專利名稱：有機(jī)硅防水乳液及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑防水領(lǐng)域，特別是涉及一種有機(jī)硅防水乳液及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
近年來，盡管我國在建筑防水方面有很大的進(jìn)步。然而，目前建筑工程的防水材料和防水技術(shù)還不能夠完全適應(yīng)形勢的發(fā)展，因混凝土結(jié)構(gòu)防水造成的滲漏情況比較嚴(yán)重，屋面漏水現(xiàn)象普遍存在。據(jù)有關(guān)資料介紹“部分城市房屋滲漏問題已經(jīng)成為公害。每年全國竣工的房屋建筑有I億平方米，其中30%的建筑物不到3年就出現(xiàn)滲漏”。有關(guān)部門曾對(duì)現(xiàn)有的房屋建筑進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，抽樣表明全國城市約有60%的房屋存在不同程度的滲漏。每年耗資的防水維修費(fèi)達(dá)12億人民幣以上。建筑防水問題日益受到國家和人民的共同關(guān)注。開發(fā)防水新材料，是我國住建部的重點(diǎn)規(guī)劃之一。在國外，對(duì)建筑滲漏的問題也沒有很好的解決。據(jù)日刊批露，對(duì)水量大、水質(zhì)差的隧道漏水，目前根治尚有困難。據(jù)調(diào)查，日本已建的鐵路隧道中有71%產(chǎn)生不同程度的滲水。地下滲漏問題比屋面問題更為嚴(yán)重，據(jù)資料對(duì)我國國內(nèi)10省市210個(gè)地下建筑調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有嚴(yán)重滲透的工程占57%，微量滲漏的占80%以上。造成滲漏的原因是多種多樣的。據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，屬于施工因素的占48%，設(shè)計(jì)因素占26%，材料因素的占20%，管理因素的占6%。其中，在材料因素中，防水涂料造成的滲漏占44. 3%，剛性混凝土造成的滲漏的占38. 7%，并且用于滲漏的維護(hù)費(fèi)用占全部維修費(fèi)用的50%。滲漏不僅要花費(fèi)大量的資金和勞動(dòng)力進(jìn)行返修，而且還嚴(yán)重影響用戶的正常使用。房屋嚴(yán)重滲漏，就會(huì)出現(xiàn)屋外下雨，室內(nèi)漏雨，墻上淌水，地下流水的現(xiàn)象。日復(fù)一日，房屋內(nèi)墻面就會(huì)滲漏而使墻皮大片剝落,有的墻面因而長期滲漏潮濕而發(fā)霉變味,儲(chǔ)存食品、商品腐爛變質(zhì)，影響正常的生活和生產(chǎn)。不僅如此辦公室、機(jī)房等儀器，變電場所因長期的滲漏會(huì)導(dǎo)致精密儀器銹蝕、失靈，嚴(yán)重的引起火災(zāi)。由此可見，滲漏問題不僅使得國家蒙受巨大的損失，而且影響人們的身心健康，甚至危及地面建筑和交通安全。因此，減少滲漏和克服其危害的意義深遠(yuǎn)。混凝土滲水的原理主要是由于外壓作用、或由于其中的毛細(xì)孔吸附混凝土表面的水，或者由于兩者的綜合作用。毛細(xì)孔吸水是由于毛細(xì)孔表面張力而在混凝土的水泥砂漿內(nèi)產(chǎn)生吸附水的驅(qū)動(dòng)力之故。水和混凝土界面間的接觸角一般小于90度，其合力能驅(qū)使水進(jìn)入毛細(xì)孔中。建筑防水效果的好壞，關(guān)鍵在于防水材料是否先進(jìn)、科學(xué)、耐久。傳統(tǒng)的防水材料如浙青加油租，存在著易老化、壽命短 、施工難度大、成本高等缺點(diǎn)；改性浙青卷材、APP (無規(guī)立構(gòu)聚丙烯)、SBS (苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物)卷材、BBI (雙苯磺酰亞胺)砂衆(zhòng)防水材料等不耐老化，耐水性不好，受溫度變化影響后，卷材與基體極易脫開，產(chǎn)生裂口與空鼓等缺點(diǎn)，接頭易開裂。這些普通的防水劑的防水原理是通過堵塞磚石材料的孔眼以排斥外面的水分侵入，由于小孔被堵死，造成墻體不透氣，因此當(dāng)水分從磚石孔隙排出時(shí)，它能沖破表面的防水涂層，致使涂層的壽命很短。此外，這些材料在建筑復(fù)雜部位不易施工，技術(shù)要求高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。為了保護(hù)建筑物，必須尋求一種施工簡便、既可防止水分由外面進(jìn)入又不封閉基材內(nèi)部透氣微孔的防水材料。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種有機(jī)硅防水乳液及其制備方法與應(yīng)用，以提高防水材料的防水效果和使用壽命?；谏鲜瞿康?