ES2329239T3 - Dispersion acuosa de silice. - Google Patents
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Abstract
Método para producir una dispersión acuosa sustancialmente estable que opcionalmente comprende de 1 a 20 por ciento en volumen de disolvente orgánico del volumen total de disolvente, comprendiendo dicho método mezclar al menos un compuesto derivado de silano y partículas de sílice coloidal en un medio acuoso para formar partículas de sílice coloidal silanizadas en dicho medio acuoso, mezclar dichas partículas de sílice coloidal silanizadas con un agente ligante orgánico seleccionado de un látex, resinas solubles en agua, polímeros o mezclas de los mismos en un medio acuoso en una relación en peso de sílice a agente ligante orgánico que varía de 0,01 a 2 para formar dicha dispersión acuosa sustancialmente estable.
Description
Dispersión acuosa de sílice.
La presente invención se refiere a una
dispersión acuosa sustancialmente estable que comprende partículas
de sílice coloidal silanizadas y un agente ligante orgánico, a un
método para producir tal dispersión, y al uso de la misma.
Las composiciones de sílice coloidal han sido
usadas durante mucho tiempo, por ejemplo como un material de
revestimiento para mejorar las propiedades adhesivas y aumentar la
resistencia al agua y al desgaste de varios materiales. Sin
embargo, estas composiciones, especialmente las composiciones de
sílice coloidal muy concentradas, están sujetas a gelificación o
precipitación de sílice, lo cual acorta considerablemente el tiempo
de almacenamiento. El documento WO01/87788 describe un método para
proporcionar un revestimiento vítreo de sílice que comprende un
agente ligante basado en celulosa y soles de sílice. Sin embargo,
tales composiciones de revestimiento no pueden dispersarse
establemente durante un largo período de tiempo, lo cual con
frecuencia precisa el uso inmediato de las mismas. El documento
WO00/55260 describe una composición para revestir un sustrato
metálico que comprende un sol acuoso de sílice o un silicato
metálico alcalino y opcionalmente un agente de acoplamiento
seleccionado de compuestos derivados de silano y opcionalmente una
resina orgánica. La vida útil de esta composición no es, sin
embargo, suficientemente larga.
Sería deseable proporcionar una dispersión
coloidal de sílice muy concentrada para, entre otras, aplicaciones
de revestimiento, la cual pueda almacenarse y transportarse
fácilmente sin ninguna precipitación inicial, y que pueda usarse en
aplicaciones que requieran propiedades adhesivas, resistencia al
desgaste y/o resistencia al agua mejoradas. También sería deseable
proporcionar un método conveniente y barato para producir tal
dispersión. Un objeto de la presente invención es proporcionar tal
dispersión estable que minimice el impacto medioambiental sin
reducir el efecto impartido de la dispersión.
La invención se refiere a un método para
producir una dispersión acuosa sustancialmente estable que comprende
mezclar al menos un compuesto derivado de silano y partículas de
sílice coloidal para formar partículas de sílice coloidal
silanizadas y mezclar dichas partículas de sílice coloidal
silanizadas con un agente ligante orgánico para formar la
dispersión acuosa sustancialmente estable.
Este método puede realizarse sin riesgo
medioambiental ni problemas para la salud de los operarios del
procedimiento que manipulan los componentes de la dispersión.
La mezcla de silano y partículas de sílice
coloidal se lleva preferiblemente a cabo continuamente,
preferiblemente a una temperatura de 20 a 95, más preferiblemente
de 50 a 75, y mucho más preferiblemente de 60 a 70ºC.
