DE3905919A1 - Organosiliciumverbindungen-enthaltende gemische und deren verwendung zur hydrophobierenden und antimikrobiellen impraegnierung - Google Patents
Organosiliciumverbindungen-enthaltende gemische und deren verwendung zur hydrophobierenden und antimikrobiellen impraegnierungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Organosiliciumverbindungen-
enthaltende Gemische und deren Verwendung zur
hydrophobierenden und antimikrobiellen Imprägnierung.
Der Einsatz von Alkyltrialkoxysilanen zur Hydrophobierung
von Mauerwerk ist seit langem bekannt (DE-PS 20 29 446,
EP-A-01 01 816).
Zur antimikrobiellen Behandlung von Baumaterialien,
aber auch von Textilien oder Leder wird in der EP-A-
1 52 852 die Verwendung von Gemischen vorgeschlagen,
die z. B. 2-Methyl-1,4-naphthochinon, Ethanol und
Propyltrimethoxysilan enthalten.
Aus der DE-OS 30 31 598 ist bekannt, Metallaminsiliconate,
die antimikrobielle Eigenschaften zeigen, in getrockneter,
amorpher Form in Imprägnier- oder Beschichtungsmaterialien,
wie z. B. Alkylharze einzuarbeiten.
In der JP-OS 59/80 602 (C. A. 101 (15): 124890 p, 1984)
wird eine Mischung aus Triethoxymethylsilan und Thiabendazol
in Toluol beschrieben, die den Schimmelbewuchs auf
Mauerwerkoberflächen begrenzen soll.
Aufgabe der Erfindung ist ein Mittel, das zur
gleichzeitigen hydrophobierenden und antimikrobiellen
Imprägnierung von anorganisch oxidischem Material
geeignet ist.
Gegenstand der Erfindung sind Organosiliciumverbindungen-
enthaltende Gemische, dadurch gekennzeichnet, daß sie
- a) mindestens ein Alkyltrialkoxysilan der allgemeinen
Formel
(RO)₃Si-R¹ (I)
in der bedeuten:R: C₁-C₄-Alkyl, insbesondere C₁,C₂-Alkyl
R¹: C₁-C₁₈-Alkyl, insbesondere C₃-C₁₈-Alkyl - b) ein kationisches Trialkoxysilan der allgemeinen
Formel
in der bedeuten:
R³, R⁴, R⁵: C₁-C₁₈-Alkyl, gleich oder verschiedenX(-): Cl-, Br-, NO₃-, J-, CH₃COO-,und/oder eine Organosiliciumverbindung der
allgemeinen Formel(RO)₃Si-R²-S-SnR₃⁶ (III)in der bedeuten:
R⁶: C₁-C₆-Alkyl, insbesondere n-Butyl
Aryl, insbesondere Phenyl
enthalten, gelöst oder gegebenenfalls emulgiert in - c) einem protischen oder aprotischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch.
Als Lösungsmittel sind geeignet Alkohole, insbesondere
Alkanole mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, aber auch
Alkane mit 5 bis 30 Kohlenstoffatomen bzw. deren
Gemische, wie sie z. B. als Shellsol® auf dem Markt
erhältlich sind.
Aromatische Kohlenwasserstoffe sind zwar auch geeignet,
werden aber wegen ihrer mangelnden Umweltverträglichkeit
nicht so bevorzugt.
Wasser wird ebenso verwendet, insbesondere in Mischungen
mit Alkohol(en), wobei man das Mischungsverhältnis
je nach Art der zu lösenden Verbindungen bevorzugt so
einstellt, daß eine Lösung entsteht.
Besonders vorteilhaft setzt man in diesen Fällen
kationische Organosiliciumverbindungen, wie man sie
in Form wäßriger Lösungen gemäß EP-B-00 54 748 gewinnt,
ein.
Die zinnhaltigen Verbindungen sind bekannt aus der
Izv. Sib. Otd. Akad. Nauk. SSR. Ser. Khim. Nauk-
1977 (1) 128-134 (C. A. 86 (25): 190126 s (1977)).
Die Gemische enthalten gegebenenfalls auch Ankondensationsprodukte
der unter a) und b) genannten Verbindungen.
