CN116234781A - 包含粉末状聚氨酯的水泥基组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水泥基组合物，特别是干砂浆，其包含：a)5‑50质量份、优选10‑45质量份、更优选15‑29质量份的复合水硬性粘结剂，b)0.1‑4质量份、优选0.5‑3质量份、更优选1‑2质量份的粉末状聚氨酯，和c)任选50‑90质量份、优选60‑85质量份的集料。本发明的水泥基组合物特别可用作水泥基砖瓦粘合剂、抹灰或抹灰体系的一部分。

Description

包含粉末状聚氨酯的水泥基组合物
技术领域
本发明涉及一种水泥基组合物，特别是干砂浆，其包含粉末状聚氨酯，尤其是回收的聚氨酯材料。本发明的另一个目的是水泥基组合物和硬化的水泥基组合物的用途。
发明背景
用作抹灰、瓷砖粘合剂或隔热系统的水泥基组合物是广泛已知的。通常希望这样的水泥基组合物在新鲜状态下具有低密度，即当与水混合时和在硬化之前具有低密度。然后低密度允许特别有效的应用，这意味着对于给定的几何形状施加较小的重量。典型地，使用轻质填料，例如膨胀粘土、浮石或玻璃中空球。
水泥基组合物的另一个希望的性质是高的可变形性。例如，用作水泥基瓷砖粘合剂的水泥基组合物必须满足例如国际标准EN 12004-1中规定的特殊要求。为了达到根据该标准的可变形和高度可变形的水泥基瓷砖粘合剂的性能要求，通常在水泥基瓷砖粘合剂中配制大量的软质合成胶乳聚合物。这种合成胶乳聚合物是昂贵的并且具有增加的碳足迹。
因此，一直需要改进水泥基组合物的新制密度(fresh density)和可变形性。考虑到最近对更可持续产品的努力，也希望使用容易获得的材料，特别是回收材料来实现该效果。
由于它们的多功能性，聚氨酯在全球数十年来已经显示出规模上的快速增长。在所使用的不同形式的聚氨酯中，聚氨酯发泡材料以及聚氨酯粘合剂和密封剂已经被广泛使用。随着规模持续增长，作为焚烧或在垃圾填埋场中沉积的替代方案，这种聚氨酯的回收和再利用越来越重要。回收的聚氨酯材料已经被认为是水泥基组合物中集料的可能替代物(参见例如C.Junco等人的Cement&Concrete Composites,2012,34,1174-1179)。然而，已经表明，如果用聚氨酯材料代替集料，则特别是强度发展可能受到负面影响。
WO 2013/062986(Dow Global Technologies)公开了粉末状柔性聚氨酯泡沫与可再分散的聚合物粉末的共混物的用途。在水泥基瓷砖粘合剂中使用这种共混物可导致在水浸后改善的拉伸粘合强度。然而，尤其是与不包含粉末状聚氨酯的组合物相比，其中描述的材料的可变形性显著降低。
因此，期望使用粉末状聚氨酯，特别是回收的粉末状聚氨酯，并且具有改善的可变形性的水泥基组合物。
发明概述
本发明的一个目的是提供一种包含粉末状聚氨酯并具有改进的可变形性的水泥基组合物。这种组合物尤其可用作水泥基瓷砖粘合剂或用于隔热系统。
本发明的目的通过根据权利要求1的水泥基组合物实现。其中，水泥基组合物基于复合水硬性粘结剂、粉末状聚氨酯和任选的集料。复合水硬性粘结剂包含根据EN 197-1:2018的CEM I、CEM II、CEM III、CEM IV、CEM V或CEM VI和至少一种辅助胶结材料或选自根据EN 197-1:2018的CEM II、CEM III、CEM IV、CEM V或CEM VI。
本发明的组合物的一个优点是，与类似但仅基于普通波特兰水泥作为粘结剂的组合物相比，其可变形性(根据标准EN 12002：2009在硬化28天后作为横向变形测量)显著改善。
本发明的另一个优点是，与不使用粉末状聚氨酯的相同组合物相比，水泥基组合物的新制密度可以降低。
