用于快速懸浮的粉末組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種粉末組合物，所述粉末組合物可通過使包含至少一種無機粘合劑的粉末與基于所述組合物的總質(zhì)量計0.01重量％至10重量％的包含至少一種共聚物的液體組分接觸而制備，所述共聚物可通過將包含下列單體的混合物的聚合獲得：(I)至少一種烯鍵式不飽和單體，其包含至少一種選自羧酸、羧酸鹽、羧酸酯、羧酸酰胺、羧酸酐和羧酸酰亞胺的基團，和(II)至少一種含有聚環(huán)氧烷基團的烯鍵式不飽和單體，其中所述液體組分含有至少1重量％的至少一種共聚物和至少30重量％的無機溶劑。此外，本發(fā)明還涉及用于生產(chǎn)所述液體組分的方法、所述液體組分的用途以及具體的共聚物。
【專利說明】用于快速懸浮的粉末組合物
[0001]本發(fā)明涉及可快速懸浮的粉狀組合物，其可通過使包含至少一種無機粘合劑的粉末與含有至少一種共聚物和有機溶劑的液體組分接觸而生產(chǎn)。此外，本發(fā)明公開了用于生產(chǎn)所述液體組分的方法、所述液體組分的用途以及具體的共聚物。
[0002]為了實現(xiàn)無機固體懸浮液的改善的加工性能(即捏合性、鋪展性(spreadability)、噴涂性(sprayability)、可泵性或流動性)，通常將分散劑或增塑劑形式的添加劑加入到這些懸浮液中。建筑工業(yè)中的所述無機固體通常包含無機粘合劑，如基于波特蘭水泥(Portland cement)的水泥(EN197)、具有特定性能的水泥(DIN1164)、白水泥、鋁酸鈣水泥或高鋁水泥(EN14647)、硫鋁酸鈣水泥、特種水泥、硫酸鈣η-水合物(η = O至2)、石灰或建筑石灰(ΕΝ459)以及火山灰或潛在水硬性粘合劑(如粉煤灰、偏高嶺土、硅塵、礦渣砂)。此外，所述無機固體懸浮液通常含有填料，特別是顆粒狀巖石，包括例如碳酸鈣、石英或其他具有各種顆粒尺寸和顆粒形狀的天然巖石以及其他無機和/或有機添加劑，從而以具有針對性的方式影響建筑化學產(chǎn)品的性能，所述性能例如水合動力學性能、流變性或空氣含量。此外，可存在有機粘合劑，例如膠乳粉末。
[0003]為了將建筑材料混合物(特別是基于無機粘合劑的那些)轉(zhuǎn)化成即用型的可加工的形式，通常需要與隨后的水合或固化過程所需量相比明顯更多的補給水(make-upwater)。由于建筑構(gòu)件中過量水稍后蒸發(fā)形成的空隙導致機械強度、穩(wěn)定性和耐久性顯著下降。
[0004]為了在給定的加工稠度(processing consistency)下減少該過量的水和/或在給定的水/粘合劑比例下改善加工性，使用在建筑化學品中通常稱為減水劑或增塑劑的添加劑。具體而言，這些試劑為基于萘磺酸或烷基萘磺酸或含有磺酸基團的三聚氰胺-甲醛樹脂的縮聚產(chǎn)物。
[0005]DE3530258描述了·水溶性萘磺酸鈉-甲醛縮合物作為添加劑用于無機粘合劑和建筑材料的用途。已描述這些添加劑用于改善所述粘合劑(如水泥、無水石膏或石膏和由它們生產(chǎn)的建筑材料)的流動性。
[0006]DE2948698描述了用于沖筋(screed)的水凝灰衆(zhòng)(hydraulic mortar),其含有基于三聚氰胺-甲醛縮合產(chǎn)物和/或磺化的甲醛-萘縮合物和/或木素磺酸鹽的增塑劑和作為粘合劑的波特蘭水泥、含有粘土的灰質(zhì)泥灰?guī)r(lime marl)、粘土熟料(clay clinker)和輕燒熟料(soft-fired clinker)。
