用于水硬性組合物的增稠劑、單組分減水劑、和水硬性組合物的制備
【專利說(shuō)明】用于水硬性組合物的増稠劑、單組分減水劑、和水硬性組合 物的制備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的奪叉引用
[0002] 本非臨時(shí)申請(qǐng)?jiān)诿绹?guó)法典第35卷第119節(jié)（a)款下要求分別于2014年7月10 日和2014年9月9日在日本提交的第2014-142198和2014-183182號(hào)的專利申請(qǐng)的優(yōu)先 權(quán)，所述專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及用于水硬性組合物的增稠劑、單組分減水劑、和用于制備水硬性組合 物的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 水硬性組合物通常由水硬性物質(zhì)如水泥、骨料如細(xì)或粗骨料和水組成。因?yàn)槠錇?具有不同比重、顆粒形狀和粒度的無(wú)機(jī)材料的集合，其基本上易于材料分離或離析。經(jīng)歷了 離析的水硬性組合物具有的嚴(yán)重問(wèn)題在于硬化的組合物在品質(zhì)方面發(fā)生變化或者在強(qiáng)度 方面發(fā)生變化或降低。可以通過(guò)增加水硬性組合物的粘度以防止無(wú)機(jī)材料沉降來(lái)抑制離 析。
[0005] 為了增加水硬性組合物的粘度，將會(huì)有效的是添加水溶性聚合物作為粘度增加劑 或增稠劑。通常，因?yàn)榭捎勺鳛樗嘟M分之一的氧化鈣獲得許多Ca2+離子，所以，如由12或 更高的pH值所證實(shí)，水泥是強(qiáng)堿性的。因?yàn)樗苄跃酆衔镉纱吮┞队趪?yán)苛的條件（包括被 堿分解和由于金屬離子而團(tuán)聚），大多數(shù)水溶性聚合物無(wú)法增加體系的粘度。纖維素醚、非 離子型水溶性聚合物是少數(shù)能夠增加所述體系粘度的水溶性聚合物。
[0006] 水溶性纖維素醚如作為水溶性聚合物的羥丙基甲基纖維素甚至在混凝土中也有 效地增加粘度。它們被廣泛地用于混凝土應(yīng)用中，包括抗沖蝕水下混凝土（用于在水下應(yīng) 用期間抑制分離）、噴射混凝土（用于在噴射期間防止粉塵產(chǎn)生）和自密實(shí)混凝土（用于抑 制材料分離）。
[0007] 還將作為水溶性聚合物的迪倫膠（diutangum)和文萊膠用于水硬性組合物如灰 漿和混凝土中。例如，JP-A2011-509908公開(kāi)了迪倫膠在高自密實(shí)混凝土中的用途。
[0008] 然而，因?yàn)樗苄岳w維素醚通常以粉末形式使用，與作為液體的其它混合物相 比，不便于處理。纖維素醚在添加時(shí)傾向于形成團(tuán)簇。當(dāng)添加少量纖維素醚時(shí)，飛散 (scattering)使得難于添加期望的量。
[0009] 為了解決所述問(wèn)題，提出了通過(guò)預(yù)先將水溶性纖維素醚與減水劑組合獲得的單組 分減水劑。例如，JP-A2008-137889公開(kāi)了消泡劑與水溶性纖維素醚和減水劑的組合。
[0010] 引用列表
[0011] 專利文獻(xiàn) 1 :JP-A2011-509908(TO2009/090203)
[0012] 專利文獻(xiàn) 2 :JP-A2008-137889(TO03/024884)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 專利文獻(xiàn)1的方法并不涉及水溶性纖維素醚和減水劑的單組分減水劑。當(dāng)添加少 量水溶性纖維素醚和迪倫膠時(shí)，因?yàn)轱w散而難于計(jì)量期望的量。所產(chǎn)生的水硬性組合物不 能發(fā)揮完全的作用。
