專利名稱：用于磚石建筑材料的貯存穩(wěn)定的防水性組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般性涉及用于磚石建筑產(chǎn)品的貯存穩(wěn)定的防水性組合物。所述組合物結(jié)合了相對(duì)非水溶性的可水解硅烷和水乳液形式的氫官能化聚硅氧烷。
使用防水性組合物保護(hù)磚石建筑材料的有益效果是眾所周知的。在此處使用的“磚石”意指任何多孔性無(wú)機(jī)基材、尤其是建筑組合物，它包括結(jié)構(gòu)陶瓷類，如普通磚、鋪地磚、面磚、污水管、排水瓦管、空心磚、赤土陶器、導(dǎo)水管、屋瓦、水泥和塑料如波特蘭水泥、燒石膏產(chǎn)物、模制品和建造抹灰、裝飾用的灰泥、鎂氧水泥、絕緣制品如電絕緣體和自然或人造石頭。由于未處理?xiàng)l件下的多孔性，這些材料容易吸收環(huán)境水汽。隨后暴露于冷凍溫度引起裂紋，導(dǎo)致開裂和剝落。在用于建造道路和橋梁的磚石建筑材料中，防水性涂料也用于保護(hù)磚石建筑材料免受鹽和類似防冰劑的損害作用。
美國(guó)再版專利33，759公開了賦予磚石建筑材料以防水性的水乳液形式的組合物。這里所述的組合物主要由可水解的硅烷或其低聚物，具有疏水親脂平衡值(HLB)為4-15的乳化劑和水組成。當(dāng)我們制備這些組合物時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)它們存在的缺點(diǎn)是它們僅僅具備有限的貯存穩(wěn)定性，在受熱后變劣。
美國(guó)專利5，110，684同樣描述了用于磚石建筑的防水性組合物，它包括水溶性硅烷偶聯(lián)劑和氫官能化聚硅氧烷的乳液的混合物。然而，該組合物也具有該缺點(diǎn)，即它具有非常有限的貯存時(shí)間。
因此，仍然需求貯存穩(wěn)定的與磚石建筑產(chǎn)品一起使用的防水性組合物。
我們的發(fā)明是用于賦予磚石建筑材料以防水性能的一種高效組合物。它可方便地作為涂料涂敷在磚石建筑基底的表面上或它作為添加劑與可凝固的磚石建筑材料如混凝土或煅燒石膏在凝固前進(jìn)行混合。
本文要求的防水性組合物包括水乳液，它同時(shí)具有連續(xù)水相和非連續(xù)有機(jī)硅相。我們的水乳液是從包括以下的組分配制的(A)通式Rn-Si-R＇(4-n)的水不溶性烷氧基硅烷，其中n是1-2的數(shù)，R是C5-C20一價(jià)烴基和R＇是C1-C4烷氧基；(B)具有至少兩個(gè)硅鍵接氫原子／每分子、至少5個(gè)硅氧基單元／每分子和在25℃下運(yùn)動(dòng)粘度在0．5×10-6和1，000×10-6m2／sec之間的氫官能化聚硅氧烷；(C)乳化劑；和(D)水。這里的非連續(xù)有機(jī)硅相包括組分(A)和(B)和連續(xù)水相包括水。有機(jī)硅相中組分(A)∶(B)的比率應(yīng)該使得我們的乳液當(dāng)在室溫下貯存6個(gè)月或在50℃下貯存6個(gè)星期時(shí)仍然顯示出物理和化學(xué)穩(wěn)定性。有機(jī)硅相以10-75wt％的量存在于水乳液中。
這里對(duì)于我們的防水乳液組合物所使用的術(shù)語(yǔ)“穩(wěn)定”包括二種現(xiàn)象1)物理穩(wěn)定性和2)化學(xué)穩(wěn)定性。
我們所要求的防水乳液組合物屬于水包油型而且當(dāng)破乳時(shí)將發(fā)生物理不穩(wěn)定化。構(gòu)成非連續(xù)有機(jī)硅相(也稱作油相或分散相)的懸浮液滴將會(huì)凝聚和因此有效地從連續(xù)水相的懸浮液中除去。這些相之間密度的差異導(dǎo)致形成兩個(gè)界限清晰的液體層。這樣，物理穩(wěn)定乳液必須隨著時(shí)間的推移保持均勻外觀。
乳液可以保持物理穩(wěn)定但不一定保持化學(xué)穩(wěn)定。當(dāng)該組合物(不論何時(shí)涂敷到磚石建筑鋪面上)排斥水分的能力嚴(yán)重折扣時(shí)，清楚地證實(shí)了隨時(shí)間推移或受熱的化學(xué)不穩(wěn)定性。人們相信，當(dāng)在最初涂敷到磚石建筑材料上之前，乳液的有機(jī)硅相經(jīng)歷顯著的水解和縮合(或部分固化)時(shí)，導(dǎo)致發(fā)生化學(xué)不穩(wěn)定性。
