具有陽離子側(cè)鏈不具有聚醚側(cè)鏈的塑化劑的制作方法
【專利說明】具有陽離子側(cè)鏈不具有聚醚側(cè)鏈的塑化劑
[0001] 本發(fā)明涉及至少一種梳形聚合物作為水硬性組合物的分散劑的用途，所述梳形聚 合物包括具有至少一個(gè)陽離子基團(tuán)的側(cè)鏈，不包括具有聚醚基團(tuán)的側(cè)鏈。本發(fā)明還涉及水 硬性水泥組合物、模制體、梳形聚合物和用于制備梳形聚合物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在建筑技術(shù)中在加工水硬性組合物（例如水泥和石膏）時(shí)，加入特別充當(dāng)塑化劑 的分散劑。通過加入這種塑化劑可以降低水含量，由此改進(jìn)糊狀組合物的可加工性并且升 高經(jīng)固化產(chǎn)物的穩(wěn)定性。這種分散劑的一個(gè)重要類別是具有聚亞烷基二醇側(cè)鏈的聚羧酸的 梳形聚合物（聚羧酸酯醚，PCE)。它們被稱為梳形聚合物，因?yàn)槠渚哂袉蝹€(gè)基礎(chǔ)聚合物（"主 鏈")，在所述基礎(chǔ)聚合物上共價(jià)鍵合多個(gè)側(cè)鏈，使得分子結(jié)構(gòu)在整體上呈現(xiàn)梳形。存在多種 這樣的梳形聚合物，所述梳形聚合物除了醚基和游離羧基之外還可以具有酰胺基團(tuán)。
[0003] 石膏為重要的建筑材料，其用于多種應(yīng)用?？晒袒嘟M合物例如用于制備石膏 板，用作膩?zhàn)?、墻壁粉刷料或用于制備地板灰泥。在加工石膏時(shí)需要降低水含量。由此使得 凝結(jié)的石膏具有更少的孔并且因此更穩(wěn)定。此外在較低的水含量下，較短的干燥過程是足 夠的，由此促進(jìn)加工并且可以節(jié)省能量。
[0004] 天然礦物質(zhì)（例如石膏）構(gòu)成的水硬性粘結(jié)劑通常具有一定含量的粘土。然而當(dāng) 水硬性組合物包含粘土?xí)r，常規(guī)的梳形聚合物不能作為分散劑或僅受限地作為分散劑。梳 形聚合物在含粘土的石膏組合物中以不期望的方式與粘土顆粒相互作用，因此不能實(shí)現(xiàn)期 望的效果。
[0005] 為了解決所述問題，現(xiàn)有技術(shù)中提出加入添加劑，所述添加劑抵消粘土的負(fù)面作 用或者特別在含粘土的組合物中實(shí)現(xiàn)分散和塑化作用。
[0006] 專利US 7, 261，772 Bl描述了石膏組合物，所述石膏組合物除了水、石膏和粘土之 外還包含聚氧化烯、胺化合物和梳形聚合物。然而使用揮發(fā)性胺是不利的，因?yàn)閾]發(fā)性胺造 成不良?xì)馕?，并且在加工時(shí)和從經(jīng)固化產(chǎn)物中釋放時(shí)有害健康。在許多應(yīng)用（特別是石膏 板）中，該缺點(diǎn)對于使用者來說是不可接受的。
[0007] WO 98/58887提出在含粘土的水泥組合物中加入額外的添加劑，即基于環(huán)氧乙烷 和環(huán)氧丙烷的聚醚，和低分子量陽離子化合物。缺點(diǎn)在于添加劑相對低的作用和低分子量 物質(zhì)的高含量，所述低分子量物質(zhì)本身不充當(dāng)塑化劑，但是降低經(jīng)固化產(chǎn)物的穩(wěn)定性。
[0008] US 2007/0287794 Al公開了在含粘土的石膏組合物中加入陽離子聚合物。所述聚 合物為伯胺和仲胺與合適的反應(yīng)對象（例如表氯醇）的縮合物。此處的反應(yīng)產(chǎn)物為在聚合 物主鏈上帶有陽離子電荷的線性聚合物。此處的缺點(diǎn)在于，在制備縮合物時(shí)使用在化學(xué)上 不能良好控制并且有時(shí)有害健康的化合物，例如胺、環(huán)氧化物和氰化物。此外結(jié)果（所述文 獻(xiàn)的表3)表明，聚合物雖然可以中和石膏組合物中粘土的負(fù)面作用，但是不能實(shí)現(xiàn)額外的 塑化作用。
[0009] EP 2 463 317 Al提出在含粘土的石膏組合物中加入常規(guī)的塑化聚羧酸酯醚（即 具有聚醚側(cè)鏈的梳形聚合物），所述聚羧酸酯醚還包括具有陽離子基團(tuán)的側(cè)鏈。所述陽離子 梳形聚合物因此結(jié)合了具有陽離子電荷的常規(guī)梳形聚合物的性質(zhì)，所述性質(zhì)會(huì)造成與粘土 顆粒的有利的相互作用。然而問題在于所述梳形聚合物相對復(fù)雜。因此難以由陽離子聚醚 側(cè)鏈、陰離子聚醚側(cè)鏈和長鏈聚醚側(cè)鏈進(jìn)行制備。使用這種在一個(gè)分子中結(jié)合不同作用的 復(fù)雜的塑化劑來針對具有特定粘土含量的組合物獲得期望的塑化劑效果也是成問題的。
[0010] US 2012/0231991 Al公開了作為基于兩性聚羧酸酯的清潔劑的添加劑的梳形聚 合物。所述梳形聚合物在側(cè)鏈上含有陽離子基團(tuán)，所述陽離子基團(tuán)通過聚醚基團(tuán)與主鏈鍵 合。
[0011] 總之期望的是，提供可以特別有效、可變和以簡單方式用于含粘土的組合物中的 其它分散劑。
[0012] WO 2005/035603 Al公開了含磺基的共聚物和三元聚合物，其具有陽離子側(cè)鏈和 含磺基的側(cè)鏈，而主鏈不具有酸基。還包括至少一種另外的聚合物部分b)，所述聚合物部分 b)具有末端胺基。將陽離子單體部分、陰離子單體部分和胺單體部分加工成聚合物是相對 昂貴的，并且不能預(yù)期能輕易實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量。唯一的詳細(xì)說明的實(shí)施例Al沒有指明如何將這 三種組分加工成單個(gè)聚合物。
