具有延长的可操作时间的硬性组合物

申请号 CN201480016256.X 申请日 2014-03-13 公开(公告)号 CN105209404A 公开(公告)日 2015-12-30
申请人 赫尔克里士公司; 发明人 W·A·赫恩; S·胡奇科; A·A·金德勒; V·L·尼勒斯; M·文德利希;
摘要 本 发明 公开及 请求 保护的发明概念涉及一种具有延长的可操作时间的 水 硬性组合物。尤其是,该组合物包含至少一种 水泥 缓凝剂 与至少一种促凝剂。本发明公开及请求保护的发明概念进一步涉及一种包含所述水硬性组合物的干 砂浆 组合物,该水硬性组合物具有延长的可操作时间,而不劣化其它水泥瓷砖粘结剂性能,例如可加工性、 凝固 时间、强度发展和抗下垂性。
权利要求

1.一种硬性组合物,其具有延长的可操作时间,所述水硬性组合物包含至少一种水泥缓凝剂和至少一种促凝剂。
2.如权利要求1所述的水硬性组合物,其中所述水泥缓凝剂选自羧酸、羧酸盐、无机酸、无机盐、糖、寡糖、葡聚糖及其组合。
3.如权利要求2所述的水硬性组合物,其中所述羧酸选自葡糖酸、葡糖酸、柠檬酸酒石酸、葡庚糖酸、粘酸、丙二酸、苹果酸、巴豆酸及其组合。
4.如权利要求2所述的水硬性组合物,其中所述无机酸是酸。
5.如权利要求1所述的水硬性组合物,其中所述水泥缓凝剂是膦酸或膦酸盐。
6.如权利要求1所述的水硬性组合物,其中所述水泥缓凝剂包括具有两个或更多个磷酸单元的缩合磷酸。
7.如权利要求1所述的水硬性组合物,其中所述水泥缓凝剂包括具有两个或更多个磷酸盐单元的缩聚磷酸盐。
8.如权利要求6所述的水硬性组合物,其中所述缩合磷酸选自焦磷酸、低聚磷酸、多聚磷酸及其组合。
9.如权利要求7所述的水硬性组合物,其中所述缩聚磷酸盐选自二磷酸盐、低聚磷酸盐、多聚磷酸盐及其组合。
10.如权利要求9所述的水硬性组合物,其中所述多聚磷酸盐选自多聚磷酸钠、多聚磷酸、多聚磷酸镁、多聚磷酸铵、多聚磷酸、多聚磷酸锰、多聚磷酸锂及其组合。
11.如权利要求2所述的水硬性组合物,其中所述无机盐选自钠盐、盐、钙盐、镁盐、铵盐及其组合。
12.如权利要求2所述的水硬性组合物,其中所述糖选自葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖(saccharose)、木糖、阿拉伯糖、核糖、蔗糖(sucrose)、甘露糖及其组合。
13.如权利要求1所述的水硬性组合物,其中所述促凝剂选自氯化钙氯化钾、亚硝酸钠、亚硝酸钙、硫酸钙、硫酸钠、化铝、硫氰酸钠、硫氰酸钙、氢氧化钠、氢氧化钾、酸钙、碳酸钠、碳酸锂、水玻璃、氢氧化铝、二乙醇胺、三乙醇胺、甲酸钙、乙酸钙、来酸酐及其组合。
14.如权利要求13所述的水硬性组合物,其中所述促凝剂是硫氰酸钠。
15.如权利要求1-14之一所述的水硬性组合物,其还包含纤维素醚。
16.如权利要求15所述的水硬性组合物,其中所述纤维素醚选自烷基纤维素、羟烷基纤维素、烷基羟烷基纤维素及其组合。
17.一种干水泥砂浆,其包含至少一种水泥缓凝剂和至少一种促凝剂。
18.如权利要求17所述的干水泥砂浆,其中基于所述干水泥砂浆的总重量,所述水泥缓凝剂的量为约0.001至约0.5wt%。
19.如权利要求18所述的干水泥砂浆,其中基于所述干水泥砂浆的总重量,所述水泥缓凝剂的量为约0.005至约0.3wt%。
20.如权利要求19所述的干水泥砂浆,其中基于所述干水泥砂浆的总重量,所述水泥缓凝剂的量为约0.01至约0.05wt%。
21.如权利要求17所述的干水泥砂浆,其中基于所述干水泥砂浆的总重量,所述促凝剂的量为约0.01至约1wt%。
22.如权利要求21所述的干水泥砂浆,其中基于所述干水泥砂浆的总重量,所述促凝剂的量为约0.05至约0.5wt%。
23.如权利要求22所述的干水泥砂浆,其中基于所述干水泥砂浆的总重量,所述促凝剂的量为约0.1至约0.3wt%。
24.一种用于制造水泥质瓷砖粘结剂的方法,所述方法包括以下步骤:
