Водный гидрофобизирующий состав
Изобретение относится к получению гидрофобизирующих составов, используемых для придания атмосферо-, водостойкости и морозостойкости строительным материалам как искусственного, так и естественного происхождения, а также для гидрофобизации сорбентов для ликвидации аварийных разливов нефтепродуктов. Техническая задача - разработка гидрофобизатора, устойчивого к действию углекислоты, находящейся в воздухе или воде, и обеспечивающего длительный водоотталкивающий эффект поверхности обработанного материала. Предложен водный гидрофобизирующий состав (мас.%) на основе алкилдигидросиликоната натрия (78,3-81,3) и силиката натрия и/или калия (10,2-18,0), дополнительно содержащий продукт взаимодействия алкилполигидридсилоксана с неорганической апротонной кислотой (0,72-11,5) при их соотношении от 1:0,44 до 1:0,57. В качестве неорганической апротонной кислоты состав содержит борную или ортофосфорную кислоту. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к получению водоотталкивающих (гидрофобных) составов для придания атмосферо-, водостойкости и морозостойкости различным материалам, таким как картон, а также изделиям из бетона и известняка, а также гидрофобизации сорбентов для ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов с поверхности земли или воды.
Известна широко применяемая на практике группа гидрофобизаторов на основе растворимых в воде кремнийорганических соединений, выпускаемых отечественной промышленностью под торговыми марками ГКЖ-10, ГКЖ-11, ГКЖ-11 М и других модификаций, применяемых в строительстве для защиты зданий от воздействия влаги (В.М.Трофимов, В.М.Мовчанюк. Гидрофобная защита строительных материалов, конструкций, зданий и внутренних помещений. Санкт-Петербург, 1997, с.7).
Основным недостатком таких гидрофобизаторов является то, что процесс перехода в жидкую фазу (воду) является обратимым, а именно после высыхания воды с поверхности материала последующее обильное смачивание поверхности приводит к вымыванию кремнийорганического соединения.
Кроме того, при атмосферном воздействии в виде воздушно-паровой фазы на поверхности, обработанной такими гидрофобизаторами, происходит в основном карбонизация кремнийорганического соединения под воздействием СО2, содержащегося в воздухе с последующим проникновением влаги во внутренние слои материала, из этого следует необходимость обновления поверхности путем периодической обработки ее свежими порциями таких гидрофобизаторов.
Известен водный гидрофобизирующий состав, полученный смешиванием алкилсиликоната щелочного металла, водорастворимого силиката щелочного металла и неорганической кислоты (US 2441422, М. кл. 106-634, опубл. 1946). При этом в качестве неорганической кислоты используют преимущественно серную кислоту.
Известный гидрофобизирующий состав представляет собой гелеобразный состав с рН 3-8, и при его использовании для обработки материалов с поверхности он не проникает внутрь материалов, что не позволяет придавать водоотталкивающие свойства материалам на длительный срок.
Область применения такого гидрофобизатора ограничена.
Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является водный гидрофобизирующий состав на основе алкилдигидросиликоната натрия и силиката натрия и/или калия (RU 2093630, М. кл. D21Н 21/16, С09D 1/04, опубл. 20.10.97).
При этом в качестве алкилдигидросиликоната натрия используют метил- или этилдигидросиликонат натрия, а перед его смешиванием с силикатом натрия и/или калия алкилдигидросиликонат натрия смешивают с фосфорной и/или борной кислотой.
Известный состав характеризуется способностью к глубокой пропитке материалов, обеспечивающей гидрофобный эффект на длительный срок.
Однако такой гидрофобизатор не обеспечивает необходимой устойчивости материалам к действию углекислоты.
Новым техническим результатом настоящего изобретения является создание гидрофобизатора, устойчивого к действию углекислоты, находящейся в воздухе или в воде, и обеспечивающего водоотталкивающий эффект поверхности обработанного материала более 10 лет.
Этой технический результат достигается тем, что водный гидрофобизирующий состав на основе алкилдигидросиликоната натрия и силиката натрия и/или калия дополнительно содержит продукт взаимодействия алкилполигидридсилоксана натрия с неорганической апротонной кислотой при их соотношении от 1:0,44 до 1:0,57 и следующем соотношении компонентов (мас.%): алкилдигидросиликонат натрия 78,3-81,3; силикат натрия и/или калия 10,2-18,0; продукт взаимодействия алкилполигидридсилоксана с неорганической апротонной кислотой 0,72-11,5. При этом водный гидрофобизирующий состав содержит в качестве неорганической апротонной кислоты борную или ортофосфорную кислоту, в качестве алкилдигидросиликоната натрия содержит гидрофобизирующие жидкости ГКЖ-10 или ГКЖ-11, выпускаемые соответственно по ГОСТ 13032-77 и ТУ 6-02-604-76; в качестве алкилполигидридсилоксана содержит К-136-46, выпускаемую по ГОСТ 10834-76.
