硅氧烷组合物、制造和使用使无孔表面防水、防污和防染的无VOC、不易燃的膏、糊和粉末的方法技术

硅氧烷组合物用于处理例如玻璃、瓷器、陶瓷、磨光的或涂覆金属、塑料等等，以使其防水、防污和防染。不含挥发性有机化合物（ＶＯＣ）的膏、糊、粉末和固体组合物，由硅氧烷组合物中包含稳定剂提供。无溶剂的硅氧烷组合物提供了许多优点，并且改善了防水／防污性能。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硅氧烷组合物及用于处理诸如玻璃、瓷器、陶瓷、磨光的或涂覆金属、塑料等等的无孔表面以使其防水、防污和防染的方法。本专利技术还涉及不含挥发性有机化合物(VOC)的膏、糊、粉末和固体组合物。US 3,579,540(Ohlhausen)公开了烷基聚硅氧烷和酸或烷基聚硅氧烷、酸和溶剂的防水成膜组合物，它们在无孔基底上形成耐用的和有效的防水膜。该专利还公开了向醇中加入酸以形成中间半酯，然后加入烷基聚硅氧烷以使烷基聚硅氧烷可溶并消除混合物中两相或三相的形成的重要性。它也公开了烷基聚硅氧烷可与溶剂、稀释剂及包括胶状的焦化硅石和粘土的补充剂一起使用。优选的溶剂是异丙醇。P3,817,769(Fisher)公开了一种快速固化的防护组合物，通过使用染料，即亚甲基蓝，产生耐用和坚韧的聚硅氧烷膜。但是，依照Fisher的实施例所制备的膜的防护性较差，除非硫酸也混合在该组合物中。US3,998,643(Liddle)公开了在Ohlhausen组合物中加入氟化氢、以及所声明的提高防护性和耐用性的方法。US 5,021,089(Uwata等)公开了一种防水组合物，其包括挥发性有机溶剂、甲硅烷基磷酸盐和有机聚硅氧烷，因此消除了在前面公开的防水组合物对无机酸的需求。US 5,417,744 (Gasmena)公开了一种组合物，其包含氟化聚硅氧烷、聚硅氧烷、聚酯改性的聚硅氧烷、酸、水和醇，获得光学透明的、具有疏水性质的涂层。US 5,584,917(Kijima)公开了一种防水组合物，其包括含氨基的聚有机硅氧烷、有机酸、表面活性剂和水溶剂。US 5,697,991(Frazer)公开了作为改进的防水处理化合物的烷基聚硅氧烷、无机酸、溶剂和软质磨料(0.5～3.0％，优选为1％)，其中该研磨剂用来增强污垢和砂粒的去除。US 5,759,618(Taylor)公开了在定时、临界的温度和湿度下将过量的烷氧基硅烷/硫酸溶液施加在玻璃表面之前，用于玻璃表面的一种强磷酸、氢氟酸、硫酸清洗溶液，用于除去过量物，以便在玻璃表面上获得耐磨的、防水的涂层。对防水硅氧烷涂层的研究和开发近30年之后，主要技术已包括使用酸化的基于溶剂的硅氧烷成分。大多数的商业产品利用某种形式的约10％浓度的烷基硅氧烷、和约1％浓度的无机酸及醇溶剂配制和销售。当在表面直接施加，通常用纸巾或布磨擦时，这些醇溶液都会在无孔表面，特别是玻璃表面上产生防水涂层。由于醇的蒸发，雾状的膜继续存在，进一步用干燥材料磨光以获得预期的透明防水涂层。在应用过程中，蒸发的醇的气味是有害的，特别是在封闭的淋浴或浴室处。为使对健康的利害关系最小化，OSHA建议的对多数醇和其它溶剂的人类接触极限，即丙醇(OSHA PELTWA 400ppm，STEL 500ppm)及乙醇(OSHA PELTWA 1000ppm)。这些挥发性溶剂也会造成空气污染，并且被控制管理机构认为是不理想的挥发的的有机化合物(VOC)。由于这些溶剂也是易燃的，并且在使用中可能点火，或如果蒸气是密闭的，会形成爆炸混合物，因此这些溶剂在存储和处理方面有限制。基于溶剂的硅氧烷组合物，由于它们的易燃性和暴露给工人的有毒蒸气目前已经限制了它们在工业上的应用。这些基于溶剂的硅氧烷需要额外的资金支出，用于防暴设备的使用、蒸气清除和洗涤的排放设备以及监视暴露在溶剂蒸气中的工人。基于溶剂的硅氧烷组合物的施加，利用了由于溶剂蒸发以及由擦除材料对硅氧烷的吸收而提供的每平方英尺覆盖面上过量的硅氧烷。过量的硅氧烷仍保留在擦除材料上，并且不能应用于需要处理的表面上。溶剂的存在也与需要处理的表面相关联的填料、涂料等不相容。因此，需要一种防水组合物，可以除去溶剂并且更加有效地和经济地利用硅氧烷。