通過(guò)簡(jiǎn)單地觀察所給定防水性乳液的外觀和作為在室溫下貯存時(shí)間的函數(shù)的工作特性，來(lái)進(jìn)行化學(xué)和物理穩(wěn)定性的測(cè)量。然而，該老化試驗(yàn)容易通過(guò)加熱來(lái)加速。本技術(shù)領(lǐng)域中那些普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，防水性乳液在50℃下貯存1個(gè)星期一般等于在室溫下貯存1個(gè)月。因此，此處所使用的“物理穩(wěn)定”是指當(dāng)室溫下貯存至少6個(gè)月或在50℃下貯存6個(gè)星期時(shí)乳液仍然保持未破乳。同樣地，在此處使用的“化學(xué)穩(wěn)定”是指，在室溫下貯存6個(gè)月或在50℃下貯存6個(gè)星期之后，根據(jù)改進(jìn)National Cooperative Highway Research ProgramProtocol 244(NCHRP 244)的測(cè)定，該乳液顯示出至少60％的防水特性(“％WE”)。我們的改進(jìn)NCHRP244在所有方面等同于NCHRP244的所有方面，只是水排斥試驗(yàn)是對(duì)砂漿立方體進(jìn)行的，即一側(cè)2英寸(5．08厘米)，對(duì)側(cè)4英寸(10．16厘米)。
當(dāng)涂敷于磚石建筑材料上時(shí)，本發(fā)明的組合物以樹脂涂層形式形成優(yōu)異的防水阻隔層。該組合物的固化然后通過(guò)磚石建筑材料的殘留堿來(lái)催化。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了好得出奇的熱和貯存穩(wěn)定性。可以相信，這些穩(wěn)定性歸因于水不溶性烷氧基硅烷和氫官能化聚硅氧烷在水乳液的非連續(xù)有機(jī)硅相中的引入。
所以本發(fā)明的目的是提供一種乳液形式的、適合與磚石建筑材料一起使用、同時(shí)顯示出物理和化學(xué)穩(wěn)定性的防水性組合物。
本發(fā)明的另一目的是提供這樣一種組合物，它至少與現(xiàn)有技術(shù)的組合物一樣為磚石建筑材料排除水分。
更好的是，本發(fā)明提供用于賦予磚石建筑材料以防水性能的物理和化學(xué)穩(wěn)定組合物。該組合物包含(A)水不溶性烷氧基硅烷；(B)氫官能化聚硅氧烷；(C)乳化劑和(D)水。這一組合物是包括連續(xù)水相和非連續(xù)有機(jī)硅相的水乳液形式。當(dāng)該組合物接觸磚石建筑材料時(shí)，水不溶性烷氧基硅烷和氫官能化聚硅氧烷發(fā)生水解和相互縮合并與磚石建筑中的氫氧基團(tuán)縮合，因此形成了樹脂狀防水性網(wǎng)絡(luò)。該水解和縮合反應(yīng)可通過(guò)磚石建筑材料的潛在堿性來(lái)催化。
組分(A)是具有通式Rn-Si-R＇(4-n)的水不溶性烷氧基硅烷，其中n是1-2的數(shù)，R是C5-C20一價(jià)烴基和R＇是C1-C4烷氧基。
對(duì)于組分(A)，術(shù)語(yǔ)“水不溶性”是指1g以下的硅烷能夠溶于100g水中。這是本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的組合物之間的重要區(qū)別?？梢韵嘈?，水溶性硅烷偶聯(lián)劑的使用是US專利5，110，684的組合物的有限貯存期的根本原因。水溶性硅烷偶聯(lián)劑當(dāng)接觸水時(shí)會(huì)快速水解和縮合。我們使用水不溶性烷氧基硅烷出乎意料地允許將硅烷引入到我們的水乳液中的非連續(xù)有機(jī)硅相中。這避免了烷氧基硅烷的水解作用和縮合，直至硅烷與磚石建筑材料直接接觸為止。
在組分(A)的通式中，R是C5-C20一價(jià)烴基。在使用低碳含量的可水解硅烷中，硅烷趨向于是水溶性的。然而，如果引入某些基團(tuán)如氨基，即使在C5-C20范圍內(nèi)的烴基也能夠賦予我們的烷氧基硅烷以水溶性。因此，R可以是未被取代的或被各種基團(tuán)取代，但唯一要求是此類基團(tuán)不引起烷氧基硅烷變成水溶性的。
