專利名稱：水硬性密封組合物的制作方法
水硬性密封組合物 本發(fā)明涉及水硬性密封組合物，其用于保護混凝土結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加速劣化(detoriation)是一種經(jīng)常被報告的現(xiàn)象。其特別出現(xiàn)在侵蝕性環(huán)境區(qū)域中。這些區(qū)域的一個例子是阿拉伯灣的沿海地區(qū)。阿拉伯灣的環(huán)境條件特征為高溫高濕。由于阿拉伯灣的封閉性質(zhì)，海水的鹽度超過世界的其它區(qū)域。在空氣中的鹽濃度也是同樣的，尤其在沿海地區(qū)。如同海上的一樣，這些氣候影響也顯著地降低在陸上的混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。Coppola L.等在 American Concrete Institute (美國混凝土學會)SP (2000)， SP-192-73，1209-1220頁描述了通過利用密封漿料來保護混凝土構(gòu)件。該密封漿料由丙烯酸聚合乳液、水泥和偏高嶺土構(gòu)成。在JP 09-087061中推薦了一種涂覆混凝土結(jié)構(gòu)的組合物，其由非離子乳化劑穩(wěn)定的乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液、高鋁水泥和石英砂構(gòu)成。JP 03-039387涉及一種混凝土保護材料，由聚合物乳液、高鋁水泥、過渡金屬氧化物、氧化鐵和砂構(gòu)成。為了防護與海水接觸的表面不被腐蝕，JP 55-121869推薦了一種二層涂層，其中第一層由聚合物水乳液、硅酸鹽水泥或高爐水泥構(gòu)成的混合物所構(gòu)建，外涂層則由硫酸銅和聚合物水乳液構(gòu)成。DE 3048818A1描述了用具有包含蠟質(zhì)添加劑的聚合物膠乳組合物對混凝土結(jié)構(gòu)的改進。用這些膠乳組合物改性的混凝土在和鹽水接觸時展示了提高的耐腐蝕性。DE 3445396A1的主題是具有可固化聚合物樹脂的混凝土結(jié)構(gòu)的涂層。WO 86/04889A1涉及利用基于聚合物膠乳、高鋁水泥和石膏的組合物，以獲得具有低滲水性的無裂紋混凝土組合物。US 4668541B描述了一種保護混凝土構(gòu)件免受由氯化物引發(fā)的腐蝕的方法。該方法的特征在于在混凝土結(jié)構(gòu)上涂覆一層礦渣水泥混凝土。專利US 4894405涉及一種由聚氨酯組分和有機硅氧烷組分形成的涂料組合物。其主要目的是使由氯離子引起的腐蝕停止。本發(fā)明的一個目的是即使暴露在有害環(huán)境，像海水或浪濺帶環(huán)境這樣的嚴重腐蝕條件下的混凝土構(gòu)件的保護?；炷两Y(jié)構(gòu)的表面也應防護由于風(沙暴)或沖擊波導致的機械侵蝕。本發(fā)明的該目的意外地可由本發(fā)明的聚合物組分與水硬性組分的組合而實現(xiàn)。本發(fā)明提供水硬性密封組合物，其基于a)選自包括高鋁水泥、普通硅酸鹽水泥、高爐礦渣的組的水硬性化合物，b)聚合物水分散體或水性可再分散聚合物粉末形式的一種或多種烯鍵式不飽和單體的保護膠體穩(wěn)定的聚合物，以及c) 一種或多種填料。通常，所述組合物包含5至50重量％、優(yōu)選5至25重量％的組分a)，各種情況下均是基于干燥材料的a)到c)的總重量。組分a)包括高鋁水泥或普通硅酸鹽水泥或高爐礦渣。優(yōu)選的高鋁水泥是根據(jù)DIN EN 14647的鋁酸鈣水泥(CAC)。優(yōu)選的普通硅酸鹽水泥是根據(jù)DIN EN 197-1 (CBMI至CEM V)的普通硅酸鹽水泥(OPC)。通常高爐礦渣包含30至45重量％的CaO，30至45重量％的 SiO2, 5至15重量％ WAl2O3，4至17重量％的1%0，0. 