一種石材防護劑及其製備方法
2023-10-06 10:49:54 2
一種石材防護劑及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種石材防護劑，包括1:1.5~4的有效成分與溶劑，所述有效成分由以下按重量份計的原料製成：羥基矽油90-110份，氨基矽烷偶聯劑5-10份，有機鹼催化劑0.1-0.5份，乙烯基矽烷5-10份，辛基矽烷5-10份，終止劑0.1-0.5份。本發明還公開了一種石材防護劑的製備方法。採用本發明，具有配方原料成本低，生產工藝簡單，無副產物，不汙染環境，物化性能優良，應用範圍廣泛和使用方便的特點。
【專利說明】一種石材防護劑及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石材防護領域，尤其涉及一種石材防護劑，同時本發明還涉及一種石材防護劑的其製備方法。
【背景技術】
[0002]石材作為最常用的建築材料之一，廣泛運用於各種建築中，但在日照、風化和水蝕等自然因素的作用，石材會發生病變、分解和碎裂，影響石材外觀，尤其是用於裝飾石材的飾面色彩。尤其隨著工業發展，如今國內部分地區出現較為嚴重的酸雨現象，加劇石材浸蝕的程度。為此，現有技術利用石材防護劑塗覆在石材表面，限制石材與汙染源的接觸，以達到防水，防油，耐酸鹼等目的。石材表面防護劑的種類很多，分類法不盡相同，按材料物性可分為:無機表面防護劑和有機表面防護劑；按防護方式可分為:半永久性防護(如石蠟、矽油等)和永久性防護(如樹脂塗料)；按作用機制可分為:表面成膜型和滲透固結型；按用途可分為:表面防護劑、底面防護劑等。
[0003]中國專利CN1539898A公開一種納米石材表面防護功能劑及防水防汙抗菌石材的製備方法，石材表面防護功能劑由抗菌劑和表面防護劑構成，其中表面防護劑是含鈦酸四異丙醋偶聯劑的石油性甲基含氫矽油。但表面防護劑原料成本較高，使用不便，不利於廣泛推廣使用。
[0004]中國專利CN102731142A公開一種新型石材浸泡式防護的防護劑及配製方法，可使防護無缺漏，飽和，提高防護效果和延長使用壽命，具有較高的經濟性和實用性。但配方中含有苯類有機物，具有毒副作用，長期使用將會影響人體健康。
[0005]現有的石材防護劑由於生產成本高、使用不便和具有毒副作用等原因，亟需提供一種石材防護劑可克服上 述諸多缺陷和不足，具有配方原料成本低，生產工藝簡單，無副產物，不汙染環境，物化性能優良，應用範圍廣泛和使用方便的特點。
【發明內容】
[0006]本發明所要解決的技術問題在於，提供一種石材防護劑，具有防汙性能優異，施工簡便的特點。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種石材防護劑，包括1:1.5~4的有效成分與溶劑，所述有效成分由以下按重量份計的原料製成:
羥基矽油90-110份；
氨基矽烷偶聯劑5-10份；
有機鹼催化劑0.1-0.5份；
乙烯基矽烷5-10份；
辛基矽烷5-10份；
終止劑0.1-0.5份。
[0008]作為上述方案 的改進，所述溶劑由以下按重量份計的原料製成:醋酸丁酯85-260份；
正丁醇70-240份；
表面活性劑1-5份。
[0009]作為上述方案的改進，所述氨基矽烷偶聯劑為氨基矽烷、氨基甲基矽烷、氨乙基氨丙基矽烷、氣乙基氣丙基甲基矽烷中的一種或組合；
所述乙烯基矽烷為乙烯基二乙氧基矽烷或乙烯基二甲氧基矽烷中的一種或組合；
所述辛基矽烷為辛基三乙氧基矽烷或辛基三甲氧基矽烷中的一種或組合。
[0010]作為上述方案的改進，所述有機鹼催化劑為鉀催化劑或四甲基氫氧化胺中的一種。
[0011]作為上述方案的改進，所述鉀催化劑由氫氧化鉀與含氫矽油在11(T125°C下攪拌加熱30min製成，所述鉀催化劑中含0.?%的氫氧化鉀。
