[发明专利]硬化促进剂组合物

说明书

本发明涉及一种制备硬化促进剂组合物的方法、所述硬化促进剂组合物和所述硬化促进剂的用途。

已知通常将分散体形式的掺混物加入粉状无机或有机物质——例如粘土、硅酸盐粉末、白垩、炭黑、粉末状岩石和水硬性粘合剂——的含水浆料中以改善其可加工性，即捏合性(kneadability)、铺展性、喷涂性、可泵性或流动性。这类掺混物能够打碎固体团聚物，分散形成的颗粒，并由此改善流动性。该作用还特别是以有针对性的方式用于制备包含水硬性粘合剂的建筑材料混合物，所述水硬性粘合剂例如水泥、石灰、石膏、半水合硫酸钙(烧石膏)、无水硫酸钙(无水石膏)、或潜在(latent)水硬性粘合剂(例如飞灰、高炉矿渣或火山灰)。

为了将这些基于所述粘合剂的建筑材料混合物转化成即用的可加工的形式，通常需要比后续水合和硬化过程所需的多得多的混合水。因过量水的后续蒸发而在混凝土体中形成的空腔部分导致明显更差的机械强度和耐久性。

为了在预定的加工稠度下减少该过量部分的水和/或在预定的水/粘合剂比例下改善可加工性，使用通常称作减水剂组合物或增塑剂的掺混物。特别地，在实践中使用通过酸单体与聚醚大分子单体的自由基共聚而制备的共聚物作为这样的组合物。

此外，用于包含水硬性粘合剂的建筑材料混合物的掺混物通常还包含可缩短水硬性粘合剂的凝结时间的硬化促进剂。根据WO02/070425，特别是以分散(细分散或特细分散)形式存在的水合硅酸钙(calcium silicate hydrate)可用作这样的硬化促进剂。然而，市售可得的水合硅酸钙或相应的水合硅酸钙分散体只能认为是具有很小作用的硬化促进剂。

制备基于C-S-H的硬化促进剂的另一种方法记载于WO 2010/026155 A1中，其公开了一种通过水溶性钙化合物与水溶性硅酸盐化合物的反应而制备硬化促进剂组合物的方法，水溶性钙化合物与水溶性硅酸盐化合物的反应在包含适合作为水硬性粘合剂的增塑剂的水溶性梳形聚合物的水溶液的存在下进行。水溶性钙化合物特别是氯化钙或硝酸钙。可使用多种水溶性硅酸盐化合物，其中包括偏硅酸钠(Na₂SiO₃)形式的水玻璃。在另一个实施方案中，氢氧化钙与二氧化硅在碱性条件下反应。

已知的硬化促进剂具有缺点，特别是由于残留于产物中的高浓度盐。使用所述钙化合物作为钙源制备的基于C-S-H的硬化促进剂一经干燥便丧失了它们的部分活性。氯化钙的使用产生腐蚀性混合物，并且硝酸钙连同有机化合物的使用在安全方面是严格的。基于乙酸钙的产物为吸湿性的而硫酸钙则会产生溶解性问题。从环境方面来看，大量碱性离子的存在是不利的。

由于这些缺点，已知的硬化促进剂仅可在某些条件下使用。由于水不利于干粘合剂，尤其是水泥，所以已知的硬化促进剂悬浮液不能用于干粘合剂。

因此，本发明的目的是提供广泛适用的硬化促进剂组合物。本发明的另一个目的是提供具有低含量的阴离子(尤其是氯离子和硝酸根)和低含量的碱性阳离子的硬化促进剂组合物。本发明的另一个目的是提供可以粉末形式制备的硬化促进剂组合物，使得其可用于干粘合剂。

所述目的通过一种制备基于水合硅酸钙(C-S-H)的硬化促进剂组合物的方法而实现，该方法通过在至少一种水溶性聚合分散剂的存在下使选自氢氧化钙和氧化钙的钙源与水溶性硅酸盐化合物反应而进行，所述水溶性聚合分散剂包括阴离子和/或可产生阴离子的基团以及聚醚侧链。

本发明的实施方案

1.一种制备硬化促进剂组合物的方法，该方法通过在至少一种水溶性聚合分散剂的存在下使选自氢氧化钙和氧化钙的钙源与水溶性硅酸盐化合物反应而进行，所述水溶性聚合分散剂包括阴离子和/或可产生阴离子的基团以及聚醚侧链，其中所述水溶性硅酸盐化合物选自式m SiO₂·n M₂O的碱金属硅酸盐，其中M为Li、Na、K或NH₄或其混合物，m和n为摩尔数且m:n的比例为约2.0至约4。

2.根据实施方案1的方法，其中将所述钙源和水溶性硅酸盐化合物加入水溶性聚合分散剂的水溶液中。

3.根据实施方案1的方法，其中将钙源的溶液或悬浮液与水溶性硅酸盐化合物的溶液加入水溶性分散剂的水溶液中。

4.根据实施方案3的方法，其中将含有水溶性分散剂的钙源的溶液或悬浮液与任选地含有水溶性分散剂的水溶性硅酸盐化合物的溶液混合或将任选地含有水溶性分散剂的钙源的溶液/悬浮液与含有水溶性分散剂的水溶性硅酸盐化合物的溶液混合。