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WO2004080909A2 - Un procede pour augmenter l'hydrofugation de compositions de liants mineraux ainsi que les compositions susceptibles d'etre obtenues par ce procede et leurs utilisations - Google Patents

Un procede pour augmenter l'hydrofugation de compositions de liants mineraux ainsi que les compositions susceptibles d'etre obtenues par ce procede et leurs utilisations Download PDF

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Publication number
WO2004080909A2
WO2004080909A2 PCT/FR2004/000528 FR2004000528W WO2004080909A2 WO 2004080909 A2 WO2004080909 A2 WO 2004080909A2 FR 2004000528 W FR2004000528 W FR 2004000528W WO 2004080909 A2 WO2004080909 A2 WO 2004080909A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
carbon atoms
polyalkylalkylsiloxane
weight
composition
hydrocarbon
Prior art date
Application number
PCT/FR2004/000528
Other languages
English (en)
Other versions
WO2004080909A3 (fr
Inventor
Martial Deruelle
Daniel Joubert
Jean-Christophe Castaing
Original Assignee
Rhodia Chimie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rhodia Chimie filed Critical Rhodia Chimie
Priority to BRPI0408185-4A priority Critical patent/BRPI0408185A/pt
Priority to US10/549,218 priority patent/US20070172658A1/en
Priority to EP04717663A priority patent/EP1601628A2/fr
Publication of WO2004080909A2 publication Critical patent/WO2004080909A2/fr
Publication of WO2004080909A3 publication Critical patent/WO2004080909A3/fr

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/40—Compounds containing silicon, titanium or zirconium or other organo-metallic compounds; Organo-clays; Organo-inorganic complexes
    • C04B24/42—Organo-silicon compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039—Premixtures of ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • C09K8/42—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells
    • C09K8/46—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement
    • C09K8/467—Compositions for cementing, e.g. for cementing casings into boreholes; Compositions for plugging, e.g. for killing wells containing inorganic binders, e.g. Portland cement containing additives for specific purposes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2991—Coated
    • Y10T428/2993—Silicic or refractory material containing [e.g., tungsten oxide, glass, cement, etc.]
    • Y10T428/2995—Silane, siloxane or silicone coating

Definitions

  • the present invention relates to a process for increasing the water repellency of mineral binder compositions as well as the compositions capable of being obtained by this process and their uses in the field of construction.
  • the present invention therefore relates to a process for increasing the water repellency of a composition of mineral binders, characterized in that a sufficient quantity of at least one polyalkylalkylsiloxane is added comprising at least one hydrocarbon graft having between 6 and 18 atoms of carbon to said composition.
  • the mineral binders can be chosen from hydraulic binders or aerial binders.
  • a hydraulic binder within the meaning of the present invention is a binder which sets in contact with water and which, once hardened, is no longer sensitive to water.
  • hydraulic binders that may be mentioned include cements which may be of the Portland, aluminous or blast furnace type.
  • An aerial binder within the meaning of the present invention is a binder which sets on contact with water and which, once hardened, remains sensitive to water.
  • air binders include plasters.
  • the mineral binders are hydraulic mineral binders.
  • Hydraulic mineral binders are generally based on cement. They can be in the form of grout, mortar or concrete. They are used, for example, in the following applications: tile mortars, joint mortars, monolayer plasters, exterior thermal insulation systems, smoothing and leveling plasters, adhesives and plasters for insulation complexes, repair mortars, waterproofing coatings and grout for oil well cementing.
  • the polyalkylalkylsiloxane of the invention comprises at least one hydrocarbon graft having between 6 and 18 carbon atoms.
  • the length of the graft hydrocarbon chain varies between 6 and 18 carbon atoms.
  • the length of the hydrocarbon chain is included between 8 and 12 carbon atoms. Even more preferably, the length of the hydrocarbon chain is 12 carbon atoms.
  • the graft hydrocarbon chain can be saturated or unsaturated, and branched or linear. It can also contain halogens, such as fluorine or chlorine, and hydroxyl groups, ether groups, thioether groups, ester groups, amide groups, carboxy groups, sulfonic acid groups, carboxylic anhydride groups, and / or carbonyl groups.
  • the polyalkylalkylsiloxane of the invention comprising at least one hydrocarbon graft having between 6 and 18 carbon atoms is chosen from organopolysiloxanes which are liquid at room temperature.
  • Organopolysiloxanes are polymers of polysiloxanes comprising a graft which is an organic radical.
  • Polysiloxane polymers can be linear, cyclic or branched.
  • Organic radicals are monovalent hydrocarbon radicals having from 1 to 18 carbon atoms.
  • the polymer can also comprise one or more hydrogen atoms bonded to silicon and / or one or more hydroxyl and / or alkoxyl groups.
  • Linear polymers consist of diorganosiloxy sequences of formula RR 'SiO in which the symbols R, and R', which are identical or different, represent hydrocarbon radicals of which at least one of R or R 'has a hydrocarbon chain having from 6 to 18 carbon atoms.
  • the hydrocarbon radicals represented by the symbols R, or R ′ include: - alkyl radicals having from 1 to 18 carbon atoms such as the methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, pentyl, hexyl, 2-ethylhexyl radicals, octyl, decyl, dodecyl, stearyl, - cycloalkyl radicals having up to 10 carbon atoms such as cyclopentyl, cyclohexyl,
  • - aicenyl radicals having from 2 to 4 carbon atoms such as vinyl, allyl, butene-2yl radicals, - mononuclear aryl radicals having from 6 to 10 carbon atoms such as phenyl, tolyl, xylyl radicals.
  • the octyl, dodecyl radicals are the preferred radicals.
  • organopolysiloxane polymers include: ⁇ - ⁇ bis (triorganosiloxy) diorganopolysiloxane polymers whose organic radicals linked to silicon atoms are chosen from methyl, vinyl and phenyl radicals; for example ⁇ - ⁇ (trimethylsiloxy) methylalkyl polysiloxane oils of formula (I):
  • x is an integer or fractional number between 5 and 500, preferably between 20 and 80, and even more preferably between 30 and 60, and even more advantageously around 50
  • M represents (CH3) 3Si -O-
  • D (R) represents -Si (CH3) (Alkyl) -O-,
  • the alkyl radical can be cyclic, linear or branched, and contains 6 to 18 carbon atoms.
  • the alkyl radical comprises between 8 and 12 carbon atoms. Even more preferably, the alkyl radical is octyl or dodecyl;
  • ⁇ - ⁇ di (hydroxy) diorganopolysiloxane polymers blocked at each end of their chain by a hydroxyl group, of viscosity preferably 5 m Pa.s at 5000 mPa.s at 25 ° C; for example, ⁇ - ⁇ di (hydroxy) methylphenylpolysiloxane oils; branched organosiloxane polymers (silicone resins) liquid at room temperature, comprising one or more units chosen from those of formula RR 'SiO (unit D), RSiO ⁇ , 5 (unit T) and SiO 2 (unit Q) in which the radicals R and R 'are alkyl radicals having from 1 to 18 carbon atoms with at least radicals R or R' comprising between 6 and 18 atoms of this carbon;
  • organohydrogenopolysiloxane polymers having at least one hydrocarbon graft having between 6 and 18 carbon atoms.
  • Liquid, linear, cyclic or branched organopolysiloxanes can of course be used alone or as a mixture between them.
