專(zhuān)利名稱：3-烷氧基-2-羥丙基纖維素醚衍生物及其在建筑膠料中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水溶性纖維素醚衍生物及其在建筑膠料中的應(yīng)用。
水溶性纖維素醚如羥乙基纖維素、羥丙基纖維素和甲基纖維素為眾所周知的用于如建筑膠料或建筑材料中，如混凝土、磚瓦膠泥和粘結(jié)劑、噴涂灰膏、以水泥和合成粘合劑為主料的灰泥、快速混合砂漿、手工涂敷砂漿、水下混凝土、聯(lián)接膠泥或復(fù)合材料、填縫料、地板和粘結(jié)砂漿。
這些膠料主要是普通水泥、熟石膏或含有功能添加劑的乙烯共聚物，此添加劑能滿足各種建筑應(yīng)用所要求的特殊性能。為了保持膠料的各種物理性能，如加工性、稠度、敞開(kāi)時(shí)間(Opentime)、粘性、析出水泥浮漿、粘結(jié)性能、固化時(shí)間以及用于各種特殊應(yīng)用的最理想的含空氣量，因此控制含水量或稱為“水份比率”是極為重要的。由于這個(gè)目的，非離子型的纖維素醚是優(yōu)越的添加劑。
市場(chǎng)上銷(xiāo)售的具有疏水性的非離子型水溶性纖維素醚已廣泛地使用，這是因?yàn)樗鼈冊(cè)诔矶群统ㄩ_(kāi)時(shí)間上有很優(yōu)良的作用，即是濕產(chǎn)品保持著可使用或再加工所需的時(shí)間。然后，這些纖維素衍生物中沒(méi)有一個(gè)能全部提供在建筑膠料中各種性能最理想的配合。
羥乙基纖維素(HEC)是最親水的非離子型水溶性纖維素醚，具有良好的保水性和加工性;但是，用HEC制成的料漿，當(dāng)將其涂敷于垂直的表面時(shí)，仍然有從表面落下的傾向。
更具有疏水性的甲基纖維素(MC)當(dāng)與水混合時(shí)，夾帶空氣進(jìn)入料漿，結(jié)果形成較低稠密的料漿，就具有良好的稠度敞開(kāi)時(shí)間。該纖維素具有較少的假塑性能使料漿有更好的抗重力影響而下滑的能力，但是此料漿的加工性沒(méi)有象HEC制成的料漿那樣好。MC的另一個(gè)缺點(diǎn)是在升高溫度時(shí)降低了溶解性，即在炎熱天氣下，會(huì)引起稠度的問(wèn)題。
鑒于這些缺點(diǎn)，已經(jīng)作出了用親水基團(tuán)來(lái)改性MC和用疏水基團(tuán)來(lái)改性HEC的嘗試，然而，親水基團(tuán)如羥乙基和羥丙基的加入不能令人滿意地改善普通MC產(chǎn)品的性能。疏水性基團(tuán)如苯甲基-、苯基-和羥丙基的加入也不能改善HEC的性能。此外，這種改性HEC的制備在經(jīng)濟(jì)上是不合算的;如果用長(zhǎng)鏈烷基基團(tuán)來(lái)改性，見(jiàn)Landoll在US-4，228，277和US-4，352，916中所敘述的得出的性能還沒(méi)有象羥丙基改性的HEC好。
E.D.Klug.在“水溶性羥烷基纖維素及其衍生物的一些性質(zhì)?！?，“聚合物科學(xué)”第36期，C部491-508、497-98(JohnWiley&Sons.)描述了采用長(zhǎng)鏈縮水甘油醚如癸基縮水甘油醚用來(lái)降低羥丙基纖維素和羥乙基纖維素的濁點(diǎn)。但是，當(dāng)用于建筑膠料時(shí)，這些長(zhǎng)鏈的取代基不能提供所期望的結(jié)果。
在用于建筑膠料時(shí)，對(duì)于添加劑的要求是各種性能如保水性、加工性、稠度、外觀、敞開(kāi)時(shí)間和空氣含量和粘結(jié)性的良好協(xié)同作用，從而避免了上述HEC和MC的缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，含有選自羥乙基、羥丙基和甲基作為第一取代基的水溶性纖維素醚衍生物，其特征在于還被0.05至約50%(以取代的纖維素衍生物重量計(jì))的3-烷氧基-2-羥丙基所取代，其中烷基部分是含有2至8個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基。
