Гидрофобизирующий и модифицирующий состав для обработки керамических стеновых материалов

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ГИДРОФОБИЗИРУЮЩИЙ И МОДИФИЦИРУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КЕРАМИЧЕСКИХ СТЕНОВЫХ МАТЕРИАЛОВ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Щукин Георгий Лукич Беланович Анатолий Леонидович Карпушенков Сергей Александрович Пищ Иван Владимирович Радюкевич Павел Иванович Баранцева Светлана Евгеньевна Савенко Виктор Петрович(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Гидрофобизирующий и модифицирующий состав для обработки керамических стеновых материалов, содержащий силан-силоксановую эмульсию 6600 и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит кальцийцинкборфосфатную связку и алюминий азотнокислый при следующем соотношении компонентов, мас.силан-силоксановая эмульсия 6600 4,5-5,5 кальцийцинкборфосфатная связка 35-45 алюминий азотнокислый 9-водный 3,5-4,5 вода остальное. Изобретение относится к композициям, предназначенным для поверхностной обработки керамических стеновых материалов с целью получения модифицированной гидрофобной поверхности, устойчивой к воздействию воды, водных растворов солей, и может быть использовано в строительной и ремонтной индустрии. Известна широко применяемая на практике группа гидрофобизаторов на основе растворимых в воде кремнийорганических соединений, выпускаемых в России под торговыми марками ГКЖ-10, ГКЖ-11, ГКЖ-11 М, и других модификаций, применяемых в строительстве для защиты зданий от воздействия влаги 1. Основным недостатком таких гидрофобизаторов является то, что процесс перехода в жидкую фазу (воду) является обратимым, а именно после высыхания воды на поверхности материала последующее обильное смачивание поверхности приводит к вымыванию кремнийорганического соединения. Известна водная эмульсия из полиорганосилоксанов, содержащих аммонийные и этокси-группы, предназначенная для пропитки минеральных строительных материалов 14234 1 2011.04.30 2. Однако водоотталкивающий эффект такой эмульсии значительно уменьшается на щелочных строительных материалах, а полиорганосилоксан почти не проникает в глубину пропитываемого материала, вследствие этого пропитываются только верхние слои обрабатываемых материалов и защита является временной и неэффективной. Известна эмульсия, которая наряду с силоксанами и силанами, содержащими алкил- и алкокси-группы, также содержит смесь или продукты реакции силана, содержащего аминоалкильные группы, и ,-гидроксиполидиалкилсилоксан 3. Несмотря на то, что эти компоненты очень быстро придают поверхности гидрофобный характер, они препятствуют проникновению других активных компонентов в поры строительного материала. Наиболее близким к предлагаемому изобретению являются составы водных эмульсий кремнийорганических соединений, содержащих алкокси- и аминоалкил-группы, которые предназначены для придания водоотталкивающих свойств пористым минеральным строительным материалам и являются эффективными для нейтральных и щелочных поверхностей 4. Коммерческий состав 1001 фирмы(Германия) производится в соответствии с вышеприведенным изобретением и использовался в качестве прототипа при проведении экспериментальных исследований. В качестве аналога состава 1001 может также использоваться силансилоксановая эмульсия, известная под торговой маркой 6600 фирмы(Германия). Задачей изобретения является получение водного гидрофобизирующего и модифицирующего состава, обеспечивающего упрочнение обрабатываемой поверхности керамического стенового материала и формирование гидрофобного, устойчивого к внешнему воздействию паропроницаемого покрытия. Техническим результатом при использовании предлагаемого гидрофобизирующего и модифицирующего состава является увеличение защитных свойств обрабатываемой поверхности керамических стеновых материалов. Поставленная задача решается тем, что гидрофобизирующий и модифицирующий состав для обработки керамических стеновых материалов, содержащий силан-силоксановую эмульсию 6600 и воду, дополнительно содержит кальцийцинкборфосфатную связку и алюминий азотнокислый при следующем соотношении компонентов, мас.силан-силоксановая эмульсия 6600 4,5-5,5 кальцийцинкборфосфатная связка 35-45 алюминий азотнокислый 9-водный 3,5-4,5 вода остальное. Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что получение гидрофобизирующего и модифицирующего состава осуществляли путем последовательного растворения в воде предварительно приготовленного раствора кальцийцинкборфосфатной связки, алюминия азотнокислого 9-водного (ГОСТ 3757-75) и силан-силоксановой эмульсии 6600 (, Германия). Для приготовления 1 кг кальцийцинкборфосфатнойсвязки использовали 130 г 85 -ной ортофосфорной кислоты (ГОСТ 6552-80), 2 г борной кислоты (ГОСТ 18705-78), 31 г оксида цинка (ГОСТ 10262-73), 5 г оксида кальция (ГОСТ 8677-76) и 832 г воды. Полученную смесь тщательно перемешивали до полного растворения компонентов. Состав является водным продуктом, который взаимодействует с компонентами керамических масс, проявляет свойства модификатора и кольмататора, обеспечивает упрочнение поверхности керамического обожженного материала и формирует гидрофобное,устойчивое к внешнему воздействию паропроницаемое покрытие. Гидрофобизация и модификация поверхности керамических стеновых материалов достигаются обработкой их гидрофобизирующим и модифицирующим составом любым доступным методом (окунанием, кистью, распылением и др.) из расчета 1 л на 3-5 м 2 в 2 14234 1 2011.04.30 зависимости от пористости материала. При нанесении состава на поверхность керамических стеновых материалов кальцийцинкборфосфатное связующее вступает в химическое взаимодействие с их поверхностью. Процесс химического модифицирования сопровождается образованием в порах и на поверхности керамического материала пористой пленки,состоящей из фосфатов кальция, алюминия, цинка и железа. Именно эта пленка и определяет высокие прочностные характеристики гидрофобного покрытия к подложке и увеличивает поверхностную прочность керамического материала. При этом происходит разрушение силан-силоксановой эмульсии, входящей в состав гидрофобизирующего состава, с образованием силиконовой смолы, модифицирующей пористую структуру формируемых фосфатов металлов. Это придает керамическому материалу водоотталкивающие свойства и способствует уменьшению капиллярной адсорбции воды, но не блокирует его поры и капилляры, что позволяет керамическому материалу дышать. Для экспериментальной проверки изобретения были изготовлены 3 образца гидрофобизирующего и модифицирующего состава, различающихся по количественному соотношению компонентов (таблица). В таблице приведены сведения о количественном соотношении компонентов в образцах гидрофобизирующего и модифицирующего состава по изобретению и показатели их защитных свойств при обработке отожженного красного кирпича в сравнении с прототипом. Коммерческий состав 1001 выпускается в концентрированном виде, и перед применением его нужно разбавлять водой согласно рекомендациям производителя. Компоненты гидрофобизирующего состава,мас.(3)392 Вода связка 6600 дит. МеханиКоэффициент Краевой ческая водопоглощения, угол смачипрочность-4 Состав по прототипу 51001 17,3 1,510 120 Без обработки 17,2 2,510-4 Оценку коэффициента водопоглощения, краевого угла смачивания и механической прочности на сжатие образцов керамического обожженного красного кирпича размерами 25012065 мм проводили после их обработки путем окунания в течение 60 с в растворы составов по изобретению и прототипу. Затем образцы выдерживали на воздухе в течение 14 суток до полного отверждения гидрофобизирующих составов. Коэффициент водопоглощенияопределяли согласно методике 5 по формуле 12,где 1 - масса сухого образца, кг 2 - масса образца, насыщенного водой, кг- площадь поверхности образца, м 2- время выдержки в воде, с. Измерение краевого угла смачивания проводили методом лежащей капли 6. Сравнительную оценку прочности при сжатии керамического обожженного красного кирпича осуществляли по величине давления, разрушающего целостность образца в процессе испытания 7. По степени гидрофобности, водопоглощению и механической прочности образцы из отожженного красного кирпича, обработанные составом по изобретению, превосходят образцы с покрытием на основе известного состава по прототипу. Состав нетоксичен и пожаробезопасен. 3 14234 1 2011.04.30 Источники информации 1. Трофимов В.М., Мовчанюк В.М. Гидрофобная защита строительных материалов,конструкций, зданий и внутренних помещений. - С.-Петербург, 1997. - С. 7-8. 2. Патент США 4757106, МПК 08 5/24, 1988. 3. Патент США 5196054, МПК 04 41/64,09 3/18, 1993. 4. Патент США 6294608, МПК 0883/06,0883/08, 2001. 5.52617.. , 1987. 6. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. М. Химия, 1976. - 232 с. 7. ГОСТ 473.6-81 Изделия химически стойкие и термостойкие керамические. Метод определения предела прочности при сжатии. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4