供用于水泥掺合物中的合成性保水剂与流变改性剂制造技术

本发明专利技术提供适用作水泥掺合物中的稳定添加剂浓缩物、诸如水溶液或粉末的组合物，所述组合物包含i)一种或多种非离子型或基本上非离子型乙烯基或丙烯酸刷状聚合物，其具有侧接或侧链聚醚基并具有140,000到50,000,000的重均分子量，ii)一种或多种芳香族辅因子，其含有一个或多个酚基或呈组合形式的一个或多个芳香族基团与至少一个硫酸基团，优选分枝芳香族辅因子；和iii)一种或多种聚羧酸酯醚共聚物减水剂，其含有羧酸或盐基团并具有聚醚侧链及5,000到100,000的重均分子量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】供用于水泥掺合物中的合成性保水剂与流变改性剂本专利技术涉及适用作水泥掺合物组合物中的稳定添加剂浓缩物的合成组合物聚合物。更具体而言，其涉及包含以下的组合物：i)非离子型或基本上非离子型乙烯基或丙烯酸刷状聚合物，其具有侧接或侧链聚醚基，ii)一种或多种芳香族辅因子，诸如聚(萘磺酸盐)醛树脂，和iii)一种或多种羧酸或盐官能性聚羧酸酯醚共聚物减水剂，其重均分子量为100,000或更低；并涉及其制造方法。最后，其涉及在水泥或混凝土掺合物中使用所述组合物的方法。包括纤维素醚的纤维素材料由于在将水引入到其中之后具有增稠和保水性而熟知为粘度调节剂(VMA)添加剂。其用于混凝土混合物中，例如用以粘固用于油气制造的井管，并用于来自干燥混合物的砂浆中，诸如水泥类砖瓦粘合剂(CBTA)。不同于减水剂和带电荷的增稠剂，纤维素醚在使用中不会起团而是松散地保持盘绕。此类增稠避免了增稠剂絮凝或吸附到水泥或砂浆中的碱性粒子上；这一现象可见于纤维素醚聚合物彼此松散地缔合并且在它们之间保留水的事实。这一水保留使得砂浆能够湿式涂覆到吸收衬底，诸如石材、石材结构、混凝土砖或粘土砖墙并在砂浆将变干之前适当凝固。另外，由纤维素醚提供的增稠和保水取决于剂量；并且这能够使剪切稀化并且因此使含有纤维素醚的组合物的粘度在使用中是高度可控制的。然而，已知纤维素醚会延迟水泥凝固反应。这一延迟的凝固将导致较低强度特性。高性能混凝土及另外，一定程度上的常规混凝土调配物进一步需要添加超塑化剂或减水剂，诸如聚羧酸酯醚(PCE)以降低水与水泥的比并在不损耗可加工性的情况下增加强度。含有PCE的所述混凝土掺合物可含有大量细颗粒大小填料，诸如石灰石粉末。这些精细填料成本相对较高；然而，降低精细填料含量可能会产生不稳定掺合物。粘度调节剂(VMA)可有助于保留具有降低的精细填料含量的混凝土掺合物的稳定性。因此，期望将VMA与PCE加以组合。混凝土中再循环集料及碎石的使用的增长使得调配物对含水量变化极其敏感，使得即使添加少量水而超出理想水含量，也会导致不稳定条件，诸如集料与混凝土离析并在其表面上渗出。VMA可实现与含水量相关的较宽混凝土调配物窗。所述VMA通常为混凝土设备处添加到水泥/集料中的混凝土掺合物的一部分。然而，大多数VMA，尤其含有多糖的VMA，如纤维素醚在与PCE水溶液合并时将会沉淀出来。尽管存在可溶于PCE溶液的合成性VMA，如RheomatrixTM100粘度调节剂(特拉华州路德维希港市巴斯夫(BASF，Ludwigshafen，DE))；然而，归因于其强阴离子电荷密度，所述合成性VMA会吸附于水泥颗粒上并导致凝固延迟。Dierschke等人的美国专利公开案第2011/0054081号披露了用于混凝土掺合物的添加剂组合物，其包含含有磷酸化结构单元的缩聚产物和至少一种分散剂组分，所述组分选自具有聚醚侧链的分枝梳状聚合物、萘磺酸盐甲醛缩合物和三聚氰胺磺酸盐-甲醛缩合物。所述组合物作为不会过度延迟凝固的减水剂或超塑化剂可用于水硬性粘结剂掺合物中。未披露可适当地作为粘度调节剂使用或可有效地提供纤维素醚保水性或增稠性的组合物。此外，已知的超塑化剂不能充当纤维素醚的取代物，因为其不易于使水泥掺合物或砂浆变稠；超塑化剂反而会降低水泥掺合物粘度(“流化”，参见[0007])并展现减水而非保水。本专利技术人寻求解决制造储存稳定的粘度调节剂及减水剂添加剂组合物的问题，所述组合物在水泥掺合物中提供纤维素醚的增稠和保水性能，而不会发生任何由纤维素醚所导致的延迟凝固并且不会发生过度渗出及离析。
技术实现思路