本发明的其它方面是独立权利要求的主题。优选的实施方案是从属权利要求的主题。
发明详述
第一方面，本发明涉及一种水泥基组合物，尤其是干砂浆，其特征在于其包含
a)5-50质量份、优选10-45质量份、更优选15-29质量份的复合水硬性粘结剂，
b)0.1-4质量份、优选0.5-3质量份、更优选1-2质量份的粉末状聚氨酯，和
c)任选地50-90质量份、优选60-85质量份的集料。
在一个优选的实施方案中，本发明涉及水泥基组合物，尤其是干砂浆，其特征在于其包含(在每种情况下相对于水泥基组合物的总干重计)
a)5-50重量％、优选10-45重量％、更优选15-29重量％的复合水硬性粘结剂，
b)0.1-4重量％、优选0.5-3重量％、更优选1-2重量％的粉末状聚氨酯，和
c)任选的49-91重量％、优选60-84重量％的集料。
在本发明的上下文中，干砂浆是水含量不超过10重量％、优选不超过3重量％、尤其不超过1重量％的水泥基组合物，在每种情况下相对于水泥基组合物的总重量计。
本发明的水泥基组合物包含复合水硬性粘结剂。根据第一实施方案，复合水硬性粘结剂包含根据EN 197-1:2018的CEM I、CEM II、CEM III、CEM IV、CEM V或CEM VI和至少一种辅助胶结材料。根据进一步的实施方案，复合水硬性粘结剂选自根据EN 197-1:2018的CEM II、CEM III、CEM IV、CEM V或CEM VI。然而，根据其它标准，例如ASTM标准、中国或印度标准的各种水泥同样是合适的。
根据实施方案，所述辅助胶结材料选自煅烧粘土、粉煤灰、硅粉、凝灰岩、火山灰、浮石、珍珠岩、硅藻土、稻壳灰、烧灼页岩(burnt shale)、石灰石、矿渣及其混合物。根据优选的实施方案，所述辅助胶结材料选自矿渣，特别优选选自磨碎的粒状高炉矿渣和/或选自碱性氧气炉炉渣。
本发明的复合水硬性粘结剂优选是包含普通波特兰水泥和至少一种辅助胶结材料的混合物。普通波特兰水泥优选是根据EN 197-1:2018的CEM I。然而，根据其它标准的普通波特兰水泥也是可能的。
根据实施方案，本发明的复合水硬性粘结剂由根据EN 197-1:2018的CEM I、CEMII、CEM III、CEM IV、CEM V或CEM VI和至少一种辅助胶结材料组成。根据不同的实施方案，复合水硬性粘结剂由根据EN 197-1:2018的CEM II、CEM III、CEM IV、CEM V或CEM VI组成。
然而，可能的并且在某些情况下也优选的是，本发明的复合水硬性粘结剂另外包含其他矿物。此类其他矿物的实例是硫酸钙，尤其是硬石膏、α-或β-半水合物或二水合物形式的硫酸钙、铝酸钙、高铝水泥、硫铝酸钙水泥和石灰，尤其是符合标准EN 459-1:2015的天然水硬性石灰、配制石灰、水硬性石灰和/或气硬性石灰(air lime)形式的。如果存在，则这种其它矿物的含量可以在宽范围内变化。该含量例如可在约1重量％至约20重量％之间变化，相对于水泥基组合物的总干重计。根据实施方案，本发明的复合水硬性粘结剂因此可以包含根据EN 197-1:2018的CEM I、CEM II、CEM III、CEM IV、CEM V或CEM VI、至少一种辅助胶结材料和一种或多种选自硫酸钙(特别是硬石膏、α-或β-半水合物或二水合物的形式)、铝酸钙、高铝水泥、硫铝酸钙水泥和石灰(尤其是符合标准EN 459-1:2015的天然水硬性石灰、配制石灰、水硬性石灰和/或气硬性石灰的形式)的其他矿物。根据不同的实施方案，复合水硬性粘结剂包含根据EN 197-1:20 18的CEM II、CEM III、CEM IV、CEM V或CEM VI和一种或多种选自硫酸钙(尤其是硬石膏、α-或β-半水合物或二水合物形式)、铝酸钙、高铝水泥、硫铝酸钙水泥和石灰(尤其是符合标准EN 459-1:2015的天然水硬性石灰、配制石灰、水硬性石灰和/或气硬性石灰的形式)的其他矿物。