[0014] 專利文獻(xiàn)2的方法涉及單組分減水劑?？梢蕴砑铀鴽](méi)有水溶性纖維素醚飛散的 風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)將減水劑與水溶性纖維素醚混合時(shí)，由于鹽析發(fā)生材料分離或離析。當(dāng)將經(jīng)歷離 析的單組分減水劑與水硬性物質(zhì)混合時(shí)，所得到的水硬性組合物不可能具有令人滿意的物 理性質(zhì)，因?yàn)樗鰷p水劑和水溶性纖維素醚不以期望的濃度存在。
[0015] 本發(fā)明的目的在于提供：包含水溶性纖維素醚、消泡劑和膠（gum)的用于水硬性 組合物的增稠劑；單組分減水劑，其包含與減水劑組合的增稠劑，該混合物不易離析且相對(duì) 于水硬性物質(zhì)如水泥具有穩(wěn)定的分散；和用于制備具有改進(jìn)的泌水性質(zhì)的水硬性組合物的 方法，其中可以添加期望的少量水溶性纖維素醚而沒(méi)有飛散的風(fēng)險(xiǎn)。
[0016] 發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)首先制備包含水溶性纖維素醚、消泡劑和膠的用于水硬性組 合物的增稠劑，將該增稠劑與減水劑結(jié)合以形成具有穩(wěn)定的可分散性的單組分減水劑，和 將該混合物與水硬性物質(zhì)混合，獲得具有期望的性質(zhì)的水硬性組合物，同時(shí)抑制與少量添 加相關(guān)的飛散的風(fēng)險(xiǎn)。
[0017] 在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了用于水硬性組合物的增稠劑，其包含（A)水溶性纖維 素醚、（B)消泡劑和（C)膠。所述膠優(yōu)選地選自迪倫膠（diutangum)、文萊膠（welangum)、 黃原膠（xanthangum)和結(jié)冷膠（gellangum)。水溶性纖維素醚優(yōu)選選自烷基纖維素、輕 烷基纖維素和羥烷基烷基纖維素。
[0018] 在另一方面，本發(fā)明提供了單組分減水劑，其包含如上定義的增稠劑和（D)減水 劑。所述減水劑優(yōu)選為聚羧酸共聚物和/或其鹽。
[0019] 在再一方面，本發(fā)明提供了用于制備水硬性組合物的方法，包括將如上定義的所 述單組分減水劑與水硬性物質(zhì)、骨料和水混合的步驟。
[0020] 發(fā)明的有益效果
[0021] 使用具有穩(wěn)定的分散性的單組分減水劑，可獲得具有受控的泌水率的水硬性組合 物，在其中添加期望的少量水溶性纖維素醚，同時(shí)抑制與少量的添加相關(guān)的飛散的風(fēng)險(xiǎn)。
[0022] 優(yōu)詵實(shí)施方式的描沐
[0023] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式為用于水硬性組合物的增稠劑，即用于水硬性組合物的粘 度增加劑，其包含（A)水溶性纖維素醚、（B)消泡劑和（C)膠。另一實(shí)施方式為單組分減水 劑，其包含所述用于水硬性組合物的增稠劑，特別是組分（A)至（C)，和（D)減水劑。
[0024] 組分（A)為水溶性纖維素醚。期望的是所述水溶性纖維素醚為非離子型的并且 有效用于防止所述水硬性組合物離析和泌水，由此改進(jìn)所述水硬性組合物的耐久性和使得 所述水硬性組合物的強(qiáng)度和品質(zhì)變化最小化。出于這些觀點(diǎn)，所述水溶性纖維素醚典型地 選自烷基纖維素如甲基纖維素和乙基纖維素，羥烷基纖維素如羥丙基纖維素和羥乙基纖維 素，和羥烷基烷基纖維素如羥乙基甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素和羥乙基乙基纖維素。
