專利名稱：來自聚烯烴分散體的可再分散性聚合物粉末及其在建筑應(yīng)用中的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及來自聚烯烴的可再分散性聚合物粉末。更具體來說，本發(fā)明涉及包含以下組分的可再分散性聚合物粉末一種或多種聚烯烴、一種或多種含羧基的分散劑聚合物、和一種或多種乙烯基酯共聚物，本發(fā)明還涉及用于建筑應(yīng)用的包含所述粉末的干混組合物，例如水泥磚瓦粘合劑、自流平地板組合物(SLFC)、密封劑漿液、薄漿、和修補(bǔ)灰漿。
背景技術(shù)：
包含乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)聚合物、丙烯酸類聚合物、苯乙烯-丁二烯(SB)聚合物、乙酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯(Veova)共聚物的可再分散性聚合物粉末用于含水泥的磚瓦粘合劑(CTA)中，用于改善這些CTA組合物的強(qiáng)度性質(zhì)?，F(xiàn)有產(chǎn)品的一個(gè)缺點(diǎn)在于，水泥基質(zhì)中的膠乳膜在潮濕階段中，例如在浸水之后，不會(huì)對粘合強(qiáng)度作出貢獻(xiàn)。在這些應(yīng)用·中，希望有水解穩(wěn)定性得以改善的聚合物膜，從而在潮濕階段提供加強(qiáng)的膜強(qiáng)度，因?yàn)椴煌诂F(xiàn)有的可再分散性聚合物粉末，所述聚合物膜在水老化時(shí)不會(huì)喪失其強(qiáng)度。改善磚瓦粘合劑在潮濕條件下的強(qiáng)度性質(zhì)的另一種方式是，向水泥/砂子混合物添加液體膠乳。這種技術(shù)(即，用于游泳池)相對于包含可再分散性聚合物粉末的單組分干混制劑具有一些缺點(diǎn)，包括不受控制的劑量、額外的混合步驟、將水與產(chǎn)物一起運(yùn)輸、雙組分體系的不方便之處、以及液體膠乳組分的老化和生物穩(wěn)定性。Fiedler等的美國專利公開2003/0164478揭示了乙烯基酯共聚物可再分散性聚合物粉末，其可包含乙烯基酯與烯烴和/或丙烯酸烷基酯的共聚物，并且用多元醇的羧酸酯對所述可再分散性聚合物粉末進(jìn)行改性，從而改善聚合物粉末的耐水性和疏水性。但是，可再分散性聚合物粉末的聚合物相在潮濕條件下(即，在存在水時(shí))的穩(wěn)定性仍然需要改進(jìn)。本發(fā)明人努力解決以下問題為建筑應(yīng)用提供可再分散性聚合物粉末，其中，產(chǎn)物聚合物粉末提供耐水性和疏水性，而且，在存在水時(shí)保持穩(wěn)定，并在潮濕條件下老化之后表現(xiàn)出改善的強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，可再分散性聚合物粉末組合物包含具有以下組分的粉末顆粒一種或多種聚烯烴，以聚烯烴和分散劑聚合物固體的總量為基準(zhǔn)計(jì)5-50重量％的一種或多種含羧基的分散劑聚合物，一種或多種乙烯基酯共聚物，以及一種或多種膠狀穩(wěn)定劑如聚乙烯醇。在可再分散性聚合物粉末中，聚烯烴與乙烯基酯共聚物的重量比可以為10 :90至90 10的范圍。優(yōu)選可再分散性聚合物粉末還包含抗結(jié)塊劑，例如高嶺土。本發(fā)明的可再分散性聚合物粉末組合物可包含可再分散性聚合物粉末與水泥(例如波特蘭水泥)的干混物。干混物中可再分散性聚合物粉末的量可以為O. 5-20重量％的范圍，優(yōu)選為1-10重量％，或更優(yōu)選為1.5-5重量％，以上含量以干混物的總重量為基準(zhǔn)if ο含羧基的分散劑聚合物可包含一種或多種烯烴單體與5-50重量％、或者優(yōu)選10重量％或以上、或者更優(yōu)選最高40重量％的共聚形式的羧酸、酸酐或鹽單體的共聚產(chǎn)物，以上含量以用于制備共聚物的單體總重量為基準(zhǔn)計(jì)。