1.根据本专利技术，适用作水泥掺合物组合物中的稳定添加剂浓缩物的组合物包含i)一种或多种非离子型或基本上非离子型乙烯基或丙烯酸刷状聚合物，其具有侧接或侧链聚醚基，优选烷氧基聚(亚烷基二醇)基，并具有140,000到50,000,000g/mol、或优选250,000或更多、或更优选300,000或更多、或优选5,000,000或更少、或甚至更优选2,500,000或更少的相对重均分子量(相对Mw)，ii)一种或多种芳香族辅因子，其含有一个或多个酚基或呈组合形式的一个或多个芳香族基团与至少一个硫酸基团，诸如聚(萘磺酸盐)甲醛缩合树脂或苯乙烯磺酸盐(共)聚合物；及iii)一种或多种聚羧酸酯醚共聚物减水剂，其含有羧酸或盐基团并具有聚醚侧链，优选烷氧基聚(乙二醇)基或聚乙二醇基及5,000到100,000、或优选75,000或更少、或更优选50,000或更少的重均分子量。2.根据本专利技术，如在以上第1项的组合物中，i)刷状聚合物固体总量与ii)芳香族辅因子固体总量的重量比在1∶0.25到1∶10或优选1∶1到1∶5范围内。优选地，其中i)一种或多种刷状聚合物为乙氧基化聚乙烯醇(乙氧基化PVOH)刷状聚合物，i)刷状聚合物固体与ii)芳香族辅因子固体的总量的重量比在1∶2到1∶3范围内；并且优选地，其中i)一种或多种刷状聚合物的相对重均分子量超过750,000，i)刷状聚合物固体与ii)芳香族辅因子固体的总量的重量比在1∶1到1∶2范围内。3.根据本专利技术，如在以上第1项或第2项的组合物中，其中ii)一种或多种芳香族辅因子选自萘磺酸盐醛缩聚物，诸如β-萘磺酸盐甲醛缩聚物，诸如β萘磺酸盐树脂(BNS)；聚(苯乙烯-共-苯乙烯磺酸盐)共聚物；木质素磺酸盐；儿茶酚鞣酸；酚系树脂，诸如酚醛树脂；多酚；萘酚，诸如2-萘酚；及其混合物；优选地，芳香族辅因子为分枝的，并且更优选地，为BNS。4.如在以上第1项到第3项中任一项中的本专利技术组合物，i)一种或多种刷状聚合物的侧接或侧链聚醚基中的平均醚基数在1.5到100个醚基、或1.5到50个醚基、或优选3到40个、或更优选5到25个醚基范围内。5.如在以上第1项到第4项中的任一项中的本专利技术组合物，其中i)一种或多种刷状聚合物选自聚乙氧基化聚乙烯醇；具有侧接或侧链聚醚基的大分子单体a)的均聚物，诸如聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、烷氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、疏水性C12到C25烷氧基聚(亚烷基二醇)(甲基)丙烯酸酯，并优选为聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯和聚乙二醇(甲基)丙烯酸甲氧酯；一种或多种大分子单体a)与一种或多种单体b)的共聚物，所述单体b)选自低碳烷基的(C1到C4)(甲基)丙烯酸烷酯，优选甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯；(甲基)丙烯酸羟烷酯，优选甲基丙烯酸羟乙酯；二烯系不饱和交联单体；及其混合物。6.如在以上1到5中任一项中的本专利技术组合物，其中i)一种或多种刷状聚合物中的至少一种为以用于制造刷状聚合物的单体的总重量计，具有20到100摩尔％、或30到99.9摩尔％、或40到70摩尔％、或优选70到99.9摩尔％的含侧接或侧链聚醚基的单体，诸如大分子单体a)的单体混合物的共聚产物。7.如在以上1到6中任一项中的本专利技术组合物，其中iii)聚羧酸酯醚共聚物减水剂包含主链聚合物重均分子量为1,000到20,000、或优选2,000或更多、或优选15,000或更少、或更优选1,000到10,000的(甲基)丙烯酸的主链聚合物，和一种或多种聚醚多醇、烷基聚醚多醇、聚醚胺或烷基聚醚胺，其作为通过羧酸酯键，诸如通过聚合多元酸上的接枝键结到主链的侧链。8.如在以上1到7中任一项中的本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，其适用作水泥掺合物组合物中的稳定添加剂浓缩物，其包含i)一种或多种非离子型或基本上非离子型乙烯基或丙烯酸刷状聚合物，其具有侧接或侧链聚醚基并具有140,000到50,000,000g/mol的相对重均分子量(相对Mw)，ii)一种或多种芳香族辅因子，其含有一个或多个酚基或呈组合形式的一个或多个芳香族基团与至少一个硫酸基团；和iii)一种或多种聚羧酸酯醚共聚物减水剂，其含有羧酸或盐基团并具有聚醚侧链及5,000到100,000的重均分子量。