ES2212658T3 - Emulsiones acuosas de silano estabilizadas. - Google Patents

Emulsiones acuosas de silano estabilizadas.

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ES2212658T3 ES99962801T ES99962801T ES2212658T3 ES 2212658 T3 ES2212658 T3 ES 2212658T3 ES 99962801 T ES99962801 T ES 99962801T ES 99962801 T ES99962801 T ES 99962801T ES 2212658 T3 ES2212658 T3 ES 2212658T3
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Abstract

Una emulsión acuosa que comprende: A) una fase continua que incluye agua; B) una fase discontinua que comprende al menos 1 alcoxi-silano apolar que posee al menos un grupo organo-funcional apolar ligado al átomo de silicona, donde la fase discontinua forma partículas dispersas en la fase continua; y C) un sistema emulsor compuesto esencialmente de (i) un agente tensioactivo primario, donde el agente tensioactivo primario es un emulsor no-iónico que tiene un HLB superior a 13 y donde el agente tensioactivo primario está presente en la emulsión a una concentración de 0, 5 a 3 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas; (ii) un co-surfactante, donde el co-surfactante es un emulsor no-iónico que tiene un HLB inferior a 11 y donde el co-surfactante está presente en la emulsión a una concentración suficiente para proporcionar de 1, 5 a 15 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas; y donde el alcoxi-silano apolar contiene impurezas en una cantidad de 2, 50 por ciento en peso o menos.

Description

Emulsiones acuosas de silano estabilizadas.
Campo de la invención
Esta invención se refiere a emulsiones acuosas de silano que pueden utilizarse en aplicaciones hidrófugas. En particular, esta invención se refiere a emulsiones acuosas de silano que no se disocian con el tiempo y con un tamaño de partículas medio que no aumenta de manera significativa con el tiempo.
Antecedentes de la invención
Se utilizaron en el pasado los compuestos del organo-silano y de la organo-silicona disueltos en disolventes orgánicos para transformar la albañilería y otros substratos en hidrófugos. Por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos 3.772.065 de Seiler revela un método para impermeabilizar las estructuras de albañilería. El método consiste en impregnar las estructuras de albañilería con una solución alcohólica o hidrocarbonada de alquil-trialcoxi-silanos hidrolizados y sus oligoméros inferiores. La Patente Europea 0 075 962 de Pühringer revela un agente de impregnación para materiales de construcción porosos que contengan tetra-alcoxi-silanos, alquil-trialcoxi-silanos o aril-trialcoxi-silanos, un agente tensioactivo, un disolvente alifático y un catalizador opcional de reacción por condensación. La Patente de los Estados Unidos 4.937.104 de Pühringer revela un proceso para transmitir la hidrofobicidad a los substratos minerales. El proceso comprende la mezcla de al menos un silano, un producto de hidrólisis del silano, un producto de condensación o las combinaciones de los mismos, con un agente tensioactivo y una mezcla de alcohol orgánico con agua. La emulsión resultante se aplica a un substrato mineral. Sin embargo, los disolventes orgánicos como los alcoholes y los hidrocarburos son inflamables, caros y tienen efectos ambientales y fisiológicos perjudiciales.
La Patente de los Estados Unidos No. RE 33.759 de DePasquale et al. Revela una emulsión acuosa que contiene silanos para transformar las superficies de albañilería en hidrófugas. El sistema consiste esencialmente en un silano hidrolizable y los oligómeros del mismo; un agente tensioactivo que tiene una proporción hidrofílica-lipofílica (HLB) de 4 a 15: y agua. El silano hidrolizable posee la fórmula R_{n}SiR'_{(4-n)} donde n es 1 ó 2. R se selecciona independientemente de los grupos de hidrocarburo y de hidrocarburo halogenado de 1 a 20 átomos de carbono, y R' se selecciona a partir de los grupos alcoxilo de 1 a 3 átomos de carbono, los grupos haluro, los grupos amino y los grupos carboxilo. El agente tensioactivo puede ser no-iónico, anfótero, iónico o las combinaciones de los mismos. Los agentes tensioactivos preferidos son los agentes tensioactivos SPAN® que tienen valores de HLB situados en el rango de 4,3 a 8,6 así como TWEEN® 61 y TWEEN® 81, que tienen valores de HLB de 9,6 y 10,0 respectivamente. Sin embargo, el pH y el tamaño de partículas de la emulsión no se revelan. El cambio de tamaño de partículas con el tiempo no se revela.
Las Patentes de los Estados Unidos No. 4.877.654 y 4.990.377 ambas de Wilson et al., revelan unas emulsiones acuosas para transformar los substratos porosos en hidrófugos. La emulsión comprende un silano hidrolizable, un emulsor con un HLB de 1,5 a 20, un tampón y agua. El silano posee la fórmula R_{n}SiR'_{4-n'} donde R se selecciona independientemente a partir de los grupos de hidrocarburo y de hidrocarburo halogenado de 1 a 30 átomos de carbono; n es 1 ó 2, y R' es un grupo alcoxilo de 1 a 6 átomos de carbono, un grupo haluro, un grupo amino, o un grupo carboxilo. Los emulsores no-iónicos, catiónicos, aniónicos y anfóteros son apropiados. La emulsión tiene un pH de 6-8. Sin embargo, la estabilidad y el tamaño de partículas de la emulsión no se revelan. No se revela el cambio de tamaño de partícula con el tiempo de la emulsión.
La Patente de los Estados Unidos No. 5.226.954 de Suzuki revela una composición de organo-silicona que comprende un monoalquil-trialcoxi-silano y/o un condensado del mismo, una mezcla de emulsores de un emulsor aniónico y un emulsor no-iónico, y agua. Se somete la composición a una emulsificación para formar una emulsión. La "emulsificación" tal como se define aquí se lleva a cabo cuando el alquil-alcoxi-silano y el emulsor se mezclan y forman una capa superior que es opaca y además donde se separa una pequeña cantidad de agua para formar una capa inferior que es más transparente que la capa superior. La 954 de Suzuki no revela el tamaño de partículas de la emulsión. La 954 de Suzuki no revela el incremento del tamaño de partículas con el tiempo.
La Patente de los Estados Unidos No. 5.746.810 de Suzuki revela una emulsión acuosa de un alquil-alcoxi-silano, un agente tensioactivo y agua. La 810 de Suzuki revela que la emulsión es estable y que tiene partículas de un diámetro situado en el rango de 2 a 10 micrometros. La 810 de Suzuki entiende por "estable" que después del almacenamiento, una separación en una capa opaca de una emulsión de silano concentrado y una capa incolora transparente de agua es aceptable cuando puede re-emulsionarse el material fácilmente. La emulsión tiene un pH de 7.5-9.
