ES2382491T5 - Mezcla de silanos - Google Patents

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ES2382491T5 ES08166758.6T ES08166758T ES2382491T5 ES 2382491 T5 ES2382491 T5 ES 2382491T5 ES 08166758 T ES08166758 T ES 08166758T ES 2382491 T5 ES2382491 T5 ES 2382491T5
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Description

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DESCRIPCION
Mezcla de silanos
La presente invencion se refiere a una composicion que comprende por lo menos dos fluorosilanos diferentes y un aminosilano, a un producto de condensacion de dichos fluorosilanos y dicho aminosilano, y a un agente protector de superficies hecho con ella.
Los silanos se usan para proteccion de edificios como anticorrosivos, agentes anti-grafiti y repelentes del agua sobre sustratos tales como marmol, arenisca, hormigon, granito, arena-caliza, terracota, Clinker, bloques o ladrillos texturizados. Para tales aplicaciones, los productos de tratamiento necesitan ser preferentemente basados en agua y ligeramente acidos.
Los silanos fluorados exhiben el mejor rendimiento con respecto a la simultanea repulsion de agua y repulsion de aceite. Tales silanos fluorados hasta ahora tienen varios inconvenientes. Lo primero de todo, no forman facilmente disoluciones, emulsiones o dispersiones estables con disolventes que tienen una constante dielectrica mayor de 30 a 20°C. Lo segundo, la mayor parte de los silanos fluorados usados para proteccion de edificios pueden desprender acido perfluorooctanoico (PFOA), que se ha encontrado que persiste y se bioacumula en tejido animal y humano y se acumula en el fugado donde inhibe la glutation peroxidasa, una selenoprotema esencial para la conversion de la hormona tiroidea, provocando por ello cancer (Occup Environ Med 60(10): 722-729 (2003); Int J Cancer 78(4): 491495 (1998)).
El documento US 6.054.601 A describe composiciones de silanos perfluorados de cadena larga y aminosilanos que experimentan una reaccion en medios acuosos.
El documento EP 0738771 A1 describe composiciones acuosas que comprenden silanos perfluorados de cadena larga y aminosilanos. Se describe que las composiciones que comprenden menos de 90% de agua poseen auto inestabilidad.
El documento US 5.442.011 A describe composiciones de silanos perfluorados de cadena larga y aminosilanos que experimentan una reaccion en medios acuosos.
El documento WO 2007/048745 A1 describe una mezcla de un fluorosilano y un aminosilano.
Por lo tanto, el problema subyacente en la presente invencion finalmente es proporcionar un agente protector de superficies estable y no toxico que da como resultado una buena repulsion de agua y repulsion de aceite suministrable en un sistema disolvente con una alta constante dielectrica.
En una primera realizacion, el problema subyacente en la presente invencion se resuelve con una composicion reactiva no acuosa que comprende y, en particular, consiste en
(a) por lo menos dos fluorosilanos diferentes cada uno de la misma formula general I
Rtf-SiX3 (formula I),
en donde
X se selecciona del grupo de alcoxi, haluro, oxima, carboxilo, fenoxido y polieter, y Rtf es un resto lineal, ramificado o dclico de la formula general II o III -Y-Rr (formula (II), o -Y-(SiRtR2O)xSiRtR2-Y-Rf (formula III),
en donde
Y es un resto organico divalente seleccionado del grupo -(CH2)n-, -CO2-, -O-, -CONH-, -Ph-, -SO2-, y - SO2NH-, en donde n es un numero entero de 1 a 30,
Rf es un grupo perfluoroalquileno lineal o ramificado de C2 a C7, en el que dichos fluorosilanos difieren en su numero de atomos de carbono en Rf en al menos 2,
R1 y R2 se seleccionan independientemente de restos organicos monovalentes, x es un numero entero de 0 a 5, y (b) y por lo menos un aminosilano de la formula general IV Ra-SiR3R4R5 (formula IV),
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en donde
Ra es un resto alquilo lineal, ramificado o dclico que comprende de 1 a 7 atomos de carbono y por lo menos un grupo amino primario, secundario, terciario o cuaternario que esta preferentemente protonado,
R3 y R4 se seleccionan independientemente de -Ra, -OR6 y/o -R6, y
R5 es -ORa, y
R6 es un resto lineal, ramificado o dclico que comprende de 1 a 3 atomos de carbono, y un acido en un intervalo de 20 a 50% en peso.
Protonado en el sentido de la invencion no significa necesariamente una carga positiva sobre el atomo de nitrogeno. Solo significa que por lo menos un atomo de hidrogeno esta conectado al atomo de nitrogeno.
Ventajosamente, los dos diferentes fluorosilanos estan presentes en una relacion en peso de fluorosilano con un grupo Rf con menos atomos de carbono al fluorosilano con un grupo Rf con mas atomos de carbono entre 0,7 y 1,3. Sorprendentemente se ha encontrado que tal mezcla de fluorosilanos da como resultado una mucho mejor hidrofobia y oleofobia de lo esperado.
