處理材料的組合物及其處理方法

2023-06-03 13:43:01

專利名稱：處理材料的組合物及其處理方法
技術領域：
本發明一般涉及一種組合物而，更具體而言，涉及用於材料處理的組合物及其處
理方法。
背景技術：
某些材料易於發生因為各種因素，尤其是水和昆蟲(例如，白蟻，某些類型的螞 蟻，以及其它令人頭疼的昆蟲)所致的損壞。例如，典型地暴露於水導致許多材料，如各種 木質產品，絕緣材料，新聞紙，乾式牆和砌牆磚塊發生開裂，變形，罅裂，以及發生褪色和發 黴。而且，水和/或昆蟲的損毀經常導致這些材料腐爛和腐朽。典型地，水和/或昆蟲損壞 導致材料所損壞部分的實際替換代價高昂，費事和不便。廠家已經在銷售各種處理用產品，這種處理產品據信能防止或降低水和/或昆蟲 對其所施用的材料的損壞的可能性。然而，這些處理產品，尤其是有關效率，成本關注，施用 便利，處理持續時間和給予保護的持續時間，還並非完全令人滿意。另外，這些處理產品並未增強所處理材料的強度。而且，這些處理產品並未用於巖 石增強巖石穩定性和/或強度而防止巖石堵塞鑽頭或所鑽出的孔洞。因此，提供一種處理材料的組合物是合乎需要的。提供一種處理各種材料而有效 對抗水侵蝕和損壞的組合物，也是合乎需要的。提供一種處理各種材料而有效對抗昆蟲侵 蝕和損壞的組合物，進一步是合乎需要的。提供一種處理材料而增強材料的強度和/或阻 燃性，也進一步是合乎需要的。提供一種處理材料的組合物而防止材料堵塞鑽頭，仍然進一 步是合乎需要的。另外，提供一種處理時間相對較短的組合物，是合乎需要的。因此，在本 領域內，提供滿足這些需要的組合物和方法仍是所需的。

發明內容
因此，本發明的一個目的是提供用於處理各種材料的新組合物及其處理方法。本發明的另一目的是通過用於處理各種材料而保護材料對抗水侵蝕和/或昆蟲 損壞的新組合物。
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本發明還有的另一目的是提供用於處理各種材料而增強所述材料的強度和/或 阻燃性的新組合物。本發明還有的另一目的是提供用於處理各種材料而防止材料堵塞鑽頭的新組合 物。為了實現前述目的，本發明是一種包括至少一種氯矽烷，至少一種含鹼物質和至 少一種溶劑的材料處理組合物，以滲透所述材料處理組合物所接觸的材料。另外，本發明是一種用於處理材料的方法，包括以下步驟提供一種含有至少一種 氯矽烷，至少一種含鹼物質和至少一種溶劑的組合物，以及將組合物接觸所述材料以滲透 該材料。本發明的一個優點是，提供了用於處理各種材料的新組合物。本發明另一優點是， 該組合物處理各種材料有效對抗水侵蝕和損壞。本發明還有的另一優點是，組合物處理材 料有效對抗昆蟲侵蝕和損壞。本發明還有的另一優點是組合物增強所處理材料的強度和/ 或阻燃性。本發明還有的另一優點是該組合物能夠用於處理材料而防止材料堵塞鑽頭。本 發明還有的優點是該組合物相當廉價而易於施用。本發明還有的另一優點是該組合物具有 相對較短的處理時間。本發明的其它目的、特性和優點在閱讀隨後的描述之後將會易於理解，而也同樣
更好理解。
具體實施例方式本發明包括用於防腐，保護和處理主體材料賦予穩定性，強度和/或保護作用而 對抗各種損壞源，包括但不限於水，酶，真菌，火和昆蟲的組合物及其使用方法。本文中所用的術語「防腐」，「保護」和「處理」本文中可以互換使用，是指用於處 理處理主體材料而穩定化作用，強度增強，或用於防止由於任何源，包括但不限於水，酶，真 菌，火和昆蟲所致損壞的保護的任何方法和組合物。本文中所用術語「主體材料」是指包括 任何能夠用本發明組合物進行防腐，保護和/或處理的物體，包括但不限於木質產品(即， 含有任何木材用量的產品)，纖維材料(例如，植物，棉花等)，紙張(例如，紙板，包裝，屋頂 油紙，塗層絕緣紙，灰板紙，新聞紙，紙巾等)絕緣材料，乾式牆，無定形材料(例如，玻璃)， 巖石(例如，海綿巖)和砌牆磚(例如，磚塊)。根據本發明的一個具體實施方式