将如权利要求1-16之一所述的水硬性组合物、水泥和任选存在的成分混合;以及,混合入用于加工为可凝固砂浆所需的量的水。

说明书全文

具有延长的可操作时间的硬性组合物

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请根据35U.S.C.119(e)要求于2013年3月15日提交的美国临时专利申请序号61/787,219的权益,在此将其内容整体援引加入。

技术领域

[0003] 本发明公开及请求保护的发明概念总体涉及一种具有延长的可操作时间(open time)的水硬性组合物。更具体而言,该组合物包含至少一种水泥缓凝剂和至少一种促凝剂。本发明公开及请求保护的发明概念还涉及一种包含水硬性组合物的干砂浆组合物,其具有延长的可操作时间,而不劣化其它水泥瓦的粘结性能,例如可加工性、凝固时间、强度发展和抗下垂性。

背景技术

[0004] 由于其具有美观外表、便于安装、卫生性质、便于清洁、维护及管理建筑物等特点,瓷砖已长时间作为饰面材料用于建造建筑物
[0005] 传统的水泥质瓷砖粘结剂(CTA)曾经是水泥和砂的简单干混合物。将该干混合物与水混合形成湿砂浆。这些传统的砂浆本身具有低流动性或低抹平能。因此,这些砂浆的施工是高劳动强度的。
[0006] 此外,水蒸发到空气中,尤其是水被其上施加有CTA的多孔基底吸收,导致湿砂浆中的水随时间减少。因此,没有足够的水存留在砂浆中,导致非常短的可操作时间、修正时间,并甚至产生与基底的粘结问题。此外,缺乏用于水泥适当水合的足够的水,导致CTA强度发展不充分及不完全。
[0007] 如今,通常,在砂浆中加入纤维素醚以降低由于蒸发和基底吸收导致的水损失。纤维素醚提供了保水性,由此强烈降低了水损失,但并不完全防止水损失。但是提供了稳定的可加工性、可接受的修正时间和可操作时间,尤其是合适的强度发展。
[0008] 砂浆的可操作时间是指,在该时间段内仍可以将瓷砖放置于所施加的砂浆中,且保证用粘结剂对瓷砖的足够润湿。可操作时间的结束表示为在瓷砖背部上CTA没有具有的润湿。由于干燥,以及其它有关水泥凝固的化学和物理反应及其它所用的添加剂例如纤维素醚和可再分散高分子粉末的作用,可操作时间是有限的。
[0009] 已广泛采用了一种通过向水泥砂浆中加入有机和/或无机水泥水合缓凝剂来延长可操作时间的方法。通过缓凝剂的加入,减慢或延迟了水合反应。由此,改变了砂浆的凝固和硬化,延长了可操作时间。
[0010] ASTM C266-65中定义了凝固时间。基本上,凝固时间是砂浆凝固或硬化为给定厚度所消耗的时间。对于使用水泥基水硬性组合物例如砂浆或混凝土的建筑,从保证可加工性、缩短建造时间并简化养护设备的度考虑,期望控制凝固时间。基于对于促凝作用的需求特别增长,以缩短建造时间,因此研发了具有高促凝作用的促凝剂。
[0011] 水泥水合反应的延迟及由此凝固时间的延迟总体上伴随着强度发展降低。总体而言,水泥水合越慢,即凝固时间越长,水损失的险越高,由因此强度发展不足的风险越高。
[0012] 如果水泥质瓷砖粘结剂通过加入水泥缓凝剂而具有了长的可操作时间,则获得了长的可操作时间。然而,凝固时间不期望地延长了。因此,需要一种具有长可操作时间及相当的凝固时间的水泥瓷砖粘结剂。
[0013] 令人惊奇的是,已经发现,如果加入促凝剂以补偿水泥凝固延缓,则不会削弱通过使用水泥缓凝剂带来的在可操作时间上的正面收效。甚至已经发现,缓凝剂-促凝剂组合可以产生协同效应,意味着该组合甚至可以具有与单独使用缓凝剂相比更长的可操作时间。

具体实施方式

[0014] 在通过示例性的附图、实验、结果和实验步骤来详细解释本发明概念的至少一个实施方案之前,应理解本发明概念不受限于下述说明所阐述的或附图、实验和/或结果所给出的在具体构造及组分安排上的应用。本发明概念适用于其它实施方案,或可以用不同的方式进行运用或实施。因此,这里所用语言旨在给出最广的可能范围和含义;且实施方案意在是示例性的,而非详尽的。而且,应理解的是此处所用的用语和术语目的在于说明而不应被视作限制性的。