Die durch Abspaltung von Teilmengen des Alkohols
entstehenden Oligomeren sind dem Fachmann geläufig
ebenso wie der Mechanismus der Oligomerenbildung. Ihr
Vorhandensein beeinträchtigt die Wirkung der Gemische nicht.
Die erfindungsgemäßen Gemische enthalten 5 bis 97 Gew.-%,
insbesondere 10 bis 40 Gew.-% an Alkyltrialkoxysilan(en)
und deren gegebenenfalls vorhandenen Ankondensationsprodukten,
2 bis 20 Gew.-% insbesondere 5-15 Gew.-% an
Verbindungen gemäß (II) und/oder (III) und deren gegebenenfalls
vorhandenen Ankondensationsprodukten und 1 bis 93 Gew.-%,
insbesondere 55 bis 85 Gew.-% Lösungsmittel.
Neben diesen Verbindungen enthalten die Gemische
vorteilhaft 0,1 bis 5,0 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 1,0
Gew.-% eines an sich bekannten Kondensationskatalysators
wie z. B. Dibutylzinndilaurat oder Tetrabutyltitanat.
Als kationische Trialkoxysilane setzt man bevorzugt
Verbindungen der allgemeinen Formeln
und
mit n = 8 bis 18 ein.
Verbindungen dieser Art besitzen antimikrobielle
Wirksamkeit.
3-(Trimethoxysilyl)propyldimethyloctadecylammoniumchlorid
wird z. B. wegen dieser Eigenschaft in
Polyurethanschäumen eingesetzt (J. Cell. Plast. 21 (5)
332-7 (C. A. 105 (2): 7525v, 1985)).
Ein weiterer Gegenstand der Anmeldung ist die Verwendung
der erfindungsgemäßen Gemische zur hydrophobierenden
und antimikrobiellen Imprägnierung von anorganisch-
oxidischem Material.
Dazu zählen insbesondere Stein, Mauerwerk, Beton und
Fassadenaußenputz.
Das Aufbringen der Gemische auf die Oberflächen erfolgt
in allgemein bekannter Weise z. B. durch Eintauchen,
Pinseln, Streichen, Sprühen oder flutendes Behandeln
mit dem Gemisch. Im allgemeinen wird soviel aufgetragen,
wie das Material aufsaugt. Dies erkennt man im allgemeinen
daran, daß das aufzubringende Silan nicht länger als
etwa eine Minute auf der Oberfläche sichtbar bleibt, d. h.
diese während dieser Zeit satt feucht erscheint.
Die zu behandelnde Oberfläche kann dabei sowohl trocken
als auch wasserfeucht sein. Es soll sich jedoch nicht
auf ihr "stehendes" Wasser befinden. Wichtig ist nur,
daß die Oberfläche das Gemisch aufsaugen kann; sie
darf deshalb z. B. durch Staub, Salz, Salzlösungen
oder Öl nicht so verschmutzt sein, daß die Saugwirkung
beträchtlich verringert wird. Solchermaßen verschmutzte
Oberflächen müssen vor der Applikation auf an sich
bekannte Weise gereinigt werden.
Erstmals wird so eine hydrophobierende und gleichzeitig
antimikrobiell wirkende Ausrüstung von anorganisch
oxidischem Material erreicht, die nicht nur eine oberflächliche
Beschichtung darstellt, sondern auch Tiefenwirkung
zeigt.
Überraschenderweise wirkt sich der Zusatz der kationischen
Organosiliciumverbindungen trotz eines mengenmäßig
geringen Anteils in der Hinsicht aus, daß die Eindringtiefe
des Hydrophobierungsmittels erhöht und gleichzeitig
die Wasseraufnahme der so behandelten Materialien
verringet wird.
Dies gilt erstaunlicherwise auch für kationische
Verbindungen, die einen Substituenten R⁴ mit der
Bedeutung -C₁₈H₃₇ tragen, von denen man hinsichtlich der
Eindringtiefe das Gegenteil erwartet hätte.
Gleichzeitig ist festzustellen, daß die kationischen
Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel (II) als
Lösungsvermittler die Löslichkeit von Alkyltrialkoxysilanen
in der Wasser/Alkohol-Mischung erhöhen.
