有机硅化合物水性乳液的制作方法

专利名称：有机硅化合物水性乳液的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水性厚实乳液及用以浸渍或涂底矿质建材以加强防水性的方法。
特别是由于有机硅化合物具有防水及污染的优良浸渍功效，所以常用于建筑物保护。硅酮酯、聚硅氧树脂、单体硅烷及低聚硅烷曾多年作此用途。该等有效成分通常是溶解于或分散于低粘度载体介质(例如有机溶剂或水)内。低粘度有效成分(例如单体硅烷或低粘度的硅烷及硅氧烷的混合物)亦可不经稀释而直接应用于建筑材料。
该等浸渍组合物的缺点是容易自垂直表面流失或滴落，尤其头顶上方施工时更为严重。
另一方面，含有矿质增稠剂、以硅烷-、硅氧烷-或聚硅氧树脂为主要成分的组合物亦可涂敷在建材上成为较厚的薄层而不流失。该有机硅化合物渗入建材内而该增稠剂仍留在后面。举例言之，美国专利US-A-4,076,868中曾述及若干经以硅石增稠甲基聚硅氧烷在甲苯中的溶液。世界专利WO95/25706中曾述及利用经以膨润土增稠无溶剂的硅烷/硅氧烷混合物产生防水功能的方法。该等方法的缺点是矿质增稠剂仍留在建材上。必须予以清除并加以处理。
在欧洲专利EP-A-819 665中曾述及利用所谓的防水乳液消除该等缺点。该等防水乳液是无固体、无溶剂、以有机硅化合物为主要成分的水性、厚实产品。该等乳液的有效成分含量以60至95％为佳。
通常于砖、混凝土、灰砂砖、纤维水泥板、矿质灰泥及许多天然石材的浸渍组合物，具有效成分的含量经常是5至25％。作为该等用途，欧洲专利EP-A-819 665中所述防水乳液的有效成分浓度确实太高。
本发明的目的是提供若干防水乳液，该等防水乳液的用途包含欧洲专利EP-A-819 665中防水乳液的所有优点但具有效成分的含量可进一步依照需要加以调整。
本发明涉及一种水性、厚实乳液，该乳液含有的成分为(A)该成分是选自(A1)C1-C20-烷基-C2-C6烷氧基硅烷及(A2)含有烷氧基的有机聚硅氧烷，(C)乳化剂及(D)有机溶剂。
在一优选实施方案中，该水性乳液内更含有一成分(B)，该成分(B)含有氨基烷基且是选自含有氨基烷基的烷氧基硅烷(B1)或有机聚硅氧烷(B2)，该(B2)除含有其他有机硅氧烷单元的外更含有若干硅氧烷单元，该等硅氧烷单元具有经由SiC键结且具有碱性氮的基团，但该有机硅氧烷(B2)的胺值至少为0.01。
凡包括不溶于水的油相例如有效成分(A)及选择性的(B)连同有机溶剂(D)、水及乳化剂(C)]的乳化系统，呈膏性且含水配制品者则称作乳液。若乳液藉助刮刀或刷子或喷涂在一垂直吸收性建材上(例如灰砂砖或粘土砖)涂敷一至少0.5毫米涂层，而且经涂敷后及由该建材完全吸收之前向下流动不超过1厘米者则认为是厚实。
最好，该等C1-C20-烷基-C2-C6烷氧基硅烷(A1)具有1或2个相同或不同、可经卤素取代、经由SiC键结的单价C1-C20烷基，其余的诸基是相同或不同的C2-C6-烷氧基。甲氧基硅烷实施水解作用太快而且保存期限过短。
C1-C20-烷基的实例是甲基、乙基、正-丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔-丁基、正戊基、异戊基、新戊基及叔戊基；己基，如正己基；庚基，如正庚基；辛基如正辛基及异辛基，如2，2，4-三甲基戊基；壬基，如；正壬基；癸基，如正癸基及十二基，如正十二基；环烷基，如环戊基、环己基、4-乙基环己基及环庚基，降冰片基及甲基环己基。
卤素取代C1-C20-烷基的实例是由氟、氯、溴及碘原子取代的烷基，例如3，3，3-三氟-正-丙基，2，2，2，2′，2′，2′-六氟正丙基及七氟异丙基。
