專利名稱：具有時(shí)間上延長(zhǎng)的流動(dòng)能力的減水型水硬性組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于水硬性系統(tǒng)的添加劑，尤其是用于混凝土組合物的分散劑的領(lǐng) 域。
現(xiàn)有技術(shù)由α - β -不飽和羧酸構(gòu)成的具有聚亞烷基二醇側(cè)鏈的聚合物(即所謂的聚羧酸 酯)由于其很強(qiáng)的減水作用，因此長(zhǎng)期以來(lái)在混凝土技術(shù)領(lǐng)域中將其用作分散劑，尤其是 用作高性能塑化劑(-verflilssiger)。這些聚合物具有梳形聚合物結(jié)構(gòu)。這些聚合物在相 同水灰比(w/z)值的情況下改善混凝土的和易性(Verarbeitbarkeit)或者在和易性相同 的情況下減小需水量和因此減小w/z-值，這可提高抗壓強(qiáng)度和致密性。與不含這些聚合物的混凝土組合物相比，傳統(tǒng)的聚羧酸酯在相同和易性的情況下 將需水量和因此的w/z-值減小大約20 30%。減水作用如此強(qiáng)的塑化劑稱作高性能塑 化劑。對(duì)于某些應(yīng)用而言，如對(duì)于例如每立方米混凝土水泥含量為265kg且減水率為10% 的C20強(qiáng)度等級(jí)的預(yù)拌混凝土(Transportbeton)，或者每立方米混凝土水泥含量為295kg 且減水率為12 15%的C30強(qiáng)度等級(jí)的預(yù)拌混凝土，則希望最高為15%的較小減水率。 這在采用傳統(tǒng)聚羧酸酯的情況下只有以較少加料量使用時(shí)才能實(shí)現(xiàn)，但這又會(huì)導(dǎo)致塌落度 (Ausbreitmass)迅速下降并從而使得和易性降低。但是對(duì)于預(yù)拌混凝土期望有延長(zhǎng)的和 易性，因?yàn)楸仨毥?jīng)過(guò)一段時(shí)間來(lái)運(yùn)輸混凝土，例如從生產(chǎn)地運(yùn)往使用場(chǎng)所。按照現(xiàn)有技術(shù)， 并非將高性能塑化劑用于減水率較小的應(yīng)用，而是使用第一代塑化劑，例如三聚氰胺-磺 酸-甲醛縮合物。但這些塑化劑由于釋放出有毒的甲醛，因而是生態(tài)上成問(wèn)題的，并因此 是不希望的。其它減水率較小的已知塑化劑基于木質(zhì)素磺酸鹽或者萘磺酸鹽，例如在WO 02081400A1中所述的。這類塑化劑的缺點(diǎn)在于由其制成的組合物會(huì)變色。此外還必須以比 較高的加料量使用這些已知的塑化劑，以達(dá)到和保證所需的減水率，但有明顯降低的和易 性。此外，這些第一代塑化劑盡管加料量比較高，但是仍然具有部分不充分的和易性?，F(xiàn)已表明，在和易性保持不變的情況下，只能在有限條件下將已知的混凝土塑化 劑用于減水率較小的水硬性組合物。或者必須以很小從而使得和易性變差的加料量使用所 述已知的混凝土塑化劑，或者為了達(dá)到所期望的減水率，必須以較高的加料量使用這些塑 化劑，從而使得組合物幾乎無(wú)法硬化。發(fā)明描述因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)的分散劑，并且其適于實(shí) 現(xiàn)充分塑化作用，亦即5 15%所期望的減水率，和適于獲得延長(zhǎng)的水硬性組合物的和易 性。已經(jīng)令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用權(quán)利要求1所述的聚合物P能達(dá)到這一目的。能 夠確定，使用包含至少一個(gè)酸單元和至少一個(gè)具有聚(氧化亞烷基)基團(tuán)的單元、優(yōu)選酯單 元和/或酰胺單元并且酸單元與具有聚(氧化亞烷基)基團(tuán)的單元的摩爾比在1.2 1.7 之間的聚合物，能達(dá)到5 15%的所期望的減水率同時(shí)有延長(zhǎng)的和易性。此外還已發(fā)現(xiàn)可以使用這些聚合物來(lái)對(duì)水硬性組合物減水，并且其既不會(huì)過(guò)分延緩、也不會(huì)過(guò)強(qiáng)促進(jìn)凝固。 同樣，利用這些聚合物也能使得不會(huì)變色的組合物成為可能。