CN104822636A - 用于含有水泥的腻子的纤维素醚和葡糖酸盐的组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于含有水泥的腻子的纤维素醚和葡糖酸盐的组合物，其中在施用所述组合物时，所述含有水泥的腻子的适用期不短于2小时并且凝结时间与在不添加葡糖酸盐时相比不超过20％更长。具体来说，所述组合物包含以所述腻子的总固体的重量计0.2-0.6重量％羟乙基甲基纤维素醚和0.02-0.07重量％葡糖酸盐。

Description

用于含有水泥的腻子的纤维素醚和葡糖酸盐的组合物
技术领域
本发明涉及一种用于含有水泥的腻子的纤维素醚和葡糖酸盐的组合物。
背景技术
腻子是一种薄层砂浆，通常不到3mm，涂覆在混凝土衬底或底灰(一层砂浆，厚度通常为约15mm，涂覆在混凝土上以获得平坦表面)上，从而形成平滑表面。腻子流行于亚太地区中。干混腻子组合物通常包含无机粘合剂、填充剂和添加剂(如保水剂)。水泥，尤其是白水泥，是用于腻子的最流行的无机粘合剂之一。与如石膏或石灰的其它无机粘合剂相比，水泥的耐水性和坚实度更好，这使得含有水泥的腻子组合物适用于室内和室外应用两者。含有石膏的腻子材料会快速凝结，通常在数分钟内，使得为使涂覆可行必需使用缓凝剂。含有石灰的腻子的适用期通常较长，有时持续过夜。
纤维素醚作为保水剂和流变改性剂广泛用于腻子，并且在一些应用中展示出延长腻子的凝结时间。纤维素醚通常因其高成本而以少量使用。葡糖酸盐常用作缓凝剂。其它常用缓凝剂包括柠檬酸、六偏磷酸钠和骨胶。与含有石膏或含有石灰的腻子相比，含有水泥的腻子通常在数小时内而非数分钟内凝结，由此通常不需要使用缓凝剂。
然而，具有细小水泥粒子的含有水泥的腻子的适用期通常较差，也就是说，其粘度在通过将干混腻子组合物与水混合进行制备的2小时内(在腻子于工作场所内和/或工作场所之间运输并且直到涂覆在混凝土衬底或底灰上以制得壁表面的同时保持粘度较低通常所需的时间)显著增大。添加经济上可行的少量纤维素醚通常无法充分地改进针对工业应用的适用期。添加如葡糖酸盐的缓凝剂可能具有使含有水泥的腻子已经很长的凝结时间延长的不利方面，引起工业应用的更长延迟和更高成本。
因此，申请人已寻求解决提供一种既具有改进的适用期(即，在制备的2小时内粘度不显著增大)又无显著凝结时间延长的含有水泥的腻子的问题。
发明内容
本发明提供了一种用于含有水泥的腻子的纤维素醚和葡糖酸盐的组合物，其在施用时提供既具有改进的适用期又无显著凝结时间延长的腻子。具体来说，本发明提供了一种用于含有水泥的腻子的组合物，其包含纤维素醚和葡糖酸盐的掺合物，其中在施用所述组合物时，所述含有水泥的腻子的适用期不短于2小时并且凝结时间与在不添加葡糖酸盐时相比不超过20％更长。在本发明的组合物中，所述纤维素醚是羟乙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、甲基纤维素醚或羧基纤维素醚；且所述葡糖酸盐是葡糖酸钠、葡糖酸钙、葡糖酸锌或葡糖酸亚铁。本发明的腻子可包含水泥、纤维素醚与葡糖酸盐的组合物以及以下各者中的一或多者：填充剂，其选自由以下组成的群组：碳酸钙、白云石、滑石、硅砂和其混合物；可再分散的乳胶粉末或聚乙烯醇；或淀粉、淀粉醚、瓜尔胶或黄原胶。
术语“水泥”用于指粘合剂材料，其在与水和沙石或砾石混合时形成糊状物，所述糊状物缓慢硬化，形成岩石般坚硬的产品，如砂浆或混凝土。波特兰水泥(Portlandcement)凭着组成其的不同组分以及其符合每一国家中确立的特定标准规范的要求而与其它水泥区分开来。波特兰水泥通过将石灰石(碳酸钙)与少量其它材料(如粘土)一起在窑炉中在称为煅烧的工艺中加热到1450℃来制得。接着，将所得坚硬的物质(称为“熟料”)与少量石膏一起研磨成粉末，制得“普通波特兰水泥(Ordinary PortlandCement)”，它是最常用的水泥类型。波特兰水泥可以是灰色或白色的。白色普通波特兰水泥(或白水泥)与普通灰色波特兰水泥(也称作灰水泥)在除了较高程度的白度以外的所有方面均类似。获得这一白色需要对制造方法的实质性修改，并且因此，白水泥与灰水泥相比稍微更高价。灰水泥在与颜料一起使用时产生可能有吸引力的但稍微暗淡的颜色。在白水泥的情况下，可以容易地制得明亮的红色、黄色和绿色。白水泥在腻子应用中极流行。
