[发明专利]用于液体的表面保护膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于液体的表面保护膜，特别是用于覆盖大片 水体以防止蒸发的稳定的表面保护膜。

背景技术

人们需要保护稀缺的供水，这是一个重大的全球性环境问题。 因此，对各种节水措施的关注度不断提升。特别是，通过蒸发而导 致的水损耗是一个主要的关注领域。限制蒸发的措施包括：使用地 下滴灌，以管道取代敞开式的灌溉渠道，以及将用水限制在蒸发保 持为最低程度的时间段。

并且有数种产品已经被开发出来，以通过覆盖水面来减少水体 的蒸发，所述产品例如为遮阳结构、塑料膜以及其它漂浮膜。然而， 此类产品的广泛采用由于需要可观的初始投资费而受到限制。

此外人们还提出了化学单层(chemical monolayer)。它们是分 散于水上的粉末。它们通常包含醇(例如十六烷醇或十八烷醇)， 已知的是，所述醇能够通过在表面形成屏障而有助于阻止水分的蒸 发。可以将诸如熟石灰之类的添加剂与醇混合，从而通过生成带电 粒子来促进醇的自铺展。

基于醇的单层的根本缺陷在于膜通常在几天内降解，因此必须 定期地再次运用这种单层以维持有效的防失水屏障。此外，试验显 示，醇层只是部分成功地减少了蒸发，所报告的蒸发减少量小于30％。

因此，需要一种成本有效的组合物作为应用于液体的表面保护 膜，其能够长时间地减少液体的蒸发损耗。

发明概述

有机硅或聚硅氧烷，是具有化学式[R₂SiO]_n的无机-有机聚合物， 其中R＝有机基团，如甲基、乙基和苯基。这些物质由无机硅氧骨架 (…-Si-O-Si-O-Si-O-…)构成，该无机硅氧骨架具有连接到四配位 的硅原子上的有机侧基。在某些情形下，有机侧基可以用来将两个 或多个这样的-Si-O-骨架连接在一起。通过改变-Si-O-链长、侧基和 交联情况，可以合成具有多种性质和组成的多种有机硅。它们的坚 度可能不同，可以为液体、凝胶、橡胶乃至硬塑料。最常见的类型 是线性聚二甲基硅氧烷或PDMS。已知这些聚合物是疏水的(抗水 的)、并且具有很好的丝滑触感，因此它们被应用于诸如化妆品、 除臭剂和剃须膏之类的个人护理产品中。

本申请人发现，硅基聚合物(包括有机硅基聚合物)具有用作 大型液体表面的保护物的潜力，如用于敞开的储水设施(例如水库 或堤坝)。

然而，高分子的有机硅聚合物的主要不利方面在于：其不能够 充分地铺展在大片水体上，并且在水面上的铺展速率较慢。

尽管聚硅氧烷在水面上的自铺展能力有限，然而可以向有机硅 聚合物成分中添加其它化合物，以促进该聚合物均匀地铺展在液体 表面上。聚硅氧烷的交联度越高，所形成的聚合物表面膜就越厚， 预计这样会在液/气界面上提供更好的热质传递屏障。

在本发明的一个方面，提供了一种用于保护水体的组合物，其 包含：5重量％-95重量％的有机硅聚合物；0％至90重量％的载体物 质；和大于0％至20重量％的表面活性剂。

本申请人发现，添加由双极性基分子构成的表面活化剂或表面 活性剂，不仅对有机硅聚合物的铺展能力具有极大的促进作用，而 且对硅氧烷在水面上的铺展速率也有极大的促进作用。为了实现高 水平且高速率地铺展在水体表面上，理想的是，表面活性剂的添加 量达到使之可以与有机硅聚合物在环境温度下形成可混溶的溶液。 优选地，表面活性剂的含量为0.2重量％-20重量％、更优选为0.5重 量％-10重量％、并且最优选为0.5重量％-5重量％。

优选地，该组合物还包含大于0重量％的载体物质。为了提高 有机硅聚合物与表面活性剂的混合程度，优选地，在与有机硅聚合 物混合之前，先将表面活性剂与相容的载体混合。载体共混物中的 表面活性剂的含量可以为至多20重量％、但更通常为5重量％-20重 量％、并且优选为大约10重量％。载体物质优选为疏水的，并且优 选的是，其选自矿物油、植物油或它们的混合物。除了作为表面活 性剂的载体之外，所述油(矿物油或植物油)还可以单独与有机硅 混合以降低组合物的成本。所述油的加入还能够提高有机硅聚合物 在水面上的铺展性。优选地，矿物油或植物油的总含量为5重量％-90 重量％、并且更优选为5重量％-75重量％。