此外本發(fā)明還包括一種時(shí)間上延長(zhǎng)經(jīng)減水的水性的水硬性組合物的流動(dòng)能力的 方法，以及一種水性的水硬性組合物Z1。從屬權(quán)利要求構(gòu)成本發(fā)明的其它有益實(shí)施方式。本發(fā)明的實(shí)施方法本發(fā)明涉及聚合物P用以時(shí)間上延長(zhǎng)經(jīng)減水的水性的水硬性組合物的流動(dòng)能力 的用途，其中流動(dòng)能力的時(shí)間上的延長(zhǎng)體現(xiàn)在Zl以及Z2 i.)分別按照EN 1015-3或EN 12350-5在摻入水之后隨即具有220 180mm或 450 550mm的塌落度，并且ii.)分別按照EN 1015-3或EN 12350-5在摻入水之后隨即具有相比于經(jīng)過(guò)90分 鐘之后的塌落度最多15%或最多20%的塌落度差。所述Zl是一種包括水和水硬性粘結(jié)劑的水性的水硬性組合物，其具有與水硬性 參比組合物Z2相同的成分，區(qū)別在于Zl還包含聚合物P和所含的水比Z2少5 15%。所謂“流動(dòng)性的延長(zhǎng)”指的是摻入了一定量的水和一定量包括聚合物P的添加劑 之后，水硬性組合物與不包括聚合物P的組合物相比仍能在更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持可加工。對(duì)于技術(shù)人員而言，通過(guò)塌落度確定水性的水硬性組合物的流動(dòng)能力并且其知曉 EN 1015-3或EN 12350-5這兩種標(biāo)準(zhǔn)，。本發(fā)明中采用EN 12350-5標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定具有8mm以 上摻雜料的水硬性組合物的塌落度。分別按照EN 1015-3或EN 12350-5，摻入水之后隨即具有220 180mm或450 550mm的塌落度是優(yōu)選的，因?yàn)槿绻缘乃残越M合物的值大于220mm，則初始塌落度就 會(huì)太高并且組合物可能會(huì)分離并從而不再能使用。分別按照EN 1015-3或EN 12350-5，摻入水之后隨即的塌落度相比于經(jīng)過(guò)90分鐘 之后的塌落度最多15%或最多20%的差值，具有在摻入水之后90分鐘的整個(gè)時(shí)間段內(nèi)具 有有益流動(dòng)能力的優(yōu)點(diǎn)。由于使用了聚合物P，Zl的和易性或塌落度因此不僅在開(kāi)始時(shí)刻(也就是將拌合 水摻入水硬性粘結(jié)劑之后隨即)、而且也在摻入了拌合水后經(jīng)過(guò)90分鐘之后均類似于參比 組合物Z2的和易性或塌落度。如果所述參比組合物Z2是一種將拌合水摻入水硬性粘結(jié)劑之后隨即具有有利塌 落度的水硬性組合物，并且其塌落度在經(jīng)過(guò)90分鐘之后或多或少能夠維持或者只是下降 很少(組成而定最多降低15%或20%)，那么按照本發(fā)明使用聚合物P就能導(dǎo)致Zl的可類 比的特性，且優(yōu)點(diǎn)是Zl含有比Z2少5 15%的水。與Z2相比，對(duì)于Zl這導(dǎo)致凝固狀態(tài)下 抗壓強(qiáng)度和致密性的提高。由于使用了聚合物P，Zl的和易性或塌落度因此不僅在開(kāi)始時(shí)刻(也就是將拌合 水摻入水硬性粘結(jié)劑之后立即)而且也在經(jīng)過(guò)90分鐘之后類似于參比組合物Z2的和易性 或塌落度。如果所述參比組合物Z2是一種將拌合水摻入水硬性粘結(jié)劑之后隨即具有有利塌 落度的水硬性組合物，并且其塌落度在經(jīng)過(guò)90分鐘之后或多或少能夠維持或者只是下降 很少(視組成而定優(yōu)選小于15 20% )，那么按照本發(fā)明使用聚合物P就能導(dǎo)致Zl的可 類比的特性，且優(yōu)點(diǎn)是Zl含有比Z2少5 15%的水。與Z2相比，對(duì)于Zl這導(dǎo)致凝固狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度和致密性的提高。此外，使用聚合物P還使得不會(huì)變色的組合物成為可能。相比于使用傳統(tǒng)的塑化劑，這是一大優(yōu)點(diǎn)。