專利名稱：有機硅防污劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料合成領(lǐng)域，涉及一種有機硅防污劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
拋光磚、玻化磚等建筑裝飾材料，因其耐磨、耐腐蝕、強度高以及表面光潔如鏡，滲花色彩豐富多彩而深受歡迎。但是由于其表面存在眾多的微孔，易被污染且難以清除，嚴重影響其清潔和美感。通常在瓷磚表面涂覆一層防污劑來克服此缺點，現(xiàn)常用的防污劑主要成份為苯乳膠，聚乙烯、硅油和地板蠟等。缺點為與基質(zhì)的粘接性不好，耐久性差；地板蠟在較低的溫度下還會析出，影響抗污效果和美觀。
有機硅樹脂其主鏈為Si-O-Si，側(cè)基為有機基團，且朝外排列，這種特殊的半有機半無機結(jié)構(gòu)，決定了其優(yōu)異的物理化學性能，如耐高低溫、耐候、電氣絕緣、耐臭氧等許多性能，尤其是有機硅高分子材料所呈現(xiàn)出的低表面能的特性，作為自潔抗污涂層具有廣泛的應(yīng)用前景。但市場上現(xiàn)有的有機硅樹脂流動性、滲透性及反應(yīng)活性較低，難以滿足作為瓷磚防污劑使用需要的高流動性、防污性和快速干燥性要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的有機硅樹脂流動性、滲透性、和反應(yīng)活性低下的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于高度支化有機硅聚合物的新型防污劑，其主要成分為高度支化有機硅聚合物，當其在瓷磚等基材上應(yīng)用時，具有優(yōu)良的防污效果，同時具有長效、高光澤度、耐磨的優(yōu)點。
本發(fā)明提供的有機硅防污劑配方如下所示(含量均為重量百分比)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蒸餾水 2-20催化劑 0.1-10溶劑40-80表面活性劑 0.1-2催干劑 0.1-2催化劑為氨水、氫氧化鈉、濃鹽酸或濃硫酸中的任一種。溶劑為無水乙醇、乙醚、石油醚、無色煤油、溶劑油、四氫呋喃、正己烷、環(huán)己烷、丙酮中的至少一種。表面活性劑為非離子型含氟聚甲基丙烯酸共聚物(DupontTMZonylFSG)、乙氧基類非離子型表面活性劑(DupontTMZonylFSO-100)、烷基酚甲醛樹脂聚氧乙烯醚(701#)中的至少一種。催干劑為三乙烯四胺、四乙烯五胺、異辛酸釩、環(huán)烷酸鈷、二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫中的至少一種。
本有機硅防污劑的制備方法a)將正硅酸乙酯、部分甲基三乙氧基硅烷、蒸餾水和催化劑混合，在室溫反應(yīng)0.1-2小時；b)升溫至20-100度繼續(xù)反應(yīng)0.1-2小時；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度保溫反應(yīng)0.1-5小時；d)冷卻至室溫，加入溶劑、表面活性劑在攪拌釜中攪拌10-60分鐘；e)加入催干劑，繼續(xù)攪拌10-60分鐘，使所有組分充分混合，即得有機硅防污劑。
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備方法a)～c)所合成的主要產(chǎn)物為高度支化有機硅聚合物，該高度支化有機硅聚合物構(gòu)成了本發(fā)明-有機硅防污劑的主要成分。高度支化結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的流動性和滲透性，大量的功能性端基提高了其固化時的反應(yīng)活性以及與基材之間的粘合力，由二甲基二乙氧基硅烷生成的二甲基硅基團提高了聚合物的增水性，而特殊的合成工藝使其具有良好的貯存穩(wěn)定性。而且，表面活性劑的引入提高了聚合物對基材的潤濕性，再配合具有適宜揮發(fā)及溶解性的溶劑，所制備的防污劑具有防污力強、持久、光澤度高和施工便利的優(yōu)點，列舉如下(1)本發(fā)明所提供的有機硅防污劑防污效果顯著，將墨水、茶水、油脂等污染源滴在涂覆該防污劑的瓷磚上，60分鐘后用清水即可沖去，不留任何污漬。
(2)本發(fā)明所提供的防污劑具有良好的耐久性，重復(fù)刷洗50次以上仍保持良好的防污效果，而通常的硅油、石臘等防污劑在5次以上時即失去防污效果。
(3)本發(fā)明所提供的防污劑還具有耐磨和高光澤度的優(yōu)點，通常的瓷磚在施用該防污劑后，表面光澤度提高3-10度。另外，該防污劑具有良好的流動性和滲透性，干燥速度快，適合于流水線施工作業(yè)。
具體實施例方式
以下實施例用于說明本發(fā)明，指導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員實現(xiàn)本發(fā)明。本實施例不以任何方式限制本發(fā)明。