根据优选的实施方案，本发明的水泥基组合物中CEM I、CEMII、CEM III、CEM IV、CEM V或CEM VI中的任一种与辅助胶结材料的重量比为16:1-1:5，优选10:1-1:2，更优选4:1-1:1。
本发明的水泥基组合物包含粉末状聚氨酯。在整个上下文中，术语“粉末状聚氨酯”是指在23℃下处于固体物理状态的材料，其特征在于粒径分布，并且含有包含多个氨基甲酸酯基团的聚合物。特别地，粉末状聚氨酯是通过将任何柔性或刚性聚氨酯材料或聚氨酯泡沫研磨成粉末而可获得的研磨的聚氨酯材料。优选地，本发明的聚氨酯粉末通过研磨在23℃下为柔性或弹性的聚氨酯获得。仍然更优选地，本发明的粉末状聚氨酯是在回收聚氨酯或含聚氨酯的材料的过程中获得的。尤其地，本发明的粉末状聚氨酯是来自柔性PU泡沫绝缘板的回收物。
在本上下文中，聚氨酯(PU)是由通过氨基甲酸酯(carbamate)键连接的有机单元链组成的任何聚合物。可以另外存在脲键。PU聚合物通过逐步增长聚合或加聚反应，通过使具有至少两个异氰酸酯官能团的单体与具有至少两个羟基官能团的另一种单体反应，优选在催化剂存在下反应而形成。
粉末状聚氨酯的粒径分布可以通过例如在标准ASTM C136/C136M中描述的筛分分析来分析。该方法通过使材料通过多个不同筛目尺寸的筛来将细颗粒与粗颗粒分离。使用单个水平、垂直或旋转运动或其组合将待分析的材料进行振动使其通过一系列顺序减小的筛。或者，可以通过空气喷射筛分来进行分析，这在要分析尺寸<100μm的颗粒时是特别有用的。作为结果，获得通过给定尺寸的筛的颗粒的百分比。在整个本文中，对于颗粒尺寸给出的范围的任何较低值表示相应颗粒尺寸分布的D10值，而对于颗粒尺寸给出的范围的任何较高值表示相应颗粒尺寸分布的D90值。换句话说，这些范围的较低值对应于其中所有颗粒中仅10％具有较低颗粒尺寸的颗粒尺寸，然而，这些范围的上限值对应于其中仅10％的所有颗粒具有较大粒径的粒径。平均粒径特别对应于D50值(50％的颗粒小于给定值，50％相应地更大)。
本发明的粉末状聚氨酯的粒径可以在宽范围内变化。根据实施方案，粉末状聚氨酯的粒径可以在0.5μm-8mm的范围内，优选0.8μm-5mm，更优选10μm-3mm，尤其是50μm-1mm或1mm-3mm。根据实施方案，本发明的粉末状聚氨酯的D50可以在10-1000μm之间，优选50-500μm之间。
在本发明的上下文中，可以使用来自回收聚氨酯泡沫或基于聚氨酯的粘合剂或密封剂的研磨的粉末状聚氨酯。
聚氨酯泡沫可作为柔性或刚性泡沫获得。聚氨酯粘合剂可作为弹性粘合剂或密封剂获得。根据一个优选的实施方案，本发明的粉末状聚氨酯是通过从家具垫、汽车座垫、地毯垫、床垫衬垫、实芯床垫芯、汽车车顶内衬、建筑泡沫、隔热板、阻火剂、车轮等回收聚氨酯泡沫获得的。根据另一个优选的实施方案，本发明的粉末状聚氨酯是从聚氨酯粘合剂或密封剂的回收获得的。然而，同样优选使用来自废料制造或切割过程的粉末状聚氨酯。尤其地，本发明的粉末状聚氨酯是来自柔性PU泡沫绝缘板的回收物。使用回收的聚氨酯粉末有利于环境并降低水泥基干混配制剂的成本。优选在聚氨酯的回收过程中，首先将材料切碎，然后研磨至所需的粒径。研磨的材料可以通过筛具以将细颗粒与粗颗粒分离。粉末状聚氨酯可以进一步用防结块剂如二氧化硅或白垩来处理。
