CN102428053A - 无尘的粉状建筑材料组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粉状建筑材料组合物，优选为一种工业干砂浆，特别是瓦片粘合剂、新凝砂浆、刮涂填料、密封浆料、修补砂浆、流平砂浆、增强粘合剂、用于复合绝热体系的粘合剂、灰浆、砂浆、细粒刮涂组合物和找平体系，其含有A)2-乙基己酸与B)沸点为至少160℃的醇的酯。本发明还涉及生产所述产品的方法，以及本发明的酯用于粉状建筑材料组合物以抑制起尘的用途。

Description

无尘的粉状建筑材料组合物

本发明涉及一种粉状建筑材料组合物，其含有一种2-乙基己酸和沸点至少为160℃的醇的酯、制备所述产物的方法和其用途。

特别是干燥的粉状建筑材料组合物，例如基于水泥、火山灰或石灰的水硬性组合物，以及基于石膏和熟石灰的非水硬性组合物(例如瓦片粘合剂、新凝砂浆、刮涂填料、密封浆料、灰浆、砂浆等等)，特别是在运输和混合的过程中，具有形成大量粉尘的倾向。因此，技术人员曾做过多种尝试，期望避免或完全抑制这些产品的粉尘形成。

因此，例如，曾经尝试通过调整粉状产品的磨制程度和粒度组成来降低水硬性组合物中的粉尘形成，然而粗糙粉末的可加工性明显变差。

另一个已知的方法是聚集细小颗粒，例如使用水、水溶液或分散液。例如，从US 4,780,143已知，熔渣可以先与水性泡沫混合再磨细制成水泥，以抑制粉尘的形成。也曾尝试在水泥中加入聚合物分散体来生产喷射混凝土组合物以抑制粉尘形成。然而，这种聚集的方法缺点在于，所制得的低尘水硬性组合物随后不再进行粉碎。较粗糙的聚集体不能用于细粉状的刮涂填料中，因为这些聚集体会在平滑的表面上明显地露出来。

抑尘剂的使用也是已知的，其被加入到水泥的补充水中，以抑制喷射混凝土或喷射砂浆应用中的起尘。为此目的，特别地使用聚乙二醇或环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物作为抑尘剂或添加剂来减少粉尘形成。然而，这些添加剂通常对加工性能具有不利影响，因为它们特别地导致建筑化学产品凝结延迟，或使其具有明显的吸湿性能。或者，如果使用一种也包括环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物的疏水添加剂，也会遇到润湿上的困难，特别是在粉状建筑化学产品的情况下。

WO 2006/084588 A1中公开了脂肪烃和烃混合物作为添加剂用于抑制干燥的、特别是粉状建筑化学产品例如瓦片粘合剂、新凝砂浆、刮涂填料、密封浆料等的起尘的用途。特别地，描述了在标准条件下为液态的烃，特别提到了脂族烃，特别是直链的或支链的、饱和或不饱和形式的脂族烃，沸点从100到400℃。

实用新型DE 20 2006 016 797 U1涉及一种低尘干砂浆，其含有至少一种抑尘组分，含量为0.01到10重量％，基于干燥混合物的总量计。这种抑尘组分选自一元醇，例如3-甲氧基丁醇、苯甲醇、1，2-丙二醇、己醇、二丙酮醇、乙基二甘醇、异丙醇、2-乙基己醇和/或烷基二醇，例如2-甲基戊-2，4-二醇、新戊二醇和正丁-2，5-二醇。根据该公开文献，乙二醇、聚乙二醇、脂肪醇和聚苯基醇也是适合的。也可以提及脂族醚、纤维素醚、烷氧基化物和甲基/乙基脂肪酸醚。

现有技术中已知的方法，特别是从经济观点来看，仍不能令人满意地解决粉状建筑材料组合物的起尘这一基本问题。

并且，建筑材料混合物中的挥发性有机化合物(VOC)的逸散，对于环境保护而言是一个很大的问题。VOC逸散根据定义是由在大气压力下沸点低于250℃的挥发性有机化合物导致的(2004年4月21日颁布的Directive 2004/42/EC，关于限制挥发性有机化合物的逸散)。为此，欧洲VOC Directive设定了挥发性有机化合物的最高限额。