La Publicación del Reino Unido GB 2 301 102 A de Toagosei Co., Ltd., revela una emulsión acuosa preparada por hidrolización de silano seleccionado a partir del grupo compuesto de alcoxi-silanos y alquil-halo-silanos mediante calentamiento en presencia de un catalizador ácido y una pequeña cantidad de agua para formar una mezcla de silano y su oligómero, y sometiendo posteriormente a emulsificación la mezcla con agua y un emulsor. El alcoxi-silano posee la fórmula R_{n}SiR'_{4-n}, donde R se selecciona independientemente a partir de grupos alquilo, grupos alquilo sustituido y grupos arilo; n es 1 ó 2, y R' es un grupo alcoxilo de 1 a 6 átomos de carbono. El emulsor puede ser no-iónico, aniónico, o catiónico. El tamaño de partículas de la emulsión es de 1 micrometro o más pequeño. Las emulsiones preparadas según Toagosei con tamaños de partículas superiores a 1 micrometro tienden a ser inestables y susceptibles de una separación de fases.
La Patente de los Estados Unidos No. 5.458.923 y la Patente de los Estados Unidos No. 5.314.533, ambas de Goebel et al., revelan emulsiones acuosas de compuestos de organo-silicona. La emulsión comprende un alcoxi-silano, un agente tensioactivo iónico, un agente tensioactivo de organo-silicona y agua. La emulsión es estable durante semanas a un pH de 6 a 9. Por "estable" se entiende: 1. una emulsión que no tiene separación de fase y formación alguna de un capa de nata, ó 2. si tuviera lugar la formación de una capa de nata, puede obtenerse la emulsión mediante sencilla agitación sin ninguna pérdida de efectos.
Sin embargo, ninguna de estas patentes plantea el problema del incremento del tamaño de partículas con el tiempo. Generalmente se debe a un proceso conocido por Ostwald Ripening en el cual el compuesto de silano emulsionado de bajo peso molecular posee una solubilidad suficiente en el agua de modo tal que se propaga por la fase acuosa pasando de partículas más pequeñas a partículas mayores. Esto resulta en un claro incremento del tamaño medio de las partículas de la emulsión con el tiempo. Esto puede conducir a un comportamiento o rendimiento inconsistente de la emulsión en la utilización comercial debido al cambio de las propiedades de la emulsión con el tiempo.
Además, cuando se utiliza un alcoxi-silano como el compuesto de silano en la emulsión, con el tiempo el alcoxi-silano puede reaccionar cuando entra en contacto con la fase acuosa. El alcoxi-silano puede experimentar una hidrólisis y condensación, formando de esta manera un siloxano y liberando alcohol, lo que puede romper la emulsión.
La Patente de los Estados Unidos 5.531.812 revela unos agentes impermeables para los materiales minerales de construcción basados en una emulsión acuosa de organo-silanos dispersos, resinas de organo-siloxano o ambos. La fase dispersa posee un tamaño medio de partículas de aproximadamente 0,3 a 1,1 \mum y un rango de tamaños de partículas inferior a 1,3 aproximadamente.
La Patente de los Estados Unidos 5.695.551 revela una composición emulsionada hidrófuga adecuada para tratar las superficies celulósicas o de albañilería. La composición contiene un alcoxi-silano de fórmula general R_{n}Si(OR')_{4-n}, donde R es C_{1-10}-alquilo, C_{2-8}-alquenilo, fenilo, cloro-propilo o trifluoro-propilo, R' es C_{1-6}-alquilo y n es 1 ó 2, junto con al menos dos agentes tensioactivos, teniendo un agente tensioactivo un HLB inferior a 10,5 y teniendo el otro agente tensioactivo un HLB superior a 15,0.
Por lo tanto, un objeto de esta invención consiste en proporcionar unos medios para impedir, o minimizar, el incremento con el tiempo del tamaño de las partículas, proporcionando por este medio la capacidad de producir emulsiones estables de silanos de bajo peso molecular.
"Bajo peso molecular" significa un peso molecular (MW) inferior a 1000.
Las partículas cuyo tamaño aumenta se cubrirán de nata con más rapidez, según la Ley de Stokes sobre velocidad de producción de nata de las partículas en una emulsión. A la inversa, si las partículas son suficientemente pequeñas, la velocidad de movimiento de las partículas aleatorias debido al movimiento browniano será suficiente para impedir la producción de nata. La utilización de aditivos en la fase de compuestos de silano o la fase acuosa para reducir la diferencia de densidad entre el compuesto de silano y el agua hasta cerca de cero, es una técnica para minimizar la producción de nata. Sin embargo, a menudo es indeseable ya que aumenta el costo de fabricación de una emulsión y que puede tener efectos perjudiciales en la utilización de la emulsión en algunas aplicaciones. Para reducir la producción de nata, uno puede incrementar también la viscosidad de la fase acuosa con espesantes como los alginatos, tal como lo revela la Patente de los Estados Unidos No. 5.746.810 o con el uso de grandes cantidades de emulsores en relación con la importancia de la zona interfacial de la superficie entre las partículas de aceite y la fase acuosa. La utilización de estas grandes cantidades de emulsor resulta en la formación de estructuras de emulsor tales como los cristales líquidos en la superficie de las partículas y en la fase acuosa, lo que produce una fase acuosa viscosa. La utilización de cantidades excesivas de emulsores es generalmente perjudicial para las propiedades hidrófugas que proporcionan las emulsiones de silano. Por lo tanto, otro objeto de esta invención consiste en producir emulsiones de silanos que tengan un tamaño suficientemente pequeño de partículas de modo tal que no muestren una producción significante de nata y permanezcan con el tiempo esencialmente estable en la concentración de silano. Con este fin, el objeto de esta invención es proporcionar emulsiones que tengan un tamaño medio de partículas inferior a 10 micrometros.
Una emulsión no cambiará su uniformidad debido a la producción de nata si la emulsión está tan concentrada en las partículas dispersas de aceite que ya es nata de arriba abajo del recipiente. La máxima aglomeración de esferas duras de mismo diámetro es del 74% en volumen. Por consiguiente en teoría, como la concentración de la fase de silano en una emulsión de tamaño de partículas polidispersas se aproxima o excede esta concentración, la emulsión se vuelve bastante viscosa y mostrará con poca probabilidad su no-uniformidad debido a la producción de nata, ya que se encuentra esencialmente en un estado cremoso. Debido a la naturaleza viscosa y al aspecto pastoso de estas emulsiones, son difíciles de bombear o manejar en su uso comercial.
Por lo tanto, otro objeto de esta invención es proporcionar emulsiones estables de silano con un tamaño de partículas constante que tengan también una viscosidad escasa para manejarlas fácilmente. Las emulsiones de esta invención tienen concentraciones de silano del 65% aproximadamente o menos en peso y son fácilmente manejadas por vertido o bombeo debido a su escasa viscosidad.