Такая обработка поверхности материалов позволяет получить обработанную поверхность, очень устойчивую во времени (срок эксплуатации ˜10 лет) за счет устойчивости к действию углекислоты, находящейся в воздухе или в воде.
Предлагаемый гидрофобизирующий состав получают, используя следующий механизм химических реакций:
а) смешивая К-136-46, представляющий собой продукт формулы
где n - количество звеньев = Si(H)O в цепи (10<n<15), с фосфорной кислотой, получают продукт их взаимодействия;
б) полученный продукт при перемешивании вводят в смесь, содержащую ГКЖ-10 или ГКЖ-11 и силикат Na и/или К; при этом силикат NaH/или К с избытком фосфорной кислоты образует смесь солей натрий (калий) фосфатов (NaHPO4, Na2PO3 и т.д.), которые, взаимодействуя с ГКЖ-10 или ГКЖ-11, образуют смесь фосфорсиликатов Na (или К).
Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами 1-5, представленными в таблице.
Водный гидрофобный состав по примерам 1-4 испытывают путем нанесения на картон, высушивания покрытия и определения гидрофобных свойств (гидрофобный эффект после погружения образца в воду на 72 час, мас.%; капиллярный подсос после обработки изделия через 72 час, мас.%). Результаты представлены в таблице.
Водный гидрофобный состав по примеру 5 испытывают путем нанесения на строительный камень, высушивания покрытия и определения гидрофобных свойств (гидрофобный эффект после погружения образца в воду на 72 час, мас.%; капиллярный подсос после обработки изделия через 72 час, мас.%). Результаты представлены в таблице.
Анализ таблицы показывает, что гидрофобный эффект, достигаемый объектами (картон, строительный камень) при их обработке предлагаемым гидрофобизирующим составом, значительно выше, чем по прототипу (пример 6).
При этом капиллярный подсос объектами при их обработке предлагаемым гидрофобизирующим составом значительно ниже, чем у объекта, обработанного гидрофобизатором по прототипу, что достигается за счет нахождения в обработанном объеме объектов сложного состава, содержащего как смесь фосфорсиликатов Na (или К), так и смесь продуктов взаимодействия К-136-46 с фосфорной кислотой.
Таким образом, предлагаемый гидрофобизатор обеспечивает более устойчиво обработанную поверхность к действию углекислоты, находящейся в воздухе или в воде, обеспечивает обработанной поверхности водоотталкивающий эффект на более длительный период (более 10 лет).
| Состав гидрофобизатора и гидрофобный эффект | ||||||||||
| №№ п/п примеров | Компоненты состава | Глубина пропитки, мм | Гидрофобный эффект | |||||||
| Алкил (этил)гидридполисилоксановая жидкость К-136-41, мас.% | Неорганическая апротонная кислота | Соотношение алкил(этил)гидридполисилоксана к неорганич. апротонной кислоте | Алкилдигидросиликонат Na, ГКЖ-11, мас.% | Силикат натрия/калия, мас.% | Продукт взаимодействия, мас.% | После погружения образца в воду на 72 час, мас.% | Капиллярный подсос обработки изделия через 72 час, мас.% | |||
| Ортофосфорная, мас.% | борная, мас.% | |||||||||
| 1 | 0,5 | 0,22 | - | 1:0,44 | 81,28 | 18,0 | 0,72 | 3 | 1,8 | 1,7-1,8 |
| 2 | 0,9 | - | 0,39 | 1:0,43 | 81,11 | 17,6 | 1,29 | 4 | 1,7 | 1,5-1,7 |
| 3 | 1,3 | 0,56 | - | 1:0,41 | 80,94 | 17,2 | 1,86 | 4 | 1,6 | 1,6-1,8 |
| 4 | 5,0 | 2,17 | - | 1:0,43 | 79,33 | 13,5 | 7,17 | 5 | 1,2 | 1,2-1,3 |
| 5 | 7,3 | 4,2 | - | 1:0,57 | 78,3 | 10,2 | 11,5 | 6 | 0,7 | 0,8-1,0 |
| 6 прототип | нет | 4,2 | - | - | 77,3 | 18,5 | - | 6-7 | 3,0 | 2,0-2,7 |
1. Водный гидрофобизирующий состав на основе алкилдигидросиликоната натрия и силиката натрия и/или калия, отличающийся тем, что он дополнительно содержит продукт взаимодействия алкилполигидридсилоксана с неорганической апротонной кислотой при их соотношении от 1:0,44 до 1:0,57 и следующем соотношении компонентов, в мас.%:
| алкилдигидросиликонат натрия | 78,3-81,3 |
| силикат натрия и/или калия | 10,2-18,0 |
| продукт взаимодействия алкилполигидридсилоксана | |
| с неорганической апротонной кислотой | 0,72-11,5 |
2. Водный гидрофобизирующий состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве неорганической апротонной кислоты он содержит борную или ортофосфорную кислоту.