5至1重量％的S和痕量的其他元素。市售可用的高爐礦渣是Baumit的Slag_starK或SSAB Merox的Merit 5000。 在一個優(yōu)選的實施方案中，在本組合物中組分a)是可替換使用的。尤其優(yōu)選高爐礦渣是唯一的組分a)。優(yōu)選組分a)的組合是高鋁水泥與高爐礦渣的組合，或普通硅酸鹽水泥與高爐礦渣的組合。如果在本組合物中使用所述組合，則組合物包含5至50重量％的組合，優(yōu)選5至25重量％的組合，各種情況下均是基于干燥材料的a)到c)的總重量。通常組合物包含10至50重量％、優(yōu)選10至30重量％的聚合物b)，各種情況下均是基于組分a)到c)的總重量。就聚合物分散體來說，其以重量計的量％是指聚合物分散體的固體含量。優(yōu)選聚合物水分散體或水可再分散聚合物粉末基于選自以下組中的一種或多種單體的聚合物乙烯酯、(甲基)丙烯酸酯、乙烯基芳族化合物、烯烴、1，3_二烯和鹵乙烯，以及任選存在的與其可聚合的其它單體。合適的均聚物和共聚物的實例是醋酸乙烯酯均聚物，醋酸乙烯酯與乙烯的共聚物，醋酸乙烯酯與乙烯和一種或多種其它乙烯基酯的共聚物，醋酸乙烯酯與乙烯和(甲基) 丙烯酸酯的共聚物，醋酸乙烯酯與(甲基)丙烯酸酯和其它乙烯基酯的共聚物，醋酸乙烯酯與乙烯和氯乙烯的共聚物，醋酸乙烯酯和丙烯酸酯的共聚物，苯乙烯_丙烯酸酯共聚物，苯乙烯-1，3- 丁二烯共聚物，氯乙烯-乙烯共聚物。優(yōu)選的是醋酸乙烯酯均聚物；醋酸乙烯酯和1至40重量％的乙烯的共聚物；醋酸乙烯酯與1至40重量％的乙烯和1至50重量％的一種或多種其它源自羧酸基具有1至15個碳原子的乙烯基酯的組中的共聚單體的共聚物，例如丙酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、具有9到13個碳原子的α-支鏈羧酸(支鏈烷烴羧酸)的乙烯酯，如VeoVa9， VeoValO, VeoVall ；醋酸乙烯酯與1至40重量％的乙烯和優(yōu)選1至60重量％的支鏈或非支鏈的具有 1至15個碳原子的醇的(甲基)丙烯酸酯的共聚物，尤其是丙烯酸正丁酯或2-乙基己基丙烯酸酯；和30至75重量％的醋酸乙烯酯、1至30重量％的月桂酸乙烯酯或具有9至13個碳原子的α _支鏈羧酸的乙烯基酯及1至30重量％的支鏈或非支鏈的具有1至15個碳原子的醇的(甲基)丙烯酸酯的共聚物，尤其是丙烯酸正丁酯或2-乙基己基丙烯酸酯，其中這些還包含1至40重量％的乙烯；醋酸乙烯酯、1至40重量％的乙烯和1至60%的氯乙烯的共聚物，其中以重量計的％數(shù)據(jù)在各種情況下均是基于總共為100重量％。同樣優(yōu)選的是(甲基)丙烯酸酯共聚物，例如丙烯酸正丁酯或2-乙基己基丙烯酸酯的共聚物，或甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯和/或2-乙基己基丙烯酸酯的共聚物；采用一種或多種源自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、2-乙基己基丙烯酸酯的單體的苯乙烯_丙烯酸酯共聚物；采用一種或多種源自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、2-乙基己基丙烯酸酯和任選存在的乙烯的單體的醋酸乙烯酯_丙烯酸酯共聚物；苯乙烯-1，3- 丁二烯共聚物；氯乙烯-乙烯共聚物；其中以重量計％數(shù)據(jù)均是基于總共100重量％。
