甲基硅酸钠

【背景及概况】^[1]

甲基硅酸钠又称有机硅建筑防水剂，它具有卓越的防水，防风化、防剥落和耐化学腐蚀等性能，是目前防水材料中性能最为优异的品种之一。甲基硅酸钠为无色液体，含固量≥30%，相对密度1.23-1.26，pH为13。甲基硅酸钠的防水机理与通用的防水材料如有机涂料，沥青等不同，有机涂料，沥青是通过堵塞砖石和混凝土结构材料的孔眼来达到防水效果的。而甲基硅酸钠则是通过与结构材料起化学反应，在基材表面生成一层几个分子厚的不溶性防水树脂簿膜。甲基硅酸钠易被弱酸分解，当遇到空气中的水和二氧化碳时便分解成甲基硅酸，并很快聚合生成具有防水性能的聚甲基硅醚，因而可在基材表面形成一层极簿的可以透气的聚硅氧烷膜而具有防水性，生成的碳酸钠则被水冲掉。

【结构】

【应用】^[1][2]

用作混凝土、石灰石、石膏制品、红砖、砂石、粉刷、灰泥、新出窑砖瓦等材料的防水剂。也可做灰浆的添加剂。

1. 建筑材料的防水、防污处理及外墙饰面的防水

1）配方一：此水稀释后的防水剂适用于普通建材的表面喷涂，如水泥砂浆，石膏板，加气板，砖瓦天然石料等表面处理。将此硅水调和水泥砂浆，明显改善水泥砂浆的防水性能，也可将此硅水直接喷涂于彩色外墙表面，可起防水防污作用，处理后的墙面可用水冲洗，并保持色彩经久不变。

2）配方二：此中性硅水适用于彩色室内涂层表面的喷涂，可起防水，防污作用。

1. 屋面防渗漏

屋面渗漏可直接喷涂稀硅水二遍，要在遍未干时即喷涂第二遍，否则第二遍喷不上，若有较大裂缝时.可先用稀硅水底涂，在底涂干燥之前，立即修补裂缝，修补裂缝之水泥砂浆，用硅水替代水调和待水泥稍干后，再外涂稀硅水二遍。

2. 地下工程及蓄水池的防小

地下工程及蓄水池等的防水，可采用硅浆刚性防水，在建筑结构件的内外两侧涂测防水砂浆（用稀硅水调和水泥砂浆）约2-3公分厚，即可明显改善抗渗能力。

3. 甲基硅酸钠在石膏板材上的防水：实验表明，石膏防水采用未经中和的稀甲基硅酸钠溶液效果，实验结果具体如下

【合成】^[3][4]

方法一：

1）将浓度大于等于98.5％的一甲基三氯硅烷在阻聚剂18％～22％浓度的盐酸作用 下，进行水解缩聚反应，反应温度控制在28～32℃之间，反应时间1～2小时，一甲基三氯硅 烷与盐酸体积比为1∶6～7，反应得甲基硅酸；

2）过滤，将甲基硅酸与盐酸分离；

3）水洗， 将甲基硅酸用水漂洗；

4）再次过滤； 

5）在上述甲基硅酸中加入等量的氢氧化钠，温度在 80～90℃条件下进行0.5～1.5小时取代反应，反应得甲基硅酸钠。 

甲基硅酸钠制备工艺采用浓度为18～22％的盐酸为阻聚剂，使一甲基三氯硅烷的水解缩聚反应快且反应充分，这样不仅节约能源，而且使甲基硅酸钠的收率大大提高，其收率大于75％。

方法二：首先将棉纱漂白废液打入反应釜中，然后加入甲基硅酸形成混合物， 将混合物搅拌均匀，并将其升温至90～95℃后保温1～2h，经过滤沉淀后 即得甲基硅酸钠溶液。上述反应中的棉纱漂白废液与甲基硅酸的加入量的重量比为4：1。上述混合物的升温温度至于95℃。上述混合物升温后的保温时间取2h。

