專利名稱：有機(jī)硅防水組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可作為斥水劑用于建筑工業(yè)中所用的礦物底材的表面的有機(jī)硅組合物。代表性的礦物底材是建筑材料例如磚、固化混凝土、下水管、空心磚、固化灰泥、粉飾灰泥、裝飾性石頭、房頂瓦和摻入了這樣的建筑材料的結(jié)構(gòu)即高速公路的表面、橋梁、混凝土、石頭或磚建筑外部、墻腳和擋土墻。
有機(jī)硅組合物也可以用于制備可鑄或可鏟涂的礦物組合物例如未固化的水泥，作為用在木頭底材上組合物，特別是作為用在民居木質(zhì)裝飾板外表面上的組合物。本發(fā)明的組合物還可以用于生產(chǎn)石膏墻面板，不論是摻入未固化的配方中還是用到石膏墻面板的表面上，用于生產(chǎn)屋頂墻面板的無(wú)機(jī)顆粒。
同時(shí)美國(guó)專利5074912(1991年12月24日)和美國(guó)專利5919296(1999年7月6日)均涉及一種聚甲基氫硅氧烷在處理磚石建筑中的用途，但它們都沒(méi)有教導(dǎo)使用包括聚甲基氫硅氧烷、烷氧基硅烷和有機(jī)硅樹脂在內(nèi)的各種組分的組合物。
另外，雖然美國(guó)專利5300327(1994年4月5日)和美國(guó)專利5695551(1997年12月9日)均涉及一種烷氧基硅烷和有硅樹脂在處理磚石建筑中的用途，但它們都沒(méi)有教導(dǎo)使用包括聚甲基氫硅氧烷、烷氧基硅烷和有機(jī)硅樹脂在內(nèi)的各種組分的組合物。
另外，這些專利中沒(méi)有一篇提議包含這樣的組分組合的用于處理磚石建筑的組合物還可以包含一種揮發(fā)性的甲基硅氧烷或一種陽(yáng)離子型的氨基官能的聚二甲基硅氧烷的水包油型乳液。
因此，本發(fā)明的組合物與現(xiàn)有技術(shù)中已知的組合物的區(qū)別在于該組合物包含一種獨(dú)特的各種組分即聚甲基氫硅氧烷、烷氧基硅烷和有機(jī)硅樹脂的組合，該組合物還可以包含一種揮發(fā)性的甲基硅氧烷或一種陽(yáng)離子型的氨基官能的聚二甲基硅氧烷的水包油型乳液。
因此，本發(fā)明涉及用于無(wú)機(jī)建筑材料上的低VOC滲透防水組合物，包含乳化和輸送某些反應(yīng)性的硅基材料用以改善無(wú)機(jī)建筑材料的底材表面的抗水性能。具體地，本發(fā)明涉及含有聚甲基氫硅氧烷、烷氧基硅烷和有機(jī)硅樹脂的組合物?？梢园巡划a(chǎn)生VOC的硅酮溶劑包括在這些組合物，用于給無(wú)機(jī)建筑材料表面提供抗水性。另外，為了在縮短的時(shí)間里在這樣的底材表面上開發(fā)出抗水性，可以把其它類型的添加劑摻入這些組合物中。典型地，可以選擇這樣的添加劑以增大成珠性能和/或增大抗水性能。
就這樣的組合物的功能來(lái)說(shuō)，在涉及使用水靜壓即風(fēng)驅(qū)動(dòng)的雨水或使用高壓水的條件下，聚甲基氫硅氧烷排斥水，烷氧基硅烷減少變黑，而有機(jī)硅樹脂增大被處理表面排斥水的能力。
本發(fā)明的組合物包含包括聚甲基氫硅氧烷、烷氧基硅烷和有機(jī)硅樹脂在內(nèi)的組分的組合。這些組合物還可以包含其它組分例如陽(yáng)離子性的氨基官能的聚二甲基硅氧烷的水包油型乳液、揮發(fā)性的甲基硅氧烷及其混合物。
用于本發(fā)明的合適的聚甲基氫硅氧烷包括下式的組分 其中R1-R8代表H或含有1-6個(gè)碳原子的烷基，附帶條件是R1-R8中的至少一個(gè)是H。在上式中，x是1-200的整數(shù)。最優(yōu)選的組分是其中聚甲基氫硅氧烷的基團(tuán)R1-R8中有一半是H，而其它基團(tuán)是甲基。
特別優(yōu)選的用于本發(fā)明的聚甲基氫硅氧烷的一個(gè)具有代表性的例子是三甲基甲硅烷氧基封端的并且硅鍵合的氫含量為1.4-1.75％重量粘度為20-40厘沲(mm2/秒)的聚甲基氫硅氧烷。
也可以使用聚甲基氫硅氧烷共聚物，而合適的共聚物包括下式的(烷甲基)(甲基氫)硅氧烷共聚物 其中除基團(tuán)R16和R17之外的基團(tuán)R9-R18均為含有1-6個(gè)碳原子的烷基，一般為甲基，R16代表H，R17代表含有6個(gè)以上碳原子的高級(jí)烷基。y和z的值是1-200。
這樣的聚甲基氫硅氧烷聚合物和共聚物可從Dow CorningCorporation，Midland，Michigan購(gòu)得，并且在例如美國(guó)專利5074912(1991年12月24日)和美國(guó)專利5919296(1999年7月6日)中有描述。
