用于石膏组合物的粘土封闭添加剂制造技术

将梳形聚合物用作在石膏组合物中的溶胀性粘土和/或非溶胀性粘土的惰性化剂，所述梳形聚合物包含：a)至少一种不具有离子基团的带有聚(氧化烯)侧链的单体单元M1，b)任选至少一种阳离子单体单元MC，其中该阳离子单体单元MC与所述带有侧链的单体单元M1的摩尔比率为等于或小于10，c)任选至少一种阴离子单体单元MA，其中该阴离子单体单元MA与所述带有侧链的单体单元M1的摩尔比率为小于1，优选等于或小于0.5，c)任选至少一种非离子单体单元M3，其中该非离子单体单元M3与所述带有侧链的单体单元M1的摩尔比率为小于5。元M1的摩尔比率为小于5。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于石膏组合物的粘土封闭添加剂


[0001]本专利技术涉及梳形聚合物作为石膏组合物中的溶胀性和/或非溶胀性粘土的惰性化剂的用途。另外，本专利技术还涉及包含所述梳形聚合物的石膏组合物。本专利技术的另外的方面涉及方法，特别是用于增塑石膏组合物的方法。

技术介绍

[0002]分散剂或超塑化剂在建筑工业中被用作无机粘结剂组合物(例如混凝土、水泥砂浆、灰泥或石灰砂浆)的塑化剂或减水剂。所述分散剂通常是有机聚合物，它们被添加到混合水中或以固体形式与所述粘结剂组合物掺合。以此方式，可以有利地改变所述粘结剂组合物在处理过程中的稠度和在硬化状态的性能。
[0003]已知特别有效的分散剂例如是基于聚羧酸醚系物(polycarboxylate ethers，PCE)的聚合物。这种聚合物具有聚合物主链和键合到其上的侧链。相应的聚合物例如描述在EP 1 138 697 A1(Sika AG)中。
[0004]除水泥外，石膏也是建筑工业中使用最频繁的和众所周知的无机粘结剂材料之一。例如，石膏被用作各种灰泥和砂浆层(screed)的基础材料，以及用于生产墙板和石膏块。
[0005]石膏是一种在各个国家被广泛开采的天然存在的矿物。此外，还可以经由燃煤电厂中的烟道气脱硫(FGD)回收合成石膏。
[0006]鉴于合成石膏(FGD石膏)具有单矿物的组成，天然石膏的质量(即杂质的量)取决于局部地质情况可能不同。
[0007]尤其是如果天然石膏被粘土(即溶胀性和非溶胀性粘土)污染，则在流体石膏组合物的处理过程中可观察到对可加工性的显著影响。在使用诸如PCE的塑化剂来实现特定工艺或应用的可加工性要求的情况下尤其如此。
[0008]具体而言，PCE在流体石膏组合物中的性能受到负面影响，原因是(i)PCE可能被溶胀性粘土插入和/或吸收，和/或(ii)因为PCE可能被吸附在非溶胀性粘土的表面上。因此，添加到石膏组合物中的相当大比例的PCE会损失并且不再能吸附到石膏颗粒上。因此，PCE的期望的减水或塑化效果会降低或甚至丧失。因此，具有给定PCE用量的流体石膏组合物的流动性会显著降低。
[0009]此外，还必须考虑溶胀性和非溶胀性粘土的吸水能力。粘土的亲水表面和层间空隙可能吸附水，并因此进一步降低流体石膏组合物中的水含量。由于流体石膏组合物中的游离水的含量较低，因此石膏糊的流动性也会降低。
[0010]已知有不同的方法来减轻粘土在石膏组合物中的负面作用。例如，可以使用较高的PCE用量来补偿PCE性能的损失，或者可以添加能够减少或封闭粘土影响的特殊添加剂。这样的封闭添加剂通常也被称为粘土封闭剂。
[0011]尽管增加PCE用量原则上是一个直截了当的解决方案，但这在经济上是低效的，并且如果粘土的量上下波动，这可能是有问题的。在这种情况下，石膏产品的生产商不得不持
续监控粘土的量，并随后调整PCE用量以保持特定流动性，这是昂贵且高度耗时的。另外，PCE通常影响石膏组合物的凝固时间，这在生产过程中是不希望的。
[0012]关于所谓的粘土封闭剂，目前已知有多种途径。例如，WO 2010/005117 A1(W.R.Grace)描述了一种方法，在该方法中将聚阳离子化合物与羟基羧酸或其盐组合用于增强具有含粘土骨料的水泥和混凝土中的坍落度保持性，其中所述粘土否则会削弱或降低聚羧酸系超塑化剂的效率。
[0013]WO 2016/096970 A1(BASF SE)描述了一种用聚咪唑鎓化合物抑制地下地层中粘土溶胀的方法。然而，诸如聚咪唑鎓化合物的聚阳离子常常具有氯根作为抗衡离子，考虑到在混凝土中的钢筋可能受到腐蚀，这可能是有问题的。另外，这样的聚阳离子通常与标准PCE的混溶性差。
[0014]最后，WO 2011/107704(Lafarge)公开了一种具有小于0.5meq/g的阳离子电荷密度的有机分子，优选聚乙烯醇，以抵消粘土的不利影响。然而，这些分子的效率是有限的。
[0015]此外，市场上还有用于混凝土生产的产品，其具有基于强减水效果的粘土封闭性能。此处可以提及由BASF以“MasterSuna”品牌销售的产品。
[0016]然而，这些途径必须在有效性、对粘土波动的稳健性、与其它石膏外加剂的相容性方面或关于它们的氯根含量方面进行改进。
[0017]因此需要开发减少或克服上述缺点的新的和改进的解决方案。