本发明的粉末状聚氨酯可包含常规量的用于制备聚氨酯泡沫或聚氨酯粘合剂的典型添加剂，例如填料、表面活性剂、扩链剂、塑化剂、交联剂、阻燃剂、发泡剂和/或颜料。
本发明的水泥基组合物任选地包含50-90质量份，优选60-85质量份的集料。在一个优选的实施方案中，本发明的水泥基组合物包含(在每种情况下相对于水泥基组合物的总干重计)49-91重量％，优选60-84重量％的集料。
集料可以是在水泥基粘结剂的水合反应中呈非反应性的任何材料。集料可以是通常用于水泥基组合物中的任何集料。典型的集料是例如岩石、碎石、砾石、矿渣、砂(尤其是石英砂、河砂和/或机制砂)、再生混凝土、玻璃、膨胀玻璃、中空玻璃珠、玻璃陶瓷、火山岩、浮石、珍珠岩、蛭石、采石场废料、生的、烧制的或熔融的土或粘土、瓷器、电熔或烧结的磨料、烧制载体、二氧化硅干凝胶和/或细集料(也称为填料，如研磨的石灰石、研磨的白云石，和/或研磨的氧化铝)。可用于本发明的集料可以具有这种集料通常遇到的任何形状和尺寸。尤其优选的集料是砂。砂是由细分的岩石或矿物颗粒组成的天然存在的粒状材料。它可以以各种形式和尺寸获得。合适的砂的实例是石英砂、石灰石砂、河砂或碎集料。合适的砂例如描述于标准ASTM C778或EN 196-1中。根据实施方案，用于本发明的水泥基组合物的至少一部分砂是石英砂、河砂、机制砂(例如来自花岗岩或石灰石的)或其混合物。根据优选的实施方案，将河砂用于本发明的水泥基组合物，因为它是化学惰性的、坚固的、可获得各种尺寸的并且可以有利地设定组合物的可加工性。通常，砂以通过具有透明开口的筛的不同颗粒级分供应。根据实施方案，将具有99％颗粒的尺寸为1mm或更小，优选0.8mm或更小，尤其是0.6mm或更小(在每种情况下根据ASTM C136/136M测量)的砂用于本发明的水泥基组合物。然而，对于本发明的水泥基组合物，也可以使用具有尺寸大于1mm，例如2mm或更大的颗粒的砂。砂的粒径的选择很大程度上取决于水泥基组合物的最终用途。可以尤其优选使用具有不同粒径分布的砂以优化分级曲线。优化分级曲线的方法是本领域技术人员已知的。
根据实施方案，集料还可以是以下(i)-(iv)中的一种或多种：
(i)生物来源的材料，优选植物来源的，更优选基本上由纤维素和/或木质素组成的植物来源的生物来源的材料，尤其是选自包含以下或由以下组成的组的生物来源材料：汉麻(hemp)、亚麻、谷类秸秆、燕麦、稻、油菜、玉米、高粱、亚麻、芒草、稻壳、甘蔗、向日葵、洋麻、椰子、橄榄核、竹子、木材或其混合物。根据实施方案，植物来源的生物来源材料具有确定的形式，其优选选自纤维、原纤维、粉尘、粉末、刨花、髓，特别是向日葵、玉米、油菜的髓及其混合物。
(ii)除聚氨酯或聚氨酯基材料外的合成的非矿物材料，优选选自热塑性、热固性塑料、弹性体、橡胶、纺织纤维、用玻璃或碳纤维增强的塑料材料。合成的非矿物材料可以是经填充的或未经填充的。
(iii)来自土木工程或建筑结构解构的无机性质的集料，优选选自包括以下或由以下组成的组：废混凝土、砂浆、砖、天然石材、沥青、瓷砖、瓦、加气混凝土、熟料、废金属。
(iv)通常用于垃圾填埋场的无害颗粒材料，例如用过的铸造砂、催化剂载体、拜耳法除垢处理载体、熟料集料、来自挖掘污泥处理的填料、污水污泥、废纸、废纸焚烧灰、家庭垃圾焚烧灰。
最优选地，集料呈颗粒形式。集料的粒径没有特别限制，并且可以在对于水泥基组合物，特别是砂浆中使用的集料而言通常遇到的范围内变化。
根据实施方案，本发明的水泥基组合物包含50-90质量份，优选60-85质量份的砂。在一个优选的实施方案中，本发明的水泥基组合物包含(在每种情况下相对于水泥基组合物的总干重计)49-91重量％，优选60-84重量％的砂。
