CN104150808A - 用于改善建筑组合物与基材粘合性的方法和添加剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及添加剂在改善砂浆与建筑基材粘合性中的用途以及方法,其中将砂浆与所述添加剂混合并施加至选自含聚苯乙烯的基材、含聚烯烃的基材或含聚氯乙烯的基材上,所述添加剂包含:(i)增塑剂,其在50℃或更低温度下为液体且具有100℃或更高的沸点,在25℃下的溶度参数δ为22.5-11MPa1/2;(ii)任选的BET表面积为至少40m2/g的填料;(iii)任选的生物聚合物;(iv)任选的保护性胶体;和(v)任选的基于烯属不饱和单体的水不溶性成膜(共)聚合物。本发明还涉及适用于上述方法中的添加剂和各部分的成套包装。

Description

用于改善建筑组合物与基材粘合性的方法和添加剂
本申请是申请号为201080055993.2,发明名称为“用于改善建筑组合物与基材粘合性的方法和添加剂”的分案申请。
本发明涉及添加剂在改善与基材的粘合性中的用途、一种改善与基材的粘合性的方法以及一种用于添加至砂浆中的新颖添加剂。
用于添加至砂浆或建筑组合物中的添加剂是众所周知的。其可呈再分散性粉末形式且含有烯属不饱和单体的(共)聚合物。将这类添加剂添加至砂浆中,尤其是用于提高砂浆或建筑组合物的内聚力。良好的内聚力表现为例如高耐划伤性和高耐磨性。
然而,建筑组合物不仅需要具有令人满意的内聚力,而且也需要满足对其所施加于其上的基材的粘合性要求。就其上施加有建筑组合物的一些基材而言,要求令人满意的粘合性是非常具有挑战性的。这类基材的实例例如绝热系统的领域,其中通常将砂浆施加于聚苯乙烯基材上。
EP1498446公开了一种再分散性粉末组合物,其适于用作不同基材上的涂料或粘结剂,尤其是用于可用于绝热系统的砂浆中。所述粉末包含基于乙烯基酯、烷基羧酸、(甲基)丙烯酸酯、乙烯基芳族化合物、烯烃、二烯烃和乙烯基卤的聚合产物以及一种或多种可额外包含火山灰复合物的保护性胶体。
WO2005/047204公开了一种再分散性粉末组合物,其适于制备绝热复合体系。所述粉末包含含有乙烯基酯、乙烯基芳族化合物、丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸酯、富马酸酯和/或马来酸酯单体和含羰基单体的聚合产物且在保护性胶体存在下制备。
DE19901307公开了一种再分散性粉末组合物,其包含a)至少一种选自乙烯基酯、乙烯基酯-共聚单体、乙烯基酯-乙烯、(甲基)丙烯酸酯和苯乙烯-丙烯酸酯聚合产物的聚合产物,b)1-25重量%的至少一种保护性胶体,c)1-25重量%的至少一种部分缩醛化的水溶性聚乙烯醇,d)0-20重量%的抗结块剂和e)任选其他添加剂。后者例如可为水泥超增塑剂或增塑剂如邻苯二甲酸二丁酯。据称所要求保护的组合物可改善膨胀型聚苯乙烯(EPS)上的粘合性。该效果归因于部分缩醛化的聚乙烯醇的应用。没有例示增塑剂的添加。已知将这类增塑剂添加至分散体中以降低例如乳液聚合物(如上述聚合产物a))的最低成膜温度。
然而,在建筑工业中需要通过使用更少量化学品从而改善对基材的粘合性,并且除此之外在所需的粘合性和内聚性之间具有良好平衡的建筑组合物。此外,希望提供如下产品,其中材料的内聚和粘合特性不归因于具有相同组分的最终材料,从而使得可在不对其他性质造成不利影响的情况下优化建筑材料的内聚性和/或粘合性。
本发明的目的通过提供一种用于改善砂浆与建筑基材的粘合性的添加剂实现,其中所述建筑基材选自含聚苯乙烯的基材、含聚烯烃的基材或含聚氯乙烯的基材,其中所述添加剂包含:
(i)增塑剂,其在50℃或更低温度下为液体且具有100℃或更高的沸点,能溶解1重量%建筑基材,且在25℃下的溶度参数δ为22.5-11MPa1/2,其中所述增塑剂选自酯、酮、醛、碳酸酯、芳族化合物、杂芳族化合物、杂环化合物、卤代烃、环状不饱和化合物、萜类、硫酸化物和亚砜;
(ii)任选的BET表面积为至少40m2/g的填料;
(iii)任选的生物聚合物如纤维素醚;
(iv)任选的稳定剂如保护性胶体;和
(v)任选的基于烯属不饱和单体的水不溶性成膜(共)聚合物。
本发明进一步提供一种改善砂浆与建筑基材的粘合性的方法,其中将所述砂浆与至少一种添加剂混合,施加至选自含聚苯乙烯的基材、含聚烯烃的基材或含聚氯乙烯的基材的建筑基材上并使其干燥,其中所述添加剂包含:
(i)增塑剂,其在50℃或更低温度下为液体且具有100℃或更高的沸点,能溶解1重量%的建筑基材,且在25℃下的溶度参数δ为22.5-11MPa1/2,所述增塑剂选自酯、酮、醛、碳酸酯、芳族化合物、杂芳族化合物、杂环化合物、卤代烃、环状不饱和化合物、萜类、硫酸化物和亚砜;
(ii)任选的BET表面积为至少40m2/g的填料;
(iii)任选的生物聚合物如纤维素醚;
(iv)任选的稳定剂如保护性胶体;和
(v)任选的基于烯属不饱和单体的水不溶性成膜(共)聚合物,
其中所述添加剂:
a)呈粉末形式,其通过使增塑剂(i)吸附于选自砂浆组分和组分(ii)、(iii)、(iv)或(v)的组分上而获得,其中所述组分呈粉末形式;或者
b)呈液体分散体或粉末形式,其通过将增塑剂(i)与呈糊状、溶胀或溶解形式的组分(iii)和/或(iv)混合,任选随后干燥所述液体分散体而获得;或者
c)为增塑剂(i),当砂浆与水混合时将其添加至砂浆中。
令人惊讶地发现,与已知为难以粘合的基材的所述建筑基材的粘合性可通过所述添加剂的本发明用途以及本发明方法而显著改善。因此,仅需添加极少量增塑剂以在标准条件下干和湿储存后提供充分的粘合性。因此,例如仅0.2重量%的含43重量%增塑剂的粉末分别在7天干储存后和在7天干储存并随后浸于水中1天后提供100%拔出。
在一个实施方案中,所述增塑剂(即组分(i))为添加剂。因此,增塑剂(i)例如可同时—因为干砂浆正与水混合—和/或随后添加。这具有所述增塑剂可原样使用而无需进一步加工的优点。
在另一优选实施方案中,除了增塑剂(i)外,所述添加剂还包含至少一种组分(ii)、(iii)、(iv)或(v)。这具有增塑剂(i)细分布于载体(如组分(ii)或(iii))上或基体(如组分(iii)或(iv))中的优点,其中所述载体和基体例如为可易于储存、运输、加工以及混入(例如)干砂浆中的粉末状组分。此外,该组合导致所述添加剂具有甚至更高的功效。据认为当与组分(ii)、(iii)、(iv)或(v)之一组合时,所述添加剂更好地分布于砂浆中,这导致更高的功效。
此外,本发明请求保护一种适于添加至砂浆或建筑组合物中的添加剂,其可通过将组分(iii)和/或(iv)混入溶剂中以形成糊状、溶胀或溶解的混合物,混入增塑剂(i)并任选干燥所得混合物以形成粉末而获得。
合适的溶剂是本领域技术人员所已知的且如果存在的话,取决于组分(iii)和/或(iv)的具体选择以及所选择的干燥方法(如果存在的话)。尤其优选溶剂为水。
