KR101963108B1 - 실록산 공중합체의 제조 방법 - Google Patents

실록산 공중합체의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 환형 실록산 공중합체, 발수성 조성물의 제조 방법, 및 콘크리트, 특히 강화 콘크리트와 같은 다공성 기재들을 처리하는 용도에 관한 것이다.

Description

실록산 공중합체의 제조 방법 {PROCESS OF PREPARING A SILOXANE COPOLYMER}
관련 출원의 상호 참조 및 정부 지원 연구에 관한 언급
없음.
본 발명은, 콘크리트, 특히 강화 콘크리트와 같은 다공성 기재들을 처리하는 환형 실록산 공중합체, 발수성 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
유기 또는 무기 건축 구성 요소들, 예를 들어, 콘크리트, 석조물(masonry), 스투코(stucco), 천연 또는 인조 석재, 세라믹, 테라코타 벽돌, 석고 보드, 섬유 시멘트 보드, 또는 기타 시멘트 함유 제품들, 목재 파티클 보드(wood particle board), 목재 플라스틱 복합재들, 배향 스트랜드 보드(oriented strand board; OSB) 또는 목재를 포함하는 다수의 기재들에 대해 기재의 발수성을 부여하거나 개선하는 것이 요구된다.
요구되는 발수 특성들은, 발수성 조성물을 기재의 외표면에 도포하여, 이러한 기재를 풍화 및 기타 열화로부터 보호하는 발수성 코팅을 상기 기재 상에 생성함으로써 보통 얻어진다. 건축 자재의 적어도 최외측 표면이 방수성으로 되도록 처리된다.
실리콘 화합물이 그의 내구성, 양호한 소수성 및 도포 용이성으로 인해 발수제로 사용된다. 우선, 용매 중 실리콘 수지, 및 메틸실리코네이트가 실리콘 발수성 화합물로서 사용되었다. 이어서, 용매 중 실록산 및 실란계 제품이 이어졌다. 차세대 발수제는 환경적 이유 및 사용 용이성을 위해 일반적으로 수계이다. 활성 성분은 실록산, 실리콘 수지 및 실란 (및 이들의 배합물)을 함유한다. 예를 들어, 미국 특허 제5074912호는 선형 메틸수소-메틸알킬 실록산 공중합체 또는 메틸수소-메틸알킬 사이클로실록산 공중합체인 실록산을 함유하는 에멀젼을 갖는, 다공성 기재 처리용 발수성 조성물을 개시한다. 그러나, 이러한 제품은 100 g/l 초과의 휘발성 유기물 함량(Volatile Organic Content; VOC)을 제공하는 반면에, 100 g/l 미만 또는 심지어 50 g/l 미만을 갖는 에멀젼이 요망된다.
국제특허 공개 WO200813423A1호는 페닐실세스퀴옥산을 포함하며 VOC 함량이 100 g/l 미만인, 발수성 부여용 실리콘 에멀젼을 기재한다. 그러나, 이러한 기재된 내용에 따른 에멀젼은 구조 콘크리트 또는 기타 다공성 건축 자재의 장기간 보호를 위한 요건을 충족시키기 위한 반응성 및 침투 깊이가 부족하다.
본 발명은, 실록산 공중합체의 제조 방법으로서,
i) 8 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 1-알켄과,
ii) 하기 화학식:
[화학식 I]
Figure 112014033189104-pct00001
(여기서, R은 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼이고; c는 4 이상임)을 갖는 환형 실록산을
하이드로실릴화 촉매의 존재 하에 반응시켜, 하기 화학식:
[화학식 II]
Figure 112014033189104-pct00002
(여기서, R'는 8 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이고, a+b=c임)을 포함하는 환형 공중합체를 형성하고, 상기 반응 혼합물로부터 상기 미반응 알켄, 형성된 알켄의 이성체화 생성물, 및 미반응 휘발성 환형 수소실록산을 제거함에 의해 실록산 공중합체를 제조하며, 상기 알켄:환형 실록산의 몰 비는 1:1 이상, 바람직하게는 1.2:1, 더욱 바람직하게는 1.5:1인, 실록산 공중합체의 제조 방법을 제공한다.
모든 양, 비, 및 백분율은, 달리 지시되지 않는 한, 중량 기준이다. 관사('a', 'an', 및 'the')는 각각, 본 명세서의 문맥에 의해 달리 지시되지 않는 한, 하나 이상을 말한다. 범위의 개시는 그 범위 자체, 그리고 또한 그 안에 포함되는 임의의 것뿐만 아니라 종점도 포함한다. 예를 들어, 2.0 내지 4.0의 범위의 개시는 2.0 내지 4.0의 범위뿐만 아니라, 2.1, 2.3, 3.4, 3.5, 및 4.0도 개별적으로 포함하며, 또한 그 범위 내에 포함되는 임의의 다른 숫자도 포함한다. 더욱이, 예를 들어 2.0 내지 4.0의 범위의 개시는, 예를 들어 2.1 내지 3.5, 2.3 내지 3.4, 2.6 내지 3.7, 및 3.8 내지 4.0의 하위 세트(subset)뿐만 아니라, 그 범위 내에 포함되는 임의의 다른 하위 세트도 포함한다. 유사하게, 마쿠쉬 군의 개시는 전체 군, 그리고 또한 임의의 개별 구성원 및 그 안에 포함되는 하위군도 포함한다. 예를 들어, 마쿠쉬 군의 개시에서 수소 원자, 알킬 기, 아릴 기, 아르알킬 기, 또는 알크아릴 기는 개별적으로 구성원 알킬; 하위군 알킬 및 아릴을 포함하고; 임의의 다른 개별 구성원 및 그 안에 포함되는 하위군을 포함한다.
본 발명자들은 본 발명에 따른 방법이 하기 요건을 충족시키는 처리를 제공함을 알아내었다:
a) 풍화(weathering)에 대한 내구성;
b) 다공성 기재들 내로의 상당한 침투를 나타냄 (건설 재료의 일부 표면들은 교통으로 인한 상당한 마모에 노출된다. 따라서, 표면 처리는 마모에 의해 제거될 것이다. 그러므로, 발수성에 대한 일부 표준은 마모 시험을 포함한다.);
c) ASTM D 5095에 따른 VOC 수준이 100 g/l 미만, 바람직하게는 50 g/l 미만임;
d) 고도의 물 배제율(water exclusion)을 제공하므로, 철 강화 콘크리트의 경우에 부식을 야기할 수 있는 클로라이드 이온의 유입을 효율적으로 방지함.
n-옥틸트라이에톡시실란과 같은 알킬알콕시실란이 이러한 요건의 대부분을 충족시키지만, 이는 기재와의 반응 동안 알코올을 방출하며, 따라서 고 VOC 제품이다. 예를 들어, 수계 실리콘 발수제에서, 예를 들어, 활성제로서 콘크리트 보호를 위해 종종 사용되는 n-옥틸트라이에톡시실란은 VOC가 300 g/l 초과이다.
