[发明专利]使用聚羧酸盐梳型聚合物的低到中等范围的减水

说明书

发明领域

本发明涉及可水合的水泥质(cementitious)组合物的改性；并且，更具体地，涉及使用具有5-23个直链重复氧化乙烯单元并且不含氧化丙烯或更高级氧化烯基团的聚羧酸盐梳型共聚物来塑化具有相对高的水/水泥之比的混凝土和砂浆。

发明背景

减水掺合物减少了用于流体化混凝土混合物的水量，这意味着与未处理的混凝土相比，混凝土需要较少的水以达到所需的坍落度(slump)。较低的水-水泥之比(w/c)可以在不增加水泥量的情况下产生更高强度的混凝土。

聚羧酸盐(“PC”)型水泥分散剂对于大范围减水(“HRWR”)而言是已知的，与未处理的混凝土相比，水含量由此降低了12-30%。HRWR塑化剂被称为“高效塑化剂（superplasticizer）”，并且可以使混凝土高度流动并且可以采用很少或不需要压实作用力将混凝土快速放置。

例如，Tanaka等人的US 6,187,841公开了具有(烷氧基)聚亚烷基二醇单(甲基)丙烯酸酯型单体和(甲基)丙烯酸型单体的PC HRWR共聚物。然而，该参考文献强调需要使用大分子尺寸来实现理想的减水条件。在另一个实例中，Hirata等人的EP 0 850 894 B1公开了具有基于聚亚烷基二醇醚的单体和基于马来酸的单体的用于实现高的减水能力的PC HRWR聚合物，并且类似地公开了分子尺寸范围向上延伸至100,000。这两个实例都反映了优选使用大量氧化烯基团。

与这些示例性技术参考文献中教导的广泛的聚羧酸盐聚合物尺寸和重量范围相反，混凝土工业中的商业现实是主要使用非PC水泥分散剂，例如木质素型塑化剂用于混凝土混合物的低至中等范围的塑化，而不是使用HRWR PC聚合物。看起来倾向于保留聚羧酸盐型聚合物用于大范围减水应用，即用于实现通常在HRWR应用中采用的结合水的12-30%的减少。

本发明的目的是提供木质素型减水剂的替代物，其通过使用聚羧酸盐型水泥分散剂共聚物实现混凝土和砂浆中的低范围和中等范围的减水，同时还实现与通常用于大范围减水(HRWR)应用的常规(例如，较大的、商业规模的)聚羧酸盐型聚合物相比，在较低减水率(water cut)(即低于12%的减水率)下的掺合物用量效率的方面的更高的性能，

发明概述

在提供优于现有技术的聚羧酸盐(PC)型“高效塑化剂”或HRWR水泥分散剂聚合物的性能改进方面，本发明描述了使用特定尺寸的PC共聚物成分实现混凝土或砂浆混合物中的结合水的低至中等范围的减少的方法。

本发明还反映了当将本发明教导的PC共聚物与常规HRWR应用中使用的商业参考PC聚合物进行比较时，在某些高水-水泥(w/c)之比下的掺合物用量效率方面的意想不到和令人惊奇的改进。

因此，本发明的使用聚羧酸盐共聚物实现可水合的水泥质组合物的低至中等范围的塑化的示例性方法包括：将水和水泥与至少一种具有以下单体成分的聚羧酸盐梳型共聚物组合以形成可水合的水泥质混合物，其中水和水泥的量在至少0.4、并且更优选至少0.45的水/水泥之比(w/c)的范围内，并且进一步地其中所述w/c之比不超过0.80、并且更优选不超过0.75：

(A)由结构式：

表示的聚氧化烯单体，其中R¹和R²各自表示氢原子或甲基；R³表示氢或-COOM基团，其中M为氢原子或碱金属；(AO)_p表示直链重复氧化乙烯基团，且“p”表示重复氧化乙烯基团的平均数量并且为5-23的整数； “m”表示0-2的整数，“n”表示0或1的整数；“o”表示0-4的整数，且R⁴表示氢原子或C₁-C₄烷基；

(B)由结构式：

表示的不饱和羧酸单体，其中R⁵和R⁶各自表示氢原子或甲基；R⁷表示氢或-COOM基团；M是氢原子或碱金属；和任选地

(C)由结构式：