，本發明組合物包括至少一種含矽烷材料和一種 載體如溶劑。矽烷一般定義為一類含矽物質，類似於烷烴，即，具有SiNH2N+2通式的直鏈飽 和鏈烷烴，其中N是等於1或更大的整數。含矽烷物質優選是以三氯甲矽烷(化學式 CH. sub. 3C1. sub. 3Si)的形式，但是，其它形式的含矽烷材料也是可接受的。適用於實施本 發明的其它含矽烷物質的實例包括但不限於(氯甲基)三氯矽烷； [3-(七氟異丙氧基)丙基]三氯矽烷；1，6- 二(三氯甲矽烷基)己烷；3-溴丙基三氯矽烷；烯丙基溴二甲基矽烷；
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烯丙基三氯矽烷；溴甲基氯代二甲基矽烷；溴代硫羥矽烷(bromothimethylsilane)；氯代(氯甲基)二甲基矽烷；氯代二異丙基辛基矽烷；氯代二異丙基矽烷；氯代二甲基乙基矽烷；氯代二甲基苯基矽烷；氯代二甲基矽烷；氯代二苯基甲基矽烷；氯代三乙基矽烷；氯代三甲基矽烷；二氯二甲基矽烷；二氯甲基矽烷；二氯甲基乙烯基矽烷；二苯基二氯矽烷；二叔丁基氯矽烷；乙基三氯矽烷；碘代三甲基矽烷；戊基三氯矽烷；苯基三氯矽烷；三氯(3，3，3_三氟丙基)矽烷；三氯(二氯甲基)矽烷；和三氯乙烯基矽烷。溶劑優選是烴，優選烷烴的形式，但是其它溶劑也是可接受的。例如，室溫下是液 體的烴是可接受的。這些烴的實例包括但不限於，戊烷，己烷和庚烷。另外，對於一些應用 而言，低碳烴可以使用。應該理解到，溶劑是疏水有機溶劑。也應該理解到，溶劑滲透待處 理材料並將矽烷浸透待處理的材料。根據本發明的另一實施方式，溶劑可以是乾燥的醇而起到載體作用。例如，這種幹 燥醇是無水醇，包括但不限於，無水丙烯醇。例如，丙烯醇與含矽烷物質混合而形成一種溶 液。另外，含鹼物質如苛性液體或氣體(強度取決於殘留在材料中的HCL/氯化物)可以包 括於溶液中。在一個實施方式中，含鹼物質是加入到幹醇和含矽烷物質中而形成一種溶液 的氨(NH3)。應該理解到，含鹼物質將會中和所處理材料中的任何潛在的HCL而縮短促進含 矽烷物質完全結合而使所處理材料產生約7-8的pH水平。根據本發明的另一實施方式，本發明的組合物包括至少含殺蟲劑的物質，至少一 種含矽烷物質和至少一種溶劑。含殺蟲劑的物質優選是硼酸酐(化學式=B2O3)，但是其它形式的含硼物質也是可 接受的。通過非限制性實例的方式，硼砂(化學式Na2B4O7H2O)和四水八硼酸二鈉(化學 ζ =Na2B8O13H2O)也可以使用。有效的防真菌和耐火性採用基於主體材料總重量而負載0.1
6重量％的硼就能獲得。然而，為了防止鑽木昆蟲出沒(例如，螞蟻和白蟻)，一般需要負載 1 2重量％的硼。對於更加問題重重的昆蟲，如臺灣白蟻，一般需要負載7重量％的硼。 因此，本發明提供了一種向主體材料中引入至少約0. 1重量％ 至少約7重量％的含殺蟲 劑物質如硼的產品及其使用方法，並將其密封而防止環境因素(例如，雨水)從主體材料內 部將其浸取出來。應該理解到，除了硼之外的其它有機含殺蟲劑的物質也可以使用。本發明組合物可以包括其它添加劑。其它添加劑如塗料或染色劑都可以使用。添 加劑用滲透所處理材料的溶劑和含矽烷物質負載。例如，著色劑可以是一種處理和著色木 質產品的組合物的添加劑。應該理解到，其它類型的有機添加劑可以用於處理這些材料。處理材料的方法&待處理的材料為了使用本發明的組合物處理各種材料，而製備本發明組合物。隨後，將該組合物 施用於待處理的材料。例如，組合物局部施用於待處理的處理。本發明的組合物能夠進行 施用而處理幾種類型的各種材料，包括但不限於以下幾種1)木質材料，如紙，新聞紙和其 它紙產品；幻絕緣材料，如塗紙的聚氨酯填充絕緣材料；幻乾式牆材料，如板磚；4)砌牆材 料，如砌牆磚力)纖維材料，如棉花；6)無定形材料，如玻璃；和7)巖石材料，如海綿巖。應 該理解到，對於具體的木質產品，如電線桿和鐵路枕木，低級烴溶劑可以使用，如柴油可以 用於該組合物中。在一個具體實施方式