未经取代的C1-C12-烷基特别优选。
C2-C6-烷氧基的实例是乙氧基、正-丙氧基、异丙氧基、正-丁氧基、异-丁氧基、仲-丁氧基及叔-丁氧基；戊氧基，例如正-戊氧基及己氧基，例如正-己氧基。其中乙氧基特别优选。
该等烷氧基亦可由卤原子取代，但并不优选。
该水性乳液可含有一含有烷氧基的有机聚硅氧烷(A2)，或一由数种有机聚硅氧烷组成的混合物。该等有机聚硅氧烷可更含有容易与建材结合的羟基。
为能在砖石建筑的多孔表面上分布得特别均匀，该有机聚硅氧烷(A2)的粘度最好不超过2000毫帕斯卡·秒。亦可使用高粘度的有机聚硅氧烷，其包含固体树脂，例如分子量2000至10000克/摩尔、玻璃化转变温度范围为40至50℃的甲基聚硅氧烷固体树脂，或包括R3SiO0.5-及SiO2-单元(R3SiO0.5与SiO2的比例最好为0.4∶1至1.2∶1的固体树脂(MQ树脂)。该等固体树脂最好在硅烷(A1)内或在低粘度的有机聚硅氧烷(A2)中或在有机溶剂(A2)中呈溶液状。
特别适当的有机聚硅氧烷(A2)包括具有化学通式(I)的单元 其中
R 代表相同或不同、单价、经由SiC键结、可经卤素取代的C1-C20烃基，R1代表相同或不同、单价C1-C6烷基，x 是0、1、2或3，平均值为0.8至1.8，y 是0、1、2或3，平均值为0.01至2.0及z 是0、1、2或3，平均值为0.0至0.5，但x、y及z之和不超过3.5。
C1-C20烃基的实例是上述有机硅氧烷(A1)中C1-C20烷基及经卤素取代的C1-C20烷基，烯基，如乙烯基、烯丙基、正-5-己烯基、4-乙烯基环己基及3-降冰片烯基；芳烃基，例如苯基、联苯基、萘基、蒽基及苯蒽基；烷芳基，例如邻-、间-及对-甲苯基、二甲苯基及乙苯基；芳烷基，例如苯甲基、α-及β-苯乙基。其中未经取代的C1-C12烷基及苯基特别优选。
虽然上述化学式中未曾显示，部分R基可由直接键结于硅原子的氢原子取代。但此种情形并不优选。
R1基的实例是甲基、乙基、正-丙基、异丙基、正-丁基、仲-丁基及叔-丁基；戊基，例如正-戊基及己基，例如正-己基，其中甲基及乙基特别优选。
最好，x的平均值为0.9至1.2。最好，y的值为0.01至1.2。最好，z的平均值为0.0至0.2。
有机硅氧烷(A2)的实例是由甲基三氯硅烷及可由一C1-C8-烷基三氯硅烷及可由二甲基二氯硅烷成苯基三氯硅烷在水中与甲醇或乙醇反应所制得者，例如具有下列化学经验式的有机泵硅氧烷CH3Si(OC2H5)0.8O1.1，C6H5Si(OC2H5)0.72O1.14，(CH3)0.7(异-辛基)0.3(CH3)0.6SiO1.2，
CH3(OC2H5)0.02SiO1.49或(CH3)1.2(OC2H5)0.02O1.39。
除成分(A)外，选用的含有氨基烷基的烷氧基硅烷(B1)最好是C1-C6烷氧基硅烷(B1)而且尤其具有化学通式(II)R2uR3vSi(OR4)4-u-v(II)其中R2、R3及R4所代表的意义与下述化学通式(III)内者相同且u是0、1或2及v是1、2或3，但u及v之和小于或等于3。
一优选烷氧基硅烷(B1)的实例是H2N(CH2)2NH(CH2)3-Si(OCH3)3。
除成分(A)之外，选用的有机聚硅氧烷(B2)最好是包括具有化学通式(III)的单元者 其中R2代表相同或不同、单价、可经卤素取代、无碱性氮、SiC-键结的C1-C20-烃基，R3代表相同或不同、单价、可经卤素取代、有碱性氮、SiC-键结的C1-C30-烃基，R4可相同或不同及代表一氢原子或C1-C6-烃基，a是0、1、2或3，b是0、1、2或3，平均值至少为0.05，及c是0、1、2或3，但a、b、c之和小于或等于3且有机聚硅氧烷(B2)的胺值最小为0.01。