Hasta ahora era sabido que, por ejemplo, un fluorosilano segun la invencion con un Rf que es CaF13 funciona mucho mejor que un fluorosilano segun la invencion con un Rf que es C4F9. Sin embargo, se sabe tambien que los fluorosilanos con un numero igual de atomos de carbono son mas caros cuanto mas larga es la cadena de carbono. Por lo que respecta al rendimiento de hidrofobia y oleofobia de mezclas de fluorosilanos, se debena esperar que el rendimiento se comporte linealmente dependiente de la relacion en peso de los diferentes silanos.
Sorprendentemente, los inventores han encontrado que, por ejemplo, una mezcla igual en peso de un fluorosilano segun la invencion con un Rf que es CaF13 y un fluorosilano segun la invencion con un Rf que es C4F9 funciona casi tan bien como un fluorosilano segun la invencion con un Rf que es CaF13 solo y mucho mejor del nivel de rendimiento esperado a medio camino entre ambos silanos. Estos hallazgos han sido confirmados con numerosos experimentos realizados y publicados en la seccion “Ejemplos”.
Preferentemente, Rf es un grupo perfluoroalquileno lineal e independientemente de ello es un grupo de C4 y C6 para por lo menos los dos silanos diferentes, respectivamente.
La composicion segun la presente invencion es no acuosa. “No acuosa” en el sentido de la presente invencion significa que no se anade agua adicional. Esto no excluye las usuales trazas de agua en los materiales de partida, pero excluye la adicion de agua al sistema de reaccion. Las reivindicaciones se refieren a la composicion sin diluir sin agua anadida. Esto tampoco excluye la adicion de agua en una etapa posterior. Esto tiene la ventaja de menos peso y mas facil manejo frente a las composiciones de la tecnica anterior, dado que estas composiciones conocidas no se pueden obtener sin dilucion con agua. Ademas, se encontro sorprendentemente que la vida util es mucho mejor sin agua anadida.
La composicion comprende menos de 1% en peso de agua, siendo particularmente preferido menos de 0,1% de agua. Esto es particularmente ventajoso, dado que se ha encontrado que una composicion que comprende agua conducira a productos de condensacion en su mayor parte no hidrolizables y agentes protectores de superficies. Comparado con los hallazgos del documento EP 0738771 A1, sorprendentemente se ha encontrado que comparado con las disoluciones estables en agua con fluorosilanos con por lo menos 8 atomos de carbono en la cadena fluorada tal como las composiciones en el documento EP 0738771 A1, las composiciones no acuosas segun la presente invencion exhiben una alta estabilidad y vida util con alquilsilanos fluorados con longitudes de cadena de carbono de menos de 8 atomos de carbono debido a su bajo contenido de agua.
R5 y Ra son preferentemente iguales o diferentes. Los ejemplos de tales grupos son grupo alquileno lineal o ramificado de C1 a C30, un grupo que contiene un grupo aromatico, un grupo que contiene aminoalquilo, y un grupo que contiene fluoroalquilo.
Ventajosamente, X es un haluro seleccionado del grupo de F, Br, Cl y I, un alcoxido OR7 en el que R7 es un grupo alquileno lineal o ramificado de C1 a C22, una oxima RsR9C=N-O, en donde Re y R9 se seleccionan independientemente de grupos alquileno lineal o ramificado de C1 a C30, en donde R8 y R9 pueden ser iguales o diferentes, un resto carboxilo R10CO2 en donde R10 es un grupo alquileno lineal o ramificado de C1 a C30, un fenoxido M-Ph-O, en donde M es hidrogeno o un grupo organico monovalente, o un polieter seleccionado del grupo de poli(oxidos de alquileno) que contiene uno o mas de loas siguientes unidades estructurales que se repiten (CH2CH2O)q o (CHaCHCH2O)q en donde q es un valor en el intervalo de 1 a 100, terminado con un grupo alquileno lineal o ramificado de C1 a C30.
Preferentemente, Y es un resto seleccionado del grupo de -(CH2)o-, -CO2-, -(CH2)o-CO2-(CH2)m-, -(CH2)o-O-(CH2)m, - (CH2)o-CONH-(CH2)m, -(CH2)o-Ph-(CH2)m-, -(CH2)o-SO2-(CH2)m, y -(CH2)o-SO2NH- (CH2)m, -SO2-O-, -SO2NH-, - CH2=CH-, y -CH2=CH-(CH2)o-, en donde o es un numero en el intervalo de 1 a 30 y m es un numero en el intervalo
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de 0 a 30, en particular en el que el grupo organico divalente puede contener tambien grupos alquileno ramificado
Y-Rf puede comprender preferentemente una unidad de una olefina de partida y preferentemente es un resto seleccionado del grupo
Rf es preferentemente un grupo perfluoroalquileno lineal o ramificado de C2 a C7, en particular seleccionado del grupo CF3CF2, CFa(CF2)3-, (CF3)2CF-. (CF3)2CF-, C4F9- o CaRs--
Preferentemente Rf comprende de 3 a 7 atomos de carbono.
La invencion es particularmente ventajoso, si Rf comprende 4 y a atomos de carbono para cada fluorosilano respectivamente, dado que entonces el agente protector de superficies no desprendera definitivamente PFOA, y dado que se encontro que la repulsion de aceite era mejor en este intervalo.
