí)，液珠的相體積分?jǐn)?shù)只能占總 體積的74. 02%，若液珠的相體積分?jǐn)?shù)大于74. 02%，乳狀液就會(huì)發(fā)生變形或者破壞。根據(jù) 配方，本發(fā)明中0/W乳液A中水的使用量是遠(yuǎn)低于30 %的，而剩下的水被包裹在W/0乳液 內(nèi)，因此此時(shí)W/0/W乳液中，油相的體積百分比遠(yuǎn)超于74. 02 %，因此理論上存在相反轉(zhuǎn)形 成W/0乳液的可能。但是由于乳化劑極強(qiáng)的親水性、潤(rùn)濕性W及親油鏈段與硅氧烷極好的 相容性，膠束界面具有極好的穩(wěn)定性，而油相粒子具有極好的彈性，粒子不會(huì)被破壞，而是 被不斷擠壓，變形，體積變小，膠束之間空隙幾乎消失，從而體系粘度急劇增大，此時(shí)相反轉(zhuǎn) 無(wú)法完成，而是形成了W/0/W型膏體。
[0035] 本發(fā)明采用短碳鏈和長(zhǎng)碳鏈的烷基硅氧烷復(fù)配使用，形成一種復(fù)合