專利名稱：含共聚物混合物的分散劑的制作方法
含共聚物混合物的分散劑本發(fā)明涉及聚合物組合物、分散劑，聚合物組合物和分散劑的制備方法和聚合物組合物的用途。已知分散劑形式的摻和物經(jīng)常加入到粉末狀無機或有機物質(zhì)(例如粘土、硅酸鹽粉末、白堊、炭黑、碎石和水硬粘合劑)的水性料漿中用于改進其加工性能，即捏和性、鋪展性、噴涂性、可泵性或流動性。所述摻和物能夠防止已經(jīng)存在的分散顆粒和通過水合作用新形成的顆粒形成固體附聚物，并以這種方式改進加工性能。這種作用有目的地特別用于制備含水硬粘合劑(例如水泥、石灰、石膏、半水合物或無水石膏)的建筑材料混合物。為將這些基于所述粘合劑的建筑材料混合物轉(zhuǎn)化為即用的、適于加工的形式，一般需要比接下來的水合或硬化過程所需要的更多的混合水。由于過量的、隨后蒸發(fā)的水在混凝土主體中形成的空腔部分導致機械強度和耐久性顯著降低。為降低在特定的加工稠度下的過量水，和/或改進在特定的水/粘合劑比下的加工性能，使用通常被稱作減水劑或超增塑劑的摻和物。實際使用的此類試劑特別是通過酸單體和/或酸衍生的單體和聚醚大分子單體的自由基共聚制備的共聚物。WO 2005/0755 描述了共聚物，所述共聚物——除了酸單體結(jié)構(gòu)單元之外——具有乙烯氧基亞丁基聚(乙二醇)結(jié)構(gòu)單元作為聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元。所述共聚物由于具有出色的性能特征而被廣泛用作高性能超增塑劑。雖然所描述的共聚物已被認為是經(jīng)濟的高性能的超增塑劑，仍有希望去進一步改進共聚物的成本效率和質(zhì)量(特別是關(guān)于堅固性和通用性)。因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于水硬粘結(jié)劑的經(jīng)濟的分散劑，特別是適合作為用于混凝土的超增塑劑。本目的通過一種包含5-95重量％的共聚物H和2-60重量％的共聚物K的聚合物組合物實現(xiàn)，所述共聚物H和K各自具有聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元和酸單體結(jié)構(gòu)單元，其各自以摩爾比1 20至1 1存在于共聚物H和K中，并且共聚物H的所有結(jié)構(gòu)單元中至少20mOl%和共聚物K的所有結(jié)構(gòu)單元中至少25mol%各自以酸單體結(jié)構(gòu)單元的形式存在，共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元具有各自含至少5個醚氧原子的側(cè)鏈，共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子數(shù)目按下述方式變化其相應(yīng)的頻數(shù)分布圖——其中聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子數(shù)目沿橫坐標標繪并且共聚物H的相關(guān)頻數(shù)沿縱坐標標繪——包含至少2個其橫坐標值彼此相差超過8個醚氧原子的極大值，共聚物K的所有聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元或具有含大量醚氧原子的側(cè)鏈或具有含少量醚氧原子的側(cè)鏈，含大量醚氧原子的側(cè)鏈是各自具有比共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子的算術(shù)平均值與數(shù)值4之和多的醚氧原子的那些側(cè)鏈，并且含少量醚氧原子的側(cè)鏈是各自具有比共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子的算術(shù)平均值與數(shù)值4之差少的醚氧原子的那些側(cè)鏈。酸單體結(jié)構(gòu)單元通過以聚合單元的形式引入相應(yīng)的酸單體生成。在本發(fā)明中，酸單體被理解為這樣的單體，其能夠發(fā)生自由基共聚合，具有至少一個碳碳雙鍵，包含至少一個酸官能團并作為酸在水性介質(zhì)中反應(yīng)。此外，酸單體也可理解為這樣的單體，其能夠發(fā)生自由基聚合，具有至少一個碳碳雙鍵，由于在水性介質(zhì)中的水解反應(yīng)形成至少一個酸官能團，并且作為酸在水介質(zhì)中反應(yīng)(實例馬來酸酐或堿-可水解的酯，例如丙烯酸乙酯)。 聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元通過以聚合單元的形式引入相應(yīng)的聚醚大分子單體生成。