因?yàn)闉榱速x予我們的固化組合物以疏水性，在以上通式中的R基團(tuán)也在該組合物排斥水分的能力上起著重要的作用。通常，R基團(tuán)的碳含量越高，賦予最終固化涂料的疏水性越大。雖然如此，具有C20R基團(tuán)的烷氧基硅烷一般接近商業(yè)途徑可購(gòu)買到的上限。令人驚訝地，我們發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選的是R是正辛基，因?yàn)樗x予良好的疏水性，得到非常穩(wěn)定的乳液。然而，應(yīng)該指出的是R可以是直鏈或支鏈烷基、芳基或芳基烷基。
R＇限于C1-C4烷氧基，因?yàn)橥檠趸懈咛己口呄蛴诓惶邆浞磻?yīng)活性。n的值是1和2之間的數(shù)，且最優(yōu)選是1。三烷氧基硅烷是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈冃纬扇S樹脂網(wǎng)絡(luò)。雖然如此，還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到二烷氧基硅烷以及它與三烷氧基硅烷的混合物也能夠成功地使用。本技術(shù)領(lǐng)域中那些普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，以上所述烷氧基硅烷的低聚水解產(chǎn)物也可使用。
用作組分(A)的最優(yōu)選化合物是正辛基三乙氧基硅烷。本發(fā)明的組分(B)是具有至少兩個(gè)硅鍵接的氫原子／每分子、至少5個(gè)硅氧基／每分子和在25℃下運(yùn)動(dòng)粘度為0．5×10-6和1，000×10-6m2／sec之間且優(yōu)選在10×10-6和100×10-6m2／sec之間的氫官能化聚硅氧烷。組分(B)可以是直鏈、支鏈或環(huán)狀硅氧烷或其結(jié)合物，除了硅鍵接的氫以外，它包括烷基類、芳基和芳基烷基。因此，合適的化合物(具有必須的聚合度以保持在所指定的粘度范圍內(nèi))包括烷基甲基／甲基-氫硅氧烷共聚物和甲基-氫硅氧烷。
如果組分(B)的運(yùn)動(dòng)粘度在25℃下小于0．5×10-6m2／sec，則它太具揮發(fā)性以致于無(wú)法在我們所要求的組合物中有效地發(fā)揮作用。換句話說(shuō)，當(dāng)該組合物施涂于磚石建筑表面上時(shí)，這種氫官能化硅氧烷在水解和縮合成樹脂基質(zhì)之前趨向于揮發(fā)。如果組分(B)的粘度在25℃下大于1，000×10-6m2／sec，則我們的涂料組合物不能有效地浸潤(rùn)磚石建筑材料的多孔型表面。對(duì)于高效孔隙滲透來(lái)說(shuō)，最優(yōu)選的是具有三個(gè)甲基氫硅氧基和五個(gè)二甲基硅氧基的三甲基硅氧基終端二甲基／甲基氫線性硅氧烷共聚物。組分(B)的低成本替代物是具有六十個(gè)甲基氫硅氧基的三甲基硅氧基終端的甲基-氫線性硅氧烷。
本發(fā)明的組分(C)是一種乳化劑。離子型、非離子型和兩性乳化劑可用于本發(fā)明的組合物中，其中非離子聚氧乙烯月桂基醚是優(yōu)選的。一般來(lái)說(shuō)，乳化劑的量是組分(A)、(B)和(D)的合并重量的1％-20％。
當(dāng)然，該用量取決于具體表面活性劑的效力。典型地，乳化劑(C)的量是其它剩余組分的1-3wt％。HLB值在2-20范圍內(nèi)的乳化劑可以高效地使用。優(yōu)選地，該乳化劑具有HLB值在4-17范圍內(nèi)，這趨向于產(chǎn)生更穩(wěn)定的乳液。本技術(shù)領(lǐng)域中那些熟練技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，各種乳化劑的摻混物也可以使用。
組分(D)是水且優(yōu)選是去離子或蒸餾水。
當(dāng)混合組分(A)-(D)時(shí)，優(yōu)選的是硅氧烷組分(A)和(B)預(yù)先混合，在此之后添加組分(C)和(D)，即乳化劑和水，并以任何順序混合。事實(shí)上，當(dāng)組分(B)(氫官能化聚硅氧烷)具有較低分子量時(shí)(例如具有三個(gè)甲基氫硅氧基和五個(gè)二甲基硅氧基的三甲基硅氧基終端的二甲基／甲基氫線性硅氧烷共聚物)，它在與(C)乳化劑和(D)水摻混之前必須先與組分(A)水不溶性烷氧基硅烷摻混。否則，無(wú)法生產(chǎn)出本發(fā)明的乳化劑組合物。優(yōu)選地，組分(C)單獨(dú)與組分(D)混合。其后，兩種混合物(A &B和C & D)在單個(gè)容器中合并而且混合30分鐘。最后，所獲得的混合物一次性通過(guò)均化器(在7，500psi或5．17×107pa)或分兩次通過(guò)sonaltor(在1，400psi或9．65×106pa)以生產(chǎn)本發(fā)明的乳液。