Preferiblemente, el silano se añade lentamente a las partículas de
sílice con agitación vigorosa a una temperatura de 60ºC y a un
caudal controlado, el cual es convenientemente de 0,01 a 100,
preferiblemente de 0,1 a 10, más preferiblemente de 0,5 a 5, y
mucho más preferiblemente de 1 a 2 moléculas de silano por nm^{2}
de área superficial de sílice coloidal (sobre las partículas de
sílice coloidal) y hora. La adición de silano puede continuarse
durante cualquier tiempo adecuado dependiendo del caudal de
adición, la cantidad de silano a añadir, y el grado de silanización
deseado. Sin embargo, la adición de silano se continúa
preferiblemente durante 5 horas, más preferiblemente durante 2
horas hasta que se ha añadido una cantidad adecuada de silano. La
cantidad de silano a las partículas de sílice coloidal es
convenientemente de 0,1 a 6, preferiblemente de 0,3 a 3, y mucho más
preferiblemente de 1 a 2 moléculas de silano por nm^{2} de área
superficial de las partículas de sílice coloidal. La adición
continua de silano a las partículas coloidales puede ser
particularmente importante cuando se preparan soles de sílice
silanizada muy concentrados que tienen un contenido de sílice de
hasta 80% en peso. Sin embargo, el contenido de sílice es
convenientemente de 20 a 80, preferiblemente de 25 a 70, y mucho más
preferiblemente de 30 a 60% en peso.
Preferiblemente, las partículas de sílice
coloidal y el silano se mezclan en una relación en peso de silano a
sílice de 0,01 a 1,5, más preferiblemente de 0,05 a 1, y mucho más
preferiblemente de 0,10 a 0,5.
Preferiblemente, el compuesto derivado de silano
se diluye antes de mezclarlo con las partículas de sílice coloidal,
preferiblemente con agua para formar una premezcla de silano y agua,
convenientemente en una relación en peso de 1:8 a 8:1,
preferiblemente de 3:1 a 1:3, y mucho más preferiblemente de 1.5:1 a
1:1.5. La disolución de silano-agua resultante es
sustancialmente transparente y estable y fácil de mezclar con las
partículas de sílice coloidal. En condiciones de adición continua
de silano a las partículas de sílice coloidal, la mezcla continúa
preferiblemente durante 1 segundo a 30 minutos, preferiblemente de 1
minuto a 10 minutos después de que se haya parado la adición de
silano.
El mezclado según la invención puede llevarse a
cabo a un pH de 1 a 13, preferiblemente de 6 a 12, más
preferiblemente de 7,5 a 11, y mucho más preferiblemente de 9 a
10,5.
Mediante el término "estable",
particularmente en el contexto de una "dispersión estable" se
quiere decir un compuesto, mezcla o dispersión estable que
sustancialmente no gelifique o precipite en un período de
preferiblemente al menos 2 meses, más preferiblemente al menos 4
meses, y mucho más preferiblemente al menos 5 meses en un
almacenamiento normal a temperatura ambiente, es decir a una
temperatura de 15 a 35ºC.
Preferiblemente, el incremento relativo de la
viscosidad de la dispersión dos meses después de la preparación de
la misma es menor que 100%, más preferiblemente menor que 50%, y
mucho más preferiblemente menor que 20%. Preferiblemente, el
incremento relativo de viscosidad de la dispersión cuatro meses
después de la preparación de la misma es menor que 200%, más
preferiblemente menor que 100%, y mucho más preferiblemente menor
que 40%.
Las partículas de sílice coloidal, también
denominadas en la presente memoria como soles de sílice, pueden
derivarse de, por ejemplo, sílice precipitada, microsílice (sílice
de combustión), sílice pirógena (sílice de combustión) o geles de
sílice con pureza suficiente, y sus mezclas.
Las partículas de sílice coloidal y soles de
sílice acordes con la invención pueden estar modificados y pueden
contener otros elementos tales como aminas, aluminio y/o boro, que
pueden estar presentes en las partículas y/o en la fase continua.