[0007]除了純陰離子增塑劑——主要含有羧酸基團和磺酸基團——之外，還描述了弱陰離子梳型聚合物作為較新一類的增塑劑，所述弱陰離子梳型聚合物通常在主鏈上帶有負電荷并含有非離子聚環(huán)氧烷側(cè)鏈。
[0008]W001 / 96007描述了這些弱陰離子增塑劑和用于水性礦物懸浮液的研磨助劑，所述增塑劑和助劑通過含有乙烯基基團的單體的自由基聚合制備，并含有聚環(huán)氧烷基團作為主要組分。
[0009]DE19513126和DE19834173描述了基于不飽和二羧酸衍生物和氧化烯二醇烯基醚(oxyalkylene glycol alkenyl ether)的共聚物及該共聚物作為添加劑用于水硬性粘合劑(特別是水泥)的用途。
[0010]建筑工業(yè)中加入增塑劑的目的是:在相同加工條件下增加粘合劑體系的可塑性或減少所需水的量。
[0011]已發(fā)現(xiàn)基于木素磺酸鹽、三聚氰胺磺酸鹽和聚萘磺酸鹽的增塑劑就其效力而言明顯不如弱陰離子的、含有聚環(huán)氧烷的共聚物。這些共聚物又稱為聚羧酸醚(PCE)。聚羧酸醚不僅通過存在于主鏈上的陰離子基團(羧酸鹽基團、磺酸鹽基團)的靜電荷分散無機顆粒，而且還通過由聚環(huán)氧烷側(cè)鏈引起的位阻效應(yīng)穩(wěn)定已分散的顆粒，所述聚環(huán)氧烷側(cè)鏈吸收水分子從而在顆粒周圍形成穩(wěn)定化的保護層。
[0012]因此，與經(jīng)典的增塑劑相比，可減少用于產(chǎn)生特定稠度所需的水的量，或者通過加入聚羧酸醚來減少濕建筑材料混合物的可塑性以使得在低水/水泥比例下可產(chǎn)生自密實混凝土(self-compacting concrete)或自密實灰衆(zhòng)(self-compacting mortar)。此外，這有利于所述聚羧酸醚用于生產(chǎn)在相對長時間內(nèi)仍保持可泵性的預(yù)拌混凝土或預(yù)拌灰漿的用途，或用于通過設(shè)定低的水/水泥比例來生產(chǎn)高強度混凝土或高強度灰漿的用途。
[0013]除了所描述的聚羧酸醚之外，還已知一系列具有改性效果特性的衍生物。因此，例如，US2009312460描述了聚羧酸酯，其中酯官能團在引入到水泥基的水性混合物中之后被水解，從而形成聚羧酸醚。聚羧酸酯具有如下優(yōu)點:其只有在水泥基混合物中一段時間后才發(fā)揮其作用，從而使分散效果可保持較長的時間。
[0014]基于聚羧酸醚及其衍生物的分散劑作為固體以粉末形式出售或作為水溶液出售而提供。粉狀聚羧酸醚可例如在其生產(chǎn)過程中混入工廠干灰漿中。當所述工廠干灰漿與水混合時，聚羧酸醚溶解，隨后可顯示其作用。
[0015]或者，還可向無機固體懸浮液中加入溶解形式的聚羧酸醚或其衍生物。具體而言，分散劑可直接引入到補 給水中。
[0016]然而，迄今已知的用于向無機固體懸浮液中引入增塑劑的所有方法都具有如下缺點:在加入補給水之后不會立即顯示分散作用。不論分散劑是作為粉末加入還是以水溶液加入，例如在干灰漿的情況下，根據(jù)水與水泥的比例(w / c值)或需水量，在激烈攪拌下加入補給水之后可能需要超過100秒才能獲得均勻的懸浮液。當使用混合泵時，這尤其成為問題。
[0017]因此，本發(fā)明的一個目的是提供基于無機粘合劑體系的粉狀組合物，其可比使用先前已知的組合物更快地通過水均勻分散。
[0018]該目的通過一種粉狀組合物實現(xiàn)，所述粉狀組合物可通過下述方法生產(chǎn):使包含至少一種無機粘合劑的粉末與以下物質(zhì)接觸:
[0019]基于所述組合物的總質(zhì)量計0.01重量％至10重量％、尤其是0.05重量％至5重量％、特別優(yōu)選0.1重量％至2重量％的包含至少一種共聚物的液體組分，所述共聚物可通過包含下列單體的混合物的聚合獲得:
[0020](I)至少一種烯鍵式不飽和單體，其包含至少一種選自羧酸、羧酸鹽、羧酸酯、羧酰胺、羧酸酐和羧酰亞胺的基團，和
[0021](II)至少一種含有聚環(huán)氧烷基團的烯鍵式不飽和單體，
[0022]其中液體組分含有至少I重量％、優(yōu)選5重量％至60重量％、尤其是25重量％至50重量％的至少一種共聚物和至少30重量％、優(yōu)選98重量％至35重量％、尤其是90重量％至40重量％、特別優(yōu)選80重量％至50重量％的有機溶劑。
[0023]在本文中，已令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，不僅所述目的可完全實現(xiàn)，而且所述粉狀組合物不僅具有優(yōu)異的分散性而且同時具有優(yōu)異的加工性，可改善可泵性并可減少混合過程中所需的電力。具體地，在處理所述粉狀組合物的過程中觀察到粉塵形成顯著下降。還令人驚訝的是，待儲存的本發(fā)明粉狀組合物的能力沒有受到或沒有顯著地受到液體組分的破壞。
[0024]本發(fā)明的共聚物含有至少兩種單體結(jié)構(gòu)單元。然而，使用含有三種以上的單體結(jié)構(gòu)單元的共聚物也可以是有益的。
[0025]在一個優(yōu)選的實施方案中，所述烯鍵式不飽和單體(1)由下列基團通式(la)、(Ib)和(Ic)中的至少一種所表示:
【權(quán)利要求】
1.粉狀組合物，其可通過使包含至少一種無機粘合劑的粉末與基于所述組合物的總質(zhì)量計0.01重量％至10重量％的包含至少一種共聚物的液體組分接觸而制備，所述共聚物可通過包含下列單體的混合物聚合獲得: (I)至少一種烯鍵式不飽和單體，其包含至少一種選自羧酸、羧酸鹽、羧酸酯、羧酰胺、羧酸酐和羧酰亞胺的基團，和 (II)至少一種含有聚環(huán)氧烷基團的烯鍵式不飽和單體， 其中所述液體組分含有至少I重量％的至少一種共聚物和至少30重量％的有機溶劑。
2.權(quán)利要求1的粉狀組合物，其特征在于所述無機粘合劑為至少一種選自下列的粘合劑:基于波特蘭水泥的水泥、白水泥、鋁酸鈣水泥、硫鋁酸鈣水泥、硫酸鈣η-水合物和潛在水硬性或凝硬性粘合劑。
3.權(quán)利要求1或2的粉狀組合物，其特征在于所述烯鍵式不飽和單體(1)由下列基團通式(la)、(Ib)和(Ic)中的至少一種所表示:
4.權(quán)利要求1至3中任一項的粉狀組合物，其特征在于所述烯鍵式不飽和單體(II)由下列通式所表示
5.權(quán)利要求4的粉狀組合物，其特征在于，在通式(II)中 P為O至4的整數(shù)， X為5至500的整數(shù)， 對于每個(CwH2wO)單元而言下標w彼此獨立地相同或不同，且各自為2或3。
6.權(quán)利要求1至5中任一項的粉狀組合物，其特征在于所述共聚物中單體(1)的比例為 5mol % 至 95mol %。
7.權(quán)利要求1至6中任一項的粉狀組合物，其特征在于所述共聚物中單體(II)的比例為 Imo I % 至 89mo I %。