如果使用傳統(tǒng)的高性能塑化劑，則必須 使用很少的加料量，以免塌落度在摻入拌合水之后隨即高到使組合物可能分離的程度，因 為經(jīng)過(guò)90分鐘之后的塌落度可能太小。如果使用傳統(tǒng)的第一代塑化劑，例如木質(zhì)素磺酸 鹽，則必須使用比聚合物P高得多的加料量，這不僅在生態(tài)方面而且也在經(jīng)濟(jì)方面是一大 缺陷。術(shù)語(yǔ)“水硬性組合物”原則上可以理解為混凝土技術(shù)人員已知的所有水 硬性物質(zhì)。這里特別涉及的是水硬性粘結(jié)劑如水泥，例如波特蘭水泥或高鋁水泥 (Tonerdeschmelzzemente)和它們分別與飛灰，硅灰，礦渣，冶煉砂和石灰石填料的混合物。 本發(fā)明范疇內(nèi)的其他水硬性物質(zhì)是無(wú)水石膏或半水合物形式的石膏，或者是生石灰。作為 水硬性組合物優(yōu)選水泥。此外，摻雜料如砂，礫，石料，石英粉，白堊及常用的作為添加劑的 成分如其他的混凝土塑化劑，例如木質(zhì)素磺酸鹽、磺化萘甲醛縮合物、磺化三聚氰胺_甲醛 縮合物或聚羧酸酯醚、促進(jìn)劑、緩蝕劑、延遲劑、減縮劑、消泡劑或成孔劑都是可行的。水硬性粘結(jié)劑優(yōu)選自水泥；水泥與飛灰、硅粉、礦渣、冶煉砂或石灰石填料的混 合物；石膏；和生石灰。尤其優(yōu)選的是水泥。聚合物P包括a)m Mol_%的至少一種式(I)的酸單元A ；以及
權(quán)利要求
1.聚合物P用于時(shí)間上延長(zhǎng)經(jīng)減水的水性水硬性組合物流動(dòng)能力的用途，其中流動(dòng)能 力的時(shí)間上的延長(zhǎng)體現(xiàn)在，Zl以及Z2 i.)分別按照EN1015-3或EN 12350-5在摻入水之后隨即具有220 180mm或450 550mm的塌落度，和ii.)分別按照EN1015-3或EN 12350-5在摻入水之后隨即具有相比于經(jīng)過(guò)90分鐘之 后的塌落度最多15%或最多20%的塌落度差；其中，Zl是包括水和水硬性粘結(jié)劑的水性的水硬性組合物，其具有與水性的水硬性參 比組合物Z2 —樣的組成，區(qū)別在于Zl還額外包含聚合物P和含有比Z2少5 15%的水， 并且所述聚合物P包括a)m Mol-%的至少一種式(I)的酸單元A ；以及
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用途，其中所述聚合物P可通過(guò)聚羧酸或者其類似物的酯化 反應(yīng)和/或酰胺化反應(yīng)的聚合物相似轉(zhuǎn)變反應(yīng)獲得或者借助于其制得。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用途，其中可通過(guò)以下物質(zhì)的反應(yīng)獲得聚合物Pa)至少一種聚羧酸或者聚羧酸的類似物；和b)至少一種化合物，其選自式(IV)的單羥基化合物E和式(V)的單胺化合物F;其中HO-(R8O)y-R9'(IV)其中NH2- (R8O) y-R9(V)其中R8各自相互獨(dú)立地表示C2 C4亞烷基基團(tuán)，且具有以任意可能順序的(R8O)-單 元的序列；其中R9'表示C1 C12烷基或環(huán)烷基、C7 C2tl烷基芳基或芳烷基、或者取代或非取代的 芳基、或者具有1 30個(gè)碳原子的一價(jià)有機(jī)殘基，其任選地包括雜原子；其中R9表示Hj1 C12烷基或環(huán)烷基、C7 C2tl烷基芳基或芳烷基、或者取代或非取代 的芳基、或者具有1 30個(gè)碳原子的一價(jià)有機(jī)殘基，其任選地包括雜原子；其中y各自分別獨(dú)立地具有3 250的值；以及任選地c)至少一種其他化合物D。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3中任一項(xiàng)所述的用途，其特征在于，聚合物P的聚羧酸的類似物 選自酸鹽、酰鹵和酸酐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用途，其特征在于，所述聚合物P可通過(guò)自由基聚合反應(yīng)獲得 或者借助于自由基聚合反應(yīng)制得。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用途，其中在聚合物P中R1是H或者CH3,并且 R2、R3、R6 表示 H 和 R4 表示 COOM0