该胺值中和1克有机聚硅氧烷(B2)所需1当量浓度盐酸(氯化氢)的毫升数。该有机聚硅氧烷(B2)的胺值以最小为0.1为佳，以最小为0.2较佳，以不超过8更佳，尤以不超过4最佳。
R2基的实例及优选实例与上述R基者相同，尤以甲基及异辛基较佳。
每个经键结氢原子的硅原子，以再键结一烃基为佳，尤以再键结一甲基则更佳。
R3基最好是一具有化学通式(IV)的基团R52NR6-(IV)其中R5可相同或不同及代表氢或单价、可经取代的C1-C10-烃基或C1-C10-氨基-烃基及R6代表一两价C1-C15-烷基。
R5基的实例是赋予R基的烃基实例，及经氨基取代的烃基，其中以氨基乙基最为优选。
最好，至少有一个氢原子是键结于具有化学通式(IV)的基团中每个氮原子上R6基是两价烃基，以具有1至10个碳原子为佳，但以1至4个碳原子较佳，尤以正-亚丙基最佳。
R6基的实例是亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚环己基、亚十八基、亚苯基及亚丁烯基。
R3基的优选实例是H2N(CH2)3-，H2N(CH2)2NH(CH2)2-，H2N(CH2)2NH(CH2)3-，H2N(CH2)2-，
H3CNH(CH2)3-，C2H5NH(CH2)3-，H3CNH(CH2)2-，C2H5NH(CH2)2-，H2N(CH2)4-，H2N(CH2)5-，H(NHCH2CH2)3-，C4H9NH(CH2)2NH(CH2)2-，环-C6H11NH(CH2)3-，环-C6H11NH(CH2)2-，(CH3)2N(CH2)3-，(CH3)2N(CH2)2-，(C2H5)2N(CH2)3-及(C2H5)2N(CH2)2-R1烷基的实例完全适用于R6基。
R4基的实例及优选实例已于以上R1基中述及。
特别优选者为甲基及乙基。
a的平均值以0至2为佳，尤以0至1.8更佳。
b的平均值以0.1至0.6为佳，尤以0.15至0.30更佳。
c的平均值以0至0.8为佳，尤以0.01至0.6更佳。
该等有机聚硅氧烷(B2)在25℃温度下的粘度以5至5000毫帕斯卡·秒为佳，尤以100至3000毫帕斯卡·秒更佳。
有机聚硅氧烷(B2)的制备可采用习知的方式，例如由具有氨基官能基的硅烷与含有烷氧基及/或羟基且无碱性氮的有机聚硅氧烷实施平衡作用或缩合作用。
该等水性乳化液本身含有一习知的乳化剂(C)。
特别优选的阴离子型乳化剂是1、硫酸烷基酯，尤其链长为8至18个碳原子者，疏水基内有8至1 8个碳原子及具有1至40个环氧乙烷(EO)或环氧丙烷(PO)单元的硫酸-烷基醚酯及烷芳基醚酯。
2、磺酸酯，尤其具有8至18个碳原子的磺酸烷基酯，具有8至18个碳原子的磺酸烷芳基酯、氨基乙磺酸酯、磺基琥珀酸与具有4至15个碳原子的一元醇或烷基酚所形成的酯类或单酯类；该等醇类或烷基酚亦可能随意地用1至40个环氧乙烷单元加以乙氧化。
3、在烷基、芳基、烷芳基或芳基内具有8至20个碳原子的羧酸碱金属盐及铵盐。
4、部分磷酸酯及其碱金属盐及铵盐，尤其在有机基内具有8至20个碳原子的磷酸烷基酯及磷酸烷芳基酯，在烷基或烷芳基内具有8至20个碳原子及1至40个环氧乙烷单元磷酸烷单元磷酸烷基醚酯或磷酸烷芳基醚酯。
特别适合的非离子型乳化剂是5、亦含有5至50％(尤以8至20％更佳)乙酸乙烯基酯单元、聚合度为500至3000的聚乙烯基醇。
6、烷基聚乙二醇醚，尤以具有8至40个环氧乙烷单元及8至20个碳原子的烷基者更佳。
7、烷芳基聚乙二醇醚，尤以烷基及芳基内具有8至40个环氧乙烷单元及8至20个碳原子者更佳。