中，含矽烷物質，含鹼物質和溶劑如幹醇的組合物經過製備 而形成一種溶液。溶液隨後滴入氣井和/或油井中，在其中組合物接觸巖石如海綿巖。組 合物由於醇的作用滲入海綿巖中。在海綿巖中氨接觸水而形成路易斯酸(NH4+)而起到催化 劑作用。該催化劑驅使矽烷反應而導致矽烷與海綿巖發生交聯。應該理解到，這種交聯保 持海綿巖不會堵塞所鑽探的孔洞。根據本發明的一般性教導，在以下實施例1中描述了示例性組合物的製備實施例I將約50mL的THF加入到250mL的錐形燒瓶中。將約1. Og的硼酸酐(B2O3)加入該 燒瓶中並進行攪拌。混合物首先渾濁，但是在經過5分靜置而逐漸澄清。在燒瓶底部剩餘 少量化03。隨後向溶液中緩慢加入10 15mL三氯甲基矽烷。沒有觀察到放熱反應的可視 跡象。溶液保持清澈。為了確定實施例I這種製備的示例性防腐組合物的有效性，在一塊膠合板的所處 理部分和未處理部分之間實施對照測試。對照測試的結果描述於以下實施例II中實施例II使用滴眼器將幾滴實施例I中製備的組合物沉積到一片膠合板中。隨著將製備的 溶液加入木材樣品中沒有觀察到放熱反應的跡象或惡臭味HCl氣體的逸出。組合物除了垂 直滲透通過木板之外還水平擴散木板表面。在所處理的區域用水衝洗而其有效排斥水。在 未處理部分立即吸水。在該板子的邊沿也沉積幾滴溶液而確定溶劑(即THF)對膠合作用 的影響。螺絲刀和刮鏟用於試著分層。這種努力未成功。為了進一步確定實施例I中製備的示例性組合物的有效性，在一塊硬木板的所處 理部分和未處理部分之間實施對照測試。對照測試的結果描述於以下實施例III中實施例III將幾滴實施例I中製備的組合物施加於實心硬木板。樣品在暴露於水之前容許靜
7置幾分鐘。一旦乾燥，在樣品表面上沒有觀察到無白色殘餘物。即使就樣品一側處理，兩側 都排斥水。根據本發明一般性的教導，在以下實施例IV中描述了另一示例性組合物的製備實施例IV將20mL的THF加入IOOmL的燒杯中。向THF溶劑中加入約IgB2O3和ImL三氯甲 基矽烷。總體積為約22mL。為了確定實施例IV中製備的示例性組合物的有效性，在一塊膠合板的所處理部 分和未處理部分之間實施對照測試。對照測試的結果描述於以下實施例V中實施例V將一塊膠合板，5/8in. X5/8in. X 3_l/2in.，放入燒杯中並部分浸沒在實施例IV 中製備的組合物中，燒杯加蓋約5分。5分之後，該塊膠合板移出兵進行空氣乾燥。燒杯中 剩餘組合物的體積降低了 2 3mL，或約10%。在膠合板表面上滅有觀察到白色沉積物。 表面樣品從處理和未處理部分都進行取樣以在顯微鏡下進行評價。樣品之間沒有可察覺的 差異。所處理的膠合板看起來如同玻璃或白色棉花塗層一樣。在心材和邊材的外觀上沒有 差異。未處理的膠合板的細胞看起來是空的，而那些處理過的木質看起來如同用玻璃塗層。 當甲醇液滴加入膠合板樣品中時，所處理的樣品起泡並在樣品表面上看起來像果凍。然而， 所衝刷的水在未處理的膠合板上易於吸收。該塊膠合板(l/2inXl/2inX3/4in)置於含 有IOmL水的IOOmL燒杯中並用表面皿蓋住。樣品容許靜置24h並隨後將膠合板從水中移 出。浙濾實驗的水的FIlR顯示弱峰OSOOcnT1。峰並未嚴格按照矽烷參照峰的情況進行定 義。