根據(jù)本發(fā)明的纖維素醚衍生物，基本上都能在室溫下完全溶于水。它們可根據(jù)下面所述的從任意普通的纖維素醚的衍生物來(lái)制備。衍生物具有容易進(jìn)行反應(yīng)的羥基，如羥乙基纖維素(HEC)或直接從化學(xué)棉花或另外的一般纖維來(lái)源來(lái)制備。
由纖維素醚衍生物所制得的聚合物包括羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素(HPMC)(也稱甲基羥丙基纖維素)、甲基羥乙基纖維素、乙基羥乙基纖維素、羥丙基羥乙基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、羥丁基羥乙基纖維素以及它們的衍生物。
可用來(lái)制備本發(fā)明的聚合物的市售材料包括那些能買(mǎi)到的材料，如下列商標(biāo)的產(chǎn)品，由Aqualon公司生產(chǎn)的Natrosol和Klucel，由Aqualon公司和AqualonGmbH&CO.KG，Dusseldorf聯(lián)邦德國(guó)所生產(chǎn)的Wilmington，DE，Culminal，由Aqualon法國(guó)BV，Alizay，法國(guó)所生產(chǎn)的Blanose和由道化學(xué)公司，米蘭，Ml所生產(chǎn)的Methocel。
較佳的纖維素醚衍生物的第一取代基是羥乙基羥丙基，最好是羥乙基，和纖維素衍生物是非離子型的，并有1.5至3.5的羥乙基摩爾取代度(M.S.)(是在纖維素分子中每一個(gè)纖維素脫水葡萄糖單元取代基的摩爾數(shù))。最佳的聚合物具有1，500至4，000的聚合度。
3-烷氧基-2-羥丙基的含量為0.05～50重量%(以被取代聚合物的干重量計(jì))為好，較佳的為0.1至25重量%，較好的是具有2-6個(gè)碳原子的直鏈烷基。這種烷基包括乙基-、丙基-、丁基-、戊基-、和2-乙基己基，最好是正-丁基。
本發(fā)明含有烷基縮水甘油基衍生物的基團(tuán)的聚合物，可由漿狀聚合物如HEC、HPC、HPMC等來(lái)制備，即在惰性有機(jī)稀釋劑如低級(jí)脂肪醇、酮或烴基化合物存在下，于低溫將堿金屬氫氧化物溶液加到產(chǎn)物料漿中來(lái)制備。當(dāng)醚被堿性物質(zhì)完全潤(rùn)濕和溶脹時(shí)，加入烷基縮水甘油醚，攪拌并加熱使反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行直至反應(yīng)完全為止。隨后中和殘余堿性物并回收產(chǎn)物，用惰性稀釋劑洗滌，然后進(jìn)行干燥，此法在本技術(shù)領(lǐng)域中是已知的，例如見(jiàn)US-4，228，277和4，352，916。
本發(fā)明的聚合物也可直接從纖維素來(lái)制備。例如，可先將化學(xué)棉花加到惰性有機(jī)稀釋劑和堿金屬氫氧化物的混合物中來(lái)制備以烷基縮水甘油基改性的HEC，然后將環(huán)氧乙烷加到產(chǎn)物堿化的纖維素中，直至反應(yīng)完全為止。立即用硝酸處理產(chǎn)品，再向此反應(yīng)混合物中加入烷基縮水甘油醚，還可任選地第二次加入環(huán)氧乙烷。待至反應(yīng)完全后，將產(chǎn)品進(jìn)行中和、過(guò)濾、并用惰性稀釋劑水溶液進(jìn)行洗滌，最后干燥。
同樣地，根據(jù)本發(fā)明，一種水硬化或合成粘合劑的建筑膠料，其特征在于還含有根據(jù)本發(fā)明的水溶性纖維素衍生物的量為0.5至5重量%。
下列的例子將闡明的本發(fā)明聚合物的制備。所有的份數(shù)和百分?jǐn)?shù)，除有另外說(shuō)明外，均以重量計(jì)。