基于溶剂的硅氧烷组合物的应用也要求溶剂的蒸发时间并且产生雾状的防水涂层，它可以归因于在溶剂的蒸发中从硅氧烷中分离出酸，通常是硫酸。生成的薄雾需要二次磨光步骤和/或干揩，以形成一个光学透明的涂层。因此，最理想的是提供一种组合物，产生一种光学透明的防水和防污涂层，而不需要过多的等待、人力或额外的擦拭。对无孔表面上使用基于系统的溶剂以及相容溶剂的蒸发时产生的薄雾，是由一个硅氧烷相和一个强酸相的形成而造成的。该薄雾层然后必须被擦拭，以便在表面上使硅氧烷和酸相紧密混合，以除去过多的两相及使其防水和防污。基于溶剂的硅氧烷组合物，也具有存储温度的限制。例如，已经有报道，由于时而出现在仓库中或在密闭的卡车运输中的高存储温度而导致的密闭容器中的醇类组合物“爆炸”，高存储温度导致容器内部的蒸气压力上升，使容器破裂。这不仅导致产品和包装材料的损失，同时它也带来了潜在的危险的燃烧和/或爆炸事件。另外还存在对不含挥发性有机化合物(VOC)、或VOC相容物且是无害的防水硅氧烷组合物的需要。大多数基于溶剂的硅氧烷组合物包含约10重量％水平的活性组分。因此，组合物的90％是溶剂，这需要一个大容器来将产品运输给消费者。而较大的容器依次需要更多的包装材料、更大的箱子、更多的仓库空间、更高的运输成本和更多的货架空间。理想的是提供一种浓缩的硅氧烷组合物，它可以减少制造、包装、存储、运输和相关的销售成本，并且在需要处理的表面上提供更大的覆盖范围。当稀释的基于溶剂的硅氧烷组合物施加到硬表面上并且擦拭到磨光的防水涂层上时，该硅氧烷涂层是非常薄的，在一个单分子层的级别上。这些薄涂层将不会掩盖已经被涂覆的硬表面上细密的划痕和其它的疵点。较为理想的是提供一种硅氧烷涂层组合物，它会留下一层光学透明的多分子层，可以在被涂覆的无孔表面上掩盖或填充细密的划痕和其它疵点，并且导致表面外观的恢复。考虑到上述关于硅氧烷组合物的研究和开发的技术现状时，需要很多的改进。本专利技术的防水和防污组合物有利于处理多种包括玻璃、瓷器、陶瓷、磨光或上漆的(涂覆的)金属、塑料等等的无孔表面，使其防水和防污。消费者、商业和工业领域中的现有需求，由本专利技术的组合物实现，因为它们是无VOC的或与VOC相容的、经济的、不可燃的、实用的、容易使用的、在使用中无雾的、能够均匀输送活性成分和提供改进的防水/防污性能的。在另一个实施方案中，本专利技术的防水和防污组合物以膏、糊或粉末的物质形式配制与使用。在该实施方案中，可以如后面描述的使用添加剂，用于稀释组合物中的硅氧烷和/或酸相。然而，该固体稳定剂以任何这种形式兼容各相，以防止其分离。该硅氧烷组合物的这些形式，使得多分子和透明涂层可以形成于多种无孔表面上。另外，这些多层涂层掩盖或填充了被涂覆的无孔表面上的细密划痕和其它疵点。因此，本专利技术的组合物和方法能够修复无孔表面，例如在使用中会产生划痕和其它疵点的玻璃。本专利技术还提供防水和防污组合物的制备方法。在无溶剂的组合物中，硅氧烷化合物和纯酸(没有溶剂)与有效量的固体稳定剂混合，以使均匀混合物中的各组分相容或结合。在某些情况下，加热混合物和/或使用高剪切混合以实现理想的各组分均匀混合以确保稳定性，可能是理想的。产生的硅油、酸和稳定剂的组合物，可能是膏、糊、粉末或固体，这取决于打算使用的最理想的形式。已经发现固体稳定剂在细粒的形式下使用具有最大的优越性。细粒可以使硅氧烷和酸按合适的比例直接输送到需要处理的表面上。固体稳定剂的含量取决于需要的产品类型，约为组合物的5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理无孔表面的无溶剂的防水和防污组合物，其基本由以下物质组成：硅氧烷和酸的多相分散系，以及以稳定所述分散系防止其分离的有效量分布在该多相分散系中的固体稳定剂，而该组合物基本上是无溶剂的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杰罗姆H路德维格，霍华德G奥尔豪森，
申请(专利权)人：资源开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]