在存在集料的情况下，相对于粉末状聚氨酯和集料的总组合体积，粉末状聚氨酯的体积比优选为2-20体积％，更优选2-10体积％，特别是3-9体积％。为了计算体积％，使用相应材料的堆积密度。
当存在集料时，优选粉末状聚氨酯的粒径与集料的粒径相匹配，以确保足够高的填充度。换句话说，考虑到粉末状聚氨酯的粒径，可以优化这种水泥基组合物的筛分曲线。优化筛分曲线的方法是本领域技术人员已知的。
水泥基组合物可以有利地进一步包含砂浆和/或混凝土工业中常用的材料，例如填料、塑化剂和/或超塑化剂、加气剂、消泡剂、稳定剂、流变改性剂，尤其是增稠剂、减水剂、可再分散的聚合物粉末、促进剂、缓凝剂、防水剂、强度增强添加剂、纤维、除尘剂、发泡剂、颜料、腐蚀抑制剂、杀生物剂、铬(VI)还原剂。可以有利的是在一个水泥基组合物中组合两种或多种提及的其它材料。
本发明的水泥基组合物，尤其是干砂浆，可以通过常规方法混合各成分，尤其是水泥、辅助水泥基材料、粉末状聚氨酯和任选的集料和/或任选的如上定义的任何其它材料来制备。合适的混合机是例如卧式单轴混合机、双轴桨式混合机、立式轴混合机、带式搅拌机、轨道式混合机、换罐混合机、翻滚容器、立式搅拌室或空气搅拌操作。混合可以是连续的或间歇的。
根据一个优选的实施方案，本发明的水泥基组合物，尤其是干砂浆是单组分混合物。这意味着所有的单个成分都是彼此混合的。单组分组合物特别容易处理，并且排除了用户混合或错误计量各个成分的风险。
然而，原则上可以作为双组分或甚至多组分组合物提供本发明的水泥基组合物，尤其是干砂浆。双组分或多组分组合物允许例如根据具体应用调节水泥基组合物。
另一方面，本发明还涉及一种可加工的组合物，其包含如上所述的水泥基组合物，特别是干砂浆，并进一步包含水，且水/粉末的重量比为0.1-0.6、优选0.2-0.5、特别是0.2-0.35。术语粉末涉及如上所述的干水泥基组合物。
水可以是任何可获得的水，例如蒸馏水、纯净水、自来水、矿泉水、泉水和井水。只有在已知废水的组成并且所含杂质都不能赋予本发明组合物的任何其它组分的功能的情况下，才可以使用废水。盐水的使用不是优选的，因为它的氯化物含量高并且有与之相关的钢筋腐蚀的风险。
通常，干燥的水泥基组合物仅在其施用之前不久与水混合。这是因为在与水接触时，本发明的干燥水泥基组合物将开始硬化。因此特别优选首先制备如上所述的干燥水泥基组合物，特别是干砂浆，然后在施用位置或附近将该干燥水泥基组合物与水混合。
用于将干水泥基组合物与水混合的方法和设备没有特别限制，并且是本领域技术人员已知的。混合可以是连续的、半连续的或分批的。连续混合提供高材料生产量的优点。
在本发明上下文中，包含水的水泥基组合物也涉及湿组合物。
根据实施方案，如上所述的干水泥基组合物尤其是干砂浆、预混砂浆或干混凝土组合物的一部分。根据进一步的实施方案，如上所述的干水泥基组合物尤其是干砂浆、预混砂浆或干混凝土组合物的形式。本文中的干砂浆、预混砂浆或干混凝土组合物可以是单组分材料的形式。然而，本文中的干组合物也可以是多组分材料的形式，例如双组分或三组分材料。根据进一步的实施方案，例如通过将至少一种成分与干组合物的其它成分混合和/或通过将多组分材料的两种或更多种组分混合，在工作场所制备如上所述的干组合物。
在又一方面，本发明涉及如上所述的水泥基组合物作为水泥基瓷砖粘合剂、灌浆材料、自流平垫层、自流平覆盖层、抹灰、修补砂浆、砌筑薄接缝砂浆或混凝土、找平层、用于内部或外部使用的墙整平剂、非收缩灌浆、薄接缝砂浆、防水砂浆、锚固砂浆、喷射砂浆、填充砂浆或砌筑砂浆的用途。