一种组合物，其适用作水泥、灰泥或砂浆组合物中的纤维素醚的替代物，其包含i)一种或多种非离子型或基本上非离子型乙烯基或丙烯酸刷状聚合物，其具有侧接或侧链聚醚基并具有140,000到50,000,000g/mol的相对重均分子量，和ii)一种或多种芳香族辅因子，其含有一个或多个酚基或呈组合形式的一个或多个芳香族基团与至少一个硫酸基团。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.31 US 62/0733561.一种组合物，其适用作水泥掺合物组合物中的稳定添加剂浓缩物，其包含i)一种或多种非离子型或基本上非离子型乙烯基或丙烯酸刷状聚合物，其具有侧接或侧链聚醚基并具有140,000到50,000,000g/mol的相对重均分子量(相对Mw)，ii)一种或多种芳香族辅因子，其含有一个或多个酚基或呈组合形式的一个或多个芳香族基团与至少一个硫酸基团；和iii)一种或多种聚羧酸酯醚共聚物减水剂，其含有羧酸或盐基团并具有聚醚侧链及5,000到100,000的重均分子量。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述ii)一种或多种芳香族辅因子选自萘磺酸盐醛缩合聚合物、聚(苯乙烯-共-苯乙烯磺酸盐)共聚物、木质素磺酸盐、儿茶酚鞣酸、酚系树脂、多酚、萘酚及其混合物。3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述i)一种或多种乙烯基或丙烯酸刷状聚合物的相对重均分子量为250,000到5,000,000。4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述i)一种或多种乙烯基或丙烯酸刷状聚合物的所述侧接或侧链聚醚基中的平均醚基数在1.5到100个醚基范围内。5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述i)一种或多种刷状聚合物选自聚乙氧基化聚乙烯醇；具有侧接或侧链聚醚基的大分子单体a)的均聚物；一种或多种大分子单体a)与一种或多种单体b)的共聚物，所述单体b)选自低碳烷基的(甲基)丙烯酸(C1到C4)烷酯、(甲基)丙烯酸羟烷酯、二烯系不饱和交联单体及其混合物。6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述i)一种或多种乙烯基或丙烯酸刷状聚合物具有(甲基)丙烯酸的主链聚合物和一种或多种聚醚多醇、烷基聚醚多醇、聚醚胺或烷基聚醚胺侧链的侧链，其通过羧酸酯键键结到所述主链。7.根据权利要求1所述的组合物，其中至少一种iii)聚羧酸酯醚共聚物减水剂的重均分子量为10,000到100,000。8.根据权利要求1所述的组合物，其包含固体含量为25到70wt.％的稳定的水性添加剂混合物。9.根据权利要求1所述的组合物，其进一步包含水硬性或湿固化无机水泥，其中以总水泥固体计，呈固体形式的所述i)一种或多种乙烯基或丙烯酸刷状聚合物的总量在0.05到2wt.％范围内。10.一种用于制造根据权利要求1到8中任一权利要求所述的组合物的方法，所述方法包含将所述i)一种或多种乙烯基或丙烯酸刷状聚合物和所述ii)一种或多种芳香族辅因子以任何形式添加到所述iii)一种或多种聚羧酸酯醚共聚物减水剂的水溶液中，以形成供用于湿式水硬性水泥中的水性添加剂混合物。11.一种使用以上第1项到第7项中任一项的组合物的方法，所述方法包含将所述i)一种或多种乙烯基或丙烯酸刷状聚合物以任何形式添加到所述湿式水硬性水泥中，并随后一次一种地或一起，优选以水性混合物形式添加ii)一种或多种芳香族辅因子及所述iii)一种或多种聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·鲍曼，P·M·因贝西，T·奥斯瓦德，M·J·拉德勒尔，M·施密茨，H·沈，
申请(专利权)人：罗门哈斯公司，陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US