[发明专利]用于改良无机建筑材料的含水聚合物分散体

说明书

本发明涉及一种含水聚合物分散体用于改良无机建筑材料的应用，该分散体中作为分散相存在的聚合物是由以下成分的自由基聚合得到：按其总量计算大于0至＜5％(重量)的(甲基)丙烯酸和/或其盐类之一(单体I)；大于0-＜5％(重量)的(甲基)丙烯酰胺(单体II)和作为余量的90-97.5％(重量)的具有至少一个烯属不饱和基团的其他非离子单体(单体III)，并以重均直径为100-300nm的聚合物颗粒形式存在。在本文中，(甲基)丙烯酸意指丙烯酸和/或甲基丙烯酸。(甲基)丙烯酰胺意指丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺。

此外，本发明还涉及本发明所用的含水聚合物分散体的制备方法以及所述的含水聚合物分散体本身。

含水聚合物分散体(乳液)通常是已知的。它们是流体体系，其含有在含水分散介质中作为分散相的由许多缠结的聚合物链组成的聚合物团(即聚合物颗粒)。聚合物颗粒的直径通常主要为10-1000nm(在此，术语聚合物应理解为仅包括将有至少一个烯属不饱和基团的单体的混合物通过游离基聚合得到的那些高分子量化合物，这种混合物中占主要量的单体是这样的，即当在25℃和1atm下，加入到中性(pH＝7)水中时，它们不能产生离子电荷；这种单体在此定义为非离子单体)。

此外，无机粘结剂通常也是已知的。这些是粉状的无机物质，例如石灰、石膏和/或尤其是水泥，可通过加水搅拌，使它们转变成预用形式。当将后者搁置在空气或在水中，它们会随时间变化成象石头一样的物质。通常在与水混合期间，通过加入精细的或者粗制的附聚料，例如砂和石头，可将它们用来制备无机建筑材料，例如灰浆或混凝土。

此外，人们也知道，为了控制它们的性能，无机建筑材料是以用聚合物改良的形式使用。合适的改良用聚合物是由非常广的单体组成的聚合物(参看，例如US-A 4340510、GB-PS 1505558，US-A 3196122、US-A3043790、US-A 3239479、DE-A 43178035、DE-A 4317036、DE-A4320220、EP-A 537411、DE-B-1669903、BE-A8454499、JP-A54/43285、US-A 4225496、DE-A3220384、DE-A 2837898、US-A3232899、DD-134760和JP-A 91/131533)。

改良的效果通常与改良用聚合物的化学性质没有太大关系，而只是其物理性质的问题。这种物理性质主要是聚合物的玻璃化转变温度(参看，例如澳大利亚专利359904和EP-A537411)和平均分子量(参看，例如DE-A4317036和DE-A 4317035)。

此外，人们通常知道聚合物加入到无机建筑材料中的形式越是精细分散，则加入到特定无机建筑材料中的聚合物在所述建筑材料中显示出越好的改良效果。

因此，通常将这些改良用聚合物以它们含水聚合物分散体的形式加入。这种方法的优点尤其是基于下面的事实，即一方面，含水聚合物分散体含有已呈精细分散形式的聚合物，另一方面，在任何情况下，都含有所需的作为分散介质的用于混合的水份，根据上述情况，特别有利的是含水聚合物分散体通常是那些其分散的聚合物颗粒具有特别小的直径。

使用含水聚合物分散体形式的缺点在于其作为商品形式是不能完全令人满意的。因而，将它输送到使用的地方意味着不但要输送改良用聚合物，而且总是还要输送易在每处得到的水(用于混合)；另一方面，在其送达使用地前，不能加入无机粘结剂，因为，要不然在使用前它会硬化。

因此，从上面看出，改良用聚合物添加剂的最有利的应用形式是粉状聚合物，该粉状聚合物是最初通过干燥其非常精细的含水聚合物分散体得到的，并可在含水介质中再分散(使含水聚合物分散体转化的特别有利的方法是喷雾干燥法，其中含水聚合物分散体被喷在热气流中并脱水；优选地将干燥空气和被喷雾的含水聚合物分散体并流进料通过干燥器；如果需要，干燥助剂是以已知的本身的方式存在。参看，例如EP-A 262326或EP-A407889)。

然而，含水聚合物分散体的问题是聚合物颗粒的分散状态通常在热力学上是不稳定的，即该体系通过许多精细的初级聚合物颗粒结合成较大的次级聚合物颗粒(凝聚物)的过程，而使分散的聚合物颗粒/含水分散介质的界面尺寸减小。由于上述界面会随聚合物颗粒直径减少而不成比例的增长，因此在含水聚合物分散体具有给定聚合物含量情况下，这种状况比较关键的是在分散体中存在的聚合物颗粒应比较精细分散。