[0025] 所述烷基纖維素的實(shí)例是優(yōu)選地具有1. 0至2. 2、更優(yōu)選地1. 2至2. 0的DS的甲 基纖維素和優(yōu)選地具有1. 〇至2. 2、更優(yōu)選地1. 2至2. 0的DS的乙基纖維素。所述羥烷基 纖維素的實(shí)例是優(yōu)選地具有〇. 1至3. 0、更優(yōu)選地0. 5至2. 8的MS的羥乙基纖維素和優(yōu)選 地具有0. 05至3. 3、更優(yōu)選地0. 1至3. 0的MS的羥丙基纖維素。羥烷基烷基纖維素的實(shí)例 是優(yōu)選地具有1.〇至2.2、更優(yōu)選1.2至2.0的DS且MS為0.05至0.6、更優(yōu)選為0.10至 0. 5的羥乙基甲基纖維素；優(yōu)選地具有1. 0至2. 2、更優(yōu)選為1. 2至2. 0的DS且優(yōu)選地具有 0. 05至0. 6、更優(yōu)選地0. 10至0. 5的MS的羥丙基甲基纖維素；和優(yōu)選地具有1. 0至2. 2、 更優(yōu)選地1.2至2.0的DS且優(yōu)選地具有0.05至0.6、更優(yōu)選地0.10至0.5的MS的羥乙基 乙基纖維素。
[0026] 本領(lǐng)域所使用的DS是指表示纖維素的每個(gè)葡萄糖環(huán)單元的烷氧基數(shù)目的"取代 度"，且MS是指表示纖維素的每個(gè)葡萄糖環(huán)單元的添加的羥基烷氧基平均摩爾量的"摩爾 取代數(shù)"。
[0027] 關(guān)于烷基的DS和羥烷基的MS，通過(guò)在日本藥典第16版中規(guī)定的羥丙甲纖維素 (羥丙基甲基纖維素）的DS的分析進(jìn)行測(cè)量。
[0028] 出于提供具有期望粘度的水硬性組合物的觀點(diǎn)，所述水溶性纖維素醚應(yīng)當(dāng)在使 用Brookfield粘度計(jì)以20rpm、在20 °C以2重量％或1重量％水溶液測(cè)量時(shí)，優(yōu)選具 有 30mPa·s(2 重量 ％ )至 30,OOOmPa·s(1 重量 ％ )，更優(yōu)選 80mPa·s(2 重量 ％ )至 25,000mPa，s(l重量％ )，且甚至更優(yōu)選 350mPa，s(2 重量％ )至 20,00011^3,8(1 重量％ ) 的粘度。應(yīng)注意的是，水溶性纖維素醚的粘度在所述粘度等于或小于50,OOOmPa·s時(shí)以2 重量％水溶液測(cè)量，且在所述粘度超過(guò)50,OOOmPa·s時(shí)以1重量％水溶液測(cè)量。
[0029] 所述水溶性纖維素醚基于所述減水劑計(jì)，優(yōu)選以0. 01重量％至20重量％，更優(yōu)選 〇. 05重量％至10重量％，且甚至更優(yōu)選0. 1重量％至5重量％的量添加。
[0030] 組分（B)是消泡劑。出于使所述水溶性纖維素醚在所述單組分減水劑中穩(wěn)定化的 觀點(diǎn)，所述消泡劑優(yōu)選選自氧化烯、有機(jī)硅、醇、礦物油、脂肪酸、和脂肪酸酯系消泡劑。
[0031] 氧化烯系消泡劑的實(shí)例包括聚氧化烯如（聚）氧化乙烯_(聚）氧化丙烯加成物； (聚）氧化烯烷基醚如二乙二醇庚基醚、聚氧化乙烯油基醚、聚氧化丙烯丁基醚、聚氧化乙 烯聚氧化丙烯2-乙基己基醚、和加合至8個(gè)或更多個(gè)碳原子的高級(jí)醇或12至14個(gè)碳原 子的仲醇的氧化乙烯氧化丙烯加成物；（聚）氧化烯（烷基）芳基醚如聚氧化丙烯苯基醚 和聚氧化乙烯壬基苯基醚；由氧化烯與炔屬醇的加成聚合獲得的炔屬醚如2, 4, 7, 9-四甲 基-5-癸炔_4, 7-二醇、2, 5-二甲基-3-己炔-2, 5-二醇、和3-甲基-1- 丁炔-3-醇；（聚） 氧化烯脂肪酸酯如二乙二醇油酸酯、二乙二醇月桂酸酯、和乙二醇二硬脂酸酯；（聚）氧化 烯失水山梨醇脂肪酸酯如聚氧化乙烯失水山梨醇單月桂酸酯和聚氧化乙烯失水山梨醇三 油酸酯；（聚）氧化烯烷基（芳基）醚硫酸酯鹽如聚氧化丙烯甲