8、环氧乙烷(环氧丙烷(EO/PO)嵌段共聚物，尤以具有8至40个EO及PO单元者更佳。
9、具有8至22个碳原子烷基的烷基胺与环氧乙烷或环氧丙烷所形成的加成物。
10、具有6至24个碳原子的脂肪酸。
11、具有化学通式R*-O-ZO的烷基聚醣苷，其中R*代表具有平均8至24个碳原子的直线型或分枝型、饱和或不饱和烷基及ZO代表具有平均O＝1至10个已醣或戊醣单元或其混合物的低聚醣苷基。
12、天然物及其衍生物，例如卵磷酯、羊毛脂、皂角苷、纤维素；每个烷基具有高达4个碳原子的纤维素烷基醚及羧基烷基纤维素。
13、含有极性基的直线型有机(聚)硅氧烷，尤以具有高达24个碳原子及/或高达40个EO及/或PO基的烷氧基者更佳。
特别适当的阳离子乳化剂是14、具有8至24个碳原子的伯、仲及叔脂肪胺与乙酸、硫酸、盐酸及磷酸所形成的盐类。
15、季烷基-及烷基苯铵盐，尤其其烷基具有6至24个碳原子者，尤以卤化物、硫酸盐、磷酸盐及乙酸盐最佳。
16、烷基吡啶鎓，烷基咪唑啉鎓及烷基噁唑啉，尤其其烷基链具有高达18个碳原子者，尤以卤化物、硫酸盐、磷酸盐及乙酸盐最佳。
特别优选的两性型乳化剂是17、具有长链取代基的氨基酸，例如N-烷基-二(氨基乙基-)甘氨酸或N-烷基-2-氨基丙酸的盐类。
18、内铵盐，例如具有C8-C18-酰基的N-(3-酰基酰胺基丙基)-N，N-二甲基铵盐及烷基咪唑内盐。
优选的乳化剂是非离子型乳化剂，尤其上述第6项内的烷基聚乙二醇醚，第9项内所述烷基胺与环氧乙烷或环氧丙烷所形成的加成物，第11项内所述的烷基聚糖苷及第5项内所述的聚乙烯基醇。最好聚乙烯基醇内仍含有5至20％(尤以10至15％更佳)乙酸乙烯基酯单元而且聚合度以500至3000为佳，尤以1200至2000更佳。
为达成任何预期的有效成分含量，该等水性乳液内所含作为成分(D)、与水不互溶的有机溶剂，在20℃温度下其在水中的溶解度最多为低于1％重量比而且其沸点为60至280℃(尤以90至220℃更佳)的烷类，芳烃类，例如甲苯、二甲苯、三甲基苯及四甲基苯，氯代烃类，例如三氯乙烯或1，1，1-三氯丙烷，酮类，酯类，例如乙酸正-或叔丁基酯，链长较长的醇类，例如己醇，庚醇或辛醇，链长较长的醚类，例如二-正-辛基醚。由于异味不浓，沸点为100至220℃的烷类、去芳化烃或石油烃及异石蜡特别优选。
欧洲专利EP-A 819 665中所述防水性乳液，尤其碱性低、吸收性强的建材(例如粘土砖)，其缺点是于建材表面上直接产生的防水性较差。
本发明的水性乳液可含有作为添加剂、经防水处理及进一步改良诸表面及低碱性吸收性诸表面防水性能的粉碎硅石(E)。实际上，该等硅石(E)是聚集在建材的表面上。如此，浸渍之后即可极为快速地获得显著的防水效果。举例言之，若用有机硅化合物，尤其硅烷，将藉火焰水解或沉淀所制得的硅石施以防水处理可制成适当的硅石(E)。硅石(E)的比表面积以最低40平方米/克为佳，尤以最低60平方米/克更佳。
因乳液稠度遭到破坏，欧洲专利EP-A 819 665中所揭示的防水性乳液内无法将疏水性固体加以乳化。
水性乳液内有效成分(A)及(B)的总量以1至80％重量比为佳，尤以2至70％重量比更佳。
水性乳液内成分(B)的量以O.1至20％重量比为佳，尤以0.2至10％重量比更佳。
水性乳液内乳他剂(C)的量以0.1至10％重量比为佳，尤以0.2至5％重量比更佳。
水性乳液内有机溶剂(D)的量以1至95％重量比为佳，尤以5至80％重量比更佳。
水性乳液内硅石(E)的量以0.01至4％重量比为佳，尤以0.01至2％
水性乳液内有机溶剂(D)的量以1至95％重量比为佳，尤以5至80％重量比更佳。
水性乳液内硅石(E)的量以0.01至4％重量比为佳，尤以0.01至2％重量比更佳。