烷氧基硅烷可以是單一的烷氧基硅烷或烷氧基硅烷的混合物。烷氧基硅烷的化學(xué)式為RaSi(OR’)4-a，其中R代表含有1-10個(gè)碳原子，優(yōu)選1-8個(gè)碳原子的烷基、含有2-8個(gè)碳原子的鏈烯基、芳基例如苯基或鹵代烷基例如氯代丙基和三氟丙基，a的值為1或2，而R’代表含有1-6個(gè)碳原子的烷基。優(yōu)選R是甲基、異丁基或正辛基，而R’是甲基或乙基。
一些合適的烷氧基硅烷是甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三丁氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、異丁基三甲氧基硅烷、異丁基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二異丁基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二丁基二乙氧基硅烷和二己基二甲氧基硅烷。
這樣的烷氧基硅烷可從Dow Corning Corporation，Midland，Michigand購(gòu)得，并且在例如美國(guó)專利5300327(1994年4月5日)、美國(guó)專利5695551(1997年12月9日)和美國(guó)專利5919296(1999年7月6日)中有描述。
有機(jī)硅樹脂可以是美國(guó)專利5695551(1997年12月9日)中詳細(xì)描述的各種類型的樹脂共聚物中的任何一種，然而最優(yōu)選用于本發(fā)明的是如下所述的樹脂共聚物I.通過(guò)一種包括下列步驟的方法制得的硅氧烷共聚物樹脂(i)形成含有包含R”3SiO1/2單元和SiO4/2單元的硅氧烷共聚物樹脂的硅烷醇；式R”O(jiān)bHcSiO(4-b-c)/2的有機(jī)氫聚硅氧烷(其中b和c是正整數(shù)，它們的和小于4，優(yōu)選為1.9-2.1)；和有機(jī)溶劑的酸性均相混合物，和(ii)加熱混合物以基本上除去所有的有機(jī)溶劑。R”可以是含有1-6個(gè)碳原子的烷基；芳基例如苯基、甲苯基和二甲苯基；鏈烯基例如乙烯基和烯丙基；或三氟丙基。R”也可以是芳烷基例如β-苯乙基和β-苯丙基；或者是脂環(huán)族基團(tuán)例如環(huán)戊基、環(huán)己基和環(huán)己烯基。
II.包含R”3SiO1/2單元和SiO4/2單元的硅氧烷共聚物樹脂，兩種單元的摩爾比應(yīng)當(dāng)使數(shù)均分子量為1,200-10,000道爾頓，優(yōu)選摩爾比為0.7∶1.0，數(shù)均分子量為5,000。R”如上一段落中所定義。該樹脂包含2.5％重量的硅鍵合的OH基團(tuán)。該樹脂還包含R”2SiO2/2單元和R”SiO3/2單元。
特別優(yōu)選用于本發(fā)明的這種樹脂共聚物的一種代表性的有機(jī)硅樹脂為70％重量的基本上由(CH3)3SiO1/2單元和SiO2單元以大約0.75∶1的摩爾比組成的含有2.4-2.9％重量的羥基(根據(jù)美國(guó)試驗(yàn)和材料學(xué)會(huì)(ASTM)的試驗(yàn)方法E-168通過(guò)FTIR測(cè)得，基于固體。)的硅氧烷共聚物樹脂的二甲苯溶液。
揮發(fā)性的甲基硅氧烷可以是線型揮發(fā)性甲基硅氧烷(VMS)、環(huán)狀揮發(fā)性甲基硅氧烷，或VMS的混合物。揮發(fā)性的甲基硅氧烷一般對(duì)應(yīng)于平均式為(CH3)dSiO(4-d)/2的單元，其中d的平均值為2-3?？梢源嬖谟谶@樣的組合物中的具有代表性的硅氧烷單元是單官能的“M”單元(CH3)3SiO1/2和雙官能的“D”單元(CH3)2SiO2/2。其它硅氧烷單元例如三官能的“T”單元CH3SiO3/2和四官能的“Q”單元SiO4/2的存在會(huì)導(dǎo)致支鏈組合物的產(chǎn)生。
線型VMS的化學(xué)式為(CH3)3SiO{(CH3)2SiO}eSi(CH3)3，其中e為0-5，而環(huán)狀VMS的化學(xué)式為{(CH3)2SiO}f，其中f為3-9。優(yōu)選地，這些揮發(fā)性的甲基硅氧烷的沸點(diǎn)低于250℃，粘度為0.65-5.0厘沲(mm2/秒)。