因此，本发明的一个目的是提供一种粉状建筑材料组合物，其形成粉尘的倾向被大幅减弱。为此目的使用的添加剂应该易于使用，并同时具有较高效力。并且，这些添加剂在使用中不应具有结块的趋势，并且不应对所需的产品性能特征有不利影响，特别是抗刮擦性、抗压性和粘合拉拔强度。本发明的另一个目的是提供这样的添加剂，其在建筑材料组合物的贮藏和使用过程中放出的挥发性有机化合物(VOC)量非常少。

该目的通过提供一种如下的粉状建筑材料组合物而得以实现，所述粉状建筑材料组合物包含至少一种下列的酯：A)2-乙基己酸；和B)一种沸点为至少160℃，优选至少180℃，特别是优选至少200℃的醇。

除了该目的的各个方面能够完全实现外，还出人意料地发现，根据本发明使用的酯与现有技术相比可以在长时间内保持高效力，并导致非常少量或没有VOC逸散。

优选地，所述醇为一、二、三或四官能的醇。在另一个实施方案中，所述醇为二、三或四官能的醇，其中醇的至少两个OH-官能团与2-乙基己酸成酯。

在本发明范围内，特别适用的酯如下：其醇含有直链和/或支链和/或环状、饱和和/或不饱和烷基。优选的是，直链和/或支链的饱和烷基，其中特别优选支链烷基。

在本发明的一个优选实施方案中，所述醇为新戊二醇、2-甲基-2-(羟甲基)-1，3-丙二醇、季戊四醇、2-乙基己醇或鲸蜡醇(Cetearylalkohol)。

根据本发明，在新戊二醇与2-乙基己酸的酯中，可以是单酯或二酯，或这些化合物的混合物。优选的是，新戊二醇的二酯。在2-甲基-2-(羟甲基)-1，3-丙二醇的情况下，可以是与2-乙基己酸的单酯、二酯或三酯，或这些化合物的混合物。优选的是，2-甲基-2-(羟甲基)-1，3-丙二醇的三酯。在季戊四醇与2-乙基己酸的酯类中，可以是单酯、二酯、三酯或四酯，或这些化合物的混合物。在一个优选实施方案中，为季戊四醇的四酯。

另外，本发明的醇类的具体实例还有1-庚醇、1-辛醇、壬-1-醇、癸-1-醇、十一烷-1-醇、十二烷-1-醇、十三烷-1-醇、十四烷-1-醇、十五烷-1-醇、十六烷-1-醇、十七烷-1-醇、十八烷-1-醇、十九烷-1-醇、二十烷-1-醇、二十二烷-1-醇、环己醇、环己基甲醇、2-环己基乙醇、3-环己基-1-丙醇、异庚醇、异辛醇、异壬醇、异癸醇、异十一烷醇、异十二烷醇、异十三烷醇、异十四烷醇、异十五烷醇、异十六烷醇、异十七烷醇、异十八烷醇、异十九烷醇、异二十烷醇、异二十二烷醇、2-乙基-1-己醇、三甲基-1-己醇、6-甲基-2-庚醇、2-丙基-1-戊醇、甲基环己醇、1-甲基环己醇、2-甲基环己醇、3-甲基环己醇、4-甲基环己醇、丙-1，2-二醇、丙-1，3-二醇、2-甲基-丙-1，3-二醇、丁-1，2-二醇、丁-1，3-二醇、1，4-丁二醇、2，3-丁二醇、1，5-戊二醇、1，2-戊二醇、1，6-己二醇、1，8-辛二醇、1，9-壬二醇、1，10-癸二醇、1，2，3-丙三醇、新戊二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、三羟甲基己烷、季戊四醇、2-甲基-2-丙基-1，3-丙二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、1，4-环己二醇、1，4-环己烷二甲醇、1，1-环己烷二甲醇、2-乙基己烷-2，3-二醇、2-甲基戊烷-2，4-二醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇、1，3-环己烷二甲醇、2，6-二甲基-4-庚醇和2，5-二甲基-2，5-己二醇。