本发明添加剂即使在低用量下也可在难以粘合的基材上提供具有优异粘合特性的砂浆。其可自由流动并具有良好耐贮性。当加入干砂浆中时,其与水混合时赋予砂浆优异的润湿性。此外,还提供良好的砂浆流变性且有益于固化砂浆的内聚性能。
本发明额外提供一种各部分的成套包装,其包含作为一部分的组分(i)、作为另一部分的组分(ii)和任选的作为其他部分的组分(ii)、(iii)和/或(iv),以及一种各部分的成套包装,其包含作为一部分的组分(i)和(ii)、(i)和(iii)或者(i)和(iv)和作为其他部分的组分(v)。
当使用所述添加剂且将其所述添加剂用于本发明方法中时,存在组分(i)和至少一种组分(ii)、(iii)或(iv)(即,非任选的)。在优选实施方案中,存在组分(i)和(ii)或(iv)以及组分(iii)和(v)之一。
在优选实施方案中,所述添加剂呈粉末形式,其可通过使增塑剂(i)吸附于选自砂浆组分和组分(ii)、(iii)、(iv)或(v)的组分上而获得,其中所述组分呈粉末形式。本领域技术人员熟知如何使增塑剂吸附于呈粉末形式的组分上。所得吸附的粉末通常可自由流动、储存稳定且当与水接触时赋予良好的润湿性。
增塑剂与所述呈粉末形式的组分的重量比优选为约95:5-约5:95,尤其为约80:20-约20:80,最优选为约60:40-约25:75。
在另一优选实施方案中,所述添加剂呈液体分散体或粉末形式,其可通过如下步骤获得:将增塑剂(i)与组分(iii)和/或(iv)在溶剂(如水)中混合并任选干燥所得混合物以形成粉末。尤其优选将组分(iii)和/或(iv)混入水中以形成糊状、溶胀或溶解的混合物,随后与增塑剂(i)混合并任选干燥所得混合物以形成粉末。
当增塑剂(i)与组分(iii)和/或(iv)混合以获得液体分散体时,增塑剂与组分(iii)和(iv)总量的重量比优选为约90:10-约5:95,尤其为约80:20-约15:85,最优选为约60:40-约25:75。
所述液体分散体的固含量可极低,如10重量%或更低。然而,通常有利地为30重量%或更高,尤其为40重量%或更高。此外,可高达80重量%,但通常优选至多为(例如)65重量%。
所述液体分散体可原样干燥或可添加其他组分。这类组分是本领域技术人员所熟知的且包括用于提高疏水性的组分(如有机硅烷、脂肪酸及其酯)、用于降低收缩率的组分、用于促进和/或减缓砂浆凝固的组分、用于降低风化的组分以及流变调节添加剂。
在一个实施方案中,可添加至液体分散体中的组分优选为呈水分散体形式的组分(v)。然而,必须在掺入组分(v)之前,首先将所述增塑剂与组分(iii)和/或(iv)充分混合。将所述增塑剂直接添加至组分(v)中不为本发明的一部分。
在另一实施方案中,例如通过多组分喷嘴将包含组分(i)以及(iii)和/或(iv)的液体分散体和包含组分(v)的水分散体分别喷雾并同时干燥。
包含组分(i)以及(iii)和/或(iv)的液体分散体的干燥可借助任何合适方法进行。优选喷雾干燥、冷冻干燥、流化床干燥、转鼓干燥、造粒如流化床造粒和/或快速干燥,尤其优选喷雾干燥。喷雾干燥例如可借助喷雾轮或单组分或多组分喷嘴进行。需要的话,还可用水稀释待干燥的混合物以获得适于干燥的粘度。干燥温度原则上没有实际限制。然而,出于与安全有关的考虑,进气温度通常应不超过约200℃,尤其为约175℃。为了获得充分有效的干燥,温度通常优选为约110℃或更高,尤其为约120℃或更高。
在本发明的上下文中,术语“粉末”包括自由流动粉末、颗粒以及薄片。
这类粉末通常储存稳定且当与水接触时赋予良好的润湿性。此外,其可再分散于水中且因此与水接触时崩解成更小的颗粒。
在又一优选的实施方案中,所述填料(即组分(ii))、生物聚合物(即组分(iii))、稳定剂(即组分(iv))或砂浆成分起着增塑剂(即组分(i))载体的作用。在该实施方案中,在添加砂浆之前,可将吸附于载体上或包埋于载体中的增塑剂与组分(iii)和/或(v)混合。在该实施方案中,所用组分(ii)、(iii)、(iv)和/或(v)呈粉末形式,而组分(v)例如呈水再分散性粉末形式。
由于在本发明添加剂中,吸附于组分(ii)或(iii)上或者包埋于组分(iii)或(iv)中的组分(i)有助于提供更好的粘合性,且组分(v)有助于提供更好的内聚性;因此,在调整所述添加剂从而为所需应用和/或其上施加有砂浆的基材提供粘合性与内聚性的最佳平衡中提供了很大的自由度。
由于所述添加剂能高效地使砂浆与难以粘合的基材粘合,添加至砂浆中的添加剂量可低至例如0.005重量%,基于未固化砂浆(包括所述添加剂)的干含量。然而,为了确保适当的粘合性,有利地添加0.02重量%或更多。砂浆中的添加剂的最高含量还取决于所述添加剂中的增塑剂浓度,其通常小于5重量%,尤其是小于3重量%。特别优选增塑剂的量基于所述砂浆中的总固体含量为0.01-2重量%。
应当注意的是EP765899公开了将处于载体上且在50℃下或更低温度下为液体的化合物添加至再分散性粉末中。该文献公开了所述液体可选自大量不同材料(包括增塑剂),但未公开载体为无机载体且所述化合物可有助于提供建筑组合物与基材的改善的粘合性。应当注意的是在EP765899所述的实施例中,仅描述了处于聚氯乙烯载体材料上的增塑剂的用途,其中提供了具有改善的砌块稳定性的再分散性粉末。
此外,还应当注意的是EP1193287公开了一种包含羧酸酯的粉末状添加剂,其为可吸附于载体上的液体材料。在一个实施方案中,所述载体可为无机载体如沉淀二氧化硅。然而,其描述了将所述添加剂用于使建筑组合物疏水化,该文献未公开所述添加剂在改善建筑组合物与聚合物基材的粘合性的方法中的用途。
在本发明用途和方法的优选实施方案中,所述添加剂呈粉末形式,优选呈再分散性粉末或者处于含水液体中的分散体形式。
增塑剂(组分(i))
可用于本发明用途和方法的添加剂中的增塑剂可为本领域技术人员所已知的用于软化和/或部分溶解可存在于建筑基材中的塑料(如聚苯乙烯、聚氯乙烯或聚烯烃)的任何化合物。可实现该功能的增塑剂在50℃或更低温度下为液体,具有100℃或更高的沸点且在25℃下的溶度参数δ为22.5-11MPa1/2
如上所述,可用于本发明的增塑剂应当能将含聚苯乙烯、含聚烯烃或含聚氯乙烯的建筑基材中的聚苯乙烯、聚烯烃或聚氯乙烯塑料软化和/或部分溶解。为了满足本发明的该特征,所述增塑剂应当能在例如23℃下和标准压力(如1大气压)下溶解1重量%的建筑基材。不需要搅拌或仅需稍加搅拌。这可通过将0.05g聚苯乙烯、聚烯烃或聚氯乙烯(优选呈小片状)添加至5g增塑剂而实现。如果所述建筑基材完全溶于所述增塑剂中(在实施方案中,这可通过形成澄清液体而视觉确定),则据说所述增塑剂能将建筑基材中的塑料部分或者甚至完全溶解。优选在7天内,更优选在5天内完全溶解。
