[发明专利]用于水硬性化合物的添加剂

说明书

本发明涉及一种用于水硬性组合物(hydraulically setting compositions)的添加剂，其特别适合作为坍落度保持剂(slump retainer)。

包含水硬性和/或矿物粘合剂与粉状无机和/或有机物质(如粘土、细磨硅酸盐、白垩、炭黑或细磨矿物)的含水浆料的水硬性组合物以例如混凝土、砂浆或灰浆的形式具有广泛的应用。

为改进水硬性组合物的加工特性—即，揉捏性(kneadability)、铺展性、喷涂性、泵送性或流动性，已知可将其与含有聚合物分散剂的添加剂混合。此类添加剂能够防止固体附聚物的形成、使存在的颗粒和通过水合作用而新形成的那些颗粒分散，并以此方式改进加工特性。含有聚合物分散剂的添加剂还特别用于制备含有水硬性和/或矿物粘合剂如(波特兰)水泥、矿渣砂、飘尘、硅尘、偏高岭土、天然火山灰、燃烧油页岩、铝酸钙水泥、石灰、石膏、半水合物、无水石膏或这些组分的两种以上的混合物的水硬性组合物。

为使基于所述粘合剂的水硬性组合物形成即用的、可加工的形式，通常需要使用比随后的硬化过程所需的更多的混合水。在混凝土结构中，由随后蒸发的过量的水形成的腔洞降低了机械强度和耐性。

为降低对于给定的加工稠度(consistency)而言的过量水的份额，和/或改进对于给定的水/粘合剂比例而言的加工特性，使用了通常被称为减水剂或增塑剂的添加剂。更特别地，在实践中使用的减水剂或增塑剂为通过自由基聚合获得的并且基于含羧基单体和含聚乙二醇的烯烃单体的聚合物，这些聚合物还被称为聚羧酸酯醚(简称为“PCEs”)。这些聚合物具有含羧基的主链和含聚乙二醇的侧链，并且还被确定为是梳形聚合物。

与减水剂和增塑剂(当以相对低的量加入时，其产生新鲜制备的混凝土的增塑作用)区分的是稠度剂或保持坍落度的添加剂，在下文中称为坍落度保持剂，其实现相同的初始增塑作用(仅当以相对高的量加入时)，但随时间流逝产生恒定的坍落流动扩展度(slump flow spread)。与加入减水剂相比，加入坍落度保持剂使得良好的加工特性延长最高至，例如，混凝土混合后的90分钟，而加入减水剂后加工特性通常在仅10至30分钟后就显著劣化。

目前现有技术中已知的梳形聚合物的特性在于，根据某些聚合物特异性参数可有针对性地制备减水剂或者坍落度保持剂。这些聚合物特异性参数包括羧基或其他酸基团的数目、聚乙二醇侧链的数目和长度，以及分子量。然而，通过相应地选择上述聚合物特异性参数而在减水效果和坍落保持效果之间调整仅通过实验室或化学生产工厂中的合成或聚合措施先验地看是可能的。在这些情况下，通常选择相应类型的酸单体和含聚乙二醇的大分子单体，并将其以一定的摩尔比聚合。由于对制备过程的规定，根据现有技术在混凝土加工地点将减水剂转换为坍落度保持剂，或者将坍落度保持剂转换为减水剂是不可能的。

一般而言，在现有技术中，减水剂和坍落度保持剂在制剂中以不同的比例使用。然而，通过配制措施，来改进坍落保持度(slump retention)的可能性仅仅是非常有限的，特别是难以在不负面影响混凝土的其他特性的同时改进坍落保持度。例如，含有坍落度保持剂的制剂确实产生更好的坍落保持度，例如如在WO 2009/004348(关于膦酸酯)和JP 57067057A(关于糖)中所公开。然而，仅以更差的早期强度为代价才能带来坍落度的保持。

随时间现有技术中已公开了使水泥粘合剂分散体中的坍落度保持的其他方法：

基于聚羧酸酯醚和可水解丙烯酸酯的高性能增塑剂(被称为“动态超增塑剂(dynamic superplasticizers)”)的使用，如EP 1 136 508 A1和WO 2010/029117所记载。该技术使增塑剂聚合物能受时间控制地吸附在水泥颗粒表面，坍落度的保持通过使相应的羧酸衍生物(例如丙烯酸酯)在由水泥所代表的碱性介质中水解而得到改进。“动态超增塑剂”特性同样通过实验室或者在化学生产工厂中的合成或聚合措施而形成，并且不能在混凝土加工地点进行灵活调整。

此外，使用的是交联聚羧酸酯醚，其通过具有多于一个可聚合官能团的单体例如二(甲基)丙烯酸酯而交联。在水泥孔隙水的强碱性条件下，交联结构单元进行水解，交联停止，并且未交联的(共)聚合物(具有增塑剂活性)随时间推移被释放(WO2000/048961)。这些交联聚羧酸酯醚的特性同样通过实验室或者在化学生产工厂中的合成或聚合措施而形成，并且不能在混凝土加工地点进行灵活调整。此外，在产品储存过程中存在不期望的过早水解的风险。