專利名稱：粉末組合物作為流變添加劑的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括(甲基)丙烯酸聚合物、分散劑及再分散粉末的粉末組合物作為流變添加劑、尤其是在含水泥的建筑材料組合物中的應(yīng)用。
通常，纖維素醚類用作稠化劑可媲美于完全合成的聚合物，例如聚氨基甲酸酯相關(guān)的稠化劑、聚丙烯酸酯、聚亞胺、聚酰胺及天然聚合物，如瓊脂-瓊脂、黃蓍膠、鹿角菜膠、阿拉伯膠、海藻酸鹽、淀粉、明膠和果膠。但是，在建筑材料組合物內(nèi)，尤其是酸度值高及電解質(zhì)含量高、且含有水泥的系統(tǒng)內(nèi)，該等代用品不能令人滿意。在該等應(yīng)用場合中，迄今仍無纖維素醚代替品的加工性狀可接近合格。
歐洲專利EP-A 504870公開了一種用于建筑產(chǎn)品的稠化劑組合物，其中包括天然聚合物(如纖維素醚類)連同交聯(lián)聚丙烯酸的鹽類(該等鹽類可能與淀粉接枝，其已知為超吸收劑)及以甲醛-磺酸縮合產(chǎn)物為主要成分的分散劑。
WO-A 99/62838公開了若干種水泥混合物，其中包括添加劑組合物，該組合物是由木素磺酸鹽以及(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸羥烷基酯組成，以改良該水泥組合物的沉淀傾向。英國專利GB-A-2279655曾建議在水泥組合物內(nèi)添加丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯共聚物及木素磺酸鹽的水溶液以改良流動性及沉淀性狀。
美國專利US-A 6165262中曾述及于水泥組合物中添加粉末丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸共聚物及“減水劑”(例如木素磺酸鹽)。
本發(fā)明的目的是研制一種特別是含水泥的建筑材料組合物所需的添加劑，該添加劑具有稠化作用，但對加工性能或機械強度不致產(chǎn)生不良影響。
所選擇的共聚物a)組分應(yīng)是水溶性的。就此點而論，所謂水溶性是指在標(biāo)準(zhǔn)情況下于1000g的水中至少可洛解10g的共聚物a)。以共聚物總重量為基準(zhǔn)，優(yōu)選的共聚物包括30至85重量％、優(yōu)選40至70重量％的(甲基)丙烯酸酯以及15至70重量％、優(yōu)選30至60重量％的丙烯酸和/或甲基丙烯酸。共聚物a)的分子量MW(重量平均)是＞20,000，但優(yōu)選為25,000至500,000，特別優(yōu)選是50,000至350,000。
共聚物a)可以已知的方式制得，例如通過溶液聚合作用、懸浮聚合作用及乳化聚合作用。隨后該等聚合物是以常用的方法(例如噴霧干燥法)加以干燥。
適當(dāng)?shù)姆稚゜)是所有可商購的分散劑，例如木素磺酸酯、聚羧酸酯、氨基磺酸、萘磺酸-甲醛縮合物、三聚氰胺磺酸-甲醛縮合物、羥基羧酸及其金屬鹽類，例如其堿金屬鹽類及堿土金屬鹽類。
水中可再分散的適當(dāng)聚合物粉末c)是以一種或更多種單體為主要成分者，該等單體選自于以下組中具有1至15個碳原子的直鏈或支鏈烷基羧酸的乙烯基酯、具有1至10個碳原子的醇類的甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯、乙烯基芳香烴、烯類、二烯類及鹵乙烯類。亦可使用上述聚合物的混合物。