具有代表性的線型揮發(fā)性甲基硅氧烷是沸點(diǎn)為100℃，粘度為0.65mm2/s，化學(xué)式為Me3SiOSiMe3的六甲基二硅氧烷(MM)；沸點(diǎn)為152℃，粘度為1.04mm2/s，化學(xué)式為Me3SiOMe2SiOSiMe3的八甲基三硅氧烷(MDM)；沸點(diǎn)為194℃，粘度為1.53mm2/s，化學(xué)式為Me3SiO(Me2SiO)2SiMe3的十甲基四硅氧烷(MD2M)；沸點(diǎn)為229℃，粘度為2.06mm2/s，化學(xué)式為Me3SiO(Me2SiO)3SiMe3的十二甲基五硅氧烷(MD3M)；沸點(diǎn)為245℃，粘度為2.63mm2/s，化學(xué)式為Me3SiO(Me2SiO)4SiMe3的十四甲基六硅氧烷(MD4M)；和沸點(diǎn)為270℃，粘度為3.24mm2/s，化學(xué)式為Me3SiO(Me2SiO)5SiMe3的十六甲基七硅氧烷(MD5M)。
具有代表性的環(huán)狀揮發(fā)性甲基硅氧烷是在室溫下為固體，沸點(diǎn)為134℃，化學(xué)式為{(Me2)SiO}3的六甲基環(huán)三硅氧烷(D4)；沸點(diǎn)為176℃，粘度為2.3mm2/s，化學(xué)式為{(Me2)SiO}4的八甲基環(huán)四硅氧烷(D5)；沸點(diǎn)為210℃，粘度為3.87mm2/s，化學(xué)式為{(Me2)SiO}5的十甲基環(huán)五硅氧烷(D3)；沸點(diǎn)為245℃，粘度為6.62mm2/s，化學(xué)式為{(Me2)SiO}6的十二甲基環(huán)六硅氧烷(D6)。
具有代表性的支鏈揮發(fā)性的甲基硅氧烷是沸點(diǎn)為192℃，粘度為1.57mm2/s，化學(xué)式為C10H30O3Si4的七甲基-3-{(三甲基甲硅烷基)氧基}三硅氧烷(M3T)；沸點(diǎn)為222℃，粘度為2.86mm2/s，化學(xué)式為C12H36O4Si5的六甲基-3，3-雙{(三甲基甲硅烷基)氧基}三硅氧烷(M4Q)；和化學(xué)式為C8H24O4Si4的五甲基{(三甲基甲硅烷基)氧基}環(huán)三硅氧烷(MD3)。
這種揮發(fā)性的甲基硅氧烷可從Dow Corning Corporation，Midland，Michigan購(gòu)得。
這種乳液是含有陽(yáng)離子型氨基取代的具有反應(yīng)性硅烷醇(≡SiOH)官能團(tuán)的硅氧烷聚合物的有機(jī)硅。利用陽(yáng)離子型和非離子型表面活性劑，硅氧烷聚合物一般能以水乳液的形式穩(wěn)定存在。典型地，當(dāng)這些種類的乳液破裂時(shí)，硅氧烷聚合物不再穩(wěn)定，它能通過(guò)硅烷醇基團(tuán)的縮合而發(fā)生交聯(lián)和固化。最典型地用于制備這種乳液的陽(yáng)離子型表面活性劑是牛脂三甲基氯化銨-作為季銨鹽三甲基牛脂氯化銨[R”’N(CH3)3]+Cl-的化妝品、香料和香味協(xié)會(huì)(CTFA)的INCI名稱，其中R”’一般為從牛脂衍生而來(lái)的烷基。最典型地用于制備這種乳液的非離子表面活性劑是Nonoxynol-10-作為乙氧基化的烷基苯酚C9H19C6H4(OCH2CH2)gOH(其中g(shù)一般為10)的另一種CTFA的INCI名稱。然而，在制備這種類型的乳液時(shí)也可以使用其它表面活性劑。這樣的乳液可從Dow Corning Corporation，Midland，Michigan購(gòu)得，并且例如在美國(guó)專利4559227(1985年12月17日)和美國(guó)專利5326483(1994年7月5日)中有描述。
可以使用任何可用于磚石建筑用途的溶劑，包括但是不限于諸如溶劑油這樣的組合物、醇例如異丙醇和各種烴類溶劑例如甲苯和二甲苯。特別優(yōu)選用于本發(fā)明的溶劑的一個(gè)例子是組合物KWIK-DRY66-一種脂肪烴干洗溶劑型溶劑，通常以溶劑、油著稱，是Ashland Chemical Company，Columb美國(guó)專利，Ohio的一個(gè)商品名和產(chǎn)品。溶劑也可以由一種或多種上述各種揮發(fā)性甲基硅氧烷，特別是環(huán)狀物質(zhì)八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)組成。另外，可以使用Dow Corning Corporation，Midland，Michigan以商品名Dowanol出售的乙二醇醚例如二甘醇丁基醚和丙二醇甲基醚，以及多元醇例如乙二醇和丙二醇作為溶劑。