Sumario de la invención
Esta invención se refiere a una emulsión acuosa de silano y un método para su preparación. La emulsión comprende:
A)
una fase continua que comprende agua;
B)
una fase discontinua que comprende al menos 1 alcoxi-silano apolar que tiene al menos un grupo apolar organo-funcional ligado al átomo de silicona, donde la fase discontinua forma partículas dispersas en la fase continua; y
C)
un sistema emulsor que comprende esencialmente:
(i)
un agente tensioactivo primario, donde el agente tensioactivo primario es un emulsor no-iónico que tiene un HLB superior a 13 y donde el agente tensioactivo primario está presente en la emulsión a una concentración de 0,5 a 3 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados (\ring{A}^{2}) de zona superficial de las partículas;
(ii)
un co-surfactante, consistente en un emulsor no-iónico que tiene un HLB inferior a 11 y donde el co-surfactante está presente en la emulsión a una concentración suficiente para proporcionar 1,5 a 15 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas; y donde el alcoxi-silano apolar contiene impurezas en una cantidad de 2,50 por ciento o menos en peso.
La emulsión posee una estabilidad incrementada en que la emulsión de alcoxi-silanos no muestra ninguna separación de fase con el tiempo. La emulsión es uniforme en el sentido que la fase discontinua no muestra ningún incremento, o es mínimo, en el tamaño de partículas con el tiempo.
Descripción detallada de la invención
Las emulsiones acuosas de silano de la presente invención son estables y tienen un tamaño constante de partículas. "Estable" significa que la emulsión no se pone en fases separadas dentro de una capa de agua y una capa de (aceite de) silano con el tiempo. "Constante" significa que el tamaño de las partículas de la emulsión no se incrementa de manera significativa con el tiempo. Preferentemente, el tamaño de las partículas no aumenta más del 10% después de que la emulsión se haya almacenado a 25ºC durante al menos 14 días. Estas emulsiones se manejan fácilmente vertiéndolas o bombeándolas por ejemplo debido a su escasa viscosidad. Típicamente, la viscosidad de la emulsión no es superior a 5 mm^{2}/s aproximadamente. Sin embargo, a concentraciones de silano superiores al 50%, la viscosidad de la emulsión será superior a 5 y puede resultar tan elevada como 1.000 mm^{2}/s. Las emulsiones con una viscosidad situada en un rango de 5 a 1.000 mm^{2}/s se vierten y bombean fácilmente.
La invención se refiere a una emulsión acuosa de silano que comprende:
A)
una fase continua que incluye agua;
B)
una fase discontinua que comprende al menos 1 alcoxi-silano apolar que posee al menos un grupo organo-funcional apolar ligado al átomo de silicona, donde la fase discontinua forma partículas dispersas en la fase continua; y
C)
un sistema emulsor compuesto esencialmente de
(i)
un agente tensioactivo primario, donde el agente tensioactivo primario es un emulsor no-iónico que tiene un HLB superior a 13 y donde el agente tensioactivo primario está presente en la emulsión a una concentración de 0,5 a 3 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas;
(ii)
un co-surfactante, donde el co-surfactante es un emulsor no-iónico que tiene un HLB inferior a 11 y donde el co-surfactante está presente en la emulsión a una concentración suficiente para proporcionar 1,5 a 15 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas; y donde el alcoxi-silano apolar contiene impurezas en una cantidad de 2,50 por ciento o menos en peso.
La emulsión tiene la ventaja de que incluso un alcoxi-silano apolar de bajo peso molecular pueda ser emulsionado para formar una emulsión estable con un tamaño de partículas constante. Sin embargo, no significa que esta invención se limite a alcoxi-silanos apolares de bajo peso molecular.
Esta emulsión puede contener alcoxi-silanos apolares que tengan unos pesos moleculares superiores a 1.000. "Alcoxi-silano apolar" significa que al menos un grupo organo-funcional apolar está ligado al átomo de silicona.
Típicamente, la cantidad de alcoxi-silano apolar es del 1 al 65% en peso de la emulsión. Cuando se utilice la emulsión en aplicaciones hidrófugas, la cantidad de alcoxi-silano apolar es preferentemente del 10 al 60% en peso. Sin embargo, algunas emulsiones más diluidas (es decir, donde la cantidad de silano apolar va desde el 5 al 10% en peso) son adecuadas para algunas aplicaciones.
Los alcoxi-silanos apolares adecuados tienen la fórmula general R_{n}SiR'_{4-n'} donde cada R se selecciona independientemente a partir del grupo compuesto de alquilo, arilo y grupos de arilo sustituido, R' es un grupo alcoxilo de 1 a 10 átomos de carbono, y n es 1 ó 2. Preferentemente, R es seleccionado independientemente del grupo compuesto de grupos alquilo y arilo, y R' es preferentemente un grupo alcoxilo de 1 a 5 átomos de carbono. Sin embargo, cuando se utilice la emulsión en aplicaciones hidrófugas, se prefiere que R sea independientemente un grupo alquilo de 8 a 20 átomos de carbono y R' tenga de 1 a 6 átomos de carbono. Sin embargo, los grupos alquilo R con 1 a 7 átomos de carbono también son adecuados para su utilización en esta emulsión.
Los alquil-alcoxi-silanos y los alquil-alcoxi-silanos halogenados utilizables como componente (B) se indican en la Patente de los Estados Unidos RE 33.759 de DePasquale et al.
Preferentemente, el alquil-alcoxi-silano se selecciona a partir del grupo compuesto de isobutil-trietoxi-silano, isobutil-trimetoxi-silano, n-octil-trietoxi-silano y n-octil-trimetoxi-silano. Cuando se utilice la emulsión en aplicaciones hidrófugas, el alquil-alcoxi-silano es preferentemente un n-octil-trietoxi-silano. Los alquil-alcoxi-silanos halogenados adecuados incluyen 3,3,3-trifluoro-propil-trimetoxi-silano y 6,6,6-trifluoro-hexil-trimetoxi-silano.
Sin embargo, esta emulsión es ventajosa en la emulsión que revela DePasquale et al. porque los alcoxi-silanos apolares de gran pureza pueden emulsionarse para formar emulsiones estables con un tamaño de partículas constante. Los alcoxi-silanos apolares de gran pureza contienen típicamente un 5% en peso aproximadamente o menos de impurezas. Además, los alcoxi-silanos apolares que tengan un contenido de impurezas tan bajo como el 2,50% en peso o menos, el 0,63% en peso o menos e incluso el 0,1% en peso o menos, pueden utilizarse también para formar una emulsión según esta invención.
"Impureza" significa cualquier dímero, trímero u oligómero del alcoxi-silano apolar; e incluye cualquier otro polímero de siloxano o aceite de alto peso molecular en el silano.
