一种聚硅氧烷乳液的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚硅氧烷乳液的制备方法，该聚硅氧烷包括超支化的聚硅氧烷、线性聚硅氧烷、交联剂、聚醚改性聚硅氧烷、表面活性剂、催化剂和水。通过超支化结构聚硅氧烷、线性聚硅氧烷和交联剂反应，形成致密的结构，并通过活性基团与水泥砂浆等基材进一步反应，解决现有技术中防水效果不佳和不持久的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种聚硅氧烷乳液的制备方法
本专利涉及一种聚硅氧烷乳液的制备方法，其具有提高防水效率和延长使用寿命的优点。
技术介绍
混凝土作为质优价廉的材料在各种基础设施建设中发挥着重要的作用，其被大量应用在公路、桥梁、海港、隧道、机场等各种建筑的建设上。混凝土在被广泛使用的同时，其结构特征所引起的防水耐久性不足的缺点逐渐暴露出来，成为人们研究的热点。尤其我国地域广阔，气候温度条件跨度巨大，从而导致混凝土结构建筑，存在着被氯离子腐蚀、酸雨腐蚀、混凝土碳化、碱-骨料反应和冻融破坏的危险。针对这些问题，已有不少研究学者和公司深入研究。US3772065采用异丁基三乙氧基硅烷单体或其用有机溶剂的稀释物作为防水剂。由于异丁基三乙氧基硅烷的沸点低、挥发性大等缺陷，防水效果不理想，且使用有机溶剂容易导致环境污染。CN105036602A采用复合乳化剂、三乙胺、正辛基三乙氧基硅烷等原料制备聚合物基料方法制备硅烷乳液，乳液稳定性提高，但是乳液制备过程工艺复杂，在实际生产过程中不易操作。CN99813908用一种烷氧基硅烷直接乳化制备防水乳液；CN0083430用烷氧基硅烷和含有烷氧基的有机硅氧烷制备水性乳液；CN201610473691用聚醚改性聚硅氧烷乳化烷氧基硅烷制备防水剂乳液；CN201410174448采用硅溶胶和硅烷乳液等混合在一定温度条件下反应制得，硅溶胶加入可提高防水层的致密性，但工艺复杂，使用过程容易在混凝土表面会有残留。CN201710364092提供一种混凝土防水剂的解决方案，通过改性三甲基封端的甲基含氢聚硅氧烷得到共聚物，用这个产物制备防水乳液，但是，含氢聚硅氧烷的含氢量和改性后的聚硅氧烷剩余活泼氢的含量是影响产品应用效果的关键因素，一旦做成乳液，乳液中含氢聚硅氧烷的稳定性也会逐步下降，这些因素导致不能大规模实施应用。作为用于混凝土中的防水剂，要使得它一次使用，终身发挥作用，防水剂务必要和混凝土中的组分发挥化学作用。而目前大量的技术资料都通过“吸附”的方法使得聚硅氧烷分子吸附在混凝土的表面，这种吸附仅限于物理作用，根本达不到长期防水的目的，严重威胁到大型工程的安全性，也别是长期在海水中浸泡的水泥固体。本专利通过选择多种硅氧烷混合制备乳液，通过超支化的聚硅氧烷的介入，利用活性基团与水泥基体以及硅烷发生反应，建成“永久性”的“Si-O-Si”的化学键，也就形成了“永久性”的防水膜。
技术实现思路
本专利技术涉及一种聚硅氧烷乳液制备方法，其通过超支化结构聚硅氧烷、线性聚硅氧烷和交联剂反应，形成致密的结构，并通过活性基团与水泥砂浆等基材进一步反应，解决现有技术中防水效果不佳和不持久的问题。所述的聚硅氧烷乳液包括超支化的聚硅氧烷、线性聚硅氧烷、交联剂、聚醚改性聚硅氧烷、表面活性剂、催化剂1、催化剂2和水等。、超支化聚硅氧烷所述的超支化聚硅氧烷结构式如下：（Ⅰ）式（Ⅰ）超支化聚硅氧烷分子中取代基R至少有一个活泼氢原子存在，且活泼氢原子的个数不超过取代基R总数量的5%，其余取代基R为烃基；R为烃基时，它包括：（1）碳原子数为1~30的烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基、二十二烷基、二十四烷基、二十六烷基、二十八烷基、三十烷基及其同分异构体；（2）芳基，包括α-甲基苯乙基和苯乙基；（3）烯烃，包括碳原子数为2~20的烯烃，如乙烯、丙烯、丁烯、己烯、癸烯及其同分异构体。所述的超支化聚硅氧烷的用量为聚硅氧烷乳液总质量的0.1~10%。、线性聚硅氧烷所述的线性聚硅氧烷的结构通式如下：（Ⅱ）其中，下标a和b分别是链节-Me2SiO-和链节-MeR1SiO-的聚合度，a的值为5~100，b的值为0或1~50；R1为羟基或者碳原子为1~20的烃基。所述线性聚硅氧烷粘度范围在10~1,000mPa·s。所述的线性聚硅氧烷的用量为聚硅氧烷乳液总质量的0.5~20%。、交联剂所述的交联剂的结构通式如下：（Ⅲ）式中，下标c为0、1、2、3；R2为碳原子数1~6的烃基，优选是碳原子1~4的烷基，特别优选的是甲基或乙基。R3是硅碳键键合的烃基，包括含有碳原子1~18的烃基和被氯原子、醚基、酯基、环氧烷基、巯基、氰基或氨基取代的碳原子数1~18的烃基。所述的交联剂包括：甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、异辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、二丁基氨甲基三乙氧基硅烷、二丁基氨甲基三丁氧基硅烷、环己基氨甲基三甲氧基硅烷、环己基氨甲基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、吗琳基甲基三异丙氧基硅烷、吗琳基甲基三乙氧基硅烷、3-二甲基氨丙基氨甲基三甲氧基硅烷、吗琳基甲基三烷氧基硅烷。所述的交联剂优选甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷。所述的交联剂的用量为聚硅氧烷乳液总质量的5~60%。、聚醚改性聚硅氧烷所述的聚醚改性聚硅氧烷，其特征在于，具有以下结构：（Ⅳ）其中下标d为5~100，下标e为5~100，下标m为10~40，下标n为1~20，取代基R4为1~4个碳原子的烷基或氢原子。所述的含氢聚硅氧烷的含氢质量份数范围为0.05%~1.5%，粘度范围为10~600mPa·s。所述聚醚改性聚硅氧烷的用量为聚硅氧烷乳液总质量的0.1~10%。、表面活性剂所述的表面活性剂为非离子表面活性剂，包括壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚、辛醇聚氧乙烯醚、异辛醇聚氧乙烯醚、异构癸醇聚氧乙烯醚、异构十三醇聚氧乙烯醚、十六醇聚氧乙烯醚、十八醇聚氧乙烯醚、失水山梨醇单月桂酸酯、失水山梨醇单棕榈酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯、失水山梨醇三油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯、蓖麻油聚氧乙烯醚、聚乙烯醇中的一种或多种的混合物，优选多种混合物。所述的表面活性剂用量为聚硅氧烷乳液总质量的0.1~10%。、催化剂1所述的催化剂1为酸性催化剂，选自十二烷基苯磺酸、盐酸、硫酸、磷酸、对甲苯磺酸以及一些以固体载体的强酸催化剂。催化剂1的用量为聚硅氧烷乳液总质量的0.01%~0.1%。、催化剂2所述的催化剂2为缩合催化剂，选自铂-醇络合物、铂-烯烃络合物、铂-醇盐络合物、铂-醚络合物、铂-酮络本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚硅氧烷乳液，其特征在于，它包括超支化的聚硅氧烷、线性聚硅氧烷、交联剂、聚醚改性聚硅氧烷、表面活性剂、催化剂1、催化剂2和水：/nA、超支化聚硅氧烷：所述的超支化聚硅氧烷结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种聚硅氧烷乳液，其特征在于，它包括超支化的聚硅氧烷、线性聚硅氧烷、交联剂、聚醚改性聚硅氧烷、表面活性剂、催化剂1、催化剂2和水：
A、超支化聚硅氧烷：所述的超支化聚硅氧烷结构式如下：



