憎水剂、其制备方法及其应用[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 105060737 A (43)申请公布日 2015.11.18

(21)申请号 201510428099.X(22)申请日 2015.07.21

(71)申请人江苏科幸新材料股份有限公司

地址215633 江苏省苏州市张家港市扬子江

化工园东海路25号江苏科幸新材料股份有限公司(72)发明人林浩军 方炜

(74)专利代理机构常州市维益专利事务所

32211

代理人陆华君(51)Int.Cl.

C03C 25/40(2006.01)

权利要求书1页 说明书6页

(54)发明名称

憎水剂、其制备方法及其应用(57)摘要

本申请公开了一种憎水剂、其制备方法、及其应用，该憎水剂按照重量份包括：活性聚硅氧烷20～70份；烷基三乙氧基硅烷0～5份；乳化剂0～10份；防霉剂0.1～2份；消泡剂0.5～2份，以及去离子水14.4～79.4份。本发明的憎水剂与酚醛树脂相容，且加入量0.1-0.5％即可以使玻纤、岩棉、膨胀珍珠岩具有优异的憎水性。

C N 1 0 5 0 6 0 7 3 7 A CN 105060737 A

权 利 要 求 书

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1.一种憎水剂，其特征在于，按照重量份包括：

活性聚硅氧烷20～70份；烷基三乙氧基硅烷0～5份；乳化剂0～10份；防霉剂0.1～2份；消泡剂0.5～2份，以及去离子水10.4～79.4份。

2.根据权利要求1所述的憎水剂，其特征在于：所述活性聚硅氧烷是指含功能性官能团聚二甲基硅氧烷的总称，分子式为：

R1-(MeR3Si-O-)m-(Me2Si-O-)n-R2；其中，

R1:甲氧基、乙氧基、乙烯基甲氧基、氨基、羟基、乙烯基、或氢；R2:甲氧基、乙氧基、乙烯基甲氧基、氨基、羟基、乙烯基、或氢；R3:烷基C1-C6、氢、或乙烯基；m,n为1-1000的链节重复。

3.根据权利要求1所述的憎水剂，其特征在于：所述乳化剂为直链或支链C12/C14脂肪醇聚氧乙烯醚和聚醋酸乙烯混合物。

4.根据权利要求1所述的憎水剂，其特征在于：所述消泡剂为有机硅类消泡剂。5.根据权利要求1所述的憎水剂，其特征在于：所述防霉剂选自可以抑制霉菌生长的有酚类、氯酚类、或有机锡盐。

6.权利要求1所述憎水剂的制备方法，其特征在于：将活性聚硅氧烷和烷基三乙氧基硅烷混匀后加入乳化剂，同时常温下剪切成膏状物，然后加入去离子水，同时将防霉剂和消泡剂加入，得到憎水剂。

7.权利要求1所述憎水剂在岩矿棉、玻纤或膨胀珍珠岩上的应用。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述憎水剂的用量为岩矿棉、玻纤或膨胀珍珠岩干重的0.1％～0.5％。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述憎水剂稀释后直接喷涂于所述岩矿棉、玻纤或膨胀珍珠岩上，喷涂过程中，岩矿棉、玻纤或膨胀珍珠岩的表面温度控制在300～400℃。

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说 明 书

憎水剂、其制备方法及其应用

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技术领域

本申请属于建筑外墙用材料，特别是涉及一种岩棉、玻纤和膨胀珍珠岩憎水剂、其制备方法、及其应用。

[0001]

背景技术

建筑外墙保温系统是建筑节能的关键环节。传统的保温材料由于使用了大量易燃的材料，导致了众多火灾，造成的人员和财产损失非常大。[0003] 要做到外墙保温体系真正阻燃，必须使用岩棉等无机不燃材料做保温材料，然而这些无机材料极易吸潮，吸潮后保温性能急剧下降，并且增加重量，导致外墙保温系统变形和失效甚至脱落的危险。