La emulsión de esta invención puede producirse con un tamaño de partículas inferior a 10 micrometros. Preferentemente, el tamaño de partículas es inferior a 1 micrometro y con más preferencia, el tamaño de partículas es inferior a 0,5 micrometros.
El sistema emulsor inhibe el incremento del tamaño de las partículas con el tiempo. El sistema emulsor comprende un agente tensioactivo primario y un co-surfactante. El agente tensioactivo primario impide la coalescencia de las partículas mediante repulsión estérica entre las partículas. El co-surfactante impide la difusión del silano fuera de la partícula, lo que podría resultar en la Maduración de Ostwald.
Las cantidades de cada agente tensioactivo en el sistema emulsor son suficientes para proporcionar una monocapa mezclada exterior que entra en contacto con la fase acuosa y una segunda monocapa interior de co-surfactante esencialmente insoluble en el agua. La monocapa mezclada es una combinación de ambos agentes tensioactivos. Esta bicapa de agente tensioactivo proporciona una barrera significativa para retardar o impedir la difusión del silano fuera de la partícula. El sistema emulsor imparte a la emulsión, estabilidad y un tamaño de partículas constante.
El agente tensioactivo primario es un agente tensioactivo no-iónico que posee un HLB superior a 13,0 aproximadamente, preferentemente superior a 15,0. La concentración del agente tensioactivo primario en la emulsión es de 0,5 a 3 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas de alcoxi-silano apolar. Sin embargo, para las emulsiones muy diluidas y con un tamaño de partículas relativamente grande, donde la concentración del agente tensioactivo primario se vuelve baja por estas restricciones, puede resultar necesario incrementar esta cantidad mediante la concentración de micela crítica (CMC) del emulsor para adaptarse a la cantidad que se disolvería en la fase acuosa.
Los agentes tensioactivos primarios no-iónicos adecuados se seleccionan típicamente a partir del grupo compuesto por octil-fenoles etoxilados, ésteres y aceites grasos etoxilados, alcoholes etoxilados y las combinaciones de los mismos. Los ejemplos de agentes tensioactivos primarios no-iónicos adecuados son los siguientes, estando entre paréntesis el valor HLB después del nombre del agente tensioactivo.
Los agentes tensioactivos primarios no-iónicos adecuados con un HLB superior a 13.0 son comercialmente obtenibles. Por ejemplo, pueden utilizarse agentes tensioactivos que son sólidos a temperatura ambiental y vienen ilustrados por BRIJ®700 (18.8) que es un éter de estearil-polioxi-etileno obtenible de ICI Americas Inc. Of Wilmington, Delaware; MAPEG®S-40K (17.2) que es un monoestearato de polixoxi-etileno obtenible de PPG/Mazer of Gurnee Illinois; MACOL®SA-40 (17.4) que es un estearato-40 obtenible de PPG/Mazer of Gurnee Illinois; MACOL®SA-20 (15.4) que es un estearato-20 obtenible de PPG/Mazer of Gurnee Illinois; y TERGITOL®15-S-20 (16.3) que es un etoxilato de alcohol secundario que posee de 11 a 15 átomos de carbono obtenible de Union Carbide Chem. & Plastics Co., Industrial Chemicals Division, Danbury Connecticut.
Otros agentes tensioactivos no-iónicos adecuados para el agente tensioactivo primario incluyen el TERGITOL®15-S-40 (18.0), un alcohol etoxilado obtenible de Union Carbide Corporation; el HETSORB®0-20 (15.0), un laurato de sorbitano obtenible de Heterene Chemical; el TWEEN®80 (15.0), un polioxi-etilén-monooleato de sorbitano obtenible de ICI Americas Inc. Of Wilmington Delaware; el APG 325 CS® Glicósido (13.0), un éter de alquil-polisacárido de 9 a 11 átomos de carbono que tiene a su disposición Henkel Corporation Ambler, Pennsylvania: BRIJ®35 L (16.9), que es un éter de lauril-polioxi-etileno producido por ICI Surfactant y TRITON®X-100 (13.5), TRITON®X-305 (17.3) y TRITON®X-705 (17.9), siendo todos ellos octil-fenoles etoxilados producidos por Union Carbide Corporation. Se prefiere el BRIJ®35L.
El agente tensioactivo debe tener un HLB inferior a 11. Los ejemplos de algunos coagentes tensioactivos adecuados y sus valores de HLB incluyen: ALDO®MS (3.8-3.9), que es un monoestearato de glicerol y LONZEST®GMO (3.0) que es un éster graso etoxilado, producidos ambos por Lonza Inc., Fairlawn, New Jersey; S-MAZ®60K (4.7), que es un monoestearato de sorbitano obtenible de PPG Industries, Gurnee, Illinois; ARLACEL®60 (4.7) que es un estearato de sorbitano obtenible de ICI Americas Inc., Wilmington, Delaware; los oleatos como el monooleato de sorbitano (4.3), el trioleato de sorbitano (1.8), el monooleato de sorbitano de polioxi-etileno (10.0); ALDO PGHMS®(3.0), que es un monoestearato de propilén-glicol obtenible de Lonza Inc., Fairlawn, New Jersey; MAPEG®EGMS (2.9), que es un monoestearato de etilén-glicol obtenible de PPG/Mazer Gurnee, Illinois; HODAG®DGS (4.7) que es un monoestearato de dietilén-glicol; ETHOX®SAM-2 (4.9) que es una amina de estearil-polioxi-etileno obtenible de Ethox Chemicals Inc., Greenville, South Carolina; MACOL®SA-2 (4.9), que es un éster de estearil-polioxi-etileno obtenible de PPG/MAZER, Gurnee, Illinois; y éteres de polioxi-etileno como el BRIJ®72 (4.9), que es un éter de lauril-polioxi-etileno y el BRIJ®52 (4.9), que es un éter de cetil-polioxi-etileno, obtenibles ambos de ICI Americas Inc.; el SPAN®20 (8.6), que es un monolaurato de sorbitano obtenible de ICI Surfactants; y el CALGENE®GML (3.0), que es un monolaurato de glicerol obtenible de Calgene Chemical, Inc.
Los ésteres de ácidos grasos con valores de HLB situados en el rango de 4,3 a 8,6 y los ésteres de ácidos grasos de polioxi-etilén-sorbitano con valores de HLB situados en el rango de 9,6 a 10 son los agentes tensioactivos no-iónicos preferidos. Los ésteres de ácidos grasos de sorbitano preferidos con valores de HLB situados en el rango de 4,3 a 8,6 son comercialmente disponibles bajo el nombre comercial SPAN®, producidos por ICI America. El SPAN®20, un monolaurato de sorbitano tiene un HLB de 8,6, el SPAN®40 tiene un HLB de 6,7, el SPAN®60, un monoestearato de sorbitano, tiene un HLB de 4,7 y el SPAN®80 tiene un HLB de 4,3. El SPAN®20 es particularmente preferido. Los ésteres de ácidos grasos de polioxi-etilén-sorbitano con valores de HLB situados en el rango de 9,6 a 10,0 son comercialmente disponibles bajo el nombre comercial TWEEN®, producido por ICI Americas. Se prefieren en particular el TWEEN®61 que tiene un HLB de 9,6 y el TWEEN®81 que tiene un HLB de 10,0.
