有机硅防污剂及其制备方法

专利名称：有机硅防污剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于高分子材料合成领域，涉及一种有机硅防污剂及其制备方法。
背景技术：
抛光砖、玻化砖等建筑装饰材料，因其耐磨、耐腐蚀、强度高以及表面光洁如镜，渗花色彩丰富多彩而深受欢迎。但是由于其表面存在众多的微孔，易被污染且难以清除，严重影响其清洁和美感。通常在瓷砖表面涂覆一层防污剂来克服此缺点，现常用的防污剂主要成份为苯乳胶，聚乙烯、硅油和地板蜡等。缺点为与基质的粘接性不好，耐久性差；地板蜡在较低的温度下还会析出，影响抗污效果和美观。
有机硅树脂其主链为Si-O-Si，侧基为有机基团，且朝外排列，这种特殊的半有机半无机结构，决定了其优异的物理化学性能，如耐高低温、耐候、电气绝缘、耐臭氧等许多性能，尤其是有机硅高分子材料所呈现出的低表面能的特性，作为自洁抗污涂层具有广泛的应用前景。但市场上现有的有机硅树脂流动性、渗透性及反应活性较低，难以满足作为瓷砖防污剂使用需要的高流动性、防污性和快速干燥性要求。

发明内容
为了克服现有技术的有机硅树脂流动性、渗透性、和反应活性低下的缺陷，本发明提供了一种基于高度支化有机硅聚合物的新型防污剂，其主要成分为高度支化有机硅聚合物，当其在瓷砖等基材上应用时，具有优良的防污效果，同时具有长效、高光泽度、耐磨的优点。
本发明提供的有机硅防污剂配方如下所示(含量均为重量百分比)甲基三乙氧基硅烷10-55正硅酸乙酯 5-20二甲基二乙氧基硅烷 5-15蒸馏水 2-20催化剂 0.1-10溶剂40-80表面活性剂 0.1-2催干剂 0.1-2催化剂为氨水、氢氧化钠、浓盐酸或浓硫酸中的任一种。溶剂为无水乙醇、乙醚、石油醚、无色煤油、溶剂油、四氢呋喃、正己烷、环己烷、丙酮中的至少一种。表面活性剂为非离子型含氟聚甲基丙烯酸共聚物(DupontTMZonylFSG)、乙氧基类非离子型表面活性剂(DupontTMZonylFSO-100)、烷基酚甲醛树脂聚氧乙烯醚(701#)中的至少一种。催干剂为三乙烯四胺、四乙烯五胺、异辛酸钒、环烷酸钴、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的至少一种。
本有机硅防污剂的制备方法a)将正硅酸乙酯、部分甲基三乙氧基硅烷、蒸馏水和催化剂混合，在室温反应0.1-2小时；b)升温至20-100度继续反应0.1-2小时；c)降至20-50度，滴加二甲基二乙氧基硅烷和剩余的甲基三乙氧基硅烷，然后在20-100度保温反应0.1-5小时；d)冷却至室温，加入溶剂、表面活性剂在搅拌釜中搅拌10-60分钟；e)加入催干剂，继续搅拌10-60分钟，使所有组分充分混合，即得有机硅防污剂。
由正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷按照制备方法a)～c)所合成的主要产物为高度支化有机硅聚合物，该高度支化有机硅聚合物构成了本发明-有机硅防污剂的主要成分。高度支化结构使其具有优异的流动性和渗透性，大量的功能性端基提高了其固化时的反应活性以及与基材之间的粘合力，由二甲基二乙氧基硅烷生成的二甲基硅基团提高了聚合物的增水性，而特殊的合成工艺使其具有良好的贮存稳定性。而且，表面活性剂的引入提高了聚合物对基材的润湿性，再配合具有适宜挥发及溶解性的溶剂，所制备的防污剂具有防污力强、持久、光泽度高和施工便利的优点，列举如下(1)本发明所提供的有机硅防污剂防污效果显著，将墨水、茶水、油脂等污染源滴在涂覆该防污剂的瓷砖上，60分钟后用清水即可冲去，不留任何污渍。
(2)本发明所提供的防污剂具有良好的耐久性，重复刷洗50次以上仍保持良好的防污效果，而通常的硅油、石腊等防污剂在5次以上时即失去防污效果。
(3)本发明所提供的防污剂还具有耐磨和高光泽度的优点，通常的瓷砖在施用该防污剂后，表面光泽度提高3-10度。另外，该防污剂具有良好的流动性和渗透性，干燥速度快，适合于流水线施工作业。
具体实施例方式
以下实施例用于说明本发明，指导本领域技术人员实现本发明。本实施例不以任何方式限制本发明。
实施例一本有机硅防污剂配方包括55克甲基三乙氧基硅烷、5克正硅酸乙酯、5克二甲基二乙氧基硅烷、8克蒸馏水、0.5克浓盐酸、20克四氢呋喃、10克石油醚、15克正己烷、0.4克乙氧基类非离子型表面活性剂(DupontTMZonylFSO-100)、0.8克辛酸亚锡。其制备方法为a)将5克正硅酸乙酯和30克甲基三乙氧基硅烷置于装配有冷凝回流装置、机械搅拌装置、恒压滴液漏斗和温度计的250毫升四口瓶中，滴加8克蒸馏水和0.5克浓盐酸，室温反应40分钟；b)升温至65℃继续反应60分钟；c)降温至40℃，滴加25克甲基三乙氧基硅烷和5克二甲基二乙氧基硅烷，升温至60℃保温反应80分钟；d)降至室温，加入20克四氢呋喃、10克石油醚、15克正己烷、0.4克乙氧基类非离子型表面活性剂(DupontTMZonylFSO-100)于室温混合30分钟；e)加入0.8克辛酸亚锡继续搅拌20分钟，即得有机硅防污剂。