作為表面活性劑，最優(yōu)選的是低HLB的非離子型表面活性劑和高HLB的非離子型表面活性劑的組合。特別地，低HLB的非離子型表面活性劑的HLB值應(yīng)當(dāng)小于10.5，優(yōu)選少于6.0，高HLB的非離子型表面活性劑的HLB值應(yīng)當(dāng)大于15.0，優(yōu)選大于17.0。
在美國(guó)專利5695551(1997年12月9日)中詳細(xì)例舉了每一類中具有代表性的表面活性劑，可以參考該文獻(xiàn)來(lái)使用特定的合適的表面活性劑組合物實(shí)例。
另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)下列的表面活性劑特別適用于本發(fā)明，即SPAN 20-一種HLB值為8.6的非離子型表面活性劑，ICI Surfactants，Wilmington，Delaware的脫水山梨糖醇單月桂酸酯的商品名；ARALTONE T-一種HLB值為9.0的非離子型表面活性劑，ICI Surfactants，Wilmington，Delaware的聚氧乙烯40山梨糖醇七油酸酯即PEG-40山梨糖醇七油酸酯的商品名；和G-4280-一種HLB值為19.1的非離子型表面活性劑，ICISurfactants，Wilmington，Delaware的聚氧乙烯80脫水山梨糖醇月桂酸酯即PEG-80脫水山梨糖醇月桂酸酯的商品名。
如果需要的話，在本發(fā)明的組合物中可以包含一種催化劑組分，具有代表性的催化劑是含有金屬的組分例如二丁基錫二月桂酸酯、二丁基錫二辛酸酯和二丁基錫二乙酸酯；鈦酸酯催化劑例如四丁基鈦酸酯和四異丙基鈦酸酯；酸催化劑例如乙酸；和堿類催化劑，即胺例如三乙醇胺、嗎啉和二乙胺。這樣的催化劑能夠通過(guò)水解和縮合而把烷氧基硅烷轉(zhuǎn)變?yōu)闃渲a(chǎn)物。
第一種可選擇性地用于本發(fā)明的添加劑是成珠劑。合適的成珠劑的一些具有代表性的例子是硬脂酸鹽例如硬脂酸鋁和硬脂酸鎂；硼酸鹽例如硼酸鈉；和憎水的二氧化硅。這些材料通過(guò)形成小水滴而幫助水膜從從表面上脫落。
第二種可以選擇性使用的添加劑是有機(jī)蠟。有機(jī)蠟優(yōu)選為巴西棕櫚蠟或石油和合成蠟的混合物。更具體地，有機(jī)蠟是一種包含石蠟和聚乙烯蠟的共混物。聚乙烯蠟可以是高密度或低密度聚乙烯蠟，或者是高密度和低密度聚乙烯蠟的混合物。作為有機(jī)蠟的一個(gè)例子，發(fā)現(xiàn)一種特別合適的有機(jī)蠟是JONWAX125，它是SC Johnson & Sons Inc.，Racine，Wisconsin的一種產(chǎn)品和商品名。JONWAX125是以固體含量為35％的聚乙烯和石蠟的水乳液形式出售的。也可以使用其它共混的石蠟和聚乙烯型蠟。
第三種可以選擇性使用的添加劑是用于減少或消除水基乳液中微生物活動(dòng)的防腐劑。合適的防腐劑的一些具有代表性的例子為由Rohm andHaas Co.，Philadephia，Pennsylvania以商品名Kathon LX出售的化合物5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮，和由Dow Chemical Company，Midland，Michigan以商品名Dowicil75出售的化合物1-(3-氯烯丙基)-3，5，7-三氮雜-1-氮鎓金剛烷氯化物。
第四種可以選擇性使用的添加劑是消泡劑。合適的消泡劑的一些具有代表性的例子為有機(jī)硅消泡劑例如由Dow Corning Corporation，Midland，Michigan出售的填充了二氧化硅的聚二甲基硅氧烷；和有機(jī)消泡劑例如由Hercules Incorporated，Wilmington，Delaware以商品名Advantage出售的烴油。
第五種可以選擇性使用的添加劑(特別是其中該組合物用作外涂層時(shí))是防霉劑，包括歸類為殺藻劑、抗微生物劑、殺菌劑、消毒劑或殺真菌劑的物質(zhì)；以及能減少底材上的生物活性的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物。合適的防霉劑的一些具有代表性的例子包括由Troy Chemical Company，EastHanover，New Jersey以商品名TroysanPolyphaseP-20T出售的有專利權(quán)的殺真菌劑組合物；由Angus Chemical Co.，Buffalo Grove，Illinois以商品名Amical出售的二碘代甲基-對(duì)甲苯砜；三堿價(jià)硫酸銅；和穩(wěn)定二氧化氯。
