[发明专利]梳形聚合物组合作为改进水硬性粘结料含水制品加工的助剂的用途

说明书

本发明涉及用在具有水硬性粘结基础料如水泥、混凝土或灰泥的含水制品中以改进其加工性的混合物的领域。当今最高效的加工性助剂是梳形支化聚合物，其具有(甲基)丙烯酸性质的骨架，并且骨架上接枝有具有烷氧基-或羟基-聚亚烷基二醇型亲水性官能团的单体。这些聚合物下文称作“亲水性(甲基)丙烯酸类梳形支化聚合物”。

但是，直至今天它们的潜能没有被最优地利用：过量使用这些混合物的愿望已经造成制品的机械性能下降，而且有时候已经观察到分离现象，即混合物的各种组分之间发生物理分离。

本发明依赖于将这些具有含亲水性官能团的接枝单体的甲基丙烯酸类梳形支化聚合物与另一种甲基丙烯酸类梳形聚合物组合，并且所述另一种甲基丙烯酸类梳形聚合物具有含疏水性官能团的接枝单体，这使得有利地弥补这种缺陷成为可能。由此，具有水硬性粘结基础料的含水制品的加工性在长于3小时的时间内保持，并且没有任何分离现象，也没有发生机械性能损失。

减少含水硬性粘结料的制品中的水的量并且不改变其流动性是必须的：这导致其机械性能降低(doping)。为此，本领域技术人员多年来已经开发叫作“减水剂”的混合物，它也称作“流体化剂”、“增塑剂”和“超增塑剂”。

历史上，第一种“减水剂”是如文件US 3,772,045中所述的木素磺酸酯，继而使用如文件US 3,359,225和US 4,258,790中所述的甲醛和萘或蜜胺磺酸盐的缩聚物。

一旦被吸附到水泥颗粒的表面上，这些带负电的聚合物即引起静电排斥现象，这是水泥颗粒分散机制的基础；如文件″Superplasticizers for extending workability″(有关混凝土中超增塑剂和其它化学混合物的国际会议(International Conference on superplasticizers and other chemical admixtures in concrete)，Sorrento Italy，2006年10月29日至11月1日，补充论文，Malhotra编辑，American Concrete Institute，第263-277页)中所教导的，它们要求相对于水泥固含量为约0.4％固含量的聚合物用量。

随后出现一类性能更好的新减水剂：具有一般是(甲基)丙烯酸性质骨架的羧基梳形支化聚合物，其上接枝有亲水性基团封端的侧链(见以上引用的文件)。

这种提高的减水能力解释为是因为与侧链存在有关的空间排斥机制的存在以及由阴离子羧基引起的静电排斥现象的组合。这种提高使得为获得与第一代产品相当的稠度能够使用更少量的聚合物(相对于水泥固含量约为0.2％的固含量)。

但是，以类似上述的用量，现有技术中的这些产品没有一种能够解决对于本领域技术人员而言关键的技术问题：它们在非常长，特别是长于3小时的时间内保持加工性。

加工性在文件US 7,232,875中定义为具有水硬性粘结基础料的含水制品仍可以加工的时间。该值常规通过坍落度试验测量：测定加入圆锥形模具中的样品在模具提升时坍落的高度。该坍落度越大，制品加工性越好；如果该性质在一段时间内保持，这称作坍落度保持。

本领域技术人员寻求改进这种加工性的持续性质。实际上，在工厂生产水泥或混凝土，以后续将其运输到要使用它们的场地是普遍的；在这趟可能花费若干小时的运输中，制品的加工性必须不改变，否则它不再能加工。作为选择，在实施场地必须能够新加入减水剂(如果制品已经开始硬化，则这种操作不可能)，或者在运输过程中必须能够进行一系列的注入：由此导致的后勤和额外成本是使用这种方案最主要的缺陷。

为保持这些制品的加工性，本领域技术人员已经直觉地寻求“过量使用”减水剂，特别是亲水性梳形支化(甲基)丙烯酸类聚合物减水剂。这种“过量使用”意味着延长该助剂的作用时间。但是，如现今本领域已知的，这种过量使用导致初始流体化过高。

结果，流体化作用削弱分散机制：这些组分不再均匀地分布在整个制品内，这不利地影响其机械性能。在某些情况下，初始流体化能力如此显著以致于它导致分离(segregation)，即该介质的各种组分发生物理分离(separation)。该问题在文件WO 2007/047407中有叙述。

由于不可能过量使用现有技术的减水剂，特别是亲水性梳形支化(甲基)丙烯酸类聚合物，本领域技术人员已设计替代方案，以获得令人满意的初始流体化能力和一定时间内稳定的加工性，并且不会带来不期望的分离或机械性能损失的效果。