[0015] 除非此处额外说明,否则所公开和要求保护的发明概念所用的科学和技术术语将具有本领域普通技术人员通常理解的含义。此外,除非有文字要求,否则单数名词应包括复数,且复数名词应包括单数。相关所用的术语及这里所述的化学技术通常都是本领域所熟知并通常使用的。反应和纯化技术根据生产商的说明或本领域通常所使用的或如这里所述的方式实施。与这里所述的分析化学、合成有机化学、及药物和生化相关所用的术语及实验步骤和技术是那些为本领域所熟知并通常使用的。使用标准技术用于化学合成、化学分析、药物制备、配制、传递及病人处理。
[0016] 在此说明书中提到的所有的专利、发表的专利申请和非专利刊物都表示了与所公开和要求发明概念相关领域的那些技术人员的技术水平。在本申请的任何部分所参考的所有专利、公开的专利申请和非专利刊物都在此明确地将其全部内容援引加入,就如同将每个专利具体和单独地援引加入一样。
[0017] 这里所公开和要求保护的所有组合物和/或方法可根据本公开制备和执行,不需过度实验。虽然以优选实施方案的方式对本发明组合物和方法进行了说明,对本领域技术人员显见的是在不偏离本发明概念、思想和范围的情况下,可以改变组合物和/或方法,以及在这里所述的方法步骤中或在步骤序列中进行改变。对于本领域那些技术人员显而易见的所有这些变更和改动,如所附权利要求所定义的,都被认定属于本发明概念的思想、范围和概念范围内。
[0018] 本公开所用的以下术语,除非另有说明,都应被理解为具有如下含义:
[0019] 在权利要求和/或说明书中与术语“包含”一起使用的词语“一”可以指“一个”,也指“一个或多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”。除非明确指出仅指其它选择或选择之间相互排斥,否则权利要求中术语“或”的使用意味着“和/或”,不过本公开支持只是指其它选择及“和/或”的定义。在这个整篇申请中,术语“约”被用来表明数值包括仪器、用来测定该值所用方法、和/或研究目标之间所存在的差异等固有误差。术语“至少一个”应被理解为包括一个及多于一个的数量,包括但不限于2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、100等。该术语“至少一个”可延伸至100或1000或更多,取决于该术语与谁连用;此外,数量100/1000不应被理解为具有限制性,更高的数值也可能产生满意的结果。此外,术语“X、Y和Z中的至少一个”的使用应理解为只包括X、只包括Y和只包括Z,以及X、Y和Z的任意组合。
[0020] 在此说明书和权利要求中所用的单词“包括”、“具有”、“包含”或“含有”都具有包容性或开放式的,且不排除额外的、没有提及的元素或方法步骤。
[0021] 这里所用的术语“或其组合”指在此术语前所列的物件的所有排列和组合。例如,“A、B、C或其组合”意在包括至少下述一个:A、B、C、AB、AC、BC或ABC,而且在特定情况下当顺序重要时,还有BA、CA、CB、CBA、BCA、ACB、BAC或CAB。继续这个实例,明确包括的是重复含有一个或多个物件或术语的组合如BB、AAA、MB、BBC、AAABCCCC、CBBAAA、CABABB等。本领域技术人员应理解在任何组合中对于物件或术语的数量通常是没有限制的,除非在文中明显不对。
[0022] 本文公开了一种具有延长的可操作时间的水硬性组合物。该水硬性组合物可以用于制造水泥砂浆例如水泥质瓷砖粘结剂。具体而言,该组合物包含至少一种水泥缓凝剂和至少一种促凝剂。
[0023] 在本发明公开及请求保护的发明概念的水硬性组合物中,所述促凝剂是能促进水泥水合的材料,其通常分作无机化合物和有机化合物。合适的无机化合物可以包括,但不限于:氯化物,例如氯化氯化钠和氯化;亚硝酸盐,例如亚硝酸钠和亚硝酸钙;硝酸盐,例如硝酸钠和硝酸钙;硫酸盐,例如硫酸钙、硫酸钠和明矾;硫氰酸盐,例如硫氰酸钠和硫氰酸钙;氢化物,例如氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙酸盐,例如碳酸钙、碳酸钠和碳酸锂;以及氧化类似物,例如水玻璃、氢氧化铝和氧化铝。合适的有机化合物可以包括,但不限于:胺类,例如二乙醇胺和三乙醇胺;有机酸的钙盐,例如甲酸钙和乙酸钙;和来酸酐。
