有机硅防水组合物的制作方法

专利名称：有机硅防水组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可作为斥水剂用于建筑工业中所用的矿物底材的表面的有机硅组合物。代表性的矿物底材是建筑材料例如砖、固化混凝土、下水管、空心砖、固化灰泥、粉饰灰泥、装饰性石头、房顶瓦和掺入了这样的建筑材料的结构即高速公路的表面、桥梁、混凝土、石头或砖建筑外部、墙脚和挡土墙。
有机硅组合物也可以用于制备可铸或可铲涂的矿物组合物例如未固化的水泥，作为用在木头底材上组合物，特别是作为用在民居木质装饰板外表面上的组合物。本发明的组合物还可以用于生产石膏墙面板，不论是掺入未固化的配方中还是用到石膏墙面板的表面上，用于生产屋顶墙面板的无机颗粒。
同时美国专利5074912(1991年12月24日)和美国专利5919296(1999年7月6日)均涉及一种聚甲基氢硅氧烷在处理砖石建筑中的用途，但它们都没有教导使用包括聚甲基氢硅氧烷、烷氧基硅烷和有机硅树脂在内的各种组分的组合物。
另外，虽然美国专利5300327(1994年4月5日)和美国专利5695551(1997年12月9日)均涉及一种烷氧基硅烷和有硅树脂在处理砖石建筑中的用途，但它们都没有教导使用包括聚甲基氢硅氧烷、烷氧基硅烷和有机硅树脂在内的各种组分的组合物。
另外，这些专利中没有一篇提议包含这样的组分组合的用于处理砖石建筑的组合物还可以包含一种挥发性的甲基硅氧烷或一种阳离子型的氨基官能的聚二甲基硅氧烷的水包油型乳液。
因此，本发明的组合物与现有技术中已知的组合物的区别在于该组合物包含一种独特的各种组分即聚甲基氢硅氧烷、烷氧基硅烷和有机硅树脂的组合，该组合物还可以包含一种挥发性的甲基硅氧烷或一种阳离子型的氨基官能的聚二甲基硅氧烷的水包油型乳液。
因此，本发明涉及用于无机建筑材料上的低VOC渗透防水组合物，包含乳化和输送某些反应性的硅基材料用以改善无机建筑材料的底材表面的抗水性能。具体地，本发明涉及含有聚甲基氢硅氧烷、烷氧基硅烷和有机硅树脂的组合物。可以把不产生VOC的硅酮溶剂包括在这些组合物，用于给无机建筑材料表面提供抗水性。另外，为了在缩短的时间里在这样的底材表面上开发出抗水性，可以把其它类型的添加剂掺入这些组合物中。典型地，可以选择这样的添加剂以增大成珠性能和/或增大抗水性能。
就这样的组合物的功能来说，在涉及使用水静压即风驱动的雨水或使用高压水的条件下，聚甲基氢硅氧烷排斥水，烷氧基硅烷减少变黑，而有机硅树脂增大被处理表面排斥水的能力。
本发明的组合物包含包括聚甲基氢硅氧烷、烷氧基硅烷和有机硅树脂在内的组分的组合。这些组合物还可以包含其它组分例如阳离子性的氨基官能的聚二甲基硅氧烷的水包油型乳液、挥发性的甲基硅氧烷及其混合物。
用于本发明的合适的聚甲基氢硅氧烷包括下式的组分 其中R1-R8代表H或含有1-6个碳原子的烷基，附带条件是R1-R8中的至少一个是H。在上式中，x是1-200的整数。最优选的组分是其中聚甲基氢硅氧烷的基团R1-R8中有一半是H，而其它基团是甲基。
特别优选的用于本发明的聚甲基氢硅氧烷的一个具有代表性的例子是三甲基甲硅烷氧基封端的并且硅键合的氢含量为1.4-1.75％重量粘度为20-40厘沲(mm2/秒)的聚甲基氢硅氧烷。
也可以使用聚甲基氢硅氧烷共聚物，而合适的共聚物包括下式的(烷甲基)(甲基氢)硅氧烷共聚物 其中除基团R16和R17之外的基团R9-R18均为含有1-6个碳原子的烷基，一般为甲基，R16代表H，R17代表含有6个以上碳原子的高级烷基。y和z的值是1-200。
