水溶性有機硅醇鹽粉末制造技術

本發明專利技術提供粉末(P)，其包含有機硅烷醇的鹽、或有機硅烷醇的水解/縮合產物的鹽，所述鹽具有選自堿金屬離子、銨離子、和有機銨離子的陽離子，其中陽離子對硅的摩爾比為0.1-0.89。本發明專利技術還提供了生產粉末(P1)的方法，其中，在第一步驟中，將通式1(R1)aSi(Y)b(-Si(R2)3-c(Y)c)d(1)的有機硅烷或者其水解/縮合產物在水和堿式鹽存在下水解，其中R1、R2、Y、a、b、c和d每個在權利要求2中限定，堿金屬鹽的量使得每摩爾硅具有至少0.1mol且不超過3mol的陽離子，在第二步驟中，在液體F存在下，去除在水解反應期間或其后從反應混合物中釋放的蒸汽和/或氣體形式的揮發性化合物HY，所述液體F在反應條件下是惰性的，在第三步驟中，在液體F存在下，通過蒸餾去除水，形成硅醇鹽的懸浮液，和在第四步驟中，通過過濾、離心、沉降或惰性液體F的蒸發，以粉末(P1)的形式分離硅醇鹽。本發明專利技術同樣提供了粉末(P)和(P1)用于疏水化的用途，以及粉末形式的石膏建筑材料。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】水溶性有機硅醇鹽粉末本專利技術涉及水溶性有機硅醇鹽粉末，生產其的方法，以及其用途，尤其是用于礦物建筑材料的疏水化。堿金屬有機硅醇鹽，如甲基硅醇鉀，已經使用了幾十年，用于使材料疏水，尤其是礦物建筑材料。由于其在水中的高溶解性，其可以以水溶液的形式施加到固體上，隨著水的蒸發，伴隨形成持久耐水表面，其在二氧化碳的影響下而牢固附著。由于其實際上不含可水解消除的有機取代基，從而有利地，在發生固化時不會產生不期望的揮發性有機副產物。堿金屬有機硅醇鹽的制備 ，尤其是甲基硅醇鉀或鈉，已經被經常描述。在大多數情況下，關注于生產水溶液，其即刻可以應用，并且是儲存穩定的。例如，DE 4336600要求一種連續方法，起始于有機三氯硅烷，通過有機三烷氧基硅烷作為中間體進行。該方法的有利特征在于形成的醇和氯化氫副產物被回收，形成的硅醇鹽溶液實際上不含氯。作為與水互溶性以及溶液的儲存穩定性的先決條件，描述的堿金屬氫氧化物對烷氧基硅烷的摩爾比至少為I。這也在其他專利中被確認，例如US 4252569，其中為了制備水溶性金屬硅醇鹽溶液，作為完全反應以及合成的堿金屬硅醇鹽的溶解性的先決條件，堿金屬氫氧化物對氯硅烷(使用其水解/烷氧基化產物)的摩爾比被確定為至少O. 9-1。該產物的缺點在于，活性成分含量——相當于硅烷部分——與占少數的堿金屬相匹配。降低堿金屬對硅烷的摩爾比至顯著< I的水平，同時保持效力，將是經濟和技術上有優勢的。水溶性有機硅醇鹽尤其適用于建筑材料的疏水化一即，賦予憎水性。通常而言，其為無機建筑材料，實際上可以是硅酸鹽或非硅酸鹽的。特別的，甲基硅醇鹽的水溶液在此具有重大意義。其更特別地為鉀衍生物(甲基硅醇鉀)或鈉衍生物(甲基硅醇鈉)。有機硅醇鹽的水溶液尤其適用于弱酸性到弱堿性建筑材料的疏水化，更特別的是包含耐火粘土、天然石材或石膏的產品。在此，疏水試劑可以或者通過浸潰或者整體疏水化而施加。在浸潰的情況下，例如，將耐火粘土或天然石材的產品浸沒在有機硅醇鹽的水稀釋液中特定時間，或者用所述類型的稀釋液噴霧，水稀釋溶液中的活性物質通過毛細管作用滲透到建筑材料的多孔微結構中。在幾分鐘或若干小時或甚至幾天后，在建筑材料干燥后，依據普通條件，發展出疏水區域，其圍繞建筑材料，顯著降低其毛細管吸水性。