制備例1在859份特-丁醇和113、4份的水所組成的混合液中加入80重量份的高粘度羥乙基纖維素料漿(M.S為2.5，在Brookfield LVF粘度計(jì)中測(cè)得1%溶液的粘度為3400mpas)。用N2氣攪拌使料漿脫氣，將2.6份50%的液體NaoH加入脫氣的料漿中，借助于NaoH的加入而產(chǎn)生的熱量，保持料漿的溫度為室溫，并在N2氣下攪拌45分鐘，隨后加入24份正-丁基縮水甘油醚，在一個(gè)多小時(shí)間溫度升至90℃，維持此溫度達(dá)2小時(shí)，接著將混合物的溫度降至25℃并用65%的硝酸溶液中和，除去反應(yīng)液體，產(chǎn)品用80/20(兩次)、84/16、88/12、92/8、96/4和98/2的丙酮/水混合物洗滌并使其變硬，將產(chǎn)品過(guò)濾并在排氣烘箱中干燥60分鐘，最終產(chǎn)物含有3-丁氧基-2-羥丙基的M.S.為0.35和在水中的濁點(diǎn)為70℃。
制備例2在173.2份純丙酮和15.6份H2O的混合液中加入80重量份高粘度羥乙基纖維素料漿(M.S.為3.2)用N2氣來(lái)凈化使料漿完全脫氣，隨后在冷卻下加入3.8份50%液體NaoH和0.076份H2O的混合液，將料漿在攪拌在在氮?dú)鈮合氯苊?5分鐘，然后加入15.3份正-丁基縮水甘油醚，反應(yīng)器在加壓下于一小時(shí)內(nèi)加溫至90℃，保持此溫度4小時(shí)，在冷卻到40℃后，用HNO3(65%)和醋酸中和反應(yīng)混合物，除去反應(yīng)液體，剩下的料漿用200份丙酮(96%)洗滌3次，然后過(guò)濾并在60℃的排氣烘箱中干燥。最終產(chǎn)物含有3-丁氧基-2-羥丙基的M.S.為0.27和在水中的濁點(diǎn)為78℃。
制備例3除了用20份2-乙基己基縮水甘油醚來(lái)代替正-丁基縮水甘油醚以及反應(yīng)在75℃進(jìn)行4小時(shí)以外，重復(fù)制備例1中所給出的步驟，最終產(chǎn)物含有3-(2-乙基己氧基)-2-羥丙基的M.S.為0.29和在水中的濁點(diǎn)為74℃。
在本發(fā)明的3-烷氧基-2-羥丙基聚合物的建筑膠料的固體組份中主要含有粘合劑和填料，粘合劑可以是水硬化粘合劑如普通水泥或熟石膏，分散體如乙酸乙烯酯-乙烯共聚物分散體在某些情況下還可以是其組合物。粘合劑的用量范圍可以從約2%到幾乎為100重量%(以膠料重量含固量為準(zhǔn))典型的填料包括砂子、石子、硅石、白云石、石膏、白堊土、石灰石以及它們的混合物，在要求更輕重量時(shí)，可使用輕質(zhì)填料如珍珠巖、蛭石和聚苯乙烯。填料的用量范圍可高至95重量%(以膠料總含固量為準(zhǔn))。但在此不再描述。填料對(duì)粘合劑的精確比例和填料的選擇由具體建筑膠料的組成和用途來(lái)確定。
此外，還可使用其他的添加劑如固化延遲劑、固化加速劑、增塑劑、表面活性劑、消泡劑、溶劑、凝聚劑、保護(hù)劑、無(wú)機(jī)和有機(jī)纖維和水溶性聚合物，如聚丙烯酰胺、淀粉醚和瓜膠衍生物，典型的用量從約0.001至約5重量%(以膠料總含固量計(jì))。
將固相物打成灰漿或分散于水中形成混凝土、水泥、或粘結(jié)劑或其他建筑材料。具體的用水量將由具體的用途來(lái)確定。例如用作混凝土，與要求有更大粘性的粘接膠泥相比較，其用水量相對(duì)地要大些。
含有高取代基如含3-烷氧基-2-羥丙基高取代值的聚合物有濁點(diǎn)(即在1%的聚合物溶液慢慢加熱至溶液出現(xiàn)不透明時(shí)的溫度)。聚合物的濁點(diǎn)表示其疏水性低濁點(diǎn)說(shuō)明其高的疏水性;低濁點(diǎn)的聚合物要給它相對(duì)更高的空氣帶入量并在灰漿和砂漿中保持穩(wěn)定的空氣含量。在低取代值時(shí)，在100℃下于水中不會(huì)出現(xiàn)濁點(diǎn)。對(duì)于它們的疏水性可用相應(yīng)的以沒(méi)有取代的產(chǎn)品在鹽溶液如15%Nacl中來(lái)測(cè)定其濁點(diǎn)。有濁點(diǎn)的產(chǎn)品在100℃下于水中用于磚瓦膠泥和石膏基質(zhì)的膠泥將是特別地好。不具備濁點(diǎn)的產(chǎn)品在100℃下于水中用于噴刷灰漿、粉刷灰泥和砂漿將有優(yōu)越的粘結(jié)性能。
本發(fā)明在下述例子中闡明，這些并不是對(duì)本發(fā)明的限制。所有的份數(shù)、百分?jǐn)?shù)，除有另外說(shuō)明，都以重量和百分重量計(jì)(以建筑膠料總含固量為準(zhǔn))。