水性乳液内亦可含有缓冲物质，将PH值稳定在5至8，在此范围内烷基三烷氧基硅烷非常难以水解。凡对乳液的其他成分不起化学反应的所有有机酸、无机酸及碱，尤其羧酸、磷酸、碳酸及硫酸的碱金属盐、碱土金属盐及铵盐均适当。尤其碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸氢钠及由乙酸与氨水所形成的混合物最佳。缓冲物质的量以不超过占乳液总重量的3％重量比为佳，尤以占1％重量比更佳。
水性乳液亦可含有用以改进防水性能的添加剂，例如金属皂，如硬脂酸盐或油酸盐。
除上述成分外，水性乳液尚可含有杀真菌剂，杀细菌剂、除藻剂、杀微生物剂，气味剂、腐蚀抑制剂及防泡剂作为添加剂。添加剂的量以不超过乳液总量的2％重量为佳，尤以不超过0.5％重量更佳。
该等水性乳液是以制备水性乳液的传统方法制得。
为达成此目的，一种可能性是藉欧洲专利EP-A-819 665中所述的方法，首先由成分(A)、(B)及(C)制备一乳液。随后将足量的有机溶剂(D)搅入该乳液内以达到预期的有效成分含量。
另一较优选的方法是将成分(A)、(B)及(D)预先加以混合并于乳化剂(C)的水性溶液内缓缓加以乳化直至达到乳液状稠度。
再有一优选的方法是将成分(A)及(B)预先仅与成分(C)总量的一部分加以混合，并于水/乳化剂混合物内加以乳化直至达到乳液状稠度。最后，将剩余的溶剂(D)搅入乳液状乳化液内。
若使用包括R3SiO0.5及SiO2单元的固体树脂，在制备本发明乳液之前，将该等固体树脂溶解在硅烷(A1)或溶剂(D)中。破坏可产生乳液状稠度的厚实乳液相。
该等水性乳液特别适于矿质建材(例如天然或人造石材)、混凝土及钢筋混凝土、多孔混凝土、灰砂石、粘土砖、矿渣、大理石或花岗石的防水浸渍及打(涂)底。
该等水性乳液特别适于将矿质粘结(尤其水泥粘结)，由天然纤维或人造纤维组成的纤维建材防水化。适当的天然纤维是矿质纤维，例如岩绒，石英纤维或陶瓷纤维，或植物纤维，例如纤维素。适当的人造纤维是玻璃纤维、塑胶纤维及碳纤维。利用水性乳液将水泥粘结纤维素纤维成分防水化特别优选。举例言之，该等纤维素纤维可能是黄麻纤维、椰子纤维或大麻纤维或来自纸张、硬纸板或废纸的纤维。
该等水性乳液最好以喷涂、刷涂、滚涂或抹涂的方式涂敷在建材上。涂层厚度以0.05至3毫米为佳，尤以0.1至2毫米更佳。
在下述诸实施例中，除另有说明之外，所有份数及百分比均是以重量计。除另有说明之外，下达诸实施例的实施是在环境大气压力(亦即约0.10百万帕斯卡)下及室温(约20℃)下或不加热或不冷却、在室温下将反应物结合在一起所产生的温度下。水性乳液的有效成分含量是界定为所有有机硅化合物成分的总和。
H3呈高粘度液态、包括CH3SiO3/2单元、附有约20％摩尔比(CH3)SiO2/2单元及约5％摩尔比C2H5O/SiO3/2单元及分子量约为5000克/摩尔的甲基聚硅氧树脂。
下列诸物质可用作成分(B)
N1在有KOH存在的情况下，每个终端单元有一硅-键结羟基的α，ω-二羟基甲基聚硅氧烷与N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷所形成的缩合物，其胺值约为0.3，在25℃温度下粘度约为1500平方毫米/秒及残留甲氧基含量低于5％摩尔比[以初始存在于N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷内的甲氧基为基准]。
N2N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷下列诸物质是用作成分(C)E1硬脂基胺与环氧乙烷的反应生成物，其碱值为48至51毫克KOH/克。