Preferentemente, en la composicion la relacion molar de grupos Rf de formula I a grupos amino presentes en la formula IV esta en un intervalo de 2:1 a 6:1, particularmente en un intervalo de 2,5:1 a 4:1. Se ha encontrado que esta relacion es particularmente estable en disolucion con disolventes que tienen una constante dielectrica de por lo menos 30 medida a 20°C en el caso de tales relaciones molares.
La invencion es particularmente ventajoso, si Rf comprende de 1 a a atomos de carbono, en particular de 3 a a, mas preferido de 4 a a, incluso mas preferido de 3 a 5 atomos de carbono, dado que entonces el agente protector de superficies resultante no desprendera definitivamente PFOA, y dado que se encontro que la repulsion de aceite era mejor en este intervalo.
Ra favorablemente comprende por lo menos tantos atomos de carbono como el mas largo resto de dicho fluorosilano, dado que se ha encontrado que este da las disoluciones, emulsiones o dispersiones mas estables.
Preferentemente, como mucho uno, en particular ninguno de los restos X es Rf o -CH2-CH2-Rf y/o como mucho uno, en particular ninguno de R3, R4, y R5 es Ra, dado que entonces se podna conseguir alta hidrofobia del material de superficie tratada junto con buena estabilidad de la disolucion, emulsion o dispersion de tratamiento.
Dichos fluorosilanos pueden estar presente ventajosamente en la composicion en un intervalo de 40 a 75% en peso y dicho aminosilano puede estar presente ventajosamente en la composicion en un intervalo de 10 a 30% en peso.
Preferentemente, la composicion segun la presente invencion comprende por lo menos un acido en un intervalo entre 1 y 90% en peso, incluso mas preferido en un intervalo entre 20 y 50% en peso, lo mas preferido en un intervalo entre 30 y 40% en peso.
La composicion segun la presente invencion puede comprender un sistema disolvente adicional que comprende un solo disolvente o una mezcla de disolventes, en donde el sistema disolvente tiene una constante dielectrica de por lo menos 30 medida a 20°C. Es particularmente ventajoso un disolvente o sistema disolvente seleccionado de alcoholes, acetona, agua, eteres o N-metilformamida. Dicho sistema disolvente puede preferentemente estar presente en la composicion en un intervalo de 4 a 20% en peso.
X, R3, R4, y/o R5 son preferentemente grupos alcoxi, en particular grupos etoxi o metoxi, dado que entonces el producto de condensacion resultante exhibe una mas alta estabilidad debido a la mejor reticulacion entre dicho fluorosilano y dicho aminosilano.
Dicho grupo amino es preferentemente un grupo terminal, en el caso en el que el resto no es dclico, es decir, el grupo amino esta unido a un atomo de carbono primario con solo un enlace a otro atomo de carbono. El grupo amino puede ser preferentemente -NH2 o substituido, en particular con uno o dos -CH2CH2NH2, grupos fenilo o grupos ciclohexilo. Preferentemente, el grupo amino esta unido a una cadena alqrnlica lineal. Estas caractensticas dan como resultado disoluciones, emulsiones o dispersiones particularmente estables.
Dicho aminosilano segun la presente invencion preferentemente comprende en la molecula completa de 4 a 17 atomos de carbono, de 1 a 4 atomos de nitrogeno, de 2 a 5 atomos de oxfgeno, y de 13 a 37 atomos de hidrogeno. Su punto de ebullicion esta preferentemente en el intervalo de 100 a 280°C, mientras que su peso molecular esta preferentemente en un intervalo de 170 a 270 g/mol. Su punto de inflamacion esta preferentemente en un intervalo entre 70 y 120°C. Tal aminosilano es ventajoso, dado que no plantea peligro de fuego durante el manejo normal y al
(CH2)2Rf,
(CH2)aRf ,
(CH2)3 O(CH2)2Rf, (CH2)10CO2(CH2)2Rf, (CH2)NHCORf, y
CH2=CH-Rf,
CH2=CH(CH2)4Rf,
CH2=CH-CH2O(CH2)2Rf,
CH2=CH(CH2)sCO2(CH2)2Rf,
CH2=CHCH2NHCORf.
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mismo tiempo da como resultado hidrofobia optima del revestimiento resultante en combinacion con el fluorosilano.
En una realizacion adicional, el problema subyacente en la presente invencion se resuelve por un producto de condensacion de los fluorosilanos de la formula general I con restos como los definidos en las formulas generales II y/o III y un aminosilano de la formula general IV (mezcla maestra), obtenible por un tratamiento promovido cataltticamente de una mezcla de dichos fluorosilanos y dicho aminosilano, en particular por un tratamiento acido.
Preferentemente, este producto de condensacion es no acuoso. Preferentemente, el producto de condensacion solo existe en un sistema qrnmico que comprende menos de 1% en peso de agua, particularmente preferido menos de 0,1% en peso de agua. Sorprendentemente, se ha encontrado que solo un producto de reaccion no acuoso es hidrolizable en agua en una etapa posterior (por ejemplo, como parte de un agente protector de superficies). Ademas, se ha encontrado que tal producto de reaccion es mucho mas estable (vida util) comparado con los productos de condensacion producidos en un sistema acuoso.
Preferentemente, dicho producto de condensacion es transparente y exhibe un valor de turbidez como mucho de 10%. La turbidez se puede medir segun la ASTM D 1003 usando muestras de 10 mm de espesor de disolucion, por ejemplo, en cubetas.