以聚合物總重量為基準(zhǔn)，該等聚合物亦可另外含有0.1至10重量％的官能性共聚單體單元，該等單元選自于(1)乙烯型不飽和羧酰胺，例如(甲基)丙烯酰胺，(2)乙烯型不飽和磺酸及其鹽類，優(yōu)選乙烯基磺酸，(3)多種乙烯型不飽和共聚單體，例如己二酸二乙烯基酯、順丁烯二酸二烯丙基酯、甲基丙烯酸烯丙基酯或三聚氰酸三烯丙基酯和/或(4)N-羥甲基(甲基)丙烯酰胺及其醚類，例如異丁氧基或正丁氧基醚類。
作為聚合物，以下列者為佳，其中百分率是重量比，若連同應(yīng)用于官能性共聚物的比例，其總和為100重量％。
對于乙烯基酯聚合物而言，優(yōu)選的是乙酸乙烯基酯聚合物；乙烯含量為1至60重量％的乙酸乙烯基酯-乙烯共聚物；乙烯含量為1至40重量％及氯乙烯含量為20至90重量％的乙烯基酯-乙烯-氯乙烯共聚物；含有1至50重量％一種或更多種可共聚的乙烯基酯(例如月桂酸乙烯基酯、三甲基乙酸乙烯基酯、α-分枝羧酸的乙烯基酯，尤其是Versatic酸的乙烯基酯(VeoVa9R、VeoVa10R、VeoVa11R))的乙酸乙烯基酯共聚物，必要時，其可另外含有1至40重量％的乙烯；含有1至60重量％丙烯酸酯(尤其是丙烯酸正丁酯或丙烯酸2-乙基己基酯)的乙酸乙烯基酯-丙烯酸酯共聚物，必要時，其中另外含有1至40重量％的乙烯。
對于(甲基)丙烯酸酯聚合物而言，優(yōu)選的是丙烯酸正丁酯及丙烯酸2-乙基己基酯的共聚物；甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸正丁酯和/或丙烯酸2-乙基己基酯的共聚物，甲基丙烯酸甲酯與1，3-丁二烯的共聚物；對于氯乙烯聚合物而言，優(yōu)選的是除上述乙烯基酯-氯乙烯-乙烯共聚物之外，尚有氯乙烯-乙烯共聚物以及氯乙烯-丙烯酸酯共聚物。
對于苯乙烯聚合物而論，優(yōu)選的是苯乙烯-丁二烯共聚物及苯乙烯-丙烯酸酯共聚物，例如苯乙烯含量都為10至70重量％的苯乙烯-丙烯酸-正丁酯或苯乙烯-丙烯酸2-乙基己基酯。
粉末添加劑諸成分的比例是10至100重量份的成分a)、0.1至50重量份的成分b)、以及50至5000重量份的成分c)。優(yōu)選的是，75至95重量份的成分a)、5至25重量份的成分b)、以及100至400重量份的成分c)。
為改良含水泥或無水泥的組合物，可添加粉末混合物形式的流變添加劑。但，成分a)、b)及c)亦可個別添加。若采用混合物，在制備共聚物a)之前或期間添加分散劑b)并于單獨的混合步驟內(nèi)混以再分散粉末c)而制得該混合物。但是，分散劑b)亦可于單獨的混合步驟內(nèi)混入。最好的方式是將成分a)及b)與以再分散粉末c)為主要成分的水性分散液加以混合，隨后藉噴霧干燥法予以干燥。
粉末組合物適于用作水固型、含水泥及無水泥(含硫酸鈣或石灰)組合物的流變添加劑。粉末組合物優(yōu)選在干砂漿內(nèi)用作流變添加劑。尤以用于干砂漿作建筑粘著劑(例如磚瓦粘著劑及粘合隔熱板及隔音板的粘著劑)則更佳。另外，更優(yōu)選的是用于干砂漿內(nèi)的增強組合物在復(fù)合隔熱系統(tǒng)、細(xì)填料、密封膏漿及灰泥與粉刷的頭道漿。此外，亦適用于石膏組合物，例如石膏粉刷的頭道漿(灰泥)及石膏抹光復(fù)合物。
干砂漿的典型配制品包括5至80重量份的水固型粘著劑，優(yōu)選水泥或熟石膏或石灰，5至80重量份的填料，例如石英砂、碳酸鈣、矽酸鋁、滑石或云母，0.1至1重量份的(甲基)丙烯酸酯共聚物a)，0.001至0.5重量份的分散劑b)，0.5至50重量份的再分散粉末c)，及(必要時)其他添加劑。
其他添加劑的實例是促進劑、緩凝劑、纖維型填料(包括纖維素纖維、礦質(zhì)纖維、聚合物纖維)、防泡劑、防水劑、氣泡生成劑及(也許適當(dāng))其他稠化劑，例如纖維素醚類、聚氨基甲酸酯相關(guān)的稠化劑、聚亞胺、聚酰胺、瓊脂-瓊脂、黃蓍膠、鹿角菜膠、阿拉伯膠、海藻酸鹽、淀粉、明膠及果膠。