技术实现思路

[0018]本专利技术的目的是提供使得能够减少或防止关于粘土在石膏组合物中的问题的物质和方法。由此，优选地，由溶胀性粘土引起的问题以及由非溶胀性粘土引起的问题均应被减少或防止，而与粘土的性质无关。理想地，所述物质或方法应减少粘土对分散剂(特别是PCE基分散剂)有效性的负面影响。优选地，作用的持续时间应当尽可能长。特别地，所述物质或方法应尽可能有效，同时具有最佳的可能的稳健性。优选地，所述物质或方法本身应尽可能少地影响无机粘结剂组合物的流动性。另外，优选地，所述物质和方法还应当对在无机粘结剂组合物中的上下波动的溶胀性和非溶胀性粘土含量尽可能不敏感。特别地，所述物质或方法应分别与用于生产石膏组合物的常用添加剂或与相应的工艺具有相容性。特别地，所述物质或方法将与以下物质具有相容性：木质素磺酸盐/酯、葡糖酸盐/酯、萘磺酸盐/酯、磺化萘
‑
甲醛缩合物、三聚氰胺磺酸盐/酯、乙烯基共聚物、磺化乙烯基共聚物和/或聚羧酸系物(聚羧酸)，尤其是聚羧酸醚系物(聚羧酸醚)。特别地，所述物质或方法应与PCE基分散剂具有相容性。另外，所述物质或方法还应当具有尽可能低的氯含量或应当基本上不含氯。
[0019]令人惊奇地，已经发现本专利技术的问题可通过权利要求1的特征来解决。因此，本专利技术的核心是梳形聚合物作为在石膏组合物中的溶胀性粘土和/或非溶胀性粘土的惰性化剂的用途，所述梳形聚合物包含：
[0020]a)至少一种不具有离子基团的带有聚(氧化烯)侧链的单体单元M1，
[0021]b)任选至少一种阳离子单体单元MC，其中该阳离子单体单元MC与所述带有侧链的单体单元M1的摩尔比率为等于或小于10，
[0022]c)任选至少一种阴离子单体单元MA，其中该阴离子单体单元MA与所述带有侧链的
单体单元M1的摩尔比率为小于1，优选等于或小于0.5，
[0023]d)任选至少一种非离子单体单元M3，其中该非离子单体单元M3与所述带有侧链的单体单元M1的摩尔比率为小于5。
[0024]如已经说明的，本专利技术的梳形聚合物使得能够高效降低在含有溶胀性和/或非溶胀性粘土的石膏组合物中溶胀性粘土和非溶胀性粘土对分散剂(特别是PCE基分散剂)有效性的负面影响。由此，本专利技术的解决方案证明是高度稳健的，并且所述梳形聚合物对石膏组合物的流动性仅有很小的影响。具体地，根据本专利技术的梳形聚合物的用量是相当不关键的，尤其是在已经达到了特定阈值的情况下。因此，在无机粘结剂组合物中溶胀性和非溶胀性粘土的上下波动的含量对于本专利技术的梳形聚合物而言不是问题。因此，根据本专利技术的梳形聚合物可被用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.