Se describen soles de sílice modificados con boro en, por ejemplo,
la patente de EE.UU. 2.630,410. Las partículas de sílice
modificadas con aluminio tienen convenientemente un contenido de
Al_{2}O_{3} de 0,05 a 3% en peso, preferiblemente de 0,1 a 2% en
peso. El procedimiento de preparación de un sol de sílice
modificado se describe con más detalle en, por ejemplo, "The
Chemistry of Silica", de Iler, K. Ralph, páginas
407-409, John Wiley & Sons (1979) y en la
patente de EE.UU. 5.368.833.
Las partículas de sílice coloidal tienen
convenientemente un diámetro medio de partícula que oscila de 2 a
150 nm, preferiblemente de 3 a 50 nm, y mucho más preferiblemente de
5 a 40 nm. Convenientemente, las partículas de sílice coloidal
tienen un área superficial específica de 20 a 1500, preferiblemente
de 50 a 900, y mucho más preferiblemente de 70 a 600 m^{2}/g.
Las partículas de sílice coloidal tienen
preferiblemente una distribución de tamaños de partícula estrecha,
es decir, una baja desviación estándar relativa del tamaño de
partícula. La desviación estándar relativa de la distribución de
tamaños de partícula es la relación de la desviación estándar de la
distribución de tamaños de partícula al tamaño medio de partícula
en número. La desviación estándar relativa de la distribución de
tamaños de partícula es preferiblemente menor que 60% en número, más
preferiblemente menor que 30% en número, y mucho más
preferiblemente menor que 15% en número.
Las partículas de sílice coloidal son
convenientemente dispersadas en un disolvente acuoso,
convenientemente en la presencia de cationes estabilizantes tales
como K^{+}, Na^{+}, Li^{+}, NH_{4}^{+}, cationes
orgánicos, aminas primarias, secundarias, terciarias y cuaternarias,
o mezclas de los mismos para formar un sol acuoso de sílice. Sin
embargo, también pueden usarse dispersiones que comprenden
disolventes orgánicos, por ejemplo alcoholes inferiores, acetona o
mezclas de los mismos, convenientemente en una cantidad de 1 a 20,
preferiblemente de 1 a 10, y mucho más preferiblemente de 1 a 5 por
ciento en volumen del volumen total de disolvente. Sin embargo, se
usan preferiblemente soles de sílice sin ningún disolvente
adicional. Preferiblemente, las partículas de sílice coloidal están
cargadas negativamente. Convenientemente, el contenido de sílice en
el sol es de 20 a 80, preferiblemente de 25 a 70, y mucho más
preferiblemente de 30 a 60% en peso. Cuanto más alto es el
contenido de sílice, más concentrada es la dispersión de sílice
coloidal silanizada resultante. El pH del sol de sílice es
convenientemente de 1 a 13, preferiblemente de 6 a 12, y mucho más
preferiblemente de 7,5 a 11. Sin embargo, para soles de sílice
modificados con aluminio, el pH es convenientemente de 1 a 12,
preferiblemente de 3,5 a 11.
El sol de sílice tiene preferiblemente un valor
S de 20 a 100, más preferiblemente de 30 a 90, y mucho más
preferiblemente de 60 a 90.
Se ha encontrado que las dispersiones con un
valor S dentro de estos intervalos pueden mejorar la estabilidad de
la dispersión resultante. El valor S caracteriza el grado de
agregación de las partículas de sílice coloidal, es decir, el grado
de formación de agregados o microgeles. El valor S se ha medido y
calculado de acuerdo con las fórmulas dadas en J. Phys. Chem.
60(1956), 955-957, de Iler, R.K. &
Dalton, R.L.
El valor S depende del contenido de sílice, la
viscosidad, y la densidad de las partículas de sílice coloidal. Un
valor S alto indica un bajo contenido de microgel. El valor S
representa la cantidad de SiO_{2} en tanto por ciento en peso
presente en la fase dispersa de, por ejemplo, un sol de sílice. El
grado de microgel puede ser controlado durante el procedimiento de
producción, como se describe con más detalle en, por ejemplo, la
patente de EE.UU. 5.368.833.