Es particularmente ventajoso, si uno o mas de los fluorosilanos experimentan la reaccion de condensacion en presencia de un silano hidrofilo adicional. Tambien es de una ventaja adicional, si el fluorosilano experimenta la reaccion de condensacion en ausencia de agua adicional, es decir, un sistema no acuoso. Preferentemente, este silano hidrofilo es un material polar con una constante dielectrica de por lo menos 5. Preferentemente este silano puede comprender tambien grupos organicos Z monovalentes tales como grupos epoxido. La relacion molar del fluorosilano al silano hidrofilo esta preferentemente en un intervalo de 20 a 1. El silano hidrofilo se ajusta a la formula general
R-nR-^MeSi-Y-Z (formula VI),
en donde R11 y R12 se seleccionan independientemente del grupo de R3 o Me, y Z es un grupo organico monovalente polar.
Dicho producto de condensacion segun la presente invencion exhibe alta estabilidad frente al medio qrnmico debido al fluorosilano y al aminosilano reticulados entre sf, y al mismo tiempo da como resultado sus disoluciones, emulsiones o dispersiones altamente estables, proporcionando aun materiales de superficie altamente hidrofoba y oleofoba tratados con tal producto de condensacion.
Preferentemente, el acido usado exhibe un valor del pKa en un intervalo de 3 a 7, particularmente en un intervalo de
3,5 a 5,5. Si el valor del pKa es demasiado bajo, el grado de reticulacion es demasiado alto, se acumulan partfculas insolubles o indispersables de tamano demasiado grande. Si el valor del pKa es demasiado alto, el grado de reticulacion es insuficiente para formar disoluciones, emulsiones y dispersiones estables.
El acido es un acido de Lewis o un acido de Bronsted preferentemente seleccionado del grupo de acido borico, acido acetoacetico, acido cftrico, acido crotonico, acido formico, acido fumarico, acido glicerico, acido glicolico, acido lactico, acido malico, acido tartarico y/o acido acetico.
La forma del producto de condensacion es preferentemente partfculas, en particular partfculas con un tamano medio de partfcula en un intervalo de 1 a 1000 nm, en particular en un intervalo de 5 a 100 nm. La monodispersidad del producto de condensacion esta preferentemente en un intervalo de 1 a 15 nm. En el caso en el que el tamano de partfcula sea demasiado grande, la penetracion dentro de un substrato a revestir se vuelve peor. Ademas se deteriora la estabilidad de una dispersion, por ejemplo, en forma de un agente protector de superficies, que contiene tales partfculas mayores de lo preferido.
El producto de condensacion preferentemente existe dentro de un sistema disolvente. Este sistema disolvente preferentemente exhibe un pH en el intervalo de 4 a 5. Este pH se consigue preferentemente por adicion de un acido de Lewis o un acido de Bronsted.
En una realizacion adicional, el problema subyacente en la presente invencion se resuelve por un procedimiento para obtener un producto de condensacion segun la invencion, caracterizado porque comprende por lo menos la etapa de anadir un acido a la composicion segun la invencion.
Preferentemente, este procedimiento es un procedimiento no acuoso, es decir, un procedimiento, en el que no se anade agua adicional.
Preferentemente, la relacion en peso del acido a anadir a la composicion segun la invencion esta en un intervalo entre 1:1 y 1:4, en particular en un intervalo entre 1:1,5 y 1:2,5. En vista de la reaccion de reticulacion exotermica, preferentemente no se proporciona calor extra durante o antes de la adicion del acido para evitar la degradacion de los ingredientes sensibles tambien presentes en la composicion.
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En una realizacion adicional, el problema subyacente en la presente invencion se resuelve con un procedimiento para la preparacion de los fluorosilanos segun la formula I con restos como se define en las formulas II y/o III, caracterizado por las etapas de hidrosililacion de un enlace C-C o C-O insaturado y seguido de la substitucion alcoxilativa de restos unidos al atomo de silicio despues de la hidrosililacion.
En una realizacion adicional, el problema subyacente en la presente invencion se resuelve con un agente protector de superficies que comprende dicha composicion segun la invencion y/o el producto de condensacion segun la invencion que comprende adicionalmente aditivos comunes para agentes de proteccion de superficies.
Por primera vez, se proporciona un agente protector de superficies que comprende fluorosilanos apropiado para un sistema disolvente altamente polar.
Preferentemente, el agente protector de superficies segun la presente invencion comprende componentes activos en un intervalo de 20 a 40% en peso. El componente activo es preferentemente el producto de condensacion segun la presente invencion.
Dicho agente protector de superficies segun la presente invencion puede comprender preferentemente un disolvente o una mezcla de disolventes, en donde el disolvente o la mezcla de disolventes tiene una constante dielectrica de por lo menos 30 medida a 20°C. Es particularmente ventajoso un disolvente o mezcla de disolventes seleccionados del grupo de alcoholes, acetona, agua, eteres o N-metilformamida. Se ha encontrado que tal sistema disolvente de alta constante dielectrica se absorbe e infiltra mejor en los materiales de superficie polar tales como, por ejemplo, hormigon o piedra caliza. Preferentemente este disolvente o mezcla de disolventes estan presentes en el agente protector de superficies en una cantidad en el intervalo de 60 a 80% en peso.