所處理的膠合板在24h浸泡水中之後表面上沒有顯示出矽烷的信號。然而，在所有側 面都易於排斥水。切面也排斥水，即使其絕沒有直接接觸組合物。其遠離組合物l/2in. 3/4in.。對於使用溶劑，如THF，與僅僅使用純甲基三氯矽烷相比能夠觀察到幾個受益之 處，包括(1)通過稀釋(例如，用THF)純甲基三氯矽烷溶液而成本降低；( 沒有觀察到顯 著的放熱反應；(3)在所處理的主體材料表面上沒有留下白色殘餘物；(4)硼和矽烷易於滲 透並擴散通過主體材料而在一個步驟中遞送；( 使用前幾乎沒有或沒有必需乾燥時間； (6)在CCA工藝過程期間循環處理時間顯著降低(7)沒有觀察到膠合板分層或降解；(8)所 處理的主體材料賦予了防水性；(9)所處理主體材料賦予耐昆蟲性(由於硼存在)；(10)所 處理主體材料賦予阻燃性(由於硼存在)；和(11)所處理材料抗浙濾。為了確定本發明組合物硼滲透和駐留特性，按照以下實施例VI的描述進行實驗實施例VI在2L錐形燒瓶中加入SOOmL THF。磁力攪拌棒低速開始攪拌。向該攪拌的溶液中 緩慢加入6. 895g(0. 7wt%的溶劑)氏03。混合物容許攪拌20 30分。溶液清澈，但是一些 未溶解的化03仍存在於燒瓶底部。向該攪拌的溶液中經由氮氣加壓導管在10分的時間內 輸入200mL甲基三氯矽烷。體系表現良好而沒有觀察到放熱反應的跡象。這產生約20體 積％的甲基三氯矽烷溶液。溶液攪拌10分並隨後停止攪拌。少量的未溶解化03殘留在燒 瓶底部。500mL的等分試樣傾析於兩個IL的每一個燒杯中並用大表面皿蓋住。第一組木塊 具有尺寸為linX2inX5/8in。第二組木塊具有3/4in3。每一樣品的木塊單個置於其各自 溶液中。較小的表面皿放置於燒杯內而使表面皿重量保持木材樣品完全浸沒。樣品容許在
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溶液中靜置lh。在整個過程中產生一些氣泡，Ih處理之後，木塊從溶液中移出並容許空氣 乾燥過夜。這些木片在乾燥時看起來像「發煙」。這煙據信是鹽酸。其可能生成於木材表面 上存在的未反應甲基三氯矽烷的水解。溶液看起來渾濁而早處理之後微微脫色。據觀察，可能將木材於上述組合物的Ih時間太長。所處理的木材由於木材表面上 過量的矽烷而具有發煙傾向(即，逸出HCl)。上述組合物5 10分的暴露可能更充分實現 前述受益。另外，用上述組合物處理Ih的木材外觀看起來呈灰色或外觀蒼白。這可能是由於 硼的原因。這種特性在用上述組合物處理材料5 10分時並不存在。根據本發明的另一個具體實施方式

，含硼物質優選在含矽烷材料之前和與之分開 而浸透主體物質。據觀察，將硼以或更高的濃度(基於所處理木材產品的總重量)引入到木材 產品中最有效的方法，是採用水作為溶劑，而不是烴如THF，而優選在加壓處理容器的影響 之下進行。儘管THF因為其通常用於硼化學中而最初用作含硼物質的溶劑，但是問題是硼在 THF中可溶性微小而必須使用重複的處理循環才能達到在未處理的木材產品中的硼 載入量。因此，因為在所需溶劑類型上的差異，優選含硼物質在含矽烷物質引入木材產品之 前並與之分開引入木材產品中。在4h用含硼材料/水溶液處理的時間之後，這應該產生的最終硼濃度。應 該理解到，載入更高的硼濃度能夠通過改變(例如，增加)含硼處理溶液中硼濃度和/或通 過改變(例如，增加)處理時間而實現。則這就確定溼的所處理木材產品(即，浸透硼的) 是否能夠隨後用含矽烷物質(例如，甲基三氯矽烷溶液)處理而產生可接受的結果。根據本發明另外的一個實施方式，據觀察，戊烷溶劑的性能和成本，對於將甲基三 氯矽烷施加至溼的浸透硼的木質產品中的目的，都優於THF。