,带有亲 有机物质层-格矿物(例如膨润土)的这些凝胶状无水组合物作为凝胶形成剂允许活性物 质更深地渗透到材料边缘区中,但也显示了不同类型的另外的应用缺陷。因为凝胶形成剂 作为矿物固体不能渗透到处理表面中,它在那留下不期望的变色,这对于例如可见的混凝 土表面是有问题的。另一方面,相当部分的活性物质未使用地保留在亲有机物质层-格矿 物中,因此这对应用来说是个损失,并且另外以未控制的方式进入环境中。而且,为了获得 至少6mm的渗透深度,消耗800g/m 2至1000g/m2是相对高的,尤其当硅烷含量为约90%时。
[0015] 除了形成仅基于硅有机化合物的使用的表面保护系统以外,还开发了组合产品。 因此Degussa AG在欧洲专利申请EP 1 308 428 A2中描述了基于硅有机化合物的水乳液 和用于保护钢筋混凝土不使钢筋腐蚀的方法。在制造过程中将试剂涂布至钢筋混凝土表面 或添加至混凝土。除了至少一种有机硅烷或有机硅氧烷或其颗粒浓缩物以外,水乳液还包 含氨基烷基硅烷或硅氧烷、二壬基萘磺酸的碱土盐以及氨基醇,例如二甲基氨基乙醇或二 乙基氨基乙醇。试剂还包含己二酸二异十三酯、矿物油、汽油烃、醇、水、乳化剂、流变助剂和 增稠助剂作为另外的组分。在随后的应用过程中,例如,通过以大于50g/m 2至大于200g/m2 的量涂覆,将乳液涂布至混凝土表面。然而,就渗透深度和由此该系统的效率而言,存在相 当大的疑虑,因为为了保护不受腐蚀,相应的活性物质必须到达钢筋。暴露于环境的固体组 分中的水分分布可为腐蚀的原因。相反,非均匀的钢筋覆盖物可由于形成局部元素而导致 腐蚀风险的增加。由于水泥石相和化学化合物之间的相互作用(吸附)以及在混凝土边缘 区于真实条件下预期的水分分布(在约Icm至2cm的距离处的高的含水饱和度),不能预期 大的渗透深度。
[0016] 总之,所有迄今已知的系统均具有缺陷,例如材料损失或高的材料成本(必需的 多重涂布),尤其是过短的接触时间和过小的渗透深度,以及至少难看地残留物保留在处理 过的表面上。甚至产生更长的接触时间和更大的渗透深度的凝胶和膏组合物也由于其稠度 而不允许活性物质组分的任何深度迁移或者用不成比例地高的材料耗费仅允许此。
[0017] 对于保护和维持混凝土支撑结构的产品和系统的要求规定在标准EN 1504(在德 国DIN EN 1504)中。关于疏水化,在类别I和II之间存在差异,其中类别I的特征是渗透 深度<l〇mm,而类别Π 的特征是疏水剂的渗透深度彡10mm。
[0018] 然而,这种渗透深度很大程度上取决于材料的状况,主要是孔隙率和含水饱和度。 混凝土的渗透性随着水水泥值W/Z值而指数增加。钢筋混凝土的W/Z值一般在0. 4和0. 6 之间。然而,具有0.7的W/Z值的按照EN 1504的测试要求的混凝土比实践中常用的混凝 土显著地更具多孔性和吸收性(En 1504-2:Products and systems for the protection and maintenance of concrete supporting structures-definitions, requirements, qua Iity monitoring and assessment of conformity-Part 2:Surface protection systems for concrete ;date published:2005-01,Beuth-Verlag, Berlin))〇
[0019] 为了补偿这些偏差,随后深度疏水化被理解为彡6mm的有效的渗透深度。"有效的 渗透深度"意指未处理的材料相比,处理的材料的相应深度中存在足够的活性物质以减少 毛细管吸力超过90%。为此,要求硅烷依赖的最小的活性物质含量。为该目的,对于基于异 辛基三乙氧基硅烷的产品,要求在相应的深度中至少每克混凝土 3mg最终聚硅氧烷。这可 同样地适用于其它硅烷或所得聚硅氧烷。
[0020] 深度疏水化尤其要求用于特别暴露的结构,例如,港口或桥墩。在其它应用中,例 如在距离马路较长距离的桥台中,较小的渗透深度(3mm至4mm)和较低的活性物质含量在 相应的深度(>2mg/g的混凝土)中是足够的。
[0021] 德国专利申请DE 10 2011 003 975.9(申请日2011.02. 11),也涉及疏水凝胶,也 源自本申请的发明人。与IOOwt. %组分相比,该凝胶具有组分:
