[发明专利]改性硫和包括作为粘合剂的改性硫的产品

说明书

发明领域

本发明提供了改性硫和包括作为粘合剂的改性硫的产品，其制备如下：在温度高于硫的熔融温度下混合这类改性硫、填料和/或聚集物、和任选的元素硫，和通过将该混合物冷却到低于硫的熔融温度的温度来凝固该混合物。

发明背景

常规的建筑材料例如基于波特兰水泥的灰浆或混凝土在碱性条件下具有良好的耐久性。然而，它们的耐酸性差。在酸性条件下，可使用带硫作为粘合剂的建筑材料，因为这些材料在酸性条件下显示出非常好的稳定性。然而，硫粘结的产品的耐碱性差，特别是如果与波特兰水泥产品相比时。

在硫粘结的材料例如硫水泥或硫水泥-聚集物复合物中，使用元素硫作为粘合剂。在这类产品中使用的硫通常被改性或塑化，以防止固体硫的同素异形转变。通常使一部分硫与硫改性剂(也称作硫塑化剂)反应来制备改性硫。硫改性剂的公知的种类是与硫共聚的烯属化合物。这类烯属硫改性剂的已知实例是双环戊二烯、柠檬烯、苯乙烯或萘。例如参见B.R.Currell等人″Plasticization of Sulfur″In：J.R.West(ed.)，Proceedings of symposium″New Uses of Sulfur″，LosAngeles，April 1974，Advances in Chemistry Series No.140，Am.Chem.Soc，Washington，1975，页1-17。

塑化的或改性的硫可以所谓的浓缩物的形式使用，即与相对大量的改性剂反应的硫。为了制备硫粘结的产品例如混凝土，然后该浓缩物在高于硫的熔融温度的温度下与其它硫、填料和聚集物混合并凝固。

发明概述

现已发现，如果使用以特定量的5-亚乙基-2-降冰片烯或5-乙烯基-2-降冰片烯改性的硫作为粘合剂，可得到在酸性和碱性条件下都显示良好耐久性的水泥或水泥基的建筑材料。

使用亚乙基降冰片烯或5-乙烯基降冰片烯作为硫改性剂是已知的。在Research Disclosureno.22924，1983中提到了亚乙基降冰片烯或5-乙烯基降冰片烯作为硫塑化剂。在该实例中，使元素硫与占硫的重量40-43wt％的烯属塑化剂(作为包括亚乙基降冰片烯和5-乙烯基降冰片烯的共混物)反应而制备塑化的硫。所得到的塑化的硫是黑色玻璃态固体，且因此不适于进一步加工成硫粘结的产品例如水泥、灰浆或混凝土。

现已发现，如果所使用的烯属改性剂包括至少50wt％的5-亚乙基-2-降冰片烯或5-乙烯基-2-降冰片烯，且在改性硫制备方法的任何阶段烯属改性剂的总浓度不超过硫的重量的20wt％，得到的改性硫如果用于硫粘结的产品，导致硫粘结的产品既耐酸又耐碱。

因此，本发明涉及由熔融的元素硫与一种或多种烯属硫改性剂混合而制备的改性硫，其中至少50wt％的所述烯属硫改性剂是5-亚乙基-2-降冰片烯和/或5-乙烯基-2-降冰片烯，且其中烯属硫改性剂的总量占硫的重量的0.1-20wt％。

本发明的改性硫的优点是其高耐碱性。改性硫本身和由其制备的硫粘结的产品都具有惊人的高耐碱性。

与用最普通的硫改性剂(即双环戊二烯)制备的改性硫相比，本发明的改性硫的其它优点是5-亚乙基-2-降冰片烯和5-乙烯基-2-降冰片烯的毒性更低且稳定性更高。因此，5-亚乙基-2-降冰片烯和/或5-乙烯基-2-降冰片烯加工到改性硫中比双环戊二烯的加工简单。

本发明的改性硫的其它优点是它的颜色浅。因此，使用本发明的改性硫的硫粘结的产品的颜色浅并可用颜料着色成所希望的颜色。

其它方面，本发明涉及包括作为粘合剂的改性硫的产品，其制备如下：在温度高于硫的熔融温度下混合以上定义的改性硫、填料和/或聚集物、和任选的硫，和通过将该混合物冷却到低于硫的熔融温度的温度来凝固所得到的该混合物。

发明详述

由熔融的元素硫与一种或多种烯属的硫改性剂混合而制备本发明的改性硫。至少50wt％的与所述元素硫混合的所述烯属硫改性剂是5-亚乙基-2-降冰片烯和/或5-乙烯基-2-降冰片烯。

改性硫的制备在本领域中是已知的。熔融的元素硫与一种或多种改性剂在高于硫的熔融温度(即高于120℃)且低于改性剂的沸腾温度的温度下混合以使部分硫与改性剂反应。通常，所述温度为120-150℃。本发明的改性硫可通过在任何适宜的温度下混合所述硫和所述改性剂来制备，优选在120-150℃下，更优选在130-140℃下。