通過以非限制性實例的方式，戊烷中甲基三氯矽烷的優選濃度，其中甲基三氯矽 烷以1vol. % 3vol. %的量存在，應該用於處理浸透硼的木質產品方面。例如，後木質產 品如鐵路枕木或許需要存在更高水平的甲基三氯矽烷，而較薄的木質產品，如圍牆和甲板 的加襯和特殊規格的木材，或許需要存在較低水平的甲基三氯矽烷。然而，至少一個暴露表 面(未處理或未塗漆的)表面一般將是必要的，才能將含硼物質引入現存的木質化結構中。為了確定所處理的(即浸透硼的)木材產品上可替代方法學的矽烷滲透特性，按 照以下實施例VII的描述進行實驗實施例VII首先，製備Ivol. %的甲基三氯矽烷/戊烷溶液並施加於用水飽和的一塊木材上。 再製備並測試3vol. %的甲基三氯矽烷/戊烷溶液。兩塊獨立的水飽和木材塊在將木材從 含硼處理容器中移出之後立即噴霧。木材塊首先用含硼物質加壓水溶液處理2h。木材看起 來並不排斥水或在處理之後並不立即成水珠。然而，由於木材幹燥，其表現出完全斥水的跡 象。在乾燥24h之後，用Ivol. %溶液處理的外部便顯出部分防水能力。在木材表面上沒有 觀察到塗層痕跡。在乾燥24h之後，3vol. %溶液處理的外部完全防水。在將木材均分破開 而暴露內部表面時，矽烷的滲入明顯達到人體頭髮的厚度。當用3vol. %的甲基三氯矽烷/ 戊烷溶液按照30分，2. 5h，1星期，2星期和4星期的時間間隔處理其它木材塊而在樣品木
9塊從含硼處理容器中移出之後的時候獲得較好的結果。這或許表明，處理整個溼木塊可能 是不可能的，而在施用甲基三氯矽烷/戊烷溶液之前部分乾燥木材可能是必要的。當將甲基三氯矽烷施用於所處理的木材時溶劑戊烷的性能看起來超過了 THF。甲 基三氯矽烷的反應性降低而在處理之後沒有觀察到明顯量的氫氯酸(HCl)氣體。這可能是 部分由於矽烷按照3vol. %或更低濃度存在所致。而且，當甲基三氯矽烷/戊烷溶液局部噴霧在乳膠塗覆的木塊表面時，甲基三氯 矽烷/戊烷溶液滲入塗漆層並有效密封所塗乳膠表面下的木材層。當將甲基三氯矽烷/戊 烷溶液局部噴霧到油基塗漆木塊表面上時，甲基三氯矽烷/戊烷溶液滲入塗漆層而有效密 封所塗乳膠表面下的木材層。為了確定塗漆表面的主體材料上可替代方法學的矽烷滲透特性，按照以下實施例 VIII的描述進行實驗實施例VIII製備3vol. %的甲基三氯矽烷/戊烷溶液並引入到1-加侖的塑料泵噴霧器中。該 溶液隨後局部噴霧至乳膠和油基塗漆的木塊表面上。單次噴霧導致矽烷引入到塗漆層表面 之下。廣泛噴霧看起來導致了乳膠漆厚度降低。觀察到滲透滲入木材基質約Iin.。噴霧量 看起來並未降低木材表面的油基塗漆的厚度或附著力。Ivol. %的甲基三氯矽烷在戊烷中的溶液的防水滲透優選為0. 75in，而3vol. % 的甲基三氯矽烷在戊烷中的溶液的防水滲透優選為1. 5in。為了確定未處理的主體材料上可替代方法學的矽烷滲透特性，按照以下實施例IX 的描述進行實驗實施例IX將Ivol. %和3vol. %的甲基三氯矽烷/戊烷溶液施加至新制的紅橡木快而確定 溶液的滲透能力。對每一木塊施加快速單次噴霧。Ivol. %的甲基三氯矽烷在戊烷中的溶液 的防水滲透為0.75in。3vol. %的甲基三氯矽烷在戊烷中的溶液的防水滲透為1.5in。通 過將木塊橫截面劈開並隨後將木材樣品引入小股水流而確定滲透水平。所處理和未處理的 木塊的邊界隨後就能確定。因此，可靠的單次施用優選Ivol. %和3vol. %的甲基三氯矽烷/戊烷溶液對木材 的滲透和防水分別為至少0. 75in.和至少約1. 5in.。木質化結構(例如，柵欄)必須噴霧和處理僅僅一個側面是可能的，因為木材一般 具有Iin X 6in的板材尺寸。實施例X製備5vol. %的甲基三氯矽烷/戊烷溶液並引入到手持式花園噴霧器中。