[发明专利]含羧基的丙烯酸类RDP以及包含该材料的干混水泥制剂

说明书

本发明涉及包含具有羧基的丙烯酸类共聚物的水再分散性聚合物粉末(RDP)。具体而言，本发明涉及水再分散性聚合物粉末，该聚合物粉末包含以下组分：具有碱溶性树脂外段(outer stage)和一种或多种内段(inner stage)的含羧基的多段(multi-stage)丙烯酸类共聚物和一种或多种成核剂，其中当该聚合物粉末分散在水中时，所述一种或多种内段包含玻璃化转变温度(Tg)为-40℃至50℃的丙烯酸类(共聚)聚合物，本发明还涉及包含上述水再分散性聚合物粉末的水泥砖瓦粘合剂(CTA)组合物，以及使用该CTA的方法。

在建筑应用中,人们通常使用水泥、砂子、纤维素醚和有机聚合物制备灰浆。为了降低运输成本，可以以干的形式(即以干混制剂的形式作为水再分散性粉末(RDP))运输和添加聚合物，在使用时再向这种干混制剂中添加水。这种粉末能够改善含砖瓦粘合剂(CTA)和其它水泥质材料的水泥的粘附性和挠性。如近来TCNA(北美的瓷砖委员会)进行的一项研究表明，关于水浸泡剪切强度方面，CTA制造商通常努力达到瓷砖安装的美国国家标准(ANSI)规范。RDP添加剂能有助于CTA制造商达到上述规范。但是这种含水泥质材料的RDP在被广大用户采用之前，它们的使用成本必需能够与市场上目前供应的材料相当。

Bett等人的美国专利第5872189号揭示了具有芯/壳结构的成膜聚合物的水再分散性粉末，所述芯/壳结构包含基于以下聚合物的疏水性芯，该聚合物的Tg(玻璃化转变温度)为-30℃至+25℃，优选-10℃至+20℃，以及基于以下聚合物的亲水性壳，该聚合物的Tg高于+55℃，优选高于+90℃，该结构的特征在于，壳与芯通过用于将壳接枝到芯中剩余的烯键式不饱和基团上的试剂(接枝连接剂(graftlinker))的反应得到的共价键相连，并且该壳基本不溶于碱性介质。Bett等人的水再分散性粉末可提供改进的湿粘结粘合能力和干粘结粘合能力和耐候性。但是，接枝连接过程使得Bett等人的芯-壳聚合物成本高且工艺复杂，需要在溶剂中单独合成具有反应性端基的嵌段聚合物，使用昂贵的含接枝连接剂的二硫化物，然后通过与所加入的单体进行乳液聚合形成芯-壳共聚物。Bett等人评价了在不同pH值条件下的水中再分散性，发现只有分散性最高的粉末是可接受的，这些粉末在壳中具有最高量的酸，但是由于它们可能是对水敏感的因而存在潜在的存储稳定性问题。

本发明通过提供这样的丙烯酸类水再分散性粉末解决了这一问题，该粉末在即使只有临界的或可接受的水再分散性的情况下使用时也具有良好至优异的性能，从而使水再分散性与聚合物选择分开，与目前本领域已知的情况相比为有用的丙烯酸类水再分散性粉末提供了更宽的聚合物制剂选择范围。

发明内容

根据本发明，水再分散性聚合物粉末包含含羧基的多段丙烯酸类共聚物、一种或多种成核剂以及一种或多种胶体稳定剂，所述含羧基的多段丙烯酸类共聚物具有碱溶性树脂外段和一种或多种内段；所述成核剂的沸点为150℃-400℃，优选等于或高于200℃，以及该成核剂在水中的溶解度为等于或小于3.5％，优选等于或小于1.0％，更优选等于或小于0.5％；所述胶体稳定剂优选为聚乙烯基醇(PVOH)，其中当所述水再分散性聚合物粉末分散于水中时，所述一种或多种内段包含丙烯酸类(共聚)聚合物，该丙烯酸类(共聚)聚合物的玻璃化转变温度(Tg)为-40℃至50℃，优选-10℃至25℃，更优选5℃至20℃。以所述水再分散性聚合物组合物的总重量为基准计，所述多段丙烯酸类共聚物和成核剂的总量可为40-99.9重量％，优选50-96.9重量％，或更优选65-90重量％，所述胶体稳定剂的总量可为0.1-30重量％，或优选2-4重量％。以所有的聚合物固体为基准计，多段丙烯酸类共聚物中的成核剂的总量可为0.1-4.0重量％，优选0.5-3.0重量％，更优选1.0-2.0重量％。所述水再分散性聚合物粉末还可包含一种或多种抗结块剂，使得以所述水再分散性聚合物组合物的总重量为基准计，该抗结块剂的总量为3.0-30重量％，优选8.0-15.0重量％。

本发明的水再分散性聚合物粉末包含含羧基的多段丙烯酸类共聚物，以用于制备该共聚物的单体的总重量为基准计，该共聚物包含0.1-20重量％，优选1.0-5.0重量％，更优选2.0-3.5重量％的共聚形式的一种或多种含羧基的单体。较好的是，所述水再分散性聚合物粉末包含一种或多种胶体稳定剂，并且较好的是所述水再分散性聚合物粉末在存在一种或多种胶体稳定剂的条件下形成。