CH503092A

CH503092A - Bindemittel auf Basis von Alkalisilikaten

Info

Publication number: CH503092A
Application number: CH1708167A
Authority: CH
Inventors: V Freyhold Helmut Dr Dipl-Chem; Wehle Volker Dr Dipl-Chem
Original assignee: Henkel & Cie Gmbh
Priority date: 1966-12-07
Filing date: 1967-12-06
Publication date: 1971-02-15
Also published as: BE707670A; FR1548808A; US3505262A; DE1669181A1; NL6714300A; NL147175B; DE1669181B2; AT274177B; DE1669181C3; JPS49329B1

Description

Bindemittel auf Basis von Alkalisilikaten
Gegenstand der Erfindung sind Bindemittel auf Basis von Alkalisilikaten mit verbesserten Eigenschaften. Die Verwendung von Alkalisilikatlösungen und Dispersionen als Bindemittel für Anstrichmfttel, insbesondere Farben, Kitte, mineralische Isolierstoffe, Imprägnierungs- und Überzugsmassen ist seit langem bekannt und wird in grossem Umfang in der Praxis durchgeführt.

Da Alkalisilikatlösungen allein die vielseitigen technischen Anforderungen wie hinreichende Wasser- und Wetterbeständigkeit, Temperaturbeständigkeit, Härte und Elastizität nicht hinreichend erfüllen, sind schon zahlreiche Vorschläge zur Verbesserung dieser Eigenschaften durch geeignete Zusätze gemacht worden. Als Härter sind insbesondere Säuren, Säure abspaltende oder sauer reagierende Verbindungen, aber auch basisch reagierende Produkte sowie insbesondere Harnstoff vorgeschlagen worden. Ebenfalls hat man zur Elastifizierung schon Zusätze von Polyacrylaten oder Phenol- und Harnstoffharzen verwendet. Die Vielzahl der bekannten Vorschläge zeigt jedoch, dass die erzielten Effekte in der Praxis noch nicht befriedigen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Bindemittel auf Basis von Alkabsilikat weiter zu verbessern, insbesondere zu bewirken, dass eine glatte, rissfreie Film- bildung auf den verschiedensten Grundmaterialien neben hoher Wasserfestigkeit und bemerkenswerter Elastizität erhalten wird.

Diese Aufgabe wird durch die nachstehend beschriebenen Bindemittel auf Basis von Alkalisilikaten gelöst.

Diese sind gekennzeichnet durch einen Gehalt an Triglycidylisocyanurat mit einem Epoxidsauerstoffgehalt über 140i0 in Mengen von 2-26Gew.O/o, vorzugsweise 4-17,5 Gew. /o, sowie wasserlöslichen Aminen, welche wenigstens zwei aktive, am Stickstoff gebundene Wasserstoffatome im Molekül enthalten in Mengen von 0,33-26 Gew.O/o, jeweils bezogen auf den SiOrGehalt der Alkalisilikatlösung.

Die Herstellung von gereinigtem Triglycidyliso- cyanurat mit einem Epoxidsauerstoffgehalt von mehr als 14 O/o ist an sich bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung. Sie erfolgt z. B. durch Umsetzen von Cyanursäure mit einem Überschuss an Epichlorhydrin und Reinigen des dabei anfallenden nicht kristallisierten Rohproduktes. Dies kann gegebenenfalls durch einmaliges oder mehrmaliges Umkristallisieren aus geeigneten Lösungsmitteln, wie z. B. Methanol, erfolgen. Auf diese Weise wird ein kristallisiertes Produkt mit dem gewünschten Epoxidsauerstoffgehalt erhalten. Der theoretische Epoxidsauerstoffgehalt des völlig reinen Produktes beträgt etwa 16,1 0/0.

Als Amine kommen Verbindungen in Frage, die eine oder vorzugsweise mehrere primäre und/oder sekundäre Aminogruppen enthalten. Die Amine können aliphatischer als auch cyclischer Struktur sein. Die cyclischen Amine können sowohl cycloaliphatische, aromatische als auch heterocyclische Ringe enthalten. Ferner können solche Amine verwendet werden, die verschiedene der vorgenannten Ringe aufweisen. Der Aminostickstoff bei heterocyclischen Aminen kann auch ein Bestandteil des Ringes sein.