  • the polyalkylalkylsiloxane comprising at least one hydrocarbon graft having between 6 and 18 carbon atoms can be incorporated in the form of a solid powder, obtained by processes for impregnating silicones on a porous support or processes for preparing pulverulent compositions redispersible in the silicone water, also called dried silicone emulsions as described for example in documents FR 95 12586, FR 95 12587, WO 97/15385, WO 99/38611, WO 99/38911 or WO 00/26280, or in the form of emulsion in a sufficient amount in the construction composition.
  • the polyalkylalkylsiloxane comprising at least one hydrocarbon graft having between 6 and 18 carbon atoms can also be premixed in a sufficient amount with a latex composition.
  • This second embodiment is preferred.
  • This premix of the polyalkylalkylsiloxane comprising at least one hydrocarbon graft having between 6 and 18 carbon atoms and of the latex can be produced in emulsion, by mixing the polyalkylalkylsiloxane in the form of an emulsion with the aqueous dispersion of polymer in emulsion (latex) during polymerization or in post-polymerization. This premix can then be dried by spray-drying to obtain a redispersible powder.
  • polyalkylalkylsiloxane comprising at least one hydrocarbon graft having between 6 and 18 carbon atoms in the form of a dry emulsion, ie of a powder in the latex atomization tower, that is to say at the time of drying of the latex.
  • the premix can also be carried out by a powder-powder mixture of a dried polyalkylalkylsiloxane emulsion comprising at least one hydrocarbon graft having between 6 and 18 carbon atoms obtained for example by one of the methods described above, and a redispersible latex powder.
  • a solid powder of the polyalkylalkylsiloxane is mixed comprising at least one hydrocarbon graft having between 6 and 18 carbon atoms in an amount sufficient to a composition of redispersible latex powder.
  • the emulsifiers used to emulsify the polyalkylalkylsiloxanes of the invention can be anionic, cationic or nonionic emulsifiers, or mixtures thereof.
  • nonionic emulsifiers that may be mentioned are ethoxylated fatty alcohols.
  • anionic emulsifiers that may be mentioned are fatty acid salts. Mention may in particular be made of sodium laurate or potassium laurate.
  • Polyvinyl alcohol can also be used to emulsify the polyalkylalkylsiloxanes of the invention. By sufficient amount of polyalkylalkylsiloxane, is meant within the meaning of the invention a sufficient amount of polyalkylalkylsiloxane to provide good water repellency to the construction composition.
  • the sufficient amount is between 0.001% and 3% by dry weight of the polyalkylalkylsiloxane comprising at least one hydrocarbon graft having 6 and 18 carbon atoms relative to the total weight of the building composition.
  • this amount is between 0.01% and 0.5% by dry weight of the polyalkylalkylsiloxane comprising at least one hydrocarbon graft having between 6 and 18 carbon atoms relative to the total weight of the construction composition.
  • this amount is between 0.03% and 0.2% by dry weight of the polyalkylalkylsiloxane comprising at least one hydrocarbon graft having between 6 and 18 carbon atoms relative to the total weight of the construction composition. This sufficient amount is small, which has the advantage of avoiding deteriorating the adhesion properties of the additive mineral binders.
  • the sufficient amount is between 0.1% to 20% by weight of polyalkylalkylsiloxane comprising at least one hydrocarbon graft having between 6 and 18 carbon atoms relative to the weight of the dry latex.
  • this amount is between 1% to 10% by weight of polyalkylalkylsiloxane comprising at least one hydrocarbon graft having between 6 and 18 carbon atoms relative to the weight of the dry latex.
  • this amount is between 3% to 7% by weight of polyalkylalkylsiloxane comprising at least one graft hydrocarbon having between 6 and 18 carbon atoms relative to the weight of the dry latex.
  • the redispersible latex powder used can be very varied in nature.
  • a latex composition in the form of a redispersible powder comprising: at least one polymer insoluble in water, from 0 to 35% by weight, relative to the total weight of the polymer, of at least one protective colloid, 0 to 30% by weight, relative to the total weight of the polymer, of anti-caking agents, and from 0.1 to 20% by weight, relative to the total weight of the polymer of the polyalkylalkylsiloxane comprising at least one hydrocarbon graft having between 6 and 18 carbon atoms.
  • Suitable water-insoluble polymers are homo- or copolymers which are in the form of an aqueous dispersion or which can be transformed into an aqueous dispersion, and then can be formed into a powder by spray drying.
  • the average particle size of the powder is preferably from 1 to 1000 ⁇ m, more preferably from 10 to 700 ⁇ m, and particularly from 50 to 500 ⁇ m.
  • the preferred water-insoluble polymers are obtained by polymerization of monomers chosen from:
  • monomers can be copolymerized with each other or with other ethylenically unsaturated monomers, to form homopolymers, copolymers or terpolymers.
  • monomers copolymerizable with vinyl acetate and / or acrylic esters and / or styrene mention may be made of ethylene and olefins such as isobutene; vinyl esters of saturated monocarboxylic acids, branched or not, having from 1 to 12 carbon atoms, such as propionate, "Versatate” (registered trademark for esters of branched acids Cg-Cj -i), pivalate , vinyl laurate; esters of unsaturated mono- or dicarboxylic acids having 3 to 6 carbon atoms with alkanols having 1 to 10 carbon atoms, such as maleates, methyl, ethyl, butyl, ethylhexyl fumarates; vinyl aromatic monomers such as
  • acrylamide ethylenically unsaturated carboxylic acids or dibasic acids, preferably acrylic acid or methacrylic acid, ethylenically unsaturated sulfonic acids and salts thereof, preferably vinylsulfonic acid or 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS), or sodium methallylsulfonate .
  • APMS 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid
  • These monomers are added in an amount of between 0.05 and 10.0% by weight, relative to the total weight of the monomers. These monomers are added during the polymerization; they ensure the colloidal stability of the latex. Generally, the polymerization of the monomers is carried out as an emulsion in the presence of an emulsifier and of a polymerization initiator.
  • the monomers used can be introduced as a mixture or separately and simultaneously into the reaction medium, either before the start of the polymerization in one go, or during the polymerization by successive fractions or continuously.
  • the emulsifiers which can be used are anionic, cationic or nonionic emulsifiers.
  • emulsifying agent use is generally made of the conventional anionic agents represented in particular by alkylsulfates, alkylsulfonates, alkylarylsulfates, alkylarylsulfonates, arylsulfates, arylsulfonates, sulfosuccinates, alkali metal alkylphosphates, salts of l hydrogenated abietic acid or not.
  • the emulsion polymerization initiator is more particularly represented by hydroperoxides such as hydrogen peroxide, cumene hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, paramenthane hydroperoxide, tert-butyl hydroperoxide, and by persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate. It is used in an amount between 0.05 and 2% by weight relative to the total of the monomers.
  • a reducing agent such as sodium bisulfite or formaldehyde sulfoxylate, polyethyleneamines, sugars (dextrose, sucrose), metal salts.
  • the amount of reducing agent used varies from 0 to 3% by weight relative to the total weight of the monomers.
  • the reaction temperature is generally between 0 and 100 ° C, and preferably between 30 and 90 ° C.