目前以(甲基)丙烯酸酯聚合物為主要成分的流變添加劑曾經(jīng)用于含水泥的干砂漿中，但品質(zhì)大幅減低抗流性及水泥固化性狀不合格。如此則導(dǎo)致加工性能欠佳，例如，含水泥的組合物對基層的潤濕作用差，而且含水泥的磚瓦粘著劑的可塑性不適當(dāng)。本發(fā)明的組合物可制得以(甲基)丙烯酸酯為主要成分的流變添加劑，與目前已知的以(甲基)丙烯酸酯為主要成分的流變添加劑相比較，本發(fā)明者可導(dǎo)致含水泥組合物的加工進行良好且機械性能優(yōu)異。
茲利用下列諸實施例對本發(fā)明加以說明實施例1在附有回流冷凝器、攪拌器及進料器的兩升反應(yīng)器內(nèi)，將0.43g的20％濃度水性梅隆(Melon)溶液溶于580ml、溫度20℃的水中。隨后將該溶液加熱至80℃。當(dāng)溫度已經(jīng)達(dá)到50℃時，在不停攪拌的情況下，將5重量％并包括518ml水的乳化液、43g的30％濃度聚(氧乙烯)異十三基硫酸酯、403g的甲基丙烯酸、86.3g的丙烯酸丁酯及388.3g的丙烯酸乙酯加入該溶液內(nèi)。當(dāng)溫度達(dá)到80℃時，將該乳化液混以2.6g的過硫酸銨。反應(yīng)開始10分鐘之后，計量加入一包括1.73 g過硫酸銨及118g水的溶液，歷時6小時，然后將剩余的單體預(yù)乳化液計量加入，歷時5小時。當(dāng)兩次計量加入工作完成后，將該混合物冷卻至室溫。
于聚合物乳化液內(nèi)混以12重量％的木素磺酸鈣(以聚合物為基準(zhǔn))及再分散粉末(苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物)，其中(a+b)∶c的比例為0.6∶1.5，并加以噴霧干燥。
如實施例2及比較例2與5所述制得包括成分a)和成分b)的粉末，連同再分散粉末成分c)加入下列干砂漿混合物內(nèi)。
粉末組合物的測試工作是在下列配制品中實施
55.2重量份的第9a號(0.1至0.4mm)石英砂，43.0重量份的水泥42.5(Rohrdorfer)，1.5重量份的再分散粉末c)(苯乙烯-丙烯酸丁酯)，0.6重量份的粉末混合物a/b。
將干混合物混以表1內(nèi)所示數(shù)量的水，令該混合物靜置5分鐘，隨后實施測試。測試方法所得測試結(jié)果如表1所示?？伤苄?GK)的測定該混合物的可塑性是通過目視評估而以定性方式測定的。將該混合物分作1至6個等級，其中第1級代表最佳者。潤濕度(BN)的測定在涂敷砂漿過程中磚瓦的潤濕度是通過目視評估加以定性測定。將該混合物分作1至6個等級，其中第1級代表最佳。架橋(SA)的測定架橋是通過目視評估加以定性測定。將該混合物分作1至6個等級，其中第1級代表最佳。后期稠化(ND)的測定于磚瓦粘著劑制備1小時之后，后期稠化(粘度增加)是通過目視評估加以定性測定的。將該混合物分作1至6個等級，其中第1級代表最佳。粘合面積(AB)的測定粘合面積是于測量瓷磚反面的砂漿潤濕度10分鐘之后，在曾經(jīng)平放于砂漿內(nèi)60分鐘后的瓷磚(5×5公分)上加以測定。防滑性(SF)的測定為作滑動測試，總是于一平放瓷磚(15×15公分)上，自上方垂直施以特別重量的負(fù)荷，歷時30秒鐘?？稍俜稚⑿?RD)的測定利用Coulter公司的粒徑分析器量測粒徑分布并比較起始分散液的分布及再分散粉末的分布，以測定可再分散性。所制備的都是50％濃度的水性分散液，再分散液的粒徑分布是于實施再分散作用30秒及2分鐘之后測定的。再分散作用的定性評價分作1至6個等級，其中第1級代表最佳。
表
權(quán)利要求