이러한 요건을 충족시키기 위해서, 강화 콘크리트를 위한 저 VOC 발수성 에멀젼의 잠재적인 활성제는 분자 크기가 작아서 콘크리트의 기공 내로의 깊은 침투가 가능해야 하며, 내구성이기 위해 기재에 화학적으로 반응성이거나 그 자체로 가교결합성이어야 하고, 높은 pH에서 내분해성이어야 하고, 동시에, 비휘발성이어야 한다. 그러나, 비휘발성이어야 한다는 것은 활성 화합물이 소정 분자량 초과일 필요가 있음을 의미한다. 따라서, 일부 요건들이 상충한다.
본 발명은 알켄을 환형 실록산과 반응시켜 효과적인 저 VOC 발수성 활성 화합물을 생성하는 방법에 관한 것이다. 본 발명자들은, 반응 생성물들로부터, 휘발성인 임의의 미반응 반응물들을 폐기하는 것이 중요하며, 또한, 환형 실록산에 대해 최소한의 비율의 알켄이 필요함을 알아내었다. 추가로, 알켄의 사슬 길이는 저 VOC 함량을 산출하기 위해서 너무 짧아서도 안되고 다공성 기재들 내로의 양호한 침투가 가능하도록 너무 길어서도 안된다.
● 바람직하게는, 알켄은 1-옥텐, 1-도데센 또는 1-아이소옥텐이다.
● 바람직하게는, 알켄:환형 실록산의 몰 비는 1.2:1 이상이다.
● 바람직하게는, 알켄:환형 실록산의 몰 비는 1.5:1 이상이다.
● 바람직하게는, c가 4 내지 6으로 구성되는 환형 실록산들 (화학식 I)의 혼합물이 사용된다.
● 바람직하게는, a는 3 미만이고 b는 2 이상이다.
● 바람직하게는 반응을 위해 백금 촉매가 사용된다.
● 바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물은 ASTM D 5095에 따른 휘발성 유기물 함량이 100 g/l 미만이다.
● 더욱 바람직하게는, 본 조성물은 ASTM D 5095에 따른 휘발성 유기물 함량이 50 g/l 미만이다.
예를 들어, 상기 반응은 하기에 예시된 바와 같은 경우일 수 있다:
Figure 112014033189104-pct00003
필요한 저 VOC를 제공하기 위해서는, 미반응 환형 실록산, 미반응 올레핀 및 이성체화 올레핀을, 예를 들어, 스트리핑(stripping)에 의해, 바람직하게는 진공을 사용하여, 반응 생성물로부터 제거해야만 한다.
본 발명에 따른 방법에 의해 생성되는 실록산 공중합체는 보통은 순수한 화합물이 아니라, 상이한 실록산 공중합체들의 혼합물이며, 이러한 혼합물이 다공성 기재들을 처리하는 조성물을 제공하는 데 사용된다.
환형 메틸 실록산들로부터 출발하는 환형 공중합체의 합성은 상이한 수준의 VOC를 갖는 활성제들의 혼합물을 야기한다. 이러한 환형 실록산은 증류와 같은 공지의 방법을 사용하여 분리될 수 있거나, 또는 최종 응용에 혼합물로서 사용될 수 있다. 더 고도의 치환이 VOC를 낮출 것이지만, 이는 분자의 크기를 또한 증가시며 반응성을 감소시킨다. 그러므로, 최적 정도의 치환에는 절충점이 있을 것이며, 이는 필요한 VOC 수준 및 성능 시험에 의해 정의되어야만 한다.
본 발명은, 물, 적어도 하나의 계면활성제, 및 본 명세서에 정의된 방법에 의해 얻어지는 실록산 공중합체를 포함하는 에멀젼을 포함하는, 다공성 기재들을 처리하는 발수성 조성물을 또한 제공한다.
바람직한 실시 형태에서, 상기 발수성 조성물은, 필요한 값을 초과하여 VOC 수준이 증가되지 않는다는 전제 하에, 실록산 공중합체에 더하여 유기 오일, 왁스, 또는 알킬실란과 같이 소수성을 제공할 수 있는 기타 성분들을 함유한다.
바람직한 실시 형태에서, 상기 발수성 조성물은 실록산 공중합체 (환형 공중합체)에 더하여, 예를 들어, 폴리실록산 또는 실리콘 수지와 같이, 바람직하게는 VOC 수준에 별로 영향을 주지 않는 기타 성분들을 함유한다.
본 발명은 상기에 정의된 조성물로 기재를 처리함에 의해 기재의 발수성을 개선하는 방법을 추가로 제공한다. 다른 바람직한 실시 형태에서, 기재의 발수성의 개선은 상기 조성물을 시재료들에 포함시키거나 또는 기재의 제조 동안 포함시킴에 의해 행해진다.
본 발명은 상기 조성물을 완성된 기재에 도포함에 의해 또는 상기 조성물을 시재료들에 포함시키거나 또는 기재의 제조 동안 포함시킴에 의해 기재의 발수성을 개선하기 위한, 상기 방법에 따라 얻어지는 실록산 공중합체의 용도를 제공한다.
유용한 기재에는 유기 또는 무기 구성 요소들이 포함된다. 대안적으로, 기재는 콘크리트, 특히 강화 콘크리트, 석조물, 스투코, 천연 또는 인조 석재, 세라믹, 테라코타 벽돌, 석고 보드, 섬유 시멘트 보드, 또는 기타 시멘트 함유 제품들, 목재 파티클 보드, 목재 플라스틱 복합재들, 배향 스트랜드 보드 (OSB) 또는 목재 중 적어도 하나를 포함한다. 대안적으로, 기재는 포장도로, 고속도로/일반도로, 교량/고가도로, 주차 구조물, 경기장, 프리캐스트 구조물(precast structure), 틸트 업 구조물(tilt up structure), 배수 파이프, 터널 또는 저수지 구조물에 사용하기 위한 일반 콘크리트, 고강도 콘크리트, 스탬프 콘크리트(stamped concrete), 고성능 콘크리트, 자가 압밀 콘크리트(self consolidating concrete), 숏크리트(shotcrete), 셀형 콘크리트(cellular concrete), 경량 기포 콘크리트(lightweight aerated concrete), 가변 밀도 콘크리트(variable density concrete), 발포 콘크리트, 경량 또는 초경량 콘크리트, 급속 강도 콘크리트(rapid strength concrete), 프리스트레스트 콘크리트(pre-stressed concrete) 또는 강화 콘크리트, 건물 입면(facade) 또는 토대(foundation)에 사용하기 위한 콘크리트 석조물 유닛, 콘크리트 블록, 분할 블록(split faced block), 천연 석재 또는 벽돌 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 대안적으로, 기재는 스투코, 천연 또는 인조 석재, 세라믹, 테라코타 벽돌, 석고 보드, 섬유 시멘트 보드, 또는 기타 시멘트 함유 제품들, 목재 파티클 보드, 목재 플라스틱 복합재들, 배향 스트랜드 보드 (OSB) 또는 목재 중 적어도 하나를 포함한다.