[0004] 市场目前在无机保温材料主要使用的是岩棉、矿棉、玻纤和膨胀珍珠岩。在这些材料用于建筑外墙，国家也颁布了标准GB/T25975-2010，对憎水率、短期吸水率和长期吸水率等提出了明确要求。为规范无机保温材料提供了质量判断依据。[0005] 而这些保温材料选择的就是天然是多空的结构，极易吸水。典型的处理工艺是：玻纤岩棉是用酚醛+憎水剂+硅烷配成的溶液喷在高温岩棉表面，从而憎水剂在岩棉表面形成憎水膜，从而达到憎水。所以憎水剂必须是与水、酚醛和硅烷相容性好，才能应用到岩棉和玻纤憎水处理。

[0002]

发明内容

[0006]

本发明的目的在于提供一种憎水剂、其制备方法、及其应用，以克服现有技术中的

不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0008] 本申请实施例公开一种憎水剂，按照重量份包括：[0009] 活性聚硅氧烷20～70份；[0010] 烷基三乙氧基硅烷0～5份；[0011] 乳化剂0～10份；[0012] 防霉剂0.1～2份；[0013] 消泡剂0.5～2份，以及[0014] 去离子水10.4～79.4份。[0015] 优选的，在上述的憎水剂中，所述乳化剂为直链或支链C12/C14脂肪醇聚氧乙烯醚和聚醋酸乙烯混合物。[0016] 优选的，在上述的憎水剂中，所述活性聚硅氧烷是指含功能性官能团聚二甲基硅氧烷的总称，分子式为：

[0007] [0017]

R1-(MeR3Si-O-)m-(Me2Si-O-)n-R2；[0018] 其中，

[0019] R1:甲氧基、乙氧基、乙烯基甲氧基、氨基、羟基、乙烯基、或氢；

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说 明 书

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R2:甲氧基、乙氧基、乙烯基甲氧基、氨基、羟基、乙烯基、或氢；[0021] R3:烷基C1-C6、氢、或乙烯基；[0022] m,n为1-1000的链节重复。[0023] 优选的，在上述的憎水剂中，所述乳化剂为直链或支链C12/C14脂肪醇聚氧乙烯醚和聚醋酸乙烯混合物。[0024] 优选的，在上述的憎水剂中，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。[0025] 优选的，在上述的憎水剂中，所述防霉剂选自可以抑制霉菌生长的有酚类、氯酚类、或有机锡盐。[0026] 相应的，本申请实施例还公开了一种憎水剂的制备方法，将活性聚硅氧烷和烷基三乙氧基硅烷混匀后加入乳化剂，同时常温下剪切成膏状物，然后加入去离子水，同时将防霉剂和消泡剂加入，得到憎水剂。

[0027] 本申请实施例还公开了憎水剂在岩矿棉、玻纤或膨胀珍珠岩上的应用。[0028] 优选的，在上述的应用中，所述憎水剂的用量为岩矿棉、玻纤或膨胀珍珠岩干重的0.1％～0.5％。[0029] 优选的，在上述的应用中，所述憎水剂稀释后直接喷涂于所述岩矿棉、玻纤或膨胀珍珠岩上，喷涂过程中，岩矿棉、玻纤或膨胀珍珠岩的表面温度控制在300～400℃。[0030] 与现有技术相比，本发明的优点在于：[0031] (1)、本发明的憎水剂完全满足GB/T25975外墙保温用岩棉标准，使得无机材料成为高端外墙保温材料有了质量保证，实现了质的飞跃，具有经济意义。[0032] (2)、有机硅作为无毒无害、耐高低温、耐老化的材料，这种材料处理的岩棉、玻纤具有长期耐久性，配方具有优越性。[0033] (3)、本发明配方选择材料为活性聚硅氧烷和硅烷的混合体系，提高了憎水性能，同时由于使用了消泡剂，使得乳液在使用过程中不会因为泡沫积累而导致活性成分的吸收，从而保证了有机硅树脂成膜的稳定性，确保产品应用的稳定性，乳液制定工艺简单有效。应用到岩棉、玻纤和膨胀珍珠岩的技术可行性非常强。具体实施方式