在许多文献如CRC Handbook of Solubility Parameters and OtherCohesion Parameters,第2版,A.F.M.Barton,CRC Press,1991,第123-138页或者Polymer Handbook,第4版,J.Brandrup等(编辑),John Wiley&Sons,Inc.(1999),第VII/694-701页中,可以发现以不同名称指称的各种溶度参数,所有这些均涉及相同的产品特征。因此其可互换使用。因此,Hildebrand溶度参数δ、Hansen溶度参数δt以及用于液体的Hoy内聚力参数δt都可视为本发明的参数δ。
如果对在50℃或更低温度下为液体且具有100℃或更高的沸点的增塑剂而言,所述手册中没有记载25℃下的溶度参数δ,则可使用以下测试方法确定其是否为本发明的增塑剂:
用于确定液体是否为本发明增塑剂的测试方法:
将0.5ml待测试液体(例如所述增塑剂)置于密度为20kg/m3的膨胀型聚苯乙烯(EPS)板上。7天后,评估所述EPS板的表面。本发明增塑剂形成深度为至少3mm,优选至少5mm的孔或凹坑。
优选所述增塑剂在25℃下的溶度参数为12MPa1/2或更高,尤其为14MPa1/2或更高。
所述增塑剂优选具有150℃或更高的沸点。在一个实施方案中,所述增塑剂的沸点低于400℃。
所述增塑剂可选自酯、酮、醛、碳酸酯、芳族化合物、杂芳族化合物、杂环化合物、卤代烃、环状不饱和化合物、萜类、硫酸化物和亚砜。
一旦知晓其上待施加砂浆的基材,本领域技术人员当然可选择最好的增塑剂。
在一个实施方案中,砂浆中的增塑剂量(基于固体,油包水型液体)为0.01-2重量%,优选0.02-1重量%,尤其为0.05-0.75重量%。
所述增塑剂可吸附于一种或多种砂浆组分(例如砂、水泥、填料、粘结剂或纤维)上,其可吸附于BET表面积>40m2/g的填料上、吸附于纤维素醚组分上或与稳定剂混合,所述稳定剂例如为水溶性聚合物(即保护性胶体),同时所述稳定剂可分别溶解和分散于水中,随后将所得混合物干燥。或者,所述增塑剂可以以液体形式添加至糊状产物、2-K产品的水相中或者直接添加至与水混合的砂浆中。
然而,优选所述“增塑剂”不作为纯液体添加至水不溶性成膜(共)聚合物的水分散体中,这是因为在这种情况下其可增塑所述(共)聚合物,但不能或以低得多的程度提高粘合性,如本发明所验证的那样。
下文为适于作为本发明增塑剂的液体的非限制性实例。
酯:
属于羧酸酯类的为C1-C22羧酸的饱和和不饱和烷基酯,包括脂肪酸酯,如C6-C18羧酸的C1-C8烷基酯。非限制性的实例为己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十二烷酸、十四烷酸、十六烷酸、十八烷酸、二十烷酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、肉豆蔻脑酸、棕榈油酸、十六碳烯酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸、芥酸、二十二碳六烯酸的甲酯、乙酯、丙酯、丁酯、戊酯、己酯、庚酯、辛酯、壬酯、癸酯、十二烷基酯、烯丙酯和/或苄酯,菜子油甲酯,烷基磺酸苯酯,同样已知的还有商品名Mesamoll、Mesamoll II和Mesamoll TP LXS51067(获自Lanxess),其混合物及其衍生物。优选癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、菜子油的甲酯、乙酯、丙酯和/或丁酯,磺酸苯酯及其混合物。
属于二羧酸酯类的尤其为C2-C20二羧酸的C1-C12烷基酯,如草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、马来酸、邻苯二甲酸的C1-C12烷基酯及其混合物和其衍生物。非限制性的实例为草酸二丁酯、草酸二己酯和草酸二辛酯;丙二酸二丙酯、丙二酸二丁酯和丙二酸二己酯;琥珀酸二甲酯、琥珀酸二乙酯和琥珀酸二丙酯;戊二酸二甲酯、戊二酸二乙酯和戊二酸二丙酯;己二酸双(2-乙基己基)酯、己二酸二甲酯、己二酸二乙酯和己二酸二丙酯、己二酸单甲酯、己二酸二辛酯;庚二酸二甲酯、庚二酸二乙酯和庚二酸二丙酯;癸二酸二丁酯;马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丙酯和马来酸二正丁酯、马来酸二异丁酯;邻苯二甲酸双(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二正丁酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯、邻苯二甲酸二异癸酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二正己酯及其混合物和其衍生物。优选邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二甲酯和己二酸二乙酯、丙二酸二己酯、草酸二己酯和草酸二辛酯、1,2-环己烷二甲酸二异壬基酯,同样已知的有获自BASF的商品名Hexamoll DINCH,2,2'-亚乙基二氧基二乙基双(2-乙基己酸酯),同样已知的有获自Oxea Chemicals的商品名Oxfilm351及其混合物。尤其优选其中烷基为C4-C12基的环己烷二甲酸二烷基酯,例如1,2-环己烷二甲酸二异壬酯以及亚烷基二氧基二烷基双烷基链烷酸酯,其中亚烷基和烷基为C2-C4基且链烷基为C4-C10基,如2,2'-亚乙基二氧基二乙基双(2-乙基己酸酯)。
属于三羧酸酯类的尤其为柠檬酸、异柠檬酸、乌头酸、丙烷-1,2,3-三甲酸、均苯三酸、偏苯三酸的C1-C12烷基酯及其衍生物。非限制性的实例为柠檬酸三甲酯、柠檬酸三乙酯、乙酰基柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、乙酰基柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰基柠檬酸三辛酯、柠檬酸三己酯、乙酰基柠檬酸三己酯、丁酰基柠檬酸三己酯、乙酰基柠檬酸三正癸酯、偏苯三酸三甲酯、偏苯三酸三(2-乙基己基)酯、偏苯三酸三(正辛基、正癸基)酯、偏苯三酸三(庚基、壬基)酯、偏苯三酸正辛酯及其混合物和其衍生物。优选乙酰基柠檬酸三丁酯、丁酰基柠檬酸三己酯、乙酰基柠檬酸三辛酯、柠檬酸三辛酯、柠檬酸三甲酯、乙酰基柠檬酸三正癸酯及其混合物。
属于酯类的还有油和脂肪,包括植物油如橄榄油、棕榈油、大豆油、卡诺拉(canola)油、南瓜籽油、玉米油、向日葵油、红花油、花生油、葡萄籽油、芝麻油、阿甘油、米糠油、芥油、杏仁油、印度酪脂、棉籽油、葡萄籽油、二酰基甘油(DAG)、核桃油及其混合物和其衍生物。此外,也可使用动物脂肪如猪脂和黄油。
脂肪醇:
属于脂肪醇类的有C6-C35饱和和不饱和醇。脂肪醇的非限制性实例为辛醇、壬醇、癸醇、月桂醇、肉豆蔻醇、鲸蜡醇、棕榈油醇、硬脂醇、异硬脂醇、反十八烯醇、油醇、亚麻醇、9E,12E-十八烷-1-醇(elaidolinoleyl)、次亚麻醇(linolenyl)、9Z,12Z,15Z-十八烷-1-醇(elaidolinolenyl)、蓖麻油醇、花生醇、山醇、瓢儿菜醇、二十四烷醇、蜡醇、褐煤醇、二十八烷醇、三十烷醇、蜂花醇、geddyl醇、鲸蜡硬脂醇及其混合物和其衍生物。尤其优选癸醇、月桂醇、肉豆蔻醇、鲸蜡醇、棕榈油醇、硬脂醇。
酮,包括二酮:
酮和二酮的非限制性实例为苯乙酮、二苯甲酮、乙酰丙酮、异佛尔酮、环己酮、正己酮、异己酮、甲基异丁酮、二异丙基酮、二丁基酮以及庚酮和辛酮的各种异构体及其混合物和其衍生物。尤其优选二异丙基酮和二丁基酮。
甲酰胺类:
二烷基甲酰胺的非限制性实例为二乙基甲酰胺、二丙基甲酰胺及其混合物和其衍生物。
碳酸酯:
碳酸酯的非限制性实例为碳酸烷基酯,包括碳酸二烷基酯,如碳酸甲基乙基酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基丙基酯、碳酸乙基丙基酯、碳酸二正丙酯、碳酸二正丙酯、碳酸二丁酯以及环状碳酸酯,如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸亚丁酯及其混合物和其衍生物。优选碳酸二正丙酯、碳酸二丁酯、碳酸亚丙酯和碳酸亚丁酯及其混合物。
芳族化合物:
属于芳族化合物类的还有苯甲酸烷基酯(包括苯甲酸C1-C12酯),甲苯,二甲苯,甲酚,单-、二-和三-苯乙烯化酚、C1-C12烷基酚及其混合物和其衍生物。尤其优选甲酚和苯乙烯化酚。
杂芳族化合物:
杂芳族化合物类也包括吡啶。
杂环化合物:
属于杂环化合物类的还有吡咯烷酮,包括2-吡咯烷酮和正甲基吡咯烷酮;内酯包括丁内酯和戊内酯;内酰胺,包括丁内酰胺和戊内酰胺;糠醇和四氢糠醇、二烷及其混合物和其衍生物。
此外,也可使用卤代烃。
环状不饱和化合物类包括半萜类、单萜类,如α-、β-、γ-萜品烯、倍半萜、二萜、二倍半萜、三萜、四萜。
单萜的非限制性实例为樟脑、异亚硝基樟脑、樟脑酮、醇、苧烯、蒎烯、二烯、萜品烯、樟脑碳酸酯和/或烷基羟基亚甲基樟脑及其混合物和其衍生物。
二萜及其酯的非限制性实例为以下物质的烷基酯,尤其是C1-C12烷基酯:新松香酸、海松酸、异海松酸、枞酸及其异构体、脱氢枞酸、二氢枞酸、松香酸、长叶松酸、松香、视黄醛、维A酸、agelasine E、agelasidine B、含氧猫茯酸(oxocativic acid)、松叶酸、labdenic酸、二羟基halimadieic酸、环氧基clerodatrienic酸、异海松二烯酸、异海松酸、junceic酸、罗汉松酸、围涎皮次酸(cassainic)、二氢围涎皮次碱、围涎皮次碱、围涎皮胺、全草含耳草(auricularic)酸、cleistanthadienic酸、isocopalendial、松香二烯酸;以及其混合物和其衍生物。
二倍半萜及其酯的非限制性实例为dysideapalaunic酸的烷基酯,尤其是C1-C12烷基酯、salvileucolide甲酯、蛇孢菌素(ophiobolin)A、蛇孢菌素G和/或scalarin及其混合物和其衍生物。
三萜及其酯的非限制性实例为烷基酯,尤其为C1-C12烷基酯,如角鲨烯、羊毛甾醇及其混合物和其衍生物。
尤其优选苧烯、萜品烯、二烯、蒎烯以及二萜酸的C1-C12烷基酯。硫酸化物和磺酸化物:
硫酸化物和磺酸化物类包括硫酸和磺酸的C12-C18烷基单酯及其盐,尤其是其碱金属盐、碱土金属盐和铵盐及其混合物和其衍生物。尤其优选硫酸钠、硫酸钾和十二烷基硫酸铵以及十二烷基磺酸铵。
亚砜:
属于亚砜类的有二烷基亚砜,尤其是具有C1-C6烷基的二烷基亚砜,如二乙基亚砜和蒜碱以及其混合物和其衍生物。
填料(组分(ii))
可用于本发明且BET表面积为至少40m2/g的填料优选为无机填料。无机填料的实例为无机载体如硅铝酸盐、氧化硅、二氧化硅、铝硅氧化物、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁、水合硅酸镁、水合硅酸铝镁、硅酸酐与高岭土的混合物、水合硅酸铝、硅酸钙铝、水合硅酸钙、硅酸铝铁镁、碳酸钙、碳酸钙镁、偏硅酸钙、抗结块剂、颗粒状二氧化钛、膨胀珍珠岩、C盐(cellite)、白炭黑(cabosil)、circosil、气溶胶、eurocell、fillite、promaxon、陶土、白云石、石灰石粉、白垩、层状硅酸盐和/或沉淀二氧化硅。优选硅酸盐、二氧化硅、硅灰(silica fume)、火成二氧化硅、碳酸盐、高岭土和/或陶土,最优选硅酸盐、二氧化硅和/或火成二氧化硅。
在另一更优选的实施方案中,所述无机填料的初级粒径(PSD)小于1微米。其可小至例如0.1μm或更小,但通常由于与小粉尘颗粒的呼吸有关的毒性以及出于操作原因,优选所述初级颗粒易于形成聚集体且因此具有通过例如光散射法(如ISO8130-1)所测定的为例如10-300μm,优选15-200μm的粒度。
甚至更优选所述无机填料表现出水泥粘接性。
表现出水泥粘接性的填料的公知实例为火山灰和潜在水硬性粘结剂。火山灰为可用作水泥混合物添加剂从而提高长期强度和其他材料性能的材料。火山灰主要为与氢氧化钙反应生成硅酸钙的含硅或含硅铝材料。目前最常用的火山灰为飘尘,但硅灰、高反应性偏高岭土、研磨造粒的高炉矿渣粉和其他材料也已知为火山灰。添加至煅石灰中的火山灰和粉状砖添加剂以及水泥颗粒可起水硬性粘结剂作用。潜在水硬性粘结剂或火山灰的实例为偏高岭土、烧页岩、硅藻土、莫勒尔硅藻土、稻壳灰、风冷炉渣、偏硅酸钙和/或火山熔渣、火山凝灰岩、粗面凝灰岩、硅灰、微硅粉、高炉矿渣和/或硅尘。
当所述填料用作增塑剂载体时,根据ISO5794-1测定的载体材料/填料BET表面积优选为至少40m2/g,优选为至少50m2/g,尤其是至少75m2/g,最优选为至少100m2/g的BET表面积。在一个实施方案中,BET表面积可高达1,000m2/g,优选高达600m2/g。
在一个实施方案中,填料总量与增塑剂总量的重量比优选为约75:25-约5:95,尤其优选为约70:30-约10:90,最优选为约60:40-约20:80。
生物聚合物(组分(iii))
生物聚合物(如多糖或肽)可为天然来源或者其可制备。这些聚合物本身在室温下为固体且优选具有高分子量。所述生物聚合物通常具有约200g/l或更高,尤其为约400g/l或更高的堆积密度。中空固体聚合物颗粒是不那么优选的。生物聚合物及其衍生物也可用作增塑剂的载体材料。在一个优选的实施方案中,增塑剂(i)吸附于所述生物聚合物上,尤其是吸附于可用作增稠剂和/或保水剂的生物聚合物上。这些材料是本领域技术人员所熟知的。