制备新戊二醇的酯的方法记载于WO 02068522的第6-11页，所述制备方法以引用的方式纳入本专利申请。该制备方法也可以类似地用于其他酯的制备。

已发现根据本发明使用液体形式的酯特别有利。这种方案的好处在于，液体使用形式可以更容易地用在待避免形成粉尘的粉状建筑材料组合物中，并且与固体形式相比，其施用总体上更均匀。并且，根据本发明使用的液态酯所需的用量更小。当然，与固体形式相比，液体添加剂的粘着力和初始粘着力更好。根据本发明使用的酯具有的运动粘度在20℃优选为0.1到150mm²/s，特别是2到50mm²/s。

为本发明目的，含有根据本发明使用的至少一种酯的粉状建筑材料组合物应该优选以干燥形式存在，这意味着这种组合物的水含量(由Karl-Fischer方法测定)低于5重量％，优选低于1重量％，特别优选低于0.1重量％。

各粉状建筑材料组合物的平均粒度优选为从0.01到5mm。已经发现，当粉状建筑材料组合物的粒度级(用激光散射测定)为至少2重量％≤68μm，至少10重量％≤200μm时是特别有益的。特别是在非常细小的粉状建筑材料组合物的情况下，根据本发明使用的酯的粉尘消除能力特别显著。

大体而言，任何粉状建筑材料组合物的粉尘形成都可以借助根据本发明使用的酯而显著地减少。作为代表性的建筑材料组合物，应特别提及基于水泥的水硬性组合物和基于石膏的非水硬性组合物，其已知为工业干砂浆，其中精细磨碎的矿物材料吸收空气中的水或地下水而凝固形成岩石状的块，并在凝固后起作用。这种工业干砂浆通常以细粉形式购得，然后在建筑场所的最终混合过程中与补充水混合在一起。在运输容器之间转移材料或倒空运输容器的过程中，会出现不利的严重的粉尘形成，这可通过使用本发明提供的酯类而显著地减少或完全防止。

已经发现，当工业干砂浆为瓦片粘合剂、新凝砂浆、刮涂填料、密封浆、修补砂浆(repair mortar)、流平砂浆、增强粘合剂、用于复合绝热体系的粘合剂、矿物石膏或抹灰、细粒刮涂填料或找平体系时，使用本发明特别有益。

同样适用作本发明添加剂的是粉状聚合物，特别是可再分散的聚合物粉末或瓦片粘合剂，其为粉状建筑材料组合物或以其粉状成分形式存在。上述的可再分散的聚合物粉末优选由至少一种选自以下的化合物制成：乙酸乙烯酯、苯乙烯、丁二烯、乙烯、叔碳酸的乙烯酯、尿素-甲醛缩合产物和三聚氰胺-甲醛缩合产物。

为了能够确实地达到消除粉尘或将粉尘减少到所需有利程度的目的，建议将根据本发明使用的酯以0.01到4重量％，优选0.3到3重量％，特别优选0.5到2.0重量％的量添加到优选为干燥的、粉状建筑材料组合物中。

当然，根据本发明向其中添加所述添加剂的有待降低其粉尘形成的各粉状建筑材料组合物，除了含有前述的细小颗粒外，也可以含有至少一种选自下列的物质：粘合剂、填料、增稠剂、持水剂、分散剂、流变改进剂、防沫剂、缓凝剂、促凝剂、添加剂、颜料、有机或无机纤维。

在一个优选的实施方案中，粉状建筑材料组合物含有10到75重量％的填料，例如硅砂、重质碳酸钙、重晶石、轻量填料和/或石粉(groundslate)；1到5重量％的分散粉末；0.1到5重量％的持水剂，例如纤维素醚和/或SISA(对盐不敏感的超吸收剂)；0.1到3重量％的增稠剂，例如淀粉醚和/或聚丙烯酰胺；0.1到3重量％的水泥促凝剂，例如甲酸钙；还有0.1到3重量％的水泥缓凝剂，例如柠檬酸盐。

总体而言，推荐使有待根据本发明减少其起尘趋势的粉状建筑材料组合物含有一部分粘合剂，其用量为5到80重量％，优选10到70重量％，特别优选15到50重量％。

根据本发明使用的酯通常为氧化稳定的，并且不会与特别是空气中的氧发生任何化学反应，因此其对于粉状建筑材料组合物的粉尘消除作用即使在长时间贮藏后也可以至少基本上保持不变。