화학식 II에 따른 실록산 공중합체는 그대로 사용될 수 있거나, 또는 VOC 면제(exempt) 용매 중의 것이 사용될 수 있지만, 사용 용이성 및 환경적 이점으로 인해 수계 제품들이 바람직하다.
본 발명은 에멀젼을 포함하는, 기재의 발수성을 개선하기 위한 발수성 조성물에까지 미친다. 분산 오일상이 화학식 II의 환형 공중합체인 수성 에멀젼은 다수의 상이한 방식으로, 예를 들어,
1) i) 물,
ii) 상기 방법에 따라 얻어지는 실록산 공중합체, 및
iii) 계면 활성제를 배합하고,
2) 상기 배합된 성분들을 균질화하여 에멀젼을 형성하고,
3) 선택적으로, 추가의 물 및 추가의 성분들을 혼합함에 의해 제조될 수 있다.
대안적으로, 실록산 공중합체를, 일정한 혼합 조건 하에서 계면활성제를 포함하는 수성 용액 또는 분산액 내에 분산시킬 수 있다. 여전히 대안적으로, 계면활성제의 일부 또는 전부를 실록산 공중합체와 배합할 수 있고, 결국 혼합물을 물에 분산시킨다. 특정 배합 순서는 중요하지 않고, 고전단 균질화가 절대적으로 필요하지는 않으며; 유화 절차의 효율성은 사용되는 특정 계면활성제 패키지에 따라 좌우되고 절차는 원하는 에멀젼 특성에 따라 조정될 수 있다. 화학식 II의 환형 공중합체는 유화 전에 또는 중에 물에 의해 상응하는 실란올로 부분적으로 또는 완전히 가수분해될 수 있다. 이는 VOC를 증가시키지 않을 것이다.
유화제는 수성 에멀젼을 안정화시키는 능력을 갖는 계면활성제, 또는 계면활성제들의 혼합물이다. 계면활성제는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 또는 계면활성제들의 혼합물일 수 있다. 비이온성 계면활성제 및 음이온성 계면활성제는 전형적으로 조합되어 사용된다. 둘 이상의 비이온성 계면활성제들을 함유하는 혼합물이 바람직하다.
적합한 비이온성 계면활성제의 대표적인 예에는 에틸렌 옥사이드와 장쇄 지방 알코올 또는 지방산, 예를 들어, C 12-16 알코올의 축합물, 에틸렌 옥사이드와 아민 또는 아미드의 축합물, 에틸렌과 프로필렌 옥사이드의 축합 생성물, 지방 아민 옥사이드, 수크로스 에스테르, 지방산 알킬올 아미드, 소르비톨, 수크로스, 및 글리세롤의 에스테르가 포함된다. 실리콘 계면활성제 및 플루오로 계면활성제가 또한 사용될 수 있다. 적합한 구매가능한 비이온성 계면활성제의 대표적인 예에는 미국 뉴저지주 에디슨 소재의 크로다(Croda)에 의해 상표명 BRIJ, 신퍼로닉(Synperonic)™, 레넥스(Renex)™로, 바스프 (BASF; 미국 뉴저지주 플로햄 파크 소재)에 의해 루텐솔(Lutensol)(등록상표)로 판매되는 알코올 에톡실레이트가 포함된다. 일부 예는 폴리옥시에틸렌 (23) 라우릴 에테르로 알려진 에톡실화 알코올인 BRIJ L23, 및 폴리옥시에틸렌 (4) 라우릴 에테르로 알려진 다른 에톡실화 알코올인 BRIJ L4, 모두 에톡실화 알코올인, 루텐솔(등록상표) XP-70 및 루텐솔(등록상표) XP-140, 신퍼로닉 13-6 및 신퍼로닉 13-12이다. 추가의 비이온성 계면활성제에는, 터지톨(TERGITOL)(등록상표) 15-S-5, 터지톨(등록상표) 15-S- 12, 터지톨(등록상표) 15-S- 15, 및 터지톨(등록상표) 15-S-40을 포함하는, 미국 미시간주 미들랜드 소재의 더 다우 케미칼 컴퍼니(The Dow Chemical Company)에 의해 상표명 터지톨(등록상표)로 판매되는 에톡실화 알코올이 포함된다. 소르비탄 에스테르 및 그의 에톡실화 유도체가 또한 사용될 수 있다. 예에는 크로다에 의해 상표명 스판(Span)™ 및 트윈(Tween)™, 예를 들어, 스판 20, 트윈 20, 스판 80 및 트윈 80으로 판매되는 것들이 포함된다. 실리콘 계면활성제의 예에는 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코팅 코포레이션(Dow Corning Corporation)에 의해 상표명 다우 코닝(Dow Corning)(등록상표)으로 판매되는 실리콘 폴리에테르, 예를 들어, 다우 코닝(등록상표) Q2-5247 플루이드(Fluid) 및 다우 코닝(등록상표) Q2-5211 초습윤제(Superwetting Agent)가 포함된다. 실리콘 초습윤제를 사용하여, 향상된 발수 효과를 가질 수 있다. 그러한 초습윤제는 유화제 패키지의 일부로서 포함될 수 있거나, 첨가제로서 수성상에 별도로 첨가될 수 있다. 계면활성제들의 혼합물이 사용되는 경우, 혼합물 중 적어도 하나의 계면활성제는, 예를 들어, 12 미만의 낮은 친수성-친지성 균형(Hydrophile-Lipophile Balance; HLB)을 갖고, 나머지는 12 초과의 높은 HLB를 가져서, 조합된 유효 HLB가 9 내지 20, 바람직하게는 10 내지 18의 범위 이내인 것이 유리하다. 본 발명의 환형 공중합체의 에멀젼의 경우, HLB가 낮으며 물에 불용성인 적어도 하나의 공계면활성제(co-surfactant)를 포함하고, 미국 특허 제6074470호에 교시된 방식으로 사용되는 유화제들의 배합물을 사용하는 것이 특히 유리하다.
적합한 음이온성 계면활성제의 대표적인 예에는 고급 지방산의 알칼리 금속 비누, 알킬아릴 설포네이트, 예를 들어, 소듐 도데실 벤젠 설포네이트, 장쇄 지방 알코올 설페이트, 올레핀 설페이트 및 올레핀 설포네이트, 설페이트화 모노글리세라이드, 설페이트화 에스테르, 설포네이트화 에톡실레이트화 알코올, 설포석시네이트, 알칸 설포네이트, 포스페이트 에스테르, 알킬 이세티오네이트, 알킬 타우레이트, 및 알킬 사르코시네이트가 포함된다.
적합한 양이온성 계면활성제의 대표적인 예에는 알킬아민 염, 4차 암모늄 염, 설포늄 염, 및 포스포늄 염이 포함된다. 적합한 양쪽성 계면활성제의 대표적인 예에는 이미다졸린 화합물, 알킬아미노산 염, 및 베타인이 포함된다.
