含流動劑的建築材料組合物中集料的吸附阻滯劑的製作方法

2023-12-10 10:26:02

專利名稱：含流動劑的建築材料組合物中集料的吸附阻滯劑的製作方法
含流動劑的建築材料組合物中集料的吸附阻滯劑本發明涉及一種建築材料混合物、一種含所述建築材料混合物的建築材料製劑， 以及一種建築物。已知經常將分散劑形式的外加劑加入到水硬性粘合劑中用於改善其可加工性，即可捏和性、鋪展性、可噴塗性、可泵送性或流動性。這種外加劑能夠打破固體結塊、分散所形成的顆粒物並以這種方式改善可加工性。這種效應具體而言尤其適用於製備含有水硬性粘合劑的建築材料混合物，所述水硬性粘合劑如水泥或石灰。為了將這些基於所述粘合劑的建築材料混合物轉化成即用的可加工形式，通常所需混合水比隨後的水化或硬化過程所需的混合水多得多。由於過量的、後來揮發的水而在混凝土體中形成的空隙部分導致機械強度和抗性明顯變差。外加劑，一般稱之為減水劑或增塑劑，用於在特定加工稠度下降低水的這種過量比例和/或在特定的水/粘合劑比率下改善可加工性。明顯的是(例如由WO 2005/075529 中)特別是在實踐中使用通過酸單體與聚醚大分子單體的自由基共聚而製備的共聚物作為這種試劑(聚羧酸酯醚基增塑劑)。並非罕見的是，具有相對高吸附分率的集料與水硬性粘合劑一起用於建築材料製劑中。集料的「吸附分率」意指那些尤其具有大表面積和/或大孔隙率和/或以粘土礦物形式存在並且其表面吸引有聚羧酸酯醚基增塑劑的集料顆粒。因此，在聚羧酸酯醚基增塑劑和吸附性集料之間存在強相互作用或聚羧酸酯醚基增塑劑不可逆地結合至吸附性集料的孔中從而使增塑劑分子無法再用於這種水硬性粘合劑顆粒——尤其是水泥顆粒——的分散效應。最後，正因如此，聚羧酸酯醚基增塑劑的該效應以一種不希望的方式極大地降低， 結果使建築材料製劑的可加工性或硬化的建築材料製劑的機械性質受到不利影響。本發明的一個目的是提供一種建築材料混合物，其包含集料和水硬性粘合劑並在僅加入相對少量的混合水之後即可得到在硬化之後且尤其是在集料具有相對高的吸附分率時具有良好機械性能的易加工建築材料製劑。該目的通過含有以下物質的建築材料混合物而實現a) 2. 0-30. 0重量％的水硬性粘合劑，b) 69. 0-97. 0 重量 ％ 的集料c)0. 005-0. 5重量％的適合用作增塑劑並具有聚醚大分子單體結構單元和酸單體結構單元的共聚物，和d)0. 005-0. 5重量％的適合用作吸附阻滯劑(adsorption blocker)的大分子兩親化合物，所述適合用作吸附阻滯劑的大分子兩親化合物具有由所述各單個組分D、E和A進行反應而產生的結構單元D-E-A作為基礎構造塊(building block),其中E代表具有至少兩個反應性異氰酸酯基的化合物，D代表具有至少一個對異氰酸酯具有反應性並選自-OH、-NH2, -C00H、-NH-R*的基團的疏水性化合物，
R*代表帶支鏈或直鏈的C2-Q8烷基(優選乙基、丙基、丁基、己基、(2-乙基)己基、 庚基、辛基、癸基、十三烷基、十八烷基或環己基)，A代表具有至少一個對異氰酸酯具有反應性並選自-OH、-NH2, -COOH的基團的親水性化合物，條件是所述各單個組分D、E和A的反應通過反應性異氰酸酯基與對異氰酸酯具有反應性的基團的反應而發生。具有聚醚大分子單體結構單元和酸單體結構單元的共聚物通過聚醚大分子單體和酸單體發生自由基共聚而製備。酸單體應理解為意指能夠發生自由基共聚、具有至少一個碳雙鍵、含有至少一個酸官能團並在水性介質中作為酸而反應的單體。另外，酸單體還應理解為意指能夠發生自由基共聚、具有至少一個碳雙鍵、在水性介質中由於水解反應而形成至少一個酸官能團並在水性介質中作為酸而反應的單體(實例馬來酸酐)。聚醚大分子單體是指能夠發生自由基共聚並具有至少一個碳雙鍵和至少兩個醚氧原子的化合物，特別是條件為，存在於共聚物中的聚醚大分子單體結構單元具有含至少兩個醚氧原子的側鏈。