也製備 IOvol. %的甲基三氯矽烷/戊烷溶液並引入到單獨的手持式花園噴霧器中。新聞紙、紙塗 聚氨酯填充絕原材料和用於聚氨酯填充絕原材料塗層的紙的樣品用5vol. %的甲基三氯矽 烷/戊烷溶液精細噴霧塗覆。新聞紙、紙塗聚氨酯填充絕原材料和用於聚氨酯填充絕原材 料塗層的紙的另外的樣品用IOvol. %的甲基三氯矽烷/戊烷溶液精細噴霧塗覆。每一樣 品都容許乾燥20分。隨後，水滴置於每一樣品上。對於任何樣品，整個表面並不是疏水的。 防腐組合物並不足以能夠放置於新聞紙或紙的樣品的表面上而使之疏水。類似地，覆蓋絕 原材料的紙的質地在將水施加到表面上時立即吸水而潤溼。
為了確定本發明的防腐組合物更有效的施加方式，根據本發明的另一示例性組合 物按照以下實施例XI中的描述細節進行製備實施例XI甲基三氯矽烷/戊烷的5vol. %溶液經過製備而引入手動泵噴霧器中。甲基三氯 矽烷/戊烷的10vol. %溶液也經過製備而引入單獨的手動泵噴霧器中。每一溶液的總體積 為約1加侖。為了確定實施例XI中製備的組合物在處理新聞紙方面的有效性，按照以下實施 例XII的描述實施實驗實驗XII將實施例XI中製備的5vol. %甲基三氯矽烷/戊烷的溶液局部噴霧至新聞紙樣品 上。將實施例XI中製備的IOvol. %甲基三氯矽烷/戊烷的溶液也局部噴霧至單獨的新聞 紙樣品上。樣品容許乾燥20分。隨後在每一樣品上放置水。兩個所處理的新聞紙樣品每 一個都極度疏水而水立即成珠。將水也置於未處理新聞紙的對照樣品上，而對照樣品因此 立即潤溼。當噴霧時新聞紙兩個樣品最初立即變黃。這並不出乎意料，因為紙上存在木質素。 (當暴露於強酸時，比如由矽烷與紙反應而形成的HC1，紙中的木質素就將會變黃。如果紙 中存在足夠的伯、仲和叔胺，則紙張將會保持黃色。)本文中，隨著新聞紙樣品變幹的時間內 黃色褪去，表明在各個樣品表面上幾乎沒有或沒有胺存在。而且，所處理的新聞紙樣品看起來較白，表明每一樣品上存在過量的甲基三氯矽 烷。因此，可能能夠使用更稀的溶液，如2 3vol. %的甲基三氯矽烷/戊烷的溶液。為了確定實施例XI中製備的防腐組合物在處理紙塗聚氨酯填充絕緣材料方面的 有效性，按照以下實施例XIII的描述實施實驗實施例XIII將實施例XI中製備的5vol. %甲基三氯矽烷/戊烷的溶液局部噴霧至紙塗聚氨酯 填充絕緣材料的樣品上。將實施例XI中製備的IOvol. %甲基三氯矽烷/戊烷的溶液局部 噴霧至紙塗聚氨酯填充絕緣材料的獨立樣品上。紙塗聚氨酯填充絕緣材料的第三個樣品用 純甲基三氯矽烷處理。每一樣品容許乾燥20分。隨後將水置於每一樣品上。三個所處理 的絕緣材料樣品每一個都表現出強疏水特性。也將水置於未處理的紙塗聚氨酯填充絕緣材 料的對照樣品上，而對照樣品立即因此潤溼。也觀察到甲基三氯矽烷和戊烷都不降解樣品的聚氨酯泡沫。而且，絕緣材料樣品 的所處理表面看起來較白，表明存在過量的甲基三氯矽烷。因此，可能能夠使用更稀的溶 液，如2vol. % 3vol. %甲基三氯矽烷/戊烷的溶液。這就確定了 5vol. %和IOvol. %的甲基三氯矽烷/戊烷溶液都沒有滲透通過絕緣 材料樣品。因此，絕緣材料樣品的兩側都應該進行處理才能防水損壞。而且，據觀察，採用僅僅1加侖這種溶液可能是不能夠處理所需的最低140英尺面 板的紙塗絕緣材料，因為其表面積比木材產品的表面積更高。為了確定在實施例XI中製備的組合物在處理實施例XIII中處理的用於塗覆紙塗 聚氨酯填充絕緣材料的紙方面的有效性，按照以下實施例XIV的描述實施實驗實施例XIV