  • a transfer agent can be used in proportions ranging from 0 to 3% by weight relative to the monomer (s), generally chosen from mercaptans such as N-dodecylmercaptan or tertiododecylmercaptan, cyclohexene, halogenated hydrocarbons such as chloroform, bromoform, carbon tetrachloride. It adjusts the length of the molecular chains. It is added to the reaction medium either before the polymerization, or during polymerization.
  • the latex composition in the form of a redispersible powder comprises 0 to 35% by weight, preferably 3 to 15% by weight, of protective colloid, relative to the total weight of the water-insoluble polymer .
  • Suitable protective colloids are polyvinyl alcohols and derivatives thereof, for example vinyl alcohol-vinyl acetate copolymers, polyvinylpyrrolidones, polysaccharides, for example starches (amylose and amylopectin), cellulose, guar, l tragacantic acid, dextran, alginates and their carboxymethyl, methyl, hydroxyethyl or hydroxypropyl derivatives, proteins, for example casein, soy proteins, gelatins, synthetic polymers, for example poly (meth ) acrylic, poly (meth) acrylamide, polyvinylsulfonic acids, and water-soluble copolymers thereof, melamine-formaldehyde sulfonates, naphthalene-formaldehyde sulfonates, styrene / maleic acid copolymers, and ether copolymers vinylic-maleic acid.
  • Polyvinyl alcohol is particularly preferred as a protective colloid
  • the preferred anti-caking agents are aluminum silicates, calcium or magnesium carbonates, or mixtures thereof, silicas, hydrated alumina, bentonite, talc, or dolomite mixtures and talc, or calcite and talc, kaolin, barium sulfate, titanium oxide, or calcium sulfoaluminate (satin white).
  • the particle size of the anti-caking agents is preferably in the range of 0.001 to 0.5 mm.
  • the redispersible latex powder is preferably prepared by spray drying the aqueous polymer dispersion. This drying is carried out in conventional spray drying systems, using atomization by means of single, double or multiple liquid nozzles or a rotating disc.
  • the discharge temperature chosen is generally in the range of 50 to 100 ° C, preferably 60 to 90 ° C, depending on the system, the glass transition temperature of the latex, and the degree of drying desired.
  • an anti-caking agent in the spraying column together with the aqueous polymer dispersion, which results in a preferable deposit of the anti-caking agent on the particles of the dispersion.
  • the present invention also relates to a composition of mineral binders with improved water-repellent properties which can be obtained by one of the methods described above.
  • the present invention also relates to the use of this mineral binder composition to increase the water repellency of construction compositions.
  • the building compositions can in particular be coating compositions or mineral building mixes for producing mineral components.
  • the coating compositions are used in particular for mineral substrates.
  • the coating compositions can be aqueous, or in powder form. Preferably they are in powder form.
  • Examples of coating compositions are mineral paints, lime paints, silicate paints, lime emulsion paints, silicate emulsion paints, base coats, plasters, for example mineral plasters and silicate plasters, load-bearing coatings high based on dispersions, loads applied by brush, reinforcing compositions, trowel-coated compounds, and tile adhesives, monolayer coatings and also mortars, for example waterproofing mortars, mortars for exterior thermal insulation systems or joint mortars, or plaster-based coatings.
  • mineral construction mixtures are any of the crude mixtures which can be used to produce mineral components which are themselves used in civil engineering works, and are part of engineering works civilian, especially if they are exposed to the weather or require another type of waterproofing.
  • components are precast bricks and concrete roofing slabs, fiber-loaded concrete panels, and also other finished products or insulating components.
  • Mineral construction mixtures can be composed of concrete, lime, cement, quartz sand, clay minerals, such as calcium silicate, porous concrete, bricks, or otherwise of fiber-based construction mixtures in which the fibers are natural fibers or synthetic fibers.
  • Suitable natural fibers are mineral fibers, such as rock wool, quartz fibers, or ceramic fibers, or vegetable fibers, such as cellulose.
  • cellulose fibers are jute fibers, coconut fibers, and hemp fibers, or fibers derived from paper, cardboard, or recycled paper.
  • suitable synthetic fibers are glass fibers, polymer fibers, and carbon fibers.
  • the mineral construction compositions can also comprise organic additives, for example cellulose ethers or plasticizers. Other organic additives which can be used in mineral construction compositions are known to the person skilled in the art.
  • the amounts of mineral binder compositions with improved water-repellent properties generally used in construction compositions are between 0.01 and 80% by weight.
  • the amounts of mineral binder compositions with improved water-repellent properties preferably used in the mortar compositions are between 30 and 50% by weight.
  • Example 1 Preparation 1 (liquid): an emulsion of VeoValO acetate / versatate latex (70/30) stabilized with polyvinyl alcohol of dry extract 50% is mixed with various water-repellent additives (the list of which is given in table 1 ), also in the form of emulsions. Water is added so as to have a dry extract of 5.3%.
  • Preparation 2 a mortar formula (silicic fillers) having the following composition is prepared:
  • Formula 1 A mortar is prepared by adding preparation 2 to 19 parts of preparation 1. The proportions indicated correspond to a mortar having 100 parts of dry matter and a mixing ratio of 18%.
  • the mortar is mixed and then introduced into a cylindrical mold (50 g of mortar).
  • the whole is placed in an enclosure whose relative humidity and CO 2 content are controlled by a solution of supersaturated sodium bromide containing 1 M soda.
  • the samples are demolded after 1 day of packaging; then, after 7 days of conditioning, the curved face of the cylinders is coated with a mixture of paraffin.
  • M DT silicone resin emulsion consisting of 15% by weight of units (Me) 3 SiO 1/2 (M), 25% by weight of units (Me) 2 SiO 2/2 (D) and 60% by weight of patterns Me Si0 32 (T).
  • Emulsifier PVA, dry extract 54% by weight.
  • PDMS Polydimethylsiloxane oil emulsion
  • MDT silicone resin emulsion consisting of 15% by weight of units (Me) 3 SiO 1/2 (M), 25% by weight of units (Me) 2 SiO 2/2 (D) and 60% by weight of units Me SiO 32 (T).
  • Emulsifier non-ionic TA; dry extract: 60.4% by weight.
  • Emulsifier non-ionic TA; dry extract: 56% by weight.
  • MDT 15% 25% 60% designates the percentage of silicon atoms linked to 1 (M) 2
  • PVA polyvinyl alcohol
  • Non-ionic RT non-ionic surfactant
  • Mortar formulas are prepared according to the compositions described in Example 1.
  • the mortars are mixed and then poured into standardized molds size 4 * 4 * 16 cm and passed on a shock table. They are removed from the mold the next day and then placed for 28 days in a room conditioned at 23 ° C and 55% relative humidity. They are then coated with paraffin on 4 of their faces forming a crown and including the 2 square faces.
  • the samples are then soaked by one of their free sides in deionized water. The quantity of water taken up by capillarity (expressed in grams) is measured by weighing after 30 min and 240 min.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé pour augmenter l'hydrofugation d'une composition de liants minéraux caractérisé en ce qu'on ajoute une quantité suffisante d'au moins une polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone à ladite composition, ainsi que les compositions susceptibles d'être obtenues par ce procédé et leurs utilisations dans le domaine de la construction.

Description

Un procédé pour augmenter l'hydrofugation de compositions de liants minéraux ainsi que les compositions susceptibles d'être obtenues par ce procédé et leurs utilisations
La présente invention concerne un procédé pour augmenter l'hydrofugation de compositions de liants minéraux ainsi que les compositions susceptibles d'être obtenues par ce procédé et leurs utilisations dans le domaine de la construction.