在另一优选的实施方案中,所述生物聚合物溶解于溶剂如水中并与所述增塑剂混合以获得液体分散体,所述液体分散体可干燥以获得粉末。对该实施方案而言,特别优选生物聚合物在溶于水中时具有较低粘度。因此,其作为10重量%水溶液具有在室温下测定的例如低于10,000mPas的布鲁克菲尔德粘度。
这类生物聚合物的非限制性实例为冷水溶性多糖和多糖醚,如纤维素醚、淀粉醚(直链淀粉和/或支链淀粉和/或其衍生物)、瓜尔胶醚、糊精和/或藻酸盐。也可使用合成多糖如阴离子、非离子或阳离子杂多糖,尤其是黄原胶、威兰胶和/或定优胶(diutan)。所述多糖可以但并非必须例如用羧甲基、羧乙基、羟乙基、羟丙基、甲基、乙基、丙基、硫酸根、磷酸根和/或长链烷基化学改性。优选可用的肽和/或蛋白质例如为明胶、酪蛋白和/或大豆蛋白。非常特别优选的生物聚合物为糊精、淀粉、淀粉醚、酪蛋白、大豆蛋白、明胶、羟烷基纤维素和/或烷基羟烷基纤维素,其中烷基可相同或不同且优选为C1-C6基,尤其为甲基、乙基、正丙基和/或异丙基。
可使用一种或多种纤维素醚。其优选选自烷基羟烷基纤维素醚和/或烷基纤维素醚,但也可包含一些其他改性形式。烷基羟烷基纤维素醚和/或烷基纤维素醚的烷基优选为甲基、乙基、丙基和/或其混合物,烷基羟烷基纤维素醚的羟烷基优选为羟甲基、羟乙基、羟丙基和/或其混合物。优选烷基纤维素醚为甲基纤维素;优选羟烷基纤维素醚为羟乙基纤维素和羟乙基羟丙基纤维素,优选烷基羟烷基纤维素醚为甲基羟乙基纤维素、甲基乙基羟乙基纤维素和甲基乙基羟乙基羟丙基纤维素。
特别优选的生物聚合物(即组分(iii))为纤维素醚、淀粉醚、瓜尔胶醚、糊精、藻酸盐、黄原胶、威兰胶、定优胶、明胶、酪蛋白和大豆蛋白。
待使用的纤维素醚粘度为决定新拌砂浆流变特性的重要标准。在20rpm和20℃下作为2%水溶液所测得的布鲁克菲尔德粘度为约100-100,000mPas,尤其为约1,000-75,000mPas,特别优选为约5,000-50,000mPas。
稳定剂(组分(iv))
用于本发明中的添加剂可包含稳定剂如表面活性剂和/或保护性胶体,其通常为合成水溶性聚合物且可进一步改性。在一个优选实施方案中,增塑剂(i)吸附于保护性胶体上。在另一优选实施方案中,表面活性剂和/或保护性胶体溶解于溶剂如水中并与所述增塑剂混合以获得液体分散体,可将所述分散体干燥以获得粉末。当将液体分散体干燥时,所述稳定剂优选包含至少一种保护性胶体和/或生物聚合物(iii)。
这些水溶性聚合物在室温下为固体且优选具有约1,000或更高,尤其是约5,000或更高的分子量。当使用数种水溶性聚合物时,还可使用一种或多种生物聚合物与一种或多种合成水溶性聚合物的组合。后者通常具有约200g/l或更高,尤其是约400g/l和更高的堆积密度。中空固体聚合物颗粒是不那么优选的。
优选作为载体材料的合成水溶性有机聚合物可由一种或数种聚合物组成,例如一种或数种分子量为2,000-400,000的聚乙烯基吡咯烷酮和/或聚乙烯醇缩醛、完全或部分皂化的聚乙烯醇及其衍生物(其可例如用氨基、羧酸基和/或烷基改性,水解度优选为约70-100摩尔%,尤其为80-98摩尔%,且在4%水溶液中的粘度优选为1-100mPas,尤其为约3-50mPas(在20℃下根据DIN53015测量))以及蜜胺甲醛磺酸盐、萘甲醛磺酸盐、氧化丙烯和/或氧化乙烯的聚合产物(包括其共聚产物和嵌段共聚产物)、苯乙烯-马来酸和/或乙烯基醚-马来酸共聚产物。非常特别优选为合成有机聚合物,尤其是部分皂化、任选改性、具有80-98摩尔%水解度且作为4%水溶液具有1-50mPas粘度的聚乙烯醇、和/或聚乙烯基吡咯烷酮。
特别优选的保护性胶体(即组分(iv))为完全或部分皂化的聚乙烯醇及其衍生物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇缩醛、蜜胺甲醛磺酸盐、萘甲醛磺酸盐、氧化丙烯和/或氧化乙烯的聚合产物(包括其共聚产物和嵌段共聚产物)、苯乙烯-马来酸和乙烯基醚-马来酸共聚产物。
合适的表面活性剂是本领域技术人员所熟知的。其可具有非离子、阴离子、阳离子和/或两性性质且包括较高分子低聚物。非限制性实例包括:烷基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基硫酸盐、羟基链烷醇硫酸盐、烷基和烷芳基二磺酸盐、磺化脂肪酸、聚乙氧基化链烷醇和烷基酚的硫酸盐和磷酸盐以及磺基琥珀酸的酯、烷基季铵盐、烷基季盐、加聚产物(例如5-50摩尔氧化乙烯和/或氧化丙烯每摩尔线性和/或支化C6-C22链烷醇的聚烷氧基化的加合物)、烷基酚、高级脂肪酸、高级脂肪酸胺、高级烷基伯胺和/或仲胺,其中烷基优选为线性和/或支化C6-C22烷基。
水不溶性成膜共聚物(组分(v))
本发明添加剂中的作为适于提供内聚力的组分的组分(v)包含基于烯属不饱和单体的水不溶性成膜(共)聚合物。该组分任选存在于添加至本发明方法的砂浆的添加剂中。尽管在优选的实施方案中,组分(v)存在于本发明方法所用的添加剂中,然而其还可分开添加至砂浆中。
在一个实施方案中,组分(v)呈粉末形式如水再分散性粉末形式,以及(例如)作为粉末与所述添加剂混合,其中后者也呈粉末形式。在另一实施方案中,组分(v)呈水分散体形式。成膜意味着共聚物能在23℃或更高,优选在10℃或更高,尤其在5℃或更高的温度下形成根据DIN53787测定的膜。
烯属不饱和单体的水不溶性成膜(共)聚合物优选包含选自乙酸乙烯酯、乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氯乙烯、苯乙烯、丁二烯、C4-C12乙烯基酯单体的单体。
最典型地,水不溶性成膜(共)聚合物可分散于和/或再分散于水中。优选水不溶性聚合物为当分散于水中时通常在室温下成膜的基于乳液、悬浮液和/或分散体的聚合物。其最通常地基于乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯-(甲基)丙烯酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯-氯乙烯、乙酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯、乙酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯-(甲基)丙烯酸酯、叔碳酸乙烯酯-(甲基)丙烯酸酯、纯(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯-丙烯酸酯和/或苯乙烯-丁二烯,其中叔碳酸乙烯酯优选为C4-C12乙烯基酯,尤其为C9、C10和/或C11乙烯基酯,且所述聚合物可包含约0-50重量%,尤其为约0-30重量%,非常特别优选约0-10重量%的其他单体,尤其为具有官能团的单体。
在一个实施方案中,砂浆中的水不溶性成膜(共)聚合物的量基于砂浆的总固体含量(即包括所述共聚物)为至多10重量%,优选至多4重量%,尤其为至多3重量%。所述量可低至0.05重量%,但通常为0.1重量%或更高。