第六種可以選擇性使用的添加劑(也特別是當(dāng)該組合物用作外涂層時(shí))是紫外線吸收劑/紫外光穩(wěn)定劑。合適的紫外線吸收劑/紫外光穩(wěn)定劑的一些具有代表性的例子是取代的苯并三唑和由Ciba-GeigyCorporation，Hawthorne，New York以商品名Tinuvin出售的受阻胺。
可用于在儲(chǔ)藏期間或者在低溫下使用時(shí)保護(hù)組合物的第七種可以選擇性使用的添加劑是凍融組分例如乙二醇。
用于制備本發(fā)明的水基或溶劑基組合物的各種組分的數(shù)量不是關(guān)鍵，但是一般應(yīng)當(dāng)在下列范圍內(nèi)。即組合物可以包含0.1-99％重量，優(yōu)選30-90％重量的聚甲基氫硅氧烷；0.1-99％重量，優(yōu)選0.1-50％重量的烷氧基硅烷；0.1-99％重量，優(yōu)選0.1-50％重量的有機(jī)硅樹脂；0-70％重量，優(yōu)選0.1-50％重量的揮發(fā)性的甲基硅氧烷或其它溶劑；0-10％重量，優(yōu)選0.25-5％重量的陽(yáng)離子性的氨基官能的聚二甲基硅氧烷的水包油型乳液；0.1-10％重量，優(yōu)選1-5％重量的表面活性劑；0-2％重量，優(yōu)選0.1-20％重量的催化劑；0-20％重量，優(yōu)選0.1-20％重量的成珠劑；
0-20％重量，優(yōu)選0.1-20％重量的有機(jī)蠟；0.01-5％重量，優(yōu)選0.1-2％重量的每一種選擇性使用的添加劑即防腐劑、消泡劑、防霉劑、紫外線吸收劑/紫外光穩(wěn)定劑或凍融添加劑。
對(duì)于水基組合物，溶液或乳液到100％的余量由水組成，然而對(duì)于溶劑基組合物來(lái)說(shuō)，溶液到100％的余量由溶劑或揮發(fā)性的甲基硅氧烷組成。
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的組合物中的固體的數(shù)量應(yīng)當(dāng)為0.1-90％重量，優(yōu)選為5-50％重量。
本發(fā)明的用于處理表面的防水組合物可以通過(guò)簡(jiǎn)單地把各種組分混合在一起而制得。當(dāng)想要組合物為乳液形式時(shí)，可以通過(guò)(i)制備幾種組分的乳液；(ii)制備幾種乳液，其中每種乳液含有一種或多種組分，然后把這幾種乳液合并在一起；和(iii)按照(i)或(ii)的方法，然后直接把一些組分加入水中。這些混合物、溶液和乳液可以使用任何合適來(lái)源的剪切力例如高速攪拌機(jī)、均化器、聲譜儀、微型流化機(jī)、Turello變化罐式混合器、羅斯混合器或埃彭巴赫膠體磨進(jìn)行制備。如果合適的話，也可以使用手工混合。制備混合物、溶液和乳液的方法可以包括直接把油加入水/溶劑中，或者把水/溶劑間接地加入油中。優(yōu)選地，乳液的不連續(xù)相或中間相中的活性組分的顆粒尺寸應(yīng)當(dāng)在0.1μm(100nm)-5μm(5,000nm)的范圍內(nèi)。
可以把這些防水組合物制成具有高固體含量的濃縮溶液或乳液以備后來(lái)稀釋并直接用于底材上或者可以把它們制成具有低固體含量的現(xiàn)成的溶液或乳液以直接用于底材上。防水組合物的實(shí)際量取決于被處理的表面的性質(zhì)而有所變化，但是一般來(lái)說(shuō)，該量應(yīng)當(dāng)足以給底材提供一層在所用的防水組合物中含有3-40％重量的固體的涂層。
一般適合用本發(fā)明的防水組合物處理的底材包括纖維表面例如木頭、織物、纖維、紙和紙板；磚石建筑表面例如多孔無(wú)機(jī)底材包括混凝土、灰泥、磚、石頭、石膏、粉飾灰泥、空心磚、土磚、熟石膏、石灰石、大理石、瓷器和瓦；以及混凝土建筑結(jié)構(gòu)。
使用防水組合物的方法優(yōu)選是通過(guò)對(duì)底材進(jìn)行表面處理或者表面涂覆，但是這些防水組合物的使用可以包括在生產(chǎn)底材的過(guò)程中直接把它們摻入底材中，即作為紙漿中的一種添加劑，或者在混凝土固化前作為混凝土混合物的一種組分。當(dāng)在表面上使用時(shí)，為了達(dá)到最佳結(jié)果，優(yōu)選在底材已干燥的時(shí)候?qū)Φ撞倪M(jìn)行處理，但是也可以在底材潮或濕的情況下對(duì)底材進(jìn)行處理。
