專利名稱：用于水合性水泥質(zhì)組合物的消泡劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水合性(hydratab Ie)水泥質(zhì)材料例如混凝土中的空氣管控，和更具體地，涉及到聚烷氧基化的聚亞烷基多胺消泡劑與一種或多種引氣劑組合用于控制水泥質(zhì)組合物中的空氣的用途。
背景技術(shù)：
一定量的夾帶空氣是改善混凝土(其為脆性材料)的凍結(jié)-解凍耐久性所必需的。但是，所夾帶的空氣的性質(zhì)和程度必須仔細(xì)進(jìn)行控制，因?yàn)榛炷林羞^(guò)大的或者間隔不均勻的氣穴(air voids)會(huì)導(dǎo)致凍結(jié)-解凍耐久性和壓縮強(qiáng)度的損失。引氣劑例如松香和陰離 子表面活性劑通常用于控制水泥質(zhì)混合物中的氣穴的尺寸和間隔。在歐洲專利EP0415799B1 (與本申請(qǐng)屬于同一申請(qǐng)人)中，Gartner等人教導(dǎo)了向水泥質(zhì)組合物中加入高級(jí)烷醇胺例如三異丙醇胺(“TIPA”)，增強(qiáng)后期強(qiáng)度(例如在28天)以及提高該水泥質(zhì)組合物中所夾帶的空氣的量。對(duì)不同的水泥樣品的分析揭示了與不含TIPA的水泥相比，空氣的夾帶增加了大約2%。Gartner等人建議使用脫氣非離子表面活性劑，其包括磷酸酯(例如磷酸三丁酯)、鄰苯二甲酸酯(例如鄰苯二甲酸二異癸基酯)和聚氧化丙烯-聚氧化乙烯嵌段共聚物。參見EP0415799B1的第6頁(yè)第40-53行。在美國(guó)專利5156679 (與本申請(qǐng)屬于同一申請(qǐng)人)中,Gartner等人教導(dǎo)了將水溶性烷基化的烷醇胺鹽用于在混凝土中脫氣。這些材料包括N-烷基烷醇胺和N-烷基-羥胺。當(dāng)將TIPA以O(shè). 02重量％的量作為水合水的一部分，與作為消泡劑的O. 01重量％的二丁基氨基-2-丁醇(“DBAB”)一起加入到灰泥混合物中時(shí)，該灰泥證實(shí)了空氣夾帶量的減少(第5欄第51行-第6欄第14行)。當(dāng)形成混凝土?xí)r，它需要混合不同的組分例如水凝水泥、沙子、砂礫、水和可能的添加劑來(lái)形成基本均勻的混合物。在混合過(guò)程中，空氣會(huì)夾帶在該組合物中，并且這種空氣大部分以氣穴的形式保持在所形成的已固化組合物中。如果氣穴尺寸較小，則所述的混合物被稱為是“空氣夾帶的。”在大部分情況中，少量的空氣夾帶是可容忍的，并且在其它情況中，對(duì)于提高混凝土在抗凍結(jié)/解凍周期中的耐久性來(lái)說(shuō)，這是令人期望的。但是，在水凝水泥組合物中過(guò)多的空氣夾帶將引起所形成的結(jié)構(gòu)具有比該混合物設(shè)計(jì)能夠達(dá)到的壓縮強(qiáng)度更低的壓縮強(qiáng)度。在空氣夾帶和壓縮強(qiáng)度之間存在著相反關(guān)系。通常認(rèn)為對(duì)于混凝土物質(zhì)中的每個(gè)體積百分比的氣穴(氣泡)來(lái)說(shuō)，存在著5%的壓縮強(qiáng)度損失。因此，對(duì)氣穴含量和性質(zhì)的管控是極其重要的。特別已知減水摻和劑(包括超塑化劑)會(huì)在混凝土漿中夾帶過(guò)量空氣。工業(yè)上已經(jīng)嘗試通過(guò)在混凝土混合物中使用脫氣劑(本文也稱作消泡劑)來(lái)糾正這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)使用前述的水泥研磨添加劑(例如TIPA)時(shí)，常用摻和劑包括疏水材料例如具有低的親水-親脂平衡(HLB)的非離子表面活性劑、有機(jī)硅衍生物、磷酸三丁酯和鄰苯二甲酸烷基酯。但是，具有高疏水性的消泡劑因而具有非常有限的水溶性，并且不易于混入到構(gòu)成減水摻和劑的水溶液中。它們的疏水性趨向于通過(guò)引起組分的分離而使得含水產(chǎn)品不穩(wěn)定，并且需要將減水摻和劑和消泡劑存儲(chǔ)在分開的罐中并在使用即將開始前混合；或者可選擇地，將它們預(yù)混和并持續(xù)攪拌來(lái)防止分離。