[0034] 本申请实施例公开了一种憎水剂，按照重量份包括：[0035] 活性聚硅氧烷20～70份；[0036] 烷基三乙氧基硅烷0～5份；[0037] 乳化剂0～10份；[0038] 防霉剂0.1～2份；[0039] 消泡剂0.5～2份，以及[0040] 去离子水10.4～79.4份。[0041] 在上述憎水剂中，(活性)聚硅氧烷是指(含功能性官能团)聚二甲基硅氧烷的总称，分子式如下：R1-(MeR3Si-O-)m-(Me2Si-O-)n-R2，其中R1:甲氧基、乙氧基、乙烯基甲氧基、氨基、羟基、乙烯基、氢；[0043] R2:甲氧基、乙氧基、乙烯基甲氧基、氨基、羟基、乙烯基、氢；[0044] R3:烷基C1-C6,氢，乙烯基；

[0042]

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说 明 书

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m,n为1-1000的链节重复。[0046] 乙氧基硅烷为：R4-Si-(O-C2H5)3，其中[0047] R4：C1-C8烷基(甲基、乙基…)。[0048] 乳化剂：是乳浊液的稳定剂，是一类表面活性剂。乳化剂的作用是：当它分散在分散质的表面时，形成薄膜或双电层，可使分散相带有电荷，这样就能阻止分散相的小液滴互相凝结，使形成的乳浊液比较稳定。[0049] 乳化剂选自非离子型：直链或支链C12/C14脂肪醇聚氧乙烯醚和聚醋酸乙烯混合等。乳化剂的选择，是基于产品乳液的稳定性和于酚醛树脂的相容性而定的。我们选择的乳化剂，实践证明与岩棉和玻纤用酚醛树脂相容性非常好。[0050] 乳化工艺：材料在乳化剂帮助下通过高速剪切或者均质机使得不相容的两相物质形成稳定的液体，乳液有微乳和巨乳。[0051] 消泡剂，使用有机硅类消泡剂必须是水乳剂型或者自乳化型的消泡剂,其中水乳剂型主材料是聚硅氧烷和气相白炭黑混合后乳化成水包油乳液,该乳液具有抑制泡沫和消除泡沫的功能,且由于是聚硅氧烷类,所以与体系相容性好；另外也可以选择自乳化聚醚硅油消泡剂用来消泡抑泡。

[0052] 消泡剂用有机硅类消泡剂，来满足去泡和抑制泡沫，否则产品在使用过程中，产生大量泡沫，有效成分无法进入到岩棉和玻纤微孔内部，导致憎水率下降。

[0053] 本案的整个配方的设计含有乳化剂+带功能团的聚二甲基硅氧烷+硅烷+水+防霉剂+含硅消泡剂,综合性能反映出该配方生产的憎水剂在作为岩棉、玻纤和膨胀珍珠岩的处理液配置的方便性、最终处理产品达到憎水率超过99％。

[0054] 这个优势主要体现在使用过程中和岩棉和玻纤用的酚醛树脂溶液的相容性，使用过程中的无泡沫，从而喷洒在玻纤、岩棉表面的均匀性，最终的结果使得被处理后的玻纤、岩棉产品具有优异憎水性。

[0055] 性能的提高来自带功能性聚硅氧烷+功能性硅烷的活性成分，这些活性成分在配置岩棉、玻纤处理液时，加入量是0.2％憎水剂，33％的酚醛树脂+66.5％水+少量硅烷助剂，所以如果憎水剂和酚醛不相容，有效成分将发生絮凝，有效成分减少，在使用过程中可能堵塞喷嘴，从而导致使用失效或者有效含量降低。处理后的产品憎水率低。同时，如果配置的处理液，导致大量气泡，也会影响计量泵计量问题，同时喷出瞬间大量泡沫产生，使得玻纤、岩棉的表面吸收降低，最终也影响有效成分，从而影响憎水率。[0056] 配方中带功能性官能团聚二甲基硅氧烷+硅烷，相互可以反应，在岩棉和玻纤的微孔中吸附后，加温且在酸碱条件下反应成硅树脂膜，硅树脂膜具有憎水、透气功能。[0057] 其反应机理如下：