在例子中使用的纖維素醚列于下表中。
實(shí)施例1-6試樣1至6是簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)磚瓦膠泥。這種膠泥是350重量份的普通水泥、650份砂子和5份增稠劑(聚丙烯酰胺和淀粉醚用來(lái)代替實(shí)施例3、4和5中的一些纖維素醚)的混合物。增稠劑是在表1中表明的纖維素醚，或這種纖維素醚和淀粉醚或聚丙烯酰胺的混合物。
使用如在DiN11164，第7部分所述的HobartN50混合器來(lái)混合磚瓦膠泥。
根據(jù)DiN18156第2部分制備磚瓦膠泥，在一個(gè)1.5升的塑料袋中將174.1克普通水泥C，323.4克砂子M34(0.1至0.2mm)，和2.5克的纖維素醚(聚丙烯酰胺和淀粉醚用來(lái)代替實(shí)施例3、4和5中的一些纖維素醚)進(jìn)行混合，并搖動(dòng)3分鐘以制備干燥的砂漿。把水(見(jiàn)表2的用量)加入Hobart混合器的碗中，然后，將干砂漿逐漸地加入水中，并在碗中低速混合30秒鐘，接著，拆下Hobart混合器的葉片，將粘結(jié)在葉片和碗上的砂漿刮下，并再放回到混合物中，重新安裝葉片，整個(gè)周期為30秒，砂漿再次混合30秒鐘，隨后將砂漿擱置15分鐘，再在低速下混合15秒鐘。
根據(jù)最適宜的外觀和稠度來(lái)選擇用水量。
其配方列于表2。
外觀、加工性、稠度、粘接和最終料漿的析出水泥浮漿性均用肉眼估測(cè)，并用手工混合。重磚的抗下垂、敞開(kāi)時(shí)間和粘結(jié)性如下測(cè)定重磚的抗下垂用泥刀將粘結(jié)劑涂敷于水平的帶有6×6×6mm四邊齒形切口的混凝土基板上，涂后的粘結(jié)劑要靜置10分鐘，然后將150×150×11mm的非吸收磚(約585克)置于粘結(jié)劑的上面并施加5kg的壓力30秒鐘，在磚的上部的起始位置上做一記號(hào)，然后將混凝土基板小心地放成垂直位置。30分鐘后，在磚的頂部做上記號(hào)，測(cè)量?jī)蓚€(gè)記號(hào)之間的距離來(lái)確定磚滑動(dòng)的距離。
敞開(kāi)時(shí)間除使用下述磚以外，根據(jù)DIN18156來(lái)測(cè)定敞開(kāi)時(shí)間。如上面關(guān)于抗下垂所述，將粘結(jié)劑涂敷于水平的混凝土基板上，分別在5、10、15、20、25和30分鐘后，將50×50mm的能吸收磚置于粘結(jié)劑的頂部，并施加0.5kg的壓力30秒鐘。30秒鐘后，卸下磚，觀察粘結(jié)在磚上的殘余砂漿量，測(cè)得粘結(jié)殘余砂漿急劇減少的時(shí)間，就是磚瓦的敞開(kāi)時(shí)間。
粘結(jié)性的測(cè)定如上面關(guān)于抗下垂所述，將粘結(jié)劑涂敷于基板上，10分鐘后，將50×50mm的能吸收磚置于粘結(jié)劑的上面并施加2kg的壓力30秒鐘使磚粘結(jié)，隨后在50%相對(duì)濕度下于23℃水平位置存放分別在1天和7天后，用Sattec粘結(jié)試驗(yàn)機(jī)(一種水力牽引裝置)將三塊磚拉下。在該試驗(yàn)中，將5.0Cm直徑的金屬盤(pán)(在其中心有一個(gè)連接試驗(yàn)機(jī)的螺孔)置于磚上，拉下磚并測(cè)量其粘結(jié)性。
結(jié)果列于表3。
表3中的數(shù)據(jù)表明采用本發(fā)明的3-丁氧基-2-羥丙基羥乙基纖維素得到的改良的結(jié)果。與甲基纖維素比較，本發(fā)明的纖維素醚給出了更佳的加工性能，更高的抗下垂能力和在更高水比下有更長(zhǎng)的敞開(kāi)時(shí)間以及有同樣的結(jié)粘力。當(dāng)與淀粉醚摻合時(shí)，由于可增加水量，因此，敞開(kāi)時(shí)間變得更長(zhǎng)，還可改善稠度?？瓜麓剐阅苋匀皇謨?yōu)越。當(dāng)與聚丙烯酰胺相結(jié)合時(shí)，本發(fā)明的改性羥乙基纖維素具有類(lèi)似甲基纖維素的作用，然而由于可加入更多的水，敞開(kāi)時(shí)間變得更長(zhǎng)。