Zur Demonstration der Wirkung der erfindungsgemäßen
Gemische werden eine Reihe von Versuchen angeführt.
Die Steinprobekörper (5×5×5 cm; Material:
Kalksandstein) werden zunächst für einige Wochen bei
Normklima (23°C, 50% rel. Feuchte) konditioniert
und anschließend gewogen. 200 ml des Silan-Gemisches
werden in einem 400 ml Becherglas vorgelegt, je drei
Probekörper zweimal im Abstand von einer halben Stunde
für 2 min vollständig eingetaucht. Nach erfolgter
Silanisierung lagert man die Steinklötzchen 14 Tage
bei Raumtemperatur. Zur Ermittlung der Wasseraufnahme
gibt man je zwei Proben in ein Wasserbad mit 5 cm
überstehender Wassersäule und kontrolliert das Gewicht
nach 10 min, 30 min, 60 min, 2 h, 4 h, 8 h und 24 h
(T: 20°C). Zum Messen der Eindringtiefe werden die
Probewürfel mit Hammer und Meißel geteilt und mit
Wasser, das mit Tinte gefärbt ist, besprüht.
Es werden folgende Verbindungen verwendet:
Si 103: Propyltrimethoxysilan
Si 108: n-Octyltrimethoxysilan
Si 118: n-Octadecyltrimethoxysilan
Si 275: 3-(Triethoxysilyl) propyldimethyloctadecylammoniumchlorid
Si 108: n-Octyltrimethoxysilan
Si 118: n-Octadecyltrimethoxysilan
Si 275: 3-(Triethoxysilyl) propyldimethyloctadecylammoniumchlorid
Als Lösungsmittel wird Isopropanol, als Katalysator
n-Butyltitanat, verwendet. Die Konzentrationsangaben
entsprechen Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des
Gemischs, ebenso wie in den übrigen Teilen der Anmeldung.
Claims (7)
1. Organosiliciumverbindungen-enthaltende Gemische,
dadurch gekennzeichnet, daß sie
- a) mindestens ein Alkyltrialkoxysilan der
allgemeinen Formel
(RO)₃Si-R¹ (I)
in der bedeuten:
R: C₁-C₄-Alkyl, insbesondere C₁, C₂-Alkyl
R¹: C₁-C₁₈-Alkyl, insbesondere C₃-C₁₈-Alkyl - b) ein kationisches Trialkoxysilan der allgemeinen
Formel
in der bedeuten:
R³, R⁴, R⁵: C₁-C₁₈-Alkyl, gleich oder verschieden
X(-): Cl-, Br-, NO₃-, J-, CH₃COO-,
und/oder eine Organosiliciumverbindung der allgemeinen Formel
(RO)₃Si-R²-S-SnR₃⁶ (III)
in der bedeuten:
R⁶: C₁-C₆-Alkyl, insbesondere n-Butyl
Aryl, insbesondere Phenyl,
enthalten, gelöst oder gegebenenfalls emulgiert in - c) einem protischen oder aprotischen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch.
2. Gemisch gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß sie Ankondensationsprodukte
der unter a) und b) genannten Organosiliciumverbindungen
enthalten.
3. Gemische gemäß den Ansprüchen 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß sie 5 bis 97
Gew.-% an Alkyltrialkoxysilan(en) und deren
gegebenenfalls vorhandenen Ankondensationsprodukten,
2-20 Gew.-% an Verbindungen gemäß den Formeln (II) und/oder
(III) und deren gegebenenfalls vorhandenen Ankondensationsprodukten
und 1 bis 93 Gew.-% Lösungsmittel
enthalten.
4. Gemische gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich 0,1 bis 5,0 Gew.-%
eines an sich bekannten Kondensationskatalysators
enthalten.
5. Gemische gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß sie ein kationisches
Trialkoxysilan der allgemeinen Formel
oder
mit n = 8 bis 18
enthalten.
6. Verwendung von Gemischen gemäß einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 5 zur hydrophobierenden und
antimikrobiellen Imprägnierung von anorganisch
oxidischem Material.
7. Verwendung von Gemischen gemäß einem oder mehreren
der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß man Sandstein, Mauerwerk,
Beton oder Fassadenaußenputz imprägniert.
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