就此而論，在本發(fā)明中，聚醚大分子單體是能夠發(fā)生自由基共聚合并且具有至少一個碳碳雙鍵且具有醚氧原子的化合物。因此，存在于共聚物中的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元各自具有至少一個包含醚氧原子的側(cè)鏈。一般而言，可以認為相關(guān)的具有聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元和酸結(jié)構(gòu)單元的共聚物的作用方式是由其結(jié)構(gòu)參數(shù)決定的。相應(yīng)的高性能共聚物的作用譜覆蓋了從極端水減少至極端稠度維持的整個范圍，確保水減少的結(jié)構(gòu)參數(shù)與良好的坍落度保持性相矛盾。因此，除了每單位質(zhì)量的裝載量之外，側(cè)鏈的長度也是決定性的，例如就水減少能力而言。相關(guān)超增塑劑共聚物的計量通常是作為類水泥混合物的水泥重量的百分數(shù)一即基于質(zhì)量一進行的。通常，不僅施用的質(zhì)量，而且活性物質(zhì)分子的數(shù)目對于作用方式都是決定性的。然而， 長側(cè)鏈具有高的質(zhì)量，這與每單位質(zhì)量的共聚物分子數(shù)目盡可能大相矛盾。通過除了長側(cè)鏈之外的短側(cè)鏈的目標引入，共聚物的摩爾質(zhì)量可減少但不會不利地影響分散作用，因為有長側(cè)鏈。因此，短的和長的聚醚側(cè)鏈各自一起引入共聚物分子中并根據(jù)“每種情況下較長的聚醚側(cè)鏈滿足需要但盡可能少”的原理進行，經(jīng)常是有利的。共聚物超增塑劑在其質(zhì)量效率方面可以這種的方式優(yōu)化。這種優(yōu)化可分別對于作用譜的兩個極端(水減少、稠度維持) 進行。在要求既水減少又稠度維持的應(yīng)用中，各自的質(zhì)量優(yōu)化的超增塑劑共聚物與只具有短的或長的側(cè)鏈的共聚物的混合物可能是有利的。優(yōu)點是就水泥質(zhì)量(堿和硫酸鹽含量) 而言更大的堅固性，溫度變化或混合物容易適應(yīng)的可能性。簡單說來，本發(fā)明的聚合物組合物涉及具有混合側(cè)鏈的共聚物與只具有長側(cè)鏈或只具有短側(cè)鏈的另一共聚物的混合物。雖然長的聚醚側(cè)鏈導致良好的分散作用，但長的聚醚側(cè)鏈在大量減水劑的情況下導致混凝土的高粘度(一般是所不希望的)，短的聚醚側(cè)鏈導致低得多的粘度。對于各自的實際應(yīng)用， 關(guān)于短的和長的側(cè)鏈的選擇的“折衷”經(jīng)常是最佳的，短的和長的側(cè)鏈的混合經(jīng)常得到良好的結(jié)果。本發(fā)明實現(xiàn)了有效提供所述混合物的方式具有混合側(cè)鏈的共聚物經(jīng)常作為一種標準以相對大的量提供，并與相對小量的短鏈或長鏈共聚物混合，從而實現(xiàn)需要的作用性質(zhì)。尤其還伴隨著為實現(xiàn)需要的應(yīng)用性質(zhì)對儲藏和混合的要求低的優(yōu)點。通常地，聚合物組合物包含15-80重量％的共聚物H和5-40重量％的共聚物K。通常，共聚物H的所有結(jié)構(gòu)單元的至少50mol %和共聚物K的所有結(jié)構(gòu)單元的至少 50mOl%各自以酸單體結(jié)構(gòu)單元的形式存在。經(jīng)常地，共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子數(shù)目按下述方式變化其相應(yīng)的頻數(shù)分布圖——其中聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子數(shù)目沿橫坐標標繪并且共聚物H的相關(guān)頻數(shù)沿縱坐標標繪——包含至少2個其橫坐標值彼此相差超過10個醚氧原子的極大值。共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子數(shù)目在很多實施方案中按下述方式變化——其相應(yīng)的頻數(shù)分布圖——其中聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子數(shù)目沿橫坐標標繪并且共聚物H的相關(guān)頻數(shù)沿縱坐標標繪——包含至少2 個其橫坐標值彼此相差超過10個醚氧原子的極大值，共聚物K的所有聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元或具有含大量醚氧原子的側(cè)鏈或具有含少量醚氧原子的側(cè)鏈，含大量醚氧原子的側(cè)鏈