这样的聚甲基氢硅氧烷聚合物和共聚物可从Dow CorningCorporation，Midland，Michigan购得，并且在例如美国专利5074912(1991年12月24日)和美国专利5919296(1999年7月6日)中有描述。
烷氧基硅烷可以是单一的烷氧基硅烷或烷氧基硅烷的混合物。烷氧基硅烷的化学式为RaSi(OR’)4-a，其中R代表含有1-10个碳原子，优选1-8个碳原子的烷基、含有2-8个碳原子的链烯基、芳基例如苯基或卤代烷基例如氯代丙基和三氟丙基，a的值为1或2，而R’代表含有1-6个碳原子的烷基。优选R是甲基、异丁基或正辛基，而R’是甲基或乙基。
一些合适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、异丁基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、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、二异丁基二甲氧基硅烷、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。
这样的烷氧基硅烷可从Dow Corning Corporation，Midland，Michigand购得，并且在例如美国专利5300327(1994年4月5日)、美国专利5695551(1997年12月9日)和美国专利5919296(1999年7月6日)中有描述。
有机硅树脂可以是美国专利5695551(1997年12月9日)中详细描述的各种类型的树脂共聚物中的任何一种，然而最优选用于本发明的是如下所述的树脂共聚物I.通过一种包括下列步骤的方法制得的硅氧烷共聚物树脂(i)形成含有包含R”3SiO1/2单元和SiO4/2单元的硅氧烷共聚物树脂的硅烷醇；式R”ObHcSiO(4-b-c)/2的有机氢聚硅氧烷(其中b和c是正整数，它们的和小于4，优选为1.9-2.1)；和有机溶剂的酸性均相混合物，和(ii)加热混合物以基本上除去所有的有机溶剂。R”可以是含有1-6个碳原子的烷基；芳基例如苯基、甲苯基和二甲苯基；链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；或者是脂环族基团例如环戊基、环己基和环己烯基。
II.包含R”3SiO1/2单元和SiO4/2单元的硅氧烷共聚物树脂，两种单元的摩尔比应当使数均分子量为1,200-10,000道尔顿，优选摩尔比为0.7∶1.0，数均分子量为5,000。R”如上一段落中所定义。该树脂包含2.5％重量的硅键合的OH基团。该树脂还包含R”2SiO2/2单元和R”SiO3/2单元。
特别优选用于本发明的这种树脂共聚物的一种代表性的有机硅树脂为70％重量的基本上由(CH3)3SiO1/2单元和SiO2单元以大约0.75∶1的摩尔比组成的含有2.4-2.9％重量的羟基(根据美国试验和材料学会(ASTM)的试验方法E-168通过FTIR测得，基于固体。)的硅氧烷共聚物树脂的二甲苯溶液。
挥发性的甲基硅氧烷可以是线型挥发性甲基硅氧烷(VMS)、环状挥发性甲基硅氧烷，或VMS的混合物。挥发性的甲基硅氧烷一般对应于平均式为(CH3)dSiO(4-d)/2的单元，其中d的平均值为2-3。可以存在于这样的组合物中的具有代表性的硅氧烷单元是单官能的“M”单元(CH3)3SiO1/2和双官能的“D”单元(CH3)2SiO2/2。其它硅氧烷单元例如三官能的“T”单元CH3SiO3/2和四官能的“Q”单元SiO4/2的存在会导致支链组合物的产生。
