可水解硅烷乳液及其制备方法技术

本发明专利技术涉及用浓缩油制备可水解硅烷如烷氧基硅烷的乳液的方法。初始，对乳化剂与水进行搅拌，然后，将可水解硅烷加至该乳化剂与水的搅拌混合物中，制得一种浓缩油。接着，将额外的水分散于浓缩油中，形成所需乳液。用这种方法制备的乳液具有６个月或更长的贮存稳定性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用浓缩油制备可水解硅烷乳液的方法。乳化剂是无硅油的。初期，对该乳化剂与水进行搅拌。然后，将可水解硅烷添加至乳化剂和水的搅拌混合物中，制备一种浓缩油。接着，将额外的水分散于该浓缩油中，直至出现反相，形成所需的水包油乳液。用这种方法制备的乳液具有6个月以上的贮存稳定性。
技术介绍
一般，由于烷氧基硅烷在乳化过程及老化后的水解和缩合，所以制取可水解硅烷如烷氧基硅烷的乳液是困难的。以前，采用将硅烷与乳化剂结合，形成一种均匀的混合物，接着以极快的速度加入水，制成了可水解硅烷的乳液。将pH值控制在中性附近，可防止硅烷的大量早期水解。另外，将乳化剂加至水中，然后加硅烷，并使该混合物均质化。在US4,877,654(1989年10月31日颁布)中，Wilson描述了可用于使多孔基质防水的水乳液，其包括(a)在可测定pH值范围内基本水解稳定的可水解硅烷、乳化剂及水。该乳液是通过将烷氧基硅烷及乳化剂添加至韦林氏搀合器(WaringBlender)中，然后随混合速度增快缓慢加水而制得的。加入缓冲剂，以保持pH值在可测定pH值稳定范围内。但是，高速度的韦林氏搀合混合器，对工业大规模制备是不实用的。Schamberg等人在US5,091,002(1992年2月25日颁布)中描述了可用于对多孔矿物建筑材料进行防水浸渍的水乳液，其包括由烷氧基硅烷及烷氧基聚硅氧烷、乳化剂与水的混合物构成的一种乳液。所述乳液是通过将乳化剂加至水中而制得的。接着，搅拌加入烷氧基硅烷，并用间隙型均质器，使该混合物均质化。另外，该乳液可通过用或不用极少量的水，尤其用5-10％重量的表面活性剂，混合硅烷及乳化剂，然后添加所需总量的水来制备。Von Au等人在US5,443,627中(1995年8月22日颁布)描述了含有无碱氮有机聚硅氧烷、烷基三烷氧基硅烷、乳化剂及水的乳液。对这些乳液采用常规制备水乳液的方法制备。优选地是，使部分水与有机聚硅氧烷、烷基三烷氧基硅烷及乳化剂乳化，直至形成粘稠的油相，然后再对余下部分的水进行乳化，形成不太粘的乳液。Suzuki在US5,226,954(1993年7月13日颁布)中描述了一种水乳液，包括单烷基三烷氧基硅烷和/或其缩合物、阴离子乳化剂与非离子乳化剂的乳化剂混合物，此乳化剂混合物稳定时间长，具有极好的防水性。制备该乳液采用了将硅烷与表面活性剂混合，接着在大于1000转/分的高速搅拌下缓慢加水的方法。Suzuki在US5,746,810(1998年5月5日颁布)中描述了烷基烷氧基硅烷、水和乳化剂的一种水乳液，其具有长期稳定的乳液状态。该乳液的制备是采用乳化及分散设备，在足以形成乳液的条件下，使烷基烷氧基硅烷、水、乳化剂及任选的其它添加剂进行乳化，其中于水中的烷基烷氧基硅烷的液滴直径为0.5-10μm。Chen等人在US5,393,330(1995年2月28日颁布)中描述了砖石建筑防水剂，包括由烷基烷氧基硅烷与季铵表面活性剂或季铵表面活性剂与氨基和/或非离子表面活性剂的混合物构成的水乳液。该乳液一般是采用使表面活性剂与烷基三烷氧基硅烷进行混合、加水及调混的方法制备的。Chen等人在US5,686,523(1997年11月11日颁布)中描述了含稳定硅烷的组合物，包括(I)水不溶性或微溶的烷氧基硅烷、(II)乳化剂、(III)水及(IV)含烷氧基硅烷官能团的水可分散或乳化的聚合物。通过对乳化剂(II)与烷氧基硅烷(I)进行混合、加水(III)及搅拌来制备前体硅烷乳液。将该前体烷氧基硅烷乳液加至反应性分散聚合物(IV)中，或加至含有(II)、(III)和(IV)的反应性聚合物乳液中。混合这些组分所用的方法不是关键性的，任何通常使用的低剪切设备均适宜。可在包装及存储之前或即刻应用之前进行混合，如一个两部分系统的情况一样。Osterholtz等人在US5,714,532(1998年2月3日颁布)中描述了一种稳定的环氧硅烷乳液及其制备方法。该组合物包括(I)水不溶性或微溶的环氧硅烷、(II)乳化剂、(III)水；及(IV)含带有活性氢的官能团的水可分散聚合物。