優(yōu)選所述羧酸、酸酐或鹽單體是丙烯酸或甲基丙烯酸。更優(yōu)選所述含羧基的分散劑聚合物是乙烯與丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚物。本發(fā)明還提供了制備可再分散性聚合物粉末顆粒及其組合物的方法，所述方法包括形成包含聚烯烴和含羧基分散劑聚合物的水性聚烯烴分散體，將水性聚烯烴分散體與乙烯基酯共聚物摻混形成水性聚合物分散體，以及干燥所得水性聚合物分散體形成可再分散性聚合物粉末。形成水性聚烯烴分散體的步驟包括優(yōu)選通過擠出進(jìn)行機(jī)械分散。機(jī)械分散可包括剪切，需要時(shí)在有水或無水情況下對聚烯烴和分散試劑進(jìn)行加熱，加熱到高于其熔化溫度(Tm)以制備液體聚烯烴，并且在需要時(shí)，在剪切所得混合物時(shí)用水稀釋液體聚烯烴，形成體積平均粒度小于100微米(例如等于或大于O. 3微米、或者等于或小于50微米)且固體含量為20-75重量％的水性分散體。 除非另外指出，否則，如本文所用，用于聚合物分散體的術(shù)語“體積平均粒度”表示根據(jù)激光衍射的已知方式、例如使用Beckman Coulter LS 230粒度分析儀(貝克曼庫爾特，布里，加利福尼亞州(Beckman Coulter,Brea,CA))或Gri_ Microtrac粒度分析儀(格利姆技術(shù)公司，道格拉斯維爾，佐治亞州(Grimm Technologies, Inc.，Douglasville, GA))測得的體積平均粒度分布。如本文所用，術(shù)語“可再分散性聚合物粉末的平均粒度”表示粒度分布的X50尺寸，代表以微米為單位的中值直徑，表示50重量％的顆粒小于該直徑?？稍俜稚⑿跃酆衔锓勰┑牧６确植纪ㄟ^激光衍射、使用“Sympatec Helos”粒度分析儀(新帕泰克公司，克勞澤-澤勒菲爾德，德國(Sympatec GmbH, Clausthal-Zellerfeld, DE))測得，測量范圍為I. 8-350微米，用壓縮空氣分散粉末。如本文所用，除非另外指出，否則，使用測得的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(測得Tg)。如本文所用，術(shù)語“測得Tg”表示使用差示掃描量熱法或DSC(加熱速率為10°C /分鐘，在彎折中點(diǎn)處取Tg)測得的Tg。如本文所用，術(shù)語“計(jì)算Tg”表示聚合物的通過使用福克斯(Fox)公式計(jì)算的 Tg(T. G. Fox, Bull. Am. Physics Soc.,第 I 卷，第 3 期,第 123 頁(1956))。如本文所用，術(shù)語“可再分散性聚合物粉末”表示由聚合物分散體制備的任何粉末，當(dāng)將其分散在水中時(shí)，其平均粒度小于原始分散體的粒度上限。術(shù)語“可再分散性”定義為顆粒中小于原始分散體的粒度上限的體積比例。本發(fā)明提供了來自聚烯烴和乙烯基酯共聚物的組合、用于建筑應(yīng)用的可再分散性粉末。這種可再分散性聚合物粉末在用于含水泥的磚瓦粘合劑(CTA)中時(shí)，有助于改善CTA在潮濕老化之后的粘結(jié)強(qiáng)度，使其粘結(jié)強(qiáng)度高于僅由相同乙烯基酯共聚物、按相同聚合物固體比例制備的可再分散性聚合物粉末的粘結(jié)強(qiáng)度。這種可再分散性聚合物粉末具有優(yōu)良的水解穩(wěn)定性，特別是在其于水泥結(jié)構(gòu)之內(nèi)形成的膠乳膜中。