一種氟烷基改性復合型有機硅防水劑及其制備方法和應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于防水劑領(lǐng)域，特別設及一種氣烷基改性復合型有機娃防水劑及其制備 方法和應用。
【背景技術(shù)】
[0002] 混凝±結(jié)構(gòu)長期暴露于空氣中或浸泡于水中，容易吸收水分及水分帶來的有害物 質(zhì)而發(fā)生腐蝕，從而影響其使用壽命，因此對混凝±表面進行防護顯得尤為必要。滲透型娃 燒防護劑具有表面處理簡單、滲透力強、抗氧化、防紫外線、表面不易磨損等突出優(yōu)勢，同時 不完全密封混凝±表面的孔隙，使用壽命可達35年W上，具有極好的應用前景，為新型環(huán) 保產(chǎn)品。用作防水劑的硅烷主要是長碳鏈烷基硅氧烷，通常是指碳原子數(shù)n>8的直鏈烷基 硅氧烷。但是目前開發(fā)的硅烷防水劑均為液體狀滲透型防護劑，其存在著施工時易于發(fā)生 流動、揮發(fā)性大、環(huán)境污染嚴重等缺點，從而降低了滲透深度，削弱了防護效果。另外，烷基 硅氧烷是疏水基團，若使用長碳鏈烷基硅氧烷，產(chǎn)品的防水性能雖好，碳鏈與混凝±表面的 親和性是相反的，硅氧烷的碳鏈越長，其在混凝±表面所受到的向外的毛細管作用力越強， 也就越難滲透；若使用短碳鏈烷基硅氧烷，產(chǎn)品的滲透性和耐候性雖好，但是由于所含甲基 和亞甲基較少，防水效果較差。如果將二者進行適當?shù)臐B雜，則能達到耐水性和滲透深度的 兼顧。但是，由于長碳鏈烷基的疏水性有限，即使達到較高的滲透深度，依然難W使混凝± 表面達到超疏水效果，如果對硅氧烷進行含氣改性，將含氣基團引入混凝±表面，則即使是 在較低的滲透深度，依然可W使混凝±表面達到超疏水效果。
[0003]乳液型有機娃防水劑主要有W下品種：一是甲基含氨硅油乳液，由于含有與娃直 接相連的氨原子，其具有較高的反應活性，易與徑基等活性基團反應，形成網(wǎng)狀防水膜；二 是徑基硅油乳液，徑基硅油乳液可用徑基硅油直接乳化或乳液聚合制得；=是烷基硅氧烷 乳液，該產(chǎn)品含有烷氧基，遇到娃酸鹽基材的徑基時，易發(fā)生交聯(lián)，產(chǎn)生網(wǎng)狀憎水性硅氧烷 膜，但是乳液的穩(wěn)定性一直是難W解決的關(guān)鍵問題；四是膏體，具有觸變性、不流澗性，通過 無氣噴涂或刷涂，滲透型硅烷防護膏體能在混凝±表面形成一層膏狀物，可W長時間停留 在混凝±表面，延長滲透時間。因此，若結(jié)合第S種和第四種防護劑的優(yōu)點，制備一種硅烷 膏體型防護劑，則一方面能夠解決液體型硅烷防護劑滲透深度低的缺陷，另一方面能夠解 決乳液型防護劑的乳液穩(wěn)定性問題，不失為一種新型的有機娃防水劑。
[0004]中國專利公開文本CN1214353A和CN101580356A的產(chǎn)品全部都是單一種類的烷基 =乙氧基硅烷防水劑，沒有采用不同碳鏈長度的硅烷進行復配，同時也都是乳液型的產(chǎn)品， 從而在滲透深度和疏水性兩項性能上很難達到兼顧。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種氣烷基改 性復合型有機娃防水劑。
[0006] 本發(fā)明另一目的在于提供上述氣烷基改性復合型有機娃防水劑的制備方法。
[0007] 本發(fā)明再一目的在于提供上述氣烷基改性復合型有機娃防水劑在混凝±、磚塊、 砂漿等防水和玻璃防污等方面的應用。
[0008] 本發(fā)明的目的通過下述方案實現(xiàn)：