Depuis que l'humanité a érigé des habitations artificielles, un problème a été la pénétration d'humidité dans ces habitations. L'exposition à des phénomènes météorologiques tels que la pluie et la neige peut être réduite au minimum par une construction appropriée, par exemple, des toits avec une saillie suffisante. Cependant, cela ne permet pas de contrôler l'absorption d'eau par les matériaux de construction due à leur action capillaire. Cela peut conduire au lessivage des sels, provoquant des dégradations irréversibles du ciment et donc l'ensemble du mortier composite. La prévention de cet effet requiert que les ouvrages de construction soient ensuite recouverts avec des émulsions de goudron, des émulsions de bitume, émulsions de cire, ou émulsions de paraffine, ou soient imprégnés.
L'ajout de polysiloxanes a été proposé dans le document EP 741 759 de Wacker.
Le besoin existait de trouver un agent hydrofugeant qui soit plus efficace que les agents hydrofugeants connus jusque là.
La présente invention a donc pour objet un procédé pour augmenter l'hydrofugation d'une composition de liants minéraux caractérisé en ce qu'on ajoute une quantité suffisante d'au moins une polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone à ladite composition. Les liants minéraux peuvent être choisis parmi les liants hydrauliques ou les liants aériens.
Un liant hydraulique au sens de la présente invention est un liant qui fait prise au contact de l'eau et qui une fois durci n'est plus sensible à l'eau. On peut citer à titre d'exemple de liants hydrauliques les ciments qui peuvent être de type portland, alumineux ou de hauts fourneaux.
Un liant aérien au sens de la présente invention est un liant qui fait prise au contact de l'eau et qui une fois durci reste sensible à l'eau. On peut citer à titre d'exemple de liants aériens les plâtres.
D'autres composés souvent ajoutés comme additifs minéraux au ciment présentent également des propriétés hydrauliques comme les cendres volantes, les schistes calcinés et les pouzzolanes naturels ou synthétiques. Ces additifs minéraux, appelés composés pouzzolaniques réagissent avec la chaux et forment des silicates de calcium hydratés.
De préférence les liants minéraux sont des liants minéraux hydrauliques.
Les liants minéraux hydrauliques sont généralement à base de ciment. Ils peuvent être sous forme de coulis, mortiers ou bétons. Ils sont utilisés par exemple dans les applications suivantes : les ciment-colles carrelage, les mortiers de joint, les enduits monocouches, les systèmes d'isolation thermique extérieure, les enduits de lissage et de ragréage, les colles et enduits pour complexes isolants, les mortiers de réparation, les revêtements d'étanchéité et les coulis de cimentation des puits de pétrole.
Le polyalkylalkylsiloxane de l'invention comprend au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone.
La longueur de la chaîne hydrocarbonée du greffon varie entre 6 et 18 atomes de carbone. De préférence la longueur de la chaîne hydrocarbonée est comprise entre 8 et 12 atomes de carbone. De manière encore plus préférentielle la longueur de la chaîne hydrocarbonée est de 12 atomes de carbone.
La chaîne hydrocarbonée du greffon peut être saturée ou insaturée, et ramifiée ou linéaire. Elle peut également contenir des halogènes, tels que le fluor ou le chlore, et des groupes hydroxyles, des groupes éthers, des groupes thioéthers, des groupes esters, des groupes amides, des groupes carboxy, des groupes acide sulfonique, des groupes anhydride carboxylique, et/ou des groupes carbonyles.
Le polyalkylalkylsiloxane de l'invention comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone est choisi parmi les organopolysiloxanes liquides à température ambiante.
Les organopolysiloxanes sont des polymères de polysiloxanes comprenant un greffon qui est un radical organique.
Les polymères de polysiloxanes peuvent être linéaires, cycliques ou ramifiés.
Les radicaux organiques sont des radicaux hydrocarbonés monovalents ayant de 1 à 18 atomes de carbone.
Le polymère peut en outre comprendre un ou plusieurs atomes d'hydrogène liés au silicium et/ou un ou plusieurs groupes hydroxyles et/ou alcoxyle.
Les polymères linéaires sont constitués d'enchaînements diorganosiloxy de formule R R' SiO dans laquelle les symboles R, et R' identiques ou différents, représentent des radicaux hydrocarbonés dont l'un au moins de R ou R' a une chaîne hydrocarbonée ayant de 6 à 18 atomes de carbone.
Les radicaux hydrocarbonés, représentés par les symboles R, ou R' englobent : - les radicaux alkyles ayant de 1 à 18 atomes de carbone tels que les radicaux méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, pentyle, hexyle, éthyl-2 hexyle, octyle, décyle, dodécyle, stéaryle, - les radicaux cycloalkyles ayant jusqu'à 10 atomes de carbone tels que les radicaux cyclopentyle, cyclohexyle,
- les radicaux aicényles ayant de 2 à 4 atomes de carbone tels que les radicaux vinyle, allyle, butène-2yle, - les radicaux aryles mononucléaire ayant de 6 à 10 atomes de carbone tels que les radicaux phényle, tolyle, xylyle.
Les radicaux octyle, dodécyle sont les radicaux préférés.
Des exemples représentatifs de polymères organopolysiloxanes comprennent : des polymères α-ω bis (triorganosiloxy) diorganopolysiloxanes dont les radicaux organiques liés aux atomes de silicium sont choisis parmi les radicaux méthyle, vinyle, phényle ; par exemple des huiles α-ω (trimethylsiloxy) methylalkyl polysiloxanes de formule (I) :
Figure imgf000005_0001
Dans laquelle, x est un nombre entier ou fractionnaire compris entre 5 et 500, de préférence entre 20 et 80, et de manière encore plus préférentielle entre 30 et 60, et de manière encore plus avantageuse autour de 50, M représente (CH3)3Si-O- ,
D(R) représente -Si(CH3)(Alkyl)-O- ,
Le radical alkyl peut être cyclique, linéaire ou ramifié, et comprend 6 à 18 atomes de carbone. De préférence le radical alkyl comprend entre 8 et 12 atomes de carbone. De manière encore plus préférentielle le radical alkyl est l'octyle ou le dodécyle ;
des polymères α-ω di (hydroxy) diorganopolysiloxanes bloqués à chaque extrémité de leur chaîne par un groupe hydroxyle, de viscosité de préférence 5 m Pa.s à 5000 mPa.s à 25°C ; par exemple les huiles α-ω di (hydroxy) méthylphénylpolysiloxanes ; des polymères organosiloxanes ramifiés (résines silicone) liquides à température ambiante, comportant un ou plusieurs motifs choisis parmi ceux de formule R R' SiO (motif D), RSiOι,5 (motif T) et SiO2 (motif Q) dans laquelle les radicaux R et R' sont des radicaux alkyles ayant de 1 à 18 atomes de carbone avec au moins des radicaux R ou R' comprenant entre 6 et 18 atomes ce carbone;
- des polymères organohydrogenopolysiloxanes ayant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone.
Les organopolysiloxanes liquides, linéaires, cycliques ou ramifiés peuvent bien entendu être utilisés seuls ou en mélange entre eux.