根据本发明，优选地作为抑尘添加剂在建筑材料组合物中使用的酯在107℃的温度下经过24小时的汽化损失小于5重量％，优选小于2重量％，特别优选小于1重量％。这样，首先可以确保根据本发明进行处理的粉状建筑材料组合物可以实现长时间的粉尘抑制，其次，可以确保根据本发明进行处理的产品至少基本上是无味或者味道很小，因为没有释放出可感知量的酯。

本发明的建筑材料混合物通常在使用前或使用中与水混合，主要形成碱性混合物。已知羧酸酯在这种碱性混合物中至少部分地水解。由于酯的水解产物分子量低得多，本应会出现严重的VOC逸散。然而，出人意料地发现，根据本发明使用的酯即使加水之后也只在建筑材料中产生非常轻微的VOC逸散，或没有VOC逸散。这是意料之外的，因为水解产物具有较低的沸点。2-乙基己酸作为本发明的羧酸沸点为227℃，而本发明的醇沸点至少为160℃。

本发明的另一个方面是至少一种根据本发明的酯用作粉状建筑材料组合物的添加剂以抑制起尘的用途。

本发明也包括生产特别是干燥的、粉状建筑材料组合物的方法，所制得的建筑材料组合物具有降低的粉尘形成及起尘特性。本发明的方法特征在于，将粉状建筑材料组合物与至少一种根据本发明作为抑尘剂的酯相接触，特别地可以通过喷洒的方法。这里使用的酯具有上文所述的特性。

最后，本发明还特别地包括具有降低的起尘及粉尘形成特性，并且可以用上述方法生产(即通过接触，特别是一边搅拌一边喷洒)的干燥的、粉状建筑材料组合物。这些产物可以有利地用作基于水泥和/或石灰和/或石膏的组合物，或用作粘合剂，例如干砂浆，特别是用作瓦片粘合剂、新凝砂浆、刮涂填料、密封浆料、修补砂浆、流平砂浆、增强粘合剂、用于复合绝热体系的粘合剂、矿物石膏和抹灰、细粒刮涂填料和找平体系。

通常而言，已经多次提到的处理或接触是将选定的除尘或抑尘添加剂喷洒或雾化于粉状建筑材料组合物上而实现的。用这种方法，可以简单地确保均匀施用，并具有良好的粘着力和初始粘着力。当然，粉状建筑材料组合物与各添加剂的接触也可以用本领域技术人员所熟悉的任何方法来实现。可能使用的方法为，特别是，与液体添加剂一起混合或搅拌，但是喷洒施用显然是优选的，因为这是最简单和经济上最有吸引力的施用方法。

当然也可以用其他合适的添加剂来协助用于本发明用途的酯类的抑尘和除尘作用。即使所述酯在大多数用途中足以减少或完全防止粉状建筑材料组合物的起尘，在一些特定的情况下使用其他的也具有抑制起尘特性的添加剂来协助这些添加剂的有益效果也是有用的。

整体而言，所述酯构成了有用的添加剂，使用这种添加剂可以用简单经济的方法均匀且稳定地抑制粉状建筑材料组合物的起尘，使得特别是从职业卫生的观点来看，特别是在运输和处理操作中具有明显的重大进步。并且，所需的建筑材料组合物的性能特征，特别是抗刮擦性、抗压性和粘合拉拔强度，与现有技术相比并不会被本发明的添加剂不利地影响。

以下实施例说明了本发明的益处。

实施例：

干砂浆混合物

混合物1

波特兰水泥CEM I                              85.0重量％

轻量填料(Poraver极细，购自Dennert Poraver    15.0重量％

GmbH)

瓦片粘合剂1

瓦片粘合剂2

测试方法：

使用基于DIN 55999-2“Bestimmung einer MaBzahl für dieStaubentwicklung von Pigmenten und Füllstoffen-Teil 2：Fallmethode”的方法进行测量。

使用购自LORENZ

GmbH & Co.KG的“粉尘测量仪SP3”进行测量。

样本的制造：

将各干砂浆混合物放置于混合容器中。将本发明的抑尘添加剂通过压力喷雾器(“园艺喷雾器”)以所示的与干砂浆混合物的比例边混合边施用于砂浆，并与砂浆混合。

结果：

实验采用2重量％(基于干砂浆)瓦片粘合剂2(带有轻质填料)进行。在粉尘数之后括号内的数字是储存天数。

                                                            粉尘数

对比(无除尘剂)                                              160(7天)

对照实验：

本发明：

Waglinol 250(＝2-乙基己酸-鲸蜡醇酯)                         5(168天)

2-乙基己酸-乙基己酯                                         8(56天)

Nycobase出自Deutsche Nyco GmbH

Waglinol出自Industrial Quimica Lasem S.A.