La concentración de coagentes tensioactivos en la emulsión es de 1,5 a 15, preferentemente de 4 a 15 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas de silano. Cantidades superiores de co-surfactante no son necesarias y pueden conducir a la inestabilidad de la emulsión. Los tamaños de las partículas de la emulsión citadas son diámetros ponderados de "intensidad" tal como se miden mediante dispersión de la luz dinámica (espectroscopía de correlación de fotones). Se utilizó un instrumento Dimensionador de Partículas NICOMP®.
El resto hasta el 100% de la emulsión acuosa de silano comprende agua y cualquier componente opcional. Típicamente, la cantidad de agua en la emulsión es del 30 al 99 por ciento en peso. La emulsión acuosa de silano puede comprender además uno o más de los siguientes componentes opcionales: (D) un tampón, (E) un biocida, (F) un espesante, (G) una fragancia, (H) un colorante, (I) un agente espumante, (J) un agente antiespumante y (K) un inhibidor antioxidante.
El componente (D) es un tampón opcional utilizado para mantener el PH de la emulsión acuosa de silano en un rango deseado. Los tampones son ácidos y bases típicamente orgánicos e inorgánicos, incluidas las sales de los mismos. La cantidad de tampón añadido a la emulsión es típicamente del 0,01 al 5% en peso. Los tampones adecuados vienen revelados en la Patente de los Estados Unidos No. 4.877.654.
Cuando se utilice la emulsión en aplicaciones hidrófugas, el tampón es seleccionado preferentemente del grupo compuesto de bicarbonato sódico, bifosfato disódico de benzoato y una mezcla de hidróxido amónico y ácido acético. Se añade preferentemente un tampón a la emulsión cuando está presente un biocida o cuando el pH de la emulsión se encuentra fuera del rango de 6 a 9.
El componente (E) es un biocida opcional típicamente añadido en una cantidad del 0,1 al 5% en peso de la emulsión. Los biocidas son conocidos en el arte y son comercialmente disponibles. Por ejemplo, el 6-acetoxi-2,4-dimetil-m-dioxano (GIV-GARD DXN®) vendido por Guvaudan Corp. es adecuado para esta invención. Se revelan los biocidas adecuados en la Patente de los Estados Unidos No. 4.877.654.
El componente (F) es un espesante opcional que incrementa de forma moderada la viscosidad de la fase acuosa. El componente (F) puede utilizarse para impedir la producción de nata de las emulsiones de gran tamaño de partículas en este rango. El espesante no debe afectar la estabilidad y el tamaño de partículas de la emulsión. Los espesantes adecuados se ejemplifican mediante los polímeros solubles en el agua como el ácido poliacrílico y las sales ácidas poliacrílicas, la sal ácida algínica, el éster ácido algínico, el alcohol de polivinilo, el poliéter, la caseína, el mannan, el almidón, el chitosan, la carboxi-metil-celulosa y la metoxi-metil-celulosa. La Patente de los Estados Unidos 5.746.810 describe los espesantes adecuados. Los espesantes se añaden típicamente en una cantidad del 0,1 al 1% en peso de la emulsión.
El componente (G) es una fragancia opcional. El componente (H) es un colorante opcional. El colorante puede ser a base de agua o puede ser un tinte soluble en el aceite. El componente (I) es un agente espumante opcional. El componente (J) es un agente antiespumante opcional. El componente (K) es un inhibidor antioxidante opcional. El componente (K) es por ejemplo, benzoato sódico.
La emulsión de esta invención puede utilizarse en una amplia variedad de aplicaciones, incluidas las aplicaciones hidrófugas. Esta invención se refiere además a un método para los substratos en hidrófugos. El método comprende la impregnación del substrato con la emulsión acuosa de alcoxi-silano así como la hidrolización y condensación del alcoxi-silano. El substrato puede ser madera, pero es preferentemente albañilería. "Albañilería" significa cualquier substrato inorgánico poroso, como los materiales de construcción. La albañilería incluye las cerámicas estructurales, los cementos, los productos de aislamiento, la piedra y el hormigón. Los substratos adecuados vienen revelados en la Patente de los Estados Unidos 4.877.654.
El método para impregnar el substrato con la emulsión acuosa de alcoxi-silano no es crítico. Por ejemplo, la emulsión puede aplicarse a una superficie del substrato por pincelada o aspersión. Alternativamente, la emulsión acuosa de alcoxi-silano puede mezclarse con una composición como el hormigón incurado, y a continuación la composición puede solidificarse para formar un substrato que sea hidrófugo. La cantidad de emulsión impregnada en el substrato depende de la porosidad y del estado de la superficie del substrato pero se encuentra típicamente en el rango de 0,05 a 2,0 kg/m^{2}.
Esta invención se refiere además a un método para minimizar el incremento del tamaño de las partículas con el tiempo de una emulsión que comprende:
I)
la emulsificación de una composición que comprende:
A)
una fase continua que incluye agua;
B)
una fase discontinua que comprende al menos 1 alcoxi-silano apolar que posee al menos un grupo organo-funcional apolar ligado al átomo de silicio, donde la fase discontinua forma partículas dispersas en el agua; y
C)
un sistema emulsor compuesto esencialmente de
(i)
un agente tensioactivo primario, donde el agente tensioactivo primario es un emulsor no-iónico que tiene un HLB superior a 13 y donde el agente tensioactivo primario está presente en la emulsión a una concentración de 0,5 a 3 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas;
(ii)
un co-surfactante, donde el co-surfactante es un emulsor no-iónico que tiene un HLB inferior a 11 y donde el co-surfactante está presente en la emulsión a una concentración suficiente para proporcionar 1,5 a 15 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas;
II)
la formación de una capa interior adsorbida compuesta esencialmente del co-surfactante entre la fase discontinua y una capa exterior que consiste esencialmente en una combinación del agente tensioactivo primario y el co-surfactante, donde la capa exterior entra en contacto con la fase acuosa; y donde el alcoxi-silano apolar contiene impurezas en una cantidad de 2,50 por ciento o menos en peso.