Beispiele für die erwähnten primären und sekundären Amine sind folgende: Propylamin, Hexylamin, Dodecylamin, Benzylamin, Äthylendiamin, Propylendiamin, Butylendiamin, Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, Dimethylaminopropylamin, Di äthylaminopropylamin, Cyclohexylamin, 1,2- oder 1,4-Diaminocyclohexan, 1,2-Diamino-4-äthylcyclohexan, 1-Cyclohexyl-3, 4-diaminocyclohexan, 4,4'-Diami- nodicyclohexylmethan.

Es können auch solche Amine für die erfindungsgemässe Umsetzung eingesetzt werden, die weitere funktionelle Gruppen enthalten, wie beispielsweise Sithanol- amin, Propanolamin oder die Umsetzungsprodukte von Aminen mit Äthylenoxid, Propylenoxid, wie etwa N (Hydroxyäthyl)-l, 2-diaminopropan, N-(Hydroxypropyl)-m -phenylendiamin, N,N'-Di-( droxybutyl)- di- äthylentriamin. Weiterhin sind geeignet Dicyanäthyl äthylendiamin, 1,4-Bis-(y-aminopropoxymethyl)- cyclohexan, N-(4-Hydroxybenzyl)-äthylendiamin, N-(4-Hydroxybenzyl)- diäthylentriamin.

Die Menge der verwendeten Amine richtet sich nach der Art des Amins, insbesondere der Zahl der aktiven, am Stickstoff gebundenen Wasserstoffatome. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, im allgemeinen solche Mengen zu verwenden, dass auf ein Äquivalent Epoxidsauerstoff des Triglycidylisocyanurats 0,6-1,1, vorzugsweise 0,8-1 Äquivalente aktiver Wasserstoff der Aminkomponente entfallen.

Die Konzentration der Alkalisilikatlösungen sowie das Molverhältnis von SiO2: Alkalioxid in den Lösungen kann in weiten Grenzen schwanken und richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck des Bindemittels. Im allgemeinen werden handelsübliche Natrium-, Kalium- oder auch Lithiumsilikatlösungen verwendet.

Je nach dem Verwendungszweck können weiterhin die üblichen alkalibeständigen Pigmente oder Füllstoffe, wie beispielsweise Kreide, Kaolin, Zinkoxid, Chromgrün, Eisenoxid-Pigmente, Quarzmehl, Talkum, Glimmer und Perlit verwendet werden.

Die Herstellung des Bindemittels erfolgt durch einfaches Vermischen der Komponenten. Zweckmässigerweise wird zunächst das Triglycidylisocyanurat unter Rühren in die Silikatlösung eingetragen. Dies kann zweckmässigerweise bei etwas erhöhten Temperaturen (20-50 "C) und in fester, im allgemeinen kristallisierter Form oder auch in Wasser gelöst bzw. suspendiert erfolgen. Anschliessend wird die Aminkomponente, die vorzugsweise in etwas Wasser gelöst oder suspendiert ist, unter Rühren hinzugefügt.

Die so herstellbaren Bindemittel können auf den bekannten, eingangs erwähnten Gebieten Anwendung finden. Mit diesen neuen Mitteln lassen sich auf den verschiedensten Grundmateriaiien wie Zementputz, Beton, Glas, keramisches Material und Holz glatte, rissfreie Filme erzeugen. Die Aushärtung erfolgt vorzugsweise bei Normaltemperatur. Weitere Vorteile bestehen darin, dass man mit den neuen Bindemitteln eine hohe Wasserfestigkeit neben einer bemerkenswerten Elastizität und guten flammfesten Eigenschaften erzielt.