其他实验采用不同浓度的除尘剂进行。

Soldoc VF8：二-2-乙基己酸新戊二醇酯，购自Industrial QuimicaLasem S.A.

Hexamoll DINCH：环己烷-1，2-二羧酸二异壬酯，购自BASF SE

VOC逸散测试方法：

依照GEV测试方法，26.04.2007版(参见www.emicode.de)进行测试。

样本的制造：

将瓦片粘合剂2置于混合容器中。将本发明的抑尘添加剂SoldocVF 8通过压力喷雾器(“园艺喷雾器”)以1.5重量％的量施用于干砂浆混合物，并与砂浆混合。

结果：

在72小时后测试粘合剂材料。

b.d.：在检测限以下

10天后的逸散测试：总的TVOC为35μg/m³

所达到的级别：EC1“非常低的逸散量”

所述分级依据“Mineral products with predominantly inorganicbinders”的标准进行(EC1＜200μg/m³TVOC)。

Claims (14)

1.粉状建筑材料组合物，含有至少一种下列的酯：

A)2-乙基己酸，和

B)一种沸点为至少160℃的醇。

2.如权利要求1所述的建筑材料组合物，其特征在于，所述醇为一、二、三或四官能的醇。

3.如权利要求1所述的建筑材料组合物，其特征在于，所述醇为二、三或四官能的醇，其中醇的至少两个OH-官能团与2-乙基己酸成酯。

4.如权利要求1-3之一所述的建筑材料组合物，其特征在于，所述醇含有直链和/或支链和/或环状、饱和和/或不饱和烷基。

5.如权利要求1-4之一所述的建筑材料组合物，其特征在于，所述醇是新戊二醇、2-甲基-2-(羟甲基)-1，3-丙二醇、季戊四醇、2-乙基己醇或鲸蜡醇。

6.如权利要求1-5之一所述的建筑材料组合物，其特征在于，所述酯为至少一种新戊二醇的二酯。

7.如权利要求1-6之一所述的建筑材料组合物，其特征在于，含有一种粉末状聚合物和特别是可再分散的聚合物粉末。

8.如权利要求7所述的建筑材料组合物，其特征在于，所述可再分散的聚合物粉末优选由至少一种选自以下的化合物制成：乙酸乙烯酯、苯乙烯、丁二烯、乙烯、叔碳酸、乙烯酯、尿素-甲醛缩合产物和三聚氰胺-甲醛缩合产物。

9.如权利要求1-8之一所述的建筑材料组合物，其特征在于，含有0.01到4重量％的权利要求1-6之一的酯。

10.如权利要求1-9之一所述的建筑材料组合物，其特征在于，还含有至少一种选自下列的物质：粘合剂、填料、增稠剂、持水剂、分散剂、流变改进剂、防沫剂、缓凝剂、促凝剂、添加剂、颜料、有机或无机纤维。

11.如权利要求1-10之一所述的建筑材料组合物，其特征在于，含有5到80重量％的一部分水硬性粘合剂。

12.如权利要求1-11之一所述的建筑材料组合物，其特征在于，含有至少下列之一：10到75重量％的填料、1到5重量％的分散粉末、0.1到5重量％的持水剂、0.1到3重量％的增稠剂、0.1到3重量％的水泥促凝剂和0.1到3重量％的水泥缓凝剂。

13.权利要求1-6之一的至少一种酯在粉状建筑材料组合物中用作添加剂以减少粉尘的用途。

14.制造粉状建筑材料组合物的方法，其特征在于，将粉状建筑材料组合物与作为抑尘添加剂的至少一种如权利要求1-6之一所述的酯相接触，特别是通过边搅拌边喷洒。