在整體疏水化的情況下，在進一步適當地稀釋后，有機硅醇鹽的水溶液與例如基于石膏的建筑材料的水漿混合。在固化和干燥后，石膏建筑材料的吸水性的測量顯示相比于未疏水化的建筑材料的顯著降低的吸水性。石膏的整體疏水化的優勢例如在于建筑材料不僅被疏水區域圍繞，而且徹頭徹尾地耐水。這對于具有水溶性趨勢的建筑材料，如石膏，或者如果在耐水處理后，將建筑材料切成片，是尤其重要的。例如，在石膏板面板、石膏墻板面板或石膏纖維板面板的生產中，使用本技術。然而，在包裝袋或倉庫中，將石膏灰泥和石膏填料或石膏基花磚粘合劑作為粉末提供到建筑工地上，在工地通過攪拌用水和好。為了在石膏灰泥、石膏填料、石膏修補填料粉末、石膏基花磚粘合劑和類似的礦物建筑材料中應用，因而，需要固體疏水化劑，其可以添加到即用型干燥混合物中，在工地上應用期間，僅在添加水后的短時間內發展疏水作用，如在建筑工地上。這被稱為干混應用。依據領域內的現有狀態，絕大多數的傳統干混疏水化劑是支持系統，表示將實際上為液態，例如活性硅烷和/或硅氧烷成分的疏水化劑施加在或多或少化學惰性的支持材料上。在所述情況下施加的疏水化劑的量僅僅使得產生干燥和可自由流動的粉末。這產生僅僅30-50%的活性含量——由此推斷，非活性支持材料的質量占總質量的50-70%。支持材料可以是無機的——例如二氧化硅和硅酸鹽——或者有機的——例如聚乙烯醇，如在WO2010052201中所述。通過與水組合用于配制混合物，并通過充分混合，液體疏水化劑發展其作用，同時支持材料保持在固化的建筑材料中，作為無功能的填充材料。支持材料甚至可以具有對完全固化的建筑材料的負面作用——例如，已知聚乙烯醇趨向于增加石膏建筑材料的親水性，這是事與愿違的。傳統的干混疏水化劑具有一系列缺點。對于這些已知產品，產生的問題在于，粉末的高疏水性和疏水化劑向仍在與水混合的建筑材料上的過早遷移，導致初始互溶性的延遲。結果，除了時間損失外，作為用水潤濕被延遲的結果，從建筑材料中形成不期望的灰塵。同樣，傳統干混疏水化劑具有相當低的活性含量，因為其通常由固體支持物上的液體活性硅氧烷成分構成，如在WO 2010052201的實施例1中所述。除了其支持活性外，支持物不具重要性，活性含量的增加將導致粘稠的干混疏水化劑，其不再可自由流動。結果，所述疏水化劑不再足夠有效。US 2567110描述了中性(聚)硅氧烷的應用，起始于堿金屬硅(氧烷)醇鹽和氯硅烷。實施例1描述了甲基硅醇鈉的制備，通過單甲基硅氧烷水解產物與I摩爾當量的氫氧化鈉水溶液在乙醇存在下反應。通過過濾去除溶劑分離出固體，而后在170°c下干燥至恒重。在工業規模上，所述類型的分離固體的方法是不可操作的，因為蒸發伴隨著在反應容器的壁上形成牢固粘合的外殼。在關于分離固體中的蒸發的另一個缺點在于以下事實，堿金屬硅醇鹽經歷熱分解，這代表反應安全問題。例如，在643 J/g的高度放熱的反應中，甲基硅醇鉀(K:Si=l:l)在超過120°C下經歷分解，損失甲基。在絕熱條件下，所述情況下的溫度上升至超過3000C (參見對比實施例1)。而且，從堿金屬硅醇鹽的水溶液起始，需要非常大量的能量蒸發水溶劑，這影響方法的經濟性。在US 2438055,US 2803561JPDE 1176137中描述了硅醇鹽粉末。其中描述的硅醇鹽原則上適于作為干混疏水化劑。然而，該疏水化作用太低，生產方法不適用，特別是不適用于工業生產。US 2438055描述了硅醇鹽作為固體形式的水合物的制備。