Beispiel 1
In 250 Gew.Teile Alkalisilikatlösung (Molverhältnis SiOa NaO = 3,9 : 1; SiO2-Gehalt 23Gew.O/o) wurden unter leichtem Erwärmen und Rühren 10 Gew.Teile Triglycidylisocyanurat eingetragen. Anschliessend wurden 6,3 Gew.Teile Tetraäthylenpentamin, gelöst in 10 Gew.Teilen Wasser, zugefügt. Das Rühren wurde fortgesetzt, bis ;die Viskosität konstant war.

30 Gew.Teile des so hergestellten Bindemittels wurden zur Herstellung eines Anstrichmitteis mit 20 Gew. Teilen einer Pigmentmischung, die zu je 1/3 aus Talkum, Mikroglimmer und Titandioxid bestand, vermischt. Danach wurden Asbest-Zementpiatten mit dieser Farbe angestrichen. Bereits nach 24 Stunden war der Anstrich kochfest und somit entsprechend witterungsbeständig.

Beispiel 2
Zur Erzeugung eines keramischen Formkörpers wurden 45 Gew.Teile eines Alkalisilikatbinders, hergestellt wie im Beispiel 1, Absatz 1 beschrieben, mit 35 Gew. Teilen Vermiculit (Schüttgewicht 150 g/l) gut vermischt und kalt zu einer Platte verpresst. Die Platte war nach 24 Stunden weitgehend unempfindlich gegen Feuchtigkeit. Ohne Zusatz von Triglycidylisocyanurat und Amin im Bindemittel zerfiel bei sonst gleicher Arbeitsweise die Platte nach einer Lagerung in Wasser innerhalb von etwa 5 Minuten.

Beispiel 3
Naturfeuchter, grobkörnier Bimsstein wurde mit einem Alkalisllikatbindemittel getränkt. Dieses wurde, hergestellt wie im Beispiel 1, Absatz 1 beschrieben, mit Wasser im Verhältnis 1 : 10 verdünnt. Das Produkt wurde nach dem Abtropfen auf einem Sieb pro cbm mit 240 kg Zement vermischt und in Profilsteinformen eingebracht. Die eingebrachte Masse erhärtete in ca. 8 Stunden. Die Wasseraufnahmefähigkeit war gegenüber Profilsteinen, die in gleicher Weise, jedoch mit einem Alkalisilikatbindemittel ohne die erfindungsgemässen Zusätze hergestellt wurden, erheblich vermindert.

Beispiel 4
300 g Natronwasserglas (48/50 Bé) mit dem Molverhältnis 2,76: 1 und 32,8 O/o SiO-Gehalt wurden mit 85 g H20 und 10 g Triglycidylisocyanurat versetzt und bei 50 "C bis zur Klärung gerührt. Nach dem Erkalten fügt man 6 g Diäthylentriamin, in 85 g H2O gelöst, hinzu.

30 Gew.Teile des so hergestellten Bindemittels wurden zur Herstellung eines Anstrichmittels mit 20 Gew. Teilen einer Pigmentmischung, die zu je 1/3 aus Talkum, Mikroglimmer und Titandioxid bestand, vermischt. Danach wurde Zementputz mit dieser Farbe angestrichen.

Der etwa 0,15 mm starke Anstrich bildete nach dem Aushärten und Trocknen einen rissfreien, witterungse beständigen Film.

Claims

PATENTANSPRUCH

Bindemittel auf Basis von Alkalisilikaten, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Triglycidylisocyanurat mit einem Epoxidsauerstoffgehalt über 14 0/0 in Mengen von 2-26 Gew.0/o sowie wasserlöslichen Aminen, welche wenigstens zwei aktive, am Stickstoff gebundene Wasserstoffatome enthalten, in Mengen von 0,33-26 Gew.O/o, jeweils bezogen auf den SiO2-Gehalt der Alkalisilikatlösung.

UNTERANSPRUCH Bindemittel gemäss Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen Gehalt an wasserlöslichen Aminen in solchen Mengen, dass auf ein Äquivalent Epoxidsauerstoff des Triglycidylisocyanurats 0,6-1,1 Äquivalente aktiver Wasserstoff der Aminkomponente entfallen.