[0009] -種氣烷基改性復合型有機娃防水劑，由W下質(zhì)量百分數(shù)的原料制備得到：短碳 鏈烷基硅氧烷10~15% ;長碳鏈烷基硅氧烷10~15% ;氣烷基硅氧烷40~45% ;復合乳 化劑2~3% ;聚乙締醇2~5% ;硅烷偶聯(lián)劑1~5% ;硫酸侶1~3% ;其余為水；上述原 料的質(zhì)量百分數(shù)之和為100%。
[0010] 使用兩種或者兩種W上的不同碳鏈的烷基硅氧烷作為主要成分，同時滲雜含氣燒 基硅氧烷，不僅可W大大的提高產(chǎn)品的防水性能，而且還能保持很好的滲透性和耐候性，產(chǎn) 品的綜合性能得到大大提升。
[0011] 所述的短碳鏈烷基硅氧烷為正下基=甲氧（乙氧）基硅烷、正己基=甲氧（乙氧） 基硅烷和正辛基=甲氧（乙氧）基硅烷中的至少一種。
[0012] 所述的長碳鏈烷基硅氧烷為正癸基=甲氧（乙氧）基硅烷、正十二烷基=甲氧 (乙氧）基硅烷、正十四烷基=甲氧（乙氧）基硅烷、正十六烷基=甲氧（乙氧）基硅烷和 正十八烷基=甲氧（乙氧）基硅烷中的至少一種。
[0013] 所述的氣烷基硅氧烷為十=氣辛基=甲氧（乙氧）基硅烷、十五氣壬基=甲氧 (乙氧）基硅烷、十屯氣癸基=甲氧（乙氧）基硅烷和全氣辛橫酷氨丙基=甲氧（乙氧）基 硅烷中的至少一種。
[0014]所述的復合乳化劑由十二烷基橫酸鋼、Span-20、Tween-80、Gransu;rf61、 Gransu計71和Gransu計77中的至少兩種復配得到，優(yōu)選為兩種復配。
[0015] 所用復合乳化劑中的兩種乳化劑的質(zhì)量比優(yōu)選為1:3~3:1，更優(yōu)選為1:1。復合 乳化劑的使用能提高膏體的穩(wěn)定性。
[0016]所述硅烷偶聯(lián)劑為丫 -氨丙基=乙氧基硅烷（KH-550)、丫 -縮水甘油酸氧丙基= 甲氧基硅烷（KH-560)、丫 -甲基丙締酷氧丙基S甲氧基硅烷（KH-570)、丫-琉丙基S乙氧基 硅烷（KH-580)和丫-琉丙基S甲氧基硅烷（KH-590)中的至少一種。
[0017] 本發(fā)明還提供了一種上述氣烷基改性復合型有機娃防水劑的制備方法，包括W下 步驟：
[0018](1)將部分復合乳化劑、聚乙締醇、硅烷偶聯(lián)劑和硫酸侶溶解于部分水中，攬拌形 成0/W型乳液A;
[0019] (2)將剩下的復合乳化劑、短碳鏈烷基硅氧烷、長碳鏈烷基硅氧烷和氣烷基硅氧烷 加入到剩下的水中，攬拌形成W/0型乳液B;
[0020] 做將乳液B滴入乳液A中，邊滴加邊攬拌，滴加完畢后加入抑調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)體系 的抑值為3~6,再繼續(xù)攬拌，得氣烷基改性W/0/W型復合型有機娃防水劑。
[0021] 使用外乳化法制備W/0/W型乳液膏體，有效解決了防水劑的穩(wěn)定性問題，同時保 證了防水劑在膜的表面的潤濕和滲透。
[0022] 本發(fā)明采用的聚乙締醇廣泛應用于建筑砂漿添加劑等，具有潤濕作用，同時有利 于提高復合型防水劑的穩(wěn)定性，為進一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選的，步驟（1)中所述的聚乙 締醇水解度為88~99 %，聚合度n為1700~2500。
[0023] 步驟（1)中的部分復合乳化劑優(yōu)選占復合乳化劑總質(zhì)量的40~60 %。
[0024]步驟（1)所述的水優(yōu)選使用溫度為50~70°C的去離子水。