8是各自具有比共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子的算術(shù)平均值與數(shù)值10之和多的醚氧原子的那些側(cè)鏈，并且含少量醚氧原子的側(cè)鏈是各自具有比共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子的算術(shù)平均值與數(shù)值10之差少的醚氧原子的那些側(cè)鏈。優(yōu)選地，共聚物H和K的酸單體結(jié)構(gòu)單元各自根據(jù)通式(la)、(lb), (Ic)和/或 (Id)中的一個而存在
權(quán)利要求
1.包含5-95重量％的共聚物H和2-60重量％的共聚物K的聚合物組合物，所述共聚物H和K各自具有聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元和酸單體結(jié)構(gòu)單元，其各自以摩爾比1 20至 1 1存在于共聚物H和K中，并且共聚物H的所有結(jié)構(gòu)單元中至少20mOl%和共聚物K的所有結(jié)構(gòu)單元中至少25m0l%各自以酸單體結(jié)構(gòu)單元的形式存在，共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元具有各自含至少5個醚氧原子的側(cè)鏈，共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子數(shù)目按下述方式變化其相應(yīng)的頻數(shù)分布圖——其中聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子數(shù)目沿橫坐標標繪并且共聚物H的相關(guān)頻數(shù)沿縱坐標標繪一一包含至少2個其橫坐標值彼此相差超過8個醚氧原子的極大值，共聚物K的所有聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元或具有含大量醚氧原子的側(cè)鏈或具有含少量醚氧原子的側(cè)鏈，含大量醚氧原子的側(cè)鏈是各自具有比共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子的算術(shù)平均值與數(shù)值4之和多的醚氧原子的那些側(cè)鏈，并且含少量醚氧原子的側(cè)鏈是各自具有比共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子的算術(shù)平均值與數(shù)值4之差少的醚氧原子的那些側(cè)鏈。
2.權(quán)利要求1的聚合物組合物，包含15-80重量％的共聚物H和5-40重量％的共聚物
3.權(quán)利要求1或2的聚合物組合物，其特征在于共聚物H的所有結(jié)構(gòu)單元的至少 50mOl%和共聚物K的所有結(jié)構(gòu)單元的至少50mol%各自以酸單體結(jié)構(gòu)單元的形式存在。
4.權(quán)利要求1至3中任一項的聚合物組合物，其特征在于共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子數(shù)目按下述方式變化其相應(yīng)的頻數(shù)分布圖——其中聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子數(shù)目沿橫坐標標繪并且共聚物H的相關(guān)頻數(shù)沿縱坐標標繪——包含至少2個其橫坐標值彼此相差超過10個醚氧原子的極大值。
5.權(quán)利要求1至4中任一項的聚合物組合物，其特征在于共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子數(shù)目按下述方式變化其相應(yīng)的頻數(shù)分布圖——其中聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子數(shù)目沿橫坐標標繪并且共聚物H的相關(guān)頻數(shù)沿縱坐標標繪——包含至少2個其橫坐標值彼此相差超過10個醚氧原子的極大值，共聚物 K的所有聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元或具有含大量醚氧原子的側(cè)鏈或具有含少量醚氧原子的側(cè)鏈，含大量醚氧原子的側(cè)鏈是各自具有比共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子的算術(shù)平均值與數(shù)值10之和多的醚氧原子的那些側(cè)鏈，并且含少量醚氧原子的側(cè)鏈是各自具有比共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子的算術(shù)平均值與數(shù)值10之差少的醚氧原子的那些側(cè)鏈。