，本發(fā)明提供的有機(jī)硅防水乳液，由以下原料按照各自重量份配比組成含有活性基團(tuán)的硅烷或硅氧烷廣100份，硅烷偶聯(lián)劑Γ100份，乳化劑f 20份和水600 22000 份?？蛇x地，所述含有活性基團(tuán)的硅烷或者硅氧烷中的所述活性基團(tuán)選自羥甲基、羥乙基、羥丙基、氨甲基和氨乙基中的至少一種，并且所述含有活性基團(tuán)的硅烷或者硅氧烷具有約10(Γ2000道爾頓的分子量，至少含有一個(gè)硅原子并且含有至少一個(gè)碳鏈長度為廣10的燒氧取代基。可選地，所述硅烷偶聯(lián)劑選自十六烷基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和四乙基四烯丙基環(huán)四硅氧烷中的至少一種，而且所述含有活性基團(tuán)的硅烷或者硅氧烷的黏度約為30(T500mPa · S。較佳地，所述含有活性基團(tuán)的硅烷或者硅氧烷選自羥乙基封端聚二甲基硅烷、羥乙基封端聚二甲基硅氧烷、羥甲基封端聚二甲基硅烷和羥甲基封端聚二甲基硅氧烷中的至少一種。 可選地，所述乳化劑為非離子表面活性劑。優(yōu)選地，所述非離子表面活性劑為HLB值約為2 20的脂肪醇聚氧乙烯醚?？蛇x地，所述防水乳液的pH彡7?？蛇x地，所述防水乳液具有平均粒徑為約15(T300nm的微粒，其中，所述含有活性基團(tuán)的硅烷或硅氧烷和所述硅烷偶聯(lián)劑共占所述微粒的f90%。本發(fā)明還提供了一種制備所述有機(jī)硅防水乳液的方法，包括I)將含有活性基團(tuán)的硅烷或硅氧烷和一部分水加入帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，以約400^600轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢杓sO. 8^1. 2小時(shí)；2)將硅烷偶聯(lián)劑、乳化劑和余量的水加入另一個(gè)帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，以約400^600轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢杓s1. 5^2. 5小時(shí)；3)將步驟I)和步驟2)得到的攪拌物混合，并置于超聲乳化器中進(jìn)行室溫乳化5^15分鐘，制得奶白色的有機(jī)硅防水乳液。本發(fā)明還提供了一種所述有機(jī)硅防水乳液的應(yīng)用，所述防水乳液與建材摻混或者涂刷于建材表面，所述建材選自磚塊、石材、混凝土塊、砂漿和水泥漿中的至少一種。從上面所述可以看出，根據(jù)本發(fā)明提供的制備方法所獲得的有機(jī)硅防水乳液平均粒徑為約15(T300nm，具有滲透力強(qiáng)和防水性能持久的優(yōu)點(diǎn)，防水抗?jié)B評(píng)定結(jié)論為P24，達(dá)到超強(qiáng)抗?jié)B水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國際水平(目前國際最高級(jí)別為P12)。而且，制備和使用所述防水乳液的過程中均無“三廢”產(chǎn)生和排放問題，對(duì)環(huán)境友好，是精細(xì)化工持續(xù)發(fā)展的新方向。所述有機(jī)硅防水乳液含有高純度的硅(氧)烷，這種硅(氧)烷為小分子結(jié)構(gòu)，施用后會(huì)與空氣及暴露在酸性或堿性環(huán)境中的建筑物基底中的水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成羥基團(tuán)。這些羥基團(tuán)與建筑物基底結(jié)合，形成斥水處理層。由于堿性環(huán)境(如澆制不久的混凝土)會(huì)刺激該反應(yīng)并加速斥水表面的形成，因此該防水乳液適用于建材的摻混與表面防水處理。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供的有機(jī)硅防水乳液，由以下原料按照各自重量份配比組成含有活性基團(tuán)的硅烷或硅氧烷廣100份，硅烷偶聯(lián)劑Γ100份，乳化劑f 20份和水60(Γ22000份。可選地，所述含有活性基團(tuán)的硅烷或者硅氧烷中的所述活性基團(tuán)選自羥甲基、羥乙基、羥丙基、氨甲基和氨乙基中的至少一種，并且所述含有活性基團(tuán)的硅烷或者硅氧烷具有約10(Γ2000道爾頓的分子量，至少含有一個(gè)硅原子并且含有至少一個(gè)碳鏈長度為廣10的燒氧取代基。可選地，所述娃燒偶聯(lián)劑選自十TK燒基二乙氧基娃燒、羊基二甲氧基娃燒、稀丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷和四乙基四烯丙基環(huán)四硅氧烷中的至少一種，而且所述含有活性基團(tuán)的硅烷或者硅氧烷的黏度約為30(T500mPa · S。較佳地，所述含有活性基團(tuán)的硅烷或者硅氧烷選自羥乙基封端聚二甲基硅烷、羥乙基封端聚二甲基硅氧烷、羥甲基封端聚二甲基硅烷和羥甲基封端聚二甲基硅氧烷中的至少一種?？蛇x地，所述乳化劑為非離子表面活性劑。