Para este proposito, el agente protector de superficies segun la presente invencion preferentemente comprende como mucho 5% en peso de disolventes con una constante dielectrica hasta 29 medida a 20°C y al mismo tiempo comprende por lo menos 10, en particular por lo menos 90% en peso de disolventes con una constante dielectrica de por lo menos 30 medida a 20°C.
Dicho agente protector de superficies preferentemente comprende de 0,1 a 10% en peso de aditivos conocidos tales como un compuesto o mezcla de compuestos seleccionados del grupo de siliconas/siloxanos, compuestos acnlicos, derivados de melamina, y ceras para mejor adhesion al material de superficie asf como hidrofobia y oleofobia mejorada del material superficial impregnado.
Preferentemente, el agente protector de superficies segun la invencion exhibe un valor de pH en el intervalo de 3 a
6,5 para tener mejor compatibilidad y eficiencia sobre el substrato tal como, por ejemplo, arenisca, caliza u hormigon.
La invencion es particularmente ventajoso, si los aditivos se seleccionan del grupo de acnlicos, ceras, siliconas, diluyentes, y poliuretanos. Preferentemente, los aditivos estan presentes en una cantidad de 0,5 a 5% en peso para mejorar el rendimiento general.
Dicho agente protector de superficies preferentemente comprende una disolucion, emulsion o dispersion diluida de la composicion y/o producto de condensacion segun la invencion para la mejor hidrofobia y oleofobia de los materiales de superficie impregnada proporcionando al mismo tiempo el agente protector de superficies en forma de disolucion, emulsion o dispersion estable. Preferentemente, dicho agente protector de superficies comprende una cantidad de 0,1 a 15, preferentemente de 1 a 7% en peso de compuestos fluorados, a saber, de dichos fluorosilanos o de la mezcla maestra o la composicion o producto de condensacion segun la presente invencion.
Una disolucion, emulsion o dispersion estable en el sentido de la presente invencion se refiere a una disolucion, emulsion o dispersion que no exhibe significativa precipitacion o separacion de fases durante el almacenamiento a temperatura ambiente y presion normal durante siete dfas, preferentemente durante 5 semanas (vida util).
En una realizacion adicional, el problema subyacente en la presente invencion se resuelve por un metodo para obtener el agente protector de superficies segun la presente invencion que comprende por lo menos la etapa de mezclar dicha composicion o producto de condensacion con un sistema disolvente que tiene una constante dielectrica de por lo menos 30 medida a 20°C y aditivos adicionales.
En una ultima realizacion, el problema subyacente en la presente invencion se resuelve por un material de superficie tratado con dicho agente protector de superficies segun la presente invencion.
Dicho material de superficie se selecciona preferentemente del grupo de piedra natural, marmol, arenisca, hormigon, granito, arena-caliza, terracota, Clinker, bloque o ladrillo texturizado.
La composicion segun la presente invencion se puede usar para revestimientos (por ejemplo, con efecto a prueba de grasa, desprendimiento de comida, facil limpieza, antimanchas, repelente de aceite o agua) sobre piedra natural o artificial, sobre elementos decorativos tales como paredes, sobre muebles del hogar, sobre material textil tal como tejidos, no tejidos, o alfombras, sobre cuero, sobre plasticos, sobre vidrio, sobre metal (por ejemplo, como
5
10
15
20
25
revestimiento de desprendimiento del molde), sobre ceramica, sobre madera o sobre papel. El agente protector de superficies segun la presente invencion es particularmente util como agente protector de edificios.
La oleofobia e hidrofobia del material de superficie tratada se evalua usando la medida del angulo de contacto. El angulo de contacto de aceite de linaza contra aire sobre el material de superficie tratada es por lo menos 50°, mientras que el angulo de contacto del agua contra el aire sobre el material de superficie tratada es por lo menos 100°. El angulo de contacto se puede medir a temperatura ambiente y presion normal usando medidas de gota de sesil de gotas con un volumen de 0,5 ml usando un DSA 100 (Kruss GmbH).
Ejemplos
Abreviaturas:
FTS = 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluorooctiltrietoxisilano (Rf = C6F13)
3958 = nonafluorohexil-1,1,2,2-H-trimetoxisilano (Rf = C4F9)
AMMO = 3-aminopropiltrimetoxisilano
HAC = acido acetico (acido acetico glacial al 100%)
B2858 = heptafluoroisohexil-1,1,2,2,3,3-H-trimetoxisilano
FPM938 = contiene 48% en peso de 3958, 16% de AMMO y 36% en peso de HAC
BPS939 = contiene 48% en peso de FTS, 16% en peso de AMMO y 36% en peso de HAC.
Se comparan 10 diferentes lotes de FPM938, BPS939 y sus mezclas con respecto a su rendimiento de hidrofobia y oleofobia.
Como grna general, los lotes estan mas o menos compuestos de
9.3 g de agua desmineralizada,
2,5 g de fluorosilano(s),
1.3 g de Perlita y
1.3 g de Plextol.
08 166 758.6-2115 HPJ/ko 11 octubre 2011 Nanogate AG et al
La Perlita esta disponible en varios proveedores y es un vidrio volcanico.