La emulsión puede realizarse con un tamaño deseado de partículas de la fase discontinua (es decir, inferior a 0,5 micrometros) para obtener el rango correcto de recubrimiento de agente tensioactivo en las partículas. El tamaño de las partículas puede ser variado cambiando las condiciones de cizallamiento como la presión de conversión sónica durante la emulsificación. Por ejemplo, si el tamaño de las partículas y el recubrimiento superficial son demasiado grandes, puede realizarse el incremento del cizallamiento o el incremento de la presión de conversión sónica para reducir el tamaño de las partículas. Si el recubrimiento de la superficie de las partículas es demasiado bajo, es decir, debido a que el tamaño de las partículas es demasiado pequeño, puede reducirse la intensidad de cizallamiento, puede añadirse un co-surfactante adicional, o ambos, según se necesite. Un especialista en el arte sabría cómo ajustar el tamaño de las partículas cambiando las condiciones de cizallamiento.
Ejemplos
Estos ejemplos procuran ilustrar la invención para los especialistas en el arte y no deben interpretarse como una limitación del alcance de la invención expuesto en la reivindicaciones. Todos los porcentajes en estos Ejemplos son porcentajes en peso, salvo indicado de otra manera. Al efecto de estos Ejemplos, "n-Otes" significa n-octil-trietoxi-silano y "i-Btes" significa isobutil-trietoxi-silano. Los agentes tensioactivos no-iónicos utilizados se exponen con su nombre comercial en estos Ejemplos. BRIJ®35L es un éter de lauril-polioxi-etileno con un HLB de 16.9. TRITON®X-100 es un octil-fenol etoxilado con un HLB de 13.5. TRITON®X-305 es un octil-fenol etoxilado con un HLB de 17.3. SPAN®20 es un monolaurato de sorbitano con un HLB de 8.6. LONZEST®GMO es un éster graso etoxilado con un HLB de 3.0.
La ecuación utilizada para calcular gamma (\Gamma), que es un número de moléculas de agente tensioactivo por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de partícula, se muestra a continuación:
\Gamma \ = \ % \ S \ x \ D \ \div \ (9,96 \ x \ 10^{-3} \ x \ M \ x \ % \ de \ silano),
donde S es el porcentaje en peso del emulsor en la emulsión. D es el tamaño inicial de las partículas (diámetro) de silano en los nanometros, y M es el peso molecular del emulsor.
Ejemplo de referencia 1
Se preparó una emulsión de un silano mediante la preparación de 12 partes de agua con el agente tensioactivo primario hasta que el agente tensioactivo primario estuviera completamente mezclado con el agua. Luego se mezclaron con el agente tensioactivo 40 partes del silano y se añadieron a la mezcla de agua anterior. La mezcla resultante se agitó a 2000 rpm con una pala Cowls de 1,5 pulgada de diámetro durante 30 minutos. A los 30 minutos se añadieron 58,3 partes adicionales de agua y se procesó la mezcla resultante en un homogeneizador de 2 etapas a 7500/1500 psi. Después de homogeneizar la mezcla, se añadieron 0,001 partes de bicarbonato sódico a la mezcla para mantener un pH de 7.0 aproximadamente.
El tamaño inicial de las partículas de la emulsión resultante se midió con un analizador de tamaño de partículas NICOMP®. El tamaño de partículas se comunica a los nanometros, salvo indicado de otra manera a continuación. Basándose en la cantidad de agente tensioactivo primario añadido y al tamaño inicial de las partículas, se generó un recubrimiento de agente tensioactivo primario por cada 100 Angstroms cuadrados de tamaño de partículas, de acuerdo con la fórmula anteriormente citada. De manera similar, basándose en la cantidad de agente tensioactivo y el tamaño inicial de partículas, se generó un recubrimiento de co-surfactante por cada 100 Angstroms cuadrados de tamaño de partículas, según la fórmula anteriormente citada.
El tamaño de las partículas de la emulsión se midió después de su almacenamiento a temperatura ambiente. Cuando se observó visualmente una capa clara de agua en el fondo de la emulsión, se consideró que la emulsión había fallado en su estabilidad.
Las tablas 1-3 muestran el agente tensioactivo primario y la cantidad utilizada, el co-surfactante y la cantidad utilizada, el silano utilizado y la cantidad de agua utilizada. La tabla 4 muestra el recubrimiento de agente tensioactivo primario así como el co-surfactante y el tamaño de partículas medido con el tiempo en cada muestra, hasta que fallara la estabilidad de la muestra.
Ejemplo comparativo 1
Se preparó una emulsión de N-octil-trietoxi-silano según el método del Ejemplo de Referencia 1. Los agentes tensioactivos utilizados eran los mismos que los usados en los ejemplos de la Patente de los Estados Unidos 4.877.654 de Wilson et al. Al efecto de este experimento, se consideró que el TRITON®X-305 (HLB = 17,3) era el agente tensioactivo primario y se consideró que el TRITON®X-100 (HLB = 13,5) era el co-surfactante. La cantidad de TRITON®X-305 era de 0,48 partes en peso. La cantidad de TRITON®X-100 era de 1,12 partes en peso. La emulsión resultante tenía un tamaño inicial de partículas de 402 nm. Basándose en la cantidad de TRITON®X-100 añadido y en tamaño inicial de las partículas, se generó un recubrimiento de 1,8 moléculas de co-surfactante por cada 100 Angstroms cuadrados de tamaño de partículas. El tamaño de partículas de la emulsión se incrementó hasta un tamaño de partículas de 1232 nm que se midió a los 21 días de almacenamiento a temperatura ambiente. A los 21 días se observó una capa de agua clara en el fondo de la emulsión y se determinó que la estabilidad de la emulsión había fallado. La formulación para la Muestra Comparativa 1 se encuentra en la Tabla 1.
El Ejemplo Comparativo 1 muestra que las emulsiones inestables se producen cuando el recubrimiento de co-surfactante es insuficiente en las partículas y que el co-surfactante tiene un valor HLB superior a 11.
Ejemplo comparativo 2
Se utilizó el mismo procedimiento para preparar una emulsión que en el Ejemplo de Referencia 1, salvo que se utilizó isobutil-trietoxi-silano en lugar de N-octil-trietoxi-silano. Se consideró que el TRITON®X-305 era el agente tensioactivo primario y se consideró que el TRITON®X-100 era el co-surfactante. La cantidad de TRITON®X-305 era de 0,48 partes en peso. La cantidad de TRITON®X-100 era de 1,12 partes en peso. La emulsión resultante tenía un tamaño inicial de partículas de 924 nm. En 24 horas, el tamaño de las partículas de la emulsión incrementó hasta 1918 nm. Después de 24 horas, se observó una capa de agua clara en el fondo de la emulsión y se determinó que la estabilidad de la emulsión había fallado. La formulación para la Muestra Comparativa 2 se encuentra en la Tabla 1.
El Ejemplo Comparativo 2 muestra que las emulsiones inestables se producen cuando el recubrimiento de co-surfactante en las partículas es insuficiente y que el co-surfactante tiene un valor de HLB superior a 11.