[0012]相應地，本發明實施例還提供了一種石材防護劑的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟:
以重量份計將羥基矽油90-110份、氨基矽烷偶聯劑5-10份、有機鹼催化劑0.1-0.5份投入反應釜中，在90°C -110°C溫度條件下加熱攪拌6小時，得到中間產物；
向所述反應釜中加入乙烯基矽烷5-10份、辛基矽烷5-10份，在80°C -90°C溫度條件下繼續加熱攪拌2小時後，加入終止劑0.1-0.5份直至中和，得到所述石材防護劑的有效成分；
將有效成分冷卻至室溫後 加入溶劑，配成有效成份為20-40%含量的溶液即為石材防護劑。
[0013]作為上述方案的改進，所述氨基矽烷偶聯劑為氨基矽烷、氨基甲基矽烷、氨乙基氨丙基矽烷、氣乙基氣丙基甲基矽烷中的一種或組合；
所述乙烯基矽烷為乙烯基二乙氧基矽烷或乙烯基二甲氧基矽烷中的一種或組合；
所述辛基矽烷為辛基三乙氧基矽烷或辛基三甲氧基矽烷中的一種或組合。
[0014]作為上述方案的改進，所述有機鹼催化劑為鉀催化劑或四甲基氫氧化胺中的一種。
[0015]作為上述方案的改進，所述鉀催化劑由氫氧化鉀與含氫矽油在11(T125°C下攪拌加熱30min製成，所述鉀催化劑中含0.?%的氫氧化鉀。
[0016]作為上述 方案的改進，所述溶劑由以下按重量份計的原料製成:
醋酸丁酯85-260份；
正丁醇70-240份；
表面活性劑1-5份。
[0017]實施本發明，具有如下有益效果:
本發明所述石材防護劑通過輥塗、刷塗、噴塗或浸泡等方式塗覆在石材表面，滲透至石材微孔或裂縫中，在石材的表層和內部微孔表層形成保護膜，克服現有技術如石蠟防護劑在石材表面形成緻密的保護膜導致堵塞石材微孔的缺點，確保石材的透氣性。
[0018]另外，由於本發明石材防護劑引入乙烯基和辛基官能團，有利於提高防水和防油汙的性能，加上有機矽的作用使本 防護劑具有良好的耐酸鹼、防粘貼等特點。而且本防護劑不含現有類似防護劑中的苯類有機物，無毒副作用，不會產生有損人體健康的有毒氣體，可適用於裝飾石材的飾面。
[0019]再者，本發明石材防護劑只需塗刷一遍即可起防護效果，使用方便；應用範圍廣，可適用於各類石材如大理石、花崗巖、砂巖、人造石和混凝土製品等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明一種石材防護劑製備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。
[0022]本發明提供一種石材防護劑，包括1:1.5^4的有效成分與溶劑，所述有效成分由以下按重量份計的原料製成:
羥基矽油90-110份；
氨基矽烷偶聯劑5-10份；
有機鹼催化劑0.1-0.5份；
乙烯基矽烷5-10份；
辛基矽烷5-10份；
終止劑0.1-0.5份。
[0023]所述溶劑由以下按重量份計的原料製成:
醋酸丁酯85-260份；
正丁醇70-240份；
表面活性劑1-5份。
[0024]優選地，所述氨基矽烷偶聯劑為氨基矽烷、氨基甲基矽烷、氨乙基氨丙基矽烷、氨乙基氣丙基甲基矽烷中的一種或組合；
所述乙烯基矽烷為乙烯基二乙氧基矽烷或乙烯基二甲氧基矽烷中的一種或組合；
所述辛基矽烷為辛基三乙氧基矽烷或辛基三甲氧基矽烷中的一種或組合。
[0025]優選地，所述有機鹼催化劑為鉀催化劑或四甲基氫氧化胺中的一種。
[0026]優選地，所述鉀催化劑由氫氧化鉀與含氫矽油在11(T125°C下攪拌加熱30min製成，所述鉀催化劑中含ο.ι%的氫氧化鉀。
[0027]需要說明的是，本發明終止劑為酸性試劑，可與所述有機鹼催化劑反應，除去剩餘有機鹼催化劑，從而終止有效成分的生成反應。所述終止劑可為鹽酸、硫酸、醋酸、草酸中的一種。
[0028]本發明所述石材防護劑的表面活性劑採用陰離子型的琥珀酸鈉鹽，例如琥珀酸二異辛酯磺酸鈉，琥珀酸二異構烷基酯磺酸鈉等。