實(shí)施例7-12這些例子是本發(fā)明的3-丁氧基-2-羥丙基羥乙基纖維素的磚瓦粘泥配方直接與美國(guó)的羥丙基羥乙基纖維素及羥丙基甲基纖維素進(jìn)行比較。
通過(guò)將干配料即普通水泥、砂子和列于表4的增稠劑(聚丙烯酰胺用來(lái)代替一些例中的某些纖維素醚)進(jìn)行混合，將其置于密閉的容器中，搖動(dòng)容器來(lái)制備試樣7-12。將記下量的水加入混合器中，隨后加入干配料，接著利用攪拌將膠泥混合一分鐘，直到獲得均勻的稠度為止。在對(duì)膠泥試驗(yàn)前要用15分鐘把水消化掉。
結(jié)果列于表4。
加工性能用肉眼測(cè)定，并用手工混合，抗下垂、抗剝皮和強(qiáng)度如下述進(jìn)行測(cè)量。
抗下垂在兩個(gè)1/8英寸的絲棒間將一層膠泥澆鑄在壁板上，并將4×4英寸200克的非吸收磚壓在膠泥層上。在磚頂部的膠泥上畫(huà)一條線并將壁板置于垂直位置。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間測(cè)量畫(huà)線和磚頂部的下垂距離。如果下垂距離大于1/16英寸，表明膠泥太濕，就要少加水;如果觀察到不下垂，表明膠泥太干，必須多加水，當(dāng)下垂量在1/32至1/16英寸時(shí)，認(rèn)為加水量是最合適的。
抗剝皮利用1/4×1/4英寸帶切口的泥刀將一層膠泥涂敷于建筑壁板上，泥刀涂完后，立即將2×2英寸的吸收磚置于膠泥上，并在磚上施加1kg的重物，5分鐘后，同樣的將第二塊磚置于用泥刀涂敷膠泥的第二區(qū)域上，并在磚上施加1kg重物加固，將第一塊磚用手拉下，檢測(cè)膠泥覆蓋的表面，再過(guò)5分鐘后，同樣地將第三塊磚置于用泥刀涂敷膠泥的第三區(qū)域上，并用手將第二塊磚拉下。測(cè)量膠泥的覆蓋面，最后，再過(guò)5分鐘后將第三塊磚拉下。
該試驗(yàn)表示了增稠劑的抗剝皮，在磚上膠泥覆蓋量越多，表明膠泥的表面粘結(jié)力越強(qiáng)。第一塊磚的粘結(jié)力(稱為零時(shí)間表面粘結(jié)力“S·A.”)，通常為90至100%，第二塊磚的粘結(jié)力(5分鐘“S·A.”)，通常在27至75%之間，第三塊磚的粘結(jié)力通常在0至25%之間。
撕裂強(qiáng)度撕裂強(qiáng)度即一天后的平均強(qiáng)度，如下測(cè)量，將4- 1/2 ×4- 1/2 英寸的磚切成兩半，并用1/8英寸厚的磚瓦膠泥(64平方英寸的表面積)將磚粘結(jié)在一起，隨后在50%的相對(duì)濕度下，于70°F將粘結(jié)好的磚干燥24小時(shí)，然后，對(duì)磚施加恒定速度的垂直力，同時(shí)記錄其負(fù)荷。
結(jié)果列于表5。
表4和表5表示了兩組不同的膠泥和不同的水比，在第一組中(實(shí)施例7-9)，本發(fā)明(沒(méi)有添加劑)與帶有添加劑的MHPC試樣具有相同的作用，在第二組中(實(shí)施例10-12)，本發(fā)明(沒(méi)有添加劑)與帶有添加劑的MHPC相比，顯示出了更好的抗剝皮性能。更好的抗剝皮性能更能滿足于加工的需要。在上述兩組中，本發(fā)明都顯示出了優(yōu)良的加工性能。當(dāng)用泥刀涂敷及用帶切口的泥刀涂成帶銳口膠泥層時(shí)，更大的光滑度顯示出得到了改良。
實(shí)施例13-15這些實(shí)施例是直接與粉刷灰泥進(jìn)行比較。粉刷灰泥是水泥、砂子和輕質(zhì)凝結(jié)劑的混合物，采用噴涂法，很適用于建筑物的部件。
在這些例子中采用的配方，其中所指的份數(shù)均以重量計(jì)，見(jiàn)下表6。
表6組份份(重量、干基)普通水泥A′180石灰(95%)50硅砂(0.05-2mm)2740蛭石20硅酸鋁10總聚合物(纖維素醚和聚丙烯酰胺)1.61.8天后具有35N/mm2的承壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)普通水泥。
2.由1份粒度1-2mm，5份粒度0.1-1.0mm和1.5份粒度0.05-0.3mm的硅砂混合物。