而且，噴霧干燥的粉末易于再分散到水中。本發(fā)明的可再分散性聚合物粉末包含含羧基的分散劑聚合物，使得能在水中形成穩(wěn)定的聚烯烴分散體，并進(jìn)行有效的干燥步驟形成可再分散性聚合物粉末。含羧基的分散劑聚合物可包含用于制備聚烯烴的任何烯烴與任何包含烯鍵式不飽和或可加聚的羧基、酸酐或鹽的單體的聚合產(chǎn)物。合適的包含羧基、酸酐或鹽的單體可包括，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、衣康酸或它們的酸酐，優(yōu)選是丙烯酸。合適的含羧基的分散劑聚合物的例子是其上接枝有馬來酸酐的聚烯烴。優(yōu)選的含羧基的分散劑聚合物是乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)，例如以共聚物總重量為基準(zhǔn)計(jì)，包含80重量％乙烯和20重量％丙烯酸的共聚物。更優(yōu)選含羧基的分散劑聚合物和聚烯烴包含相同烯烴的聚合殘基，以分散劑聚合物和聚烯烴的總重量為基準(zhǔn)計(jì)，分別為至少10重量％，優(yōu)選等于或大于30重量％。含羧基的分散劑聚合物可包含5-50重量％的羧酸、酸酐或鹽單體，優(yōu)選等于或大于10重量％，或者優(yōu)選最高為40重量％，以上含量以聚合物的總重量為基準(zhǔn)計(jì)。過量的羧酸、酸酐或鹽單體會(huì)導(dǎo)致分散劑聚合物缺少充分的極性，從而不會(huì)與聚烯烴顆粒相互作用或者吸收在聚烯烴顆粒上從而形成分散體。若羧酸、酸酐、或鹽單體太少，則會(huì)抑制所得分散劑聚合物有效地將聚烯烴分散在水中。本發(fā)明的合適的含羧基的分散劑聚合物可包含烯烴羧酸聚合物、或其鹽，例如乙烯羧酸共聚物，例如優(yōu)選乙烯丙烯酸共聚物或乙烯甲基丙烯酸共聚物；烯烴與烷基醚羧酸酯的共聚物；或磺化聚烯烴。以聚烯烴和分散劑聚合物固體的總量為基準(zhǔn)計(jì)，含羧基的分散 劑聚合物的合適量可以為5-50重量％的范圍,優(yōu)選為10-40重量％，或者更優(yōu)選為等于或小于30重量％。對于穩(wěn)定性，水性聚烯烴分散體應(yīng)包含至少5重量％的含羧基的分散劑聚合物，以上含量以聚烯烴和分散劑聚合物固體的總量為基準(zhǔn)計(jì)。低于10重量％時(shí)，聚烯烴熔體或溶劑溶液向水中的反相可能受到抑制，細(xì)粒會(huì)從分散體中沉降出來，或者可能得到均勻性較差的粒度分布。適用于本發(fā)明的聚烯烴可包括C2-C2tlCi -烯烴的聚合物和共聚物，包括彈性體。適用于制備聚烯烴的α-烯烴可以是，例如乙烯、丙烯、I-丁烯、3-甲基-I-丁烯、4-甲基-I-戍烯、3-甲基-I-戍烯、I-庚烯、I-己烯、I-辛烯、I-癸烯、I-十二碳烯、和I-十八碳烯，例如聚乙烯、聚丙烯、聚-I- 丁烯、聚-3-甲基-I- 丁烯、聚-3-甲基-I-戍烯、聚-4-甲基-I-戊烯；乙烯與至少一種C3-C2tl α -烯烴、C2-C2tl炔鍵式不飽和單體、和/或C4-C18 二烯烴的共聚物，包括彈性體，例如乙烯-丙烯共聚物、乙烯-I- 丁烯共聚物、和丙烯-I- 丁烯共聚物、α -烯烴與共軛或非共軛二烯的共聚物(例如乙烯-丁二烯共聚物和乙烯-亞乙基降冰片烯共聚物)、乙烯-丙烯-丁二烯共聚物、乙烯-丙烯-二環(huán)戊二烯共聚物、乙烯-丙烯-1，5-己二烯共聚物、和乙烯-丙烯亞乙基降冰片烯共聚物。優(yōu)選的聚烯烴是乙烯、丙烯、異丁烯、I-丁烯、I-己烯、4-甲基-I-戊烯、I-己烯和I-辛烯的均聚物和共聚物。更優(yōu)選的聚烯烴是聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯-共聚-辛烯。