本发明专利技术涉及聚合物微粒子在水凝性的建筑材料混合物中的用途，用于改善建筑材料混合物的抗冻性或抗冻结－融化交替性。
A building material mixture additive containing particles that swell in a building material mixture
The present invention relates to the use of polymer microparticles in hydraulic construction materials in the mixture, to improve the frost resistance of building material mixtures or anti freezing and thawing alternation.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚合物微粒子在水凝性建筑材料混合物中用于改善其抗冻性或抗冻结-融化交替性的用途。对于在融化剂的同时作用下混凝土抵抗冻结和抗冻结-融化交替的抵抗力，混凝土组织结构的密度，基体的一定强度和一定孔组织结构的存在情况是决定性的。水泥结合的混凝土的组织结构是被毛细孔(半径2μm-2mm)或凝胶孔(半径2-50nm)所交织的。其中所含有的孔隙水根据孔直径而在其状态形式上不同。尽管毛细孔中的水保持了其通常的性质，但在凝胶孔中按照冷凝水(中孔50nm)和吸附结合的表面水(微孔2nm)进行分类，它们的冰点例如可以远远低于-50℃。这样的结果是，即使在混凝土深度冷却时，一部分孔隙水也保持未冻结(亚稳定水)。但在相同的温度下，冰上方的蒸汽压小于水上方的蒸汽压。由于冰和亚稳定水同时并存，就会形成蒸汽压落差，其导致仍为液体的水向冰扩散并导致其形成冰，由此发生较小孔的脱水或较大孔中冰积聚。这种由于冷却引起的水重新分布发生在每一种有细孔的体系中并决定性地取决于孔分布的类型。在混凝土中人工导入微细的空气孔还首先对于膨胀性冰或冰水产生所谓的卸压空间。在这些孔中，冻结的孔隙水可能膨胀或挡住冰和冰水的内压和应力，而没有引起微裂纹形成和由此在混凝土方面引起冻结破坏。这种空气孔体系原理上的作用方式与混凝土冻结破坏机理相关联地已经在大量的综述中被描述。对于在冻结-融化交替中混凝土的改善的稳定性的前提条件是，水泥砖中每一点与最近的人造空气孔的距离不超过一定的值。该距离也称作距离因子或“Powers间隔因子”。在此，实验室检测已经表明，超过500μm的临界“Power间隔因子”会导致混凝土在冻结和融化交替中破坏。为了在受限制的空气孔含量下实现这一条件，人工引入的空气孔的直径因此必须小于200-300μm。人造空气孔体系的形成决定性地取决于骨料的组成和粒子形态(Formitt)、水泥的类型和用量、混凝土稠度、使用的混合器、混合时间、温度，以及空气孔形成剂的类型和用量。在考虑相应的生产调节情况下，它们的影响尽管可被控制，但会产生大量的不希望的损坏，这最终导致可能超过或达不到混凝土中所希望的空气含量并从而对混凝土的强度或抗冻性产生负面影响。这样的人造空气孔不可以直接计量加入的，而是通过加入所谓的空气孔形成剂将通过混合带入的空气加以稳定的。传统的空气孔形成剂大部分是表面活性剂样的结构和将通过混合引入的空气打碎成直径尽可能小于300μm的小空气泡，并将其稳定在潮湿的混凝土组织结构中。在此，区分为两种类型。一种类型-例如油酸钠、松香酸的钠盐或氧化松香树脂(Vinsolharz)，一种松树根的提取物-与水泥粘胶中的孔溶液的氢氧化钙反应，并作为不溶性的钙盐沉淀出。这种疏水性盐降低了水的表面张力并积聚在水泥粒子、空气和水之间的界面处。它们将微小气泡稳定化和因此在硬化的混凝土中再次位于这些空气孔的表面处。另一种类型-例如月桂基硫酸钠(SDS)或十二烷基苯基磺酸钠-相反地与氢氧化钙形成可溶性钙盐，但它显示出反常的溶解行为。在一定的临界温度下，这种表面活性剂显示出很低的溶解性，高于该温度时它具有非常良好的可溶性。通过优选地积聚在空气-水界面层处，它们同样降低了表面张力，从而稳定了微小气泡并优选在硬化的混凝土中再次位于该空气孔的表面处。根据现有技术使用这种空气孔形成剂时，出现了大量的问题。例如，较长的混合时间、不同的混合器转数、在运输混凝土时变化的计量加入过程可能导致被稳定的空气(在空气孔中)再次逸出。