將具有上述配方的干粉刷灰泥在以500rpM轉(zhuǎn)速攪拌下加入水中，水比見(jiàn)表7中具體規(guī)定。添加結(jié)束后，繼續(xù)以800rpm的轉(zhuǎn)速攪拌15至30秒鐘，以獲得所需要的均勻混合物。
外觀和加工性能是用肉眼來(lái)觀察和用手工混合，在主觀上來(lái)確定的。失水、空氣含量和擴(kuò)散值如下所進(jìn)行測(cè)量。
失水該試驗(yàn)表明當(dāng)膠料與吸收表面相接觸時(shí)，其失水量或析出水泥浮漿量，過(guò)多水的損失，可能使干粉刷灰泥強(qiáng)度變低及出現(xiàn)干裂，因此，期望有較少的失水量。
失水量的測(cè)定是將10層園周9厘米40號(hào)Whatman濾紙(根據(jù)ASTM D981-56，其過(guò)濾速率為75秒，100毫升水、濾紙重量為95克/米2，厚度為0.2mm)，疊在一起進(jìn)行稱重和測(cè)量的。隨后，將濾紙層置于平坦表面上，并用11.0厘米54號(hào)Whatman濾紙(根據(jù)ASTM D981-56，具有10秒鐘將100毫升水進(jìn)行過(guò)濾的速率)蓋在其上面，將2英寸直徑、3英寸長(zhǎng)度的園柱體置于該濾紙層的上面，隨后用濕灰漿混合物將園柱體填滿到頂部，一分鐘后，將園柱體及上層濾紙移去，稱重濾紙層，測(cè)得所吸收的水量，就是表明從膠料上失去的水量，以克表示。
空氣含量在膠料中帶入空氣的量是借助測(cè)定重量而確定的。將濕的可噴涂的灰漿混合物置于已知體積的園柱體中，并輕輕敲打100次以除去大的空氣泡，將園柱體頂部的混合物削平，得到已知體積的混合物，隨后測(cè)量混合物的重量，測(cè)定濕混合物的比重及在混合物中固體已知的比重，計(jì)算出濕混合物的空氣體積，高空氣含量將使之變得更光滑，更象奶油似的稠度，因此，高空氣含量是所期望的。
擴(kuò)散值擴(kuò)散值或流動(dòng)是根據(jù)DiN1060/DiN1855的Hagerman流動(dòng)臺(tái)(類(lèi)似于ASTMC230-68T所述的一種流動(dòng)臺(tái))進(jìn)行測(cè)量的，將流動(dòng)臺(tái)下跌1厘米共15次。
噴涂試驗(yàn)將含在表6所示的配方的干混合物倒入-PutzmeisterGipsomatG78噴涂機(jī)的容器中并送至混合室?；旌鲜遗c加水工序相連接，在加水工序中干混合物與水混合并籍一螺桿泵輸送到一條10米長(zhǎng)的軟管中，通過(guò)軟管末端的噴咀將其噴涂于器壁的表面。干混合從首次接觸水到離開(kāi)噴咀的時(shí)間在17至20秒之間。用泥刀涂敷和精修加工操作約需1至2小時(shí)就可給出光滑的表面涂層，然后主觀地確定噴涂特性。
表7-粉刷灰泥131415觀察到的性能(MHEC)(發(fā)明)(發(fā)明)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)水比0.2650.2650.265纖維素醚R(份)1.52--F(份)-1.6-G(份)--1.6聚丙烯酰胺(份)0.08--外觀光滑光滑光滑加工性好優(yōu)良優(yōu)良擴(kuò)散值(厘米)15.515.515.5
料漿密度(克/CC)1.481.441.45空氣穩(wěn)定性料漿密度5分鐘后1.501.451.4715分鐘后1.501.481.4730分鐘后1.511.491.47撓曲強(qiáng)度(N/mm2) 1.7 1.8 1.8空氣含量(%)202221承壓強(qiáng)加(N/mm2) 4.7 4.7 4.8失水(3分鐘后.mg)250523252432噴涂試驗(yàn)灰漿/水比3.63.33.3噴涂效果好/優(yōu)良優(yōu)良優(yōu)良水流量(升/時(shí))335350350壓力(巴)2019-2019裂縫無(wú)無(wú)無(wú)1.加水量(重量)/干灰量(重量);
2.非離子聚丙烯酰胺，1%溶液粘度為800mpa;
3.干灰量(重量)/水量(重量)的比率。