El Plextol es una suspension acuosa de polfmeros acnlicos termoplasticos.
Las siguientes tablas muestran la composicion de los diferentes lotes de silanos
Lotes de BPS939
Lote numero
m (agua) m (BPS 939) m (Perlita) m (Plextol)
001
94,92 g 2,50 g 1,40 g 1,35 g
002
94,95 g 2,60 g 1,36 g 1,40 g
003
95,02 g 2,54 g 1,30 g 1,38 g
004
94,90 g 2,57 g 1,35 g 1,40 g
005
94,89 g 2,62 g 1,30 g 1,32 g
006
94,90 g 2,51 g 1,31 g 1,28 g
007
94,96 g 2,50 g 1,31 g 1,39 g
008
94,96 g 2,48 g 1,39 g 1,33 g
009
94,92 g 2,47 g 1,30 g 1,42 g
Lote numero
m (agua) m (BPS 939) m (Perlita) m (Plextol)
010
94,91 g 2,60 g 1,30 g 1,36 g
Lotes de FPM338
Lote numero
m (agua DI) m (FPM 938) m (Perlita) m (Plextol)
011
94,96 g 2,50 g 1,28 g 1,30 g
012
94,90 g 2,45 g 1,27 g 1,40 g
013
94,91 g 2,51 g 1,29 g 1,43 g
014
94,90 g 2,60 g 1,32 g 1,28 g
015
94,95 g 2,58 g 1,30 g 1,25 g
016
94,99 g 2,48 g 1,31 g 1,25 g
017
94,93 g 2,46 g 1,35 g 1,39 g
018
94,95 g 2,55 g 1,29 g 1,33 g
019
95,01 g 2,48 g 1,30 g 1,28 g
020
94,97 g 2,43 g 1,29 g 1,30 g
Lotes de mezcla
Lote numero
m (agua) m (BPS 939/FPM 938) m (Perlita) m (Plextol)
021
94,91 g 1,32 g/1,30 g 1,35 g 1,37 g
022
95,00 g 1,25 g/1,23 g 1,35 g 1,37 g
023
94,87 g 1,21 g/1,30 g 1,25 g 1,25 g
024
94,89 g 1,23 g/1,26 g 1,33 g 1,30 g
025
94,90 g 1,30 g/1,25 g 1,39 g 1,32 g
026
94,92 g 1,21 g/1,30 g 1,27 g 1,25 g
027
94,94 g 1,27 g/1,25 g 1,31 g 1,28 g
028
94,95 g 1,32 g/1,30 g 1,32 g 1,41 g
029
94,94 g 1,22 g/1,28 g 1,26 g 1,30 g
030
94,96 g 1,29 g/1,24 g 1,35 g 1,35 g
Para el revestimiento de ladrillos de arena-cal, estos se cepillan primero. Se definen tres areas igualmente 5 espaciadas sobre los ladrillos, que son de 8 cm x 11 cm. Sobre cada ladrillo se reviste un lote de BPS339, un lote de FPM338 y un lote de la mezcla. Para cada lote, se revisten dos ladrillos con el mismo lote. Cada lote se reviste sobre el ladrillo en dos pasadas. Durante la primera pasada, se reviste una cantidad de 4,2 a 7,2 g usando una brocha de pintar. En la segunda pasada despues de alrededor de 5 min, se reviste una cantidad de 0,9 a 3,0 sobre el ladrillo con una brocha.
10 La siguiente tabla ilustra los experimentos. La columna “numero” denomina los dos diferentes ladrillos para cada lote. Las siguientes columnas siempre contienen dos diferentes denominaciones de pesos el peso del lote revestido durante la primera y la segunda pasada.
5
10
Lotes
Numero m(BPS 339) m (FPM 338) m (mezcla)
001, 011, 021
1 5,42 g/1,16 g 4,33 g/0,91 g 4,38 g/0,91 g
2
6,48 g/1,08 g 4,88 g/1,13 g 5.20 g/1,84 g
002, 012, 022
1 7,18 g/0,93 g 6,29 g/0,98 g 5,87 g/0,90 g
2
6,73 g/1,68 g 5,44 g/1,18 g 6,07 g/1,38 g
003, 013, 023
1 6,40 g/1,28 g 5,53 g/0,95 g 6,32 g/0,90 g
2
6,28 g/1,20 g 6,18 g/1,01 g 4,88 g/1,12 g
004, 014, 024
1 6,12 g/0,93 g 5,64 g/0,91 g 5,17 g/0,91 g
2
6,47 g/1,11 g 5,34 g/0,98 g 6,84 g/0,93 g
005, 015, 025
1 5,60 g/1,12 g 5,08 g/1,24 g 5,39 g/1,38 g
2
6,35 g/1,20 g 4,65 g/1,65 g 5,36 g/1,20 g
006, 016, 026
1 6,75 g/0,95 g 5,39 g/0,90 g 6,18 g/1,04 g
2
5,58 g/1,99 g 4,85 g/1,39 g 5,70 g/1,75 g
007, 017, 027
1 6,67 g/1,15 g 6,03 g/1,08 g 6,07 g/0,98 g
2
6,66 g/1,92 g 5,80 g/1,10 g 5,56 g/1,05 g
008, 018, 028
1 5,65 g/0,90 g 5,32 g/0,90 g 5,51 g/0,99 g
2
7,05 g/1,64 g 6,18 g/1,20 g 6,35 g/1,08 g
009, 019, 029
1 6,88 g/0,92 g 4,64 g/0,96 g 5,82 g/0,92 g
2
7,18 g/1,02 g 5,37 g/1,60 g 5,41 g/0,96 g
010, 020, 030
1 4,57 g/0,91 g 4,23 g/0,90 g 4,31 g/1,16 g
2
4,66 g/1,36 g 4,83 g/1,23 g 4,34 g/1,44 g
Despues de 24 h de almacenamiento a temperatura ambiente se realizaron los ensayos de rendimiento.