Los compuestos de silano pueden formar enlaces
covalentes estables de siloxano
(Si-O-Si) con los grupos silanol, o
unirse a los grupos silanol, por ejemplo, mediante enlaces de
hidrógeno, sobre la superficie de las partículas de sílice
coloidal. Por tanto, por este método, las partículas de sílice son
modificadas superficialmente.
Los compuestos derivados de silano adecuados
incluyen tris-(trimetoxi)silano, octiltrietoxisilano,
metiltrietoxisilano, metiltrimetoxisilano; isocianato silano, tal
como tris-[3-(trimetoxisilil)propil]isocianurato;
gamma-mercaptopropil-trimetoxisilano,
bis-(3-[trietoxisilil]propil)polisulfuro,
beta-(3,4-epoxiciclohexil)-etiltrimetoxisilano;
silanos que contienen un grupo epoxi
(epoxi-silano), glicidoxi y/o un grupo
glicidoxipropilo, tal como
gamma-glicidoxipropil-trimetoxisilano,
gamma-glicidoxipropil-metildietoxisilano,
(3-glicidoxipropil)trimetoxisilano,
(3-glicidoxipropil)-hexiltrimetoxisilano,
beta-(3,4-epoxiciclohexil)-etiltrietoxisilano;
silanos que contienen un grupo vinilo, tales como
viniltrietoxisilano, viniltrimetoxisilano,
vinil-tris-(2-metoxietoxi)silano,
vinilmetildimetoxisilano, viniltriisopropoxisilano;
gamma-metacriloxipropil-trimetoxisilano,
gamma-metacriloxipropil-triisopropoxisilano,
gamma-metacriloxipropil-trietoxisilano,
octiltrimetiloxisilano, etiltrimetoxisilano, propiltrietoxisilano,
feniltrimetoxisilano,
3-mercaptopropiltrietoxisilano,
ciclohexiltrimetoxisilano, ciclohexiltrietoxisilano,
dimetildimetoxisilano, 3-cloropropiltrietoxisilano,
3-metacriloxipropiltrimetoxisilano,
i-butiltrietoxisilano, trimetiletoxisilano,
fenildimetiletoxisilano, hexametildisiloxano, cloruro de
trimetilsililo, viniltrietoxisilano, hexametildisilizano, y mezclas
de los mismos. La patente de EE.UU. 4.927.749 describe silanos
adicionales que se pueden usar en la presente invención. Sin
embargo, los silanos más preferidos son los
epoxi-silanos y compuestos derivados de silano que
contienen un grupo glicidoxi o glicidoxipropilo, particularmente
gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano y/o gamma
glicidoxipropilmetildietoxi-
silano.
silano.
Un agente ligante orgánico se mezcla
subsiguientemente con la dispersión de partículas de sílice coloidal
silanizadas. La expresión "agente ligante orgánico" incluye
látex, resinas solubles en agua y polímeros y mezclas de los
mismos. Las resinas solubles en agua y los polímeros pueden ser de
diversos tipos, tales como, por ejemplo, poli(alcoholes
vinílicos), poli(alcoholes vinílicos) modificados,
policarboxilatos, poli(etilenglicoles),
poli(propilenglicoles), polivinilpirrolidonas,
polialilaminas, poli(ácidos acrílicos), poliamidaminas,
poliacrilamidas, polipirroles, proteínas tales como caseína,
proteínas de soja, proteínas sintéticas, polisacáridos tales como
derivados de celulosa que incluyen metilcelulosas, etilcelulosas,
hidroxietilcelulosas, metilhidroxietilcelulosas,
etilhidroxietilcelulosas o carboximetilcelulosas, y almidones o
almidones modificados; quitosano, gomas de polisacáridos, tales
como por ejemplo gomas de guar, gomas arábigas, gomas de xantano y
gomas almácigas y mezclas o híbridos de los mismos. El término
"látex" incluye látex sintéticos y/o naturales basados en
emulsiones de resinas y/o polímeros de varios tipos, por ejemplo
polímeros de estireno-butadieno, polímeros de
butadieno, polímeros de poliisopreno, polímeros de butilo,
polímeros de nitrilo, homopolímeros de acetato de vinilo, polímeros
acrílicos tales como copolímeros vinilacrílicos o polímeros
estireno-acrílicos, poliuretanos, polímeros epoxi,
polímeros celulósicos; por ejemplo, microcelulosa, resinas de
melamina, polímeros de neopreno, polímeros basados en fenol,
polímeros tipo poliamidas, polímeros tipo poliésteres, polímeros
tipo poliéteres, polímeros tipo poliolefinas, polímeros tipo
polivinil-butiral, siliconas tales como cauchos de
silicona y polímeros tipo siliconas (por ejemplo, aceites de
silicona), polímeros tipo urea-formaldehído,
polímeros vinílicos o mezclas o híbridos de los mismos.