當(dāng)組分(B)是較高分子量的氫官能化聚硅氧烷(例如具有六十個(gè)甲基氫硅氧基和粘度為30×10-6m2／sec的三甲基硅氧基終端甲基氫線性硅氧烷)時(shí)，所有組分(A)-(D)可加入到容器中并進(jìn)行混合。通過(guò)振蕩和使用均化器或讓混合物接受超聲波能量來(lái)增進(jìn)乳化作用。
非連續(xù)有機(jī)硅相占水乳液的10-75wt％，但優(yōu)選占所述水乳液的40-60wt％。
組分(A)與(B)比率應(yīng)該使得該乳液在室溫下貯存6個(gè)月或在50℃下貯存6個(gè)星期時(shí)仍然顯示出物理和化學(xué)穩(wěn)定性。
當(dāng)組分(B)的分子量較低(例如具有三個(gè)甲基氫硅氧基和五個(gè)二甲基硅氧基的三甲基硅氧基終端二甲基／甲基氫線性硅氧烷共聚物)時(shí)，該組分(A)與組分(B)的重量比優(yōu)選是10∶90-90∶10。當(dāng)組分(B)的分子量較高(例如具有六十個(gè)甲基氫硅氧基的三甲基硅氧基終端甲基氫線性硅氧烷)時(shí)，組分(A)與組分(B)的重量比優(yōu)選是1∶3。
然而，可以相信，組分(A)與組分(B)的重量比大于90∶10將得到一種乳液，它同時(shí)顯示出化學(xué)和物理穩(wěn)定性，尤其當(dāng)乳液的pH值保持在4-5時(shí)。在此范圍內(nèi)的pH值抑制了有機(jī)硅相中組分(A)和(B)的水解和縮合。這可容易地通過(guò)向乳液中添加較弱的酸如冰醋酸來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下面的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明。對(duì)于實(shí)施例1-5和對(duì)比實(shí)施例1-3，乳液的百分水排除率(“％WE”)可通過(guò)使用根據(jù)ASTM C 109制得的、從III型砂漿澆鑄的5．08×5．08×5．08厘米立方體，利用改進(jìn)的National Cooperative Highway Research Program 244Protocol (NCHRP 244)來(lái)測(cè)定。滲透深度可通過(guò)破裂已經(jīng)處理過(guò)的樣塊，然后讓斷裂面接觸sulfanazo 111染料的1％溶液來(lái)測(cè)量。滲透深度對(duì)應(yīng)于在斷裂面上測(cè)量的無(wú)污垢的深度。
實(shí)施例1在此處，0．8g聚氧乙烯(4)月桂基醚(HLB=9．7，Brij30，購(gòu)自ICI Americas，IncWilmington，Delaware)，1．1g的聚氧乙烯(23)月桂基醚(HLB=16．9，Brij35，也購(gòu)自ICI Americas，Inc．)72％水溶液和58．3g去離子水被混合15分鐘。36g的具有三個(gè)甲基氫硅氧基和五個(gè)二甲基硅氧基的、運(yùn)動(dòng)粘度為10×10-6m2／sec的三甲基硅氧基終端二甲基／甲基氫線性硅氧烷共聚物和4g的正辛基三乙氧基硅烷被混合5分鐘并攪混?；旌侠^續(xù)多進(jìn)行30分鐘，所獲得的混合物然后在7，500psi或5．17×107Pa下一次通過(guò)均化器。這將得到平均粒度400nm的水包油型乳液。
由新鮮乳液所賦予的％WE(百分水排除率)是84。新鮮乳液滲透樣塊到達(dá)3．5mm的深度。然后讓乳液在50℃下貯存老化6個(gè)星期。老化的乳液保持未破乳且由其賦予的％WE是80．7。
實(shí)施例2接著，0．8g聚氧乙烯(4)月桂基醚(HLB=9．7，Brij30)，1．1g的聚氧乙烯(23)月桂基醚(HLB=16．9，Brij35)72％水溶液和58．3g去離子水被混合15分鐘。20g的具有三個(gè)甲基氫硅氧基和五個(gè)二甲基硅氧基的、運(yùn)動(dòng)粘度為10×10-6m2／sec的三甲基硅氧基終端二甲基／甲基氫線性硅氧烷共聚物和20g的正辛基三乙氧基硅烷被混合5分鐘，然后攪混。混合繼續(xù)多進(jìn)行30分鐘，所獲得的混合物然后在7，500psi或5．17×107Pa下一次通過(guò)均化器。這將得到平均粒度400nm的水包油型乳液。