使用改進(jìn)版的國(guó)家高速公路合作研究項(xiàng)目(NCHRP)的第244號(hào)報(bào)告中描述的標(biāo)題為“21天排水試驗(yàn)”的試驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定防水性能。得到一種輕質(zhì)混凝土磚，把它切成2”×2”×3.5”的方塊。然后在110℃下把這些方塊老化48小時(shí)。一旦磚塊老化后，使用其中的3個(gè)方塊來(lái)評(píng)價(jià)防水涂料，并與3個(gè)未經(jīng)處理的方塊進(jìn)行比較。給方塊涂覆防水組合物，在室溫下固化7天，然后把方塊放進(jìn)水浴中。把未經(jīng)處理和經(jīng)過(guò)處理的方塊放進(jìn)水浴中使得水漫過(guò)方塊一英寸。通過(guò)比較21天內(nèi)的不同時(shí)間時(shí)未經(jīng)處理和經(jīng)過(guò)處理的方塊的重量來(lái)計(jì)算排水性。通過(guò)取3個(gè)未經(jīng)處理的方塊的平均重量差并減去3個(gè)經(jīng)過(guò)處理的方塊的平均重量差，除以3個(gè)未經(jīng)處理的方塊的平均重量差，乘以100來(lái)計(jì)算排水性能，以下式表示排水％＝[(C2-C1)-(S4-S3)]×100/(C2-C1)其中S3是浸水前經(jīng)過(guò)處理的樣品的重量，S4是浸水后經(jīng)過(guò)處理的樣品的重量，C1是浸水前未經(jīng)過(guò)處理的對(duì)照樣品的重量，而C2是浸水后經(jīng)過(guò)處理的對(duì)照樣品的重量。就本試驗(yàn)方法來(lái)說(shuō)，排水百分?jǐn)?shù)越高，性能越好。改進(jìn)后的美國(guó)試驗(yàn)和材料學(xué)會(huì)(ASTM)的試驗(yàn)方法E-514按照該方法，在試驗(yàn)前，把3個(gè)磚塊樣品放在110℃的爐子中干燥最少24小時(shí)，測(cè)定每個(gè)樣品的重量，記錄為未經(jīng)過(guò)處理的原始重量。使用作為試驗(yàn)裝置的一部分的I型橫桿使每個(gè)樣品與試驗(yàn)裝置相連。啟動(dòng)水源和空氣源以便以2英寸的水壓提供60-70加侖/小時(shí)的水流量。得到水收集捅的皮重，記錄在磚塊上形成的漏點(diǎn)或濕點(diǎn)。讓未經(jīng)過(guò)處理的磚塊保留在試驗(yàn)裝置中，直到從試驗(yàn)腔中取出了2.3加侖的水為止。記錄要取出2.3加侖水所需要的時(shí)間。取出試驗(yàn)磚，記錄其重量，也記錄下水收集捅的重量。通過(guò)測(cè)定收集桶中水的量，除以水穿過(guò)試驗(yàn)腔所花費(fèi)的時(shí)間來(lái)計(jì)算3個(gè)磚塊的泄漏率。測(cè)定完未經(jīng)過(guò)處理的磚塊的泄漏率之后，重新把磚塊放在110℃下干燥24小時(shí)。把防水組合物涂覆到每個(gè)樣品上，在室溫下固化7天。一旦防水組合物已經(jīng)固化后，通過(guò)使用與未經(jīng)過(guò)處理的磚塊同樣的方法測(cè)定經(jīng)過(guò)處理的磚塊的泄漏率。按照下列公式，通過(guò)取未經(jīng)過(guò)處理的磚塊的泄漏率與經(jīng)過(guò)處理的磚塊的泄漏率的差值，再除以未經(jīng)過(guò)處理的磚塊的泄漏率，然后乘以100來(lái)確定泄漏率減小的百分?jǐn)?shù)(A1-B1)/A1×100＝泄漏率減小的百分?jǐn)?shù)其中A1是未經(jīng)過(guò)處理的磚塊的泄漏率，而B1是經(jīng)過(guò)處理的磚塊的泄漏率。就該試驗(yàn)方法來(lái)說(shuō)，泄漏率減小的百分?jǐn)?shù)越高，性能越好。
把一個(gè)2”×2”×3.5”的輕質(zhì)混凝土磚塊的一半浸在防水組合物中。讓磚塊固化1、4和7天。每天進(jìn)行觀察以測(cè)定經(jīng)過(guò)處理的那一半和未經(jīng)過(guò)處理的那一半之間的差別，然后以1-5的等級(jí)來(lái)評(píng)價(jià)變黑的程度，其中1表示沒(méi)有變黑，2表示很輕微地變黑，3表示可注意到的變黑，4表示黑，5表示極黑。
在乳液已經(jīng)制成后，使用MICROTRAC UPA 150顆粒尺寸分析儀來(lái)測(cè)量乳液的顆粒尺寸。把兩滴乳液放在10g去離子水中。把混合物放進(jìn)分析儀的格子中，對(duì)樣品進(jìn)行分析以測(cè)定顆粒尺寸。