Preferiblemente, la dispersión de partículas de
sílice coloidal silanizadas se añade al agente ligante orgánico en
una relación en peso de sílice a agente ligante orgánico sobre una
base seca de 0,01 a 4, preferiblemente de 0,1 a 2, y mucho más
preferiblemente de 0,2 a 1. Preferiblemente, los componentes se
mezclan a una temperatura moderada, convenientemente de 15 a 35ºC,
preferiblemente de 20 a 30ºC. Preferiblemente, los componentes se
mezclan de 10 segundos a 1 hora, más preferiblemente de 1 minuto a
10 minutos.
La invención también se refiere a una dispersión
acuosa sustancialmente estable que comprende partículas de sílice
coloidal silanizadas y un agente ligante orgánico obtenible mediante
el método.
La invención además concierne a una dispersión
acuosa sustancialmente estable que comprende partículas de sílice
coloidal silanizadas y un agente ligante orgánico.
La dispersión es capaz de formar una película de
revestimiento sobre varias clases de sustratos.
Preferiblemente, la dispersión tiene un
contenido de sílice de 1 a 80, más preferiblemente de 10 a 70, y
mucho más preferiblemente de 20 a 50% en peso basado en el material
seco de la dispersión. Además de ser más eficiente en términos de
estabilidad, la dispersión tiene un tiempo más corto de secado
después de la aplicación sobre un material a revestir.
La energía usada para el secado puede así ser
reducida de manera considerable. Se prefiere un alto contenido de
sílice en la dispersión, siempre y cuando las partículas de sílice
coloidal silanizadas permanezcan dispersadas de manera estable, sin
ninguna agregación, precipitación y/o gelificación sustancial. Esto
es beneficioso también a la vista del reducido coste de transporte
de la misma.
Preferiblemente, la relación en peso del
contenido total de silano al contenido total de sílice en la
dispersión es de 0,01 a 1,5, más preferiblemente de 0,05 a 1, y
mucho más preferiblemente de 0,1 a 0,5. El contenido total de
sílice comprende sílice en partículas de sílice silanizadas
modificadas y en partículas de sílice no modificadas, las cuales
también pueden estar presentes en la dispersión preparada. El
contenido total de silano está basado en todos los grupos o
derivados de silano libremente dispersados y en todos los grupos o
derivados de silano unidos o enlazados.
El agente ligante orgánico es preferiblemente un
látex, que se describe adicionalmente en la presente memoria. El
contenido total de sólidos de la dispersión que comprende un agente
ligante orgánico y partículas de sílice coloidal silanizadas es
convenientemente de 15 a 80, preferiblemente de 25 a 65, y mucho más
preferiblemente de 30% a 50% en peso. La relación en peso de sílice
a agente ligante orgánico en base seca está convenientemente en el
intervalo de 0,01 a 4, preferiblemente de 0,1 a 2, y mucho más
preferiblemente de 0,2 a 1.