8.權(quán)利要求1至7中任一項的粉狀組合物，其特征在于所述有機溶劑為至少一種選自下列的溶劑:乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸1-甲氧基-2-丙酯、乙醇、異丙醇、正丁醇、2-乙基己醇、1-甲氧基-2-丙醇、乙二醇、丙二醇、丙酮、丁酮、戊酮、己酮、甲乙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、四氫呋喃、二乙醚、甲苯、二甲苯或更高沸點的烷基苯、聚乙二醇醚和聚丙二醇醚和平均摩爾質(zhì)量范圍在200g / mol至2000g / mo I的環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷無規(guī)共聚物、乙二醇、二甘醇或三甘醇、丙二醇、二丙甘醇或三丙甘醇、甲基聚亞烷基二醇醚、乙基聚亞烷基二醇醚、丙基聚亞烷基二醇醚、丁基聚亞烷基二醇醚或含有1、2、3或更多個乙二醇和/或丙二醇單元的更高級的烷基聚亞烷基二醇醚、分子量為200g / mol至20000g /mol的丙三醇乙氧基化物、季戊四醇烷氧基化物、碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸甘油酯、環(huán)亞甲基甘油醚和2，3-0-亞異丙基丙三醇。
9.權(quán)利要求1至8中任一項的粉狀組合物，其特征在于至少50重量％的本發(fā)明的至少一種共聚物以溶解的形式存在于所述液體組分中。
10.權(quán)利要求1至9中任一項的粉狀組合物，其特征在于其含有5重量％至99.5重量％的所述無機粘合劑。
11.權(quán)利要求1至10中任一項的粉狀組合物，其特征在于所述單體(1)或(II)包含分子量為160g / mol至1000Og / mol的環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷無規(guī)共聚物。
12.權(quán)利要求1至11中任一項的粉狀組合物，其特征在于其為工廠干灰漿，特別是砌磚灰漿、粉刷灰漿、用于復(fù)合隔熱體系的灰漿、整修灰漿、聯(lián)合泥漿、磚瓦粘合劑、薄層灰漿、砂漿層灰漿、包埋灰漿、注入灰漿、細填料、密封泥漿或內(nèi)襯灰漿。
13.可通過包含下列單體的混合物聚合獲得的共聚物: A)5OmoI %至95mol %的至少一種烯鍵式不飽和單體,其包含至少一個羧酸官能團和/或羧酸鹽，和 B)5mol %至50mol %的至少一種式(III)的單體，
14.權(quán)利要求13的共聚物，其特征在于其存在于液體組分的溶液中，所述液體組分含有至少I重量％的所述共聚物和至少30重量％的有機溶劑。
15.用于生產(chǎn)液體組分的方法，所述液體組分包含至少30重量％的有機溶劑、不超過30重量％的水和通過包含下列單體的混合物聚合而獲得的共聚物: (I)至少一種烯鍵式不飽和單體，其包含至少一種選自羧酸、羧酸鹽、羧酸酯、羧酰胺、羧酸酐和羧酰亞胺的基團，和 (II)至少一種含有聚亞烷基醚基團的烯鍵式不飽和單體， 其特征在于所述單體的聚合在含水的溶劑中進行，其中總反應(yīng)混合物的含水量超過10重量％，將聚合產(chǎn)物與有機溶劑混合并除去水。
16.液體組分用于處理包含至少一種無機粘合劑的粉末以促進所述粉末與水的均勻分散的用途，所述液體組分包括至少30重量％的有機溶劑和至少I重量％的共聚物，所述共聚物可由包含下列單體的混合物聚合獲得: (I)至少一種烯鍵式不飽和單體，其包含至少一種選自羧酸、羧酸鹽、羧酸酯、羧酰胺、羧酸酐和羧酰亞胺的基團，和 (II)至少一種含有聚亞烷基醚基團的烯鍵式不飽和單體， 其中使用基于總組合物計0.01重量％至10重量％的所述液體組分。
【文檔編號】C08F216/14GK103857712SQ201280047909
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】M·比希勒, M·希納貝克, N·斯泰德, W·斯特勞斯, M·梅爾, M·維爾德 申請人:巴斯夫建筑方案股份有限公司