在本發明的上下文中，疏水性應理解為意指那些在20°C的溫度下水溶解度(在大氣壓下)低於lg/L水、優選低於0. 3g/L水的化合物。根據本發明，那些在20°C的溫度下水溶解度(在大氣壓下)大於10g/L水、優選大於30g/L水的化合物被認為是親水性的。在本發明的上下文中，集料是未粉碎或粉碎的顆粒的混合物或堆料(heap)，其包括通過水硬性粘合劑(尤其是水泥)粘接在一起而提供硬化建築材料(尤其是混凝土)的天然或合成的礦物質。集料可以以適合生產混凝土的形式已存在於自然界中。如果需要， 其可通過機械加工——如粉碎、篩分和洗滌——而進行製備。另外其也可由天然存在的物質或者由某些工業過程的副產物或廢產物通過合成而不同地製備。對於混凝土集料，最大粒度通常是16mm或32mm。合適的集料包括粒子強度足以用於這種水硬性粘合劑的各預期用途(尤其是混凝土)、不妨礙水泥的硬化、提供足夠的粘附性粘結至水硬性粘合劑的硬化石料(尤其是硬化的水泥基料)上並且不會不利地影響建築材料(尤其是混凝土)抗性的所有物質。根據本發明在建築材料混合物中使用的吸附阻滯劑可以改性水硬性(尤其是在含水泥)的建築材料體中的集料，改性的方式為通過其使用，集料顆粒表面對聚羧酸酯醚基增塑劑(即具有聚醚大分子單體結構單元和酸單體結構單元的共聚物)的吸引作用顯著降低。結果，不會不利地影響聚羧酸酯醚基增塑劑的作用方式並因此可使建築材料製劑 (尤其是新制混凝土)的稠度隨時間推移而維持不變。吸附阻滯劑是對吸附性集料具有特別大的親合力而對水硬性粘合劑顆粒(尤其是水泥顆粒)表面沒有或僅略有親合力的兩親分子(通常為低聚物或聚合物)。通過吸附阻滯劑中親水性與疏水性的比率，首先可以控制分子對吸附性集料的親合程度，其次可以調節對聚羧酸酯醚基增塑劑的排斥效應的程度。理想地，吸附阻滯劑在加入增塑劑組分之前加入到混凝土混合物中以使其可與吸附性集料相互作用並可改性其表面使其不再吸引聚羧酸酯醚基增塑劑。混合過程尤其可如下進行在混合器中，將集料與初始加入的水的總量中的一部分和吸附阻滯劑一起混合一定的時間，然後添加水硬性粘合劑(尤其是水泥)再次實施混合。此後，加入剩餘量的水和聚羧酸酯醚基增塑劑並再次實施混合。通常，本發明的建築材料混合物包含a) 4. 0-20. 0重量％的水硬性粘合劑，b)79.5_95.5 重量％的集料，c)0. 01-0. 25重量％的適合用作增塑劑並具有聚醚大分子單體結構單元和酸單體結構單元的共聚物，和d)0. 01-0. 25重量％的適合用作吸附阻滯劑的大分子兩親化合物。經常地，所述適合用作吸附阻滯劑的大分子兩親化合物按照以下結構類型之一存在
權利要求
1.建築材料混合物，含有a)2. 0-30. 0重量％的水硬性粘合劑，b)69.0-97. 0重量％的集料，c)0.005-0. 5重量％的適合用作增塑劑並具有聚醚大分子單體結構單元和酸單體結構單元的共聚物，和d)0.005-0. 5重量％的適合用作吸附阻滯劑的大分子兩親化合物，所述適合用作吸附阻滯劑的大分子兩親化合物具有由各單個組分D、E和A進行反應而產生的結構單元D-E-A作為基礎構造塊，其中E代表具有至少兩個反應性異氰酸酯基的化合物，D代表具有至少一個對異氰酸酯具有反應性並選自-OH、-NH2, -C00H、-NH-R*的基團的疏水性化合物，R*代表帶支鏈的或直鏈的C2-C28烷基，A代表具有至少一個對異氰酸酯具有反應性並選自-OH、-NH2, -COOH的基團的親水性化合物，條件是所述各單個組分D、E和A的反應通過所述反應性異氰酸酯基與所述對異氰酸酯具有反應性的基團進行反應而發生。
2.根據權利要求1的建築材料混合物，含有a)4. 0-20. 0重量％的水硬性粘合劑，b)79.5-95. 5重量％的集料，c)0.01-0. 25重量％的適合用作增塑劑並具有聚醚大分子單體結構單元和酸單體結構單元的共聚物，和d)0.01-0. 25重量％的適合用作吸附阻滯劑的大分子兩親化合物。
