[发明专利]在水泥应用中稳定性改进的苯乙烯丁二烯基可再分散聚合物粉末

说明书

发明领域

本发明涉及用于水泥组合物的可再分散的聚合物粉末组合物，其由羧化苯乙烯丁二烯共聚物胶乳和胶体稳定剂制备。

发明背景

在建筑应用中，人们可以使用水泥、砂子和有机聚合物制备灰浆。为了减少运输成本，聚合物可以以可再分散的聚合物粉末的干态形式运输和加入。可再分散的聚合物粉末作为粘结剂，用来改进水泥粘合剂制剂的粘合性。聚合物的粉末形式通常是通过以下方式制得的：对液体聚合物组合物进行喷雾干燥，制得自由流动粉末。为了在加入该聚合物粉末的应用制剂(例如混凝土)中起到其作用，希望该聚合物粉末能在应用制剂中很容易地再分散。可再分散苯乙烯丁二烯(SB)胶乳基粉末与可再分散乙酸乙烯酯(VAc)和乙酸乙烯酯乙烯(VAE)基粉末相比在水泥应用中具有某些优点，例如耐皂化和内聚强度。典型的SB胶乳的聚合物粒度粒度和再分散SB粉末的粒度粒度明显小于VAc/VAE胶乳及其再分散粉末。虽然粒度粒度小有利于应用，但它也会影响胶乳颗粒稳定性和再分散粉末稳定性。由于高pH和多价离子的高负载，稳定性是基于水泥的应用中的一个至关重要的因素。同样的胶乳水平条件下，粒度粒度减小50％时，可用表面积增加两倍。在非临界环境中，通过羧化和表面活性剂使SB-胶乳具有足够的稳定性。需要使用大量表面活性剂对水泥应用中使用的液体SB-胶乳进行额外的空间稳定。不幸的是，这种方法由于高表面活性剂量在喷雾干燥后导致可再分散性明显下降。

再分散聚合物粉末的稳定性也可通过聚乙烯醇来改进，聚乙烯醇可用作生产可再分散粉末的喷雾干燥助剂。但是，目前聚乙烯醇的使用量不足以改进SB胶乳的稳定性，即使同样量的聚乙烯醇能赋予VAc/VAE胶乳稳定性。较大量的常规使用的PVOH，如常规部分水解的聚乙烯醇(PVOH)可能提高稳定性，但是所需额外的量将超过经济上或技术上的合理限制。例如，为了获得有效的再分散性，需要大量PVOH，往往不利地提高聚合物组合物或分散体的粘度，造成难以通过喷雾干燥产生粉末。而且，为了制备适用于高pH应用制剂(例如水泥制剂)的可再分散粉末，聚合物组合物或分散体常常采用高pH值，而在此高pH值条件下，部分水解的PVOH可能继续水解，降低PVOH作为保护胶体的效力。在各种情况下，聚合物颗粒的稳定性是基于水泥的应用中优良性能的不可或缺的必要条件。

国际专利申请公开WO 2008/133375(Jeong Woo Son)公开了通常采用单体如丙烯酸类单体和苯乙烯类单体进行乳液聚合时，阴离子型或非离子型表面活性剂用作乳化剂。但是，使用表面活性剂制备的乳液与电解质结合时化学稳定性差，其结果是，如果将其加入水泥等之中，水泥组合物的流动性变差。为了克服使用表面活性剂带来的这类问题，它公开了可以使用聚乙烯醇作为保护胶体。这种情况下，化学稳定性得以改进，但聚合稳定性变差，这样仍然存在难以获得稳定乳液的问题。相应地，WO 2008/133375中提出一种改进聚合稳定性的方法，该方法包括使用改性的聚乙烯醇(向其一端引入官能团如巯基)作为保护胶体，或结合使用链转移剂。但是，它公开了这种方法导致聚合度下降，结果不能满足耐水性、机械强度或耐久性等的需要。WO 2008/133375的发明提供了一种丙烯酸酯共聚物乳液组合物和由其制成的可再分散粉末。根据WO 2008/133375，使用皂化度为大于或等于85摩尔％且平均聚合度为300-1400的聚乙烯醇；水溶性大于或等于1％的亲水性烯键式不饱和单体；水溶性小于1％的疏水性烯键式不饱和单体；和亲脂性引发剂能提供一种丙烯酸酯共聚物组合物，它具有优良的聚合稳定性和提高的耐水性、耐碱性和流动性。它还公开了通过喷雾干燥所述丙烯酸酯共聚物组合物制备的可再分散粉末具有改进的可再分散于水中的能力，从而可以在各种领域中使用，例如用作水硬性材料的添加剂、粉末漆和粘合剂。但未公开在水泥应用中容易再分散同时又稳定的苯乙烯丁二烯基可再分散聚合物粉末的制备。

在本发明中，令人惊讶地发现，对苯乙烯丁二烯胶乳使用具有烷基端基的改性聚乙烯醇作为胶体稳定剂或喷雾干燥助剂意想不到地在水泥应用中同时提供优良的可再分散性和明显改进稳定性。

发明概述