Ejemplo comparativo 3
Se preparó la Muestra Comparativa 3 según el mismo método que en el Ejemplo de Referencia 1, salvo que el agente tensioactivo primario era de 1,4 partes de BRIJ®35L. El co-surfactante era de 0,59 partes de SPAN®20. La emulsión tenía un tamaño inicial de partículas de 335 nm. Basándose en el tamaño de partículas y en la cantidad de SPAN®20 usado, se generó un recubrimiento de 1,4 moléculas de co-surfactante por cada 100 Angstroms cuadrados de tamaño de partículas.
A los 14 días, la emulsión tenía un tamaño de partículas de 1247 nm y se observó una capa de agua clara que indicaba que la estabilidad de la emulsión había fallado. La formulación de la Muestra Comparativa 3 se encuentra en la Tabla 2.
Ejemplo comparativo 4
Se preparó la Muestra Comparativa 4 según el mismo procedimiento que en el Ejemplo Comparativo 3, salvo que se añadieron solamente 0,25 partes de SPAN®20. La emulsión resultante tenía un tamaño inicial de partículas de 342 nm. Basándose en el tamaño de partículas y en la cantidad de SPAN®20 usado, se generó un recubrimiento de 0,62 moléculas de co-surfactante por cada 100 Angstroms cuadrados de tamaño de partículas.
A los 14 días a temperatura ambiente, la emulsión tenía un tamaño de partículas de 1619 nm. Se observó una capa de agua clara que indicaba que la estabilidad de la emulsión había fallado. La formulación de la Muestra Comparativa 4 se encuentra en la Tabla 2.
Los Ejemplos Comparativos 3 y 4 muestran que cuando el recubrimiento de co-surfactante en la partícula es insuficiente, la estabilidad de las emulsiones falla después de varias semanas.
Ejemplo comparativo 5
Se preparó la Muestra Comparativa 5 según el procedimiento del Ejemplo Comparativo 1, salvo que el n-octil-trietoxi-silano contenía un 0,63% en peso del dímero del mismo como impureza. La emulsión resultante tenía un tamaño inicial de partículas de 396 nm.
A los 14 días a temperatura ambiente, el tamaño de partículas era de 428 nm. No tuvo lugar ninguna separación. La formulación de la Muestra Comparativa 5 se encuentra en la Tabla 5 y los resultados del tamaño de partículas están en el la Tabla 6.
Ejemplo comparativo 6
Se preparó la Muestra Comparativa 6 según el procedimiento del Ejemplo Comparativo 1, salvo que el n-octil-trietoxi-silano contenía un 2,50% en peso del dímero del mismo como impureza.
A los 14 días a temperatura ambiente, el tamaño de partículas era de 330 nm. No hubo ninguna separación. La formulación de la Muestra Comparativa 6 se encuentra en la Tabla 5 y los resultados del tamaño de partículas están en la Tabla 6.
El Ejemplo Comparativo 1, cuya formulación y resultados están incluidos para su comparación en la Tablas 5 y 6, respectivamente, muestra que cuando se utiliza un alcoxi-silano de gran pureza (por ejemplo, que contiene el 0,1% en peso o menos de impurezas) sin el sistema emulsor de esta invención, la emulsión no tiene un tamaño de partículas constante. Los Ejemplos Comparativos 1, 5 y 6 muestran el efecto de la pureza del alcoxi-silano sobre la estabilidad y el tamaño de partículas. En el Ejemplo Comparativo 1, el n-octil-trietoxi-silano contenía menos del 0,1% en peso de impurezas y la emulsión era inestable. El tamaño de las partículas había aumentado también de manera significativa con el tiempo. Los ejemplos comparativos 1, 5 y 6 muestran que como el contenido en impurezas del silano aumenta, la constancia del tamaño de las partículas de la emulsión también aumenta.
Ejemplo 1
Se preparó la Muestra 1 con el mismo procedimiento que en el Ejemplo Comparativo 3, salvo que se añadieron 1,0 partes de SPAN®20. La emulsión tenía un tamaño inicial de partículas de 392 nm. Basándose en el tamaño inicial de las partículas y en la cantidad de SPAN®20 utilizado, se generó un recubrimiento de 2,8 moléculas de co-surfactante por cada 100 Angstroms cuadrados de tamaño de partículas.
Tras 63 días a temperatura ambiente, el tamaño medio de las partículas es de 437 nm. No tuvo lugar ninguna separación. La formulación para la Muestra 1 se encuentra en la Tabla 2.
El ejemplo 1 muestra que el sistema emulsor de esta invención puede utilizarse para producir emulsiones estables con un tamaño constante de partículas.
Ejemplo 2
Se preparó la Muestra 2 siguiendo el mismo procedimiento que en el Ejemplo Comparativo 3, salvo que se añadieron 2,5 partes de SPAN®20. La emulsión resultante tenía un tamaño inicial de partículas de 319 nm. Basándose en el tamaño inicial de las partículas y en la cantidad de SPAN®20 utilizado, se generó un recubrimiento de 5,8 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de tamaño de partículas.
Después de 63 días a temperatura ambiente, el tamaño de las partículas es de 324 nm. No tuvo lugar ninguna separación. La formulación para la Muestra 2 se encuentra en la Tabla 2.
El Ejemplo 2 muestra que utilizando el sistema emulsor de esta invención se producen emulsiones que tienen un tamaño de partículas que no se incrementa más del 10% cuando se almacenan aproximadamente a temperatura ambiente durante 14 días. Además, los Ejemplos 1 y 2 demuestran que, a medida que la cantidad de co-surfactante se incrementa, la velocidad de cambio del tamaño de las partículas se reduce.
Los resultados del Ejemplo 2 han sido incluidos en la Tabla 6 para su comparación. El Ejemplo 2 y el Ejemplo Comparativo 6 muestran que el sistema emulsor de esta invención produce una emulsión con estabilidad y un tamaño constante de partículas comparables a las emulsiones de alcoxi-silanos con contenidos de impurezas superiores a los de los alcoxi-silanos adecuados para su uso en esta invención. Los Ejemplos Comparativos 1 y 6 así como el Ejemplo 2 muestran que cuando se utiliza un silano de gran pureza, el sistema emulsor de esta invención debe utilizarse para producir una emulsión estable con un tamaño constante de partículas.
Ejemplo 3
Se preparó la Muestra 3 según el procedimiento del Ejemplo de Referencia 1. El silano era n-octil-trietoxi-silano. El agente tensioactivo primario tenía 1,4 partes de BRIJ®35L. El co-surfactante era de 2,0 partes de LONZEST®GMO. La emulsión resultante tenía un tamaño inicial de partículas de 276 nm.