유화제는, 예를 들어, 환형 공중합체의 중량을 기준으로 0.1 내지 40 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 10 중량%로 사용될 수 있다. 최적의 안정성을 위해, 수성상은 다소 산성 pH, 예를 들어, pH 4 내지 pH 6.5를 가져야만 한다. 원하는 pH를 안정화하기 위해 완충 용액이 사용될 수 있다. 그러한 수중유 에멀젼 중 본 발명에 따른 환형 공중합체의 농도는 전체 조성물의 1 내지 85 중량% 또는 대안적으로 5 내지 80 중량%일 수 있으나, 더욱 바람직하게는, 예를 들어, 10 내지 80 중량%이다. 부차적인 소수성제(hydrophobing agent), 예를 들어, 폴리다이메틸실록산이 에멀젼에 존재하는 경우, 환형 공중합체 + 부차적인 소수성제의 전체 농도는, 예를 들어, 전체 조성물의 약 1 내지 최대 80 중량%일 수 있다. 그러한 수중유 에멀젼 중 유화제의 농도는 예를 들어 전체 조성물의 0.1 내지 20 중량%일 수 있다. 물은 예를 들어 전체 조성물의 15 내지 89.5 중량%로 존재할 수 있다. 각각의 경우에, % 값으로 언급될 때, 존재하는 총합은 100%이며 에멀젼의 나머지는 100%의 값까지 다른 성분, 전형적으로 물 및 계면활성제(들) 및 선택적인 첨가제들로 구성된다.
본 발명에 따른 환형 공중합체의 에멀젼은 실리콘 에멀젼에 공지된 다양한 첨가제, 예를 들어, 충전제, 착색제, 예를 들어, 염료 또는 안료, 열안정제, 난연제, UV 안정제, 살진균제, 살생물제, 증점제, 방부제, 소포제, 동결건조 안정제, 또는 pH 완충을 위한 무기염을 함유할 수 있다. 그러한 물질들은 환형 공중합체가 유화되기 전에 또는 후에 환형 공중합체에 첨가될 수 있다.
바람직한 실시 형태에서, 상기 에멀젼은 필요한 값을 초과하여 VOC 수준이 증가되지 않는다는 전제 하에, 실록산 공중합체에 더하여 유기 오일, 왁스, 또는 알킬실란과 같이 소수성을 제공할 수 있는 기타 성분들을 함유한다.
바람직한 실시 형태에서, 상기 에멀젼은 환형 공중합체에 더하여, 예를 들어, 폴리실록산 또는 실리콘 수지와 같이, 바람직하게는 VOC 수준에 별로 영향을 주지 않는 기타 성분들을 함유한다.
상기 에멀젼은 젤 또는 크림의 형태가 되도록 제형화될 수 있다. 이는 에멀젼 중에 벤토나이트 또는 몬트모릴로나이트와 같은 증점제를 사용함으로써, 또는 에멀젼 중 활성 환형 공중합체 함량을 60% 초과 내지 85%가 되게 함으로써 행해질 수 있다. 유기실란 함량이 높은 그러한 크림은, 유화제 및 물 전부를 사용하여 작은 분량의 유기실록산으로부터 이동성 수성 에멀젼을 제조하고, 콜로이드 밀, 고속 고정자 및 회전자 교반기(high speed stator and rotor stirrer), 또는 압력 유화 유닛을 사용하여 나머지 유기실록산을 에멀젼 내에 혼합함으로써 형성될 수 있다.
본 발명은 조성물을 완성된 기재에 도포함에 의해 기재의 발수성을 개선하기 위한, 조성물의 용도를 포함한다. 변형에서는, 기재의 제조 전에 또는 동안에 시재료들에 조성물을 포함시킴에 의해 기재의 발수성을 개선하는 데 본 조성물이 사용된다.
본 발명은, ASTM 5095에 따른 휘발성 유기물 함량이 50 g/l 미만인 에멀젼으로서, 상기 에멀젼은 물, 적어도 하나의 계면활성제, 및
(i) 1-옥텐과,
(ii) 하기 화학식:
Figure 112014033189104-pct00004
(여기서, R은 메틸이고; c는 4 내지 6임)을 갖는 환형 실록산을
백금 촉매의 존재 하에 반응시켜, 하기 화학식:
Figure 112014033189104-pct00005
(여기서, R'는 옥테닐이고, a는 3 미만이고 b는 2 이상이고, a+b=c임)을 갖는 환형 공중합체를 형성하고;
상기 반응 혼합물로부터 상기 미반응 알켄 및 휘발성 환형 실록산들을 제거하는 공정 (여기서, 상기 알켄:환형 실록산들의 몰 비는 1.5 이상임)에 의해 얻어지는 실록산 공중합체를 포함하는, 상기 에멀젼으로,
포장도로, 고속도로/일반도로, 교량/고가도로, 주차 구조물, 경기장, 프리캐스트 구조물, 틸트 업 구조물, 배수 파이프, 터널 또는 저수지 구조물에 사용하기 위한 일반 콘크리트, 고강도 콘크리트, 스탬프 콘크리트, 고성능 콘크리트, 자가 압밀 콘크리트, 숏크리트, 셀형 콘크리트, 경량 기포 콘크리트, 가변 밀도 콘크리트, 발포 콘크리트, 경량 또는 초경량 콘크리트, 급속 강도 콘크리트, 프리스트레스트 콘크리트 또는 강화 콘크리트, 건물 입면 또는 토대에 사용하기 위한 콘크리트 석조물 유닛, 콘크리트 블록, 분할 블록, 천연 석재 또는 벽돌 중 적어도 하나를 포함하는 기재를 처리함에 의한, 기재의 발수성을 개선하는 방법에까지 미친다.
본 발명은 또한, ASTM 5095에 따른 휘발성 유기물 함량이 50 g/l 미만인 에멀젼으로서, 상기 에멀젼은 물, 적어도 하나의 계면활성제, 및
(i) 1-옥텐과,
(ii) 하기 화학식:
Figure 112014033189104-pct00006
(여기서, R은 메틸이고; c는 4 내지 6임)을 갖는 환형 실록산을,
백금 촉매의 존재 하에 반응시켜, 하기 화학식:
Figure 112014033189104-pct00007
(여기서, R'는 옥테닐이고, a는 3 미만이고 b는 2 이상이고, a+b=c임)을 갖는 환형 공중합체를 형성하고;
상기 반응 혼합물로부터 상기 미반응 알켄 및 휘발성 환형 실록산들을 제거하는 공정 (여기서, 상기 알켄:환형 실록산들의 몰 비는 1.5 이상임)에 의해 얻어지는 실록산 공중합체를 포함하는, 상기 에멀젼을,
포장도로, 고속도로/일반도로, 교량/고가도로, 주차 구조물, 경기장, 프리캐스트 구조물, 틸트 업 구조물, 배수 파이프, 터널 또는 저수지 구조물에 사용하기 위한 일반 콘크리트, 고강도 콘크리트, 스탬프 콘크리트, 고성능 콘크리트, 자가 압밀 콘크리트, 숏크리트, 셀형 콘크리트, 경량 기포 콘크리트, 가변 밀도 콘크리트, 발포 콘크리트, 경량 또는 초경량 콘크리트, 급속 강도 콘크리트, 프리스트레스트 콘크리트 또는 강화 콘크리트, 건물 입면 또는 토대에 사용하기 위한 콘크리트 석조물 유닛, 콘크리트 블록, 분할 블록, 천연 석재 또는 벽돌 중 적어도 하나를 포함하는 완성된 기재에 도포함에 의해 기재의 발수성을 개선하기 위한, 상기 에멀젼의 용도를 제공한다.