[00巧]步驟（1)中所述的部分水優(yōu)選占總水質(zhì)量的60~80%。
[002引步驟（1)和步驟似中所述的攬拌均優(yōu)選指攬拌速度為1000~300化/min。
[0027] 步驟做中所述的邊滴加邊攬拌優(yōu)選指用蠕動累W1~lOmL/min的速度滴加，同 時W5000~6000r/min的速度攬拌。
[0028] 步驟（3)中的所述的抑調(diào)節(jié)劑為憐酸、棚酸、鹽酸和硝酸中的一種。
[002引步驟做中所述的繼續(xù)攬拌是指在1000~30(K)r/min的攬拌速度下攬拌5~ 15min。
[0030] 為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，當步驟（3)中開始有膏狀形成時，可使用冰水浴及時移 走熱量。
[0031] 本發(fā)明還提供了上述氣烷基改性復合型有機娃防水劑在混凝±、磚塊、砂漿等防 水和玻璃防污等領(lǐng)域中的應用。
[003引本發(fā)明的機理為：
[0033] 水的表面張力在所有液體中最大，20°C時的表面張力約為72.8mN/m，而含氣物質(zhì) 的表面張力一般極低，一般低于20mN/m，因此，二者的相容性極差，很難將含氣物質(zhì)分散于 水中形成穩(wěn)定的乳液。本發(fā)明先將含氣烷基硅氧烷和烷基硅氧烷與水形成W/0乳液，然后 將W/0乳液分散于0/W乳液中，形成W/0/W乳液，避免了直接將含氣物質(zhì)分散于水中形成0/ W乳液，從而有效解決了相容性和穩(wěn)定性的問題。
[0034] 根據(jù)Bancroft溶解度規(guī)則，油水兩相中，對乳化劑溶解度大的一相會成為外相。 溶解度大表示乳化劑與該相的相容性好，相應的其界面張力必然較低，體系的穩(wěn)定性好，因 此易溶于水的乳化劑易形成0/W乳狀液，且當HLB值大于13時，乳化劑分散于水中時形成 的是透明溶液。本發(fā)明所使用的復合乳化劑在水中均具有極好的溶解性，在上述乳化劑水 溶液中，乳化劑W溶解形式存在，在乳化劑油溶液中乳化劑W親水基向內(nèi)，親油基向外的膠 束形式存在。因此，當將乳化劑油溶液滴加到乳化劑水溶液中時，高速剪切，油滴被分散為 納米級的顆粒，開始時，油溶液量較少，水中乳化劑迅速將親油基插入油滴，親水基向外，油 滴中的乳化劑也迅速反轉(zhuǎn)，親油基向內(nèi)，親水基向外，形成0/W乳液。隨著油的加入量越來 越多，剪切形成的小油滴乳液顆粒也越來越多，Ostwald從純幾何學的觀點提出相體積理 論，假設乳狀液的液珠是大小相同的剛性圓球，在最密堆積時，液珠的相體積分數(shù)只能占總 體積的74. 02%，若液珠的相體積分數(shù)大于74. 02%，乳狀液就會發(fā)生變形或者破壞。根據(jù) 配方，本發(fā)明中0/W乳液A中水的使用量是遠低于30 %的，而剩下的水被包裹在W/0乳液 內(nèi)，因此此時W/0/W乳液中，油相的體積百分比遠超于74. 02 %，因此理論上存在相反轉(zhuǎn)形 成W/0乳液的可能。但是由于乳化劑極強的親水性、潤濕性W及親油鏈段與硅氧烷極好的 相容性，膠束界面具有極好的穩(wěn)定性，而油相粒子具有極好的彈性，粒子不會被破壞，而是 被不斷擠壓，變形，體積變小，膠束之間空隙幾乎消失，從而體系粘度急劇增大，此時相反轉(zhuǎn) 無法完成，而是形成了W/0/W型膏體。
[0035] 本發(fā)明采用短碳鏈和長碳鏈的烷基硅氧烷復配使用，形成一種復合