一種石材用超疏水防護(hù)劑的制備方法及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種石材用超疏水防護(hù)劑 ，其組分為：通式為 R1nSi(R2O)4-n的非氟硅烷、硅樹(shù)脂及納米金屬氧化物溶膠，并以高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)的脂肪烴類溶劑作為稀釋劑。利用不貴的非含氟硅烷硅樹(shù)脂為原料配合納米級(jí)金屬氧化物溶膠，做成的超疏水石材防護(hù)劑，可使石材表面與水珠的接觸角大于150°，傾斜滾動(dòng)角小于15°，使石材超疏水和“自清潔”；處理石材后外觀顏色無(wú)變化；成本不高，使客戶易于接受；所用的溶劑為高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)無(wú)毒溶劑，生產(chǎn)運(yùn)輸使用安全。
【專利說(shuō)明】-種石材用超疏水防護(hù)劑的制備方法及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于疏水防護(hù)劑【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種石材用超疏水防護(hù)劑的制備方法及其 應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 天然石材，美觀雅致，是高檔的建筑裝修材料。天然石材包括花崗巖、大理石、砂巖 等品種。它們大多由娃酸鹽、碳酸鹽及鉛酸鹽組成。在大氣、陽(yáng)光紫外光作用下容易風(fēng)化， 尤其含碳酸鹽的石材巧日大理石)，在堿和酸的作用下，尤其在酸雨的作用下容易被侵蝕。石 材中有許多孔隙，雨水容易滲透進(jìn)去，一旦氣溫降至0°c W下，孔隙中的水就結(jié)冰，體積就膨 脹就會(huì)把孔隙脹大，使石材開(kāi)裂，年復(fù)一年石材就風(fēng)化了。所W石材的防護(hù)是必要的。
[0003] 石材防護(hù)劑原先是用蠟，油漆或是樹(shù)脂類成膜物保護(hù)，但影響石材外觀。為了外觀 不受影響而又能滲透到石材里面起防水作用，低分子有機(jī)娃化合物如娃焼，低分子娃樹(shù)脂 及低分子聚娃氧焼類可滿足此要求。娃焼、娃樹(shù)脂可W做成水性乳液型，也可W用本體或加 溶劑稀釋使用。乳液型的不需有機(jī)溶劑，安全價(jià)廉，但因親水乳化劑的存在，防水性不及溶 劑型的好，本體娃焼、娃樹(shù)脂價(jià)格較貴，如用本體娃焼娃樹(shù)脂處理石材，成本太高，所W-般 采用溶劑型的防護(hù)劑處理大理石、花崗巖。溶劑分醇類、醋類、姪類等種類，姪類又分芳香 姪類和脂肪姪類溶劑，按對(duì)人體、生物的毒性分，分有毒、低毒及無(wú)毒溶劑。甲醇、芳姪類溶 劑有毒，己醇異丙醇、脂肪姪類溶劑基本無(wú)毒。按沸點(diǎn)閃點(diǎn)高低分，有低沸點(diǎn)低閃點(diǎn)溶劑和 高沸點(diǎn)高閃點(diǎn)溶劑，沸點(diǎn)閃點(diǎn)越低，越易著火，越不安全。閃點(diǎn)高于64°的溶劑為不易著火 溶劑，比較安全。
[0004] W娃焼、低分子娃樹(shù)脂為防水劑，W醇、醋、姪類溶劑為稀釋劑，另加催化劑，是當(dāng) 前國(guó)內(nèi)外普遍使用的石材防水防護(hù)劑，廣泛用于石材尤其大理石、花崗巖等比較致密的石 材的防護(hù)。
[0005] 很早W前，人們就發(fā)現(xiàn)雨水落在荷葉上，很快積聚成水珠并在荷葉上滾動(dòng)，并把荷 葉上的灰塵帶走，人們把該種現(xiàn)象叫"超疏水"的"荷葉效應(yīng)"并且有"自清潔"作用。經(jīng) 電子顯微鏡觀察，荷葉表面具有超疏水、自清潔功能的原因在于；荷葉表面不但有一層致密 的絨毛，而且有納米級(jí)凹凸不平的表面，而且表面還復(fù)蓋一層蠟狀拒水膜。人們從此得到 啟發(fā)，如何使固體表面如石材、玻璃、陶瓷水泥等表面具自清潔的功能。為此，世界上發(fā)明 了不少專利，例如美國(guó)專利號(hào)US8202614，發(fā)明了 一種超疏水表面涂層的方法，采用疏水處 理的納米顆粒附著另一種微米顆粒上，再用聚氨醋成膜物粘合，涂到玻璃上，室溫干燥后， 得到超疏水表面，與水珠的接觸角大于150°，此專利所用的疏水化合物為全氣癸基娃焼， 價(jià)格貴；再者，如用于石材防護(hù)，相當(dāng)于涂層防護(hù)，勢(shì)必影響石材天然外觀。