本工艺简单，生产成本低廉，为充分利用棉纱漂白废液合成功能 建筑防水建材甲基硅酸钠找到了出路。节约了水资源，保护了水资源，为人类提供了功能化学材料—有机硅甲基硅酸钠。作为建筑及建筑材料，其防水、防风化、防剥落和化学腐蚀性能优异。用甲基硅酸钠制成的有机硅防水剂是通过与结构材料起化学反应，在基材表面上生成一层几个分子厚的不溶性防水树酯膜。由于其不堵塞建筑材料的孔隙，因此不但具有拒水性，而且还能保持建筑物的正常透气作用。经过有机硅处理过的建筑物，可保持清洁，不粘尘埃，提高建筑物的隔热、隔音性能，并防止由于冻融循环而造成的建筑物表面开裂，使建筑物不受风化或减少风化的作用，从而延长建筑物的使用寿命。

【注意事项】^[2]

甲基硅酸钠使用时应注意的问题：

①认真清理基层，用于屋面上要查补裂缝，清除杂草，积土，用于地下防水工怪要清除浮土，查补裂缝。

②查补裂缝干操后即可喷涂硅水.由于甲荃硅酸钠干燥后不再吸水，所以为了达到渗入被喷物内1毫米以上，必须连续喷徐二通，喷涂要均匀，每公斤可喷涂15-20米，

③被喷涂的面要干燥，以使硅水能尽可能渗入，若喷涂后即遇雨演走，则无防水效果，可重新喷涂，一般若喷涂24小时后就不会被水冲掉。

④喷涂时要尽力压低喷头，喷徐压力不能太大，以免液体雾化落到未喷足处结成薄膜影响后面喷涂质，徐刷或喷涂时，要直到建筑物表面滋流，以便充分吸收。

【防水机理】^[5]

水溶性有机硅建筑防水剂的主要成份是甲基硅酸钠（或钾）溶液。它是用纯度95%以上的甲基三氯硅烷（5%的二甲基二氯硅烷为主）在大量水中水解，产生的沉淀物过滤并用水洗涤至中性，得甲基硅酸中间体，再与NaOH水溶液混合，加热90-95℃约2小时，然后加水，过滤得到甲基硅酸钠溶液。其中NaOH与Si的比例影响水溶性：

质物实际上是具有3-5个硅原子的水溶性聚合物。也可以采用甲基氯硅烷混合物分馏所得的残液为原料与NaOH反应，但稠度不易控制；如果采用纯度达99%以上的甲基三氯硅烷为原料，则产品具有更稳定的性能。

甲基硅酸钠易被弱酸分解，当遇到空气中的二氧化碳和水时，会分解成甲基硅酸并生成碳酸钠，甲基硅酸很快地聚合成聚甲基硅氧烷，如下：

硅酸基的化学性质活泼，当防水剂涂于硅酸盐建材表面上时，它与材料表面的游离羟基（这些羟基也可看成是硅酸基）发生化学反应形成材料表面与防水剂之间的化学链连接，并使建材表面结构与有机硅树脂相同，表面张力降低到硅树脂表面张力的水平，涂层分子中：

甲基朝向外面，它的氢原子与水的氢原子相互排斥，使水分子难与水的氧接近，形成了一个以甲基据的相界面，产生了憎水的效果。

【参考文献】

[1] 马世昌 主编.化工产品辞典.西安：陕西科学技术出版社.1990.第105页.

[2] 路锋， 聂江涛. 甲基硅酸钠 (有机硅防水剂) 的应用研究[J]. 江西化工， 1995 (2): 31-34.

[3] 王玲. 甲基硅酸钠的制备工艺. CN201610533059.6，申请日 2016-07-08
[4] 黄菁华.一种建筑防水材料甲基硅酸钠的合成工艺 . CN200810237408.5 ，申请日2008-12-25

[5] 游孟松. 水溶性有机硅防水剂及应用[J]. 全国第六次防水材料技术交流大会论文集, 2004: 100-106.