由該新鮮乳液賦予的％WE是80．5且該乳液滲透樣塊到達(dá)6mm的深度。新鮮乳液然后在50℃下貯存老化6個(gè)星期。老化的乳液保持未破乳且由其賦予的％WE是80．8。
實(shí)施例3按照與實(shí)施例1中相同的方式制備乳液組合物，只是聚氧乙烯(4)月桂基醚的量降低至0．6g(從0．8g)。
由該新鮮乳液賦予的％WE是83．4且該乳液滲透樣塊到達(dá)4．5mm的深度。新鮮乳液然后在50℃下貯存老化6個(gè)星期。老化的乳液保持未破乳且所賦予的％WE是83．6。老化的乳液滲透樣塊到達(dá)5mm的深度。
實(shí)施例41．45g的聚氧乙烯(23)月桂基醚(HLB=16．9，Brij35)72％水溶液和58．3g去離子水被混合15分鐘。20g的具有三個(gè)甲基氫硅氧基和五個(gè)二甲基硅氧基的、運(yùn)動(dòng)粘度為10×10-6m2／sec的三甲基硅氧基終端二甲基／甲基氫線性硅氧烷共聚物和20g的正辛基三乙氧基硅烷被混合5分鐘，然后攪混?；旌侠^續(xù)多進(jìn)行30分鐘，所獲得的混合物然后在7，500psi或5．17×107Pa下一次通過(guò)均化器。這得到平均粒度400nm的水包油型乳液。
由該新鮮乳液賦予的％WE是89且該乳液滲透樣塊到達(dá)3．5mm的深度。新鮮乳液然后在50℃下貯存老化6個(gè)星期。老化的乳液保持未破乳且由其賦予的％WE是77．5。
實(shí)施例5接著，0．8g聚氧乙烯(4)月桂基醚(HLB=9．7，Brij30)，1．1g的聚氧乙烯(23)月桂基醚(HLB=16．9，Brij35)72％水溶液和58．3g去離子水被混合15分鐘。4g的具有三個(gè)甲基氫硅氧基和五個(gè)二甲基硅氧基的、運(yùn)動(dòng)粘度為10×10-6m2／sec的三甲基硅氧基終端二甲基／甲基氫線性硅氧烷共聚物和36g的正辛基三乙氧基硅烷被混合5分鐘，然后攪混?；旌侠^續(xù)多進(jìn)行30分鐘，所獲得的混合物然后在7，500psi或5．17×107Pa下一次通過(guò)均化器。這得到平均粒度400nm的水包油型乳液。
由該新鮮乳液賦予的％WE是84．5且該乳液滲透樣塊到達(dá)6．3mm的深度。新鮮乳液然后在50℃下貯存老化6個(gè)星期。老化的乳液保持未破乳和由其賦予的％WE是82．8。
對(duì)比實(shí)施例1之后，0．8g聚氧乙烯(4)月桂基醚(HLB=9．7，Brij30)，1．1g的聚氧乙烯(23)月桂基醚(HLB=16．9，Brij35)72％水溶液和58．3g去離子水被混合15分鐘。加入40g正辛基三乙氧基硅烷，混合繼續(xù)多進(jìn)行30分鐘。所獲得的混合物然后在7，500psi或5．17×107Pa下一次通過(guò)均化器。
由該新鮮乳液賦予的％WE是78．2且該乳液滲透樣塊到達(dá)5mm的深度。新鮮乳液然后在50℃下貯存老化6個(gè)星期。老化的乳液保持未破乳，但由其賦予的％WE僅僅是28．5。因此，在配方中任何氫官能化聚硅氧烷的缺少將導(dǎo)致得到化學(xué)不穩(wěn)定的組合物。
對(duì)比實(shí)施例2隨后，0．8g聚氧乙烯(4)月桂基醚(HLB=9．7，Brij30)，1．1g的聚氧乙烯(23)月桂基醚(HLB=16．9，Brij35)72％水溶液和58．3g去離子水被混合15分鐘。然后添加40g的丙基三甲氧基硅烷，混合繼續(xù)多進(jìn)行30分鐘。所獲得的混合物接著在7，500psi或5．17×107Pa下一次通過(guò)均化器。這得到平均粒度400nm的水乳液。
由該新鮮乳液賦予的％WE是50且該乳液滲透樣塊到達(dá)1mm的深度。新鮮乳液不再進(jìn)行老化。因此，在配方中不存在氫官能化聚硅氧烷和丙基三甲氧基硅烷(不屬于這里對(duì)于組分(A)所定義的水不溶性烷氧基硅烷)的使用不會(huì)得到具有可接受的防水性的組合物。
對(duì)比實(shí)施例3此外，0．6g聚氧乙烯(4)月桂基醚(HLB=9．7，Brij30)，1．1g的聚氧乙烯(23)月桂基醚(HLB=16．9，Brij35)72％水溶液和58．3g去離子水被混合15分鐘。其后，添加20g的正辛基三乙氧基硅烷和混合繼續(xù)進(jìn)行30分鐘。接著，添加20g的具有三個(gè)甲基氫硅氧基和五個(gè)二甲基硅氧基的、運(yùn)動(dòng)粘度為10×10-6m2／sec的三甲基硅氧基終端二甲基／甲基氫線性硅氧烷共聚物，混合繼續(xù)多進(jìn)行30分鐘。最后，所獲得的混合物然后在7，500psi或5．17×107Pa下一次通過(guò)均化器。這得到平均粒度400nm的水乳液。