在另一实施方案中,所述增塑剂(位于载体/填料上)与水不溶性成膜共聚物组分(v)(如果使用该组分)的重量比优选为约70:30-约1:99,尤其为约50:50-约10:90。
在一个实施方案中,增塑剂(i)不存在于所述组分(v)中。尤其是当后者呈水分散体形式时,增塑剂(i)不原样存在于所述组分(v)中和/或在干燥以形成水再分散性粉末之前,不原样添加至组分(v)的水分散体中。
砂浆
当在本说明书中使用术语“砂浆”时,其必须理解为这涵盖一种或多种无机或有机粘结剂、聚集体、填料、添加剂和/或外加剂的混合物。砂浆组分为最终砂浆的成分。这类砂浆是本领域技术人员所熟知的。
在一个实施方案中,所述砂浆为干砂浆或包含干砂浆组分,将所述添加剂以粉末形式添加至干砂浆或干砂浆组分中,并将所述砂浆与水和任选其他液体组分混合,然后施加。
在另一实施方案中,所述砂浆为糊状砂浆或包含液体组分,将所述添加剂以液体分散体形式添加至所述糊状砂浆或液体组分中,并将所述砂浆与所述液体分散体或液体组分混合,然后施加。
本发明的砂浆优选为干砂浆。然而,其也可为糊状砂浆或具有两种或更多种组分(例如水泥干组分和含有各种有机化合物的液体组分)的砂浆。在一个实施方案中,所述干砂浆配制剂不含矿物粘结剂。在另一实施方案中,其包含一种或多种矿物粘结剂。在本发明上下文中,矿物粘结剂为通常为固体且尤其由至少如下物质构成的粘结剂:a)水硬性粘结剂,尤其为水泥、活化高炉矿渣和/或硅钙质飘尘,b)潜在水硬性粘结剂,例如尤其为火山灰和/或偏高岭土,其与钙源如氢氧化钙和/或水泥组合进行水硬反应,和/或c)在空气和水的影响下反应的非水硬性粘结剂,尤其为氢氧化钙、氧化钙、生石灰、熟石灰、镁氧水泥、水玻璃和/或石膏,在本发明中,这尤其意指呈α-和/或β-半水合物形式的硫酸钙和/或I、II和/或III型无水化物。
优选的水泥尤其为波特兰水泥,例如根据EN197-1CEM I、II、III、IV和V和/或磷酸钙水泥和/或铝酸盐水泥(如铝酸钙水泥)和/或硫铝酸钙水泥。
优选的潜在水硬性粘结剂或火山灰为偏高岭土、烧页岩、硅藻土、莫勒尔硅藻土、稻壳灰、风冷炉渣、偏硅酸钙和/或火山熔渣、火山凝灰岩、粗面凝灰岩、飘尘、硅灰、微硅粉、高炉矿渣和/或硅尘。
优选的非水硬性粘结剂为石膏,在本发明中这尤其意指呈α-和/或β-半水合物形式和/或I、II和/或III型无水化物形式的硫酸钙,氢氧化钙、氧化钙、石灰如生石灰和/或熟石灰、镁氧水泥和/或水玻璃。
优选的矿物粘合材料为水硬性粘合材料,尤其为波特兰水泥、或波特兰水泥、铝酸钙水泥和石膏的混合物。
基材
根据本发明方法的其上施加有砂浆的基材可选自含聚苯乙烯的基材、含聚烯烃的基材或含聚氯乙烯的基材。
含聚苯乙烯的基材、含聚烯烃的基材或含聚氯乙烯(PVC)的基材也已知为难以粘合的基材。因此,实现砂浆与这些基材的适当粘合是一个挑战。
含聚苯乙烯的建筑基材实例为广泛用于绝热的膨胀型聚苯乙烯。膨胀型聚苯乙烯可用石墨改性。另一含聚苯乙烯的基材为挤出聚苯乙烯,也简称为XPS。本发明方法可用于将膨胀型聚苯乙烯与墙壁(通常为混凝土或砖墙)粘合的砂浆以及用于底涂层和顶涂层砂浆(通常包埋有玻璃纤维网)。用于该应用的砂浆也称为绝热砂浆。
含聚烯烃和聚氯乙烯的基材实例为覆盖有含聚烯烃和聚氯乙烯材料的地板,如PVC或聚烯烃瓷砖、层压材料、PVC或聚烯烃覆盖物的滚压层、地毯、其残留物和/或用于将所述基材与地板粘合的粘结剂。特别是当修复具有含这类基材或其残留物的地板的房间时,例如在移去地毯后,配制适于施加且无需除去以前的地板基材的所有剩余残留物以及用于将其与地板的粘合的粘结剂的砂浆,这仍是一个挑战。可配制用于该应用场合的砂浆,如砂浆层,尤其是作为自流平地板砂浆层,如密封复合物、底漆、镶木地板粘结剂、表层、流平复合物,尤其为自流平复合物。
实施例
参照以下实施例进行进一步阐述本发明。除非另有说明,测试在23℃的温度和50%的相对湿度下进行。
实施例1:增塑剂吸附于填料上(比例为50:50)
将20.0g Sipernat22(获自Evonik Industries;化学法获得的二氧化硅,BET表面积为190g/m2、平均粒度为100μm(根据下文ISO8130-1测定)、平均初级粒度为15nm)置于300ml塑料烧杯中。将表1和2中所述的相同量的增塑剂经2分钟缓慢添加至Sipernat22中,同时使用60mm螺旋桨搅拌机以由低速增至1,000rpm的速率连续搅拌。再将所得混合物进一步混合20分钟以获得均质、白色、干燥且自由流动的粉末。所述增塑剂全部适当地吸附且当置于手指间时,未显示出润湿迹象。
所得粉末可容易地直接与其他砂浆组分和/或其他固体砂浆添加剂如水再分散性粉末、纤维素醚、纤维素纤维、消泡剂、超增塑剂、疏水剂、减缩剂和/或用于降低风化的添加剂混合。
应注意的是使用其他填料也可遵循同样的程序。
实施例2:增塑剂吸附于填料上(比例为60:40)
重复实施例1的程序,改动之处在于将总计为30.0g增塑剂或增塑剂混合物添加至20.0g Sipernat22中。所述增塑剂再次全部适当地吸附且当置于手指间时,未显示出润湿迹象。
实施例3:制备粉末1(增塑剂与作为稳定剂的保护性胶体的混合物)
在室温下,向处于具有搅拌速率为1,000rpm的螺旋桨搅拌机的500ml玻璃容器中的100g水解度为88摩尔%且4%溶液的粘度为4mPas的20%聚乙烯醇水溶液中缓慢添加20.0g亚乙基二氧基二乙基双(2-己酸乙酯)(OXFILM351),同时将所述增塑剂完全乳化。随后将所得乳液借助常规喷雾干燥在125℃的入口温度下以高产率干燥成白色、自由流动且可容易地再分散于水中的粉末,在所述方法中,在喷雾塔中未发生显著的结垢。将100重量份所得粉末与13.6重量份市售碳酸钙/碳酸镁与火成二氧化硅的混合物(83.3:16.7)混合。
实施例4:制备干砂浆母料和砂浆预混料
制备由340重量份市售波特兰水泥CEM I42.5、598重量份石英砂(0.1-0.6mm)、30重量份市售熟石灰和2重量份市售纤维素醚(甲基羟乙基纤维素)组成的5kg水泥基干砂浆母料,在该过程中,在10L容器中使用FESTO搅拌器混合各组分直至获得均质干砂浆母料。
对每次试验而言,可行的话,将干砂浆母料的试样与吸附于填料上的增塑剂和水再分散性粉末分别干混。相应量示于表1和2中。将300g所得干混物缓慢添加至水中并同时搅拌。所用的水量示于表1和2中。使用60mm螺旋桨搅拌机以800rpm速率搅拌该混合物1分钟。在3分钟的熟化时间后,在施加所述砂浆前,再次用手搅拌15秒。
实施例5:按照ETAG004测定于膨胀型聚苯乙烯上的粘合强度(外墙绝热复合体系欧洲技术认可指南,欧洲技术认可组织提供)