[0024] 在本发明公开及请求保护的发明概念的实践中,可以加入水泥缓凝剂。水泥缓凝剂的实例可以包括,但不限于:羧酸及其盐,例如葡糖酸、葡糖酸、柠檬酸酒石酸、葡庚糖酸、粘酸、丙二酸、苹果酸及巴豆酸;以及它们与钠、钾、钙、镁和铵的无机盐;糖类及相应盐,例如葡萄糖葡萄糖酸钠、果糖、半乳糖、蔗糖(saccharose)、木糖、阿拉伯糖、核糖、蔗糖(sucrose)、甘露糖;寡糖;葡聚糖;木质磺酸盐;膦酸及其盐;和酸。
[0025] 水泥缓凝剂可以是缩合磷酸或其盐。该缩合磷酸或其盐分别包括两个或多个磷酸或磷酸盐单元。缩合磷酸及其盐可以是焦磷酸、低聚磷酸和多聚磷酸,及它们的盐。在一个非限制性实施方案中,缩聚磷酸盐是多聚磷酸盐。所述多聚磷酸盐的实例可以包括,但不限制于:多聚磷酸钠、多聚磷酸钙、多聚磷酸镁、多聚磷酸铵、多聚磷酸铝、多聚磷酸锰及它们的组合。
[0026] 所述水硬性组合物还包含纤维素醚。所述纤维素醚通常用作保水剂,以实现得到的湿砂浆的良好的保水。需要保水以便控制水含量用于包括任意粘合剂的砂浆的适当水合,以及以便获得砂浆良好的可加工性。由砂浆的正确水合行为带来的次要有利影响是较少形成裂纹及合适的砂浆强度发展。
[0027] 在本发明公开及请求保护的发明概念中的纤维素醚可以选自均任选具有两个或更多个不同的烷基和/或羟烷基取代基的烷基纤维素、羟烷基纤维素或烷基羟烷基纤维素,或两种或更多种纤维素衍生物的混合物。
[0028] 或者,或额外地,依据本发明公开及请求保护的发明概念的水硬性组合物可以包含一种或多种水溶性或至少水溶胀性的多糖,所述多糖包括,例如,但不限于:果胶,瓜尔胶,瓜尔衍生物如瓜尔醚,阿拉伯树胶,黄原胶,葡聚糖,冷水可溶性淀粉,淀粉衍生物如淀粉醚,几丁质,壳聚糖,木聚糖,威兰胶,琥珀酰聚糖胶,迪特胶,硬葡聚糖胶,结冷胶,甘露聚糖,半乳聚糖,葡聚糖,藻酸盐,阿拉伯木聚糖,纤维素纤维,以及它们的组合。
[0029] 以下是可用于本发明公开及请求保护的发明概念的上下文中的纤维素醚的一些实例:羟烷基纤维素,例如羟乙基纤维素(HEC),羟丙基纤维素(HPC)和羟丙基羟乙基纤维素(HPHEC);羧基烷基纤维素,例如羧甲基纤维素(CMC);羧烷基羟烷基纤维素,例如羧甲基羟乙基纤维素(CMHEC)和羧甲基羟丙基纤维素(CMHPC);磺烷基纤维素,例如,磺乙基纤维素(SEC)和磺丙基纤维素(SPC);羧烷基磺烷基纤维素,如羧甲基磺乙基纤维素(CMSEC)和羧甲基磺丙基纤维素(CMSPC);羟烷基磺烷基纤维素,如羟乙基磺乙基纤维素(HESEC),羟丙基磺乙基纤维素(HPSEC)和羟乙基羟丙基磺乙基纤维素(HEHPSEC);烷基羟烷基磺烷基纤维素,例如,甲基羟乙基磺乙基纤维素(MHESEC),甲基羟丙基磺乙基纤维素(MHPSEC)和甲基羟乙基羟丙基磺乙基纤维素(MHEHPSEC);烷基纤维素,例如,甲基纤维素(MC)和乙基纤维素(EC);二元或三元烷基羟烷基纤维素,例如,甲基羟乙基纤维素(MHEC),乙基羟乙基纤维素(EHEC),甲基羟丙基纤维素(MHPC)和乙基羟丙基纤维素(EHPC);乙基甲基羟乙基纤维素(EMHEC);乙基甲基羟丙基纤维素(EMHPC);烯基纤维素和离子型和非离子型烯基纤维素混合醚,例如,烯丙基纤维素,烯丙基甲基纤维素,烯丙基乙基纤维素和羧甲基烯丙基纤维素;二烷基基烷基纤维素,例如,N,N二甲基氨基乙基纤维素和N,N-二乙基氨基乙基纤维素;二烷基氨基烷基羟烷基纤维素,例如,N,N二甲基氨基乙基羟乙基纤维素和N,N二甲基氨基乙基羟丙基纤维素;芳基-和芳基烷基-和芳羟烷基纤维素,例如,苄基纤维素,甲基苄基纤维素和苄基羟乙基纤维素;以及上述的纤维素醚与疏水改性的缩水甘油醚的反应产物,其具有含C3至C15碳原子的烷基残基或C7至C15个碳原子的芳烷基残基。