6.權(quán)利要求1至5中任一項的聚合物組合物，其特征在于共聚物H和K的酸單體結(jié)構(gòu)單元各自根據(jù)通式(la)、(lb)、(Ic)和/或(Id)之一而存在
7.權(quán)利要求1至6中任一項的聚合物組合物，其特征在于共聚物H和K的酸單體結(jié)構(gòu)單元各自通過以聚合單元的形式引入以下酸單體生成甲基丙烯酸、丙烯酸、馬來酸、馬來酸酐和/或馬來酸單酯。
8.權(quán)利要求1至7中任一項的聚合物組合物，其特征在于共聚物H和K的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元各自根據(jù)通式(Ila)，(IIb)和/或(IIc)之一而存在，(Ha)
9.權(quán)利要求1至8中任一項的聚合物組合物，其特征在于共聚物H和K的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元各自通過以聚合單元的形式引入以下聚醚大分子單體生成烷氧基化羥丁基乙烯基醚和/或烷氧基化異戊二烯醇和/或烷氧基化(甲代)烯丙醇和/或乙烯化甲基聚烷撐二醇，其各自優(yōu)選具有6至300的算術(shù)平均數(shù)的氧烷撐基團。
10.權(quán)利要求1至9中任一項的聚合物組合物，其特征在于共聚物H和K各自具有相同或不同類型的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元和/或酸單體結(jié)構(gòu)單元。
11.權(quán)利要求1至10中任一項的聚合物組合物，其特征在于在每種情況下共聚物H和 K的所有結(jié)構(gòu)單元的至少45mol%、優(yōu)選至少SOmol%通過以聚合單元的形式引入酸單體和聚醚大分子單體生成。
12.—種分散劑，含至少30重量％的水和至少10重量％的權(quán)利要求1至11中任一項的聚合物組合物。
13.權(quán)利要求12的分散劑，其以水溶液的形式存在。
14.制備權(quán)利要求1至11中任一項的聚合物組合物或權(quán)利要求12或13的分散劑的方法，其特征在于共聚物H和K各自分別在水溶液中制得并且隨后將分別制得的共聚物或分別制得的水溶液彼此混合。
15.權(quán)利要求14的方法，其特征在于酸單體和聚醚大分子單體在水溶液中使用含過氧化物的氧化還原引發(fā)劑體系通過自由基聚合而反應(yīng)，在聚合過程中水溶液的溫度為 10-45°C并且 pH 為 3. 5-6. 5。
16.權(quán)利要求1至11中任一項的聚合物組合物的用途，作為水硬粘合劑的分散劑和/ 或潛在的水硬粘合劑的分散劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含5至95重量％的共聚物H和2至60重量％的共聚物K的聚合物組合物，所述共聚物H和K各自具有聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元和酸單體結(jié)構(gòu)單元，其各自以摩爾比1∶20至1∶1存在于共聚物H和K中，并且共聚物H的所有結(jié)構(gòu)單元的至少20mol％和共聚物K的所有結(jié)構(gòu)單元的至少25mol％以酸單體結(jié)構(gòu)單元的形式存在。并且，共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元具有各自含至少5個醚氧原子的側(cè)鏈。共聚物H的聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子數(shù)目按下述方式變化其相應(yīng)的頻數(shù)分布圖——其中聚醚大分子單體結(jié)構(gòu)單元的每個側(cè)鏈的醚氧原子數(shù)目沿橫坐標標繪并且共聚物H的相關(guān)頻數(shù)沿縱坐標標繪——包含至少2個極大值。
文檔編號C08L29/10GK102239215SQ200980148978
公開日2011年11月9日 申請日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日
發(fā)明者B·維默爾, C·斯考茲, G·阿爾布雷克特, K·勞倫茲, M·維爾, P·瓦格納 申請人:建筑研究和技術(shù)有限公司