线型VMS的化学式为(CH3)3SiO{(CH3)2SiO}eSi(CH3)3，其中e为0-5，而环状VMS的化学式为{(CH3)2SiO}f，其中f为3-9。优选地，这些挥发性的甲基硅氧烷的沸点低于250℃，粘度为0.65-5.0厘沲(mm2/秒)。
具有代表性的线型挥发性甲基硅氧烷是沸点为100℃，粘度为0.65mm2/s，化学式为Me3SiOSiMe3的六甲基二硅氧烷(MM)；沸点为152℃，粘度为1.04mm2/s，化学式为Me3SiOMe2SiOSiMe3的八甲基三硅氧烷(MDM)；沸点为194℃，粘度为1.53mm2/s，化学式为Me3SiO(Me2SiO)2SiMe3的十甲基四硅氧烷(MD2M)；沸点为229℃，粘度为2.06mm2/s，化学式为Me3SiO(Me2SiO)3SiMe3的十二甲基五硅氧烷(MD3M)；沸点为245℃，粘度为2.63mm2/s，化学式为Me3SiO(Me2SiO)4SiMe3的十四甲基六硅氧烷(MD4M)；和沸点为270℃，粘度为3.24mm2/s，化学式为Me3SiO(Me2SiO)5SiMe3的十六甲基七硅氧烷(MD5M)。
具有代表性的环状挥发性甲基硅氧烷是在室温下为固体，沸点为134℃，化学式为{(Me2)SiO}3的六甲基环三硅氧烷(D4)；沸点为176℃，粘度为2.3mm2/s，化学式为{(Me2)SiO}4的八甲基环四硅氧烷(D5)；沸点为210℃，粘度为3.87mm2/s，化学式为{(Me2)SiO}5的十甲基环五硅氧烷(D3)；沸点为245℃，粘度为6.62mm2/s，化学式为{(Me2)SiO}6的十二甲基环六硅氧烷(D6)。
具有代表性的支链挥发性的甲基硅氧烷是沸点为192℃，粘度为1.57mm2/s，化学式为C10H30O3Si4的七甲基-3-{(三甲基甲硅烷基)氧基}三硅氧烷(M3T)；沸点为222℃，粘度为2.86mm2/s，化学式为C12H36O4Si5的六甲基-3，3-双{(三甲基甲硅烷基)氧基}三硅氧烷(M4Q)；和化学式为C8H24O4Si4的五甲基{(三甲基甲硅烷基)氧基}环三硅氧烷(MD3)。
这种挥发性的甲基硅氧烷可从Dow Corning Corporation，Midland，Michigan购得。
这种乳液是含有阳离子型氨基取代的具有反应性硅烷醇(≡SiOH)官能团的硅氧烷聚合物的有机硅。利用阳离子型和非离子型表面活性剂，硅氧烷聚合物一般能以水乳液的形式稳定存在。典型地，当这些种类的乳液破裂时，硅氧烷聚合物不再稳定，它能通过硅烷醇基团的缩合而发生交联和固化。最典型地用于制备这种乳液的阳离子型表面活性剂是牛脂三甲基氯化铵-作为季铵盐三甲基牛脂氯化铵[R”’N(CH3)3]+Cl-的化妆品、香料和香味协会(CTFA)的INCI名称，其中R”’一般为从牛脂衍生而来的烷基。最典型地用于制备这种乳液的非离子表面活性剂是Nonoxynol-10-作为乙氧基化的烷基苯酚C9H19C6H4(OCH2CH2)gOH(其中g一般为10)的另一种CTFA的INCI名称。然而，在制备这种类型的乳液时也可以使用其它表面活性剂。这样的乳液可从Dow Corning Corporation，Midland，Michigan购得，并且例如在美国专利4559227(1985年12月17日)和美国专利5326483(1994年7月5日)中有描述。
