[发明专利]多层聚合物胶乳水泥改性剂的制备方法

说明书

本发明涉及用两阶段含水的乳液聚合法制得的多层聚合物。本发明的这种多层聚合物尤其适用于做水泥质材料的改性剂。该聚合物具有优异的物理性能，而且与用作水泥改性剂时对各种各样的基材提供强度和粘附性，同时又保持改性水泥的其它性能诸如抗张强度，抗弯强度以及抗压强度。

已知多层乳液聚合物使以前如美国专利4，916，171中所述的混合物和共混物有了明显的改进。借助在另一种组分存在下聚合一种组分以制成多层聚合物，实现了稳定性，流变性以及耐水性方面的改进。

还已知，水泥混合物添加入丙烯酸类聚合物，改进了灰浆的性能诸如灰浆对各种各样基材如水泥，木材和聚苯乙烯泡沫体的强度和粘附性。不过，添加多层悬浮聚合物虽然已经对强度和粘附性作了一些改进，但还需要有进一步的改善。

灰浆或改性的水泥质材料的一般物理性能诸如强度和粘附性通常同聚合物的刚性，玻璃化转变温度（Tg）和最低成膜温度（MFFT）相一致。总的说来，水泥混合物里所用的聚合物的Tg和MFFT越高，改性混合物的强度和粘附性越大（Ohama等，ACI  Materials  Journal，Vol.88，pp.56～61（1991）。MFFT是胶乳聚合物形成连续膜的温度。但是，采用高Tg聚合物作改性剂的缺点是，需要较高的固化温度。这种聚合物在多半能达到其高的固化温度的场合则不是要加以关注的。不过，较高的固化温度大大限制了高Tg聚合物在每年秋季或初冬期间用作改性剂。在此期间较低的室温明显限制了高Tg聚合物的使用。另一方面，Tg较低的胶乳聚合物则可以是优选的，因为固化时间较短和固化温度较低使它们即使在冬季和秋季室温较低时也可以应用。

另一个常有的问题是，采用Tg较低的聚合物使得经聚合物改性材料损失了强度和粘附性。因此，需要的是以下这种胶乳聚合物，它们可以在室温一般较冷的秋季和初冬满意地用作水泥质材料的改性剂。在较低的温度下使用Tg较低的聚合物必须达到对改性后材料的强度和粘附性没有不利的影响。

在进一步评估多层聚合物作水泥质材料的改性剂时，我们发现，离子性可溶聚合物组成的改进及其制备方法提供了一种可以在温度较低时固化的水泥质材料用乳液改性剂，同时又不影响改性后材料的强度和粘附性。另外，达到较低的固化温度的同时，经聚合物改性的材料的其它性能诸如抗张强度不受影响。

本发明公开了一种借助顺序乳液聚合法制得的新型多层乳液聚合物，用它作水泥改性剂改进了物理性能诸如强度和粘附性，同时仍保持其它的性能诸如抗张强度，抗弯强度以及抗压强度。

已知两层乳液聚合物有很多形态，它们取决于很多因素包括相对亲水程度，混溶性以及第一阶段和第二阶段聚合物的分子量。当第二阶段聚合物形成一个“壳”或围绕第一阶段聚合物各个区域结构或“芯”的覆盖层时，便形成所谓的“芯-壳”聚合物。美国专利4，916，171公开了这类聚合物的实例，此处放入以供参考。另外，美国专利4，876，313公开了用多官能化合物将壳化学接枝或键合到芯上以改进所得膜层的性能诸如稳定性，耐水性和流变性。本文放入该专利以供参考。

还已知如美国专利4，876，313公开的“反向芯-壳”乳液聚合物。该聚合物里第二阶段聚合物变成芯，而围绕的壳则由第一阶段聚合物组成。当第一阶段聚合物比第二阶段的单体更亲水的话便可形成这些反向组合物（Lee  &  Ishikawa，“反向芯-壳胶乳的形成”，J.Polymer  Science，Vol.21，pp147～154（1983））。

虽然多层聚合物已经使其性能诸如耐化学性，耐水性，稳定性和流变性有了明显改善，但仍要求作更多的改进。因此，为了使多层聚合物尤其适用于水泥质配方，它必须能与水泥混溶，必须具有整体灰浆固化能力而不致明显阻滞固化过程，同时它必须对各种各样基材显示优异的强度和粘附性，即使是在较低的环境固化温度下使用。

因此，本发明的目的是提供新型多层乳液聚合物及其制备方法，与它们在较冷的室温下使用时，能与水泥质材料混溶，允许整体灰浆固化，即使粘附到各种各样基材上均具有优异的强度和柔韧性。

本发明提供一种具有碱水溶性乳液聚合物阶段和碱溶性乳液聚合物阶段的组合物。本发明这种多层聚合物是按两阶段顺序乳液聚合法制备，该方法是，在第一阶段制成一种单体混合物，使该混合物聚合以生成不溶性乳液聚合物，在第二阶段再制成一种含有酸和羟基官能度的单体混合物，将该混合物加入聚合的第一阶段单体中并使第二阶段的单体聚合，以生成碱溶性乳液聚合物。