適用于本發(fā)明的乙烯基酯共聚物可包含任何乙烯基酯(例如1-18個(gè)碳、任選支化的烷羧酸的乙烯基酯)與1-15個(gè)碳、任選支化的醇、二烯、烯烴、乙烯基芳族化合物和鹵乙烯的任何(甲基)丙烯酸酯的任何共聚物。乙烯基酯共聚物的Tg可以為50°C至_20°C的范圍內(nèi)。優(yōu)選的乙烯基酯共聚物包含2-30重量％的一種或多種烯烴(如乙烯或丙烯)的聚合殘基，以上含量以共聚物的總重量為基準(zhǔn)計(jì)。在本發(fā)明中，優(yōu)選用于制備乙烯基酯共聚物的烯烴單體中的至少一種與用于制備聚烯烴聚合物的烯烴單體中的至少一種相同。一種優(yōu)選的乙烯基酯共聚物是乙酸乙烯酯乙烯共聚物。要實(shí)現(xiàn)改善的潮濕老化效果，本發(fā)明中乙烯基酯共聚物與聚烯烴的合適比值(以固體基準(zhǔn)計(jì))為10 90至90 :10，或者優(yōu)選為30 :70至70 :30，或者更優(yōu)選為45 :55至55 :45。優(yōu)選本發(fā)明的可再分散性聚合物粉末包含抗結(jié)塊劑。抗結(jié)塊劑的例子包括但并不限于高嶺土、碳酸鈣、碳酸鎂、滑石、石膏、二氧化硅和硅酸鹽、及其混合物。抗結(jié)塊劑的粒度優(yōu)選為100納米至10微米范圍內(nèi)?？菇Y(jié)塊劑優(yōu)選為礦物來源。一種優(yōu)選的抗結(jié)塊劑是高嶺土。優(yōu)選以O(shè). 5-40重量％、更優(yōu)選以等于或大于5重量％的量加入，以上含量以干燥步驟中存在的聚合物成分的總重量為基準(zhǔn)計(jì)。形成本發(fā)明的可再分散性聚合物粉末的方法包括形成水性聚烯烴分散體，其中包含含羧基的分散劑聚合物和聚烯烴，兩者為本發(fā)明比例，優(yōu)選形成時(shí)不使用溶劑；將聚烯烴分散體與乙烯基酯共聚物和膠狀穩(wěn)定劑混合，并干燥形成可再分散性聚合物粉末。合適的聚烯烴分散體可包含上文所述的聚烯烴均聚物和共聚物。形成用于制備本發(fā)明的可再分散性聚合物粉末的水性聚烯烴分散體可包括在含羧基的分散劑聚合物存在時(shí)對聚烯烴進(jìn)行常規(guī)機(jī)械分散，需要時(shí)可同時(shí)存在堿，例如固體或水溶液形式的堿金屬氫氧化物。合適的機(jī)械分散方法可包括剪切，需要時(shí)還可包括在有水或無水條件下將聚烯烴和分散試劑加熱到高于聚烯烴的熔化溫度(Tm)，或者加熱到在剪切條件下使聚烯烴熔化的溫度，形成液體聚烯烴，并且需要時(shí)可用水稀釋液體聚烯烴，同時(shí) 剪切所得混合物以形成水性分散體，其重量平均粒度小于100微米，例如等于或大于O. 3微米，或者為O. 5-5微米。合適的剪切方法包括在以下設(shè)備中按已知方式進(jìn)行擠出和熔化捏合，例如捏合機(jī)、班伯里(Banbury)混合機(jī)、單螺桿擠出機(jī)、或多螺桿設(shè)備。熔化捏合可以在常用于熔化捏合聚烯烴的條件下進(jìn)行。優(yōu)選的熔化捏合機(jī)器有，例如多螺桿擠出機(jī)，其具有兩個(gè)或更多個(gè)螺桿，可以在螺桿的任何位置增加捏合段。需要時(shí)可以在擠出機(jī)上提供第一材料供應(yīng)進(jìn)口和第二材料供應(yīng)進(jìn)口，例如第一材料供應(yīng)進(jìn)口用于添加水或堿溶液，第二材料供應(yīng)進(jìn)口用于添加含羧基的分散劑聚合物，還可以沿著待捏合材料的流動(dòng)方向從上游到下游按此順序進(jìn)一步提供第三和第四材料供應(yīng)進(jìn)口。此外，可以增加真空排氣口。在一個(gè)實(shí)施例中，首先稀釋分散體至包含約1-3重量％的水，然后進(jìn)一步稀釋至包含大于25重量％的水。