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將實施例XI中製備的5vol. %甲基三氯矽烷/戊烷溶液局部噴霧於實施例XIII 中處理的用於塗覆紙塗聚氨酯填充絕緣材料的紙樣品上。實施例XI中製備的10vol. %甲 基三氯矽烷/戊烷溶液也局部噴霧於實施例XIII中處理的用於塗覆紙塗聚氨酯填充絕緣 材料的紙樣品上。每一樣品都容許乾燥20分。隨後將水置於每一樣品上。每一樣品的所 處理表面都表現出強疏水特性。也將水置於用於塗覆實施例XIII中處理的紙塗聚氨酯填 充絕緣材料的未處理紙對照樣品上，而對照樣品立即因此潤溼。也觀察到紙樣品看起來較白，表明存在過量的甲基三氯矽烷。因此，可能能夠使用 更稀的溶液，如2vol. % 3vol. %甲基三氯矽烷/戊烷的溶液。為了確定在實施例XI中製備的組合物在處理乾式牆方面的有效性，按照以下實 施例XV的描述實施實驗實施例XV將實施例XI中製備的5vol. %甲基三氯矽烷/戊烷溶液局部噴霧於乾式牆樣品 上。實施例XI中製備的IOvol. %甲基三氯矽烷/戊烷溶液也局部噴霧於另一獨立的乾式 牆樣品上。每一樣品都容許乾燥20分。隨後將水置於每一樣品上。每一樣品的所處理表 面都表現出強疏水特性。也將水置於用於未處理乾式牆對照樣品上，而對照樣品立即因此 潤溼。乾式牆所處理的表面看起來較白，表明存在過量的甲基三氯矽烷。因此，可能能 夠使用更稀的溶液，如2vol. % 3vol. %甲基三氯矽烷/戊烷的溶液。而且，這也確定了 5vol. %和10vol. %的甲基三氯矽烷/戊烷溶液都沒有滲透通過乾式牆樣品。因此，乾式牆 樣品的兩側都應該進行處理才能防水損壞。為了確定在實施例XI中製備的組合物在處理砌牆磚方面的有效性，按照以下實 施例XVI的描述實施實驗實施例XVI實施例XI中製備的IOvol. %甲基三氯矽烷/戊烷溶液局部噴霧於砌牆磚樣品上。 樣品容許乾燥20分。隨後將水置於樣品上。水在置於樣品表面上時立即成珠。也將水置 於用於未處理砌牆磚對照樣品上，而對照樣品立即因此潤溼。砌牆磚所處理的表面看起來較白，表明存在過量的甲基三氯矽烷。因此，可能能夠 使用更稀的溶液，如2vol. % 3vol. %甲基三氯矽烷/戊烷的溶液。而且，砌牆磚的所處 理樣品僅僅處理一個表面，而甲基三氯矽烷/戊烷看起來並未滲透整個表面。樣品未處理 的部分在水存在下立即潤溼。因此，為了使砌牆磚完全疏水，則應該必須噴霧整個磚。實施例XVII製備5vol. %的甲基三氯矽烷/氨/丙烯醇溶液的混合物並引入到手動泵噴霧器 中。也製備IOvol. %的甲基三氯矽烷/氨/丙烯醇溶液的混合物並引入到手動泵噴霧器 中。每一溶液總體積約為1加侖。溶液局部噴霧於玻璃樣品上。樣品容許乾燥20分。隨 後將水置於樣品上。水在置於樣品表面上時立即成珠。也將水置於用於未處理玻璃對照樣 品上，而對照樣品立即因此潤溼。組合物化學上導致矽烷與玻璃交聯。所處理的玻璃表面增強了百分之三百 (300%)的玻璃強度。因此，組合物有效地增強了玻璃強度。實施例XVIII
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製備5vol. %的甲基三氯矽烷/氨/丙烯醇溶液的混合物並引入到手動泵噴霧器 中。也製備10vol. %的甲基三氯矽烷/氨/丙烯醇溶液的混合物並引入到手動泵噴霧器 中。每一溶液總體積約為1加侖。溶液局部噴霧於花崗巖樣品上。樣品容許乾燥20分。隨 後將水置於樣品上。水在置於樣品表面上時立即成珠。也將水置於用於未處理玻璃對照樣 品上，而對照樣品立即因此潤溼。組合物化學上導致矽烷與花崗巖交聯。所處理的花崗巖表面增強了百分之三百 (300%)的花崗巖強度。因此，組合物有效地增強了花崗巖強度。實施例XIX甲基三氯矽烷/氨/丙烯醇的混合物經過製備而成為溶液。該溶液引入氣井和/ 或油井中，在其中該溶液與巖石如海綿巖接觸。該組合物由於醇而滲透海綿巖。氨接觸在 海綿巖中的水而形成起到催化劑作用的路易斯酸(NH4+)。催化劑促進矽烷反應而導致矽烷 與海綿巖發生交聯。交聯作用保持海綿巖穩定而同時增強其強度以保持其不會堵塞油井鑽 探的孔洞。本發明已經按照示例性方式進行描述。應該理解到，本文中使用的術語學預想是 描述的詞本意而非限制。本發明的許多修改和變化根據以上的教導是可能的。因此，本發明除了按照以上 的具體描述實施之外也可以進行實施。