（Ⅰ）
式（Ⅰ）中取代基R至少有一个活泼氢原子存在，且活泼氢原子的个数不超过取代基R总数量的5%，其余取代基R为烃基；R为烃基时，它包括：碳原子数为1~30的烷基、芳基、烯烃；所述的超支化聚硅氧烷的用量为聚硅氧烷乳液总质量的0.1~10%；
B、线性聚硅氧烷：所述的线性聚硅氧烷的用量为聚硅氧烷乳液总质量的0.5~20%；
C、交联剂：所述的交联剂的用量为聚硅氧烷乳液总质量的5~60%；
D、聚醚改性聚硅氧烷：所述聚醚改性聚硅氧烷的用量为聚硅氧烷乳液总质量的0.1~10%；
E、表面活性剂：所述的表面活性剂用量为聚硅氧烷乳液总质量的0.1~10%；
F、催化剂1：所述的催化剂1用量为聚硅氧烷乳液总质量的0.01%~0.1%；
G、催化剂2：所述的催化剂2用量为聚硅氧烷乳液总质量的0.01%~0.1%；
H、水：所述的水是乳液的连续相，乳液中水的总用量为聚硅氧烷乳液总质量的10~90%；
所述的聚硅氧烷乳液的制备方法如下：
将线性聚硅氧烷、交联剂和催化剂1加入到反应器中，温度控制在20~100℃，在转速为100~1000rpm，保温30~120min；然后向上述混合物中加入超支化聚硅氧烷和催化剂2，在转速100~1000rpm条件下控制温度为60~80℃，保温30~120min；然后再向反应器中加入聚醚改性聚硅氧烷和表面活性剂，选择转速500~3000rpm的条件下，向反应器中缓慢加入第一部分水，保温10~60min；然后提高转速为3000~10000rpm，在30~100min之间加入第二部分水，最后加入防腐剂、增稠剂即得到所需含量的有机硅乳液。


2.根据权利要求1所述的一种聚硅氧烷乳液，其特征在于，所述的线性聚硅氧烷的结构通式如下：



（Ⅱ）
下标a和b分别是链节-Me2SiO-和链节-MeR1SiO-的聚合度，a的值为5~100，b的值为0或1~50；R1为羟基或者碳原子为1~20的烃基，所述线性聚硅氧烷粘度范围在10~1,000mPa·s。...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：南京瑞思化学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32