[0030] 依据本发明公开及请求保护的发明概念,所述纤维素醚可以是MHEC和MHPC,采用Brookfield RTV粘度计在20℃、20rpm、2wt%的浓度并采用合适的转轴测得,其具有500至130,000mPas的水性Brookfield溶液粘度。
[0031] 依据本发明公开及请求保护的发明概念,该水硬性组合物可以具有约0.005至约80wt%的其它添加剂。在一个非限制性实施方案中,所述添加剂的量可以在约0.5和约30wt%之间。所用的添加剂可以包括,但不限于:有机或无机增稠剂和/或二级保水剂、抗流挂剂、加气剂、润湿剂、消泡剂、超增塑剂、分散剂、钙络合剂、防水剂、可再分散粉末、生物聚合物、纤维、钙螯合剂、果酸和表面活性剂。可以在本文的水硬性组合物中使用任意的减水剂(流化剂或分散剂或超增塑剂)。减水剂的实例可以包括,但不限于:三聚氰胺基化合物、木质素基化合物及聚羧酸盐基化合物。本文所用的消泡剂可包括,但不限于:聚醚、聚氧烷、醇、矿物油、植物油和非离子表面活性剂。
[0032] 添加剂的其它具体实例可以包括,但不限于:明胶,聚乙二醇,酪蛋白,木质素磺酸盐,磺酸盐,磺化三聚氰胺甲醛缩合物,磺化萘-甲醛缩合物,聚丙烯酸酯,聚羧酸酯醚,聚苯乙烯磺酸盐,磷酸盐,膦酸盐,具有1至4个碳原子的有机酸的钙盐例如甲酸钙,链烷酸的盐,硫酸铝,金属铝,膨润土,蒙脱石,海泡石,聚酰胺纤维,聚丙烯纤维,聚乙烯醇,以及基于醋酸乙烯酯、马来酸酯、乙烯、苯乙烯、丁二烯、叔碳酸乙烯酯和丙烯酸单体的均聚物、共聚物或三元共聚物。
[0033] 依据本发明公开及请求保护的发明概念的水硬性组合物可通过本领域技术人员已知的多种技术来制备。实例可以包括,但不限于:简单干混、在喷雾干燥过程中结合不同组分、喷洒溶液或熔融物到干料上、共挤出或共研磨
[0034] 依据本发明公开及请求保护的发明概念的水硬性组合物也可用于制造干砂浆配方、水泥质瓷砖粘结剂、水泥基抹灰、防水膜和用于保温体系例如ETICS的无机涂层。当制造干水泥砂浆时,该水硬性组合物可以与干水泥砂浆组合物的成分混合。
[0035] 依据本发明公开及请求保护的发明概念,该干水泥砂浆包含以基于干水泥砂浆的总重量约10-85wt%的量存在的水硬性水泥成分。在一个非限制性实施方案中,加入的水泥成分的量,基于干水泥砂浆的总重量,为约25至80wt%。在另一个非限制性实施方案中,加入的水泥成分的量是30至75wt%。在又一个非限制性实施方案中,加入的水泥成分的量是35至70wt%。
[0036] 水硬性水泥成分的实例可以包括但不限于:波特兰水泥、波特兰-矿渣水泥、波特兰硅粉水泥、波特兰火山灰水泥、波特兰烧页岩水泥、波特兰石灰石水泥、硅酸盐复合水泥、高炉矿渣水泥、火山灰硅酸盐水泥、复合水泥和铝酸钙水泥。
[0037] 依据本发明公开及请求保护的发明概念,所述干水泥砂浆还包含骨料材料。骨料材料的实例可以包括,但不限于:硅砂、白石、石灰石、轻质骨料(如珍珠岩、膨胀聚苯乙烯、空心玻璃珠)、橡胶屑(从汽车轮胎回收利用)、和灰。对于本发明公开及请求保护的发明概念的干水泥砂浆,骨料还可以具有至多5mm的粒径。在一个非限制性实施方案中,骨料可以具有至多2mm的粒径。
[0038] 所述骨料可以是细骨料。“细”是指该骨料材料具有至多约2.0mm或至多约1.0mm的粒径。在一个非限制性实施方案中,细骨料可以具有至多1mm的粒径。粒径的下限可以是至少0.0001mm。在一个非限制性实施方案中,粒径的下限可以是至少0.001mm。
[0039] 基于干水泥砂浆的总重量,骨料的量可以是约20-90wt%,在一个非限制性实施方案中,基于干水泥砂浆的总重量,加入的骨料的量是25-70wt%。在另一非限制性实施方案中,加入的骨料的量是30-65wt%。在又一个非限制性实施方案中,加入的骨料的量是约50-70wt%。