以延长的运输时间、差的调温和不同的泵送和输送装置运输混凝土，以及引入该混凝土并随之而来的变化的后处理、震淘(Ruckel)行为和温度条件，可能会显著地改变先前调节的空气孔含量。这在最坏的情况下可能意味着，混凝土不再满足一定曝光等级所需要的界限值和从而变得不可使用。混凝土中细物质的含量(例如具有不同碱含量的水泥，添加剂如飞灰、二氧化硅粉尘或颜色添加物)同样妨碍空气孔形成。也可能发生与消泡作用的流动剂的相互作用，该流动剂因此驱赶出空气孔，但也可能额外不受控地引入。所有这些使抗冻混凝土的制备变困难的影响因素可以这样避免掉，即所需的空气孔体系不是通过具有表面活性剂类型的结构的上述空气孔形成剂产生的，而是空气含量来源于通过混入或固定计量加入聚合物微粒子(微中空球)。由于微粒子大部分具有小于100μm的粒度，所以它们在混凝土组织结构中可以甚至比人工引入的空气孔更细和更均匀地分布。从而，少量就足够用于混凝土的充分抗冻结和融化交替。这种聚合物微粒子用于改善混凝土的抗冻性和抗冻结-融化交替性的应用根据现有技术已经是已知的。其中描述的微粒子尤其特征在于，它们具有一个小于200μm(直径)的空腔，和这种空心核由空气(或气态物质)组成。这同样包括了100μm尺度的多孔微粒子，它们可能具有许多的更小空腔和/或孔。在使用中空微粒子用于在混凝土中人工形成空气孔时证明有两个因素对于这种技术在市场上的实施是不利的。其一是根据现有技术的空心微球的生产成本太高，和其二是只有以较高的剂量才能达到混凝土的令人满意的抗冻结和融化交替的抵抗力。因此本专利技术的任务是，提供用于水凝性的建筑材料混合物的一种改善抗冻性或抗冻结-融化交替性的试剂，它即使在较低的剂量下也发挥了其完全的效力。另一任务是通过这种试剂不会损害或不会显著损害建筑材料混合物的机械强度。这些任务以及其它的未明确提出但从本文导言讨论的上下文中可以无困难地推导出或推断出的任务通过一种核/壳微粒子解决，该核/壳微粒子具有一个可用碱溶胀的核，以及其壳由玻璃化转变温度低于50℃的聚合物组成；优选玻璃化转变温度低于30℃；特别优选玻璃化转变温度低于15℃；最优选玻璃化转变温度低于5℃。根据本专利技术的粒子优选通过乳液聚合反应制备。现在已经发现，本专利技术的粒子适合于即使以很少的剂量也已得到抗冻结或冻结/融化交替的良好稳定性。在本专利技术的一个特别优选的实施方案中，向建筑材料混合物中添加未溶胀的核/壳粒子，其中该粒子在强碱性的混合物中溶胀并因此似乎“原位”形成空腔。根据本专利技术，还提供一种制备建筑材料混合物的方法，其中可溶胀但尚未溶胀的核/壳粒子与建筑材料混合物的常见成分混合和粒子的溶胀仅在建筑材料混合物中才进行。在一个优选的实施方案中，使用的微粒子由具有一个核(A)和至少一个壳(B)的聚合物粒子组成，其中核/壳聚合物粒子借助碱溶胀。该聚合物微粒子通过乳液聚合反应的制备以及它借助碱如碱金属氧化物或碱金属氢氧化物(Alkali-oder Alkalihydroxide)以及氨或一种胺的溶胀描述于欧洲专利文献EP22 633B1、EP735 29B1以及EP188 325B1中。粒子的核(A)含有一种或多种烯属不饱和羧酸(衍生物)单体，它能够使核溶胀；该单体优选选自丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸和巴豆酸和它们的混合物。特别优选丙烯酸和甲基丙烯酸。在本专利技术的一个特别的实施方案中，形成核的聚合物也可以是交联的。优选使用的交联剂的量在此为0-10重量％(基于核中单体的总量计)；进一步优选的是0-6重量％的交联剂；最优选的是0-3重量％。交联剂的量在每种情况下必须这样选择，使得溶胀不被完全阻止。作为考虑的交联剂的例子可提到乙二醇二(甲基)丙烯酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
聚合物核／壳微粒子在水凝性的建筑材料混合物中的用途，其特征在于，该聚合物核／壳微粒子具有一个可用碱溶胀的核，以及其壳由玻璃化转变温度低于５０℃的聚合物组成。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：扬亨德里克沙特卡，霍尔格考茨，格尔德勒登，
申请(专利权)人：罗姆两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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