Le polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone peut-être incorporé sous forme de poudre solide, obtenue par des procédés d'imprégnation de silicones sur support poreux ou des procédés de préparation de compositions pulvérulentes redispersables dans l'eau de silicones, encore appelées émulsions séchées de silicone tels que décrits par exemple dans les documents FR 95 12586, FR 95 12587, WO 97/15385, WO 99/38611, WO 99/38911 ou WO 00/26280, ou sous forme d'émulsion dans une quantité suffisante dans la composition de construction.
Le polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone peut également être pré-mélangé dans une quantité suffisante à une composition de latex.
Ce deuxième mode de réalisation est préféré.
Ce pré-mélange du polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone et du latex peut être réalisé en émulsion, en mélangeant le polyalkylalkylsiloxane sous forme d'une émulsion à la dispersion aqueuse de polymère en émulsion (latex) au cours de la polymérisation ou en post-polymérisation. Ce pré-mélange peut être alors séché par pulvérisation-séchage pour obtenir une poudre redispersable.
Il est possible également d'ajouter le polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone sous forme d'une émulsion sèche, c'est à dire d'une poudre dans la tour d'atomisation du latex c'est à dire au moment du séchage du latex.
Le pré-mélange peut également être réalisé par un mélange poudre-poudre d'une émulsion séchée de polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone obtenue par exemple par un des procédés décrits ci-dessus, et d'une poudre de latex redispersable.
Des modes de préparation de compositions pulvérulentes de polymères insolubles dispersables en milieu aqueux, encore appelées poudres de latex redispersables, ont déjà été décrits par la Demanderesse par exemple dans les documents suivants : WO 96/17891 , WO 97/15617, WO 97/15616 et WO 97/25371.
Parmi toutes ces formes de pré-mélanges possibles on préfère le cas où on mélange une poudre solide du polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone dans une quantité suffisante à une composition de poudre de latex redispersable.
Ceci permet en effet d'améliorer la redispersion du mélange et de limiter les phénomènes de mottage au cours du stockage.
Les emulsifiants utilisés pour mettre en émulsions les polyalkylalkylsiloxanes de l'invention peuvent être des emulsifiants anioniques, cationiques ou non ioniques, ou leurs mélanges.
Parmi les emulsifiants non-ioniques on peut citer les alcools gras éthoxylés.
Parmi les emulsifiants anioniques on peut citer les sels d'acide gras. On peut citer notamment le laurate de sodium ou le laurate de potassium. On peut également utiliser de l'alcool polyvinylique pour mettre en émulsion les polyalkylalkylsiloxanes de l'invention. Par quantité suffisante de polyalkylalkylsiloxane, on entend au sens de l'invention une quantité suffisante de polyalkylalkylsiloxane pour apporter une bonne hydrofugation à la composition de construction.
Lorsque le polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone est ajouté directement à la composition de construction, la quantité suffisante est comprise entre 0,001% et 3% en poids sec du polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone par rapport au poids total de la composition de construction.
De préférence, cette quantité est comprise entre 0,01% et 0,5% en poids sec du polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone par rapport au poids total de la composition de construction.
De manière encore plus préférentielle, cette quantité est comprise entre 0,03% et 0,2% en poids sec du polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone par rapport au poids total de la composition de construction. Cette quantité suffisante est faible ce qui présente l'avantage d'éviter de détériorer les propriétés d'adhésion des liants minéraux additivés.
Lorsque le polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone est pré-mélangé sous forme de poudre solide à une composition de poudre de latex redispersable, la quantité suffisante est comprise entre 0,1% à 20% en poids de polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone par rapport au poids du latex sec. De préférence, cette quantité est comprise entre 1% à 10% en poids de polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone par rapport au poids du latex sec. De manière encore plus préférentielle, cette quantité est comprise entre 3% à 7% en poids de polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone par rapport au poids du latex sec.
La poudre de latex redispersable utilisée peut être de nature très variée. II est particulièrement préféré une composition de latex sous forme de poudre redispersable comprenant : au moins un polymère insoluble dans l'eau, de 0 à 35 % en poids, par rapport au poids total du polymère, d'au moins un colloïde protecteur, de 0 à 30 % en poids, par rapport au poids total du polymère, d'agents anti- mottant, et de 0,1 à 20 % en poids, par rapport au poids total du polymère du polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone.
Des polymères insolubles dans l'eau adaptés sont des homo- ou copolymères qui sont sous la forme de dispersion aqueuse ou qui peuvent être transformés en dispersion aqueuse, et ensuite peuvent être mis sous forme de poudre par séchage par atomisation. La taille de particules moyenne de la poudre est de préférence de 1 à 1000 μm, plus préféra blement de 10 à 700 μm, et particulièrement de 50 à 500 μm.
Les polymères insolubles dans l'eau préférés sont obtenus par polymérisation de monomères choisis parmi :
- les esters vinyliques et plus particulièrement l'acétate de vinyle ; - les acrylates et méthacrylates d'alkyle dont le groupe alkyle contient de 1 à 10 atomes de carbone par exemple les acrylates et méthacrylates de méthyle, éthyle, n-butyle, 2-éthylhexyle ;
- les monomères vinylaromatiques en particulier le styrène.
Ces monomères peuvent être copolymérisés entre eux ou avec d'autres monomères à insaturation éthylénique, pour former des homopolymères, des copolymères ou des terpolymères. A titre d'exemples non limitatifs de monomères copolymérisables avec l'acétate de vinyle et/ou les esters acryliques et/ou le styrène, on peut citer l'éthylène et les oléfines comme l'isobutène; les esters vinyliques d'acides monocarboxyliques saturés, ramifiés ou non, ayant de 1 à 12 atomes de carbone, comme le propionate, le "Versatate" (marque déposée pour les esters d'acides ramifiés en Cg-C-j -i), le pivalate, le laurate de vinyle ; les esters d'acides insaturés mono- ou di-carboxyliques possédant 3 à 6 atomes de carbone avec les alcanols possédant 1 à 10 atomes de carbone, comme les maléates, fumarates de méthyle, d'éthyle, de butyle, d'éthylhexyle ; les monomères vinylaromatiques tels que les méthylstyrenes, les vinyltoluènes ; les halogenures de vinyle tels que le chlorure de vinyle, le chlorure de vinylidène, les diolefines particulièrement le butadiène ; les esters (méth)allyliques de l'acide (meth)acrylique, les esters (méth)allyliques des mono et diesters des acides maléique, fumarique et itaconique, ainsi que les dérivés alkèniques des amides des acides acryliques et méthacryliques, tels que le N-méthallylmaléimide.
On peut notamment choisir au moins 2 monomères copolymérisables de natures différentes pour obtenir un terpolymère.
On peut citer à titre d'exemple un terpolymère de type acétate/versatate/Dibutylmaléate.
On peut également ajouter au monomères copolymérisables avec l'acétate de vinyle et/ou les esters acryliques et/ou le styrène au moins un autre monomère choisi dans la liste suivante : l'acrylamide, les acides ou diacides carboxyliques à insaturation éthylénique, de préférence l'acide acrylique ou l'acide méthacrylique, les acides sulfoniques à insaturation éthylénique et des sels de ceux-ci, de préférence l'acide vinylsulfonique ou l'acide 2-acrylamido-2- méthylpropanesulfonique (AMPS), ou le méthallylsulfonate de sodium.