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優(yōu)選地，所述非離子表面活性劑為HLB值約為2 20的脂肪醇聚氧乙烯醚?？蛇x地，所述防水乳液的pH彡7?？蛇x地，所述防水乳液具有平均粒徑為約15(T300nm的微粒，其中，所述含有活性基團(tuán)的硅烷或硅氧烷和所述硅烷偶聯(lián)劑共占所述微粒的f90%。本發(fā)明還提供了一種制備所述有機(jī)硅防水乳液的方法，包括I)將含有活性基團(tuán)的硅烷或硅氧烷和一部分水加入帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，以約400^600轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢杓sO. 8 1. 2小時(shí)；2)將硅烷偶聯(lián)劑、乳化劑和余量的水加入另一個(gè)帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，以約400^600轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢杓s1. 5^2. 5小時(shí)；3)將步驟I)和步驟2)得到的攪拌物混合，并置于超聲乳化器中進(jìn)行室溫乳化5^15分鐘，制得奶白色的有機(jī)硅防水乳液。本發(fā)明還提供了一種所述有機(jī)硅防水乳液的應(yīng)用，所述防水乳液與建材摻混或者涂刷于建材表面，所述建材選自磚塊、石材、混凝土塊、砂漿和水泥漿中的至少一種。以下實(shí)施例中所用原料均購自北京化友工貿(mào)有限公司。實(shí)施例1將黏度約為30(T500mPa *s的羥乙基封端聚二甲基硅氧烷20kg和水40kg加入帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，以500轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢杓sI小時(shí)。將硅烷偶聯(lián)劑烯丙基三甲氧基硅烷20kg、乳化劑脂肪醇聚氧乙烯醚(AE0-23)2kg和水600kg加入另一個(gè)反應(yīng)釜中以480轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢杓s2小時(shí)。然后，將上述兩個(gè)體系的攪拌物混合，并置于超聲乳化器中進(jìn)行室溫乳化10分鐘，制得奶白色的超強(qiáng)抗?jié)B有機(jī)硅建筑防水乳液，所述防水乳液微粒的平均粒徑為約15(T300nm。實(shí)施例2將黏度約為30(T500mPa *s的羥乙基封端聚二甲基硅烷20kg和水40kg加入帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，以520轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢杓s1.1小時(shí)。將硅烷偶聯(lián)劑烯丙基三甲氧基硅烷20kg、乳化劑脂肪醇聚氧乙烯醚(AE0-9)1. 4kg和水600kg加入另一個(gè)反應(yīng)釜中以500轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢杓s2.1小時(shí)。然后，將上述兩個(gè)體系的攪拌物混合，并置于超聲乳化器中進(jìn)行室溫乳化12分鐘，制得奶白色的超強(qiáng)抗?jié)B有機(jī)硅建筑防水乳液，所述防水乳液微粒的平均粒徑為約15(T300nm。實(shí)施例3將黏度約為300 500mPa *s的輕甲基封端聚二甲基娃氧燒IOkg和水40kg加入帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，以600轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢杓sO. 8小時(shí)。將硅烷偶聯(lián)劑3-氨丙基三乙氧基硅烷30kg、乳化劑脂肪醇聚氧乙烯醚(AE0-15)2. 8kg和水600kg加入另一個(gè)反應(yīng)釜中以500轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢杓s2小時(shí)。然后，將上述兩個(gè)體系的攪拌物混合，并置于超聲乳化器中進(jìn)行室溫乳化8分鐘，制得奶白色的超強(qiáng)抗?jié)B有機(jī)硅建筑防水乳液，所述防水乳液微粒的平均粒徑為約15(T300nm 。實(shí)施例4將黏度約為300 500mPa · s的輕甲基封端聚二甲基娃燒5kg和水40kg加入帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，以450轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢杓s1. 