可以使用任何可用于砖石建筑用途的溶剂，包括但是不限于诸如溶剂油这样的组合物、醇例如异丙醇和各种烃类溶剂例如甲苯和二甲苯。特别优选用于本发明的溶剂的一个例子是组合物KWIK-DRY66-一种脂肪烃干洗溶剂型溶剂，通常以溶剂、油著称，是Ashland Chemical Company，Columb美国专利，Ohio的一个商品名和产品。溶剂也可以由一种或多种上述各种挥发性甲基硅氧烷，特别是环状物质八甲基环四硅氧烷(D4)组成。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为溶剂。
作为表面活性剂，最优选的是低HLB的非离子型表面活性剂和高HLB的非离子型表面活性剂的组合。特别地，低HLB的非离子型表面活性剂的HLB值应当小于10.5，优选少于6.0，高HLB的非离子型表面活性剂的HLB值应当大于15.0，优选大于17.0。
在美国专利5695551(1997年12月9日)中详细例举了每一类中具有代表性的表面活性剂，可以参考该文献来使用特定的合适的表面活性剂组合物实例。
另外，已经发现下列的表面活性剂特别适用于本发明，即SPAN 20-一种HLB值为8.6的非离子型表面活性剂，ICI Surfactants，Wilmington，Delaware的脱水山梨糖醇单月桂酸酯的商品名；ARALTONE T-一种HLB值为9.0的非离子型表面活性剂，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-4280-一种HLB值为19.1的非离子型表面活性剂，ICISurfactants，Wilmington，Delaware的聚氧乙烯80脱水山梨糖醇月桂酸酯即PEG-80脱水山梨糖醇月桂酸酯的商品名。
如果需要的话，在本发明的组合物中可以包含一种催化剂组分，具有代表性的催化剂是含有金属的组分例如二丁基锡二月桂酸酯、二丁基锡二辛酸酯和二丁基锡二乙酸酯；钛酸酯催化剂例如四丁基钛酸酯和四异丙基钛酸酯；酸催化剂例如乙酸；和碱类催化剂，即胺例如三乙醇胺、吗啉和二乙胺。这样的催化剂能够通过水解和缩合而把烷氧基硅烷转变为树脂产物。
第一种可选择性地用于本发明的添加剂是成珠剂。合适的成珠剂的一些具有代表性的例子是硬脂酸盐例如硬脂酸铝和硬脂酸镁；硼酸盐例如硼酸钠；和憎水的二氧化硅。这些材料通过形成小水滴而帮助水膜从从表面上脱落。
第二种可以选择性使用的添加剂是有机蜡。有机蜡优选为巴西棕榈蜡或石油和合成蜡的混合物。更具体地，有机蜡是一种包含石蜡和聚乙烯蜡的共混物。聚乙烯蜡可以是高密度或低密度聚乙烯蜡，或者是高密度和低密度聚乙烯蜡的混合物。作为有机蜡的一个例子，发现一种特别合适的有机蜡是JONWAX125，它是SC Johnson & Sons Inc.，Racine，Wisconsin的一种产品和商品名。JONWAX125是以固体含量为35％的聚乙烯和石蜡的水乳液形式出售的。也可以使用其它共混的石蜡和聚乙烯型蜡。
第三种可以选择性使用的添加剂是用于减少或消除水基乳液中微生物活动的防腐剂。合适的防腐剂的一些具有代表性的例子为由Rohm andHaas Co.，Philadephia，Pennsylvania以商品名Kathon LX出售的化合物5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-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)-3，5，7-三氮杂-1-氮鎓金刚烷氯化物。
第四种可以选择性使用的添加剂是消泡剂。合适的消泡剂的一些具有代表性的例子为有机硅消泡剂例如由Dow Corning Corporation，Midland，Michigan出售的填充了二氧化硅的聚二甲基硅氧烷；和有机消泡剂例如由Hercules Incorporated，Wilmington，Delaware以商品名Advantage出售的烃油。