[0013] WO 2008/049549 A2公開了由至少三種不同的結(jié)構(gòu)單元組成的疏水改性的經(jīng)交聯(lián) 聚合物，所述聚合物在水硬性粘結(jié)劑中充當(dāng)塑化劑。所述聚合物具有聚醚側(cè)鏈。該聚合物 在制備時(shí)例如用三苯乙烯基苯-PEG-丙烯酸甲酯交聯(lián)，從而獲得三維聚合物塊。由至少三 種組分進(jìn)行制備是相對昂貴的，其中聚合物經(jīng)由凝膠聚合制得并且獲得經(jīng)聚合的凝膠立方 體，隨后將其進(jìn)行粉碎和干燥。產(chǎn)物不是梳形聚合物并且具有不同于梳形聚合物的結(jié)構(gòu)和 性能。
[0014] WO 2008/015653 A2也公開了適合用于美容應(yīng)用的經(jīng)交聯(lián)的聚合物。產(chǎn)物不是梳 形聚合物并且具有不同于梳形聚合物的結(jié)構(gòu)和性能。
[0015] 發(fā)明目的
[0016] 本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)。本發(fā)明的問題因此在于，提供用于分散和塑化 水硬性組合物和特別是石膏組合物（特別是當(dāng)其含粘土?xí)r）的簡單、可變和有效的方法。 為此所使用的分散劑應(yīng)當(dāng)可以以簡單和廉價(jià)的方式獲得并且具有有效的塑化作用。特別 地，應(yīng)當(dāng)提供這樣的分散劑，所述分散劑使得能夠無需使用或僅以少量使用常規(guī)的聚羧酸 酯醚。
[0017] 優(yōu)選地，還應(yīng)當(dāng)改進(jìn)經(jīng)固化產(chǎn)物的性能，特別是穩(wěn)定性。特別地，應(yīng)當(dāng)通過水含量 的降低實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 出人意料地，通過根據(jù)權(quán)利要求所述的用途、組合物、方法和梳形聚合物實(shí)現(xiàn)本發(fā) 明的目的。其它有利的實(shí)施方案公開在說明書中。
[0019] 本發(fā)明的主題是至少一種梳形聚合物作為水硬性組合物的分散劑的用途，所述梳 形聚合物包括具有至少一個(gè)陽離子基團(tuán)的側(cè)鏈，不包括具有聚醚基團(tuán)的側(cè)鏈，并且包括具 有羧基的主鏈。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明所使用的不具有聚醚側(cè)鏈的梳形聚合物在下文也被簡稱為"陽離子梳 形聚合物"。該陽離子梳形聚合物具有陽離子基團(tuán)并且可以具有額外的陰離子基團(tuán)。聚合 物因此為陽離子聚合物或兩性離子聚合物。根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語"梳形聚合物"表示梳形聚合 物或其鹽。因此陽離子梳形聚合物可以以具有合適陰離子的鹽的形式使用，例如以鹵化物 (特別是氯化物）的形式使用。如果梳形聚合物為兩性離子的，則其可以以具有合適的陰離 子基團(tuán)或陽離子基團(tuán)的鹽的形式使用。梳形聚合物也可以以內(nèi)鹽的形式使用，其中固有的 陽離子電荷和陰離子電荷中和。如果包含酸基（例如羧基），則所述酸基可以被部分或完全 地中和。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，陽離子梳形聚合物在側(cè)鏈上具有至少一個(gè)陽離子基團(tuán)，優(yōu)選每個(gè)側(cè) 鏈僅有一個(gè)陽離子基團(tuán)。在此，聚合物中的全部或僅一部分側(cè)鏈可以具有陽離子基團(tuán)。陽 離子基團(tuán)與梳形聚合物共價(jià)鍵合。陽離子基團(tuán)可以是可以附接至有機(jī)聚合物上的常見的陽 離子基團(tuán)，例如銨基、锍基或鱗基。
[0022] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，陽離子基團(tuán)為銨基。特別優(yōu)選的是季銨基。在 此，帶正電荷的氮原子被四個(gè)有機(jī)基團(tuán)取代。優(yōu)選地，陽離子基團(tuán)具有式-N +R8R9Rltl,其中R8、 R9和R 1(1彼此獨(dú)立地為H、具有1至20個(gè)碳原子的脂族烴基、具有5至8個(gè)碳原子的脂環(huán)族 烴基和/或具有6至14個(gè)碳原子的芳基。優(yōu)選地，R 8、R9和R 1(1不為H，特別優(yōu)選選自甲基 和乙基。
[0023] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，陽離子基團(tuán)為單體結(jié)構(gòu)單元的成分，所述單 體結(jié)構(gòu)單兀選自[2 -(丙稀酰氧基乙基]-二甲基-氯化按、[2_(丙稀?；被?乙 基]-三甲基-氯化銨、[2-(丙烯酰氧基）-乙基]-三甲基-硫酸甲酯銨、[2-(甲基丙烯酰 氧基）-乙基]-三甲基氯化銨或-硫酸