Ces monomères sont ajoutés en quantité comprise entre 0,05 et 10,0 % en poids, par rapport au poids total des monomères. Ces monomères sont ajoutés au cours de la polymérisation ; ils assurent la stabilité colloïdale du latex. Généralement, la polymérisation des monomères est mise en oeuvre en émulsion en présence d'un émulsifiant et d'un initiateur de polymérisation.
Les monomères mis en oeuvre peuvent être introduits en mélange ou séparément et simultanément dans le milieu réactionnel, soit avant le début de la polymérisation en une seule fois, soit au cours de la polymérisation par fractions successives ou en continu.
Les emulsifiants qui peuvent être utilisés sont des emulsifiants anioniques, cationiques ou non ioniques.
Ils sont généralement employés à raison de 0,01 à 5 % en poids par rapport au poids total des monomères.
En tant qu'agent émulsifiant, on met en oeuvre généralement les agents anioniques classiques représentés notamment par les alkylsulfates, les alkylsulfonates, les alkylarylsulfates, les alkylarylsulfonates, les arylsulfates, les arylsulfonates, les sulfosuccinates, les alkylphosphates de métaux alcalins, les sels de l'acide abiétique hydrogénés ou non.
L'initiateur de polymérisation en émulsion est représenté plus particulièrement par les hydroperoxydes tels que l'eau oxygénée, l'hydroperoxyde de cumène, l'hydroperoxyde de diisopropylbenzène, l'hydroperoxyde de paramenthane, l'hydroperoxyde de tert-butyl, et par les persulfates tels que le persulfate de sodium, le persulfate de potassium, le persulfate d'ammonium. Il est employé en quantité comprise entre 0,05 et 2 % en poids par rapport au total des monomères. Ces initiateurs sont éventuellement associés à un réducteur, tel que le bisulfite ou le formaldéhydesulfoxylate de sodium, les polyéthylèneamines, les sucres (dextrose, saccharose), les sels métalliques. La quantité de réducteur utilisé varie de 0 à 3 % en poids par rapport au poids total des monomères.
La température de réaction, fonction de l'initiateur mis en oeuvre, est généralement comprise entre 0 et 100°C, et de préférence, entre 30 et 90°C. On peut utiliser un agent de transfert dans des proportions allant de 0 à 3 % en poids par rapport au(x) monomère(s), généralement choisi parmi les mercaptans tels que le N-dodécylmercaptan ou le tertiododécylmercaptan, le cyclohexène, les hydrocarbures halogènes tels que le chloroforme, le bromoforme, le tétrachlorure de carbone. Il permet de régler la longueur des chaînes moléculaires. Il est ajouté au milieu réactionnel soit avant la polymérisation, soit en cours de polymérisation.
Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, la composition de latex sous forme de poudre redispersable comprend 0 à 35 % en poids, de préférence 3 à 15 % en poids, de colloïde protecteur, par rapport au poids total du polymère insoluble dans l'eau.
Les colloïdes protecteurs adaptés sont les alcools polyvinyliques et des dérivés de ceux-ci, par exemple les copolymères alcool vinylique-acétate de vinyle, les polyvinylpyrrolidones, les polysaccharides, par exemple les amidons (amylose et amylopectine), la cellulose, le guar, l'acide tragacantique, le dextran, les alginates et leurs dérivés carboxyméthyliques, méthyliques, hydroxyéthyliques, ou hydroxypropyliques, des protéines, par exemple la caséine, les protéines de soja, les gélatines, des polymères synthétiques, par exemple l'acide poly- (méth)acrylique, le poly(méth)acrylamide, les acides polyvinylsulfoniques, et des copolymères solubles dans l'eau de ceux-ci, les mélamine- formaldéhydesulfonates, les naphtalène-formaldéhyde-sulfonates, des copolymères styrène/acide maléique, et des copolymères éther vinylique-acide maléique. L'alcool polyvinylique est particulièrement préféré en tant que colloïde protecteur pour la polymérisation. Un colloïde protecteur utilisé particulier est un alcool polyvinylique ayant un degré de polymérisation de 200 à 3500 et ayant un degré d'hydrolyse de 80 à 98 % molaire.
Les agents anti-mottant préférés sont des silicates d'aluminium, des carbonates de calcium ou de magnésium, ou des mélanges de ceux-ci, des silices, de l'alumine hydratée, de la bentonite, du talc, ou des mélanges de dolomite et de talc, ou de calcite et de talc, du kaolin, du sulfate de baryum, de l'oxyde de titane, ou du sulfoaluminate de calcium (blanc satin). La taille de particules des agents anti-mottant est de préférence dans l'intervalle de 0,001 à 0,5 mm.
La poudre de latex redispersable est préparée de préférence par séchage par pulvérisation de la dispersion aqueuse de polymère. Ce séchage est effectué dans des systèmes de séchage par pulvérisation conventionnels, en utilisant l'atomisation au moyen de buses liquides simples, doubles ou multiples ou d'un disque rotatif. La température de décharge choisie est généralement dans l'intervalle de 50 à 100 °C, de préférence de 60 à 90 °C, suivant le système, la température de transition vitreuse du latex, et le degré de séchage souhaité.
Afin d'augmenter la stabilité de conservation et l'aptitude à l'écoulement de la poudre de latex redispersable, il est préférable d'introduire un agent anti-mottant dans la colonne de pulvérisation conjointement avec la dispersion aqueuse de polymère, ce qui résulte en un dépôt préférable de l'agent anti-mottant sur les particules de la dispersion.
La présente invention a également pour objet une composition de liants minéraux aux propriétés hydrofugeantes améliorées susceptible d'être obtenue par l'un des procédés décrits ci-dessus.
La présente invention a également pour objet l'utilisation de cette composition de liant minéraux pour augmenter l'hydrofugation des compositions de construction.
Les compositions de construction peuvent en particulier être des compositions de revêtement ou des mélanges de construction minéraux pour produire des composants minéraux. Les compositions de revêtement sont utilisées en particulier pour les substrats minéraux. Les compositions de revêtement peuvent être aqueuses, ou sous forme de poudre. De préférence elles sont sous forme de poudre. Des exemples de compositions de revêtement sont les peintures minérales, les peintures à la chaux, les peintures au silicate, les peintures en émulsion à la chaux, les peintures en émulsion au silicate, les couches de fond, les crépis, par exemple des crépis minéraux et des crépis à silicate, des revêtements à charge élevée à base de dispersions, des charges appliquées à la brosse, des compositions de renforcement, des composés enduits à la truelle, et des colles à carrelage, des enduits monocouches et également des mortiers, par exemple des mortiers d'étanchéité , des mortiers pour systèmes d'isolation thermique extérieure ou des mortiers de joint, ou des revêtements à base de plâtre.