又如美國(guó)專利 US8147607-"疏水自清潔表面"，單純采用姪類溶劑和醇類溶劑加入納米級(jí)金屬氧化物 溶膠如二氧化娃，二氧化鐵及氧化鉛溶膠涂到固體表面，就可W使固體表面超疏水，水珠與 表面的接觸角大于150°，有的達(dá)160°，但由于無(wú)粘結(jié)材料，該層超疏水涂層附著不牢，在 外力作用下很快被破壞，失去超疏水作用。中國(guó)專利號(hào)201110127412. B--"表面疏水疏 油防護(hù)劑的制備方法"，采用二氧化鐵溶膠和娃焼偶聯(lián)劑，W全氣焼基丙稀酸醋共聚物為粘 合劑，W醇、麗為溶劑，得到石材超疏水防護(hù)劑，與水珠的接觸角為147°。該專利W全氣焼 基丙帰酸醋共聚物為成膜物，價(jià)格較貴，且也是涂層防護(hù)，對(duì)石材外觀有影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為克服上述的技術(shù)缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種石材用超疏水防護(hù)劑的制備方法及其應(yīng) 用，它利用不貴的非含氣娃焼娃樹(shù)脂為原料配合納米級(jí)金屬氧化物溶膠，做成的超疏水石 材防護(hù)劑，可使石材表面與水珠的接觸角大于150°，傾斜滾動(dòng)角小于15°，使石材超疏水 和"自清潔"，同時(shí)處理石材后外觀顏色無(wú)變化，且成本不高，使客戶易于接受，所用的溶劑 為高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)無(wú)毒溶劑，生產(chǎn)運(yùn)輸使用安全。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方法是；一種石材用超疏水防護(hù)劑，其組分 為；通式為R1"S"R20>4_"6啡氣娃焼、娃樹(shù)脂及納米金屬氧化物溶膠，并W高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)的脂 肪姪類溶劑作為稀釋劑。
[0008] 上述石材用超疏水防護(hù)劑的制備方法是；將上述組分按照適量比例提取，然后經(jīng) 超聲波分散，經(jīng)濃縮得到離也不分層、膽存穩(wěn)定超疏水石材防護(hù)劑，然后在使用高沸點(diǎn)、高 閃點(diǎn)的脂肪姪類溶劑作為稀釋劑對(duì)其進(jìn)行稀釋制備成工作液。
[0009] 上述超疏水石材用防護(hù)劑的使用方法： 首先將100%的超疏水防護(hù)劑濃縮液加D65溶劑，配成一定濃度的工作液，建議石材用 濃度為10%，不得低于5%的濃度，濃度高防水效果越化然后用噴涂、刷涂、親涂、浸涂等方 式處理主要是花崗巖和大理石的石材，待防護(hù)劑充分滲透到石材里面，為防水可靠，可涂刷 兩遍，待第一遍干后再刷第二遍；然后在無(wú)雨淋的環(huán)境下瞭干即固化1-3天后，便可檢測(cè)拒 水性和防水性，夏天氣溫高，放一天即有超疏水性.超疏水性的檢測(cè)最直觀的方法是將防 護(hù)劑干透的石板靠墻傾斜放置，用吸管吸干凈水(最好去離子水）滴在石材表面，或在水龍 頭下淋自來(lái)水，水珠滾動(dòng)，表示疏水好，且長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不吸水，表示超疏水。
[0010] 所述通式為Ri品妒0>4-n的非氣娃焼中Ri為碳原子數(shù)為1-18的焼基，R2為碳原子數(shù) 為1-3的焼基，n=l-2,該類娃焼分子中含有2-3個(gè)甲氧基或己氧基，在水份存在下容易水 解生成娃輕基，娃輕基在酸或堿作用下能互相縮聚成線型或H維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而焼基Ri具有 疏水作用，Ri中表示的焼基越長(zhǎng)，疏水作用越強(qiáng)，但滲透到石材里面的作用越差，一般碳鏈 為4-8個(gè)時(shí)，疏水作用和滲透能力達(dá)到一理想平衡。
[0011] 所述娃樹(shù)脂是娃焼在酸、堿作用下部分水解縮聚的預(yù)聚物，它的分子量較小，一般 不超過(guò)一萬(wàn)。
[0012] 所述納米金屬氧化物溶膠是娃焼如娃酸醋、鐵酸醋及鋒鹽、鉛鹽在酸、堿存在下在 醇類溶劑中水解，經(jīng)疏水娃焼處理得到的納米溶膠。它的用量為工作液中納米金屬氧化物 含 0. 1-1. 0%，最好 0. 5-0. 7〇/〇。