進(jìn)一步的稀釋可以提供至少包含約30重量％的水的分散體。以下文獻(xiàn)中也揭示了制備穩(wěn)定水性聚烯烴分散體的示例性方法，例如美國專利第 3360599、3503917、4123403、5037864、5539021 號，和 WO 2005085331A。例如美國專利第5756659和6455636號中揭示了熔化捏合方法。優(yōu)選水性聚烯烴分散體在沒有任何有機(jī)溶劑存在條件下形成。在稀釋液體聚烯烴時(shí)，可將其首先稀釋至包含1-3重量％的水，然后將其進(jìn)一步稀釋至包含大于25重量％的水。優(yōu)選進(jìn)一步的稀釋提供包含至少約30重量％的水的分散體。在常用于熔化捏合的條件下，可使用本領(lǐng)域中已知的任何高剪切或熔化捏合設(shè)備，因此沒有特殊限制。合適的設(shè)備可包括捏合機(jī)、班伯里混合機(jī)、擠出機(jī)(優(yōu)選是雙螺桿擠出機(jī))，或其他用于形成高剪切的設(shè)備，例如均化機(jī)，如吉福德-伍茲(Gifford-Woods)。例如，可使用均化機(jī)、在少量消泡劑存在下、以標(biāo)稱IOOOOrpm(3000-20000rpm)的轉(zhuǎn)速混合10分鐘(5-60分鐘)，使聚烯烴、水和分散劑乳化，同時(shí)在80°C旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，閃蒸除去任何溶劑(優(yōu)選不使用任何溶劑)?？梢栽跀D出機(jī)上提供第一材料供應(yīng)進(jìn)口和第二材料供應(yīng)進(jìn)口，還可以沿著待捏合材料的流動(dòng)方向從上游到下游按此順序進(jìn)一步提供第三和第四材料供應(yīng)進(jìn)口。此外，需要時(shí)可以在擠出機(jī)的任選位置增加真空排氣口。
在擠出形成機(jī)械分散體的實(shí)施例中，可以將含羧基的分散劑聚合物的水溶液輸送到擠出機(jī)(如Berstorff擠出機(jī))的初始水(IA)注射器?？墒褂脺p重進(jìn)料器將聚烯烴輸送到擠出機(jī)?？墒箶D出機(jī)的熔化區(qū)保持低于聚烯烴的軟化溫度，以免其在進(jìn)料喉底部結(jié)塊并導(dǎo)致熔化密封件破裂。筒溫可設(shè)定為明顯高于聚烯烴的Tg，例如筒溫可全部初設(shè)為100°C，或者高達(dá)200 V，并隨后降低。例如，可采用60 V的熔化區(qū)溫度、90 V的乳化區(qū)溫度、和80 V的稀釋區(qū)溫度，從而形成最少量的砂粒。優(yōu)選機(jī)械分散設(shè)備可包括加壓高剪切裝置，例如帶高剪切混合刀片(如Cowles刀片)的PARR反應(yīng)器(由伊利諾依州墨林的帕爾儀器公司(The Parr InstrumentCompany,Moline, IL)制造)；改進(jìn)的擠出機(jī)系統(tǒng)；或轉(zhuǎn)子定子裝置。例如，帶Cowles刀片的PARR不銹鋼壓力反應(yīng)器、或帶鋸齒的攪拌器刀片，配備有任選的滑輪系統(tǒng)，從而能實(shí)現(xiàn)最高達(dá)1830rpm或更高的混合器速度；還可采用加熱和冷卻裝置來制備水性聚烯烴分散體。在一種優(yōu)選的機(jī)械分散工藝中，可密封并加熱反應(yīng)器，將聚烯烴加熱到超過其Tm，形成液體；可將其加熱到例如60°C或以上，最高200°C，從而引起剪切，使聚烯烴的溫度超過其Tm。達(dá)到該溫度之后，可攪拌混合物足夠長的時(shí)間，例如2-30分鐘，對聚烯烴和含羧基分散劑聚 合物進(jìn)行充分混合?？墒褂肏PLC泵向該混合物中加水，以獲得充分均勻的混合物?？