前体环氧硅烷乳液是通过对乳化剂(II)与环氧官能的硅烷(I)进行混合、加入水(III)至混合物中且搅拌的方法制得的。然后，将该前体环氧硅烷加至反应性聚合物(IV)中，或加至其内可包括(II)、(III)及(IV)的反应性聚合物乳液中。混合这些组分所用的方法不是关键性的。专利技术概述本专利技术人现已发现了一种制备可水解硅烷乳液的方法，该乳液包括水不溶性或微溶的硅烷、至少一种乳化剂和水，这种方法利用了水包油的逆过程。所得烷氧基硅烷乳液具有极好的抗水解性，且在乳化过程中或在环境条件下6个月或更长时期内没有明显的缩合，得到了一种贮存稳定性得到改善的乳液。该乳液包含一种烷氧基硅烷，其化学通式为R1aR2bSi(OR3)4-a-b在此R1是杂原子取代的烃基团；R2独立地是未被取代的烃基团；R3是具有2-10个碳原子的烃基团，包括烷基、烷氧基烷基、芳基或芳烷基；且a是0-3，b是0-2；条件是a+b＝1、2或3；且各R基团是环状的、支链的或直链的；至少一种乳化剂；和水。制备本专利技术逆乳液的方法包括，在水中分散至少一种乳化剂，添加本专利技术的可水解硅烷，以形成浓缩油，随后搀水至该浓缩油中，直至出现所谓反相。优选实施方案的详细说明这里可用的硅烷是可水解的，并可包括具有以下通用结构的硅烷R1aR2bSi(OR3)4-a-b(I)在此R1是杂原子取代的烃基团；R2独立地是未被取代的烃基团；R3是具有2-10个碳原子的烃基团，包括烷基、烷氧基烷基、芳基或芳烷基；且a是0-3，b是0-2；条件为a+b＝1、2或3；各R基团是环状的、支链的或直链的；至少一种乳化剂；和水。R1是杂原子取代的烃基。实例包括通过Si-C键与硅烷的Si原子连接的一价有机基团，且其上具有一个或多个醚、酯、氨基甲酸酯、异氰酸酯、硫醚、多硫化物、嵌段硫醇、酰胺、氰基、环氧基或肟盐基(oximato)。示例的含醚基团包括烷氧乙基或烷氧丙基及聚醚基团，尤其是由于烯丙基起始的聚环氧乙烷、烯丙基起始的聚环氧丙烷或烯丙基起始的环氧乙烷/环氧丙烷共聚物的硅氢化(hydrosilation)的结果所获得的那些基团。醚基团也可通过对甲硅烷基烷基氢氧化物的醚化作用而提供。示例的含酯基团是醋酸酯、丙酸酯、辛酸酯、安息香酸酯、脂肪酸或酸封端的聚酯、羟烷基酯基团，例如乙酰氧丙基、丙酰氧丙基、苯甲酰氧乙基等。示例的含氨基甲酸酯基团可以是通过甲硅烷基烷基异氰酸酯与醇反应而获得的基团，而且可包括聚氨基甲酸酯以及单氨基甲酸酯基(mono-carbamato)结构。具体这些基团包括丙基-N-氨基甲酸乙基(carbamatoethyl)、丙基-N-氨基甲酸甲基、乙基-N-氨基甲酸乙基和丙基-N-氨基甲酸异丙基。示例的含酰胺基团是适当衍生于氨基烷基基团的、用诸如醋酸甲酯、丙酸甲酯或脂肪酸酯等的羧酸酯酰胺化的基团。具体这些基团包括3-乙酰氨基丙基、2-丙酰氨基乙基、3-椰油酰氨基丙基。多硫化物包括其中具有-Sn-官能性的基团，此处n是2-8，优选是2-4、尤其是二硫化物及四硫化物。具体这些基团包括C4H9-SS-C3H6-及C2H5-SS-C2H4-。嵌段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备水包油乳液的方法，该乳液包括至少一种可水解的硅烷，至少一种乳化剂及水，该方法包括步骤： Ⅰ）将至少一种乳化剂以重量比约１．５∶１．０－１．０∶４．０分散在水中； Ⅱ）通过混合所述乳化剂和水与至少一种可水解硅烷，制备一种浓缩油，该可水解硅烷具有通式： Ｒ↑［１］↓［ａ］Ｒ↑［２］↓［ｂ］Ｓｉ（ＯＲ↑［３］）↓［４－ａ－ｂ］ 其中 Ｒ↑［１］是杂原子取代的烃基团； Ｒ↑［２］独立地是未被取代的烃基团； Ｒ↑［３］是具有２－１０个碳原子的烷基、烷氧基烷基、芳基或芳烷基；和 ａ为０－３，ｂ为０－２； 条件是ａ＋ｂ＝１、２或３；各Ｒ基团是环状的、支链或直链的； 以使所述浓缩油包括按每１００份至少一种可水解硅烷计的约１－２８份所述乳化剂，和约１－５５份水； Ⅲ）缓慢搀水至所述浓缩油中，直到所述浓缩油出现反相。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：TM梅达，A查维斯，
申请(专利权)人：克鲁普顿公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]