Según una realización preferida, las partículas
de sílice coloidal silanizadas y el agente ligante orgánico están
presentes en la dispersión como partículas discretas.
La estabilidad de la dispersión facilita la
manipulación y su aplicación en cualquier uso ya que permite el
almacenamiento y no necesita prepararse en el sitio inmediatamente
antes del uso. La dispersión ya preparada puede así usarse fácil y
directamente. La dispersión también es beneficiosa en el sentido de
que no implica cantidades peligrosas de componentes tóxicos. Por
"dispersión sustancialmente acuosa" se quiere decir una
dispersión cuyo disolvente está sustancialmente compuesto de agua.
La dispersión no contiene preferiblemente ningún disolvente
orgánico. Sin embargo, según una realización, un disolvente orgánico
adecuado miscible con agua puede estar comprendido en la dispersión
sustancialmente acuosa en una cantidad de 1 a 20, preferiblemente
de 1 a 10, y mucho más preferiblemente de 1 a 5 por ciento en
volumen del volumen total. Esto es debido al hecho de que, para
algunas aplicaciones, puede estar presente una cierta cantidad de
disolventes orgánicos sin ningún efecto medioambiental
perjudicial
sustancial.
sustancial.
Además de partículas de sílice coloidal
silanizadas, la dispersión también puede contener, al menos en
alguna extensión, partículas de sílice coloidal no silanizadas
dependiendo del tamaño de las partículas de sílice, la relación en
peso de silano a sílice, el tipo de compuesto derivado de silano,
las condiciones de reacción, etc. Convenientemente, al menos 40% en
peso de las partículas de sílice coloidal están silanizadas
(silano-modificadas), preferiblemente al menos 65,
más preferiblemente al menos 90, y mucho más preferiblemente al
menos 99% en peso. Además, la dispersión puede comprender silano en
forma de grupos silano o derivados de silano enlazados o unidos a
la superficie de las partículas de sílice, y también al menos en
alguna extensión, compuestos derivados de silano no enlazados
libremente dispersados. Convenientemente, al menos 40,
preferiblemente al menos 60, más preferiblemente al menos 75,
incluso más preferiblemente al menos 90, y mucho más preferiblemente
al menos 95% en peso de los compuestos de silano están enlazados o
unidos a la superficie de las partículas de sílice. Por tanto, por
este método, las partículas de sílice son modificadas
superficialmente.
Convenientemente, al menos 1% en número de los
grupos silanol de la superficie en las partículas de sílice
coloidal son capaces de enlazarse o unirse a los grupos silano de
los compuestos derivados de silano, preferiblemente al menos 5%,
más preferiblemente al menos 10%, incluso más preferiblemente al
menos 30%, y mucho más preferiblemente al menos 50% se enlazan o
unen a un grupo silano.
La invención también se refiere al uso de la
dispersión en aplicaciones de revestimiento y como aditivo para
impartir adhesividad acrecentada, resistencia al desgaste mejorada,
y/o resistencia al agua a, por ejemplo, materiales cementíticos
tales como el hormigón. La dispersión, cuando se usa como un
revestimiento, tiene una dureza, lijabilidad (facilidad de ser
pulida) y propiedades de flujo mejoradas. Esta clase de dispersiones
también pueden ofrecer mejores propiedades de las películas en
sistemas pigmentados, tales como pinturas.