E2异十三醇乙二醇醚，其中含有10个环氧乙烷单元，在水中的浓度为80％。
下列诸物质是用作成分(D)LM1矿质酒精结晶油K30(德国壳牌化学公司出品)LM2异石蜡ISOPARH(德国埃克森化学公司出品)
用于比较实施例的聚硅氧软膏及乳液软膏1利用280克溶剂LM1将340克硅烷H1加以稀释，随后，藉助于一低速搅拌器将其与48克膨润土(Bcntone34)及12克乙醇加以混合直至形成一粘度较高的赭色软膏(→软膏150％有效成分含量)。
软膏2用680克溶剂LM2将80克自实施例2制得的有效成分混合物(由67重量份硅烷H1、7重量份有机聚硅氧烷H2及26重量份聚硅氧树脂H3所组成)加以稀释。继将40克疏水性热解硅石(由三甲基硅氧基占领表面；比表面积130平方米/克)搅入该溶液内，形成一软膏性浓度(→软膏210％有效成分含量)。
乳液5将乳化剂E1及E2各1.6克57克水加以混合，随后，于一高速静子/转子搅拌器内藉乳化作用将34克成分N1混入。于一高速静子/转子搅拌器内，将306克硅烷H1及26.4克水交替分作六份混入所制得的乳化液内，直至形成一白色水性乳液(→乳液580％有效成分含量，无溶剂)。实施例4(本发明乳液的储存寿命)在50℃温度下储存14日之后或在室温下储存6个月之后，实施例1至3所制本发明的乳液均无任何光学变化，因此其储存寿命甚长。
另一方面，比较产品软膏1及软膏2，在50℃及室温下，则有大量的清液分离出来。实施例5(使灰砂砖具有防水性能)用刷子将本发明的乳液1至4及未依照本发明制备的软膏1及2涂敷于灰砂板块(约10×10×2.5立方厘米)上。涂敷量约为300克/平方米。在室温下储存14日之后，将试样的表面加以目视评估，之后，将该等试样及未经处理的参考试样置入水中(没于水内5厘米深)，24小时之后，以其增加的相对重量测定其吸水率。将该等试样烘干并加以破碎，藉滴水在破裂表面上以测定疏水区(等于防水性有效成分渗透的深度)。藉量测滴在表面上水珠的接触角即可评估出防水性能。接触角＞90°者表示防水性能佳，接触角＜90°者，表示获得润湿，因此代表防水性能相当差。该等试验的结果经汇整如表I内所示。
表I
由表I显示，所有产品均导致毛细管吸水率大幅减低。除软膏I外，均能达成颇佳的防水性能。本发明的乳液未改变该等板块的外观，但比较性的软膏软膏1及软膏2则造成表面重大变化。实施例6(使粘土砖具有防水性能)用刷子将本发明的乳液1至4及所制作为比较用的软膏1及2以及乳液5涂敷在粘土砖(约22×10×7立方厘米)上，涂敷量约为500克/平方米。经14日的烘干时间后，以类似于实施例5的方法测定吸水率、防水性能及接触角、渗透深度及表面变化。所得试验结果经汇整如表II内所示。
表II
所有本发明乳液的防水效果均极优异。除乳液3之外，更未曾导致颜色变深，乳液3的所以导致颜色略微变深是由于该乳液的有效成分含量高连同聚硅氧烷的含量亦高。
比较软膏1及2对该等砖的外观改变甚大，因其不含水，在非碱性砖上产生疏水性、聚合物型有效成分的反应花费甚长的时间，以致大量挥发性有效成分蒸发掉。所以，在富有硅烷的产品软膏1，表面上完全没有防水效果，而且吸水率太高超出标准。在软膏2，由于含有聚硅氧烷，所以效果较佳。