由該新鮮乳液賦予的％WE是80．8且該乳液滲透樣塊到達(dá)5．5mm的深度。新鮮乳液然后在50℃下貯存老化6個(gè)星期。老化的乳液保持未破乳和由其賦予的％WE是30．2。老化乳液的滲透深度是1mm。將這些結(jié)果與實(shí)施例2的結(jié)果比較。然后可以看出，當(dāng)較低分子量的氫官能化聚硅氧烷用作組分(B)時(shí)，有必要在添加(C)和(D)之前摻混組分(A)和(B)。按必需的順序混合這些組分的失敗可能生產(chǎn)出缺乏化學(xué)穩(wěn)定性的組合物。
實(shí)施例6157．5g的具有六十個(gè)甲基氫硅氧基和運(yùn)動(dòng)粘度為30×10-6m2／sec的三甲基硅氧基終端甲基氫線性硅氧烷，52．5g的正辛基三乙氧基硅烷，4．2g的聚氧乙烯(4)月桂基醚(HLB=9．7，Brij30)，19．5g的聚氧乙烯(23)月桂基醚(HLB=16．9，Brij35)的28％水溶液和116．3g的去離子水在容器中攪混。容器內(nèi)容物被振蕩幾分鐘然后在各廣口瓶中分成40g批料。接著將超聲波探針的尖頭放置在各廣口瓶中心的液面下方3／8英寸(1cm)的地方。探針增能到40-55％之間的設(shè)定值(超聲波處理器的額定值在475瓦最高功率)和混合物在這些條件下處理30秒。在探針增能后的幾秒之內(nèi)形成了乳液，這可由所形成和保留的乳白色外觀來(lái)驗(yàn)證。從各廣口瓶中取出探針，裝上蓋子，將混合物振蕩10-15秒，然后放入冷自來(lái)水的水流中1分鐘以冷卻廣口瓶及其內(nèi)容物。將探針重新按以前一樣插入并增能另外30秒時(shí)間。裝上蓋子和將廣口瓶再次振蕩，隨后與前面一樣冷卻。該過(guò)程重復(fù)進(jìn)行幾次，要求各廣口瓶的內(nèi)容物用超聲波探針處理總共2．5分鐘。廣口瓶的內(nèi)容物然后被合并和混合形成單個(gè)組合物。該組合物由60wt％的含水的、水包油型乳液組成，其中油相由75wt％聚甲基氫硅氧烷和25wt％正辛基三乙氧基硅烷組成。正辛基三乙氧基硅烷(A)與氫官能化聚硅氧烷(B)的重量比是25∶75。非連續(xù)有機(jī)硅相的平均粒度是435nm。
250g所制備的乳液被稀釋在5公斤水中并放置于槽中。這得到具有3wt％的有機(jī)硅含量的浴液。預(yù)先稱重的復(fù)合板(它包括固化水泥和纖維素纖維，尺寸為320×120×8mm，由Duralita Corporation ofGuatemala制造)浸泡在浴液中達(dá)12秒時(shí)間。從浴液中取出板，讓其靜置2分鐘使表面的水消散，然后重新稱重。在浸泡前后的重量的差異用于計(jì)算由板吸收的稀釋有機(jī)硅乳液的量，它是該板干重的5．9wt％。
該板然后被干燥7天并再次稱重。干燥的板之后在水浴中20英寸(50．8cm)的深度浸泡2小時(shí)，取出，適宜地瀝干和重新稱重，測(cè)定所吸收的水的重量百分?jǐn)?shù)為1．9wt％。
用第二塊板重復(fù)這一試驗(yàn)，被吸收的有機(jī)硅乳液的量是5．7wt％。在第一次處理之后所吸收的水的量經(jīng)測(cè)定是1．8wt％。
最后，乳液在室溫下貯存和在一年的時(shí)間內(nèi)定期觀察?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)它具有不隨時(shí)間而變化的物理穩(wěn)定性(即保持未破乳)。
實(shí)施例7通過(guò)如下方法制備與實(shí)施例6類似的乳液首先在2夸脫(1．9升)廣口瓶中將33．4g的聚氧乙烯(23)月桂基醚溶液(BRIJ35，在水中72％活性成分)在547．0g的熱(60℃)自來(lái)水中混合30分鐘形成溶液。接著，添加225g的正辛基三乙氧基硅烷，675g的具有三個(gè)甲基氫硅氧基和五個(gè)二甲基硅氧基的、運(yùn)動(dòng)粘度為10×10-6m2／sec的三甲基硅氧基終端二甲基／甲基氫線性硅氧烷共聚物，18g的聚氧乙烯(4)月桂基醚(BRIJ30)和1．6g冰醋酸。廣口瓶的內(nèi)容物被攪拌1小時(shí)以形成分散液。