2小時(shí)。將硅烷偶聯(lián)劑3-氨丙基三乙氧基硅烷35kg、乳化劑脂肪醇聚氧乙烯醚(AE0-7) 2. 8kg和水600kg加入另一個(gè)反應(yīng)釜中以550轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢杓s2. 5小時(shí)。然后，將上述兩個(gè)體系的攪拌物混合，并置于超聲乳化器中進(jìn)行室溫乳化15分鐘，制得奶白色的超強(qiáng)抗?jié)B有機(jī)硅建筑防水乳液，所述防水乳液微粒的平均粒徑為約15(T300nm。實(shí)施例5將黏度約為300 500mPa *s的輕丙基封端聚二甲基娃氧燒18kg和水40kg加入帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，以400轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢杓s1. 2小時(shí)。將硅烷偶聯(lián)劑四乙基四烯丙基環(huán)四娃氧燒22kg、乳化劑脂肪醇聚氧乙烯醚(AE0-23)1. 8kg和水600kg加入另一個(gè)反應(yīng)釜中以490轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢杓s1. 5小時(shí)。然后，將上述兩個(gè)體系的攪拌物混合，并置于超聲乳化器中進(jìn)行室溫乳化7分鐘，制得奶白色的超強(qiáng)抗?jié)B有機(jī)硅建筑防水乳液，所述防水乳液微粒的平均粒徑為約15(T300nm。實(shí)施例6將黏度約為300 500mPa *s的輕丙基封端聚二甲基娃燒15kg和水40kg加入帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，以580轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢杓sO. 8小時(shí)。將硅烷偶聯(lián)劑四乙基四烯丙基環(huán)四娃氧燒25kg、乳化劑脂肪醇聚氧乙烯醚(AE0-23)1. 8kg和水600kg加入另一個(gè)反應(yīng)釜中以490轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢杓s2. 4小時(shí)。然后，將上述兩個(gè)體系的攪拌物混合，并置于超聲乳化器中進(jìn)行室溫乳化11分鐘，制得奶白色的超強(qiáng)抗?jié)B有機(jī)硅建筑防水乳液，所述防水乳液微粒的平均粒徑為約15(T300nm。有機(jī)娃乳液是重要的有機(jī)娃產(chǎn)品之一，在工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。有機(jī)娃聚合物中既有碳、氫等有機(jī)物組成元素，又有硅、氧等無機(jī)物組成元素，它的分子結(jié)構(gòu)接近于硅酸鹽的結(jié)構(gòu)，是一種典型的半無機(jī)高分子。有機(jī)硅分子中含有S1-O鍵和S1-C鍵，S1-O鍵能高達(dá)443. 5KJ/mol，硅和氧的電負(fù)性差較大，接近于離子鍵，從而賦予它耐熱、抗氧化、耐輻射等性能。S1-C鍵中的Si很難形成Sp2雜化軌道，因而難以形成Si=C鍵，所以S1-O鍵旋轉(zhuǎn)，分子體積大、密度低，從而賦予分子很高的憎水性。有機(jī)硅防水劑在建筑結(jié)構(gòu)和建筑物表面，提高它們的防水性、抗?jié)B性和耐久性。相對(duì)于傳統(tǒng)防水材料，有機(jī)硅具有憎水性好、與基材吸附性強(qiáng)、滲透力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。而且，有機(jī)硅防水材料價(jià)格適中，耐侯性能優(yōu)異和環(huán)境友好等突出的優(yōu)點(diǎn)是一般涂料無法比擬的。本發(fā)明提供的有機(jī)硅防水乳液可與水以(TlO萬體積單位比例稀釋，與建材勻漿，也可以涂刷與建材表面。所述防水乳液常溫儲(chǔ)存穩(wěn)定期約2年，具有施用工藝簡便、防水久、抗?jié)B強(qiáng)、耐熱、抗氧化、耐輻射以及環(huán)境友好等優(yōu)良性能。將本發(fā)明提供的防水乳液涂刷于混凝土表面，涂刷前后的吸水率和滲透性如下表