水泥基瓷砖粘合剂尤其是根据标准EN 12004-1的。灌浆材料尤其是根据标准EN13888的。自流平垫层或自流平覆盖层尤其是根据标准EN 13813的。抹灰尤其是根据标准EN998-1的。修补砂浆尤其是根据标准EN 1504-3的。砌筑砂浆或混凝土尤其是根据标准EN998-2和EN 206-1的。找平层尤其是根据标准EN 13813的。非收缩灌浆尤其是根据标准EN1504-6的。薄接缝砂浆尤其是根据标准EN 998-2的。防水砂浆尤其是根据标准EN 1504-2的。锚固砂浆尤其是根据标准EN 1504-6的。喷射砂浆尤其是根据标准EN 1504-5的。
根据一个优选的实施方案，本发明的水泥基组合物或如上所述的可加工的水泥基组合物用作水泥基瓷砖粘合剂。根据另一个优选的实施方案，本发明的水泥基组合物或如上所述的可加工的水泥基组合物用作抹灰或抹灰体系的一部分。
通常，该用途涉及湿组合物，即还包含水且水/粉末比为0.1-0.6、优选0.2-0.5、尤其是0.2-0.35的水泥基组合物。调节水与粉末的重量比以控制湿组合物的流变性。较高量的水将导致更易流动的湿组合物而较低量的水形成糊状湿组合物。可以通过水的量调节流变性以产生具有从自流平到非常稠的流变性的湿组合物。
可以通过本领域技术人员已知的任何方式施用本发明的湿组合物。根据一个实施方案，湿组合物通过镘刀、凹口镘刀、刷子或辊施用。根据另一个实施方案，湿组合物以喷涂应用施用。根据又一个实施方案，湿组合物从合适的容器倾倒。
喷涂施用的优点是施用可以非常快速地和以连续的方式进行。用于这种喷涂施用的合适设备是本领域技术人员已知的。根据尤其优选的实施方案，本发明的方法以连续的方式进行。这种方法的特征在于水和干燥的水泥基组合物被连续地混合并以连续的方式供应到喷头。这允许连续的喷涂施用。
本发明的湿组合物可以单层或多层施用。多层施用的优点是可以获得更高的总层厚度。
底漆可在施涂本发明的湿组合物之前施涂到基材上。也可在多层施涂期间在本发明的湿组合物的不同层之间施涂底漆。
当与水混合时，本发明的水泥基组合物将开始凝固和硬化。本发明的湿组合物的凝固和硬化随时间进行，由此产生物理性质，例如抗压强度、拉伸粘合强度等。本发明的湿组合物将在各种温度下硬化。然而，优选在+1℃至+50℃、优选+5℃至+35℃的温度下硬化本发明的湿组合物。高度优选在约1023mbar的压力下硬化本发明的湿组合物。也可以在较高温度和升高的压力下，例如在高压釜中硬化和固化本发明的湿组合物。硬化通常在28天后完成。然而，尤其是根据温度、压力和湿度，硬化可以在小于28天后已经完成或持续超过28天。
本发明的组合物的一个优点是，与类似但仅基于普通波特兰水泥作为粘结剂的组合物相比，其变形性(根据标准EN 12002：2009在硬化28天后作为横向变形测量)显著改善。
本发明的另一个优点是，与不使用粉末状聚氨酯的相同组合物相比，通过加入粉末状聚氨酯，水泥基组合物的新制密度可以降低。降低的密度是有利的，因为这样的材料更容易施用并且对给定的载体(例如外立面)增加较少的重量。
根据实施方案，本发明的水泥基组合物具有根据标准EN 1015-6:2007测量的新制密度，其与相同但包含集料而不是粉末状聚氨酯的材料的新制密度相比更低。更低是指密度降低，例如降低1％，优选5％，更优选10％。
特别优选将聚氨酯泡沫或粉末状聚氨酯泡沫用于本发明的水泥基组合物。这种聚氨酯泡沫或粉末状聚氨酯泡沫如上所述。如果粉末状聚氨酯材料，例如研磨的聚氨酯泡沫太细，则将损失空气并且不会导致水泥组合物的新制密度降低。
添加根据本发明的粉末状聚氨酯对基于如上所述的复合粘结剂的水泥基组合物的需水量有影响。与不含粉末状聚氨酯的相同水泥基组合物相比，包含粉末状聚氨酯的水泥基组合物需要更多的水来获得相同的可加工性。