본 발명은 또한, ASTM 5095에 따른 휘발성 유기물 함량이 50 g/l 미만인 발수성 조성물로서, 상기 발수성 조성물은 물, 적어도 하나의 계면활성제, 및
A) (i) 8 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 1-알켄과,
(ii) 하기 화학식:
Figure 112014033189104-pct00008
(여기서, R은 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼이고; c는 4 이상임)을 갖는 환형 실록산을 백금 촉매의 존재 하에 반응시켜, 하기 화학식:
Figure 112014033189104-pct00009
(여기서, R'는 8 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이고, a+b=c임)을 갖는 환형 공중합체를 형성하고,
B) 상기 반응 혼합물로부터 상기 미반응 알켄 및 휘발성 환형 실록산들을 제거하는 공정 (여기서, 상기 알켄:환형 실록산들의 몰 비는 1 이상임)에 의해 얻어지는 실록산 공중합체를 포함하는 에멀젼을 포함하는, 상기 발수성 조성물로,
포장도로, 고속도로/일반도로, 교량/고가도로, 주차 구조물, 경기장, 프리캐스트 구조물, 틸트 업 구조물, 배수 파이프, 터널 또는 저수지 구조물에 사용하기 위한 일반 콘크리트, 고강도 콘크리트, 스탬프 콘크리트, 고성능 콘크리트, 자가 압밀 콘크리트, 숏크리트, 셀형 콘크리트, 경량 기포 콘크리트, 가변 밀도 콘크리트, 발포 콘크리트, 경량 또는 초경량 콘크리트, 급속 강도 콘크리트, 프리스트레스트 콘크리트 또는 강화 콘크리트, 건물 입면 또는 토대에 사용하기 위한 콘크리트 석조물 유닛, 콘크리트 블록, 분할 블록, 천연 석재 또는 벽돌 중 적어도 하나를 포함하는 기재를 처리함에 의한, 기재의 발수성을 개선하는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, ASTM 5095에 따른 휘발성 유기물 함량이 50 g/l 미만인 발수성 조성물로서, 상기 발수성 조성물은 물, 적어도 하나의 계면활성제, 및
A) i) 8 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 1-알켄과,
ii) 하기 화학식:
Figure 112014033189104-pct00010
(여기서, R은 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼이고; c는 4 이상임)을 갖는 환형 실록산을 백금 촉매의 존재 하에 반응시켜, 하기 화학식:
Figure 112014033189104-pct00011
(여기서, R'는 8 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이고, a+b=c임)을 갖는 환형 공중합체를 형성하고,
B) 상기 반응 혼합물로부터 상기 미반응 알켄 및 휘발성 환형 실록산들을 제거하는 공정 (여기서, 상기 알켄:환형 실록산들의 몰 비는 1 이상임)에 의해 얻어지는 실록산 공중합체를 포함하는 에멀젼을 포함하는, 상기 발수성 조성물을,
포장도로, 고속도로/일반도로, 교량/고가도로, 주차 구조물, 경기장, 프리캐스트 구조물, 틸트 업 구조물, 배수 파이프, 터널 또는 저수지 구조물에 사용하기 위한 일반 콘크리트, 고강도 콘크리트, 스탬프 콘크리트, 고성능 콘크리트, 자가 압밀 콘크리트, 숏크리트, 셀형 콘크리트, 경량 기포 콘크리트, 가변 밀도 콘크리트, 발포 콘크리트, 경량 또는 초경량 콘크리트, 급속 강도 콘크리트, 프리스트레스트 콘크리트 또는 강화 콘크리트, 건물 입면 또는 토대에 사용하기 위한 콘크리트 석조물 유닛, 콘크리트 블록, 분할 블록, 천연 석재 또는 벽돌 중 적어도 하나를 포함하는 완성된 기재에 도포함에 의해 상기 기재의 발수성을 개선하기 위한, 상기 발수성 조성물 중 상기 실록산 공중합체의 용도를 제공한다.
실시예
이들 실시예는 본 발명을 설명하고자 하는 것이며 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
휘발성 유기물 함량, VOC
규제 목적의 휘발성 유기물 (유기 화합물) 함량 (VOC)의 결정은, 미국 환경 보호국(Environmental Protection Agency)과 미국 및 다른 국가들의 다수의 지역 당국에 의해 규정되는 바와 같이, VOC의 표시가 질량/부피 (즉, 그램/리터)로 되기 때문에 다소 복잡하다; 그러므로, VOC 계산은, 면제 성분들을 고려하여, 그리고 수계 제형들에서는 물을 제외하여 개별 성분의 밀도를 결정하는 것을 포함할 수 있다 - 그러나, 활성 성분 또는 혼합물의 VOC, 또는 활성 성분 또는 혼합물의 에멀젼의 VOC는 여전히 활성 성분들의 휘발성 물질 함량에 따라 주로 좌우된다. 본 발명의 경우, 산 촉매 (p-톨루엔 설폰산)를 포함하여 반응에 도움을 주며, 또한 실온 유도 시간을 부가하여 시험 용액을 오븐에 넣기 전에 반응이 일어나게 하는, 방법 ASTM 5095: "석조물 발수 처리에 사용되는 실란, 실록산, 및 실란-실록산 블렌드 중 비휘발성 물질 함량 (NVC)의 결정을 위한 표준 시험 방법"(Standard Test Method for Determination of the Nonvolatile Content (NVC) in Silanes, Siloxanes and Silane-Siloxane Blends Used in Masonry Water Repellent Treatments)에 의해 휘발성 물질 함량을 측정한다. 이어서, 하기 식에 따라, EPA 방법 24에 의해 VOC를 계산한다:
VOC = {(100 - NVC% - 물% - 면제 용매%) * 생성물의 밀도(g/㎖)} / {1 - (코팅의 밀도 (g/L) * 물%) / (물의 밀도 * 100) - (코팅의 밀도(g/㎖) * 면제 용매%) / (면제 용매의 밀도 * 100)}
침투 깊이, DOP
침투 깊이는 처리물(treatment)을 표준 조건 하에서 7일 이상 동안 경화시킨 후에 시험한다. 이를 위해, 처리된 기재를 끌(chisel)로 쪼개고 물-잉크 또는 수용성 염료 용액을 신규 표면에 도포한다. 기재의 처리된 부분은 잉크 용액에 의해 습윤되지 않을 것이지만, 미처리된 코어는 착색된다. 그렇게 얻어진 라인의 거리, 즉 처리된 표면까지의 거리를 자로 측정한다.