表7表明了本發(fā)明的聚合物改善了加工性能和保水性能。當(dāng)用于高吸收基材時(shí)，后者的性能是極為有益的。在大規(guī)模的試驗(yàn)中，可能以更高的水量來(lái)提高粉刷灰泥的產(chǎn)率，從而降低了成本。
實(shí)施例16-18這些例子是直接與可噴涂灰漿進(jìn)行比較，在本實(shí)施例的配方中，所有的份數(shù)均以重量計(jì)。見(jiàn)下面表8，將聚合物(纖維素醚和聚丙烯酰胺)、空氣摻入劑和固化延遲劑加到預(yù)先混合好一定量的灰漿、無(wú)水石膏灰和熟石灰中來(lái)制備此試樣。試樣用上述實(shí)施例13至15同樣的方法進(jìn)行評(píng)定。
表8組份份數(shù)′石膏灰漿(CaSO41/2 H2O) 500無(wú)水石膏灰Ⅱ450熟石灰50總聚合物(纖維素醚和聚丙烯酰胺)參閱表9空氣摻入劑(十二烷基硫酸鈉)參閱表9固化延遲劑(檸檬酸)0.51.是以總膠量的份數(shù)計(jì)，不包括添加的水。
表9-可噴涂的灰漿觀察到的性能161718)(MHEC)(發(fā)明)(發(fā)明)灰漿/水的比率′1.91.91.9纖維素醚R(份)1.51--F(份)-1.45-G(份)--1.45聚丙烯酰胺(份)20.08 0.08 0.08空氣摻入劑3(份) 0.50 0.53 0.54外觀光滑光滑光滑加工性好優(yōu)良優(yōu)良擴(kuò)散值(厘米)16.716.315.9料漿密度(克/cc)1.611.591.60空氣含量(%)7.37.57.5失水(3分鐘后mg)2210134529151.灰漿(重量)/加入水(重量)的比率;
2.非離子型的聚丙烯酰胺，1%溶液的粘度為800mpas;
3.十二烷基硫酸鈉。
上面結(jié)果表明，本發(fā)明在可噴涂的灰漿中提供了優(yōu)良的加工性能。除失水外，所有性質(zhì)皆相似。采用纖維素醚F可得較好的失水性，與纖維素醚G相比有更多的3-丁氧基-2-羥丙基D·S·，顯示出十分重要的疏水性。
實(shí)施例19-21這些實(shí)施例是直接與灰漿粘結(jié)劑進(jìn)行比較，灰漿粘結(jié)劑是很純的，采用細(xì)的熟石膏坯料來(lái)粘結(jié)石膏板，采用的配方見(jiàn)表10。
外觀和稠度是用肉眼進(jìn)行觀察而測(cè)定的。撓曲強(qiáng)度和承壓強(qiáng)度分別用與ASTMC348和ASTMC108-80相類(lèi)似的方法進(jìn)行測(cè)量，將金屬盤(pán)粘結(jié)于一個(gè)5厘米直徑的環(huán)形中空刀片上，并涂敷于石膏板的粘結(jié)層上。
結(jié)果如下面表10所示。
表10-粘結(jié)灰漿192021觀察到的性能(HEHPC)(發(fā)明)(MHEC)熟石膏(CaSO41/2 H2O)(份) 1000 1000 1000纖維素醚 A(份)11 - -H(份)1- 0.8 -R(份)1- - 1.2固化延遲劑(份)1，20.1 0.1 0.1采用水比30.68 0.68 0.68外觀結(jié)塊光滑光滑稠度稀很稠很稠?yè)锨鷱?qiáng)度(N/mm2) - 3.7 3.6承壓強(qiáng)度(N/mm2) - 8.9 8.3粘結(jié)強(qiáng)度(N/cm2) - 46.8446.841.以總膠的重量計(jì)，但不包括加入的水，2.檸檬酸3.加入水(重量)/混合物(重量)(不包括加入的水)的比率，4.基材的損壞。
本發(fā)明的試樣，除在強(qiáng)度上是極佳以外，在外觀和稠度上的改善超過(guò)了實(shí)施19(HEHPC)的各種性能，甚至在更低的纖維素醚的濃度時(shí)也是如此。
實(shí)施例22本實(shí)施例闡明利用本發(fā)明的3-丁氧基-2-羥丙基羥乙基纖維素來(lái)制備粘接膠泥，該試樣的配方列于表10。將石灰石、白土、云母和纖維素醚在密閉容器中混合并搖動(dòng)，將水加入HobartN50的混合器中，把粘合劑加入水中并混合。然后將干混合物加入液體分散劑中，機(jī)械混合20分鐘。