權利要求
1.一種材料處理組合物，包括 至少一種氯代矽烷物質； 至少一種含鹼物質；和至少一種溶劑，以滲透與所述材料處理組合物所接觸的材料。
2.根據權利要求1所述的材料處理組合物，其中所述至少一種溶劑是乾式醇。
3.根據權利要求1所述的材料處理組合物，其中所述至少一種溶劑是無水丙烯醇。
4.根據權利要求1所述的材料處理組合物，其中所述至少一種含鹼物質具有超過7的 PH值。
5.根據權利要求1所述的材料處理組合物，其中所述至少一種含鹼物質是氨。
6.一種液體組合物，包括 氯代矽烷物質；含鹼物質；和溶劑，以形成一種接觸待處理材料的溶液。
7.根據權利要求6所述的液體組合物，其中所述溶劑是乾式的醇。
8.根據權利要求6所述的液體組合物，其中所述溶劑是無水丙烯醇。
9.根據權利要求6所述的液體組合物，其中所述含鹼物質具有超過7的pH值。
10.根據權利要求6所述的液體組合物，其中所述含鹼物質是氨。
11.一種處理無定形材料的方法，所述方法包括以下步驟提供包括至少一種氯代矽烷物質，至少一種含鹼物質和至少一種溶劑的組合物； 用所述組合物接觸所述材料以滲透所述材料和增強所述材料的強度。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述提供的步驟包括提供含至少一種氯代矽烷 物質，至少一種含鹼物質和至少一種屬於乾式醇的溶劑的組合物。
13.根據權利要求11所述的方法，其中所述提供的步驟包括提供含至少一種氯代矽烷 物質，至少一種含鹼物質和至少一種屬於無水丙烯醇的溶劑的組合物。
14.根據權利要求11所述的方法，其中所述提供的步驟包括提供含至少一種氯代矽烷 物質，至少一種具有大於7的pH值的含鹼物質和至少一種溶劑的組合物。
15.根據權利要求11所述的方法，其中所述提供的步驟包括提供含至少一種氯代矽烷 物質，氨和至少一種溶劑的組合物。
16.一種處理玻璃的方法，所述方法包括以下步驟提供包括至少一種氯代矽烷物質，至少一種含鹼物質和至少一種溶劑的組合物； 將所述組合物接觸所述玻璃以增強所述玻璃的強度。
17.—種處理花崗巖的方法，所述方法包括以下步驟提供包括至少一種氯代矽烷物質，至少一種含鹼物質和至少一種溶劑的組合物； 將所述組合物接觸所述花崗巖以增強所述花崗巖的強度。
18.—種處理海綿巖的方法，所述方法包括以下步驟提供包括至少一種氯代矽烷物質，至少一種含鹼物質和至少一種溶劑的組合物； 將所述組合物接觸所述海綿巖以容許鑽頭從其中穿過。
19.根據權利要求18所述的方法，其中所述提供的步驟包括提供含至少一種氯代矽烷 物質，至少一種含鹼物質和至少一種屬於無水丙烯醇的溶劑的組合物。
20.根據權利要求18所述的方法，其中所述提供的步驟包括提供含至少一種氯代矽烷 物質，氨和至少一種溶劑的組合物。
全文摘要
本發明公開了用於各種材料的材料處理組合物及其處理方法。材料處理組合物包括至少一種含矽烷物質，至少一種含鹼物質和至少一種溶劑而增強所述組合物所接觸材料的強度。
文檔編號B32B5/16GK102066100SQ200980122266
公開日2011年5月18日 申請日期2009年6月8日 優先權日2008年6月13日
發明者埃德溫·A·尼爾, 約翰·克里斯多福·卡梅倫 申請人:陶氏康寧公司