聚合物水分散體和可由干燥獲得的上述聚合物的水可再分散粉末是已知的和可商購得到的。聚合物以常規(guī)的方式制備，優(yōu)選通過乳液聚合法。制備聚合物水分散體和水可再分散粉末的方法在W02004/092094中描述，其內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。分散體用保護膠體穩(wěn)定。合適的保護膠體是部分水解的或完全水解的聚乙烯醇， 聚乙烯吡咯烷酮；聚乙烯醇縮醛；水溶形式的多糖，如淀粉(直鏈淀粉和支鏈淀粉)，纖維素和其羧甲基、甲基、羥乙基和羥丙基衍生物；蛋白質(zhì)如酪蛋白或酪蛋白酸鹽，大豆蛋白質(zhì)和明膠；木質(zhì)素磺酸鹽；合成聚合物，如聚(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯酸酯和羧基官能共聚單體單元的共聚物，聚(甲基)丙烯酰胺，聚乙烯基磺酸及其水溶性共聚物；三聚氰胺-甲醛磺酸鹽，napthaline-甲醛磺酸鹽，以及苯乙烯-馬來酸和乙烯基醚-馬來酸共聚物。優(yōu)選為部分水解或完全水解的聚乙烯醇。特別優(yōu)選部分水解的水解度80至95mol%、在4% 濃度水溶液中H6pper粘度1至30mPas( Hijpper方法，20°c，DIN 53015)的聚乙烯醇。最優(yōu)選聚合物組合物不含乳化劑。 合適的填料C)是石英砂、石英粉、碳酸鈣、白云石、硅酸鋁、熱解氧化硅、滑石或云母、纖維或輕質(zhì)填料如浮石、發(fā)泡玻璃、加氣混凝土、珍珠巖或蛭石。所述填料的混合物也可使用。填料份數(shù)優(yōu)選10至90重量％，特別優(yōu)選75至90重量％，各種情況下均是基于組分 a)到c)的總重量。所述密封組合物可還包含源自火山灰(pozzolanic)的化合物、增稠劑、緩凝劑 (retardant)的普通成分。最優(yōu)選的其它成分是具有火山灰性質(zhì)的添加劑(火山灰(pozzolanas))?；鹕交沂前趸杌虬趸韬脱趸X的天然或合成材料，其本身不能作為粘結(jié)劑，但與水和石灰一起可形成不溶于水的具有類似水泥性能的化合物。在天然的和合成火山灰材料之間存在區(qū)別。天然火山灰材料包括富玻璃的灰渣和火山巖起源的巖石，例如浮石，浮石凝灰?guī)r(細磨凝灰?guī)r)，火山灰土(Santorin earth)，硅藻土，角巖(硅質(zhì)巖)，燧石和硅藻泥土 (moler earth)。合成火山灰材料包括燒成、研磨的粘土(研磨磚)，粉煤灰如來自燃煤發(fā)電廠的灰渣，石英粉塵，油頁巖灰(油頁巖=含浙青的，含石灰的頁巖)和煅燒高嶺土(偏高嶺土)。合成火山灰材料優(yōu)選選自以下組中研磨過的磚，粉煤灰，石英粉塵，油頁巖灰 (oil shale ash)和偏高嶺土。最優(yōu)選的是粉煤灰或石英粉塵。其用量是0至20重量％， 優(yōu)選0. 5至10重量％，各種情況下均是基于干燥材料的a)到c)的總重量。增稠劑的實例是多糖，如纖維素醚和改性纖維素醚，淀粉醚，瓜耳膠或黃原膠，層狀硅酸鹽，聚羧酸如聚丙烯酸和其偏酯，聚乙烯醇，其任選被縮醛化和/或疏水化改性，酪蛋白和相關的增稠劑。同樣可用這些或其它增稠劑的混合物。優(yōu)選的是纖維素醚、改性纖維素醚，其任選縮醛化和/或疏水化改型的，聚乙烯醇及它們的混合物。優(yōu)選使用0. 05至 2. 5重量％，特別優(yōu)選0. 05至0. 5重量％的增稠劑，各種情況下均是基于干燥材料的a)到 c)的總重量。經(jīng)常使用的緩凝劑選自羥基羧酸或二羧酸類或其鹽，以及糖類。實例包括草酸、琥珀酸、酒石酸、葡糖酸、檸檬酸、蔗糖、葡萄糖、果糖、山梨糖醇和季戊四醇。緩凝劑的其它實例是聚磷酸鹽、偏磷酸和硼砂。如果聚合物組分b)以可再分散聚合物粉末的形式使用，則膠結(jié)密封組合物通常通過在常規(guī)的粉末混合機中混合組分a)至c)和任選存在的一種或多種上述其它成分以制成干混砂漿(dry mortar)，以及均化混合物來制備。處理需要量的水在處理之前即時加入。 另一可能的步驟是僅僅在與水攪拌制備混合物之后加入單獨的組分。如果聚合物組分b)以聚合物水分散體的形式使用，則混合組分a)至c)和任選的其它成分，必要時加入附加量的水，以獲得砂漿漿體。對于干混物添加的水比率取決于應用的種類。通常水的加入量是25至50重量％， 以膠結(jié)密封組合物的干重計。所述膠結(jié)密封組合物可用作混凝土材料的保護涂層，尤其作為暴露于海水的混凝土結(jié)構(gòu)的耐鹽性涂層，特別是在水線處(浪濺區(qū)域)的耐鹽性涂層。