물 배제율
처리된 콘크리트 (또는 모르타르) 블록의 시간에 따른 물 흡수량을, 정의된 기간에 걸쳐 석조물 재료의 표면 (5㎠ 노출 표면)에 의해 흡수되는 물의 양을 측정하도록 설계된 RILEM (Reunion Internationale des Laboratoires d'Essais et de Recherches sur les Materiaux et les Constructions) 시험 II.4 (수평 버젼)에 의해 측정하였다. 다양한 시간 후의 각각의 블록의 물 흡수량이 ㎖ 단위로 주어진다. 미처리된 콘크리트 블록을 기준 ('ref')으로서 사용하였다.
물 침지 시험 (water immersion test)
침지 조건 하에서 물 흡수에 대한 처리된 기재의 저항성을 결정하기 위하여, 에지당 2 인치 (에지당 대략 5 cm)인 적합한 콘크리트 또는 모르타르 큐브를 처리하여 원하는 커버리지율(coverage rate) - 예를 들어, 0.5 리터/제곱미터 또는 150 제곱피트/갤런 - 을 달성한다. 처리된 기재를 필요한 시간 동안 경화시키고, 건조한 상태로 칭량하고, 이어서 기재가 완전히 덮이도록 물에 충분히 침지한다. 정해진 시간에 물로부터 기재를 꺼내고, 표면으로부터 물을 닦아내고, 블록을 칭량하여 물 흡수량을 결정한다. 비교를 용이하게 하기 위해, 미처리된 대조군 블록의 세트를 또한 포함할 수 있으며, 이때, 물 흡수량은 미처리된 대조군(의 평균)과 비교한 퍼센트 배제율로서 보고할 수 있다. 예를 들어, 미처리된 큐브가 20 중량%의 물을 흡수하고, 처리된 큐브가 2 중량%를 흡수한다면, 미처리된 대조군과 비교한 물 배제율은 90%일 것이다.
환형 실록산의 합성
3구 둥근 바닥 플라스크에 오버헤드 기계적 교반기, 온도계, 응축기, 및 응축기 위에 연결된 압력-보상 첨가 깔때기를 갖추었다.
환형 메틸수소 실록산들의 혼합물 (대략 52%의 테트라메틸사이클로테트라실록산, 43%의 펜타메틸사이클로펜타실록산, 및 5%의 헥사메틸사이클로헥사실록산을 포함함)을 반응 용기에 붓고 상기 첨가 깔때기를 알파-올레핀 원재료로 채웠다. 작은 분량의 알파-올레핀을 상기 반응 용기에 첨가하고 반응 혼합물을 70℃로 가열하였다. 이어서, 표준 백금 하이드로실릴화 촉매 (염화백금산, 반응물 중 0.5 ppm Pt)로 반응을 촉매하였고, 이는 약 85 내지 90℃까지의 신속한 발열 증가로 이어졌다.
즉시 알파-올레핀을 천천히 첨가하기 시작하여 90 내지 100℃ 사이의 반응 온도를 유지하였다. 반응 속도가 첨가 속도와 동일한 정상 상태(steady state)가 유지되어, 빠르고 제어되지 않는 발열 반응을 야기할 수 있는 반응물들의 위험한 증가(build-up)를 방지할 수 있도록, 90℃ 이상의 반응 온도를 유지하는 것이 중요하다. 상기 알파-올레핀의 첨가를 완료한 후에, 상기 반응 혼합물을 실온으로 서서히 냉각되게 두었다. 이어서, 다이알릴 말레에이트 (0.2 중량%)를 안정제로서 첨가하였다.
실시예 1 내지 실시예 4
실시예 1
0.5:1의 알켄 대 SiH 기의 몰 비를 사용하여, 1-도데센을 상기한 바와 같은 환형 메틸수소 실록산들의 혼합물과 반응시켰다. 반응 혼합물을 진공 스트리핑하였다. 생성물은 점도가 20℃에서 28 mPas였고, 밀도가 20℃에서 0.915 g/㎖였고, ASTM D5095에 따른 비휘발성 물질 함량이 97% (휘발성 물질 함량이 3%)였다. 따라서, 유체의 VOC 함량은 27.5 g/l였다.
실시예 2
0.5:1의 알켄 대 SiH 기의 몰 비를 사용하여, 1-옥텐을 상기한 바와 같은 환형 메틸수소 실록산들의 혼합물과 반응시켰다 (상기 환형 메틸수소 실록산들의 혼합물은 고리 크기에 따라 몰당 4, 5 또는 6개의 SiH 기를 갖는 분자들로 이루어짐에 유의하여야 한다). 반응 혼합물을 진공 스트리핑하였다. 생성물은 점도가 20℃에서 16 mPas였고, 밀도가 20℃에서 0.928 g/㎖였고 ASTM D5095에 따른 휘발성 물질 함량이 5%였다. 따라서, 유체의 VOC 함량은 46.4 g/l였다.
실시예 3
0.6:1의 알켄 대 SiH 기의 몰 비를 사용하여, 1-옥텐을 상기한 바와 같은 환형 메틸수소 실록산들의 혼합물과 반응시켰다. 반응 혼합물을 진공 스트리핑하였다. 생성물은 점도가 20℃에서 20 mPas였고, 밀도가 20℃에서 0.921 g/㎖였고, ASTM D5095에 따른 휘발성 물질 함량이 5%였다. 따라서, 유체의 VOC 함량은 46.1 g/l였다.
실시예 4
0.7:1의 알켄 대 SiH 기의 몰 비를 사용하여, 1-옥텐을 상기한 바와 같은 환형 메틸수소 실록산들의 혼합물과 반응시켰다. 반응 혼합물을 진공 스트리핑하였다. 생성물은 점도가 20℃에서 24 mPas였고, 밀도가 20℃에서 0.919 g/㎖였고, ASTM D5095에 따른 휘발성 물질 함량이 3%였다. 따라서, 유체의 VOC 함량은 27.6 g/l였다.
실시예 1 내지 실시예 4로부터의 환형 공중합체를 경화된 콘크리트 슬래브에 도포하고 Rilem 방법을 사용하여 물 배제율을 측정함으로써, 상기 환형 공중합체를 발수제로서에 대해 시험하였다. 콘크리트 블록을 대략 200 g/㎡의 활성제로 처리하고 RT에서 1주일 이상 경화시켰다. 하기 표는 상이한 시간 동안의 물 흡수량 (㎖ 단위)을 요약한다.
Figure 112014033189104-pct00012
상기 시험은 미처리된 기준과 비교하여 처리에 의해 물 흡수량이 크게 감소됨을 나타낸다. EN 196-1에 따라 모르타르 큐브를 제조하고, 실시예 1 내지 실시예 4로부터의 환형 공중합체를 브러싱하여 처리하였다. 도포율(application rate)은 대략 180 g/㎡이었다.