在乳液5，因含有80％的有效成分且不含溶剂，所以并非本发明的产品，由于乳化剂的累积及有效成分的消耗，形成表面上的疏水特性，在表面上该等疏水特性差，尤其显示其疏水性能差到不能接受的程度。实施例7(使混凝土具有防水性能)以约为200克/平方米的喷涂量，藉无空气法将本发明的乳液1及3喷涂在由品级B45(压缩强度为45牛顿/平方毫米)混凝上制成的混凝土板块(30×30×6立方厘米)上，该等板块是垂直竖立著。该等乳液在该混凝土表面上形成一白色薄膜，该薄膜在约2小时内完全消失。为作比较计，以低粘度浸渍组合物喷涂另两块混凝土板块，亦即一块用含有50％有效成分(正-辛基三乙氧基硅烷)的水性乳化液(简稻EM50)及另一块用同样含有50％有效成分(1重量份粘度为20平方毫米/秒、平均化学式为CH3Si(OC2H5)0.8O1.1的聚硅氧烷，4重量份异-辛基四乙氧基硅烷)的溶液(简称L50)。利用浓密喷涂法，使用水性产品EM50可达成的最大产品吸收度约为65克/平方米及使用无溶剂产品L50则吸收度约为80克/平方米。在一次操作中不可能得到较高的涂敷率。
经浸渍之后，在室温下将所有试样储存14日，再于水内储存(水面高于试样5厘米)7日之后测定其吸水率。之后将该等试样加以破碎，藉滴水在其上面以量测有效成分的渗透深度。所得结果如表III所示。
表III
由表III显示，该两种乳液1及3减低混凝土的吸水率远优于低粘度产品，盖因涂敷率较高及渗透深度较大。乳液3及L50中含有聚硅氧烷，所以导致高密度混凝土的颜色略微加深。实施例8(混凝土的打底)藉助于刷子将250克/平方米的乳液1及同样涂敷量的软膏1(作比较用)涂敷在灰泥试样上，该导灰泥试样是依照德国工业标准DIN EN196T1(水/水泥比0.5)制造并在标准温度及湿度状况下(DIN50014；23℃/50％相对湿度)储存至少90日。在室温下储存7日之后，用一粗擦洗刷将经此方式处理过的试样及未经处理的参考试样加以刷除并涂以以丙烯酸树脂为主要成分的乳化油漆(分散色料)(StoCrylV100，Sto AG，D-79780斯图林根)。经烘干之后，依照ISO4624的方法，测定该油漆(色料)的粘着强度。之后，将该等试样加以破碎，藉助于滴聚法以测定该疏水性有效成分的渗透深度(表IV)。
表IV
由表IV显示，油漆对经以乳液1打底的试样的粘着强度大于对未经处理(浸渍)者。另一方面，在以软膏1打底的情况中，即使已经刷除，试样表面仍留存若干防水性膨润土，以致油漆的粘着强度大幅减低。因此软膏1完金不适于打底以赋予防水性能。实施例9(含有固体的乳液)类似于实施例3内乳液4的制备方法，将2克乳化剂E2与79.5克水、2克成分N2及0.5克乙酸加以混合。随后于一高速静子/转子搅祥器内将600克异石蜡LM2乳化在该混合物内，如此制得的乳化液已经高度增稠。之后再将77克由67重量份硅烷H1、26重量份聚硅氧树脂H3及7重量份硅石改性的有机聚硅氧烷所制成的混合物分作若干部分乳化在该已经厚实的相内。为制备硅石改性的有机聚硅氧烷，将200克细粉状疏水性硅石(比表面积约为140平方米/克)均匀地搅入800克有机聚硅氧烷H2内(→乳液6100％有效成分，包含硅石)。比较例(含有固体的无溶剂乳液)将2克乳化剂E2与79.5克水、2克成分N2及0.5克乙酸加以混合。随后再于一高速静子/转子搅拌器内，将414克由67重量份硅烷H1、26重量份聚硅氧树脂H3及7重量份硅石改性的有机聚硅氧烷所制成的混合物分作若干部分乳化在该混合物内。为制备硅石改性的有机聚硅氧烷，将200克细粉状疏水性硅石(比表面积约为140平方米/克)均匀地搅入800克有机聚硅氧烷H2内。
惊奇的是，所制得者仅是一低粘度乳化液并非乳液。
为作比较计，重复该实验一遍，但不同的是所用者是原品有机聚硅氧烷H2以取代硅石改性的有机聚硅氧烷。在此实验中，可达到水乳状稠度毫无问题。
在有细粉状疏水性硅石存在的情况下，无溶剂乳液无法制得或不稳定。实施例10(早期抗水强度)以约为500克/平方米的涂数量，用刷子将本发明的乳液4及6及无溶剂的比较乳液5涂敷在粘土砖(约22×10×7立方厘米)上。在4小时之后及在室温下烘干一天之后，将水滴落在经如此处理的砖块上，再以定性的方式评估其表面的润湿性状及外观(表V)。