[0040] 对于干水泥砂浆,可以以基于干水泥砂浆的总重量0.01至1.0wt%的量加入促凝剂。在一个非限制性实施方案中,基于干水泥砂浆的总重量,加入的促凝剂的量是0.05至0.5wt%。在另一非限制性实施方案中,加入的促凝剂的量是0.1至0.3wt%。
[0041] 基于干水泥砂浆的总重量,加入的水泥缓凝剂的量可以是0.001至0.5wt%。在一个非限制性实施方案中,基于干水泥砂浆的总重量,加入的水泥缓凝剂的量是0.005至0.3wt%。在另一非限制性实施方案中,加入的水泥缓凝剂的量是0.01至0.05wt%。
[0042] 基于干水泥砂浆的总重量,加入的减水剂的量可以是约0.01至约5wt%。可以根据其类型和级别来确定最佳用量。在瓷砖水泥砂浆组合物的情况下,使用减水剂,因为以最小用量的水获得良好的流动性。如果所用的减水剂的量过小,其可能不能起到有效作用。如果所用的减水剂的量过大,可能引起材料分离,例如泛浆及骨料沉降,导致强度下降或风化。
[0043] 基于干水泥砂浆的总重量,加入的消泡剂的量是0.1至5wt%。在一个非限制性实施方案中,基于干水泥砂浆的总重量,加入的消泡剂的量是0.2至4wt%。
[0044] 在本发明公开及请求保护的发明概念的实践中,如果需要,可以使用聚合物乳液以改进与坯体的粘附性或耐磨性。所述聚合物乳液可以是液态或可再分散粉末的形式。大多数可商购的作为预混物用于现场混合的乳液是粉末(再分散)型的聚合物乳液。
[0045] 水可再分散聚合物粉末是那些在水中分解成一次粒子,然后在水中分散(“再分散”)的聚合物粉末。这类可水再分散聚合物粉末在干砂浆中的使用是普通的,且根据类型和添加速率,已知该可水再分散聚合物粉末改进了在所有种类基底上的粘附性、砂浆的加工性、弯曲强度、抗磨性等。该聚合物粉末可以包括一种或多种化合物,所述化合物选自以下一种或多种单体的均聚物和/或共聚物和/或三元共聚物:直链或支链C1-C15烷基羧酸的乙烯基酯、C1-C15醇的(甲基)丙烯酸酯、乙烯基芳、烯烃、二烯和乙烯基卤化物。
[0046] 在一个非限制性实施方案中,乙烯基酯可以是乙酸乙烯酯;丙酸乙烯酯;丁酸乙烯酯;2-乙基己酸乙烯酯;月桂酸乙烯酯;1-甲基乙烯基乙酸酯;新戊酸乙烯酯;乙烯含量为约1至约60wt%的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物;乙烯含量为约1至约40wt%及氯乙烯含量为约20至约90wt%的乙烯酯-乙烯-氯乙烯共聚物;乙酸乙烯酯与约1至约50wt%的一种或多种可共聚的乙烯基酯的共聚物,所述乙烯基酯例如月桂酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯和具有约5至约11个碳原子的α-支链单羧酸的乙烯基酯,特别是叔羧酸乙烯基酯(Versatic acid vinyl ester),其也可包含约1至约40wt%的乙烯;及与约1至约60wt%的丙烯酸酯,特别是丙烯酸正丁酯或丙烯酸2-乙基己酯的乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物,其也可以包含1至40wt%的乙烯。
[0047] 如果需要,该聚合物还可包含基于该聚合物的总重量约0.1至约10wt%的功能性共聚单体。所述功能性共聚单体可以包括,但不限于:烯键式不饱和一元羧酸或二元羧酸,例如丙烯酸;烯键式不饱和羧酰胺,如(甲基)丙烯酰胺;烯键式不饱和磺酸和/或其盐,如乙烯基磺酸;聚烯键式不饱和共聚单体,如己二酸二乙烯酯、马来酸二烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯和氰尿酸三烯丙酯;和/或N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺及其醚,例如其异丁氧基醚或正丁氧基醚。
