水泥添加剂组合物制造技术

研究发现由具有特定分子结构的链烯基醚／马来酸酐共聚物构成的水泥添加剂能够在持续的时间内提供高度的塌落度损失，而同时对处理后的水泥基组合物不产生任何明显的缓凝作用。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水泥添加剂组合物。更具体地说，本专利技术涉及一种用于水硬性水泥组合物如砂浆和混凝土的添加剂组合物，该组合物通过阻止在持续期间内的流动性下降(本文称作“塌落度损失”)显著地改进其工作性。塌落度损失是混凝土工业中的一个主要问题。人们非常希望获得一种水泥添加剂，该添加剂能在延长的时间内保持高度的流动性，同时不会对水泥组合物造成明显的缓凝作用。为解决这个问题人们已经研究了各种各样的方法，但是这些方法仍没能使希望的特性组合起来或者是只能在较低程度上满足所希望的特性。例如，众所周知链烯基醚和马来酸酐的共聚物及其衍生物可被用作水泥添加剂，以改进塌落度损失。然而，这类现有技术中使用的共聚物仅能较小地改进塌落度损失，或者使被处理的水泥组合物产生过份的缓凝。现在已经发现由下文所描述的具有特定分子结构的某些共聚物组合物对于阻止塌落度损失而不引起明显的缓凝具有显著的效应。本专利技术涉及一种水泥添加剂组合物，该组合物使用了某种链烯基醚和马来酸酐共聚物。更具体地说，本专利技术的添加剂组合物是由(ⅰ)具有含60至95个氧化烯单位的氧化烯链的链烯基醚/马来酸酐共聚物(“共聚物A”)，下文将作详细描述;或者(ⅱ)具有含1至40个氧化烯单位的氧化烯链的链烯基醚/马来酸酐共聚物(“共聚物B”)与具有含100至150个氧化烯单位的氧化烯链的链烯基醚/马来酸酐共聚物(“共聚物C”)化合，每一种共聚物都在下文作了更详细的描述;或者(ⅲ)链烯基醚/马来酸酐共聚物C与多羧酸型聚合物化合(其中的每一种都在下文中作了详细的描述)组成的。已经意外地发现，本专利技术的特定水泥添加剂组合物可以在持续期间内保持高度的塌落度损失同时不造成任何显著的缓凝。我们已经意外地发现本专利技术所涉及的水泥添加剂能使水泥组合物如混凝土和水泥砂浆获得高的流动性，在延长的时间内保持高的流动性而不明显地延缓水泥组合物的固化(凝结)。用本文所述的水泥添加剂组合物应用于建筑工业中，已经出人意料地实现了这些特性的组合。本专利技术所要求的水泥添加剂组合物包括一种链烯基醚和马来酸酐共聚物。经研究发现，有三种特定共聚物在按照本文所述方法被使用时能实现的希望的特性组合。每种共聚物分别具有如下式所示的链烯基醚共聚用单体R1O(AO)nR2(Ⅰ)R1O(AO)mR2(Ⅱ)R1O(AO)pR2(Ⅲ)其中在上述各式中R1表示C2-5链烯基;R2表示C1-4烷基;AO表示C2-18氧化烯基，其中O代表一个氧原子、A代表一种亚烷基;n表示60至95的氧化烯基平均加成摩尔数，氧化烯基的数目为60至95;m表示1至40的氧化烯基平均加成摩尔数;p表示100至150的氧化烯基平均加成摩尔数。在本说明书和附加的权利要求中，术语“共聚物A”是指链烯基醚Ⅰ和马来酸酐(作为酐)的共聚物，或者部分或完全水解的产物或作为水解产物的盐(碱金属或碱土金属)，链烯基醚Ⅰ与马来酸酐的摩尔比为30∶70至70∶30;“共聚物B”是指链烯基醚Ⅱ和马来酸酐(作为酐)的共聚物，或者部分或完全水解的产物或者作为水解产物的盐(碱金属或碱土金属)，链烯基醚Ⅱ与马来酸酐的摩尔比为30∶70至70∶30;以及“共聚物C”是指链烯基醚Ⅲ和马来酸酐(作为酐)的共聚物，或者部分或完全水解的产物或者作为水解产物的盐(碱金属或碱土金属)，链烯基醚Ⅲ与马来酸酐的摩尔比为30∶70至70∶30。在上述式(Ⅰ)、(Ⅱ)和(Ⅲ)各式中，由R1表示的C2-5链烯基包括，例如乙烯基、烯丙基、甲代烯丙基、1，1-二甲基-2-丙烯基和3-甲基-3-丁烯基，在这些基团中，优选使用烯丙基。在上式(Ⅰ)、(Ⅱ)和(Ⅲ)中由AO表示的C2-18氧化烯基包括，例如氧化乙烯、氧化丙烯、氧化丁烯、氧化四亚甲基、氧化十二碳烯、氧化十四碳烯、氧化十六碳烯和氧化十八碳烯。其中C2-4氧化烯基如氧化乙烯、氧化丙烯和氧化丁烯为优选的。AO可以包括二种或多种类型的氧化烯部分并且这种氧化烯部分可以被嵌段或任意地连接。