本发明涉及一种疏水硅溶胶前驱体组合物，具体而言，本发明涉及一种疏水硅溶胶前驱体组合物及其制备方法，该防水剂组合物可以适用于建筑防水中。
背景技术：
水分及其它有害物质的吸收是建筑物产生各种病变，甚至引起结构或功能破坏的主要因素之一，因此防水工程成了建筑施工不可或缺的一道工序。目前常用的建筑防水材料主要是甲基硅酸盐水溶液，它因具有安全，环保，经济等优势而广受欢迎。特别是在石材防护领域占据了举足轻重的地位。
随着经济社会发展，人们生活水平提高，对建筑结构的要求越来越高，传统的甲基硅酸盐材料越来越难以满足应用要求。这主要是由于该材料仅含有甲基作为疏水性基团，且碱性太强，疏水性和耐候性都显得不足，很多应用受到了限制。从制备方法角度看，甲基硅酸盐是将将甲基硅酸溶解于强碱制得。由于固体溶解困难，生产周期长，且过程需要持续高温加热，能耗高，生产效率低下，也不符合现今节能环保绿色生的理念。
虽然油性防水剂的出现克服了以上问题，但由于成本过高，且不符合现今安全环保的大潮，应用仍然受到很大限制。因此亟待开发新型高性能水性防水材料以满足市场需求。
二氧化硅溶胶(以下简称硅溶胶)作为一种新型功能材料，属于无机材料，耐候性优异，同时纳米效应赋予了极强的表面活性，经过改性后广泛应用于制备功能性复合涂料。硅溶胶一般是由硅酸酯在弱碱性条件下水解制得，溶胶本身亲水性很强，而欲应用于防水时，需要在表面修饰长链烷基等疏水基团，从而得到具有疏水性硅溶胶，已有多方文献报道，通过硅溶胶改性获得了超疏水表面。
然而，以上方法直接得到溶胶型式的产品，由于溶胶本身的热力学不稳定特性，再加上经过改性后的稳定性下降，使得产品的储存期不长，难以商品化应用。另一方面，该制备工艺复杂，对反应条件及水质，ph值等都有精确的要求，不利于大规模生产。更重要的是，实践表明，直接以疏水改性硅溶胶作为防水剂，虽然疏水性优异，但是成膜不够致密导致防水性不足，依然不能满足建筑防水的要求。
技术实现要素：
[技术问题]
因此，本发明的目的是提供一种疏水硅溶胶建筑防水剂。
本发明的另一个目的是提供一种制备该组合物的方法。
[技术方案]
根据本发明的一个实施方式，其提供了一种疏水硅溶胶前驱体组合物，所述组合物包括：
5～10重量份的单官能团硅烷组分a，
30～50重量份的双官能团硅烷组分b，
5～10重量份的硅烷偶联剂c，
10～20重量份的溶剂d，
5～15重量份的有机碱e，
10～20重量份的无机碱f，
0.4～0.6重量份的有机硅氧烷聚醚g，
0.1～0.3重量份长链烷基苯磺酸盐h，
0.1～0.3份有机硅磷酸酯i，
10～40份水玻璃j，
其中，所述组分a为六甲基二硅氧烷或六甲基二硅氮烷，
所述组分b选自二甲基二乙氧基硅烷，二甲基二甲氧基硅烷和羟基硅油(粘度为1000cp以下)的一种或多种，
所述组分c选自kh550、kh790、kh792和kh560的一种或多种，
所述组分d选自正丁醇，异丁醇，乙二醇乙醚，乙二醇甲醚，乙二醇丁醚的一种或多种，
所述组分e选自三乙醇胺，二乙醇胺，一乙醇胺的一种或多种，
所述组分f选自氢氧化钠和氢氧化钾的一种或多种，
所述组分g选自有机硅氧烷聚氧乙烯醚和有机硅氧烷聚氧丙烯醚的一种或多种，
所述组分h选自十二烷基苯磺酸盐、十四烷基苯磺酸盐、十六烷基苯磺酸盐、十八烷基苯磺酸盐的一种或多种，
所述组分i选自磷酸二甲酯丙基三甲氧基硅烷，磷酸二乙酯丙基三甲氧基硅烷，磷酸二甲酯丙基硅醇钠,磷酸二乙酯丙基硅醇钾的一种或多种
所述组分j具有结构通式nm2o·sio2，其中n值为1～4，m为钠或钾。
优选地，所述组合物包括：
6～8重量份的单官能团硅烷组分a，
34～45重量份的双官能团硅烷组分b，
6～8重量份的硅烷偶联剂c，
12～15重量份的溶剂d，
8～12重量份的有机碱e，
13～17重量份的无机碱f，
0.4～0.6重量份的有机硅氧烷聚醚g，
0.1～0.3重量份长链烷基苯磺酸盐h，
0.1～0.3份有机硅磷酸酯i，
20～30份水玻璃j，
所述组分d选自正丁醇，异丁醇，乙二醇丁醚的一种或多种，
所述组分e为三乙醇胺，
所述组分g为有机硅氧烷聚氧乙烯醚。
根据本发明的另一个实施方式，其提供了一种制造疏水硅溶胶前驱体组合物的方法，该方法包括：