第五种可以选择性使用的添加剂(特别是其中该组合物用作外涂层时)是防霉剂，包括归类为杀藻剂、抗微生物剂、杀菌剂、消毒剂或杀真菌剂的物质；以及能减少底材上的生物活性的有机物和无机物。合适的防霉剂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出售的有专利权的杀真菌剂组合物；由Angus Chemical Co.，Buffalo Grove，Illinois以商品名Amical出售的二碘代甲基-对甲苯砜；三碱价硫酸铜；和稳定二氧化氯。
第六种可以选择性使用的添加剂(也特别是当该组合物用作外涂层时)是紫外线吸收剂/紫外光稳定剂。合适的紫外线吸收剂/紫外光稳定剂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。
可用于在储藏期间或者在低温下使用时保护组合物的第七种可以选择性使用的添加剂是冻融组分例如乙二醇。
用于制备本发明的水基或溶剂基组合物的各种组分的数量不是关键，但是一般应当在下列范围内。即组合物可以包含0.1-99％重量，优选30-90％重量的聚甲基氢硅氧烷；0.1-99％重量，优选0.1-50％重量的烷氧基硅烷；0.1-99％重量，优选0.1-50％重量的有机硅树脂；0-70％重量，优选0.1-50％重量的挥发性的甲基硅氧烷或其它溶剂；0-10％重量，优选0.25-5％重量的阳离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，优选1-5％重量的表面活性剂；0-2％重量，优选0.1-20％重量的催化剂；0-20％重量，优选0.1-20％重量的成珠剂；
0-20％重量，优选0.1-20％重量的有机蜡；0.01-5％重量，优选0.1-2％重量的每一种选择性使用的添加剂即防腐剂、消泡剂、防霉剂、紫外线吸收剂/紫外光稳定剂或冻融添加剂。
对于水基组合物，溶液或乳液到100％的余量由水组成，然而对于溶剂基组合物来说，溶液到100％的余量由溶剂或挥发性的甲基硅氧烷组成。
一般来说，本发明的组合物中的固体的数量应当为0.1-90％重量，优选为5-50％重量。
本发明的用于处理表面的防水组合物可以通过简单地把各种组分混合在一起而制得。当想要组合物为乳液形式时，可以通过(i)制备几种组分的乳液；(ii)制备几种乳液，其中每种乳液含有一种或多种组分，然后把这几种乳液合并在一起；和(iii)按照(i)或(ii)的方法，然后直接把一些组分加入水中。这些混合物、溶液和乳液可以使用任何合适来源的剪切力例如高速搅拌机、均化器、声谱仪、微型流化机、Turello变化罐式混合器、罗斯混合器或埃彭巴赫胶体磨进行制备。如果合适的话，也可以使用手工混合。制备混合物、溶液和乳液的方法可以包括直接把油加入水/溶剂中，或者把水/溶剂间接地加入油中。优选地，乳液的不连续相或中间相中的活性组分的颗粒尺寸应当在0.1μm(100nm)-5μm(5,000nm)的范围内。
可以把这些防水组合物制成具有高固体含量的浓缩溶液或乳液以备后来稀释并直接用于底材上或者可以把它们制成具有低固体含量的现成的溶液或乳液以直接用于底材上。防水组合物的实际量取决于被处理的表面的性质而有所变化，但是一般来说，该量应当足以给底材提供一层在所用的防水组合物中含有3-40％重量的固体的涂层。
一般适合用本发明的防水组合物处理的底材包括纤维表面例如木头、织物、纤维、纸和纸板；砖石建筑表面例如多孔无机底材包括混凝土、灰泥、砖、石头、石膏、粉饰灰泥、空心砖、土砖、熟石膏、石灰石、大理石、瓷器和瓦；以及混凝土建筑结构。