表V
由该等试验结果可确认乳液6的疏水性硅石累积在建材的表面上而且渗透乳液薄膜之后立即产生显著防水性能。另一方面，在乳液4及5，硅烷或硅氧烷H1、H2及H3需藉与水气的反应而形成一聚硅氧树脂网状物以产生防水作用。在非碱性粘土砖上该反应花费的时间远超过24小时。
权利要求
1.一种水性、厚实乳液，该乳液含有成分(A)该成分是选自(A1)C1-C20-烷基-C2-C6烷氧基硅烷及(A2)含有烷氧基的有机聚硅氧烷，(C)乳化剂及(D)有机溶剂。
2.如权利要求1的水性、厚实乳液，其尚含有成分(B)，该成分(B)含有氨基烷基且是选自含有氨基烷基的烷氧基硅烷(B1)或有机聚硅氧烷(B2)，该(B2)除含有其他有机硅氧烷单元之外，更含有若干硅氧烷单元，该等硅氧烷单元具有的基团是经由SiC键结且具有碱性氮，但有机聚硅氧烷(B2)的胺值至少为0.01。
3.如权利要求1或2的水性、厚实乳液，其中该等C1-C20烷基-C2-C6烷氧基硅烷(A1)具有1或2个相同或不同、可经卤素取代、单价、经由SiC键结的C1-C20-烷基的烷基，且其余的基团是相同或不同的C2-C6烷氧基。
4.如权利要求1至3之一的水性、厚实乳液，其中该有机聚硅氧烷(A2)是由具有化学通式(I)的单元所组成 其中R 代表相同或不同、单价、经由SiC键结、可经卤素取代的C1-C20烃基，R1代表相同或不同、单价C1-C6-烷基，x 是0、1、2或3，平均值为0.8至1.8，y是0、1、2或3，平均值为0.01至2.0及z是0、1、2或3，平均值为0.0至0.5，但x、y及z之和不超过3.5。
5.如权利要求2的水性、厚实乳液，其中该有机聚硅氧烷(B1)是由具有化学通式(III)的单元所组成者 其中R2代表相同或不同、单价、可经卤素取代、无碱性氮、SiC-键结的C1-C20-烃基，R3代表相同或不同、单价、可经卤素取代、有碱性氮、SiC-键结的C1-C30-烃基，R4可能相同或不同及代表一氢原子或C1-C6-烷基，a 是0、1、2或3，b 是0、1、2或3，平均值至少为0.05，及c 是0、1、2或3，但a、b及c之和小于或等于3且有机聚硅氧烷(B2)的胺值最小为0.01。
6.如权利要求2的水性、厚实乳液，其中该含有氨基烷基的烷氧基硅烷(B1)具有化学通式(II)R2uR3vSi(OR4)4-u-v(II)其中R2、R3及R4所代表的意义与权利要求5内化学通式(III)中所述者相同，及u是0、1或2及v是1、2或3，但u及v之和小于或等于3。
7.如权利要求1至6之一的水性、厚实乳液，其中所用的乳化剂(C)是非离子型乳化剂，该等乳化剂是选自烷基聚乙二醇醚、烷基胺与环氧乙烷或环氧丙烷所生成的加成物、烷基聚糖苷及聚乙烯基醇。
8.如权利要求1至7之一的水性、厚实乳液，其中该有机溶剂(D)是一与水不互溶的溶剂，该溶剂是选自烷类、石油烃类、异石蜡、碳链较长的醇类及醚类。
9.如权利要求1至8之一的水性、厚实乳液，其中含有防水性高分散状硅石(E)作为添加剂。
10.浸渍或打底矿质建筑材料以赋予防水性能的方法，其中是将如权利要求1至9之一的水性、厚实乳液涂敷在该等矿质建材上。
全文摘要
本发明涉及由下列成分组成的一种水性、厚实乳液:(A)该成分是选自(A1)C
文档编号C08K5/544GK1339018SQ00803430
公开日2002年3月6日 申请日期2000年2月3日 优先权日1999年2月4日
发明者鲁道夫·哈格尔, 汉斯·迈尔, 玛丽安娜·克罗伊茨波因特纳, 桑德拉·胡贝尔 申请人:瓦克化学有限公司