本文中所用的纤维素醚包括水溶性烷基纤维素和羟烷基烷基纤维素。典型的烷基纤维素是甲基纤维素(MC)。示例性羟烷基烷基纤维素包括羟乙基甲基纤维素(HEMC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)。羧基甲基纤维素(CMC)也可用于本发明。WALOCELTMMW 40000PFV是通常用于腻子应用的由陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)生产的羟乙基甲基纤维素(HEMC)。
葡糖酸是含有五个羟基的弱有机酸。
葡糖酸钠、葡糖酸钙、葡糖酸锌、葡糖酸亚铁等是重要的葡糖酸衍生物。其中，葡糖酸钠是最受欢迎的葡糖酸盐产品。其因极佳螯合特性而广泛用于化学、食品、医药和轻工业。葡糖酸钠(也称作五羟基己基钠)是白色或浅黄色结晶粉末，可溶于水，微溶于醇，并且不可溶于醚。其化学式是C6H11NaO7，并且其结构如下。
其可经由如发酵、电解氧化、催化氧化和化学氧化的不同制备方法制得。在混凝土或腻子应用中，其通常用作延迟剂或缓凝剂，以延长混凝土的凝结时间，从而确保混凝土运输和施用的充足时间。这一延迟作用由吸附和络合作用引起。葡糖酸钠剂量过高将引起水泥或含有水泥的腻子不凝结。
腻子组合物通常还含有填充剂，如碳酸钙、白云石、滑石、硅砂和其混合物，所述填充剂减少皱缩并且降低使用成本。如淀粉、淀粉醚、瓜尔胶和黄原胶的添加剂也可添加到本发明的腻子中以改性流变学。本发明的腻子还可含有额外添加剂如聚丙烯酰胺和常用于建筑工业的增塑剂。
可再分散的乳胶粉末(RDP)是通过喷雾干燥乳胶水溶液而制得的有机聚合粉末。RDP与纤维素醚和其它添加剂一起在用于建筑工业的含有水泥或含有石膏的腻子产品中用作有机聚合粘合剂。RDP可以通过在砂浆基质中形成膜和网状结构来改进砂浆调配物的挠曲强度、对不同衬底的拉伸粘合以及柔性。RDP有不同类型，其中乙酸乙烯酯/乙烯(Va/E)共聚物是最受欢迎的，接着是乙酸乙烯酯/叔碳酸乙烯酯(Va/VeoVa)共聚物。DowTM乳胶聚合物(DLP)2001(由陶氏化学公司供应的RDP)由Va/E和Va/VeoVa组成，并且适用于腻子应用以赋予改进的拉伸粘合和耐水性。在本发明的一些腻子应用中，RDP可以由聚乙烯醇取代。
在本发明中，重量百分比(重量％)是以包含纤维素醚与葡糖酸盐的组合物、水泥以及其它填充剂和添加剂(在存在的情况下)的腻子的总固体计。换句话说，100重量％代表不添加水的腻子的总固体，即，干混腻子的总固体。在一个方面中，本发明的组合物包含以重量百分比计0.2-0.6重量％纤维素醚和0.02-0.07重量％葡糖酸盐(优选地0.03到0.065重量％葡糖酸盐)于10-35重量％白水泥、65-90重量％碳酸钙和0-6重量％RDP中。在白水泥组合物中，本发明的组合物包含以重量百分比计0.2-0.4重量％纤维素醚和0.02-0.07重量％葡糖酸盐(优选地0.03到0.065重量％葡糖酸盐)于20-30重量％白水泥、70-80重量％碳酸钙和1-3重量％RDP中。
在包括RDP(可再分散的乳胶粉末)的组合物中，本发明的组合物包含以重量百分比计0.2-0.6重量％纤维素醚和0.02-0.07重量％葡糖酸盐于10-35重量％水泥、65-90重量％碳酸钙和0.01-6重量％RDP。优选地，本发明的组合物包含以重量百分比计0.3-0.4重量％纤维素醚和0.02-0.04重量％葡糖酸盐于20-30重量％水泥、70-80重量％碳酸钙和1-3重量％RDP中。
具体实施方式
通过以下实例进一步说明本发明。
实例
I.原材料
II.实例
本发明实例(IE)1-5和比较实例(CE)1-2：
WalocelTM MW 40000PFV纤维素醚与葡糖酸钠在V型掺合器或另一掺合设备中混合以获得均质掺合物。所述实例中每一材料的量展示在下表1中。以上掺合物接着与如下表1中示出的其它成分在V型掺合器中混合20分钟。最终产品是用本发明的腻子组合物制得的均质砂浆或糊状物。