实施例二本有机硅防污剂配方包括25克甲基三乙氧基硅烷、20克正硅酸乙酯、15克二甲基二乙氧基硅烷、7克蒸馏水、1克浓硫酸、20克无色煤油、20克石油醚、18克正己烷、0.6克乙氧基类非离子型表面活性剂(DupontTMZonylFSO-100)、0.7克三乙烯四胺。其制备方法为a)将20克正硅酸乙酯和10克甲基三乙氧基硅烷置于装配有冷凝回流装置、机械搅拌装置、恒压滴液漏斗和温度计的250毫升四口瓶中，滴加7克蒸馏水和1克浓硫酸，室温反应30分钟；b)升温至60℃继续反应60分钟；c)降温至40℃，滴加15克甲基三乙氧基硅烷和15克二甲基二乙氧基硅烷，升温至60℃保温反应60分钟；d)降至室温，加入20克无色煤油、20克石油醚、18克正己烷、0.6克乙氧基类非离子型表面活性剂(DupontTMZonylFSO-100)于室温混合30分钟；e)加入0.7克三乙烯四胺继续搅拌30分钟，即得有机硅防污剂。
实施例三本有机硅防污剂配方包括40克甲基三乙氧基硅烷、10克正硅酸乙酯、10克二甲基二乙氧基硅烷、8克蒸馏水、0.5克浓盐酸、30克丙酮、20克石油醚、28克四氢呋喃、0.5克乙氧基类非离子型表面活性剂(DupontTMZonylFSO-100)、1.2克环烷酸钴。其制备方法为a)将10克正硅酸乙酯和20克甲基三乙氧基硅烷置于装配有冷凝回流装置、机械搅拌装置、恒压滴液漏斗和温度计的250毫升四口瓶中，滴加8克蒸馏水和0.5克浓盐酸，室温反应60分钟；
b)升温至60℃继续反应120分钟；c)降温至40℃，滴加20克甲基三乙氧基硅烷和10克二甲基二乙氧基硅烷，升温至60℃保温反应100分钟；d)降至室温，加入30克丙酮、20克石油醚、28克四氢呋喃、0.5克乙氧基类非离子型表面活性剂(DupontTMZonylFSO-100)于室温混合30分钟；e)加入1.2克环烷酸钴继续搅拌20分钟，即得有机硅防污剂。
权利要求
1.有机硅防污剂，其特征在于配方如下所示(含量均为重量百分比)甲基三乙氧基硅烷10-55正硅酸乙酯 5-20二甲基二乙氧基硅烷 5-15蒸馏水 2-20催化剂 0.1-10溶剂40-80表面活性剂 0.1-2催干剂 0.1-2。
2.根据利用权利要求1所述的有机硅防污剂，其特征在于所述的催化剂为氨水、氢氧化钠、浓盐酸或浓硫酸中的任一种。
3.根据利用权利要求1所述的有机硅防污剂，其特征在于所述的溶剂为无水乙醇、乙醚、石油醚、无色煤油、溶剂油、四氢呋喃、正己烷、环己烷、丙酮中的至少一种。
4.根据利用权利要求1所述的有机硅防污剂，其特征在于所述的表面活性剂为非离子型含氟聚甲基丙烯酸共聚物、乙氧基类非离子型表面活性剂、烷基酚甲醛树脂聚氧乙烯醚中的至少一种。
5.根据利用权利要求1所述的有机硅防污剂，其特征在于所述的催干剂为三乙烯四胺、四乙烯五胺、异辛酸钒、环烷酸钴、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的至少一种。
6.一种制备权利要求1所述有机硅防污剂的方法，其特征在于包括下述步骤(a)将正硅酸乙酯、部分甲基三乙氧基硅烷、蒸馏水和催化剂混合，在室温反应0.1-2小时；
(b)升温至20-100度继续反应0.1-2小时；(c)降至20-50度，滴加二甲基二乙氧基硅烷和剩余的甲基三乙氧基硅烷，然后在20-100度保温反应0.1-5小时；(d)冷却至室温，加入溶剂、表面活性剂在搅拌釜中搅拌10-60分钟；(e)加入催干剂，继续搅拌10-60分钟，使所有组分充分混合，即得有机硅防污剂。
全文摘要
本发明公开了一种长效并具有优良防污性能的有机硅防污剂及其制备方法，采用简便方法制备了具有优异流动性和渗透性的高度支化有机硅聚合物，然后将有机硅聚合物与溶剂、表面活性剂、催干剂混合制得。该防污剂可渗透到瓷砖、大理石等基材的表面缺陷内，与基材表面的活性基团反应形成致密的防污层。由于有机硅涂层与基体之间是通过化学键联接，从而具有高光泽度、耐磨、长效和优良防污性的优点。
文档编号C09D5/16GK101020750SQ200710017509
公开日2007年8月22日 申请日期2007年3月16日 优先权日2007年3月16日
发明者范晓东, 王生杰, 孔杰 申请人:西北工业大学