Se colocaron tres gotas de agua y tres gotas de aceite de girasol sobre cada una de las tres areas sobre cada ladrillo. Despues de 5 min las gotas se retiraron empapando las gotas con un trapo o una toalla de papel. Los restos de cada gota se puntuaron del siguiente modo:
0 mancha visible con corona, aspecto humedo
1 mancha visible casi sin corona, aspecto humedo
2 mancha visible, sin corona
3 parcial decoloracion del ladrillo
4 casi sin decoloracion
5 sin mancha visible
Los ejemplos de manchas para las diferentes puntuaciones se muestran en la fig. 1.
Se calcula la suma de las puntuaciones para cada mancha. Tres gotas significa un maximo de 15 puntos conseguibles para agua y 15 puntos conseguibles para aceite de girasol. La puntuacion total para cada lote es la suma de la puntuacion para el agua y el aceite.
A continuacion esta la tabla de puntuaciones para todos los lotes. La columna “numero” denomina el ladrillo. Los tres numeros en cada una de las siguientes celdas de la tabla representan la puntuacion para cada gota.
Lote
Numero BPS 339 FPM 338 mezcla
Agua Aceite Agua Aceite Agua aceite
1/2/3 1/2/3 1/2/3 1/2/3 1/2/3 1/2/3
001, 011, 021
1 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5
2
5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5
002, 012, 022
1 5/5/5 5/5/5 5/5/5 4/4/4 5/5/5 5/5/5
2
5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5
003, 013, 023
1 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5
2
5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5
004, 014, 024
1 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5
2
5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5
005, 015, 025
1 5/5/5 5/5/5 5/5/5 4/4/4 5/5/5 5/5/5
2
5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/4 5/5/5 5/5/5
006, 016, 026
1 5/5/5 5/5/5 5/5/5 4/5/4 5/5/5 4/5/4
2
5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/4/4 5/5/5 4/5/5
007, 017, 027
1 5/5/5 5/5/5 5/5/5 4/4/4 5/5/5 5/5/5
2
5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5
008, 018, 028
1 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/4/5 5/5/5 5/5/5
2
5/5/5 5/4/5 5/5/5 3/3/3 5/5/5 5/4/4
009, 019, 029
1 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5
2
5/5/5 4/5/5 5/5/5 5/5/4 5/5/5 5/4/5
010, 020, 030
1 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5
2
5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5 5/5/5
La siguiente tabla muestra la puntuacion final para cada lote:
Lote
Numero Puntuacion total
BPS 339 FPM 338 Mezcla
001, 011, 021
1 30 30 30
2
30 30 30
002, 012, 022
1 30 27 30
2
30 30 30
003, 013, 023
1 30 30 30
2
30 30 30
004, 014, 024
1 30 30 30
2
30 30 30
005, 015, 025
1 30 27 30
2
30 29 30
006, 016, 026
1 30 28 28
2
30 28 29
007, 017, 027
1 30 27 30
2
30 30 30
008, 018, 028
1 30 29 30
2
29 24 28
009, 019, 029
1 30 30 30
2
29 29 29
010, 020, 030
1 30 30 30
2
30 30 30
De esta tabla se puede ver que la mezcla reproduciblemente funciona casi tan bien como el BPS 339 por sf mismo y mucho mejor que lo esperado de una mezcla aproximadamente 1:1 de ambos silanos diferentes.

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    REIVINDICACIONES
    1. Una composicion reactiva no acuosa que comprende
    (a) por lo menos dos fluorosilanos diferentes cada uno de la misma formula general I
    Rtf-SiX3 (formula I),
    en donde
    X se selecciona del grupo de alcoxi, haluro, oxima, carboxilo, fenoxido y polieter, y Rtf es un resto lineal, ramificado o dclico de la formula general II o III -Y-Rr (formula II) o
    -Y-(SiRiR2O)xSiRiR2-Y-Rf (formula III),
    en donde
    Y es un resto organico divalente seleccionado del grupo -(CH2)n-, -CO2-, -O-, -CONH-, -Ph-, -SO2-, y - SO2NH-, en donde n es un numero entero de 1 a 30,
    Rf es un grupo perfluoroalquileno lineal o ramificado de C2 a C7, en el que dichos fluorosilanos difieren en su numero de atomos de carbono en Rf por lo menos en 2,
    R1 y R2 se seleccionan independientemente de restos organicos monovalentes,
    X es un numero entero de 0 a 5, y
    (b) por lo menos un aminosilano de la formula general IV
    Ra-SiR3R4R5 (formula IV),
    en donde
    Ra es un resto alquilo lineal, ramificado o dclico que comprende de 1 a 7 atomos de carbono y por lo menos un grupo amino primario, secundario, terciario o cuaternario, preferentemente protonado,
    R3 y R4 se seleccionan independientemente de -Ra, -OR6 y/o -R6, y
    R5 es -OR6, y
    R6 es un resto lineal, ramificado o dclico que comprende de 1 a 3 atomos de carbono y un acido en un intervalo de 20 a 50% en peso.