[0058] 功能性硅烷乙氧基水解后形成的3官能的羟基与2官能团的聚硅氧烷的功能性集团反映,脱出低分子乙醇,链在不断增长,形成网状硅树脂膜:[0059] R1-(MeR3Si-O-)m-(Me2Si-O-)n-R2+R4-Si-(O-C2H5)3---[0060] R1-(MeR3Si-O-)m-(Me2Si-O-)n-R2Si.-(O-C2H5)R4+2HO-C2H5

本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。

然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

[0061]

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说 明 书

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实施例1

[0063] 本实施例中，活性聚硅氧烷为R1-(MeR3Si-O-)m-(Me2Si-O-)n-R2，其中R1为甲氧基，R2为甲氧基，R3为甲基，m为30，n为15。乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和聚醋酸乙烯混合。消泡剂为聚硅氧烷和气相白炭黑混合后乳化成水包油乳液。

[0064] 将20重量份活性聚硅氧烷和2重量份烷基三乙氧基硅烷混合后，混匀后加入10重量份乳化剂，同时常温下用高速剪切15～30分钟成膏状物。测膏状物的粒径和水溶解性，合格后加入15重量份去离子水，同时将0.1重量份防霉剂和0.5重量份消泡剂加入，得到的乳白色液在岩棉、玻纤上具有优异的憎水性，添加时注意与酚醛树脂相容性测试，即添加顺序检测，不恰当的添加顺序将导致絮状物产生，添加处理料干重的0.1～0.5％的憎水性完全满足GB/T25975-2010要求，同时满足长期憎水性能，在有效含量60％时，建议最佳的加入比例为0.2％。

[0065] 采用GB/T 10299-2011实验方法对上述憎水剂进行实验，测定其憎水率均高于99％，达到并超过标准中的要求。[0066] 实施例2

[0067] 本实施例中，活性聚硅氧烷为R1-(MeR3Si-O-)m-(Me2Si-O-)n-R2，其中R1为氢基，R2为氢基，R3为甲基，m为12，n为500。乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和聚醋酸乙烯混合。消泡剂为聚硅氧烷和气相白炭黑混合后乳化成水包油乳液。

[0068] 将70重量份活性聚硅氧烷和4重量份烷基三乙氧基硅烷混合后，混匀后加入5重量份乳化剂，同时常温下用高速剪切15～30分钟成膏状物。测膏状物的粒径和水溶解性，合格后加入15重量份去离子水，同时将2重量份防霉剂和2重量份消泡剂加入，得到的乳白色液在岩棉、玻纤上具有优异的憎水性。

[0069] 采用GB/T 10299-2011实验方法对上述憎水剂进行实验，测定其憎水率均高于99％，达到并超过标准中的要求。[0070] 实施例3

[0071] 本实施例中，活性聚硅氧烷为R1-(MeR3Si-O-)m-(Me2Si-O-)n-R2，其中R1为乙氧基，R2为乙氧基，R3为乙烯基，m为23，n为700。乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和聚醋酸乙烯混合。消泡剂为聚硅氧烷和气相白炭黑混合后乳化成水包油乳液。

[0072] 将40重量份活性聚硅氧烷和5重量份烷基三乙氧基硅烷混合后，混匀后加入7重量份乳化剂，同时常温下用高速剪切15～30分钟成膏状物。测膏状物的粒径和水溶解性，合格后加入50重量份去离子水，同时将1重量份防霉剂和1.4重量份消泡剂加入，得到的乳白色液在岩棉、玻纤上具有优异的憎水性憎水剂。

[0073] 采用GB/T 10299-2011实验方法对上述憎水剂进行实验，测定其憎水率均高于99％，达到并超过标准中的要求。[0074] 应用例1：矿(岩)棉应用[0075] 1.相容性测试：憎水剂与各类岩棉用酚醛相容性非常好，与酚醛的水溶液相容性测试用以下两种方法：

a)取10克左右的酚醛树脂胶液，将憎水剂原液中有效活性成分0.1-0.15克加入

并搅拌，如无絮状物产生，即为相容，否则按方法b)顺序再检测。[0077] b)取10克左右的酚醛树脂胶液用水稀释2.5-3倍，搅拌均匀，加入憎水剂原液中

[0076]