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)硅防水乳液，其特征在于，所述有機(jī)硅防水乳液由以下原料按照各自重量份配比組成含有活性基團(tuán)的硅烷或硅氧烷f 100份，硅烷偶聯(lián)劑Γ100份，乳化劑f 20份和水600 22000份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅防水乳液，其特征在于，所述含有活性基團(tuán)的硅烷或者硅氧烷中的所述活性基團(tuán)選自羥甲基、羥乙基、羥丙基、氨甲基和氨乙基中的至少一種，并且所述含有活性基團(tuán)的硅烷或者硅氧烷具有10(Γ2000道爾頓的分子量，至少含有一個(gè)硅原子并且含有至少一個(gè)碳鏈長度為廣10的烷氧取代基，而且所述含有活性基團(tuán)的硅烷或者硅氧烷的黏度為30(T500mPa · S。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機(jī)硅防水乳液，其特征在于，所述含有活性基團(tuán)的硅烷或者硅氧烷選自羥乙基封端聚二甲基硅烷、羥乙基封端聚二甲基硅氧烷、羥甲基封端聚二甲基硅烷和羥甲基封端聚二甲基硅氧烷中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3中任意一項(xiàng)所述的有機(jī)硅防水乳液，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑選自十六燒基二乙氧基娃燒、羊基二甲氧基娃燒、烯丙基二甲氧基娃燒、3-氨丙基二乙氧基硅烷和四乙基四烯丙基環(huán)四硅氧烷中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求Γ3中任意一項(xiàng)所述的有機(jī)硅防水乳液，其特征在于，所述乳化劑為非離子表面活性劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有機(jī)硅防水乳液，其特征在于，所述非離子表面活性劑為HLB值為2 20的脂肪醇聚氧乙烯醚。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅防水乳液，其特征在于，所述防水乳液的PH( 7。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅防水乳液，其特征在于，所述防水乳液具有平均粒徑為15(T300nm的微粒，其中所述含有活性基團(tuán)的硅烷或硅氧烷和所述硅烷偶聯(lián)劑共占所述微粒的I 90%。
9.一種制備根據(jù)權(quán)利要求廣8中任意一項(xiàng)所述的有機(jī)硅防水乳液的方法，其特征在于，所述方法包括 O將含有活性基團(tuán)的硅烷或硅氧烷和一部分水加入帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，以400^600轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢鐿. 8 1. 2小時(shí)； 2)將硅烷偶聯(lián)劑、乳化劑和余量的水加入另一個(gè)帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，以40(Γ600轉(zhuǎn)/分鐘的速度室溫?cái)嚢?. 5^2. 5小時(shí)； 3)將步驟I)和步驟2)得到的攪拌物混合，并置于超聲乳化器中進(jìn)行室溫乳化5 15分鐘，制得奶白色的有機(jī)娃防水乳液。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求廣8中任意一項(xiàng)所述的有機(jī)硅防水乳液的應(yīng)用，其特征在于，所述防水乳液與建材摻混或者涂刷于建材表面，所述建材選自磚塊、石材、混凝土塊、砂漿和水泥漿中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機(jī)硅防水乳液，所述有機(jī)硅防水乳液由以下原料按照重量份配比組成含有活性基團(tuán)的硅烷或硅氧烷1~100份，硅烷偶聯(lián)劑4~100份，乳化劑1~20份和水600~22000份。本發(fā)明還提供其制備方法，包括1)將含有活性基團(tuán)的硅烷或硅氧烷和水加入帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，攪拌約0.8~1.2小時(shí)；2)將硅烷偶聯(lián)劑、乳化劑和水加入另一個(gè)帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，攪拌約1.5~2.5小時(shí)；3)將步驟1)和步驟2)得到的攪拌物混合，并置于超聲乳化器中進(jìn)行乳化，制得奶白色的有機(jī)硅防水乳液。該防水乳液具有滲透力強(qiáng)和防水性能持久的優(yōu)點(diǎn)，防水抗?jié)B評(píng)定結(jié)論為P24，適用于建材的摻混與表面防水處理。
文檔編號(hào)C04B103/65GK103043946SQ20131000227
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月5日
發(fā)明者于化平, 梅向東 申請(qǐng)人:于化平