[001引所述高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)的脂肪姪類溶劑如D40、D65、D100,而W D65為最化因基閃點(diǎn) 大于64°，非危險(xiǎn)品，干燥速度適中。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是；1、利用不貴的非含氣娃焼娃樹(shù)脂為原料配合納米級(jí)金屬氧 化物溶膠，做成的超疏水石材防護(hù)劑，可使石材表面與水珠的接觸角大于150°，傾斜滾動(dòng) 角小于15°，使石材超疏水和"自清潔"；2、處理石材后外觀顏色無(wú)變化；3、成本不高，使客 戶易于接受；四是所用的溶劑為高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)無(wú)毒溶劑，生產(chǎn)運(yùn)輸使用安全。
[0015]

【具體實(shí)施方式】 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016] 一種石材用超疏水防護(hù)劑，其組分為；通式為Ri"Si妒0>4_。64非氣娃焼、娃樹(shù)脂及納 米金屬氧化物溶膠，并W高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)的脂肪姪類溶劑作為稀釋劑。
[0017] 上述石材用超疏水防護(hù)劑的制備方法是；將上述組分按照適量比例提取，然后經(jīng) 超聲波分散，經(jīng)濃縮得到離也不分層、膽存穩(wěn)定超疏水石材防護(hù)劑，然后在使用高沸點(diǎn)、高 閃點(diǎn)的脂肪姪類溶劑作為稀釋劑對(duì)其進(jìn)行稀釋制備成工作液。
[0018] 上述超疏水石材用防護(hù)劑的使用方法： 首先將100%的超疏水防護(hù)劑濃縮液加D65溶劑，配成一定濃度的工作液，建議石材用 濃度為10%，不得低于5%的濃度，濃度高防水效果越化然后用噴涂、刷涂、親涂、浸涂等方 式處理主要是花崗巖和大理石的石材，待防護(hù)劑充分滲透到石材里面，為防水可靠，可涂刷 兩遍，待第一遍干后再刷第二遍；然后在無(wú)雨淋的環(huán)境下瞭干即固化1-3天后，便可檢測(cè)拒 水性和防水性，夏天氣溫高，放一天即有超疏水性，超疏水性的檢測(cè)最直觀的方法是將防護(hù) 劑干透的石板靠墻傾斜放置，用吸管吸干凈水(最好去離子水）滴在石材表面，或在水龍頭 下淋自來(lái)水，水珠滾動(dòng)，表示疏水好，且長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不吸水，表示超疏水。
[0019] 所述通式為RinSi妒0>4_。的非氣娃焼中Ri為碳原子數(shù)為1-18的焼基，R2為碳原子數(shù) 為1-3的焼基，n=l-2,該類娃焼分子中含有2-3個(gè)甲氧基或己氧基，在水份存在下容易水 解生成娃輕基，娃輕基在酸或堿作用下能互相縮聚成線型或H維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而焼基Ri具有 疏水作用，Ri中表示的焼基越長(zhǎng)，疏水作用越強(qiáng)，但滲透到石材里面的作用越差，一般碳鏈 為4-8個(gè)時(shí)，疏水作用和滲透能力達(dá)到一理想平衡。
[0020] 所述娃樹(shù)脂是娃焼在酸、堿作用下部分水解縮聚的預(yù)聚物，它的分子量較小，一般 不超過(guò)一萬(wàn)。
[0021] 所述納米金屬氧化物溶膠是娃焼如娃酸醋、鐵酸醋及鋒鹽、鉛鹽在酸、堿存在下在 醇類溶劑中水解，經(jīng)疏水娃焼處理得到的納米溶膠。它的用量為工作液中納米金屬氧化物 含 0. 1-1. 0%，最好 0. 5-0. 7〇/〇。
[002引所述高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)的脂肪姪類溶劑如D40、D65、D100,而W D65為最化因基閃點(diǎn) 大于64°，非危險(xiǎn)品，干燥速度適中。
[002引實(shí)施例1 ;稱取辛基立己氧基娃焼150克，娃樹(shù)脂150克，納米二氧化娃溶膠15克， 經(jīng)超聲波分散，后濃縮得到納米超疏水防護(hù)劑，該防護(hù)劑在離也后會(huì)有沉淀，必須加少量脂 肪酸鹽，比如0. 1-1%鹽增稠劑，使其膽存穩(wěn)定。使用時(shí)，稱5-20%的該濃縮液，加入80-95% 的溶劑如D65稀釋，便得到無(wú)色透明的超疏水防護(hù)工作液。將要防護(hù)的石材如大理石清掃 干凈后，將工作液涂刷至石材表面，室溫瞭干后便有拒水效果；夏天室溫放置一晚后，表面 與水珠的接觸角便大于100-150°，多放幾晚，石材表面與水珠的接觸角便大于150°，甚 至能自由滾動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間不被石材表面吸收。