衫^續(xù)加水，同時(shí)通過空氣和水冷卻反應(yīng)器，冷至例如50°C的溫度，在冷卻過程中保持?jǐn)嚢?，以獲得充分均勻的分散體?？赏ㄟ^190微米過濾器進(jìn)行過濾，收集所得水性分散體。適用于形成本發(fā)明的可再分散性聚合物粉末的聚烯烴分散體可具有5-75體積％的固體含量，和小于12的pH，例如等于或大于5。可通過向聚烯烴和分散劑聚合物的混合物中添加堿來原位調(diào)節(jié)PH，或者，可以先將含羧基的分散劑聚合物轉(zhuǎn)化成其鹽形式，再將其加入聚烯烴中并形成分散體。先在用于制備聚烯烴分散體的設(shè)備中形成本發(fā)明的聚烯烴分散體之后，將乙烯基酯共聚物與所述聚烯烴分散體按任何已知方式混合，例如通過簡單混合或合并到聚烯烴分散體中。干燥水性分散體以制備本發(fā)明的可再分散性聚合物粉末可包括，例如噴霧干燥、冷凍干燥或流化床干燥。優(yōu)選將水性分散體噴霧干燥。待噴霧干燥的分散體的固體含量通常為25-65重量％，例如為35-55重量％，優(yōu)選為40-50重量％，以上含量以分散體的總重量為基準(zhǔn)計(jì)。噴霧干燥可以在常規(guī)噴霧干燥系統(tǒng)中進(jìn)行，例如可使用單流體、雙流體、或多流體噴嘴或者通過位于干燥氣體流中的可能加熱的旋轉(zhuǎn)圓盤使分散體霧化。一般來說，采用空氣、氮?dú)狻⒒蚋坏諝庾鳛楦稍餁怏w，干燥氣體的進(jìn)口溫度等于或大于45°C且不超過200°C，優(yōu)選為100-180°C，更優(yōu)選為130-170°C。產(chǎn)物出口溫度一般可為30_90°C，優(yōu)選為40-70°C，具體取決于工廠、聚合物組合物的Tg、和所需干燥程度。由于分散過程中已經(jīng)包括含羧基的分散劑聚合物，例如在機(jī)械分散過程中，所以可能不需要向分散體中添加額外的膠狀穩(wěn)定劑來進(jìn)行噴霧干燥。但是，為了防止儲(chǔ)藏的可再分散性聚合物粉末結(jié)塊，優(yōu)選先在分散過程中加入一種或多種額外的膠狀穩(wěn)定劑作為分散體的噴霧助劑，然后再進(jìn)行噴霧干燥。在供噴霧干燥的分散體中加入的任何額外的膠狀穩(wěn)定劑優(yōu)選以水溶液形式加入。合適的噴霧助劑或膠狀穩(wěn)定劑可包括聚乙烯醇，例如部分水解的聚乙酸乙烯酯；聚乙烯吡咯烷酮；水溶性形式的多糖，例如淀粉(直鏈淀粉和支鏈淀粉)，纖維素及其羧甲基衍生物、甲基衍生物、羥乙基衍生物、羥丙基衍生物；蛋白質(zhì)，例如酪蛋白或金屬酪蛋白化合物、大豆蛋白、明膠；木質(zhì)素磺酸鹽；合成聚合物，例如聚(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯與羧基官能共聚單體單元的共聚物、聚(甲基)丙烯酰胺、聚乙烯磺酸及其水溶性共聚物；三聚氰胺-甲醛磺酸鹽，萘-甲醛磺酸鹽，苯乙烯-馬來酸和乙烯醚-馬來酸共聚物。聚乙烯醇是優(yōu)選的膠狀穩(wěn)定劑和噴霧助劑?！銇碚f，以包括含羧基的分散劑聚合物的分散體中的總聚合物為基準(zhǔn)計(jì)，在可再分散的聚合物粉末中，噴霧助劑或膠狀穩(wěn)定劑的總量為O. 01-30重量％。優(yōu)選的是，在干燥步驟之前，以分散體中的總聚合物為基準(zhǔn)計(jì)，膠狀穩(wěn)定劑的總量等于或大于3重量％，或者等于或大于10重量％，或者最高為20重量％。膠狀穩(wěn)定劑的量可減少，作為較低比例的乙烯基酯共聚物，并且相對地，干燥操作中包括較多量的聚烯烴分散體。在干燥聚合物分散體以形成可再分散的聚合物粉末之前，可以按任何方式包括添加劑，只要能獲得均勻的分散體混合物即可。此外，需要時(shí)可采用添加劑(如表面活性劑和消泡劑)以及填料，并且優(yōu)選在干燥之前以常規(guī)量加入水性分散體中。