實施例 為了測試膠結(jié)密封組合物，使用了以下聚合物組分聚合物1 可再分散聚合物粉末，其基于醋酸乙烯酯_乙烯共聚物，玻璃轉(zhuǎn)變溫度 Tg 是-7°c。聚合物2 可再分散聚合物粉末，其基于醋酸乙烯酯_乙烯-支鏈烷烴羧酸酯的共聚物，玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg是-14°C。用以下方法制備表1的密封漿體組合物將配方的組分在砂漿混合器中混合干燥3分鐘。隨后加入水，進一步混合2分鐘。 在10分鐘的熟化期之后，混合砂漿30秒，然后用泥鏟在特氟隆模板上涂抹成2mm厚的密封涂層，干燥后將其從模板上取下，然后在以下條件下貯存28天標準條件(SC)14 天 SC+14 天水浸漬(WI)14 天 SC+7 天 WI+7 天 SC7 天 SC+21 天海鹽水(30°C ) (SSff)7 天 SC+21 天 SSW+2 天 SC在貯存后，從密封涂層壓印出拉伸條，按照DIN 53504在Instron拉伸試驗機上以 10mm/min的拉伸速率測試拉伸強度(N/mm2)和斷裂伸長率(％ )。根據(jù)EN 14891確定裂紋橋聯(lián)(mm) ο單個系列的測量平均值列在表1中給出。表 權(quán)利要求
1.水硬性密封組合物，該組合物基于a)選自包括高鋁水泥、普通硅酸鹽水泥、高爐礦渣的組的水硬性化合物，b)聚合物水分散體或水性可再分散聚合物粉末形式的一種或多種烯鍵式不飽和單體的保護膠體穩(wěn)定的聚合物，以及c)一種或多種填料。
2.如權(quán)利要求1所述的膠結(jié)密封組合物，其包括高鋁水泥和高爐礦渣的組合。
3.如權(quán)利要求1所述的膠結(jié)密封組合物，其包括普通硅酸鹽水泥作為唯一的組分a)。
4.如權(quán)利要求1所述的膠結(jié)密封組合物，其包括高爐礦渣作為唯一的組分a)。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的膠結(jié)密封組合物，其中所用的聚合物b)是醋酸乙烯酯均聚物、醋酸乙烯酯與乙烯的共聚物、醋酸乙烯酯與乙烯和一種或多種其它乙烯基酯的共聚物、醋酸乙烯酯與乙烯和(甲基)丙烯酸酯的共聚物、醋酸乙烯酯與(甲基)丙烯酸酯和其它乙烯基酯的共聚物、醋酸乙烯酯與乙烯和氯乙烯的共聚物、醋酸乙烯酯與丙烯酸酯的共聚物、苯乙烯_丙烯酸酯聚合物、苯乙烯-1，3- 丁二烯共聚物、氯乙烯-乙烯共聚物。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的膠結(jié)密封組合物作為保護混凝土材料的涂層的用途。
7.如權(quán)利要求6所述的膠結(jié)密封組合物作為暴露于海水的混凝土結(jié)構(gòu)的耐鹽性涂層的用途。
全文摘要
本發(fā)明提供水硬性密封組合物，其基于a)選自包括高鋁水泥、普通硅酸鹽水泥、高爐礦渣的組的水硬性化合物，b)聚合物水分散體或水性可再分散聚合物粉末形式的一種或多種烯鍵式不飽和單體的保護膠體穩(wěn)定的聚合物，以及c)一種或多種填料。
文檔編號C04B28/06GK102264665SQ200980152168
公開日2011年11月30日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者D·穆西奧斯, J·貝茨勒, M·薩瑙巴爾 申請人:瓦克化學股份公司