[0022] (A) 50 - 80wt. %烷基三烷氧基硅烷,
[0023] (B)O. 3 - I. Owt. %枝化聚丙烯酸,
[0024] (C)O. 5wt. %至2. Owt. %非表面活性剂型氧化胺,
[0025] (D)0. 2 - I. Owt. %表面活性剂型氧化胺,
[0026] (E) 5. 0 - 12wt. %非离子表面活性剂,和
[0027] (F)8. 0 - 40wt. %水。
[0028] 在该发明中,假定大于50wt. %的烷基三烷氧基硅烷含量是绝对必需的以获得具 有适当的渗透深度的稳定系统。具有较低烷基三烷氧基硅烷含量的相应系统产生了不适 当的渗透深度并且证明是不稳定的。为了这些系统的稳定化,另外绝对必需的是使用表面 活性的氧化胺(组分C)和非表面活性的氧化胺(组分D)的组合。氧化胺被理解为三烷 基-胺-N-氧化物。两个术语随后作为同义语使用。DE 102011003975.9的这些系统特别 适于深度疏水化并且因此极好地适于处理特别暴露的结构(例如港口或桥墩)。
[0029] 然而,这样高含量的50wt. %或更多的烷基三烷氧基硅烷由于成本而在经济上 是十分不可取的,尤其是因为>6mm的渗透深度仅在用材料侵蚀溶液严重加载的情况下需 要。六种组分的总数也是恶化的因素。在错误应用的情况下,即,当于低温下在用水部分饱 和的混凝土上使用时,在提高的活性物质含量下,可在材料表面上形成粘性的有机硅树脂 膜。然后尘土或烟灰颗粒沉积在这些粘性膜上,这在视觉上损害了表面。这些杂质仅可在 一些花费下被机械移除。在较少暴露的材料上的应用中,例如,在桥台上,较小的渗透深度 (> 3mm)和相应深度中较低的活性物质含量(在基于异辛基三乙氧基硅烷的聚硅氧烷的情 况中,>2mg/n的待处理的材料)对于疏水化而言将是足够的/必要的。
【发明内容】
[0030] 因此本发明的目的是提供疏水化矿物材料的方法,该矿物材料可以用较低浓度的 烷基三烷氧基硅烷(A)以及用较少的组分配制,其也克服了前述缺点。
[0031] 该目的是通过根据权利要求1的烷基三烷氧基硅烷分散凝胶,并通过根据权利要 求16的制造方法和根据权利要求17的用途来解决。进一步的优选实施方式从从属权利要 求中获得。
[0032] 换言之,该目的通过疏水分散凝胶解决,相对于IOOwt. %的总量,该疏水分散凝胶 具有组分:
[0033] (A) 0,1wt. 至小于50wt. 的烧基二烧氧基娃烧,
[0034] (B)O. Iwt. %至I. Owt. %的枝化聚丙烯酸,
[0035] (C) 0· 5wt. % 至 2. Owt. % 的三烷基-胺-N-氧化物,
[0036] (D) 3. Owt. %至IOwt. %的非离子表面活性剂,和
[0037] (E) IOwt. %至80wt. %的水,其中组分(C)和(D)在下文中更精确地限定。
[0038] 表述"小于50wt. % "的烧基二烧氧基娃烧的意思是没有覆盖50. Owt. %,而是所 有值至多至49. 99999wt. %。
[0039] 利用根据本发明的该疏水分散凝胶一一其具有小于50wt. %的烷基三烷氧基硅 烧,获得彡3mm的渗透深度,在该深度处(3mm至4mm)的活性物质含量>2mg/g处理的材料。 相比之下,高度粘性的乳液("Wacker膏")要求活性物质含量的量级为80wt. %至90wt. %。
[0040] 尤其与具有50wt. %或更多的组分(A)的系统相比,根据本发明的分散凝胶在亲 水凝胶中具有组分的显著改善的可结合性(incorporability)(下文中解释术语"亲水凝 胶",例如,在"疏水分散凝胶的组成/结构"部分中。亲水凝胶兰氧化胺(C)、枝化聚丙烯酸 (B)、部分水(E))并且在直接对比中显著地更加稳定。应进一步强调的是,仅五种组分必须 使用,即,与DE 10 2011 003 975. 9相比,省略了表面活性剂型氧化胺。
[0041] "分散凝胶"是指包括至少一个固相和一个液相的细分散的(胶体的)系统。固相 以其中吸收液相(水包油乳液)的海绵状三维亲水网状物的形式存在。就凝胶的机械性能 而言,凝胶为固体状状态。这种状态的特征是,组分均匀分布在整个系统中。根据本发明的 这些分散凝胶是反应性的并且因此对于涂布其的表面具有疏水化作用。根据本发明的分散 凝胶具有 3, 500mPa S 至 6,