[发明专利]适用于防水的,具有恒定颗粒大小的非极性硅烷稳定水乳化液

说明书

发明领域

本发明涉及可用于防水的含水硅烷乳化液。更具体地说，本发明涉及随储存时间变化不发生相分离和平均颗粒大小无明显增加的含水硅烷乳化液。

发明的背景技术

在有机溶剂中溶解的有机硅烷和有机硅氧烷化合物在过去一直被用来为砖石建筑和其他基质提供防水性。例如，Seiler的美国专利3,772,065公开了砖石建筑物防水的方法。该方法包括用水解的烷基三烷氧基硅烷及其低聚物的醇或烃溶液浸渍砖石建筑物。Phringer的欧洲专利0075962公开了用于多孔建筑材料的浸渍剂，包含四烷氧基硅烷、烷基三烷氧基硅烷或芳基三烷氧基硅烷、表面活性剂、脂肪族溶剂和任意的缩合反应催化剂。Phringer的美国专利4,937,104公开了为矿材基质提供疏水性的方法。该方法包括将至少一种硅烷、硅烷的水解产品、缩聚产品或其结合物同表面活性剂和水/有机醇的混合物相混合。但是，像醇和烃这样的有机溶剂易燃，价高，并有有害的环境影响和生理学影响。

DePasquale等人的美国专利RE33,759公开了为砖石建筑表面提供防水性的包含硅烷的水乳化液。该体系主要是由可水解的硅烷和它们的低聚物、具有亲水亲油(HLB)值4-15的表面活性剂和水组成的。可水解硅烷的分子式是R_nSiR’_(4-n)’其中n是1或2，R独立地选自1-20个碳原子的烃基或卤代烃基，R’选自1-3个碳原子的烷氧基、卤化物基、氨基和羧基。表面活性剂可以是非离子型的、两性的、离子型的或它们的结合物。优选的表面活性剂是HLB值为4.3-8.6的SPAN表面活性剂和HLB值分别为9.6和10.0的TWEEN61和TWEEN81。但是，乳化液的颗粒大小并未公开。颗粒大小随时间的变化没有公开。

Wilson等人的美国专利4,877,654和4,990,377公开了为多孔基质提供防水性的水乳化液。该乳化液包含可水解的硅烷、HLB值1.5-2.0的乳化剂、缓冲剂和水。该硅烷的分子式是R_nSiR’_4-n’其中R是独立地选自1-30个碳原子的烃基或卤代烃基，n是1或2，R’选自1-6个碳原子的烷氧基、卤化物基、氨基和羧基。非离子型的、阳离子型、阴离子型、两性的乳化剂都是适用的。该乳化液的pH值是6-8。但是，乳化液的稳定性和颗粒大小并未公开。颗粒大小随时间的变化没有公开。

Suzuki的美国专利5,226,954公开了包含单烷基三烷氧基硅烷和/或其缩聚物、阴离子乳化剂和/或非离子乳化剂的乳化剂混合物和水的有机硅氧烷组合物。该组合物进行乳化形成乳化液。这里所定义的‘乳化’是在烷基烷氧基硅烷和乳化剂混合时完成的，所得到的上层是不透明的，而有少量水分离出来形成的下层比上层透明。Suzuki的‘954未公开该乳化液的颗粒大小。Suzuki的‘954未公开颗粒大小随时间的增加。

Suzuki的美国专利5,746,810公开了烷基烷氧基硅烷、表面活性剂和水的水乳化液。Suzuki‘810公开了该乳化液是稳定的，颗粒直径2-10微米。Suzuki‘810定义的‘稳定’是指：在储存后，某种程度地分离成浓硅烷乳化液的不透明层和无色透明的水层是可接受的，此时该材料易于再乳化。该乳化液的pH值是7.5-9。

Toagosei Co.，Ltd的英国专利公开GB2301102公开了通过在酸催化剂和少量水存在下，加热水解选自烷氧硅烷和烷基卤代硅烷的硅烷，形成硅烷及其低聚物的混合物，接着用水和乳化剂乳化该混合物。烷氧基硅烷的分子式是R_nSiR’_4-n’其中R独立地选自烷基、取代的烷基和芳基，n是1或2，R’是1-6个碳原子的烷氧基。乳化剂可以是非离子型的、阴离子型或阳离子型。该乳化液的颗粒是1微米或更小。按照Toagosei的方法制备的，颗粒大小大于1微米的乳化液倾向于不稳定，易于出现相分离。

Goebel等人的美国专利5,458,923和5,314,533公开了有机硅氧烷化合物的水乳化液。该乳化液包含烷氧基硅烷、离子型表面活性剂、有机硅氧烷表面活性剂和水。该乳化液在pH值为6-9可稳定数周。‘稳定’定义为：1.不发生相分离和不形成乳化液分层的乳化液，或2.如果出现乳化液分层，经简单搅拌能重新获得乳化液而又不失效。