[0024] 實(shí)施例2 ;稱取辛基H己氧基娃焼120克，娃樹(shù)脂180克，納米氧化鋒溶膠18克， 同時(shí)加入硬脂酸鉛1克，經(jīng)超聲波分散，經(jīng)濃縮得到離也不分層、膽存穩(wěn)定超疏水石材防護(hù) 齊U ;用D65溶劑配成10%的石材防護(hù)工作液，處理大理石，室溫瞭干一晚后，便得到超疏水石 材。
[00巧]實(shí)施例3至實(shí)施例6 ;稱取辛基娃焼150克，和娃樹(shù)脂150克的量同實(shí)施例1，改變 納米二氧化娃溶膠的量，得到含不同納米金屬氧化物的濃縮防護(hù)劑，用溶劑D65配成10%的 工作液處理大理石，過(guò)兩天后，檢測(cè)水珠與石材表面的接觸角。
[0026] 根據(jù)上述實(shí)施例3至實(shí)施例6與實(shí)施例1比較后獲得下表：

【權(quán)利要求】
1. 一種石材用超疏水防護(hù)劑，其特征在于組分為：通式為氟硅烷、硅樹(shù) 脂及納米金屬氧化物溶膠，并以高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)的脂肪烴類溶劑作為稀釋劑。
2. 上述石材用超疏水防護(hù)劑，其特征在于制備方法是：將上述組分按照適量比例提 取，然后經(jīng)超聲波分散，經(jīng)濃縮得到離心不分層、貯存穩(wěn)定超疏水石材防護(hù)劑，然后在使用 高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)的脂肪烴類溶劑作為稀釋劑對(duì)其進(jìn)行稀釋制備成工作液。
3. 上述超疏水石材用防護(hù)劑，其特征在于使用方法： 首先將100%的超疏水防護(hù)劑濃縮液加 D65溶劑，配成一定濃度的工作液，建議石材用 濃度為10%，不得低于5%的濃度，濃度高防水效果越好，然后用噴涂、刷涂、輥涂、浸涂等方 式處理主要是花崗巖和大理石的石材，待防護(hù)劑充分滲透到石材里面，為防水可靠，可涂刷 兩遍，待第一遍干后再刷第二遍；然后在無(wú)雨淋的環(huán)境下晾干即固化1-3天后，便可檢測(cè)拒 水性和防水性，夏天氣溫高，放一天即有超疏水性.超疏水性的檢測(cè)最直觀的方法是將防 護(hù)劑干透的石板靠墻傾斜放置，用吸管吸干凈水(最好去離子水）滴在石材表面，或在水龍 頭下淋自來(lái)水，水珠滾動(dòng)，表示疏水好，且長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不吸水，表示超疏水。
4. 如權(quán)利要求1所述石材用超疏水防護(hù)劑，其特征在于所述通式為非氟 硅烷中R1為碳原子數(shù)為1-18的烷基，R2為碳原子數(shù)為1-3的烷基，n=l-2,該類硅烷分子 中含有2-3個(gè)甲氧基或乙氧基，在水份存在下容易水解生成硅羥基，硅羥基在酸或堿作用 下能互相縮聚成線型或三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而烷基R 1具有疏水作用，R1中表示的烷基越長(zhǎng)，疏水 作用越強(qiáng)，但滲透到石材里面的作用越差，一般碳鏈為4-8個(gè)時(shí)，疏水作用和滲透能力達(dá)到 一理想平衡。
5. 如權(quán)利要求1所述石材用超疏水防護(hù)劑，其特征在于所述硅樹(shù)脂是硅烷在酸、堿作 用下部分水解縮聚的預(yù)聚物，它的分子量較小，一般不超過(guò)一萬(wàn)。
6. 如權(quán)利要求1所述石材用超疏水防護(hù)劑，其特征在于所述納米金屬氧化物溶膠是硅 烷如硅酸酯、鈦酸酯及鋅鹽、鋁鹽在酸、堿存在下在醇類溶劑中水解，經(jīng)疏水硅烷處理得到 的納米溶膠； 它的用量為工作液中納米金屬氧化物含〇. 1-1. 〇%，最好〇. 5-0. 7%。
7. 如權(quán)利要求1所述石材用超疏水防護(hù)劑，其特征在于所述高沸點(diǎn)、高閃點(diǎn)的脂肪烴 類溶劑如D40、D65、D100,而以D65為最好，因基閃點(diǎn)大于64°，非危險(xiǎn)品，干燥速度適中。
【文檔編號(hào)】C04B41/84GK104261877SQ201410501511
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月27日
【發(fā)明者】周宇鵬, 周濤, 李國(guó)全 申請(qǐng)人:南雄鼎成化工有限公司