隨后通過(guò)將分散液泵抽到裝有入口和出口和配有超聲波觸角的不銹鋼圓筒中來(lái)對(duì)該液體進(jìn)行超聲波處理。從超聲波處理器中流出的液體具有乳白色液體的外觀并被收集到另一廣口瓶中。當(dāng)整個(gè)投料處理完畢時(shí)，讓其第二次通過(guò)超聲波裝置。該組合物由60％活性水乳液組成，非連續(xù)的有機(jī)硅相(活性相)由75wt％的三甲基硅氧基終端甲基-氫線性硅氧烷和25％的正辛基三乙氧基硅烷組成。乳液的有機(jī)硅相具有平均粒度(使用NIACOMP370亞微細(xì)粒粒度儀的光散射法)為563nm，其中99％的顆粒小于1420nm，基于活性成分，乳液也含有0．18％乙酸。
兩件水泥板使用與實(shí)施例6中所述相同的程序進(jìn)行處理和試驗(yàn)。由兩件板所吸收的有機(jī)硅乳液的重量百分?jǐn)?shù)分別是6．3和6．4wt％。水的吸取量是2．4和2．5wt％。
最后，乳液在室溫下貯存和在一年的時(shí)間內(nèi)定期觀察。在這一段時(shí)間內(nèi)乳液保持未破乳。因此，當(dāng)較高分子量的氫官能化聚硅氧烷用作組分(B)時(shí)，有機(jī)硅組分(A)和組分(B)的預(yù)混似乎沒(méi)有必要。對(duì)比實(shí)施例4按照類似方式制備與實(shí)施例6中類似的乳液，只是它僅含有正辛基三乙氧基硅烷和不含氫官能化聚硅氧烷。13．4g的聚氧乙烯(23)月桂基醚溶液(BRIJ35L，在水中72％活性成分)然后與218．0g的熱(60℃)自來(lái)水摻混并在2夸脫(1．9升)廣口瓶中攪混30分鐘而形成溶液。接著，添加360g的正辛基三乙氧基硅烷，7．2g的聚氧乙烯(4)月桂基醚(BRIJ30)和0．7g的冰醋酸。廣口瓶的內(nèi)容物被攪拌1小時(shí)以形成分散液。隨后通過(guò)將分散液泵抽到裝有入口和出口和配有超聲波觸角的不銹鋼圓筒中來(lái)對(duì)該液體進(jìn)行超聲波處理。從超聲波處理器中流出的液體具有乳白色液體的外觀并被收集在另一廣口瓶中。當(dāng)整個(gè)投料處理完畢時(shí)，讓其第二次通過(guò)超聲波裝置。該組合物由60％活性水乳液組成。非連續(xù)的有機(jī)硅相(活性相)主要由正辛基三乙氧基硅烷組成。該乳液具有平均粒度(NIACOMP370亞微細(xì)粒粒度儀)為514nm，其中99％的顆粒小于1447nm，基于活性成分，該乳液也含有0．2％乙酸。
兩件水泥板使用與實(shí)施例6中所述相同的程序進(jìn)行處理和試驗(yàn)。被兩板吸收的有機(jī)硅乳液的重量百分?jǐn)?shù)分別是6．1和6．2wt％。水的吸取量是2．9和4．8wt％。
最后，該乳液在室溫下貯存和定期觀察。僅僅在1個(gè)星期過(guò)后該乳液就破乳。因此，由于在配方中不包括氫官能化聚硅氧烷，得到了物理不穩(wěn)定的乳液。
從前面的實(shí)施例1-7可以清楚地看出，根據(jù)本發(fā)明制得的水乳液顯示出優(yōu)異的防水性能，即使被稀釋也同樣具有優(yōu)異的防水性能。而且，當(dāng)實(shí)施例1-5的熱老化乳液的％WE與對(duì)比實(shí)施例1-4的結(jié)果對(duì)比和實(shí)施例6和7的老化結(jié)果與對(duì)比實(shí)施例5的結(jié)果對(duì)比時(shí)，由本發(fā)明的乳液所顯示出的非常突出的物理和化學(xué)穩(wěn)定性得到清楚地體現(xiàn)。
本技術(shù)領(lǐng)域中那些熟練技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的新型組合物能夠用于在磚石建筑基底的表面上提供固化的防水性涂層，方法是用組合物涂敷基底的表面和讓組合物固化。按照類似的方式，本發(fā)明的組合物能夠與可凝固的磚石建筑組合物如砂漿或石膏一起摻混，也賦予凝固的組合物以防水性能。
權(quán)利要求