La dispersión también es adecuada para revestir
e impregnar tejidos no tejidos y tejidos, ladrillos, papel
fotográfico, madera, superficies metálicas tales como acero o
aluminio, películas de plástico tales como por ejemplo poliésteres,
PET, poliolefinas, poliamidas, policarbonatos, o poliestirenos,
tejidos, cuero, papel y materiales semejantes al papel, cerámicas,
piedra, materiales cementíticos, materiales bituminosos, fibras
duras, paja, vidrio, porcelana, plásticos de una variedad de tipos,
fibras de vidrio para, por ejemplo, acabados antiestáticos y
resistentes a los lubricantes; como agentes ligantes para tejidos no
tejidos, adhesivos, promotores de la adhesión, agentes laminantes,
sellantes, agentes que proporcionan hidrofobia, como agentes
ligantes, por ejemplo, para serrín o polvo de corcho, asbestos, y
residuos de caucho; como productos auxiliares en la impresión de
tejidos y en la industria del papel; como aditivos de polímeros como
agentes de apresto, por ejemplo, para fibras de vidrio; y para el
acabado del cuero.
Habiendo así descrito la invención, será obvio
que la misma se puede variar de muchas formas. Tales variaciones no
se deben considerar como una desviación del alcance de la presente
invención, y se pretende que todas tales modificaciones, como será
obvio para un experto en la técnica, estén incluidas dentro del
alcance de las reivindicaciones. Aunque los siguientes ejemplos
proporcionan detalles más específicos de las reacciones, los
principios generales se han descrito aquí. Los siguientes ejemplos
ilustrarán con más detalle cómo puede llevarse a cabo la invención
descrita, sin limitar su alcance.
Si no se especifica lo contrario, todas las
partes y porcentajes se refieren a partes y porcentajes en peso.
\vskip1.000000\baselineskip
Los silanos A y B usados a continuación están
disponibles en Crompton S.A., en Suiza.
A: Silquest Wetlink 78
(epoxi-silano que contiene glicidoxi).
B: Silquest A-187
(epoxi-silano que contiene glicidoxi).
\newpage
Los soles de sílice usados a continuación
disponibles en Eka Chemicals AB, Suecia, se muestran en la tabla 1
siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Las muestras de silano A y B se añadieron gota a
gota a los soles de sílice con una agitación moderada durante 5
minutos según la tabla 2. La agitación se continuó durante 2 horas.
Se prepararon muestras premezcladas de silano diluido en agua
mezclando agua y silano en cantidades iguales (véase la tabla 3).
Las mezclas se agitaron lentamente hasta que se obtuvieron
disoluciones transparentes. Después, las diluciones de silano se
mezclaron con un sol de sílice con agitación moderada. Todas las
muestras se prepararon a temperatura ambiente, a menos que se
indique lo contrario.
La resistencia al agua de las dispersiones
acordes con la invención fue evaluada mezclando 10 g de los soles
de sílice silanizada con 20 g de "látex blando", Mowilith LDM
7602S, disponible en Celanese (compárense las películas
7-11, 13). Las películas 1-4 no
contenían partículas de sílice silanizada y las películas 5 y 6 se
prepararon mezclando primero 0,5 g de disoluciones silano:agua (1:1)
con 20 g del mismo "látex blando" y mezclando después la
mezcla silano-látex con 9,5 g de sol de sílice A5.
Las películas fueron coladas usando 2 g de las mezclas de látex
preparadas anteriormente. Las películas se envejecieron durante 16
horas a temperatura ambiente. Después, la resistencia al agua fue
evaluada añadiendo 2 gotas de agua a la parte superior de las
películas envejecidas. 10 minutos después de la adición
de agua, se analizó el impacto del agua, se clasificó y se enumeró en la tabla 4 de acuerdo con la siguiente escala;
de agua, se analizó el impacto del agua, se clasificó y se enumeró en la tabla 4 de acuerdo con la siguiente escala;
0: película "disuelta",
1: impacto fuerte en la película
2: algo de impacto en la película,
3: sin impacto.
\vskip1.000000\baselineskip
La tabla 4 muestra películas de referencia de
mezclas de soles de sílice no silanizada y látex blando (películas
1-4) que tienen una resistencia al agua muy mala.