表1
成分，重量％，除非另外规定 CE1 CE2 IE1 IE2 IE3 IE4 IE5
WalocelTM MW 40000PFV - 0.35 0.33 0.31 0.29 0.27 0.25
葡糖酸钠 - - 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
纤维素醚/葡糖酸钠(重量％/重量％) - 100/0 94/6 89/11 83/17 77/23 71/29
白水泥 28 28 28 28 28 28 28
碳酸钙 71 70.65 70.65 70.65 70.65 70.65 70.65
DLP 2001 1 1 1 1 1 1 1
总计 100 100 100 100 100 100 100
水需要量 33 33 33 33 33 33 33
III.测试方法和结果：
在23±2℃的温度和50±5％的相对湿度下，将1-2kg腻子糊状物如表1中所述在Hobart混合器中混合。将约400g腻子糊状物在如通过目测检测无任何气泡的情况下填充在塑料杯中。使腻子糊状物在杯中保持5分钟，糊状物在5rpm下的粘度用布洛克菲尔德粘度计(布洛克菲尔德工程实验室公司(Brookfield Engineering Laboratories，Inc.)，美国马萨诸塞州米德尔伯勒商业大道11号(11Commerce Boulevard，Middleboro，Massachusetts，USA))上具有HelipathTM支架的T棒锭子测试。其余的腻子糊状物在混合釜中静置。两(2)小时后，用抹刀人工混合腻子，并且重复以上测试程序以测定腻子糊状物的粘度。粘度变化(2小时对0小时)指示操作性能的保持。如果腻子糊状物的粘度在2小时的时间范围内不增加，那么所述糊状物的适用期未结束。否则的话，适用期结束。由于建筑工人通常需要2小时适用期，仅测试在0小时和2小时下的粘度。
维卡针测试器(Vicat needle tester)用于测试腻子糊状物的凝结时间。维卡针是圆柱形的，具有1mm2(0.0015英寸2)横截面，并且以垂直缩放的导向移动，穿透置放于模具中的水泥或腻子糊状物块。初始凝结或初始凝结时间被定义为针将不会穿透通过一定距离(这里是从样品顶部起25mm(1英寸))的时间。最终凝结或最终凝结时间被定义为当在表面上将无来自针的标记(即，针完全不穿透)时的时间。维卡针测试是水泥制造商使用最多的定义凝结时间的测试，并且是世界各地多种标准(例如ISO 9597和ASTM C191)的主题。在23±2℃的温度和50±5％的相对湿度下，使用Vicatronic自动单台维卡针设备(维卡特尼克(Vicatronic)，法国屈朗18270沙托梅朗道3号(3Routede Chateaumeillant，18270Culan，France))。从装置直接读取初始和最终凝结时间。
测试结果展示在下表2中。
表2
测试项目 CE1 CE2 IE1 IE2 IE3 IE 4 IE5
纤维素醚/葡糖酸钠(重量％/重量％) - 100/0 94/6 89/11 83/17 77/23 71/29
粘度，k.mpa.s，0小时 309 487 554 524 528 - -
粘度，k.mpa.s，2小时。 730* 582 429 403 387 - -
粘度变化(2小时对0小时) 136％ 20％ -23％ -23％ -27％ - -
初始凝结时间，分钟 - 550 600 600 660 854 1121
相较于CE2的初始凝结时间变化 - - 9％ 9％ 20％ 55％ 104％
最终凝结时间，分钟 - 650 720 750 750 1094 1361
相较于CE2的最终凝结时间变化 - - 11％ 15％ 15％ 68％ 109％
*不稳定结果是因为其在2小时之后变成非均质的。