[0029]如圖1所示，本發明提供一種石材防護劑製備方法，包括以下步驟:
SlOO將羥基矽油、氨基矽 烷偶聯劑、有機鹼催化劑投入反應釜中，在90°C -110°c溫度條件下加熱攪拌6小時，得到中間產物。
[0030]羥基矽油和氨基矽烷偶聯劑在有機鹼催化劑的催化作用下，反應生成中間產物氨基矽油，為下一步反應作預處理。[0031]需要說明的是，所述氣基矽烷偶聯劑為氣基矽烷、氣基甲基矽烷、氣乙基氣丙基娃燒、氣乙基氣丙基甲基矽烷中的一種。
[0032]有機鹼催化劑為鉀催化劑或四甲基氫氧化胺中的一種，而鉀催化劑由氫氧化鉀與含氫矽油在11(T125°C下攪拌加熱30min製成，所述鉀催化劑中含0.?%的氫氧化鉀。
[0033]SlOl向所述反應釜中加入乙烯基矽烷5-10份、辛基矽烷5-10份，在80°C-90°C溫度條件下繼續加熱攪拌2小時後，加入終止劑0.1-0.5份直至中和，得到所述石材防護劑的有效成分。
[0034]乙烯基矽烷和辛基矽烷加入反應釜後，與中間產物氨基矽油反應生成氨基嵌段、兩端由乙烯基和辛基封端的長鏈有機矽烷，該產物即為本發明所述石材防護劑的有效成分。
[0035]國內石材防護普遍採用打蠟的方法來保護石材，然而採用石蠟防護劑並不是一種合理有效的保護方法。因為蠟是一種不透氣的密封保護性材料，當其覆蓋在石材表面後，石材原有的毛細孔及細紋均被阻塞，雖然外界的水和溼氣不能進入石材內部，可在一定程度上防止汙染，但石材內部和來自石材下方的溼氣由於密封臘的影響，也無法向外散發，水氣長期積存在石材內部，致使石材發生病變；並且若想進行防護工程時，已存在於石材表面的蠟反而是防護劑滲入石材內部最大的障礙，而導致防護層僅停留於蠟層表面而無法進行石材表面以下的防護功能，其可能發生防護失敗及使後續病變發生的危險大增，縮短石材壽命O
[0036]而本發明所述石材防護劑塗覆在石材表面後，本防護劑滲透至石材微孔或裂縫中，在石材的表層和內部微孔表層形成保護膜，從而達到防汙、防水、防油等的目的。既能出色防汙，又不影響石材的透氣性，可以避免石材內部溼氣滯留而造成的石材病變；灰塵和汙染只能浮於石材表面，便於清洗。
[0037]有效成分長鏈 有機矽烷中的氨基可與石材使本防護劑附著於石材上，不易發生保護膜剝落，而官能團乙烯基和辛基的引入，不僅增強本防護劑的疏水性，還提高防油汙的性能，加上有機矽的作用使本防護劑具有良好的耐酸鹼、防粘貼等特點。而且本防護劑不含現有類似防護劑中的苯類有機物，無毒副作用，不會產生有損人體健康的有毒氣體，可適用於裝飾石材的飾面。
[0038]其中，步驟SlOO和SlOl按重量份計原料包括如下:
羥基矽油90-110份；
氨基矽烷偶聯劑5-10份；
有機鹼催化劑0.1-0.5份；
乙烯基矽烷5-10份；
辛基矽烷5-10份；
終止劑0.1-0.5份。
[0039]優選地，步驟SlOO和SlOl按重量份計原料包括如下:
羥基矽油95-100份；
氨基矽烷偶聯劑7-9份； 有機鹼催化劑0.2-0.3份；
乙烯基矽烷5-8份；辛基矽烷6-8份；
終止劑0.2-0.3份。
[0040]S102將有效成分冷卻至室溫後加入溶劑，配成有效成份為20-40%含量的溶液即為石材防護劑。
[0041]所述溶劑按重量份計包括如下原料:
醋酸丁酯85-260份；
正丁醇70-240份；
表面活性劑1-5份。
[0042]其中，所述溶劑由醋酸丁酯、正丁醇和表面活性劑按配比直接混合配製而成。
[0043]通過將有效成分試劑與溶劑按比例混合配置成的石材防護劑，採用輥塗、刷塗、噴塗或浸泡等方式塗覆在石材表面，風乾30-60min即可，本發明石材防護劑只需塗刷一遍即可起防護效果，相對於現有技術多次分次塗刷，更方便使用。本發明石材防護劑應用範圍廣，可適用於各類石材如大理石、花崗巖、砂巖、人造石和混凝土製品等。
[0044]下面以具體實施例進一步闡述本發明。
[0045]實施例1 (O配方:
A、有效成分按重量份計原 料包括如下:
羥基矽油100份；
氨基矽烷8份；
鉀催化劑0.2份；
乙烯基三乙氧基矽烷7份；
辛基三乙氧基矽烷8份；
終止劑0.2份。
[0046]B、溶劑按重量份計包括如下:
醋酸丁酯150份；
正丁醇220份；
表面活性劑1份。
[0047](2)製備方法:
以重量份計將羥基矽油100份、氨基矽烷8份、鉀催化劑0.2份投入反應釜中，在100°C溫度條件下加熱攪拌6小時，得到中間產物；
向所述反應釜中加入乙烯基三乙氧基矽烷?份、辛基三乙氧基矽烷8份，在85°C溫度條件下繼續加熱攪拌2小時後，加入終止劑直至中和，得到所述石材防護劑的有效成分；
按配比直接混合醋酸丁酯、正丁醇和表面活性劑製成溶劑；
將有效成分冷卻至室溫後加入溶劑，配成有效成份為25%含量的溶液即為石材防護劑。
[0048]實施例2
(O配方:
A、有效成分按重量份計原料包括如下: 羥基矽油95份；氣基甲基矽烷10份；
四甲基氫氧化胺0.4份；
乙烯基二甲氧基矽烷6份；
辛基三甲氧基矽烷6份；
終止劑0.2份。
[0049]B、溶劑按重量份計包括如下:
醋酸丁酯90份；
正丁醇180份；
表面活性劑4份。
[0050](2)製備方法:
以重量份計將羥基矽油95份、氨基甲基矽烷10份、四甲基氫氧化胺0.4份投入反應釜中，在110°C溫度條件下加熱攪拌6小時，得到中間產物；
向所述反應釜中加入乙烯基三甲氧基矽烷6份、辛基三甲氧基矽烷6份，在90°C溫度條件下繼續加熱攪拌2小時後，加入終止劑直至中和，得到所述石材防護劑的有效成分；
按配比直接混合醋酸丁酯、正丁醇和表面活性劑製成溶劑；
將有效成分冷卻至室溫後 加入溶劑，配成有效成份為30%含量的溶液即為石材防護劑。
[0051]實施例3
(O配方:
A、有效成分按重量份計原料包括如下:
羥基矽油92份；
氨乙基氨丙基矽烷5份；
鉀催化劑0.3份；
乙烯基三乙氧基矽烷8份；
辛基三乙氧基矽烷9份；
終止劑0.3份。
[0052]B、溶劑按重量份計包括如下:
醋酸丁酯90份；
正丁醇80份；
表面活性劑2份。
[0053](2)製備方法:
以重量份計將羥基矽油92份、氨乙基氨丙基矽烷5份、鉀催化劑0.3份投入反應釜中，在98°C溫度條件下加熱攪拌6小時，得到中間產物；
向所述反應釜中加入乙烯基三乙氧基矽烷8份、辛基三乙氧基矽烷9份，在87°C溫度條件下繼續加熱攪拌2小時後，加入終止劑直至中和，得到所述石材防護劑的有效成分；
按配比直接混合醋酸丁酯、正丁醇和表面活性劑製成溶劑；
將有效成分冷卻至室溫後加入溶劑，配成有效成份為40%含量的溶液即為石材防護劑。
[0054]實施例4(O配方:
A、有效成分按重量份計原料包括如下:
羥基矽油96份；
氣乙基氣丙基甲基矽烷8份；
四甲基氫氧化胺0.1份；
乙烯基三乙氧基矽烷9份；
辛基三乙氧基矽烷7份；
終止劑0.3份。
[0055]B、溶劑按重量份計包括如下:
醋酸丁酯120份；
正丁醇100份；
表面活性劑3份。
[0056](2)製備方法:
以重量份計將羥基矽油96份、氨乙基氨丙基甲基矽烷8份、四甲基氫氧化胺0.1份投入反應釜中，在95°C溫度條 件下加熱攪拌6小時，得到中間產物；
向所述反應釜中加入乙烯基三乙氧基矽烷9份、辛基三乙氧基矽烷7份，在82°C溫度條件下繼續加熱攪拌2小時後，加入終止劑直至中和，得到所述石材防護劑的有效成分；
按配比直接混合醋酸丁酯、正丁醇和表面活性劑製成溶劑；
將有效成分冷卻至室溫後加入溶劑，配成有效成份為35%含量的溶液即為石材防護劑。
[0057]實施例5
(O配方:
A、有效成分按重量份計原料包括如下:
羥基矽油105份；
氨基矽烷6份；
四甲基氫氧化胺0.3份；
乙烯基二甲氧基矽烷8份；
辛基三甲氧基矽烷7份；
終止劑0.3份。
[0058]B、溶劑按重量份計包括如下:
醋酸丁酯190份；
正丁醇77份；
表面活性劑2份。
[0059](2)製備方法:
以重量份計將羥基矽油105份、氨基矽烷6份、四甲基氫氧化胺0.3份投入反應釜中，在102°C溫度條件下加熱攪拌6小時，得到中間產物；
向所述反應釜中加入乙烯基三甲氧基矽烷8份、辛基三甲氧基矽烷7份，在88 °C溫度條件下繼續加熱攪拌2小時後，加入終止劑直至中和，得到所述石材防護劑的有效成分； 按配比直接混合醋酸丁酯、正丁醇 和表面活性劑製成溶劑；將有效成分冷卻至室溫後加入溶劑，配成有效成份為32%含量的溶液即為石材防護劑。
[0060]上述實施例1-5製得有效成分為30%的石材防護劑分別塗覆於G3503天然花崗石上，以JC/T973-2005《建築裝飾用天然石材防護劑》標準檢測實施例1_5石材防護劑性能，發現實施例1-5石材防護劑皆具有良好的防水性、耐汙染性、耐酸鹼性、耐紫外線老化性和穩定性，詳見下表:
【權利要求】
1.一種石材防護劑，其特徵在於，包括1:1. 5^4的有效成分與溶劑，所述有效成分由以 下按重量份計的原料製成：90-110 份；5-10 份；0. 1-0. 5 份；5-10 份；5-10 份；0. 1-0. 5 份。
2.如權利要求1所述石材防護劑，其特徵在於，所述溶劑由以下按重量份計的原料製成醋酸丁酯85-260份；正丁醇70-240份；表面活性劑1-5份。
3.如權利要求1所述石材防護劑，其特徵在於，所述氨基矽烷偶聯劑為氨基矽烷、氨基 甲基娃燒、氣乙基氣丙基娃燒、氣乙基氣丙基甲基娃燒中的一種或組合；所述乙稀基娃燒為乙稀基二乙氧基娃燒或乙稀基二甲氧基娃燒中的一種或組合；所述辛基矽烷為辛基三乙氧基矽烷或辛基三甲氧基矽烷中的一種或組合。
4.如權利要求1所述石材防護劑，其特徵在於，所述有機鹼催化劑為鉀催化劑或四甲 基氫氧化胺中的一種。
5.如權利要求4所述石材防護劑，其特徵在於，所述鉀催化劑由氫氧化鉀與含氫矽油 在11(T125°C下攪拌加熱30min製成，所述鉀催化劑中含0. f 1%的氫氧化鉀。
6.一種如權利要求1所述石材防護劑的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟：以重量份計將羥基矽油90-110份、氨基矽烷偶聯劑5-10份、有機鹼催化劑0. 1-0. 5份 投入反應釜中，在90°C -110°C溫度條件下加熱攪拌6小時，得到中間產物；向所述反應釜中加入乙烯基矽烷5-10份、辛基矽烷5-10份，在80°C -90°C溫度條件 下繼續加熱攪拌2小時後，加入終止劑0. 1-0. 5份直至中和，得到所述石材防護劑的有效成 分；將有效成分冷卻至室溫後加入溶劑，配成有效成份為20-40%含量的溶液即為石材防 護劑。
7.如權利要求6所述石材防護劑的製備方法，其特徵在於，所述氨基矽烷偶聯劑為氨 基娃燒、氣基甲基娃燒、氣乙基氣丙基娃燒、氣乙基氣丙基甲基娃燒中的一種或組合；所述乙稀基娃燒為乙稀基二乙氧基娃燒或乙稀基二甲氧基娃燒中的一種或組合；所述辛基矽烷為辛基三乙氧基矽烷或辛基三甲氧基矽烷中的一種或組合。
8.如權利要求6所述石材防護劑的製備方法，其特徵在於，所述有機鹼催化劑為鉀催 化劑或四甲基氫氧化胺中的一種。
9.如權利要求8所述石材防護劑，其特徵在於，所述鉀催化劑由氫氧化鉀與含氫矽油 在11(T125°C下攪拌加熱30min製成，所述鉀催化劑中含0. f 1%的氫氧化鉀。
10.如權利要求6所述石材防護劑的製備方法，其特徵在於，所述溶劑由以下按重量份 計的原料製成：羥基矽油 氣基娃燒偶聯劑 有機鹼催化劑 乙稀基娃燒 辛基矽烷 終止劑醋酸丁酯85-260份；正丁醇70-240份；表面活性劑 1-5份。
【文檔編號】C04B41/49GK103881572SQ201410084628
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月10日 優先權日:2014年3月10日
【發明者】戚城 申請人:戚城