1．包括水乳液的貯存穩(wěn)定組合物，該水乳液包括連續(xù)水相和非連續(xù)有機(jī)硅相；該乳液能夠從以下這些組分配制(A)具有通式Rn-Si-R＇(4-n)的水不溶性烷氧基硅烷，其中n是1-2的數(shù)，R是C5-C20一價(jià)烴基和R＇是C1-C4烷氧基。(B)具有至少兩個(gè)硅鍵接氫原子／每分子、至少五個(gè)硅氧基單元／每分子和在25℃下運(yùn)動(dòng)粘度在0．5×10-6和1，000×10-6m2／sec之間的氫官能化聚硅氧烷；(C)乳化劑；和(D)水，所述非連續(xù)有機(jī)硅相包括組分(A)和(B)和所述連續(xù)水相包括水；該組分(A)和(B)按一定的(A)∶(B)重量比存在于有機(jī)硅相中，該重量比應(yīng)該使得在室溫下貯存六個(gè)月或在50℃下貯存六個(gè)星期之后該乳液是物理和化學(xué)穩(wěn)定的；和該有機(jī)硅相以10-75wt％的量存在于所述水乳液中。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中組分(B)是具有三個(gè)甲基氫硅氧基和五個(gè)二甲基硅氧基的、運(yùn)動(dòng)粘度為10×10-6m2／sec的三甲基硅氧基終端二甲基／甲基氫線性硅氧烷共聚物。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中組分(B)是具有六十個(gè)甲基氫硅氧基和運(yùn)動(dòng)粘度為30×10-6m2／sec的三甲基硅氧基終端甲基氫線性硅氧烷。
4．根據(jù)權(quán)利要求2的組合物，其中組分(A)∶(B)的重量比是10∶90到90∶10。
5．根據(jù)權(quán)利要求3的組合物，其中組分(A)∶(B)的重量比是1∶3。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中乳化劑組分(C)具有HLB值為2-20。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中乳化劑是聚氧乙烯月桂基醚。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，進(jìn)一步包括用量足以使組合物的pH值保持在4-5之間的酸。
9．制造包括水乳液的貯存穩(wěn)定組合物的方法，該乳液包括連續(xù)水相和非連續(xù)有機(jī)硅相，包括以下步驟(I)摻混以下組分(A)具有通式Rn-Si-R＇(4-n)的水不溶性烷氧基硅烷，其中n是1-2的數(shù)，R是C5-C20一價(jià)烴基和R＇是C1-C4烷氧基；和(B)具有至少兩個(gè)硅鍵接氫原子／每分子、至少五個(gè)硅氧基單元／每分子和在25℃下運(yùn)動(dòng)粘度在0．5×10-6和1，000×10-6m2／sec之間的氫官能化聚硅氧烷；和(II)將步驟(I)中獲得的摻混物與下列組分?jǐn)嚮?C)乳化劑；和(D)水；和然后(III)將步驟(II)中獲得的混合物加以乳化形成所述乳液，其中所述非連續(xù)有機(jī)硅相包括組分(A)和(B)和連續(xù)水相包含組分(D)水；該組分(A)和(B)按一定的(A)∶(B)重量比存在于有機(jī)硅相中，該重量比應(yīng)該使得在室溫下貯存六個(gè)月或在50℃下貯存六個(gè)星期之后該乳液是物理和化學(xué)穩(wěn)定的；和該有機(jī)硅相以10-75wt％的量存在于所述水乳液中。
10．包括磚石建筑基底的制品，該基底露出至少一個(gè)表面，該表面涂有前面權(quán)利要求1-9中任何一項(xiàng)的貯存穩(wěn)定組合物。
11．為磚石建筑基底提供固化防水性涂層的方法，該基底露出至少一個(gè)表面，該方法包括用權(quán)利要求1-9中任何一項(xiàng)的水乳液涂敷該表面。
12．為可凝固磚石建筑組合物提供防水性能的方法，該方法包括將可凝固的磚石建筑組合物與權(quán)利要求1-9中任何一項(xiàng)的水乳液摻混。
全文摘要
本發(fā)明公開了貯存穩(wěn)定的組合物,它用來(lái)賦予磚石建筑材料以防水性能。該組合物包括具有連續(xù)水相和非連續(xù)有機(jī)硅相的水乳液。該乳液是從包括以下的組分配制的:(A)通式R
文檔編號(hào)C09D183/05GK1292810SQ99803927
公開日2001年4月25日 申請(qǐng)日期1999年3月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月30日
發(fā)明者安·畢, 唐納德·泰勒·萊爾斯, 弗朗西斯科·格拉爾多·派倫西亞·威爾海爾, 戴維·J·羅蒙內(nèi)斯科 申請(qǐng)人:道·康寧公司