Las películas 5-6, que se prepararon añadiendo el
sol de sílice a la mezcla de látex-silano ya
preparada, también mostraron una resistencia al agua muy mala. Sin
embargo, las películas 7-11 y 13, todas según la
presente invención, mostraron una resistencia al agua buena o
excelente.
La estabilidad de la dispersión de la invención
y de dispersiones de sílice no silanizada se comparan más adelante
usando dos agentes ligantes orgánicos diferentes, es decir
U-801^{TM} (una emulsión de una resina tipo
poliuretano de Alberdingk Boley) y Mowilith^{TM} LDM
7602-S (una emulsión de resina acrílica de
Celanese). La dosificación de resina fue 80 g para
U-801 y 100 g para Mowilith^{TM} LDM
7602-S. La relación en peso de sílice a agente
ligante orgánico fue 0,20 y 0,40 para U-801^{TM} y
Mowilith^{TM} LDM 7602-S, respectivamente. Las
muestras se almacenaron a 40ºC para conseguir un factor de tiempo de
aceleración de 4 del que se conseguiría a 20ºC. La viscosidad
(mPas, 20ºC) se midió inicialmente, después de 1 mes y 4,5 meses,
en un viscosímetro Brookfield. Las partículas de sílice silanizadas
se prepararon añadiendo paso a paso al sol de sílice una premezcla
de silano en agua (Silquest A-187:H_{2}O
(1:1)).
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Como puede verse en la tabla 6, la estabilidad
durante el almacenamiento de las dispersiones según la invención es
excelente, mientras que las dispersiones comparativas A5, A7, y A8
(que comprenden partículas de sílice no silanizadas) fueron
instables y gelificaron dando un cuerpo sólido sólo después de un
corto período de tiempo.
Claims (11)
1. Método para producir una dispersión acuosa
sustancialmente estable que opcionalmente comprende de 1 a 20 por
ciento en volumen de disolvente orgánico del volumen total de
disolvente, comprendiendo dicho método mezclar al menos un
compuesto derivado de silano y partículas de sílice coloidal en un
medio acuoso para formar partículas de sílice coloidal silanizadas
en dicho medio acuoso, mezclar dichas partículas de sílice coloidal
silanizadas con un agente ligante orgánico seleccionado de un
látex, resinas solubles en agua, polímeros o mezclas de los mismos
en un medio acuoso en una relación en peso de sílice a agente
ligante orgánico que varía de 0,01 a 2 para formar dicha dispersión
acuosa sustancialmente estable.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
el compuesto derivado de silano es un
epoxi-silano.
3. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 ó 2, en el que el compuesto derivado de silano es
un epoxi-silano con un grupo glicidoxi.
4. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1-3, en el que el método se lleva a
cabo a una temperatura de 50 a 75ºC.
5. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1-4, en el que la relación en peso
de silano a sílice es de 0,01 a 1,5.
6. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1-5, en el que el agente ligante
orgánico es un látex.
7. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1-6, en el que la relación en peso
de silano a sílice es de 0,05 a 1.
8. Dispersión acuosa sustancialmente estable que
opcionalmente comprende de 1 a 20 por ciento en volumen de
disolvente orgánico del volumen total de disolvente, comprendiendo
dicha dispersión partículas de sílice coloidal silanizadas y un
agente ligante orgánico seleccionado de un látex, resinas solubles
en agua, polímeros, o mezclas de los mismos en una relación en peso
de sílice a agente ligante orgánico que varía de 0,01 a 2, en la
que las partículas de sílice coloidal silanizadas están presentes en
una fase acuosa de dicha dispersión.
9. Dispersión según la reivindicación 8, en la
que el agente ligante orgánico es un látex.
10. Uso de una dispersión según cualquiera de
las reivindicaciones 8-9, para aplicaciones de
revestimiento.
11. Uso de una dispersión según cualquiera de
las reivindicaciones 8-9, como aditivo para
materiales cementíticos.
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