큐브를 실온에서 1주일 이상 동안 건조하고, 연장된 기간 동안 물에 침지시켜 물 흡수량을 측정하였다. 하기 표는 그 결과를 요약하며, 제품당 3개의 큐브를 시험하였고 평균을 보고한다.
Figure 112014033189104-pct00013
상기 시험은 미처리된 기준과 비교하여 처리에 의해 장시간 동안의 물 흡수량이 크게 감소됨을 나타낸다. 동일한 모르타르 큐브에 대해 DOP를 측정하였다:
Figure 112014033189104-pct00014
결과는, 건설 응용에 있어서 양호한 내구성을 달성하는데 필요한 만큼, 환형 공중합체가 다공성 기재 내로 깊게 침투함을 나타낸다.
비교예 C1 내지 비교예 C5
비교예 1
0.5:1의 알켄 대 SiH 기의 몰 비를 사용하여, 1-도데센을 상기한 바와 같은 환형 메틸수소 실록산들의 혼합물과 반응시켰다. 진공 스트리핑 없이 반응 혼합물을 얻어진 그대로 사용하였다. 생성물은 ASTM D5095에 따른 VOC 함량이 11%였다. 따라서, 유체의 VOC 함량은 100 g/l 초과였다.
비교예 2
0.6:1의 알켄 대 SiH 기의 몰 비를 사용하여, 1-옥텐을 상기한 바와 같은 환형 메틸수소 실록산들의 혼합물과 반응시켰다. 진공 스트리핑 없이 반응 혼합물을 얻어진 그대로 사용하였다. 생성물은 ASTM D5095에 따른 VOC 함량이 12%였다. 따라서, 유체의 VOC 함량은 100 g/l 초과였다.
비교예 3
0.25:1의 알켄 대 SiH 기의 몰 비를 사용하여, 1-옥텐을 상기한 바와 같은 환형 메틸수소 실록산들의 혼합물과 반응시켰다. 진공 스트리핑 없이 반응 혼합물을 얻어진 그대로 사용하였다. 생성물은 ASTM D5095에 따른 VOC 함량이 16%였다. 따라서, 유체의 VOC 함량은 100 g/l 초과였다.
비교예 4
0.25:1의 알켄 대 SiH 기의 몰 비를 사용하여, 1-도데센을 상기한 바와 같은 환형 메틸수소 실록산들의 혼합물과 반응시켰다. 진공 스트리핑 없이 반응 혼합물을 얻어진 그대로 사용하였다. 생성물은 ASTM D5095에 따른 VOC 함량이 15%였다. 따라서, 유체의 VOC 함량은 100 g/l 초과였다.
비교예 5a 및 비교예 5b
a) 테트라메틸사이클로테트라실록산 (순도 99% 초과)의 VOC 함량을 ASTM D5095에 따라 측정하였고 84%인 것으로 나타났다. 따라서, 유체의 VOC 함량은 100 g/l 초과였다.
b) 펜타메틸사이클로펜타실록산 (순도 약 88%)의 VOC 함량을 ASTM D5095에 따라 측정하였고 68%인 것으로 나타났다. 따라서, 유체의 VOC 함량은 100 g/l 초과였다.
비교예들은 미반응 알켄, 이성체화 알켄 및 미반응 휘발성 실리콘 수소 시재료들을 제거하지 않고는 100 g/l 미만의 VOC 함량이 얻어지지 않음을 보여준다.
실시예 5
저 VOC 에멀젼의 제조. 하기 절차를 사용하여, 160.16 g의 실시예 2에 기재된 환형 공중합체를 4.03 g의 Brij L4, 5.9 g의 Brij L23 (물 중 72% 활성 계면활성제) 및 230.45 g의 탈이온수로 유화시켰다:
1) 핫 플레이트 (45℃)위에 놓인 스테인리스 강 비이커에 물을 첨가하였다;
2) 프로펠러형 혼합 블레이드가 구비된 벤치 탑 혼합기(bench top mixer)로 혼합하면서 가열된 물에 계면활성제를 첨가하였다;
3) 상기 수용액에 실록산을 첨가하고 5분 동안 혼합하였다;
4) 이어서, 내용물을 최대 속도에서 2분 동안 회전자 고정자형 혼합기로 혼합하여 거친(coarse) 에멀젼을 형성하였다;
5) 거친 에멀젼을 68,947.6 kPa (10,000 psi)의 압력에서 균질화기에 3회 통과시켰다.
부피 모드에서 맬번 마스터사이저(Malvern Mastersizer)로 결정한 입자 크기가: d(0.1)= 0.1887 마이크로미터, d(0.5)=0.364 마이크로미터, d(0.9)=0.541 마이크로미터인 활성 실록산 함량이 40%인 백색 에멀젼을 얻었다.
얻어진 에멀젼은 VOC가 100 g/l 미만이었다. 콘크리트 블록을 대략 200 g/㎡ 활성제의 상기 에멀젼으로 처리하였다. 처리된 세척되지 않은 블록의 접촉각을 결정하였고 95.4도였다. 블록을 세척한 후에 접촉각을 다시 측정하였고, 그 결과, 접촉각은 124.2도였다.
실시예 6
하기 절차에 따라 저 VOC 에멀젼을 제조하였다. 200 g의 실시예 2의 실록산 공중합체, 3.05 g의 Brij L23 (물 중 72% 활성제) 및 2.25 g의 Brij L4를, 자석 교반 막대가 구비된 스테인리스 강 비이커에서 혼합하였다. 294.71 g의 물을 혼합물에 첨가하고 프로펠러 및 분산기 블레이드가 구비된 벤치 탑 혼합기로 혼합하였다. 울트라 투랙스(Ultra Turrax)(등록상표)를 사용하여 최대 속도에서 2분 동안 내용물을 추가로 혼합하여 거친 에멀젼을 형성하였다. 상기 거친 에멀젼을 86,184.5 kPa (12,500 psi)의 압력에서 균질화기 (미국 노스캐롤라이나주 샬롯 소재의 에스피엑스 코포레이션(SPX Corp.))에 3회 통과시켰다. 활성 실록산 함량이 40%이고, 부피 모드에서 맬번 마스터사이저에 의해 측정할 때 중위값이 1.049 마이크로미터인 단봉 입자 크기 분포를 갖는 백색 에멀젼에 이르렀다.
콘크리트 블록을 대략 200 g/㎡의 상기 에멀젼으로 처리하였다. 처리된 세척되지 않은 블록의 접촉각을 결정하였고 117.3도였다. 블록을 세척한 후에 접촉각을 다시 측정하였고, 그 결과, 접촉각은 132.9도였다.
