[发明专利]制造不含氟碳的乳液的方法及其应用

说明书

本发明涉及改进的乳化组合物，制备其的方法，以及用于增强无机、有机或纤维基材料的斥水性和/或用于增强所述材料排斥水溶性污垢的能力的施涂方法，以及用于所述方法的设备，所述组合物包含：a)‑一种或多种式I的氨基官能硅氧烷，b)一种或多种式II的可水解烷基硅烷，c)酸,d)水，e)消泡剂，f)聚结剂，以及任选地防腐剂、助乳化剂、催化剂、流变改性剂、脂肪酸、油和/或蜡中的一种或多种。

技术领域

本发明涉及水基化学组合物和用于获得无机、有机或纤维基材料的更好疏水性、洗涤性和/或耐候性的改进方法。

背景技术

可水解烷基硅烷及其对应的缩聚物以及其作为疏水剂的用途是人们所熟知的。可水解烷基硅烷通常不会以浓缩形式使用，因为其是非常昂贵的产品。此外，可水解硅烷不溶于水。为了制备足够稳定的可水解烷基硅烷和对应共缩物的溶液或制剂，采用在如下文献中所述的有机溶剂或乳化剂：例如，DE 34 47 636、DE 36 13 384、WO 95/23830、WO 95/23804、WO 96/06895、WO 97/23432和EP 0 846 716(现有技术文献)。含溶剂制剂的缺点是该系统在生态和工作安全方面是不理想的。含乳化剂的制剂的另一缺点是该系统(乳液含有表面活性剂)在经处理的材料的再润湿方面往往会对斥水效果起反作用。这意味着为了斥水效果，该材料需要额外的漂洗步骤以洗去残留的表面活性剂以呈现全部效果。因此，人们已试图提供具有最低可能含量的乳化剂和挥发性有机物(缩写：“VOC”)的水基系统。含氮氨基官能有机硅氧烷已知是在其它不含乳化剂和表面活性剂的组合物中用于赋予表面斥水性、防油性和防污性的水溶性组分，见述于DE 15 18 551、EP 0 738 771和EP 0 846717。在所提及的水基系统中通常必须使用相对高含量的氨基烷基基团以确保在水中的良好溶解度。另一方面，高含量的氨基烷基基团起反作用，因为这些基团是亲水性的，并且因此，抵消了提供尽可能呈现疏水性的系统的努力。此外，因为含氟碳化合物的化学结构的生物累积和持久性以及对人类健康、动物和环境的负面影响，使用含有氟碳的化合物在政府和工业界中有激烈争论。仍然存在对水可分散的氨基官能有机硅氧烷的需求，但其保持疏水性并且是耐洗涤的和/或耐候的，同时在酸性条件下可提供足够强的表面活性以使油相(例如，可水解烷基硅烷和/或非水溶性疏水剂)在水中稳定，并具有足够的反应性以提供不含氟碳的持久斥水效果。

持久斥水成品是施涂到材料(例如，纺织品)上的疏水性涂层，以使得材料斥水。然而，尽管名称如此，但市场上最持久的斥水成品往往会随着时间推移而磨损，并且在恶劣条件下(例如，纺织品洗涤过程或在酸性环境中)表现出非常差的持久性。已经开发了多个发明，以便为纺织品提供斥水性。然而，已知方法为纺织品提供了较差的耐磨性以及耐洗涤性，并且一定程度上难以施涂到材料上。其它已知方法使纺织品具有硬的手感和/或变黄。此外，一些方法为了斥水效果需要漂洗步骤以显示出斥水效果，因为在对纺织品进行处理后，一些残留的表面活性组分被留下并导致回潮(backwetting)。所述系统不可接受的耐洗涤性的原因是疏水剂与纺织品纤维的弱附着。不可接受的回潮效果的原因以及对额外漂洗步骤的需求是由于使用过量或不合适的表面活性试剂引起回潮。

因此，在另外需要承受苛刻条件(例如，家用洗衣机或户外)的情况下，为了实现持久的斥水性，斥水涂层必须深深渗透到材料中，从而具有较大的外表面积覆盖，并与纤维和/或在纤维周围形成强共价键。但是显然，产生这些键并不是容易的事，因为非常少(如果有的话)的疏水化组合物(用于例如纤维素织物的处理)能满足如下的综合要求：形成在高温下(≥40℃)可承受高碱性条件(pH10)的共价键，工业相关的制剂施涂时间，可接受的市场竞争成本和无害的施涂过程；更不用说对环境没有影响或影响很小。

几十年来，氟化合物的应用已经成为制造例如斥水服装的首选途径。碳氟的成功归因于它们极端的疏水性和疏油性、其极低的表面张力以及其保留在纺织品上的倾向。尽管已被证实有效，但因为“碳氟”对环境的负面影响以及显示出积累的碳氟(在体内)可能极其危险的动物研究，“碳氟”的应用极具争议。