形成了有機(jī)硅組分的混合物，將混合物稱重，放入小燒杯中，向小燒杯中加入低HLB的表面活性劑，在300rpm下混合小燒杯中的物質(zhì)15分鐘。稱重連續(xù)的水相即水，放進(jìn)一個(gè)大燒杯中，把高HLB的表面活性劑加入大燒杯中，在300rpm下把大燒杯中的物質(zhì)混合15分鐘。把大燒杯中混合器的速率增大到500-700rpm，把小燒杯中的物質(zhì)緩慢地倒入大燒杯中。然后把合并后的兩個(gè)燒杯中的物質(zhì)連續(xù)混合30分鐘。把粗乳液倒入一個(gè)塑料瓶中，在1800psi下，用聲波處理乳液3分鐘以使之完全乳化。
實(shí)施例1-溶劑基組合物制備含有比例為8∶1∶1的聚甲基氫硅氧烷、有機(jī)硅樹脂和烷氧基硅烷正辛基三乙氧基硅烷的混合物。把混合物稀釋在KWIK-DRY66脂肪烴干洗溶劑型溶劑中，使固體含量為20％，把組合物用在輕質(zhì)混凝土磚塊上。按照ASTM的試驗(yàn)方法E-514使用這種20％的固體混合物，使覆蓋率達(dá)到55平方英尺/加侖。把試驗(yàn)方塊浸在水中30秒，按照NCHRP 21天排水試驗(yàn)的方法測(cè)定該組合物的性質(zhì)。在這些條件下組合物的性能列于表1中。
在本實(shí)施例和后面的實(shí)施例中所用的聚甲基氫硅氧烷是其中硅鍵合的氫的含量為1.4-1.75％重量，粘度為20-40厘沲(mm2/秒)的三甲基甲硅烷氧基封端的聚甲基氫硅氧烷。
本實(shí)施例和后面的實(shí)施例中所用的有機(jī)硅樹脂是含有摩爾比為0.7∶1.0的R”3SiO1/2單元和SiO4/2單元的硅氧烷樹脂共聚物。數(shù)均分子量為5,000，R”是甲基。有機(jī)硅樹脂含有2.5％重量的硅鍵合的OH基團(tuán)。實(shí)施例2-乳液形式的組合物使用上述的乳化方法，用聚甲基氫硅氧烷、有機(jī)硅樹脂和烷氧基硅烷正辛基三乙氧基硅烷制備乳液。以8∶1∶1的重量比混合這三種有機(jī)硅組分。使用40重量份的這三種有機(jī)硅組分、13.3重量份的作為揮發(fā)性甲基硅氧烷的八甲基環(huán)四硅氧烷、0.6重量份的HLB值為8.6的SPAN20非離子型表面活性劑、1.0重量份的HLB值為9.0的ARALTONE T非離子型表面活性劑、1.4重量份的HLB值為19.1的G-4280非離子型表面活性劑即PEG-80脫水山梨糖醇月桂酸酯、0.8重量份的凍融添加劑乙二醇和42.9重量份的水來(lái)制備乳液。用更多的水把乳液稀釋到1∶1的比例，然后施涂在試驗(yàn)底材上，該乳液組合物的性能如表1中所示。實(shí)施例3-另一種乳液形式的組合物除了向?qū)嵤├?的稀釋的乳液中添加2.2重量份的被陽(yáng)離子和非離子表面活性劑穩(wěn)定的陽(yáng)離子型的含有反應(yīng)性硅烷醇官能團(tuán)的氨基官能的聚二甲基硅氧烷的水包油型乳液外，按照實(shí)施例2中所用的方法制備第二種乳液。該乳液組合物的性能如表1中所示。實(shí)施例4-對(duì)比例使用一種鈦酸鹽催化劑在異丙醇中制備含有20％重量的正辛基三乙氧基硅烷的溶液。把組合物施涂在輕質(zhì)混凝土磚塊上。按照ASTM的試驗(yàn)方法E-514使用這種組合物，使覆蓋率達(dá)到55平方英尺/加侖。把試驗(yàn)方塊浸在水中30秒，用于按照NCHRP 21天排水試驗(yàn)的方法測(cè)定該組合物的性質(zhì)。在這些條件下組合物的性能列于表1中。實(shí)施例5-對(duì)比例除了不使用鈦酸鹽催化劑外，重復(fù)實(shí)施例4。組合物的性能列于表1中。實(shí)施例6-對(duì)比例制備含有20％重量的實(shí)施例1中所用的有機(jī)硅樹脂在KWIK-DRY66脂肪烴干洗溶劑型溶劑中的溶液。把組合物施用在輕質(zhì)混凝土磚塊上。按照ASTM的試驗(yàn)方法E-514使用這種組合物，使覆蓋率達(dá)到55平方英尺/加侖。把試驗(yàn)方塊浸在水中30秒，用于按照NCHRP 21天排水試驗(yàn)的方法測(cè)定該組合物的性質(zhì)。在這些條件下組合物的性能列于表1中。實(shí)施例7-對(duì)比例制備含有20％重量的實(shí)施例1中所用的聚甲基氫硅氧烷在KWIK-DRY66脂肪烴干洗溶劑型溶劑中的溶液，把組合物施用在輕質(zhì)混凝土磚塊上。按照ASTM的試驗(yàn)方法E-514使用這種組合物，使覆蓋率達(dá)到55平方英尺/加侖。把試驗(yàn)方塊浸在水中30秒，用于按照NCHRP 21天排水試驗(yàn)的方法測(cè)定該組合物的性質(zhì)。在這些條件下組合物的性能列于表1中。
表1