如表2中示出，如果腻子糊状物中既无纤维素醚也无葡糖酸钠，那么糊状物在2小时之后变成非均质的，并且不能工作。在比较实例2(CE2)中，当腻子糊状物中添加以腻子总固体的重量百分比计仅0.35重量％纤维素醚时，粘度在2小时内增加约20％。当腻子糊状物(IE1-IE5)中添加总量0.35重量％的纤维素醚/葡糖酸钠掺合物且葡糖酸钠量从0.02重量％变为0.06重量％(即，纤维素醚/葡糖酸钠的重量比在94/6到83/17范围内)(IE1-IE3)时，腻子糊状物在2小时下的粘度被有效地控制，实际上降低23％到27％，允许腻子糊状物维持至少2小时的适用期。当葡糖酸钠量是0.02重量％(纤维素醚/葡糖酸钠的重量比为94/6)(IE1)时，腻子糊状物的初始凝结时间仅增加9％，并且最终凝结时间仅增加11％。当葡糖酸钠量以固体重量计是0.04重量％(纤维素醚/葡糖酸钠的重量比为89/11)(IE2)时，腻子糊状物的初始凝结时间仅增加9％，与IE1类似，并且最终凝结时间仅增加15％，增加额外30分钟。当葡糖酸钠量是0.06重量％(纤维素醚/葡糖酸钠的重量比为83/17)(IE3)时，腻子糊状物的初始凝结时间增加20％，并且最终凝结时间增加15％。在IE1到IE3中，与无外加葡糖酸盐的腻子的初始或最终凝结时间相比，初始或最终凝结时间都不延长超过20％。当葡糖酸钠量多于0.07重量％，例如0.08重量％(IE4)或0.10重量％(IE5)时，腻子糊状物的初始和最终凝结时间均大幅增加，IE4的55％和68％对比IE5的104％和109％。
尽管已描述本发明的一些方面，但可鉴于以上教示对其作出许多修改和变化。因此，应了解，在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，本发明可以按除具体描述外的其它方式实施。

Claims (10)

1.一种用于含有水泥的腻子的组合物，其包含以下各者的掺合物：
a)纤维素醚，和
b)葡糖酸盐，
其中在施用所述组合物时，所述含有水泥的腻子的适用期不短于2小时并且凝结时间与在不添加葡糖酸盐时相比不超过20％更长。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中：
所述纤维素醚是羟乙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、甲基纤维素醚或羧基纤维素醚；且
所述葡糖酸盐是葡糖酸钠、葡糖酸钙、葡糖酸锌或葡糖酸亚铁。
3.根据权利要求2所述的组合物，其中：
所述纤维素醚是羟乙基甲基纤维素醚；并且
所述葡糖酸盐是葡糖酸钠。
4.根据权利要求1所述的组合物，其包含以包含所述组合物和水泥的所述腻子的总固体的重量计0.2-0.6重量％纤维素醚和0.02-0.07重量％葡糖酸盐。
5.根据权利要求4所述的组合物，其包含以包含所述组合物和水泥的所述腻子的总固体的重量计0.2-0.6重量％纤维素醚和0.03-0.065重量％葡糖酸盐。
6.根据权利要求5所述的组合物，其包含以包含所述组合物和水泥的所述腻子的总固体的重量计0.2-0.4重量％羟乙基甲基纤维素醚和0.02-0.07重量％葡糖酸钠。
7.根据权利要求6所述的组合物，其包含以包含所述组合物和水泥的所述腻子的总固体的重量计0.2-0.4重量％羟乙基甲基纤维素醚和0.03-0.065重量％葡糖酸钠。
8.一种腻子，其包含水泥、根据权利要求1到7中任一权利要求所述的组合物以及以下各项中的一或多者：
a)填充剂，其选自由以下组成的群组：碳酸钙、白云石、滑石、硅砂和其混合物；
b)可再分散的乳胶粉末或聚乙烯醇；或
c)淀粉、淀粉醚、瓜尔胶、或黄原胶。
9.根据权利要求8所述的腻子，其包含以所述腻子的总固体的重量计10-35重量％水泥、0.2-0.6重量％纤维素醚、0.02-0.07重量％葡糖酸盐、65-90重量％碳酸钙以及0.01-6重量％可再分散的乳胶粉末。
10.根据权利要求9所述的腻子，其包含以所述腻子的总固体的重量计20-30重量％水泥、0.2-0.4重量％纤维素醚、0.02-0.04重量％葡糖酸盐、70-80重量％碳酸钙以及1-3重量％可再分散的乳胶粉末。
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