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说 明 书

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有效活性成分0.1-0.15克，搅拌均匀，如无絮状物产生，即为相容。[0078] 由上述方法测试可知，本案的憎水剂与合格的酚醛或者丙烯酸树脂都相容。[0079] 注意：酚醛树脂由于活性高，在水中的溶解度随储存时间和储存温度变化，时间长和温度低都将导致水溶性下降，分层的酚醛树脂无法与憎水剂完全相容。

[0080] 2.搅拌均匀的混合液按比例均匀喷洒在矿(岩)棉上。由于岩棉温度高，活性物质可能固化，表面温度控制在300～400℃，需要注意喷嘴的清理，防止堵塞导致矿(岩)棉未处理到或者处理不完全。

[0081] 3.憎水剂原液中有效活性成分添加比例是矿(岩)棉干重的0.1％-0.5％。[0082] 4.处理好的材料在加热或常温下干燥直到恒重，根据GB/T 25975-2010检测，矿(岩)棉憎水率达到99％以上。同时28天的长期吸水率符合国际标准EN12087要求。[0083] 5.干燥恒重：150度，2-4小时；50-60度，2-3天。常温需要一周以上。

[0084]

从产品在不同客户使用，并且生产出的用于外墙保温用岩棉板取样送国家权威检测机关，南京玻纤院检测报告显示，在大生产试验生产出的岩棉板憎水率远高于国家标准要求，用生产实证证明用该产品处理岩棉后的产品憎水性能优异。[0086] 应用例2：玻纤应用

[0087] 憎水剂在玻纤上的应用与岩棉类似，同时可以添加硅烷偶联。憎水剂与各种硅烷偶联剂相容性良好。[0088] 应用例3：膨胀珍珠岩应用[0089] 1.憎水剂既可以现场调配，也可以按1:1至1:10的比例预先与水稀释成稀释液使用。调配预稀释液时，推荐在低速搅拌时缓慢加入水进行稀释。[0090] 2.稀释液直接喷涂在珍珠岩上，使用量为按照有效含量占处理料干重的0.2％左右即可。

[0091] 如果憎水剂喷淋在膨胀珍珠岩表面，温度控制在300～400℃，憎水剂喷嘴注意定期清理，防止堵塞，影响憎水剂的加入。[0092] 多加，对憎水率的提高很小。[0093] 应用对比例[0094] 憎水性数据，应用在膨胀珍珠岩上，检测方法ISO 303-77：

[0085] [0095]

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说 明 书

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[0096] [0097]

可以看到，憎水剂与行业同类产品比较，憎水性能优异。

对于憎水剂在膨胀珍珠岩憎水处理，不同的比例，看出产品的吸水率变化，从侧面证明使用量0.2％就可以使得被处理产品具有优异的憎水性能。加入量少，成本增加非常少。

[0098] 本发明憎水剂应用于岩棉，玻纤和膨胀珍珠岩的憎水性能好。[0099] 乳化剂的选择，是基于产品乳液的稳定性和与酚醛树脂的相容性而定的。我们选择的乳化剂，实践证明与岩棉和玻纤用酚醛树脂相容性非常好。[0100] 消泡剂用有机硅类消泡剂，来满足去泡和抑制泡沫，否则产品在使用过程中，产生大量泡沫，有效成分无法进入到岩棉和玻纤微孔内部，导致憎水率下降。[0101] 在玻纤棉表面憎水处理过程中，添加消泡剂，在按有效含量计量，建议最佳的加入比例为处理料干重0.2％，测试憎水率达到99％以上。而未添加消泡剂的憎水剂，同样在有效含量时，使用建议最佳的加入比例为0.2％的憎水剂，憎水率非常不稳定，取得样品的憎水率分布从80－99％，说明泡沫影响了憎水剂的均匀吸收。[0102] 防霉剂可以选择抑制霉菌生长的有酚类(如苯酚)、氯酚类(如五氯酚)、有机锡盐(如氯化三乙或三丁基锡等)等均可以使用。[0103] 最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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