表1顯示，與對(duì)比例4-7中的組合物相比，按照本發(fā)明的方法即實(shí)施例1-3制備的組合物實(shí)際上在總體上改善了所有被評(píng)估的性能。在代表很輕微的變黑的等級(jí)2與代表顯著變黑的等級(jí)3之間的輕微差別不被認(rèn)為是顯著性的。
權(quán)利要求
1.一種包含通過(guò)把(I)水或溶劑；(ii)甲基氫硅氧烷聚合物或共聚物；(iii)式RaSi(OR’)4-a的烷氧基硅烷，其中R代表含有1-10個(gè)碳原子的烷基、含有2-8個(gè)碳原子的鏈烯基、芳基或鹵代烷基，a的值為1或2，而R’代表含有1-6個(gè)碳原子的烷基；和(iv)有機(jī)硅樹脂混合而形成的混合物的組合物。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中烷氧基硅烷選自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三丁氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、異丁基三甲氧基硅烷、異丁基三乙氧基硅烷、丁基三乙氧基硅烷、己基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二異丁基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二丁基二乙氧基硅烷和二己基二甲氧基硅烷。
3.權(quán)利要求1的組合物，其中有機(jī)硅樹脂是一種選自下列的樹脂共聚物(I)通過(guò)一種包括下列步驟的方法制得的硅氧烷共聚物樹脂(i)形成一種含有包含R”3SiO1/2單元和SiO4/2單元的硅氧烷共聚物樹脂的硅烷醇；一種式R”bHcSiO(4-b-c)/2的有機(jī)氫聚硅氧烷，其中b和c是正整數(shù)并且它們的和小于4；和一種有機(jī)溶劑的酸性均均混合物，和(ii)加熱該混合物以基本上除去所有的有機(jī)溶劑；其中R”是含有1-6個(gè)碳原子的烷基、芳基、鏈烯基、三氟丙基、芳基烷基或脂環(huán)烴基；和(II)包含R”3SiO1/2單元和SiO4/2單元的硅氧烷共聚物樹脂，這兩種單元的摩爾比應(yīng)當(dāng)使數(shù)均分子量為1,200-10,000道爾頓，其中R”的定義與(I)中相同，并且該樹脂包含至少2.5％重量的硅鍵合的OH基團(tuán)。
4.權(quán)利要求1的組合物，其中甲基氫硅氧烷是下式的聚合物 其中R1-R8代表H或含有1-6個(gè)碳原子的烷基，附帶條件是R1-R8中的至少一個(gè)是H，而x是1-200的數(shù)值；或者是下式的共聚物 其中除基團(tuán)R16和R17之外的基團(tuán)R9-R18均代表含有1-6個(gè)碳原子的烷基，R16是H，R17是含有6個(gè)以上碳原子的高級(jí)烷基，而y和z均為1-200的數(shù)值。
5.權(quán)利要求1的組合物，還包含至少一種選自下列的其它組分揮發(fā)性的甲基硅氧烷、陽(yáng)離子型的氨基官能的聚二甲基硅氧烷的水包油型乳液、表面活性劑、催化劑、成珠劑、有機(jī)蠟、防腐劑、消泡劑、防霉劑、紫外線吸收劑/紫外光穩(wěn)定劑和凍融添加劑。
6.權(quán)利要求5的組合物，其中其它組分是揮發(fā)性的甲基硅氧烷或陽(yáng)離子型的氨基官能的聚二甲基硅氧烷的水包油型乳液。
7.權(quán)利要求5的組合物，其中其它組分是至少兩種表面活性劑，一種表面活性劑的HLB值小于10.5，而另一種表面活性劑的HLB值大于15。
8.權(quán)利要求7的組合物，其中組合物是乳化的。
9.一種方法，包括將權(quán)利要求1的組合物用在選自下列的方法中制備可澆鑄或可鏟涂的礦物組合物，用在木頭底材上；用于生產(chǎn)石膏墻面板和將該組合物摻入未固化的配方中，施用于石膏墻面板的表面上；和用于生產(chǎn)屋頂板所用的無(wú)機(jī)顆粒。
全文摘要
一種使表面排斥水的組合物，是通過(guò)把水或溶劑；甲基氫硅氧烷聚合物或共聚物；式R
文檔編號(hào)C08L83/05GK1454246SQ01811962
公開日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2001年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月27日
發(fā)明者P·菲舍爾, F·林, L·斯塔克-卡斯雷 申請(qǐng)人:陶氏康寧公司