使用防水组合物的方法优选是通过对底材进行表面处理或者表面涂覆，但是这些防水组合物的使用可以包括在生产底材的过程中直接把它们掺入底材中，即作为纸浆中的一种添加剂，或者在混凝土固化前作为混凝土混合物的一种组分。当在表面上使用时，为了达到最佳结果，优选在底材已干燥的时候对底材进行处理，但是也可以在底材潮或湿的情况下对底材进行处理。
使用改进版的国家高速公路合作研究项目(NCHRP)的第244号报告中描述的标题为“21天排水试验”的试验方法来测定防水性能。得到一种轻质混凝土砖，把它切成2”×2”×3.5”的方块。然后在110℃下把这些方块老化48小时。一旦砖块老化后，使用其中的3个方块来评价防水涂料，并与3个未经处理的方块进行比较。给方块涂覆防水组合物，在室温下固化7天，然后把方块放进水浴中。把未经处理和经过处理的方块放进水浴中使得水漫过方块一英寸。通过比较21天内的不同时间时未经处理和经过处理的方块的重量来计算排水性。通过取3个未经处理的方块的平均重量差并减去3个经过处理的方块的平均重量差，除以3个未经处理的方块的平均重量差，乘以100来计算排水性能，以下式表示排水％＝[(C2-C1)-(S4-S3)]×100/(C2-C1)其中S3是浸水前经过处理的样品的重量，S4是浸水后经过处理的样品的重量，C1是浸水前未经过处理的对照样品的重量，而C2是浸水后经过处理的对照样品的重量。就本试验方法来说，排水百分数越高，性能越好。改进后的美国试验和材料学会(ASTM)的试验方法E-514按照该方法，在试验前，把3个砖块样品放在110℃的炉子中干燥最少24小时，测定每个样品的重量，记录为未经过处理的原始重量。使用作为试验装置的一部分的I型横杆使每个样品与试验装置相连。启动水源和空气源以便以2英寸的水压提供60-70加仑/小时的水流量。得到水收集捅的皮重，记录在砖块上形成的漏点或湿点。让未经过处理的砖块保留在试验装置中，直到从试验腔中取出了2.3加仑的水为止。记录要取出2.3加仑水所需要的时间。取出试验砖，记录其重量，也记录下水收集捅的重量。通过测定收集桶中水的量，除以水穿过试验腔所花费的时间来计算3个砖块的泄漏率。测定完未经过处理的砖块的泄漏率之后，重新把砖块放在110℃下干燥24小时。把防水组合物涂覆到每个样品上，在室温下固化7天。一旦防水组合物已经固化后，通过使用与未经过处理的砖块同样的方法测定经过处理的砖块的泄漏率。按照下列公式，通过取未经过处理的砖块的泄漏率与经过处理的砖块的泄漏率的差值，再除以未经过处理的砖块的泄漏率，然后乘以100来确定泄漏率减小的百分数(A1-B1)/A1×100＝泄漏率减小的百分数其中A1是未经过处理的砖块的泄漏率，而B1是经过处理的砖块的泄漏率。就该试验方法来说，泄漏率减小的百分数越高，性能越好。
把一个2”×2”×3.5”的轻质混凝土砖块的一半浸在防水组合物中。让砖块固化1、4和7天。每天进行观察以测定经过处理的那一半和未经过处理的那一半之间的差别，然后以1-5的等级来评价变黑的程度，其中1表示没有变黑，2表示很轻微地变黑，3表示可注意到的变黑，4表示黑，5表示极黑。
在乳液已经制成后，使用MICROTRAC UPA 150颗粒尺寸分析仪来测量乳液的颗粒尺寸。把两滴乳液放在10g去离子水中。把混合物放进分析仪的格子中，对样品进行分析以测定颗粒尺寸。
形成了有机硅组分的混合物，将混合物称重，放入小烧杯中，向小烧杯中加入低HLB的表面活性剂，在300rpm下混合小烧杯中的物质15分钟。称重连续的水相即水，放进一个大烧杯中，把高HLB的表面活性剂加入大烧杯中，在300rpm下把大烧杯中的物质混合15分钟。把大烧杯中混合器的速率增大到500-700rpm，把小烧杯中的物质缓慢地倒入大烧杯中。然后把合并后的两个烧杯中的物质连续混合30分钟。把粗乳液倒入一个塑料瓶中，在1800psi下，用声波处理乳液3分钟以使之完全乳化。