Pour les besoins de la présente invention, des mélanges de construction minéraux sont l'un quelconque des mélanges bruts qui peuvent être utilisés pour produire des composants minéraux qui sont eux-mêmes utilisés dans des ouvrages de génie civil, et font partie des ouvrages de génie civil, en particulier s'ils sont exposés aux intempéries ou requièrent un autre type d'hydrofugation. Des exemples de composants sont des briques préfabriquées et des dalles de toiture en béton, des panneaux de béton à charge fibreuse, et également d'autres produits finis ou composants isolants. Les mélanges de construction minérale peuvent être composés de béton, chaux, ciment, sable quartzeux, minéraux d'argile, tels que le silicate de calcium, béton poreux, briques, ou sinon de mélanges de construction à base de fibres dans lesquels les fibres sont des fibres naturelles ou des fibres synthétiques. Des fibres naturelles adaptées sont des fibres minérales, telles que la laine de roche, les fibres de quartz, ou les fibres céramiques, ou des fibres végétales, telles que la cellulose. Des exemples des fibres de cellulose sont les fibres de jute, les fibres de noix de coco, et les fibres de chanvre, ou les fibres dérivées de papier, carton, ou papier recyclé. Des exemples de fibres synthétiques adaptées sont les fibres de verre, les fibres polymères, et les fibres de carbone. En dehors des constituants minéraux, les compositions de construction minérale peuvent également comprendre des additifs organiques, par exemple des éthers de cellulose ou des plastifiants. D'autres additifs organiques qui peuvent être utilisés dans les compositions de construction minérales sont connus de l'homme du métier.
Les quantités de compositions de liants minéraux aux propriétés hydrofugeantes améliorées généralement utilisées dans les compositions de construction sont comprises entre 0,01 et 80 % en poids. Les quantités de compositions de liants minéraux aux propriétés hydrofugeantes améliorées préférentiellement utilisées dans les compositions de mortier sont comprises entre 30 et 50 % en poids.
L'invention est décrite de manière détaillée ci-dessous à l'aide d'exemples, mais n'est pas limitée à ceux-ci. Les proportions et pourcentages indiqués dans les exemples sont en poids sauf indication contraire.
Exemples
Exemple 1 Préparation 1 (liquide) : une émulsion de latex acétate/versatate VeoValO (70/30) stabilisé par de l'alcool polyvinylique d'extrait sec 50% est mélangée avec différents additifs hydrofugeants (dont la liste est donnée dans le tableau 1 ), également sous forme d'émulsions. On ajoute de l'eau de telle sorte à avoir un extrait-sec de 5.3 %. Préparation 2 (poudre) : on prépare une formule de mortier (charges siliciques) ayant la composition suivante :
SABLE BE 01 62,450 parts
Ciment gris CEM I N CE CP2 NF 35,000 parts Ternal RG 1 part
Chaux de BORAN 0,5 parts Culminai C8350 0,05 parts
Formule 1 On prépare un mortier en ajoutant la préparation 2 à 19 parts de la préparation 1. Les proportions indiquées correspondent à un mortier ayant 100 parts de matière sèche et un taux de gâchage de 18%.
Le mortier est gâché puis introduit dans un moule cylindrique (50 g de mortier). L'ensemble est placé dans une enceinte dont l'humidité relative et la teneur en CO2 sont contrôlées par une solution de bromure de sodium à sursaturation contenant 1 M de soude. Les échantillons sont démoulés après 1 jour de conditionnement ; puis, après 7 jours de conditionnement, la face courbe des cylindres est enduite d'un mélange de paraffine. Les échantillons sont ensuite mis en contact avec de l'eau désionisée par une leur face plane. L'eau pénètre par capillarité dans les cylindres, qui sont pesés après 30 minutes et 240 minutes. La masse d'eau ayant pénétré est rapportée à la surface des cylindres en contact avec l'eau et divisée par la racine carrée du temps de contact (unité =
Figure imgf000016_0001
Ce mode opératoire permet de comparer les performances de différents agents hydrofugeants. Pour chacun d'entre eux, l'étude porte sur 3 taux (exprimés en masse d'hydrofugeant sèche rapportée à la masse sèche du latex) : 3% , 5% et 10%. Additif 1
Emulsion de résine silicone M DT constituée de 15 % en poids de motifs (Me)3 SiO 1/2 (M) de 25 % en poids de motifs (Me)2 SiO 2/2 (D) et de 60 % en poids de motifs Me Si032 (T). Emulsifiant : APV, extrait sec 54 % en poids.
Additif 2
Emulsion d'huile polydiméthylsiloxane (PDMS) ayant une viscosité de 350 mPa-s à 25° C ; TA non ionique. Extrait sec : 60,4 % en poids.
Additif 3
Emulsion de résine silicone MDT constituée de 15 % en poids de motifs (Me)3 SiO 1/2 (M) de 25 % en poids de motifs (Me)2 SiO 2/2 (D) et de 60 % en poids de motifs Me SiO32 (T).
Emulsifiant : TA non ionique ; extrait sec : 60,4 % en poids.
Additif selon l'invention
Emulsion d'huile silicone, de formule (I) où le greffon alkyle compris dans le symbole R comporte 12 atomes de carbone et x = 50 +/- 5. Emulsifiant : TA non ionique ; extrait sec : 56 % en poids. MDT 15% 25% 60% : désigne le pourcentage d'atomes de silicium liés à 1 (M) 2
(D) ou 3 (T) atomes d'oxygène.
APV : alcool polyvinylique
TA non ionique : tensio-actif non-ionique
Figure imgf000017_0001
Tableau 1
Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 2. Ils font ressortir que l'additif selon l'invention diminue sensiblement la quantité d'eau reprise, comparé aux autres dérivés silicones. L'efficacité de l'additif selon l'invention est perceptible y compris lorsqu'il est utilisé à des taux faibles (3% par rapport au latex).
Figure imgf000018_0001
Tableau 2
Exemple 2
On prépare des formules de mortier selon les compositions décrites dans l'exemple 1. Les mortiers sont gâchés puis versés dans des moules normalisés de dimension 4*4*16 cm et passés sur une table à choc. Ils sont démoulés le lendemain puis placés 28 jours dans une salle conditionnée à 23°C et 55% d'humidité relative. Ils sont ensuite enduits de paraffine sur 4 de leurs faces formant une couronne et incluant les 2 faces carrées. Les échantillons sont ensuite trempés par une de leur face libre dans de l'eau désionisée. La quantité d'eau reprise par capillarité (exprimée en grammes) est mesurée par une pesée après 30 min et 240 min.
Ces essais permettent de tester le caractère hydrofugeant de l'additif selon l'invention, selon un autre protocole de test et sur des mortiers ayant subi une cure normalisée de 28 jours.
Figure imgf000019_0001
Tableau 3
Figure imgf000019_0002
Tableau 4
La comparaison entre le témoin sans additif et le mortier contenant une émulsion d'huile silicone fonctionnalisée en C12 appelée ici additif invention confirme que l'additif selon l'invention est un hydrofugeant efficace pour de très faibles taux d'utilisation (3% d'additif par rapport au latex, l'ensemble représentant 1% de la masse sèche de la formule de mortier).

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour augmenter l'hydrofugation d'une composition de liants minéraux caractérisé en ce qu'on ajoute une quantité suffisante d'au moins une polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone à ladite composition.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone est incorporé sous forme d'une poudre à la composition de liants minéraux.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la quantité suffisante est comprise entre 0,001% et 3% en poids sec du polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone par rapport au poids total de la composition.
4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que la quantité suffisante est comprise entre 0,01% et 0,5% en poids sec du polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone par rapport au poids total de la composition.
5. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que la quantité suffisante est comprise entre 0,03% et 0,2% en poids sec du polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone par rapport au poids total de la composition.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le polyalkylalkylsiloxane est mélangé à une composition de latex avant son ajout dans la composition de liant minéral.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la quantité du polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone par rapport au poids total de latex sec est comprise entre de 0,1 à 20 % en poids par rapport au poids du latex sec.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que le polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone est ajouté sous forme de poudre à la composition de latex sous forme de poudre redispersable.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone est ajouté sous forme d'émulsion à la composition de latex sous forme de dispersion aqueuse au cours de la polymérisation ou à la fin de la polymérisation.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone est ajouté sous forme de poudre à la composition de latex au cours du séchage par atomisation du latex.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, dans lequel la composition de latex comprend : au moins un polymère insoluble dans l'eau, de 0 à 35 % en poids, par rapport au poids total du polymère, d'au moins un colloïde protecteur, de 0 à 30 % en poids, par rapport au poids total du polymère, d'agents anti- mottant, et de 0,1 à 20 % en poids, par rapport au poids total du polymère, d'au moins un polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone.
12. Procédé selon la revendication 11 , caractérisé en ce que le polymère insoluble dans l'eau est obtenu par polymérisation de monomères choisis parmi : - les esters vinyliques et plus particulièrement l'acétate de vinyle ; - les acrylates et méthacrylates d'alkyle dont le groupe alkyle contient de 1 à 10 atomes de carbone par exemple les acrylates et méthacrylates de méthyle, éthyle, n-butyle, 2-éthylhexyle ;
- les monomères vinylaromatiques en particulier le styrène. Ces monomères pouvant être copolymérisés entre eux ou avec d'autres monomères à insaturation éthylénique, pour former des homopolymères, des copolymères ou des terpolymères.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que les monomères sont copolymérisés avec d'autres monomères à insaturation éthylénique choisis parmi l'éthylène et les oléfines comme l'isobutène; les esters vinyliques d'acides monocarboxyliques saturés, ramifiés ou non, ayant de 1 à 12 atomes de carbone, comme le propionate, le "Versatate" (marque déposée pour les esters d'acides ramifiés en Cg-C-| 1 ), le pivalate, le laurate de vinyle ; les esters d'acides insaturés mono- ou di-carboxyliques possédant 3 à 6 atomes de carbone avec les alcanols possédant 1 à 10 atomes de carbone, comme les maléates, fumarates de méthyle, d'éthyle, de butyle, d'éthylhexyle ; les monomères vinylaromatiques tels que les méthylstyrenes, les vinyltoluènes ; les halogenures de vinyle tels que le chlorure de vinyle, le chlorure de vinylidène, les diolefines particulièrement le butadiène ; les esters (méth)allyliques de l'acide (meth)acrylique, les esters (méth)allyliques des mono et diesters des acides maléique, fumarique et itaconique, ainsi que les dérivés alkèniques des amides des acides acryliques et méthacryliques, tels que le N-méthallylmaléimide.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que on ajoute aux monomères copolymérisables avec l'acétate de vinyle et/ou les esters acryliques et/ou le styrène au moins un autre monomère choisi dans la liste suivante : l'acrylamide, les acides ou diacides carboxyliques à insaturation éthylénique, de préférence l'acide acrylique ou l'acide méthacrylique, les acides sulfoniques à insaturation éthylénique et des sels de ceux-ci, de préférence l'acide vinylsulfonique ou l'acide 2-acrylamido-2-méthylpropanesulfonique (AMPS), ou le méthallylsulfonate de sodium.
15. Procédé selon la revendication 11 , dans lequel les agents anti-mottant utilisés comprennent sont des silicates d'aluminium, des carbonates de calcium ou de magnésium, ou des mélanges de ceux-ci, des silices, de l'alumine hydratée, de la bentonite, du talc, ou des mélanges de dolomite et de talc, ou de calcite et de talc, du kaolin, du sulfate de baryum, de l'oxyde de titane, ou du sulfoaluminate de calcium (blanc satin).
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel le polyalkylalkylsiloxane comprenant au moins un greffon hydrocarboné ayant entre 6 et 18 atomes de carbone utilisé est constitué d'enchaînements diorganosiloxy de formule R R' SiO dans laquelle les symboles R, et R' identiques ou différents, représentent :
- les radicaux alkyles ayant de 1 à 18 atomes de carbone tels que les radicaux méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, pentyle, hexyle, éthyl-2 hexyle, octyle, décyle, dodécyle, stéaryle,
- les radicaux cycloalkyles ayant jusqu'à 10 atomes de carbone tels que les radicaux cyclopentyle, cyclohexyle,
- les radicaux alcényles ayant de 2 à 4 atomes de carbone tels que les radicaux vinyle, allyle, butène-2yle, - les radicaux aryles mononucléaire ayant de 6 à 10 atomes de carbone tels que les radicaux phényle, tolyle, xylyle.et étant entendu qu'au moins un des radicaux R ou R' est une chaîne hydrocarbonée ayant de 6 à 18 atomes de carbone.
17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel le polymethylalkylorganosiloxane est choisi parmi des polymères α-ω (trimethylsiloxy) methylalkyl polysiloxanes de formule (I) :
M-[D(R)]X-M (I) Dans laquelle, x est un nombre entier ou fractionnaire compris entre 5 et 500, de préférence entre 20 et 80, et de manière encore plus préférentielle entre 30 et 60, et de manière encore plus avantageuse autour de 50, M représente (CH3)3Si-O- , D(R) représente -Si(CH3)(Alkyl)-O- ,
Le radical R étant un radical cyclique, linéaire ou ramifié ayant de 6 à 18 atomes de carbone.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 ou 17, dans lequel le radical R ou R' ayant de 6 à 18 atomes comprend entre 8 et 12 atomes de carbone.
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 18, dans lequel le radical R ou R' ayant de 8 à 12 atomes de carbone est le radical dodécyle.
20. Procédé selon la revendication 18, dans lequel le radical R ou R' ayant de 8 à 12 atomes de carbone est le radical octyle.
21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, dans lequel la chaîne hydrocarbonée du greffon contient des halogènes, des groupes hydroxyle, des groupes éther, des groupes thioéther, des groupes ester, des groupes amide, des groupes carboxy, des groupes acide sulfonique, des groupes anhydride carboxylique, et/ou des groupes carbonyle.
22. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 21 , caractérisée en ce que le liant minéral est choisi parmi les liants minéraux hydrauliques tels que les ciments qui peuvent être de type portland, alumineux ou de hauts fourneaux, ou les liants aériens tels que les plâtres.
23. Procédé selon la revendication 22, caractérisée en ce que le liant minéral est choisi parmi les ciments.
24. Procédé selon la revendications 1 à 21 , caractérisée en ce que le liant minéral est un composé pouzzolanique réagissant avec de la chaux choisi parmi les cendres volantes, les schistes calcinés, ou les pouzzolanes naturels ou synthétiques.
25. Produit susceptible d'être obtenu par un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 24.
26. Utilisation du produit selon la revendication 25 dans des coulis, mortiers ou bétons.
27. Utilisation du produit selon la revendication 25 dans les ciment-colles carrelage, les mortiers de joint, les enduits monocouches, les systèmes d'isolation thermique extérieure, les enduits de lissage et de ragréage, les colles et enduits pour complexes isolants, les mortiers de réparation, les revêtements d'étanchéité et les coulis de cimentation des puits de pétrole, ou des revêtements à base de plâtre.
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