[0048] 甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯可以是,但不限于:丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、以及甲基丙烯酸甲酯与1,3-丁二烯的共聚物。
[0049] 乙烯基芳烃可以是,但不限于:苯乙烯,甲基苯乙烯和乙烯基甲苯,苯乙烯-丁二烯共聚物和苯乙烯-丙烯酸酯共聚物,例如苯乙烯-丙烯酸正丁酯或苯乙烯-丙烯酸2-乙基己酯,其中每个具有约10至约70wt%的苯乙烯含量。
[0050] 乙烯基卤化物可以是氯乙烯。氯乙烯聚合物可以是,但不限于:乙烯基酯/氯乙烯/乙烯共聚物、氯乙烯-乙烯共聚物和氯乙烯-丙烯酸酯共聚物。
[0051] 在一个非限制性实施方案中,烯烃可以是乙烯和丙烯,二烯烃可以是1,3-丁二烯和异戊二烯。
[0052] 可以以传统方式制备该聚合物。在一个非限制性实施方案中,可通过乳液聚合方法制备该聚合物。所用的分散液可以用乳化剂或保护性胶体来稳定,一个实例是聚乙烯醇。为了制备可水再分散聚合物粉末,可以干燥以这种方式获得的聚合物分散液。干燥可以通过喷雾干燥、冷冻干燥的方式来进行,或通过分散液凝结和随后的流化床干燥来进行。该水可再分散聚合物粉末可包括一种或多种选自保护性胶体和防粘剂的化合物。EP1498446A1公开了生产这类水可再分散聚合物粉末的方法和实施例,其全部内容在此援引加入。
[0053] 基于整个体系的总重量,加入的聚合物乳液的量以固体计可以是0.5至15%。在一个非限制性实施方案中,基于整个体系的总重量,加入的聚合物乳液的量以固体计可以是0.5至10wt%。如果加入的聚合物乳液的量小于该范围,可能难以获得所需的耐久性和粘合力。如果加入的聚合物乳液的量大于该范围,则存在夹气可能,导致例如损坏的表面外观和强度下降的缺陷
[0054] 本发明公开及请求保护的发明概念的水硬性组合物可以单独制备,或与前述成分结合以形成干水泥质瓷砖粘结剂。具体地,水泥、骨料、减水剂(流化剂或分散剂)、消泡剂、水泥缓凝剂、促凝剂、水溶性纤维素醚及任选存在的其它成分,以及当想要的是水泥砂浆组合物时,通过结合水泥、骨料、促凝剂、水泥缓凝剂、水溶性纤维素醚和任选存在的其它成分,将其均匀混合,向其中加入水,并进一步混合。
[0055] 如上所述,依据本发明公开及请求保护的发明概念的干水泥砂浆包含标准干砂浆配方及具体如上所述的水硬性组合物。在一个非限制性实施方案中,基于干水泥砂浆的总重量,所述水硬性组合物的量可以为约0.3至70wt%。在另一非限制性实施方案中,基于干水泥砂浆的总重量,水硬性组合物的量可以为约0.4至约30wt%。在又一个非限制性实施方案中,基于干水泥砂浆的总重量,改性组合物的量可以为约0.5至约15wt%。
[0056] 本发明公开及请求保护的发明概念的干水泥砂浆还可结合有至少一种无机粘结剂,该无机粘结剂为熟石灰石膏、火山灰、高炉矿渣、水硬活性氢化硅酸钙、水硬性石灰。所述至少一种无机粘结剂可以约0.1-70wt%的量存在。
[0057] 本发明公开及请求保护的发明概念还涉及一种制造干水泥砂浆的方法。所述方法包括向标准干砂浆配方中混合入具体如上详述的水硬性组合物。该水硬性组合物的化合物可以单独或组合混入到标准干砂浆配方中。
[0058] 当制备依据本发明公开及请求保护的发明概念的干水泥砂浆时,在水硬性组合物中必需的或任选的化合物的相对量应当匹配在最终的干水泥砂浆中所需的总量。依照标准干砂浆配方中已经存在的上述化合物的量,本领域技术人员知道如何制备具有必需的和任选的化合物的合适量的水硬性组合物。例如,但不以限制方式,在标准干砂浆配方已经包含纤维素醚的情况下,不是必须向依据本发明公开及请求保护的发明概念的水硬性组合物中加入额外量的一种或多种纤维素醚。在最终的干水泥砂浆中的各种化合物的总量应当在合适范围内,本领域技术人员基于其知识和常规实验可以确定上述合适范围。
[0059] 本发明公开及请求保护的发明概念还提供了一种延长干水泥砂浆的可操作时间而不劣化凝固时间的方法。所述延长可操作时间的方法包括以下步骤:a)向标准干砂浆配方中混合入具体如上详述的水硬性组合物,其中该水硬性组合物的化合物可以单独混入或组合混入标准干砂浆配方中;b)向改性的干砂浆配方中混入水,及c)以任意标准方法处理该含水的改性干砂浆配方。