梳形聚合物作为在石膏组合物中的溶胀性粘土和/或非溶胀性粘土的惰性化剂的用途，所述梳形聚合物包含：a)至少一种不具有离子基团的带有聚(氧化烯)侧链的单体单元M1，b)任选至少一种阳离子单体单元MC，其中该阳离子单体单元MC与带有侧链的单体单元M1的摩尔比率为等于或小于10，c)任选至少一种阴离子单体单元MA，其中该阴离子单体单元MA与带有侧链的单体单元M1的摩尔比率为小于1，优选等于或小于0.5，d)任选至少一种非离子单体单元M3，其中该非离子单体单元M3与带有侧链的单体单元M1的摩尔比率为小于5。2.根据权利要求1的用途，其中带有侧链的单体单元M1包括式I的结构其中R1和R2在每种情况下独立地是H或具有1至5个碳原子的烷基基团，R3在每种情况下独立地是H、具有1至5个碳原子的烷基基团，优选H或CH3或它们的混合物，或具有式
‑
(CH2)
m
‑
[C＝O]
p
‑
X
‑
R4的基团，m＝0、1或2，p＝0或1，X在每种情况下独立地是
‑
O
‑
或
‑
NH
‑
，R4是式
‑
[AO]
n
‑
R
a
的基团其中A＝C2‑
至C4‑
亚烷基，R
a
是H、C1‑
至C
20
‑
烷基基团、
‑
环烷基基团或
‑
烷基芳基基团，和n＝2
‑
250，尤其是10
‑
200。3.根据前述权利要求中任一项的用途，其中在所述聚合物中的阳离子单体单元MC包括具有式II结构的单体或由其组成，
其中R5在每种情况下独立地是
‑
[D]
d
‑
[E]
e
‑
F，其中D＝
‑
(COO)
‑
和/或
‑
(CONH)
‑
，E＝具有1至5个碳原子的亚烷基基团，F＝
‑
N
+
R
10
R
11
R
12
、
‑
S
+
R
10
R
11
R
12
和/或
‑
P
+
R
10
R
11
R
12
，其中R
10
、R
11
和R
12
彼此独立地是H、具有1至20个C原子的脂族烃结构部分、具有5至8个C原子的脂环族烃结构部分和/或具有6至14个C原子的芳基结构部分；其中d＝0或1，e＝0或1，R6、R7和R8在每种情况下独立地是H或具有1至5个碳原子的烷基基团。4.根据前述权利要求中任一项的用途，其中在所述聚合物中的阴离子单体单元MA包括具有式III结构的单体或由其组成，其中R
13
在每种情况下独立地是
‑
COOM、
‑
SO2‑
OM、
‑
O
‑
PO(OM)2和/或
‑
PO(OM)2,R
14
和R
15
在每种情况下独立地是H或具有1至5个碳原子的烷基基团，R
16
在每种情况下独立地是H、
‑
COOM或具有1至5个碳原子的烷基基团，或其中R
13
与R
16
一起形成环从而产生
‑
CO
‑
O
‑
CO
‑
，M彼此独立地是H
+
、碱金属离子、碱土金属离子、二价或三价金属离子、铵离子和有机铵基团。5.根据前述权利要求中任一项的用途，其中所述非离子单体M3具有式IV的结构，
其中R5'、R6'、R7'在每种情况下独立地是H或具有1至5个碳原子的烷基基团，并且m'和p'与对于如上文在共聚物情况下所描述的m和p的定义相同，Y在每种情况下独立地是化学键或
‑
O
‑
，Z在每种情况下独立地是...

【专利技术属性】
技术研发人员：U，
申请(专利权)人：SIKA技术股份公司，
类型：发明
国别省市：