在美國(guó)專利5665158和5725657(與本申請(qǐng)屬于同一申請(qǐng)人)中，Darwin等人公開了氧化烯胺基消泡劑用于與聚羧酸酯超塑化劑一起使用的用途。烷氧基聚氧化烯銨聚合物以離子鍵附連到梳狀聚合物主鏈的羧酸酯部分上以為所處理的水合性混凝土賦予期望的空氣控制性能。在美國(guó)專利6139623(與本申請(qǐng)屬于同一申請(qǐng)人)中，Darwin等人公開了用消泡劑乳化的聚羧酸酯超塑化劑，使用表面活性劑來(lái)穩(wěn)定該乳化的超塑化劑和消泡劑。該消泡劑可以選自具有消泡性能的磷酸酯(例如磷酸二丁酯、磷酸三丁酯)、硼酸酯、有機(jī)硅衍生物(例如聚烷基硅氧烷)和聚氧化烯。在美國(guó)專利6858661 (與本申請(qǐng)屬于同一申請(qǐng)人)中，Zhang等人公開了聚羧酸酯 減水劑和平均分子量為100-1500的叔胺消泡劑用于產(chǎn)生穩(wěn)定的摻和劑制劑和幫助在混凝土混合物中實(shí)現(xiàn)可控的夾帶空氣水平。在美國(guó)專利6545067(屬于BASF中)，Buchner等人公開了將聚羧酸酯超塑化劑和作為消泡劑的丁氧基化的聚亞烷基多胺的混合物用于降低水泥混合物中的氣孔含量。在美國(guó)專利6803396 (也屬于BASF)中,Gopalkrishnan等人公開了聚羧酸酯超塑化劑和脫氣劑的混合物。該脫氣劑基于低分子量嵌段聚醚聚合物，其描述為含有環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷單元，并且描述為使用反應(yīng)性二胺或者二元醇基團(tuán)引發(fā)。在美國(guó)專利6569924(屬于MBT Holding AG)中，Shendy等人公開了使用聚羧酸酯分散劑、水不溶性消泡劑和增溶試劑來(lái)增溶該水不溶性消泡劑。這樣的增溶試劑是通過(guò)提高在水相中的油組分量來(lái)起作用的。在美國(guó)專利6875801中采取了類似方案，其中Shendy等人描述了使用胺增溶劑來(lái)穩(wěn)定水不溶性消泡劑。不管消泡劑是接枝到聚合物分散劑上還是在添加劑組合物中乳化或者被賦予更大的水溶性，本發(fā)明人相信，在避免水基添加劑制劑中的相分離同時(shí)保持消泡劑對(duì)所處理的水泥質(zhì)混合物的脫氣效力方面仍然存在關(guān)鍵性的問(wèn)題。因此，需要改進(jìn)的消泡劑添加劑組合物，用于改進(jìn)水泥或者混凝土混合物中所用的引氣添加劑的穩(wěn)定性，而不削減該消泡劑作為脫氣劑的效力。本發(fā)明人相信需要與引氣劑例如高級(jí)三烷醇胺和減水劑一起使用的一類新消泡劑，來(lái)控制水泥質(zhì)材料中的空氣含量，并且提供不同程度的消泡能力，還具有提高的水相容性，該水相容性提供了對(duì)相分離的抗性。

發(fā)明內(nèi)容
在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)上，本發(fā)明提供了新的和創(chuàng)造性的添加劑組合物，用于控制水合性水泥質(zhì)組合物中的空氣。術(shù)語(yǔ)“添加劑”在本文中用于表示在使渣塊互磨來(lái)產(chǎn)生水泥的水泥廠中添加的試劑，并且也用于表示與水泥、水和集料結(jié)合來(lái)產(chǎn)生灰泥或者混凝土的“摻和劑”。本發(fā)明涉及消泡劑的用途，其可以單獨(dú)與常規(guī)的引氣劑(例如高級(jí)烷醇胺如TIPA)，減水劑如含氧化烯的超塑化劑)結(jié)合使用，或者與現(xiàn)有的消泡劑(例如磷酸三丁酯)組合使用。因此，用于控制水合性水泥質(zhì)組合物中的空氣的本發(fā)明的示例性添加劑組合物包含
(A)至少一種用于使水合性水泥質(zhì)組合物中夾帶空氣的試劑，所述的至少一種試劑包含高級(jí)三烷醇胺、木質(zhì)素磺酸鹽、萘磺酸鹽、三聚氰胺磺酸鹽、含氧化烯的超塑化劑、含氧化烯的減縮劑或者它們的混合物；
(B)具有式(I)所表示的結(jié)構(gòu)的聚烷氧基化的聚亞烷基多胺消泡劑
權(quán)利要求