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用途，其特征在于，R5包括至少30Mol-%的 (C2H4O)單元、優(yōu)選50 100Mol-%的(C2H4O)單元，更優(yōu)選80 100Mol-%的(C2H4O)單元， 均相對(duì)于所有(R8O)-單元的總摩爾量計(jì)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用途，其中所述聚合物P包括30 66Mol-%、優(yōu) 選50 63Mol-%的酸單元A，20 50Mol_%、優(yōu)選34 44Mol_%的式(I)的結(jié)構(gòu)單元B， 和任選地0 40Mol-%、優(yōu)選0 1Μο1-%的結(jié)構(gòu)單元C，均相對(duì)于聚合物P中結(jié)構(gòu)單元A、 B和C的總摩爾量計(jì)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用途，其特征在于，水硬性粘結(jié)劑選自水泥；水 泥與飛灰、硅粉、礦渣、冶煉砂或石灰石填料的混合物；石膏；和生石灰。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的用途，其特征在于，Zl還額外具有至少一種助 流劑，所述助流劑選自木質(zhì)素磺酸鹽、萘磺酸-甲醛縮合物、磺化三聚氰胺-甲醛縮合物、糖 蜜和葡萄糖酸鹽。
11.時(shí)間上延長(zhǎng)經(jīng)減水的水性的水硬性組合物流動(dòng)能力的方法，其中額外地將聚合物 P加入到包括水和水硬性粘結(jié)劑的水性的水硬性組合物Zl之中，所述水性的水硬性組合物Zl除了少5 15%的水含量之外還具有與水性的水硬性參比合物Z2、Z1 —樣的組成，并且 Zl以及Z2 i.)分別按照EN1015-3或EN 12350-5在摻入水之后隨即具有220 180mm或450 550mm的塌落度；和ii.)分別按照EN1015-3或EN 12350-5在摻入水之后隨即具有相比于經(jīng)過(guò)90分鐘之 后的塌落度最多15%或最多20%的塌落度差；并且所述聚合物P是如權(quán)利要求1 10的用途中所述的聚合物P。
12.包括水和水硬性粘結(jié)劑的水性的水硬性組合物Z1，其具有與水性的水硬性參比組 合物Z2 —樣的組成，區(qū)別在于Zl還額外包含聚合物P和比Z2少5 15%的水，其中Zl以 及Z2 i.)分別按照EN1015-3或EN 12350-5在摻入水之后隨即具有220 180mm或450 550mm的塌落度；和ii.)分別按照EN1015-3或EN 12350-5在摻入水之后隨即具有相比于經(jīng)過(guò)90分鐘之 后的塌落度最多15%或最多20%的塌落度差；并且所述聚合物P是如權(quán)利要求1 10的用途中所述的聚合物P。
13.根據(jù)權(quán)利12所述的水性的水硬性組合物Z1，其特征在于，水硬性粘結(jié)劑選自水 泥；水泥與飛灰、硅粉、礦渣、冶煉砂或石灰石填料的混合物；石膏；和生石灰。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的水性的水硬性組合物Zl，其特征在于，Zl還額外具有 至少一種助流劑，所述助流劑選自木質(zhì)素磺酸鹽、萘磺酸-甲醛縮合物、磺化三聚氰胺-甲 醛縮合物、糖蜜和葡萄糖酸鹽。
全文摘要
本發(fā)明涉及聚合物P用于時(shí)間上延長(zhǎng)經(jīng)減水的水性水硬性組合物的流動(dòng)能力的用途，以及時(shí)間上延長(zhǎng)經(jīng)減水的水性水硬性組合物的流動(dòng)能力的方法。
文檔編號(hào)C04B40/00GK102131745SQ200980133620
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日
發(fā)明者J·格萊瑟, J·金莫曼, L·弗倫茲, U·舒爾澤 申請(qǐng)人:Sika技術(shù)股份公司