[0060] 对于终端应用,干水泥砂浆可以与水混合并作为湿材料施加。依据本发明公开及请求保护的发明概念,所述组合物当用于干水泥质瓷砖粘结剂配方中时可以与足够量的水混合,以生产水泥质瓷砖粘结剂砂浆。水/水泥比(水因子)可影响水泥基砂浆的强度性能。高的水需求通常降低强度值,例如抗拉强度。然而,多价金属盐可以抵消在高水含量时强度性能的缺乏。
[0061] 在水泥砂浆的情况下,基于水泥砂浆的总重量,可以10至80wt%的量加入水。在一个非限制性实施方案中,可以17至37wt%的量加入水。在另一非限制性实施方案中,可以20至35wt%的量加入水。
[0062] 下述实施例将对所公开及要保护的发明概念进行说明,份数和百分比是按重量计,除非另有说明。各实施例都以说明所公开及要保护的发明概念的形式提供,不限制所公开及要保护的发明概念。事实上,对本领域技术人员显而易见的是在不偏离本发明范围或思想的情况下,可以对所公开及要保护的发明概念进行各种改动和改变。例如,一个实施方案中所给出的或说明的特性可被用在另一实施方案上以得到进一步的实施方案。因此,所公开及要保护的发明概念旨在覆盖这些落入所附权利要求范围内的改动和改变及其等同物。
[0063] 实施例
[0064] 所有实施例均以水泥质瓷砖粘结剂进行。在实施例中所用的纤维素醚、水泥缓凝剂和促凝剂如下所述。
[0065] 在实施例中所用的MHEC样品的分析数据
[0066]
[0067] 缓凝剂:
[0068] A、多聚磷酸钠
[0069] B、葡萄糖酸钠
[0070] 促凝剂:
[0071] A、硫氰酸钠,工业级
[0072] B、甲酸钙
[0073] C、氯化钙
[0074] 实施例1
[0075] 直观可操作时间改进
[0076] 采用以下水泥质瓷砖粘结剂配方测试了表现性能:
[0077]试剂 量,wt%
水泥52.5R 35
砂F35 64.4
MHEC* 0.40
水泥缓凝剂 0.05
促凝剂 0.15
[0078] *MHEC=Culminal 4053,购自Ashland Inc.(Wilmington,DE,USA)
[0079] 备料并混合水泥质瓷砖粘结剂,然后依据ISO13007-2测试其可操作时间。为了测定可操作时间,采用带凹口的抹刀(6×6×6毫米)将预拌砂浆施加在纤维水泥板上。每隔五分钟,通过加载2公斤重的力持续30秒,将5×5厘米的陶质和石质瓷砖嵌入。
[0080] 移除该瓷砖,且评定瓷砖的背面。如果超过50%覆盖有水泥质瓷砖粘结剂,则可操作时间仍然良好。如果小于50%覆盖有水泥质瓷砖粘结剂,则可操作时间结束。
[0081] 通过测量穿过样品的声波速率来测定凝固时间。水合进行得越彻底,超声波将越快穿过砂浆样品。根据水泥和砂浆配方,超声波速率可达约2400m/s的值。当完成一半水合,因此达到1200m/s的速率时,比较凝固时间。结果如表1所示。
[0082] 表1
[0083]
[0084] *WF:水因子;所用的水量除以所用的水泥质瓷砖粘结剂(CTA)的量,例如20g的水在100g的CTA中,水因子为0.2。
[0085] **SW:石质瓷砖
[0086] 从表1可以看出,与参比样比较,单缓凝剂的加入不仅使可操作时间延长了15分钟(样品1)和30分钟(样品3),而且显著减缓了凝固450分钟(样品1)和550分钟(样品3)。当加入缓凝剂和促凝剂的组合,与参比样相比,可操作时间被延长25分钟(样品2)和10分钟(样品4-6)。但是与参比样相比,凝固时间相当或者甚至更快。
[0087] 当然不可能为了说明本公开的信息而描述每一个可想到的组分的组合或方法,但本领域普通技术人员能够认识到很多进一步的组合及所公开信息的重新排列都是可能的。
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