在上述式(Ⅰ)、(Ⅱ)和(Ⅲ)中由R2表示的C1-4烷基包括、例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基和叔丁基。当R2的碳原子数大于4时，砂浆或混凝土添加剂中的引气量上升，因此不需要引气时最好选C1-4烷基。因此，在本专利技术的一个实施方案中，水泥添加剂由共聚物A组成，共聚物A的氧化烯基平均加成摩尔数用n表示为60至95。与传统的塌落损失添加剂如萘磺酸甲醛高级缩合物类、磺化密胺树脂类或磺化木质素类添加剂相似，本专利技术水泥添加剂具有影响包含水泥组合物的颗粒的初始短期分散的特性。该共聚物A随着时间的推移还意外地提高了塌落度。因此，由共聚物A组成的本专利技术添加剂在初始阶段和渐进阶段都增加了水硬性水泥组合物的塌落度。该水泥添加剂具有高的分散性和阻止塌落度损失的能力，另外还具有低的缓凝作用。因此，当单独使用该水泥添加剂时，可以获得所希望的高效率。另外，根据水硬性水泥和骨料及其由它们形成组合物的类型，该共聚物A的水泥添加剂还可以含有少量(5至30份重，以100份重共聚物A、其水解产物或本专利技术的水解产物的盐为基)共聚物B或共聚物C，它们的水解产物或水解产物的盐。通过对已达到特定所需特性的水泥组合物进行塌落度试验可以容易地确定是否需要添加共聚物B或共聚物C。据信(但并不是意味着对本专利技术的限制)本专利技术共聚物A与使用传统的水泥塌落度增强剂所观察到的情况相比，更有效地提高了水泥组合物颗粒的分散性。该共聚物A可以在由吸附在水泥颗粒表面上的共聚物主链伸出的多氧化烯基团的周围形成水化层，该水化层必须具有位致障碍，在延长的时间里保持水泥颗粒的分散性。因此，水泥颗粒能够极好的分散并且能够更有效地阻止塌落度损失。而同时，共聚物A基本上不影响水泥组合物的初凝时间。在本专利技术的第二个实施方案中，上述共聚物B与共聚物C一起使用，重量混合比为95至5份共聚物B比5至95份共聚物C，以构成100份混合物。该比例优选的为80∶20至20∶80。这种组合可使塌落度损失为零。当该重量混合比超出上述范围时，不能保持足够长的塌落度并且由于随时间推移流动性急剧升高有可能引起水泥组合物颗粒的分离。共聚物C的平均加成摩尔数P可以是100或100以上的数，并且没有限制。然而，从易于制备这类共聚物C出发，平均加成摩尔数P优选在100至150之间。据信(但不意味着对本专利技术的限制)含本专利技术共聚物B和共聚物C的混合物的水泥添加剂由于这些共聚物与水泥颗粒的相互作用出色的保持了塌落度。在初始阶段水泥颗粒分散性大幅度增加的能力主要是由共聚物B提供，而共聚物C的延长作用提供了该独特的水泥添加剂组合物。在水泥颗粒表面上吸附的共聚物C的主链伸出的多氧化烯基团周围可以形成一水化层，并且该水化层具有位致障碍，可以长时间的保持水泥颗粒的分散性。因此显示出极好的水泥颗粒分散性和避免塌落度损失。而同时，含有该添加剂的水泥组合物不出现缓凝现象。在本专利技术的第三实施方案中，水泥添加剂是由上述共聚物C与多羧酸类聚合物(“聚合物D”)组成的，共聚物C与聚合物D的重量混合比为5～95∶95～5，优选为10～90∶90～10。这种化合使塌落度损失为零。当重量混合比超出上述范围时，不能长时间地保持高度的塌落度，并且由于随着时间的推移，流动性急剧升高，有可能引起水泥组合物颗粒的分离。当聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥添加剂，该添加剂含有至少一种如下式所示的链烯基醚Ｒ↑［１］Ｏ（ＡＯ）↓［ｎ］Ｒ↑［２］（Ⅰ）其中Ｒ↑［１］表示Ｃ↓［２－５］链烯基；Ｒ↑［２］表示Ｃ↓［１－４］烷基；ＡＯ表示Ｃ↓［２－１８］氧化烯基，其中Ｏ代表氧原子、Ａ代表一种亚烷基；ｎ表示具有６０至９５的所述氧化烯基平均加成摩尔数，和马来酸酐的共聚物Ａ，所说的链烯基醚（Ⅰ）与所说的马来酸酐的摩尔为３０～７０∶７０～３０，其水解产物或水解产物的盐。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小谷田秀雄，本多进，
申请(专利权)人：格雷斯公司，日本油脂株式会社，
类型：发明
国别省市：US[美国]