a)将5～10重量份的单官能团硅烷组分a，30～50重量份的双官能团硅烷组分b，5～10重量份的硅烷偶联剂c，10～20重量份的溶剂d和5～15重量份的有机碱e在60-70℃回流混合，得到混合液x，
b)将10～20重量份的无机碱f加入到20～30重量份的水中搅拌均匀以得到碱液y，
c)保持温度在60-70℃回流，并在搅拌下将所述碱液y加入到混合液x中，加入完毕后，收集分馏出部分小分子溶剂，升温至90～100℃回流0.5h，得到无色粘稠液体z，
d)将10～40份水玻璃j加入到10～20重量份水中混合以得到混合液w，
e)在搅拌下将混合液w缓慢滴加到约90℃的液体z中，搅拌均匀得到混合物v，
f)待e)中所述的混合物v冷却后40℃以下时，将0.4～0.6重量份的有机硅氧烷聚醚g，0.1～0.3重量份长链烷基苯磺酸盐h，0.1～0.3份有机硅磷酸酯i，溶于1份水中，加入e)中所述的混合物v中，搅拌均匀，过滤，冷却至室温即得到所述疏水硅溶胶前驱体组合物，
其中，所述组分a-j与上文中限定的相同。
优选地，在所述方法中，
所述组分d选自正丁醇，异丁醇，乙二醇丁醚的一种或多种，
所述组分e为三乙醇胺，
所述组分g为有机硅氧烷聚氧乙烯醚。
根据本发明的另一个实施方式，其提供了一种通过上述方法制备的疏水硅溶胶前驱体组合物。
根据本发明的另一个实施方式，其提供了一种防水剂，所述防水剂包含上述疏水硅溶胶前驱体组合物和水，其中，所述疏水硅溶胶前驱体组合物和水的重量比为1:(30～100)。
根据本发明的另一个实施方式，其提供了上述疏水硅溶胶前驱体组合物在建筑施工中用于防水剂的用途。
优选地，在所述用途中，所述疏水硅溶胶前驱体组合物用水以30～100倍比例直接涂布于水泥，石材等建筑表面，然后常温固化。
有益效果
本发明提供的疏水硅溶胶前驱体组合物是现配现用的浓缩型产品，既实现了水溶性又解决了储存期短的问题。该组合物及其进一步得到的防水剂通过配方中有机和无机组成的复配，既改善了疏水性，又保证了材料足够的防水性。
附图说明
图1是本发明实施例4所述的防水剂(硅溶胶)的照片。
图2是本发明实施例4所述的防水剂(硅溶胶)在激光作用下的丁达尔现象的照片。
图3是本发明实施例4所述的防水剂(硅溶胶)涂覆于花岗岩表面固化后防水试验中荷叶水珠效果的照片。
具体实施方式
将在以下实施例中更详细地描述本发明。然而，以下实施例仅为说明性目的，本发明的范围不限于此。
本文使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，除非特别提及它们，并不意图限制本发明。除非上下文另有明确指出，本文所用的单数形式也旨在包括复数形式。将进一步理解，术语“包括”在本说明书中使用时指定提到的特征、区域、整数、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但不排除存在或添加其他特征、区域、整数、步骤、操作、元素、组件等。
以下实施例中所使用的原料购自南京能德化工有限公司，广州斯洛柯化学有限公司，青岛茂德化工有限公司。
实施例1
疏水硅溶胶前驱体组合物1的制备
a)将7重量份的六甲基二硅氧烷(单官能团硅烷组分a)，40重量份的二甲基二甲氧基硅烷(双官能团硅烷组分b)，5重量份的kh550(硅烷偶联剂c)，15重量份的异丁醇(溶剂d)和10重量份的三乙醇胺(有机碱e)在带回流装置双层反应釜中搅拌均匀，通入热油加热，保持体系温度在65℃回流,得到混合液x1，
b)将15重量份的氢氧化钠(无机碱f)加入到20重量份的水中搅拌均匀以得到碱液y1，
c)保持温度在65℃回流，并在搅拌下将所述碱液y1加入到混合液x1中，加入完毕后，收集分馏出部分小分子溶剂，升温至90℃回流0.5h，得到无色粘稠液体z1，
d)将30份钠水玻璃(模数3)(水玻璃j)加入到15重量份水中混合以得到混合液w1，
e)在搅拌下将混合液w1缓慢滴加到约90℃的液体z1中，搅拌均匀得到混合物v1，
f)待e)中所述的混合物v1冷却后40℃以下时，将0.5重量份的有机硅氧烷聚氧乙烯醚g，0.2重量份十二烷基苯磺酸钠(长链烷基苯磺酸盐h)，0.2份磷酸二甲酯丙基三甲氧基硅烷i，溶于1份水中，加入e)中所述的混合物v1中，搅拌均匀，过滤，冷却至室温即得到所述疏水硅溶胶前驱体组合物。
实施例2
疏水硅溶胶前驱体组合物2的制备