外觀的測(cè)定是主觀地分成1至5個(gè)等級(jí)，第1級(jí)表示試樣很光滑并成奶油狀，第5級(jí)則表示有相當(dāng)多的顆粒存在。
主觀上測(cè)定凝膠作用。沒(méi)有凝膠作用將顯示出缺乏任何彈性性能(“定形的”)，而較嚴(yán)重的凝膠作用將意味著，該料漿類(lèi)似煮過(guò)的淀粉布丁。
表11-粘接膠泥22(發(fā)明)石灰石(重量%)58.6一種美國(guó)活性白土(重量%)2.0粘合劑21.5云母(重量%)3.0纖維素醚F(重量%)0.4水(重量%)34.5粘度(BU)′600外觀1凝膠作用十分輕微1.根據(jù)ASTMC474-67的粘度2.用10%的鄰苯二甲酸二丁酯(聯(lián)合碳公司的商品Ucar131)和聚醋酸乙烯乳液進(jìn)行內(nèi)增塑外觀是優(yōu)良的，而凝膠作用是十分輕微的。
本發(fā)明的聚合物含有烷基縮水甘油基衍生的基團(tuán)(如上所述)是極為有用的并可作為乳液聚合的穩(wěn)定劑、在懸浮聚合中作為保護(hù)膠體，在化妝品和香波中作為增稠劑和在礦物加工時(shí)作為凝絮劑。
權(quán)利要求
1.一種含有選自羥乙基，羥丙基和甲基作為第一取代基的水溶性纖維素醚衍生物，其特征在于還被0.05至50%(以取代的纖維素醚衍生物的干重量計(jì))的3-烷氧基-2-羥丙基所取代，其中烷基部分是含2至8個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水溶性纖維素醚衍生物，其進(jìn)一步的特征在于3-烷氧基-2-羥丙基的量約0.1至約25重量%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水溶性纖維素醚衍生物，其進(jìn)一步的特征在于烷基部分是含有2至6個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的水溶性纖維素醚衍生物，其進(jìn)一步的特征在于3-烷氧基-2-羥丙基是3-丁氧基-2-羥丙基。
5.根據(jù)前述任意權(quán)利要求所述的水溶性纖維素醚衍生物，其進(jìn)一步的特征在于第一取代基為羥乙基和纖維素醚衍生物為非離子型的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水溶性纖維素醚衍生物，其進(jìn)一步的特征在于具有1.5至3.5摩爾的羥乙基取代度。
7.根據(jù)前述任意權(quán)利要求所述的水溶性纖維素醚衍生物，其進(jìn)一步的特征在于其聚合度約1，500至約4，000。
8.一種含有水硬化的或合成粘合劑的建筑膠料，其特征在于還含有約0.5至約5重量%的前述任意權(quán)利要求的水溶性纖維素醚衍生物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的建筑膠料，其進(jìn)一步的特征在于粘合劑為普通水泥或熟石膏。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的建筑膠料，其進(jìn)一步的特征在于粘合劑是含有聚醋酸乙烯均聚物或乙烯-聚醋酸乙烯共聚物的合成粘合劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的建筑膠料，其進(jìn)一步的特征在于含有選自石子、砂子、硅石、白云石、石膏、白堊土、石灰石、珍珠巖、蛭石和聚苯乙烯的填料。
全文摘要
本發(fā)明敘述了具有選自含有羥乙基、羥丙基和甲基取代基還被約0.05至約50％的3-烷氧基-2-羥丙基取代的水溶性纖維素醚衍生物，其中烷基部分是含有2-8個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基，以及含有所述衍生物和水硬化的或合成的粘合劑制成的建筑膠料。
文檔編號(hào)C08B11/193GK1030590SQ8810454
公開(kāi)日1989年1月25日 申請(qǐng)日期1988年6月17日 優(yōu)先權(quán)日1987年6月17日
發(fā)明者哈羅德·厄爾文·察斯 申請(qǐng)人:阿奎龍公司