实施例1-溶剂基组合物制备含有比例为8∶1∶1的聚甲基氢硅氧烷、有机硅树脂和烷氧基硅烷正辛基三乙氧基硅烷的混合物。把混合物稀释在KWIK-DRY66脂肪烃干洗溶剂型溶剂中，使固体含量为20％，把组合物用在轻质混凝土砖块上。按照ASTM的试验方法E-514使用这种20％的固体混合物，使覆盖率达到55平方英尺/加仑。把试验方块浸在水中30秒，按照NCHRP 21天排水试验的方法测定该组合物的性质。在这些条件下组合物的性能列于表1中。
在本实施例和后面的实施例中所用的聚甲基氢硅氧烷是其中硅键合的氢的含量为1.4-1.75％重量，粘度为20-40厘沲(mm2/秒)的三甲基甲硅烷氧基封端的聚甲基氢硅氧烷。
本实施例和后面的实施例中所用的有机硅树脂是含有摩尔比为0.7∶1.0的R”3SiO1/2单元和SiO4/2单元的硅氧烷树脂共聚物。数均分子量为5,000，R”是甲基。有机硅树脂含有2.5％重量的硅键合的OH基团。实施例2-乳液形式的组合物使用上述的乳化方法，用聚甲基氢硅氧烷、有机硅树脂和烷氧基硅烷正辛基三乙氧基硅烷制备乳液。以8∶1∶1的重量比混合这三种有机硅组分。使用40重量份的这三种有机硅组分、13.3重量份的作为挥发性甲基硅氧烷的八甲基环四硅氧烷、0.6重量份的HLB值为8.6的SPAN20非离子型表面活性剂、1.0重量份的HLB值为9.0的ARALTONE T非离子型表面活性剂、1.4重量份的HLB值为19.1的G-4280非离子型表面活性剂即PEG-80脱水山梨糖醇月桂酸酯、0.8重量份的冻融添加剂乙二醇和42.9重量份的水来制备乳液。用更多的水把乳液稀释到1∶1的比例，然后施涂在试验底材上，该乳液组合物的性能如表1中所示。实施例3-另一种乳液形式的组合物除了向实施例2的稀释的乳液中添加2.2重量份的被阳离子和非离子表面活性剂稳定的阳离子型的含有反应性硅烷醇官能团的氨基官能的聚二甲基硅氧烷的水包油型乳液外，按照实施例2中所用的方法制备第二种乳液。该乳液组合物的性能如表1中所示。实施例4-对比例使用一种钛酸盐催化剂在异丙醇中制备含有20％重量的正辛基三乙氧基硅烷的溶液。把组合物施涂在轻质混凝土砖块上。按照ASTM的试验方法E-514使用这种组合物，使覆盖率达到55平方英尺/加仑。把试验方块浸在水中30秒，用于按照NCHRP 21天排水试验的方法测定该组合物的性质。在这些条件下组合物的性能列于表1中。实施例5-对比例除了不使用钛酸盐催化剂外，重复实施例4。组合物的性能列于表1中。实施例6-对比例制备含有20％重量的实施例1中所用的有机硅树脂在KWIK-DRY66脂肪烃干洗溶剂型溶剂中的溶液。把组合物施用在轻质混凝土砖块上。按照ASTM的试验方法E-514使用这种组合物，使覆盖率达到55平方英尺/加仑。把试验方块浸在水中30秒，用于按照NCHRP 21天排水试验的方法测定该组合物的性质。在这些条件下组合物的性能列于表1中。实施例7-对比例制备含有20％重量的实施例1中所用的聚甲基氢硅氧烷在KWIK-DRY66脂肪烃干洗溶剂型溶剂中的溶液，把组合物施用在轻质混凝土砖块上。按照ASTM的试验方法E-514使用这种组合物，使覆盖率达到55平方英尺/加仑。把试验方块浸在水中30秒，用于按照NCHRP 21天排水试验的方法测定该组合物的性质。在这些条件下组合物的性能列于表1中。
表1