使用垫块,将实施例4的砂浆试样以3mm的厚度施加于尺寸为500mm×100mm×60mm且密度为20kg/m3的膨胀型聚苯乙烯(EPS)板上。将该试样在23℃和50%相对湿度下储存7天(干储存)。在相同的干储存后,将另一组试样浸入水中1天。在干储存期结束前一天,使用内径为50mm的顶钻在EPS中钻5个圈,深度为5mm。然后将外径为50mm的金属板胶接至该切割的砂浆圈上。粘合强度和拔出根据ETAG004通过将所述金属板以及与其胶接的砂浆试样垂直拔起而测定。将所得数据除以测量试样的数量而取平均值。视觉评估拔出百分比。以N/mm2计的测得的粘合强度具有较低的相关性,这是因为其表征在100%拔出下基材的内聚力。在0%拔出下,该值如此之低以至于砂浆与基材的粘合性可忽略不计。
表1:EPS上的不同砂浆试样的粘合强度、拔出和疏水性
a)MEDA表示十二烷酸的甲酯(Sigma Aldrich),其在室温下为液体,沸点为261-262℃且溶度参数为16.0MPa1/2。在实验1-d至1-f中,在添加至砂浆混合物之前,其吸附于Sipernat22上。在23℃下,5.0g MEDA在1分钟内将0.05g所用基材(EPS)溶解。
b)DINP表示邻苯二甲酸二异壬酯(Sigma Aldrich),其在室温下为液体,沸点为270-280℃且溶度参数为18.1MPa1/2。在实验1-f中,在添加至砂浆混合物之前,其与MEDA一起吸附于Sipernat22上。在23℃下,5.0g DINP在3天内将0.05g所用基材(EPS)溶解。
c)S-22表示Sipernat22(Evonik)。
d)作为水再分散性聚合物粉末添加的RPP-1,聚乙烯醇稳定的且玻璃化转变温度Tg为42℃的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(Elotex MP2060)。
e)作为水再分散性聚合物粉末添加的RPP-2,聚乙烯醇稳定的且玻璃化转变温度Tg为-4℃的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(Elotex FX2320)。
f)制备砂浆所添加的水量,基于100g干砂浆(包括所述添加剂)。
g)干储存后的拔出;100%是指100%拔出(仅在EPS中发生内聚失效),0%是指EPS不拔出,但正好在EPS-砂浆界面之间发生粘结失效。
h)干储存后测得的试样粘合性/内聚强度。
i)湿储存后的拔出。
j)湿储存后测得的试样粘合性/内聚强度。
k)疏水性通过将0.5ml水滴于砂浆表面并测量水滴全部吸收所需的时间而测定。
l)2小时后,砂浆表面的水滴仍可见。
表1的结果清楚表明不含任何添加剂的砂浆(试验1-a)无法适当地粘合于EPS上,因为干储存和湿储存后的拔出均为0%。当将现有技术的再分散性粉末RPP-2添加至砂浆中时,其尤其适于改善与EPS的粘合性,即使例如3重量%的量(试验1-c)也不导致100%拔出。然而,当使用少量可吸附于无机载体上的合适增塑剂(例如仅0.25重量%,试验1-e)或增塑剂混合物(试验1-f)时,在干储存和湿储存后均可获得良好至优异的拔出(试验1-d至1-f)。
尽管RPP-1无助于砂浆与EPS的粘合(参见例如试验2-b),但其的确提高了砂浆的内聚力且有助于砂浆与(例如)混凝土(当对建筑物进行绝热时,其为EPS板粘合的常用基材)的粘合。因此,可通过添加少量合适的增塑剂而容易地优化砂浆与EPS的粘合。此外,可与其独立地选择最适于提供所追求的其他性能,如改善砂浆内聚力和改善的与无机基材如混凝土的粘合性而不损害其他性能,如难以粘合基材(例如含聚苯乙烯、聚烯烃和聚氯乙烯的基材)的粘合性的再分散性粉末。
表2:EPS上的不同砂浆试样的粘合强度、拔出和疏水性
a)DBP表示邻苯二甲酸二丁酯(Sigma Aldrich),其在室温下为液体,沸点为340℃的沸点且Hansen溶度参数为20.3MPa1/2。在实验2-d至2-f中,在添加至砂浆混合物之前,其吸附于Sipernat22上。在23℃下,5.0g DBP在15分钟内将0.05g所用基材(EPS)溶解。
b)S-22表示Sipernat22(Evonik)。
c)作为水再分散性聚合物粉末添加的RPP-1、聚乙烯醇稳定的且玻璃化转变温度Tg为42℃的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(Elotex MP2060)。
d)制备砂浆所添加的水量,基于100g干砂浆(包括所述添加剂)。
e)干储存后的拔出;100%是指100%拔出(仅在EPS中发生内聚失效),0%是指EPS不拔出,但正好在EPS-砂浆界面之间发生粘结失效。
f)干储存后测得的试样粘合性/内聚强度。
g)湿储存后的拔出。
h)湿储存后测得的试样粘合性/内聚强度。
i)疏水性通过将0.5ml水滴于砂浆表面并测量水滴全部吸收所需的时间而测定。
j)在添加水之前,将DBP作为液体添加至砂浆批料中。
k)未获得数据。
表2的结果清楚表明不含任何添加剂的砂浆(试验2-a)和仅具有1重量%水再分散性粉末的砂浆(试验2-b)实际上不能粘合于膨胀型聚苯乙烯上,因为干储存和湿储存后的拔出为0%。然而,即使当添加至少量增塑剂时,粘合性也显著增加。例如,作为液体添加至砂浆中的0.75重量%DBP(试验2-c)导致干储存和湿储存后的100%拔出。显著更低的用量也可获得相同结果。当DBP吸附于载体上时,即使在显著更低添加量的情况下,也可见到同样良好的内聚特性。因此,非常令人惊讶的是即使极少量的0.083重量%DBP也可提供在干储存后的55%拔出和在湿储存后的70%拔出。该结果甚至是更令人惊讶的,因为吸附于载体上DBP不溶于水中。
除了用极少量的不同种类的增塑剂获得优异的砂浆与EPS粘合性之外,还可根据特定需要调节砂浆的疏水性。因此,例如当使用脂肪酸酯如十二烷酸甲酯(试验1-d至1-f)时,可获得疏水砂浆表面,从而导致憎水性。然而,当不追求该特征时,可使用其他增塑剂如DBP(试验2-c至2-f)。
表3:EPS上的不同砂浆试样的粘合强度和拔出
试验编号 3-a 3-b 3-c 3-d 3-e 3-f 3-g
DINCHa) 0 0 0.15 0.10 0.0625 0 0
Oxfilm351b) 0 0 0 0.02 0 0 0
RMEc) 0 0 0 0 0.0125 0 0
Mesamolld) 0.15 0.15 0 0 0 0 0
S-22e) 0.15 0.15 0.15 0.08 0.05 0 0
粉末1f) 0 0 0 0 0 0.1 0.2
RPP-1e) 0 1.2 1.2 0.8 1.125 0 0
RPP-2e) 1.2 0 0 0 0 0 0
H2e)[%] 21 21 21 21 21 21 21
e)[%] 80 70 100 100 100 95 100
e)[N/mm2] 0.12 0.11 0.12 0.12 0.11 0.12 0.13
湿e)[%] 95 65 100 100 95 75 100