實施例一本有機硅防污劑配方包括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克蒸餾水、0.5克濃鹽酸、20克四氫呋喃、10克石油醚、15克正己烷、0.4克乙氧基類非離子型表面活性劑(DupontTMZonylFSO-100)、0.8克辛酸亞錫。其制備方法為a)將5克正硅酸乙酯和30克甲基三乙氧基硅烷置于裝配有冷凝回流裝置、機械攪拌裝置、恒壓滴液漏斗和溫度計的250毫升四口瓶中，滴加8克蒸餾水和0.5克濃鹽酸，室溫反應(yīng)40分鐘；b)升溫至65℃繼續(xù)反應(yīng)60分鐘；c)降溫至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，升溫至60℃保溫反應(yīng)80分鐘；d)降至室溫，加入20克四氫呋喃、10克石油醚、15克正己烷、0.4克乙氧基類非離子型表面活性劑(DupontTMZonylFSO-100)于室溫混合30分鐘；e)加入0.8克辛酸亞錫繼續(xù)攪拌20分鐘，即得有機硅防污劑。
實施例二本有機硅防污劑配方包括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克蒸餾水、1克濃硫酸、20克無色煤油、20克石油醚、18克正己烷、0.6克乙氧基類非離子型表面活性劑(DupontTMZonylFSO-100)、0.7克三乙烯四胺。其制備方法為a)將20克正硅酸乙酯和10克甲基三乙氧基硅烷置于裝配有冷凝回流裝置、機械攪拌裝置、恒壓滴液漏斗和溫度計的250毫升四口瓶中，滴加7克蒸餾水和1克濃硫酸，室溫反應(yīng)30分鐘；b)升溫至60℃繼續(xù)反應(yīng)60分鐘；c)降溫至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，升溫至60℃保溫反應(yīng)60分鐘；d)降至室溫，加入20克無色煤油、20克石油醚、18克正己烷、0.6克乙氧基類非離子型表面活性劑(DupontTMZonylFSO-100)于室溫混合30分鐘；e)加入0.7克三乙烯四胺繼續(xù)攪拌30分鐘，即得有機硅防污劑。
實施例三本有機硅防污劑配方包括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克蒸餾水、0.5克濃鹽酸、30克丙酮、20克石油醚、28克四氫呋喃、0.5克乙氧基類非離子型表面活性劑(DupontTMZonylFSO-100)、1.2克環(huán)烷酸鈷。其制備方法為a)將10克正硅酸乙酯和20克甲基三乙氧基硅烷置于裝配有冷凝回流裝置、機械攪拌裝置、恒壓滴液漏斗和溫度計的250毫升四口瓶中，滴加8克蒸餾水和0.5克濃鹽酸，室溫反應(yīng)60分鐘；
b)升溫至60℃繼續(xù)反應(yīng)120分鐘；c)降溫至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，升溫至60℃保溫反應(yīng)100分鐘；d)降至室溫，加入30克丙酮、20克石油醚、28克四氫呋喃、0.5克乙氧基類非離子型表面活性劑(DupontTMZonylFSO-100)于室溫混合30分鐘；e)加入1.2克環(huán)烷酸鈷繼續(xù)攪拌20分鐘，即得有機硅防污劑。
權(quán)利要求
1.有機硅防污劑，其特征在于配方如下所示(含量均為重量百分比)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蒸餾水 2-20催化劑 0.1-10溶劑40-80表面活性劑 0.1-2催干劑 0.1-2。
2.根據(jù)利用權(quán)利要求1所述的有機硅防污劑，其特征在于所述的催化劑為氨水、氫氧化鈉、濃鹽酸或濃硫酸中的任一種。
3.根據(jù)利用權(quán)利要求1所述的有機硅防污劑，其特征在于所述的溶劑為無水乙醇、乙醚、石油醚、無色煤油、溶劑油、四氫呋喃、正己烷、環(huán)己烷、丙酮中的至少一種。
4.根據(jù)利用權(quán)利要求1所述的有機硅防污劑，其特征在于所述的表面活性劑為非離子型含氟聚甲基丙烯酸共聚物、乙氧基類非離子型表面活性劑、烷基酚甲醛樹脂聚氧乙烯醚中的至少一種。
5.根據(jù)利用權(quán)利要求1所述的有機硅防污劑，其特征在于所述的催干劑為三乙烯四胺、四乙烯五胺、異辛酸釩、環(huán)烷酸鈷、二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫中的至少一種。
6.一種制備權(quán)利要求1所述有機硅防污劑的方法，其特征在于包括下述步驟(a)將正硅酸乙酯、部分甲基三乙氧基硅烷、蒸餾水和催化劑混合，在室溫反應(yīng)0.1-2小時；
(b)升溫至20-100度繼續(xù)反應(yīng)0.1-2小時；(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度保溫反應(yīng)0.1-5小時；(d)冷卻至室溫，加入溶劑、表面活性劑在攪拌釜中攪拌10-60分鐘；(e)加入催干劑，繼續(xù)攪拌10-60分鐘，使所有組分充分混合，即得有機硅防污劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種長效并具有優(yōu)良防污性能的有機硅防污劑及其制備方法，采用簡便方法制備了具有優(yōu)異流動性和滲透性的高度支化有機硅聚合物，然后將有機硅聚合物與溶劑、表面活性劑、催干劑混合制得。該防污劑可滲透到瓷磚、大理石等基材的表面缺陷內(nèi)，與基材表面的活性基團反應(yīng)形成致密的防污層。由于有機硅涂層與基體之間是通過化學鍵聯(lián)接，從而具有高光澤度、耐磨、長效和優(yōu)良防污性的優(yōu)點。
文檔編號C09D5/16GK101020750SQ200710017509
公開日2007年8月22日 申請日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者范曉東, 王生杰, 孔杰 申請人:西北工業(yè)大學