1.用于控制水合性水泥質(zhì)組合物中的空氣的組合物，其包含 (A)至少一種用于使水合性水泥質(zhì)組合物中夾帶空氣的試劑，所述的至少一種試劑包含高級(jí)三烷醇胺、木質(zhì)素磺酸鹽、萘磺酸鹽、三聚氰胺磺酸鹽、含氧化烯的超塑化劑、含氧化烯的減縮劑或者它們的混合物； (B)具有式(I)所表示的結(jié)構(gòu)的聚烷氧基化的聚亞烷基多胺消泡劑
2.權(quán)利要求I的組合物，其中所述的消泡劑是通過(guò)聚亞烷基多胺的聚烷氧基化制造的。
3.權(quán)利要求2的組合物，其中所述的聚亞烷基多胺選自乙二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五胺、五亞乙基六胺、丙二胺、二亞丙基三胺、三亞丙基四胺、四亞丙基五胺、五亞丙基六胺、N，N-二甲基乙二胺、N, N’-二甲基乙二胺、N, N-二甲基丙二胺、N, N’-二甲基丙二胺、N, N-二乙基乙二胺、N, N’-二乙基乙二胺、N, N-二乙基丙二胺、N，N’-二乙基丙二胺。
4.權(quán)利要求2的組合物，其中所述的聚亞烷基多胺是乙二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺或者它們的混合物。
5.權(quán)利要求2的組合物，其中所述的聚亞烷基多胺是二亞乙基三胺。
6.權(quán)利要求I的組合物，其中所述的聚亞烷基多胺是通過(guò)使聚亞烷基多胺與環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷或者高級(jí)環(huán)氧烷反應(yīng)而烷氧基化的。
7.權(quán)利要求I的組合物，其中所述的聚氧化烯多胺是通過(guò)使聚亞烷基多胺與環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷反應(yīng)來(lái)烷氧基化的，其中環(huán)氧丙烷與環(huán)氧乙烷的摩爾比大于I。
8.權(quán)利要求I的組合物,其中“X”是4-100的整數(shù)。
9.權(quán)利要求I的組合物,其中“X”是20-80的整數(shù)。
10.權(quán)利要求I的組合物，其中“X”是35-60的整數(shù)。
11.權(quán)利要求I的組合物，其中所述的組分B的聚烷氧基化的聚亞烷基多胺消泡劑的數(shù)均分子量是500-7000。
12.權(quán)利要求I的組合物，其中所述的組分B的聚烷氧基化的聚亞烷基多胺消泡劑的數(shù)均分子量是1000-5000。
13.權(quán)利要求I的組合物，其中所述的組分B的聚烷氧基化的聚亞烷基多胺消泡劑的數(shù)均分子量是2000-3500。
14.權(quán)利要求I的組合物，其中以占所述用于控制空氣的組合物的總重量的百分比計(jì)，組分A與組分B之比是14-70。
15.權(quán)利要求I的組合物，其中以占所述用于控制空氣的組合物的總重量的百分比計(jì)，組分A與組分B之比是20-50。
16.權(quán)利要求I的組合物，其中所述的聚烷氧基化的聚亞烷基多胺被酸中和。
17.權(quán)利要求16的組合物，其中所述的酸選自甲酸、乙酸、丙酸、鹽酸、硝酸、硫酸或者它們的混合物。
18.權(quán)利要求16的組合物，其中所述的酸是甲酸或者乙酸。
19.權(quán)利要求16的組合物，其中所述的酸是含氧化烯的超塑化劑。
20.改性水泥質(zhì)組合物的方法，包括將水合性水泥質(zhì)粘合劑與權(quán)利要求I的組合物結(jié)合。
21.水泥組合物，其包含水合性水泥質(zhì)粘合劑和權(quán)利要求I的組合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了添加劑組合物、水泥質(zhì)組合物和控制水泥質(zhì)組合物中的空氣的方法，其中聚烷氧基化的聚亞烷基多胺消泡劑配置為與一種或多種引氣劑例如高級(jí)烷醇胺、包括含氧化烯的超塑化劑在內(nèi)的減水劑，或者其它引氣劑組合。
文檔編號(hào)C04B24/12GK102892726SQ201180025209
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者L.L.擴(kuò) 申請(qǐng)人:格雷斯公司