Después de 34 días a temperatura ambiente, el tamaño de las partículas es de 279 nm. No tuvo lugar ninguna separación. La formulación de la Muestra 3 se encuentra en la Tabla 3.
El Ejemplo 3 muestra que utilizando el sistema emulsor de esta invención se producen emulsiones que tienen tamaños de partículas que no aumentan más del 10% cuando se almacenan aproximadamente a temperatura ambiente durante 14 días. El Ejemplo 3 demuestra también que pueden utilizarse distintos coagentes tensioactivos para producir una emulsión estable con un tamaño constante de partículas.
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(Tabla pasa a página siguiente)
1
2
3

Claims (9)

1. Una emulsión acuosa que comprende:
A)
una fase continua que incluye agua;
B)
una fase discontinua que comprende al menos 1 alcoxi-silano apolar que posee al menos un grupo organo-funcional apolar ligado al átomo de silicona, donde la fase discontinua forma partículas dispersas en la fase continua; y
C)
un sistema emulsor compuesto esencialmente de
(i)
un agente tensioactivo primario, donde el agente tensioactivo primario es un emulsor no-iónico que tiene un HLB superior a 13 y donde el agente tensioactivo primario está presente en la emulsión a una concentración de 0,5 a 3 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas;
(ii)
un co-surfactante, donde el co-surfactante es un emulsor no-iónico que tiene un HLB inferior a 11 y donde el co-surfactante está presente en la emulsión a una concentración suficiente para proporcionar de 1,5 a 15 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas; y donde el alcoxi-silano apolar contiene impurezas en una cantidad de 2,50 por ciento en peso o menos.
2. La emulsión de la Reivindicación 1 caracterizada porque el alcoxi-silano apolar es de fórmula general R_{n}SiR'_{4-n}, donde cada R se selecciona independientemente a partir del grupo compuesto de alquilo, alquilo halogenado, arilo y grupos de arilo sustituido; R' es un grupo alcoxilo de 1 a 6 átomos de carbono; y n es 1 ó 2.
3. La emulsión de la Reivindicación 1 ó 2 caracterizada porque la concentración de co-surfactante es suficiente para proporcionar de 4 a 15 moléculas de co-surfactante por cada 100 \ring{A}^{2} de zona superficial de las partículas.
4. La emulsión de cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque las partículas tienen un diámetro medio inferior a 10 micrometros.
5. Un método para minimizar el incremento del tamaño de las partículas con el tiempo de una emulsión que comprende:
I)
la emulsificación de una composición que comprende:
A)
una fase continua que incluye agua;
B)
una fase discontinua que comprende al menos 1 alcoxi-silano apolar que posee al menos un grupo organo-funcional apolar ligado al átomo de silicona, donde la fase discontinua forma partículas dispersas en el agua; y
C)
un sistema emulsor compuesto esencialmente de
(i)
un agente tensioactivo primario, donde el agente tensioactivo primario es un emulsor no-iónico que tiene un HLB superior a 13 y donde el agente tensioactivo primario está presente en la emulsión a una concentración de 0,5 a 3 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas y
(ii)
un co-surfactante, consiste en un emulsor no-iónico que tiene un HLB inferior a 11 y donde el co-surfactante está presente en la emulsión a una concentración suficiente para proporcionar de 1,5 a 15 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas;
II)
la formación de una capa interior adsorbida compuesta esencialmente del co-surfactante entre la fase discontinua y una capa exterior que consiste esencialmente en una combinación del agente tensioactivo primario y el co-surfactante, donde la capa exterior entra en contacto con la fase acuosa; y donde el alcoxi-silano apolar contiene impurezas en una cantidad de 2,50 por ciento o menos en peso.
6. El método de la Reivindicación 5 caracterizado porque la concentración de co-surfactante es de 4 a 15 moléculas por cada 100 \ring{A}^{2} de zona superficial de las partículas de silano, minimizando por este medio el incremento de tamaño de las partículas de modo que las partículas no aumentan en tamaño más del 10% después de almacenar la emulsión aproximadamente a 25ºC durante 14 días mínimo.
7. Una composición hidrófuga para albañilería, caracterizada porque la composición consiste en una emulsión acuosa de silano que comprende:
A)
una fase continua que incluye agua;
B)
una fase discontinua que comprende al menos 1 alcoxi-silano apolar que posee al menos un grupo organo-funcional apolar ligado al átomo de silicona que tiene un peso molecular inferior a 1.000; y donde la fase discontinua forma partículas dispersas en la fase continua; y
C)
un sistema emulsor compuesto esencialmente de
(i)
un agente tensioactivo primario, donde el agente tensioactivo primario es un emulsor no-iónico que tiene un HLB superior a 13 y donde el agente tensioactivo primario está presente en la emulsión a una concentración de 0,5 a 3 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas y
(ii)
un co-surfactante, donde el co-surfactante es un emulsor no-iónico que tiene un HLB inferior a 11 y donde el co-surfactante está presente en la emulsión a una concentración suficiente para proporcionar de 1,5 a 15 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas;
D)
un tampón; y donde el alcoxi-silano apolar contiene impurezas en una cantidad de 2,50 por ciento en peso o menos.
8. La emulsión de la Reivindicación 7 caracterizada porque el alquil-alcoxi-silano es de fórmula general R_{n}SiR'_{4-n}, donde R es un grupo alquilo de 8 a 20 átomos de carbono, R' es un grupo alcoxilo de 1 a 6 átomos de carbono; y n es 1 ó 2.
9. Un método para transformar un substrato de albañilería en hidrófugo que comprende:
(I)
la impregnación de un substrato de albañilería con una emulsión, caracterizada porque la emulsión comprende:
A)
una fase continua que incluye agua;
B)
una fase discontinua que comprende al menos 1 alquil-alcoxi-silano apolar que posee al menos un grupo organo-funcional apolar ligado al átomo de silicona que tiene un peso molecular inferior a 1.000; donde la fase discontinua representa del 5 al 65% en peso de la emulsión, y donde la fase discontinua forma partículas dispersas en la fase continua; y
C)
un sistema emulsor compuesto esencialmente de
(i)
un agente tensioactivo primario, donde el agente tensioactivo primario es un emulsor no-iónico que tiene un HLB superior a 13 y donde el agente tensioactivo primario está presente en la emulsión a una concentración de 0,5 a 3 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas; y
(ii)
un co-surfactante, consistente en un emulsor no-iónico que tiene un HLB inferior a 11 y donde el co-surfactante está presente en la emulsión a una concentración suficiente para proporcionar de 1,5 a 15 moléculas por cada 100 Angstroms cuadrados de zona superficial de las partículas; y
D)
un tampón;
(II)
la hidrolización y condensación del alcoxi-silano; y donde el alcoxi-silano apolar contiene impurezas en una cantidad del 2,50 por ciento en peso o menos.
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