例如，以水性分散體 中聚烯烴和乙烯基酯共聚物顆粒的重量為基準(zhǔn)計(jì)，消泡劑的用量可最高為I. 5重量％。以水可再分散性聚合物粉末(RDP)的重量為基準(zhǔn)計(jì)，常規(guī)超塑化劑的用量至少為O. 01重量％，優(yōu)選為5-15重量％。在干燥過程中和/或緊接著干燥過程，可以向聚合物粉末添加抗結(jié)塊劑(抗粘連齊IJ)以提高儲(chǔ)存穩(wěn)定性，例如防止結(jié)塊和粘連以及/或者改善粉末的流動(dòng)性質(zhì)。優(yōu)選進(jìn)行這種添加，只要粉末仍保持細(xì)分散形式(例如仍懸浮在干燥流體或氣體中)即可。所制備的可再分散性聚合物粉末優(yōu)選具有5-100微米的平均(X50)粒度直徑，優(yōu)選為20-90微米，最優(yōu)選為50-80微米。可再分散性粉末的粒度分布的X50尺寸取決于干燥條件和干燥設(shè)備。本發(fā)明的可再分散性聚合物粉末(RDP)可用于各種建筑應(yīng)用中，例如含水泥的磚瓦粘合劑(CTA)、用于外部隔熱精整體系(EIFS)防水膜的底漆、薄漿、密封劑漿液、和修補(bǔ)灰漿。具有加強(qiáng)的水解穩(wěn)定性的RDP產(chǎn)品也可用于要求水解穩(wěn)定性的其他建筑應(yīng)用中，即單組分密封劑和磚瓦薄漿、自流平地板化合物(SLFC)。
實(shí)施例提供以下實(shí)施例只是為了說明的目的，并非意圖限制以下權(quán)利要求的范圍。除非另外指出，否則，所有份數(shù)和百分?jǐn)?shù)都是重量比，并且所有溫度都以。C表示。使用以下材料制備本發(fā)明的可再分散性聚合物粉末聚烯烴I :8重量％乙烯和92重量％丙烯的共聚物，以上含量以共聚物的重量為基準(zhǔn)計(jì)，該共聚物具有O. 876克/立方厘米的密度、_25°C的Tg、和60°C的Tm。聚烯烴2 38重量％辛烯和62重量％乙烯的彈性體共聚物，以上含量以共聚物的重量為基準(zhǔn)計(jì)，該共聚物具有O. 87克/立方厘米的密度、-560C的Tg、和60°C的Tm。聚烯烴3 31重量％辛烯和69重量％乙烯的共聚物，以上含量以共聚物的重量為基準(zhǔn)計(jì)，該共聚物具有O. 885克/立方厘米的密度、_51°C的Tg、和78°C的Tm。含羧基的分散劑聚合物I :80重量％乙烯和20重量％丙烯酸的共聚物，以上含量以共聚物的重量為基準(zhǔn)計(jì)，該共聚物具有155毫克KOH/克聚合物的酸值、在190°C下300克/10分鐘的熔體指數(shù)、和77°C的熔點(diǎn)。中和堿氫氧化鉀水溶液，45%重量/重量。乙烯基酯共聚物91重量％乙酸乙烯酯和9重量％乙烯的共聚物，以上含量以共聚物的重量為基準(zhǔn)計(jì)，該共聚物具有17°C的Tg。乙烯基酯共聚物粉末乙烯基酯共聚物的可再分散性聚合物粉末，包含10%的膠狀穩(wěn)定劑和12%的作為抗結(jié)塊劑的高嶺土，以上含量以粉末中聚合物的總重量為基準(zhǔn)計(jì)。砂子石英砂(粒度分布O. 1-0. 3毫米)。水泥波特蘭水泥CEM I 42. 5 :純波特蘭水泥，根據(jù)ASTM C150，由此水泥制成的混凝土在老化28天之后的強(qiáng)度為42. 5兆帕。