3.根據權利要求1或2的建築材料混合物，其特徵在於所述適合用作吸附阻滯劑的大分子兩親化合物按照以下結構類型之一存在οO.D和/或DDO
4.根據權利要求1或2的建築材料混合物，其特徵在於所述適合用作吸附阻滯劑的大分子兩親化合物按照具有兩個以下單元的結構類型而存在
5.根據權利要求1-4中任一項的建築材料混合物，其特徵在於D代表具有至少一個對異氰酸酯具有反應性並選自-OH、-NH2, -COOH的基團的疏水性化合物。
6.根據權利要求1-5中任一項的方法，其特徵在於所述單個組分A以甲基聚乙二醇形式或在20°C具有至少IOg · Γ1水溶解度的聚丙二醇的形式存在。
7.根據權利要求1-6中任一項的建築材料混合物，其特徵在於所述單個組分D以聚異丁烯胺形式和/或以聚異丁烯琥珀酸形式存在。
8.根據權利要求5-7中任一項的方法，其特徵在於所述單個組分E以含3個反應性異氰酸酯基的三聚異氰酸酯的形式存在。
9.根據權利要求1-8中任一項的建築材料混合物，其特徵在於所述水硬性粘合劑以水泥的形式存在。
10.根據權利要求1-9中任一項的建築材料混合物，其特徵在於所述集料以砂、礫石和 /或礦石的形式存在。
11.根據權利要求1-10中任一項的建築材料混合物，其特徵在於適合用作增塑劑的所述共聚物的酸單體結構單元符合通式(la)、(lb)、(Ic)和/或(Id)之一
12.根據權利要求1-11中任一項的建築材料混合物，其特徵在於生成所述酸單體結構單元的所述酸單體以甲基丙烯酸、丙烯酸、馬來酸或馬來酸酐形式，以馬來酸的單酯形式， 或以這些物種中多種的混合物形式存在。
13.根據權利要求1-12中任一項的建築材料混合物，其特徵在於所述適合用作增塑劑的共聚物的聚醚大分子單體結構單元符合通式(IIa)、(IIb)和/或(IIc)之一
14.根據權利要求1-13中任一項的建築材料混合物，其特徵在於生成聚醚大分子單體結構單元的所述聚醚大分子單體以各自優選具有算術平均值為4-400個的氧化烯基的烷氧基化異戊二烯醇、烷氧基化羥丁基乙烯基醚、烷氧基化(甲基)烯丙基醇和/或乙烯基化甲基聚亞烷氧基二醇形式存在。
15.根據權利要求1-14中任一項的建築材料混合物，其特徵在於適合用作增塑劑並具有聚醚大分子單體結構單元和酸單體結構單元的所述共聚物還具有另一個結構單元，該結構單元以通式(IIIa)和/或(IIIb)存在
16.根據權利要求1-15中任一項的建築材料混合物，其特徵在於存在於適合用作增塑劑的共聚物中的酸單體結構單元與聚醚大分子單體結構單元的摩爾比的算術平均值為 20 1 至 1 1，優選 12 1 至 1 1。
17.根據權利要求1-16中任一項的建築材料混合物，其特徵在於適合用作增塑劑的所述共聚物的所有結構單元的總計至少45mol%——但優選至少SOmol %——以酸單體結構單元和/或以聚醚大分子單體結構單元形式存在。
18.含有水和權利要求1-17中任一項的建築材料混合物的建築材料製劑。
19.使用權利要求18的建築材料製劑而生產的建築物。
全文摘要
本發明涉及一種建築材料組合物，其含有a)一種水硬性粘合劑，b)一種集料，c)一種適合用作流動劑的共聚物，和d)一種吸附阻滯劑，其中所述吸附阻滯劑具有由各單個組分D、E和A進行反應而得到的結構單元D-E-A作為其基礎組分，其中E代表具有至少兩個反應性異氰酸酯基的化合物，D代表具有至少一個對異氰酸酯具有反應性的基團的疏水性化合物，A代表具有至少一個對異氰酸酯具有反應性的基團的親水性化合物。
文檔編號C04B24/02GK102245527SQ200980149321
公開日2011年11月16日 申請日期2009年10月8日 優先權日2008年10月9日
發明者A·特塞萊比迪斯, G·阿爾布雷克特, K·諾伊, M·維爾, M·鮑爾, S·泰勒, S·英格裡什, T·多爾夫勒 申請人:建築研究和技術有限公司