a)将5重量份的六甲基二硅氧烷(单官能团硅烷组分a)，30重量份的羟基硅油(双官能团硅烷组分b)，5重量份的kh790(硅烷偶联剂c)，10重量份的正丁醇(溶剂d)和15重量份的二乙醇胺(有机碱e)在带回流装置双层反应釜中搅拌均匀，通入热油加热，保持体系温度在70℃回流,得到混合液x2，
b)将15重量份的氢氧化钾(无机碱f)加入到20重量份的水中搅拌均匀以得到碱液y2，
c)保持温度在70℃回流，并在搅拌下将所述碱液y2加入到混合液x2中，加入完毕后，收集分馏出部分小分子溶剂，升温至95℃回流0.5h，得到无色粘稠液体z2，
d)将15份钾水玻璃(模数3)(水玻璃j)加入到20重量份水中混合以得到混合液w2，
e)在搅拌下将混合液w2缓慢滴加到约90℃的液体z2中，搅拌均匀得到混合物v2，
f)待e)中所述的混合物v2冷却后40℃以下时，将0.6重量份的有机硅氧烷聚丙烯醚g，0.3重量份十二烷基苯磺酸钠(长链烷基苯磺酸盐h)，0.2份磷酸二甲酯丙基三甲氧基硅醇钠，溶于1份水中，加入e)中所述的混合物v2中，搅拌均匀，过滤，冷却至室温即得到所述疏水硅溶胶前驱体组合物。
实施例3
疏水硅溶胶前驱体组合物3的制备
a)将10重量份的六甲基二硅氮烷(单官能团硅烷组分a)，35重量份的二甲基二乙氧基硅烷(双官能团硅烷组分b)，5重量份的kh560(硅烷偶联剂c)，10重量份的乙二醇丁醚(溶剂d)和15重量份的乙醇胺(有机碱e)在带回流装置双层反应釜中搅拌均匀，通入热油加热，保持体系温度在70℃回流,得到混合液x3，
b)将20重量份的氢氧化钾(无机碱f)加入到30重量份的水中搅拌均匀以得到碱液y3，
c)保持温度在70℃回流，并在搅拌下将所述碱液y3加入到混合液x3中，加入完毕后，收集分馏出小分子溶剂，升温至95℃回流0.5h，得到无色粘稠液体z3，
d)将20份钠水玻璃(模数4)(水玻璃j)加入到10重量份水中混合以得到混合液w3，
e)在搅拌下将混合液w3缓慢滴加到约90℃的液体z3中，搅拌均匀得到混合物v3，
f)待e)中所述的混合物v3冷却后40℃以下时，将0.5重量份的有机硅氧烷聚乙烯醚g，0.3重量份十二烷基苯磺酸钠(长链烷基苯磺酸盐h)，0.3份磷酸二甲酯丙基三甲氧基硅醇钾，溶于1份水中，加入e)中所述的混合物v3中，搅拌均匀，过滤，冷却至室温即得到所述疏水硅溶胶前驱体组合物。
实施例4-6
防水剂的制备
将实施例1-3中的组合物1-3分别以1:30、1:30和1:30的比例与水混合稀释，得到相应的防水剂4-6。
实验实施例7-9组合物和防水剂的性能测试
稳定性测试：将实施例1-3中制得组合物1-3分别取500g置于密封瓶中，常温避光保存，一年后观察期是否有分层、沉淀、变色等异常，并以激光束下的丁达尔现象考察稀释溶液是否是溶胶态，结果参见图1和图2。
疏水性测试：将实施例4-6中制备的防水剂直接涂刷于花岗岩表面，常温固化后，用接触角测量仪测试水滴接触角。固化后花岗岩外观参见图3。
防水性测试：将实施例4-6中制备的防水剂直接涂刷于花岗岩表面，常温固化后，根据jc/t973-2005测试花岗岩防水性。
耐污测试：将实施例4-6中制备的防水剂直接涂刷于花岗岩表面，常温固化后，根据jc/t973-2005测试花岗岩耐污性。
耐碱性测试：将实施例4-6中制备的防水剂直接涂刷于花岗岩表面，常温固化后，根据jc/t973-2005测试花岗岩耐碱性。
耐紫外线老化测试：将实施例4-6中制备的防水剂直接涂刷于花岗岩表面，常温固化后，根据jc/t973-2005测试花岗岩耐紫外线老化性。
上述测试结果和相应稀释倍数列于下表1中。
表1
根据以上表1，以及图1和图2的结果可以看出，本发明制得的疏水硅溶胶前驱体组合物(即浓缩液)在常温密封避光条件下保存1年后没有分层、沉淀和变色等问题，储存期很长，稀释后可以正常得到溶胶态，且稳定性极其优异，有利于商品化。
根据上表1和图3的结果可以看出，由本发明的浓缩液稀释得到的防水剂在固化后与水的接触角在90°以上，具有优异的疏水性，因此，其可以实现自清洁。
由本发明的浓缩液稀释得到的防水剂在固化后防水性优异，因此，其可以用于建筑物防水，特别是石材防护中。
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