表1显示，与对比例4-7中的组合物相比，按照本发明的方法即实施例1-3制备的组合物实际上在总体上改善了所有被评估的性能。在代表很轻微的变黑的等级2与代表显著变黑的等级3之间的轻微差别不被认为是显著性的。
权利要求
1.一种包含通过把(I)水或溶剂；(ii)甲基氢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个碳原子的烷基、含有2-8个碳原子的链烯基、芳基或卤代烷基，a的值为1或2，而R’代表含有1-6个碳原子的烷基；和(iv)有机硅树脂混合而形成的混合物的组合物。
2.权利要求1的组合物，其中烷氧基硅烷选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、异丁基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、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、二异丁基二甲氧基硅烷、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.权利要求1的组合物，其中有机硅树脂是一种选自下列的树脂共聚物(I)通过一种包括下列步骤的方法制得的硅氧烷共聚物树脂(i)形成一种含有包含R”3SiO1/2单元和SiO4/2单元的硅氧烷共聚物树脂的硅烷醇；一种式R”bHcSiO(4-b-c)/2的有机氢聚硅氧烷，其中b和c是正整数并且它们的和小于4；和一种有机溶剂的酸性均均混合物，和(ii)加热该混合物以基本上除去所有的有机溶剂；其中R”是含有1-6个碳原子的烷基、芳基、链烯基、三氟丙基、芳基烷基或脂环烃基；和(II)包含R”3SiO1/2单元和SiO4/2单元的硅氧烷共聚物树脂，这两种单元的摩尔比应当使数均分子量为1,200-10,000道尔顿，其中R”的定义与(I)中相同，并且该树脂包含至少2.5％重量的硅键合的OH基团。
4.权利要求1的组合物，其中甲基氢硅氧烷是下式的聚合物 其中R1-R8代表H或含有1-6个碳原子的烷基，附带条件是R1-R8中的至少一个是H，而x是1-200的数值；或者是下式的共聚物 其中除基团R16和R17之外的基团R9-R18均代表含有1-6个碳原子的烷基，R16是H，R17是含有6个以上碳原子的高级烷基，而y和z均为1-200的数值。
5.权利要求1的组合物，还包含至少一种选自下列的其它组分挥发性的甲基硅氧烷、阳离子型的氨基官能的聚二甲基硅氧烷的水包油型乳液、表面活性剂、催化剂、成珠剂、有机蜡、防腐剂、消泡剂、防霉剂、紫外线吸收剂/紫外光稳定剂和冻融添加剂。
6.权利要求5的组合物，其中其它组分是挥发性的甲基硅氧烷或阳离子型的氨基官能的聚二甲基硅氧烷的水包油型乳液。
7.权利要求5的组合物，其中其它组分是至少两种表面活性剂，一种表面活性剂的HLB值小于10.5，而另一种表面活性剂的HLB值大于15。
8.权利要求7的组合物，其中组合物是乳化的。
9.一种方法，包括将权利要求1的组合物用在选自下列的方法中制备可浇铸或可铲涂的矿物组合物，用在木头底材上；用于生产石膏墙面板和将该组合物掺入未固化的配方中，施用于石膏墙面板的表面上；和用于生产屋顶板所用的无机颗粒。
全文摘要
一种使表面排斥水的组合物，是通过把水或溶剂；甲基氢硅氧烷聚合物或共聚物；式R
文档编号C08L83/05GK1454246SQ01811962
公开日2003年11月5日 申请日期2001年6月5日 优先权日2000年6月27日
发明者P·菲舍尔, F·林, L·斯塔克-卡斯雷 申请人:陶氏康宁公司