  2. 2. Una composicion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque los dos diferentes fluorosilanos estan presentes en una relacion en peso del fluorosilano con un grupo Rf con menos atomos de carbono al fluorosilano con un grupo Rf con mas atomos de carbono entre 0,7 y 1,3.
  3. 3. Una composicion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque Rf es un grupo de C4 y C5 para por lo menos los dos diferentes silanos, respectivamente.
  4. 4. Una composicion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque X es un haluro seleccionado del grupo de F, Br, Cl y I,
    un alcoxido OR7 en donde R7 es un grupo alquileno lineal o ramificado de C1 a C22,
    una oxima R8RgC=N-O, en donde R8 y R9 se seleccionan independientemente de grupos alquileno lineal o ramificado de C1 a C30, en donde R8 y R9 pueden ser iguales o diferentes, un resto carboxilo R10CO2 en donde R10 es un grupo alquileno lineal o ramificado de C1 a C30,
    un fenoxido M-Ph-O-, en donde M es hidrogeno o un grupo organico monovalente, o
    un polieter seleccionado del grupo de poli(oxidos de alquileno) que contienen una o mas de las siguientes unidades estructurales que se repiten (CH2CH2O)q o (CH3CHCH2O)q en donde q es un valor en el intervalo de 1 a 100, terminado con un grupo alquileno lineal o ramificado de C1 a C30.
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
  5. 5. Una composicion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque Y es un resto seleccionado del grupo de
    -(CH2)o-, -CO2-, -(CH2)o-CO2-(CH2)m-, -(CH2)orO(CH2)m, -(CH2)o-CONH-(CH2)m, -(CH2)o-Ph-(CH2)m-, -(CH2)o-SO2- (CH2)m, y -(CH2)o-SO2NH- (CH2)m, -SO2-O- y -SO2NH-, en donde o es un numero en el intervalo de 1 a 30 y m es un numero en el intervalo de 0 a 30, en particular en el que el grupo organico divalente puede contener tambien grupos alquileno ramificado.
  6. 6. Una composicion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque Rf es
    (a) seleccionado del grupo de CF3CF2-, CF3(CF2)3-, C3F7-, (CF3)2CF-, C4F9-, C5F11-, o C6F13- o
    (b) un polieter perfluorado de la formula general V
    F-(CF2)r-(OC3Fa)s-(OC2F4)t-(OCF2)u (formula V), en donde r es un numero entero en el intervalo de 1 a 3, y s, t, y u son independientemente numeros enteros en el intervalo de 0 a 200.
  7. 7. Una composicion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque R1 o R2 se seleccionan independientemente del grupo de grupos alquileno lineal o ramificado de C1 a C30, grupos que contienen grupo aromatico, grupos que contienen aminoalquilo, y grupos que contienen fluoroalquilo.
  8. 8. Una composicion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque X, R3, R4 y/o R5 independientemente se seleccionan del grupo de grupos alcoxi, en particular grupos etoxi o metoxi.
  9. 9. Una composicion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque la relacion molar de grupos Rf de formula I a grupos amino presentes en la formula IV esta en el intervalo de 2:1 a 6:1, particularmente en el intervalo de 2,5:1 a 4:1.
  10. 10. Una composicion segun la reivindicacion 1, caracterizada porque comprende adicionalmente un silano hidrofilo que se ajusta a la formula general
    R-nR-^MeSi-Y-Z (formula VI),
    en donde R11 y R12 se seleccionan independientemente del grupo de R3 o Me, y Z es un grupo organico monovalente polar.
  11. 11. Una composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque comprende un acido en un intervalo entre 30 y 40% en peso.
  12. 12. Un producto de condensacion de fluorosilanos segun la reivindicacion 1 de la formula general I con restos como se define en las formulas generales II y/o III y un aminosilano de la formula general IV, obtenible por un tratamiento promovido catalfticamente de una mezcla de dichos fluorosilanos y dicho aminosilano por un tratamiento acido.
  13. 13. Un producto de condensacion segun la reivindicacion 12, caracterizado porque el acido exhibe un valor del pKa en el intervalo de 3 a 7, particularmente en el intervalo de 4 a 5,5.
  14. 14. Un agente protector de superficies que comprende la composicion segun la reivindicacion 1 y/o el producto de condensacion de la reivindicacion 12 que comprende adicionalmente aditivos comunes para agentes protectores de superficies.
  15. 15. Un agente protector de superficies segun la reivindicacion 14, caracterizado porque comprende de 0,5 a 5% en peso de un compuesto o mezcla de compuestos seleccionados del grupo de siliconas/siloxanos, compuestos acnlicos, derivados de melamina, y ceras.
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