膠狀穩(wěn)定劑聚乙烯醇，其中聚乙酸乙烯酯的水解程度為88%?？菇Y(jié)塊劑高嶺粘土 KaMin 90(佐治亞州麥肯的卡明公司(KaMin LLC, Macon,GA))，中值粒度(馬爾文LLS) 1. 5微米。纖維素醚羥丙基甲基纖維素，包含20%羥丙基淀粉。聚烯烴分散體的制備使用BerstorffZE25擠出機(jī)(48L/D，轉(zhuǎn)速為500rpm)、按照以下程序、用下表I中報(bào)告的每種水性分散體的配制組分，制備聚烯烴分散體1-4。通過Schenck Mechatron減重進(jìn)料器,將聚烯烴聚合物和含羧基的分散劑聚合物輸送到擠出機(jī)的進(jìn)料喉。將基質(zhì)聚合物和含羧基的分散劑聚合物熔化摻混，然后在水存在下乳化，任選還存在中和劑如Κ0Η。然后將乳液相向前傳輸?shù)綌D出機(jī)的稀釋和冷卻區(qū)，在該區(qū)加入額外的水，形成水性分散體，該分散體的固體含量水平為小于60重量％的范圍內(nèi)。測量每種分散體組分的比例，報(bào)告在表II中。當(dāng)乳液相傳輸通過擠出機(jī)長度時(shí)，加入額外的水，在此乳液相與更多的水合并，將乳液相稀釋到小于60重量％的最終固體含量水平。堿(若存在)、初始水、和稀釋水都通過Isco雙注射泵(500毫升)供應(yīng)。擠出機(jī)的筒溫設(shè)定為150°C。分散體離開擠出機(jī)之后，將其進(jìn)一步冷卻，并通過200微米網(wǎng)眼尺寸的袋式過濾器過濾。表I
權(quán)利要求
1.一種包含可再分散性聚合物粉末顆粒的組合物，其包含一種或多種聚烯烴、5-50重量％的一種或多種含羧基的分散劑聚合物、以及一種或多種乙烯基酯共聚物，以上含量以聚烯烴和分散劑聚合物固體的總量為基準(zhǔn)計(jì)，聚烯烴與乙烯基酯共聚物的重量比為10 90至 90 10o
2.如權(quán)利要求I所述的組合物，其特征在于，所述含羧基的分散劑聚合物包含一種或多種烯烴單體與5-50重量％的共聚形式的羧酸、酸酐、或鹽單體的共聚產(chǎn)物，以上含量以用于制備共聚物的單體總重量為基準(zhǔn)計(jì)。
3.如權(quán)利要求2所述的組合物，其特征在于，所述羧酸、酸酐、或鹽單體是丙烯酸或甲基丙烯酸。
4.如權(quán)利要求2所述的組合物，其特征在于，用于制備含羧基的分散劑聚合物的至少一種烯烴單體與用于制備聚烯烴的至少一種烯烴單體相同。
5.如權(quán)利要求I所述的組合物，其特征在于，所述組合物還包含一種或多種膠狀穩(wěn)定劑。
6.如權(quán)利要求5所述的組合物，其特征在于，所述膠狀穩(wěn)定劑是聚乙烯醇。
7.如權(quán)利要求I所述的組合物，其特征在于，所述組合物還包含抗結(jié)塊劑。
8.如權(quán)利要求I所述的組合物，其特征在于，所述組合物是還包含水泥的干混物。
9.如權(quán)利要求8所述的組合物，其特征在于，所述干混物中，以該干混物的總重量為基準(zhǔn)計(jì)，可再分散性聚合物粉末的量為O. 5-20重量％的范圍內(nèi)。
10.一種制備可再分散性聚合物粉末顆粒的方法，該方法包括 形成包含聚烯烴和含羧基的分散劑聚合物的水性聚烯烴分散體， 將水性聚烯烴分散體與乙烯基酯共聚物摻混，形成水性聚合物分散體， 干燥所得水性聚合物分散體，形成可再分散性聚合物粉末。
全文摘要
本發(fā)明提供來自聚烯烴分散體的可再分散性聚合物粉末及其在建筑應(yīng)用中的用途。本發(fā)明提供了組合物，該組合物包含聚烯烴的可再分散性聚合物粉末、含羧基的分散劑聚合物、和乙烯基酯共聚物，該組合物可進(jìn)一步包含水硬性或水固化性無機(jī)水泥，用于各種建筑應(yīng)用如水泥磚瓦粘合劑。還提供了制備聚烯烴的可再分散性聚合物粉末的方法，包括例如通過機(jī)械分散形成水性聚烯烴分散體，然后干燥形成可再分散性聚合物粉末。
文檔編號C08J3/12GK102898706SQ201210260749
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者R·鮑曼, H·庫恩, S·D·霍夫曼, M·皮雷羅 申請人:陶氏環(huán)球技術(shù)有限公司