湿e)[N/mm2] 0.12 0.11 0.11 0.10 0.11 0.10 0.11
a)DINCH表示1,2-环己烷二甲酸二异壬酯(HEXAMOLL DINCH,获自BASF),其在室温下为液体,沸点为240-250℃且25℃下的溶度参数为17.0MPa1/2。在23℃下,5.0g DINCH在3天内将0.05g所用基材(EPS)溶解。
b)Oxfilm351表示2,2'-亚乙基二氧基二乙基双(2-己酸乙酯)(OxeaChemicals),其在室温下为液体,沸点为351℃且25℃下的溶度参数为22.5-11MPa1/2。在23℃下,5.0g Oxfilm351在15分钟内将0.05g所用基材(EPS)溶解。
c)RME表示菜子油甲酯(FlamolBern,CH),其在室温下为液体,沸点高于200℃且25℃下的溶度参数为约17MPa1/2。在23℃下,5.0gRME在5分钟内将0.05g所用基材(EPS)溶解。
d)Mesamoll表示烷基磺酸苯酯(Lanxess),其在室温下为液体,沸点为约200℃且25℃下的溶度参数为约20MPa1/2。在23℃下,5.0g Mesamoll在3天内将0.05g所用基材(EPS)溶解。
e)参见表1说明。
f)粉末1根据实施例3制备。
在试验3-a至3-c中,使用实施例1的粉末。其表明这种RPP(即组分(v))对基材的粘合性不具有实际影响。然而,添加增塑剂产生显著差异。
将实施例2的粉末用于试验3-d和3-e中,将实施例3的粉末用于试验3-f和3-g中。它们进一步证实本发明的强大效果。因此,仅0.075重量%吸附于甚至更少量无机载体上的增塑剂混合物(例如试验3-e)就可提供与基材的优异粘合性,从而导致大约全部在基材内部发生内聚失效。或者,将仅0.2重量的实施例3粉末1添加至砂浆中(这表示砂浆中的增塑剂仅为0.086重量%)(例如试验3-g),可提供分别在干储存和湿储存后的100%拔出。

Claims (14)

1.添加剂在将砂浆与建筑基材粘合中的用途,其中所述建筑基材选自含聚苯乙烯的基材、含聚烯烃的基材或含聚氯乙烯的基材,所述添加剂包含:
(i)增塑剂,其在50℃或更低下为液体且具有100℃或更高的沸点,能溶解1重量%建筑基材,且25℃下的溶度参数δ为22.5-11MPa1/2,其中所述增塑剂选自酯、酮、醛、碳酸酯、芳族化合物、杂芳族化合物、杂环化合物、卤代烃、环状不饱和化合物、萜类、硫酸化物和亚砜;
(ii)任选的BET表面积为至少40m2/g的填料;
(iii)任选的生物聚合物如纤维素醚;
(iv)任选的稳定剂如保护性胶体;和
(v)任选的基于烯属不饱和单体的水不溶性成膜(共)聚合物。
2.根据权利要求1的用途,其中所述添加剂呈:
a)粉末形式,其通过使增塑剂(i)吸附于选自砂浆组分和组分(ii)、(iii)、(iv)或(v)的组分上而获得,其中所述组分呈粉末形式;或者
b)液体分散体或粉末形式,其通过将组分(iii)和/或(iv)在水中混合从而形成糊状、溶胀或溶解的混合物,随后混入增塑剂(i)并任选干燥所得混合物以形成粉末而获得。
3.根据权利要求1或2的用途,其中所述添加剂包含增塑剂(i)和至少一种组分(ii)、(iii)、(iv)或(v)。
4.将砂浆与建筑基材粘合的方法,其中将所述砂浆与至少一种添加剂混合,施加至选自含聚苯乙烯的基材、含聚烯烃的基材或含聚氯乙烯的基材的建筑基材上并使其干燥,其中所述添加剂包含:
(i)增塑剂,其在50℃或更低下为液体且具有100℃或更高的沸点,能溶解1重量%的建筑基材,且25℃下的溶度参数δ为22.5-11MPa1/2,其中所述增塑剂选自酯、酮、醛、碳酸酯、芳族化合物、杂芳族化合物、杂环化合物、卤代烃、环状不饱和化合物、萜类、硫酸化物和亚砜;
(ii)任选的BET表面积为至少40m2/g的填料;
(iii)任选的生物聚合物如纤维素醚;
(iv)任选的稳定剂如保护性胶体;和
(v)任选的基于烯属不饱和单体的水不溶性成膜(共)聚合物,
其中所述添加剂:
a)呈粉末形式,其通过使增塑剂(i)吸附于选自砂浆组分和组分(ii)、(iii)、(iv)或(v)的组分上而获得,其中所述组分呈粉末形式;或者
b)呈液体分散体或粉末形式,其通过将增塑剂(i)与呈糊状、溶胀或溶解形式的组分(iii)和/或(iv)混合,任选随后干燥所述液体分散体而获得;或者
c)为增塑剂(i),当砂浆与水混合时将其添加至砂浆中。
5.根据权利要求4的方法,其中所述砂浆为干砂浆或含有干砂浆组分,将所述添加剂以粉末形式添加至所述干砂浆或所述干砂浆组分中,并将所述砂浆与水和任选的其他液体组分混合,然后将其施加。
6.根据权利要求4或5的方法,其中所述砂浆为糊状砂浆或含有液体组分,将所述添加剂以液体分散体形式添加至所述糊状砂浆或所述液体组分中,并将所述砂浆与所述液体分散体或所述液体组分混合,然后将其施加。
7.根据权利要求4-6中任一项的方法,其中组分(iii)的生物聚合物选自纤维素醚、淀粉醚、瓜尔胶醚、糊精、藻酸盐、黄原胶、威兰胶、定优胶、明胶、酪蛋白和大豆蛋白。
8.根据权利要求4-7中任一项的方法,其中组分(iv)的稳定剂为保护性胶体且选自完全或部分皂化的聚乙烯醇及其衍生物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇缩醛、蜜胺甲醛磺酸盐、萘甲醛磺酸盐、氧化丙烯和/或氧化乙烯的聚合物—包括其共聚产物和嵌段共聚产物—苯乙烯-马来酸和乙烯基醚-马来酸共聚产物。
9.根据权利要求4-8中任一项的方法,其中所述填料为选自潜在水硬性粘结剂和火山灰材料的无机材料或BET表面积为至少40m2/g的无机材料。
10.根据权利要求4-9中任一项的方法,其中增塑剂的量基于砂浆中的总固体含量为0.01-2重量%。
11.根据权利要求4-10中任一项的方法,其中烯属不饱和单体的水不溶性成膜(共)聚合物包含选自乙酸乙烯酯、乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氯乙烯、苯乙烯、丁二烯、C4-C12乙烯基酯单体的单体。
12.适于添加至砂浆或建筑组合物中的添加剂,其可通过将根据权利要求4的组分(iii)和/或(iv)在水中混合从而形成糊状、溶胀或溶解的混合物,并与根据权利要求4的增塑剂(i)混合并任选干燥所得混合物以形成粉末而获得。
13.各部分的成套包装,其包含作为一个部分的根据权利要求1的组分(i)、作为另一部分的根据权利要求1的组分(ii)以及任选的作为其他部分的根据权利要求1的组分(iii)和/或(iv)。
14.各部分的成套包装,其包含作为一个部分的根据权利要求1的组分(i)和(iii)或者(i)和(iv)以及作为其他部分的根据权利要求1的组分(v)。
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