1.粉末組合物在含水泥或無水泥的建筑材料組合物內(nèi)用作流變添加劑的應(yīng)用，其中所述粉末組合物包括a)(甲基)丙烯酸及(甲基)丙烯酸酯類的共聚物，b)分散劑，c)可于水中再分散的聚合物粉末。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其中該共聚物a)包括與具有1至25個碳原子的醇類或含有(聚)氧化烯單元的醇類所形成的甲基丙烯酸酯及丙烯酸酯，以及丙烯酸及/或甲基丙烯酸。
3.如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其中以共聚物的總重量為基準(zhǔn)，該共聚物a)包括30至85重量％的(甲基)丙烯酸酯類以及15至70重量％的丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的應(yīng)用，其中所用分散劑b)包括一種或更多種選自于以下組中的分散劑木素磺酸鹽、聚羧酸酯、氨基磺酸、萘磺酸-甲醛縮合物、三聚氰胺磺酸-甲醛縮合物、羥基羧酸及其金屬鹽類。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的應(yīng)用，其中所用的于水中可再分散的聚合物粉末c)是以一種或更多種單體為主要成分的粉末，所述單體選自于以下組中具有1至15個碳原子的直鏈或支鏈烷基羧酸的乙烯基酯、具有1至10個碳原子的醇類的甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯、乙烯基芳香烴、烯類、二烯類及鹵乙烯及其混合物。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的應(yīng)用，其中粉末添加劑的成分比為10至100重量份的成分a)、0.1至50重量份的成分b)及50至5000重量份的成分c)。
7.如權(quán)利要求1-6之一所述的應(yīng)用，其是在干砂漿中用作流變添加劑。
8.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其是在干砂漿中用作建筑粘著劑，例如磚瓦粘著劑，以及用于粘合隔熱板和隔音板的粘著劑。
9.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其是在干砂漿中用作復(fù)合隔熱系統(tǒng)、細(xì)填料、密封膏漿以及灰泥與粉刷的頭道漿中的增強組合物。
10.如權(quán)利要求7-9之一所述的應(yīng)用，其中所述干砂漿包括5至80重量份的水固型粘合劑，5至80重量份的填料，0.1至1重量份的(甲基)丙烯酸酯共聚物a)，0.001至0.5重量份的分散劑b)，0.5至50重量份的再分散粉末c)，及必要時的其他添加劑。
11.如權(quán)利要求10所述的應(yīng)用，其中所述干砂漿包括作為水固型粘合劑的水泥或熟石膏或石灰。
全文摘要
本發(fā)明涉及粉末組合物在含水泥或不含水泥的建筑材料組合物中作為流變添加劑的應(yīng)用,其中該粉末組合物包括:a)(甲基)丙烯酸及(甲基)丙烯酸酯的共聚物,b)分散劑,c)水中可再分散的聚合物粉末。
文檔編號C04B24/26GK1385392SQ02119159
公開日2002年12月18日 申請日期2002年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月10日
發(fā)明者安德烈亞斯·巴赫爾, 沃納·鮑爾, 烏爾夫·迪特里希, 貝恩德·凱澤, 瑪麗昂·施米茨, 哈拉爾德·策, 泰奧·邁爾 申請人:瓦克化學(xué)有限公司