在該專利中，單有機三烷氧基硅烷或單有機三氯硅烷的水解產物與1-3摩爾當量的堿金屬氫氧化物在醇存在下反應。以水合物形式得到的硅醇鹽通過蒸發掉醇或通過添加相應的非極性溶劑而結晶。在實施例1中，描述了固體甲基硅醇鈉水合物 的制備lmol當量的甲基三乙氧基娃燒與飽和氫氧化鈉水溶液形式(即50wt%)的Imol當量的氫氧化鈉反應。為了使娃醇鹽結晶，向溶液中添加甲醇。顯然，在此過程中，僅有一部分硅醇鹽沉淀。實際上，通過母液的蒸發，可以分離出其他固體，當通過P2O5在140°C下干燥時，顯示21%的失重。關于比例，沒有提及任何情況。US 2803561提出，烷基三氯硅烷水解，給出相應的烷基硅酸，其隨后與堿金屬氫氧化物反應給出堿金屬硅醇鹽的水溶液，通過添加上至10%的醇或酮使其穩定。沒有描述如何干燥硅醇鹽。提及了將干燥的硅醇鹽用于石膏的疏水化。DE 1176137描述了通過甲基三氯硅烷與NaOH水溶液反應制備堿金屬甲基硅醇鹽。用甲基三氯硅烷對堿金屬甲基硅醇鹽酸化，得到的甲基硅酸被沉淀，洗滌至不含NaCl，干燥，再與NaOH反應，給出30%濃度的Na堿金屬甲基硅醇鹽溶液，在400°C下干燥2分鐘，得到硅醇鹽粉末。本專利技術提供粉末(P)，其包含有機硅烷醇 的鹽、有機硅烷醇的水解/縮合產物的鹽、或有機硅烷醇與其水解/縮合產物一起的鹽，所述鹽具有選自堿金屬離子、銨離子、和有機銨離子的陽離子，其中陽離子對本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.07.21 DE 102010031624.51.粉末(P)，其包含有機硅烷醇的鹽、有機硅烷醇的水解/縮合產物的鹽、或有機硅烷醇與其水解/縮合產物一起的鹽，所述鹽具有選自堿金屬離子、銨離子、和有機銨離子的陽離子，其中陽離子對硅的摩爾比為O. 1-0. 89。2.生產粉末(Pl)的方法，該方法通過以下步驟進行 在第一步驟中，將通式I的有機硅烷或者其水解/縮合產物、或者通式I的有機硅烷與其水解/縮合產物一起在水和選自堿金屬離子、銨離子、和有機銨離子的陽離子的堿式鹽存在下水解，(R1)aSi(Y)b(-Si(R2)3-c(Y)c)d (I) 其中 R1和R2各自為單價S1-C鍵接的烴基，其為非取代的，或者被鹵素原子、氨基、或CV6烷基或Cu烷氧基取代的甲硅烷基取代，并具有1-30個碳原子，其中一個或多個非相鄰的-CH2-單元可以用基團-0-、-S-、或-NR3-代替，并且其中一個或多個非相鄰=CH-單元可以用-N=代替， R3是氫或具有1-8個碳原子的單價烴基，其為非取代的，或者被鹵素原子或NH2基團取代， Y是氫、F、Cl、Br、或 OR4， R4是單價烴基，其為非取代的，或者被鹵素原子或甲硅烷基取代，具有1-10個碳原子，其中一個或多個非相鄰的CH2單元可以用基團-O-、-S-、或-NR3-代替，以及其中一個或多個非相鄰的=CH-單元可以用基團-N=代替，a代表數值1、2或3，和 b、c、和d代表數值0、1、2或3， 條件是 b+c ^ I, a+b+d=4,， 計算堿式鹽的量，以使每摩爾硅具有至少O.1mol且不超過3mol的陽離子，如果通式I的有機硅烷含有選自F、Cl、和Br的基，那么每摩爾F、Cl、和Br存在另外一摩爾的堿式鹽，以及至少50%的基...

【專利技術屬性】
技術研發人員：D·席爾德巴赫，D·奧爾，KH·菲利克斯，M·施特普，
申請(專利權)人：瓦克化學股份公司，
類型：
國別省市：