실시예 7
하기 절차에 따라 저 VOC 에멀젼을 제조하였다. 최대 속도에서 1분 동안 울트라 투랙스(등록상표)를 사용하여, 160 g의 실시예 2의 실록산, 6.24 g의 다우 코닝(등록상표) Q2-5247 플루이드 및 2.00 g의 다우 코닝(등록상표) 5211 초습윤제를 병에서 혼합하였다. 234.08 g의 탈이온수를 혼합물에 첨가하고, 추가로 4분 동안 혼합하여 거친 에멀젼에 이르렀다. 상기 거친 에멀젼을 72,395 kPa (10,500 psi)의 압력에서 실시예 6에서와 동일한 균질화기에 3회 통과시켰는데, 각각의 통과들 사이에 냉각하였다. 활성 실록산 함량이 40%이고, 부피 모드에서 맬번 마스터사이저로 결정할 때 중위값이 0.469 마이크로미터인 단봉 입자 크기 분포를 갖는 백색 에멀젼에 이르렀다.
콘크리트 블록을 대략 200 g/㎡의 상기 에멀젼으로 처리하였다. 처리된 세척되지 않은 블록의 접촉각을 결정하였고 44.7도였다. 블록을 세척한 후에 접촉각을 다시 측정하였고, 그 결과, 접촉각은 92도였다.
물 흡수 저항성을 평가하기 위하여, 상기 에멀젼을 시판 침투성 발수제의 일반적인 도포율인 대략 12.08 m/L (처리 물질 1 갤런당 표면 150 제곱피트)에 상응하는 비율로 3개의 콘크리트 큐브 [각각의 에지가 5.08 ㎝ (2 인치)]에 도포하였다. 이어서, 처리된 큐브를 RT에서 7일 동안 경화시킨 후에, 침지 시험에 의해 물 흡수에 대한 저항성을 평가하였다. 침지 1일 후에, 큐브의 미처리된 세트와 비교한, 평균 물 배제율은 94.4%였고, 침지 7일 후에, 평균 물 배제율은 80% 초과였다.

Claims (24)

  1. 실록산 공중합체의 제조 방법으로서,
    1) i) 8 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 1-알켄과,
    ii) 하기 화학식:
    Figure 112018105735611-pct00015

    (여기서, R은 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼이고, c는 4 내지 6임)을 갖는 환형 실록산을 백금 촉매의 존재 하에 반응시켜, 하기 화학식:
    Figure 112018105735611-pct00016

    (여기서, R'는 8 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이고, a+b=c임)을 갖는 환형 공중합체를 형성하고,
    2) 상기 반응 혼합물로부터 상기 미반응 알켄 및 휘발성 환형 실록산들을 진공 스트리핑에 의해 제거하여 실록산 공중합체를 제조하며, 상기 알켄:환형 실록산들의 몰 비는 1.5 이상이고,
    상기 환형 공중합체는 ASTM 5095에 따른 휘발성 유기물 함량(Volatile Organic Content)이 100 g/l 미만인, 실록산 공중합체의 제조 방법.
  2. 물, 적어도 하나의 계면활성제, 및 제1항에 따른 방법에 의해 얻어지는 실록산 공중합체를 포함하는 에멀젼을 포함하는, 다공성 기재들을 처리하는 발수성 조성물.
  3. 제2항에 따른 조성물로 기재를 처리함에 의해, 또는 제2항에 따른 조성물을 시재료들에 포함시키거나 또는 기재의 제조 동안 포함시킴에 의해 기재의 발수성을 개선하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기재는 콘크리트, 강화 콘크리트, 석조물(masonry), 시멘트, 스투코(stucco), 천연 또는 인조 석재, 세라믹, 테라코타 벽돌, 석고 보드, 섬유 시멘트 보드, 또는 시멘트 함유 제품들, 목재 파티클 보드(wood particle board), 목재 플라스틱 복합재, 배향 스트랜드 보드(oriented strand board), 또는 목재 중 적어도 하나인, 기재의 발수성을 개선하는 방법.
  5. 기재의 발수성을 개선하는 발수성 조성물로서,
    1) i) 물,
    ii) 제1항에 따라 얻어지는 실록산 공중합체, 및
    iii) 계면 활성제를 배합하고,
    2) 상기 배합된 성분들을 균질화하여 에멀젼을 형성하고,
    3) 선택적으로, 추가의 물 및 추가의 성분을 혼합함에 의해 제조되는 에멀젼을 포함하는, 기재의 발수성을 개선하는 발수성 조성물.
  6. 기재의 발수성을 개선하는 조성물로서,
    (i) 물,
    (ii) 제1항에 따라 얻어지는 실록산 공중합체, 및
    (iii) 계면활성제로 구성된 수성 에멀젼을 포함하는, 기재의 발수성을 개선하는 조성물.
  7. ASTM 5095에 따른 휘발성 유기물 함량이 50 g/l 미만인 발수성 조성물로서, 상기 발수성 조성물은 물, 적어도 하나의 계면활성제, 및
    A) i) 8 내지 12개의 탄소 원자를 함유하는 1-알켄과,
    ii) 하기 화학식:
    Figure 112018105735611-pct00017

    (여기서, R은 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼이고; c는 4 내지 6임)을 갖는 환형 실록산을 백금 촉매의 존재 하에 반응시켜, 하기 화학식:
    Figure 112018105735611-pct00018

    (여기서, R'는 8 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기이고, a+b=c임)을 갖는 환형 공중합체를 형성하고,
    B) 상기 반응 혼합물로부터 상기 미반응 알켄 및 휘발성 환형 실록산들을 진공 스트리핑에 의해 제거하는 공정 (여기서, 상기 알켄:환형 실록산들의 몰 비는 1.5 이상임)에 의해 얻어지는 실록산 공중합체를 포함하는 에멀젼을 포함하는, 상기 발수성 조성물로 기재를 처리함에 의한, 기재의 발수성을 개선하는 방법으로,
    상기 기재는 포장도로, 고속도로, 일반도로, 교량, 고가도로, 주차 구조물, 경기장, 프리캐스트 구조물(precast structure), 틸트 업 구조물(tilt up structure), 배수 파이프, 터널 또는 저수지 구조물에 사용하기 위한 일반 콘크리트, 고강도 콘크리트, 스탬프 콘크리트(stamped concrete), 고성능 콘크리트, 자가 압밀 콘크리트(self consolidating concrete), 숏크리트(shotcrete), 셀형 콘크리트(cellular concrete), 경량 기포 콘크리트(lightweight aerated concrete), 가변 밀도 콘크리트(variable density concrete), 발포 콘크리트, 경량 또는 초경량 콘크리트, 급속 강도 콘크리트(rapid strength concrete), 프리스트레스트 콘크리트(pre-stressed concrete) 또는 강화 콘크리트, 건물 입면(facade) 또는 토대(foundation)에 사용하기 위한 콘크리트 석조물 유닛, 콘크리트 블록, 분할 블록(split faced block), 천연 석재 또는 벽돌 중 적어도 하나를 포함하는, 기재의 발수성을 개선하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 알켄은 1-옥텐, 1-도데센 또는 1-아이소옥텐인, 실록산 공중합체의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, a는 3 미만이고 b는 2 이상인, 실록산 공중합체의 제조 방법.
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