上述优点与水泥基瓷砖粘合剂、灌浆材料、自流平垫层、自流平覆盖层、抹灰、修补砂浆、砌筑薄接缝砂浆或混凝土、找平层、用于内部或外部使用的墙整平剂、非收缩砂浆、薄接缝砂浆、防水砂浆、锚固砂浆、喷射砂浆、填充砂浆或砌筑砂浆非常相关。
在另一方面，本申请因此还涉及一种改善水泥基组合物的柔韧性的方法，所述方法包含以下步骤：
a)混合5-50质量份、优选10-45质量份、更优选15-29质量份的复合水硬性粘结剂，0.1-4质量份、优选0.5-3质量份、更优选1-2质量份的粉末状聚氨酯，任选地50-90质量份、优选60-85质量份的集料，任选地其他矿物，任选地其他添加剂和水
b)将步骤a)中获得的混合物施加在载体上或将步骤a)中获得的混合物浇注到模具中，和
c)使所述混合物硬化以获得硬化体。
在一个优选的实施方案中，本发明涉及一种用于改善水泥基组合物的柔韧性的方法，所述方法包含以下步骤：
a)混合(在每种情况下相对于水泥基组合物的总干重计)5-50重量％、优选10-45重量％、更优选15-29重量％的复合水硬性粘结剂，0.1-4重量％、优选0.5-3重量％、更优选1-2重量％的粉末状聚氨酯，任选49-91重量％、优选60-84重量％的集料，任选其他矿物，任选其他添加剂和水
b)将步骤a)中获得的混合物施加在载体上或将步骤a)中获得的混合物浇注到模具中，和
c)使所述混合物硬化以获得硬化体。
如上所述的其他优选实施方案也适用于该方面。
在又一方面，本发明因此还涉及一种用于降低可加工的水泥质组合物的密度的方法，所述方法包含以下步骤：
a)混合5-50质量份、优选10-45质量份、更优选15-29质量份的复合水硬性粘结剂，0.1-4质量份、优选0.5-3质量份、更优选1-2质量份的粉末状聚氨酯，任选50-90质量份、优选60-85质量份的集料，任选的其他矿物，任选的其他添加剂，和
b)将步骤a)中获得的混合物与水以0.1-0.6、优选0.2-0.5、特别是0.2-0.35的水/粉末比混合。
在一个优选的实施方案中，本发明涉及一种用于降低可加工的水泥基组合物的密度的方法，所述方法包含以下步骤：
a)混合(在每种情况下相对于水泥基组合物的总干重计)5-50重量％、优选10-45重量％、更优选15-29重量％的复合水硬性粘结剂，0.1-4重量％、优选0.5-3重量％、更优选1-2重量％的粉末状聚氨酯，任选的49-91重量％、优选60-84重量％的集料，任选的其他矿物，任选的其他添加剂，和
b)将步骤a)中获得的混合物与水以0.1-0.6、优选0.2-0.5、特别是0.2-0.35的水/粉末比混合。
如上所述的其他优选实施方案也适用于该方面。
因此，在另一方面，还涉及一种同时改善水泥基组合物的柔韧性和降低密度的方法，所述方法包含以下步骤：
a)混合5-50质量份、优选10-45质量份、更优选15-29质量份的复合水硬性粘结剂，0.1-4质量份、优选0.5-3质量份、更优选1-2质量份的粉末状聚氨酯，任选地50-90质量份、优选60-85质量份的集料，任选地其他矿物，任选地其他添加剂和水
b)将步骤a)中获得的混合物施加在载体上或将步骤a)中获得的混合物浇注到模具中，和
c)使所述混合物硬化以获得硬化体。
在一个优选的实施方案中，本发明涉及一种同时改善水泥组合物的柔韧性和降低其密度的方法，所述方法包含以下步骤：
a)混合(在每种情况下相对于水泥基组合物的总干重计)5-50重量％、优选10-45重量％、更优选15-29重量％的复合水硬性粘结剂，0.1-4重量％、优选0.5-3重量％、更优选1-2重量％的粉末状聚氨酯，任选49-91重量％、优选60-84重量％的集料，任选其他矿物，任选其他添加剂和水
b)将步骤a)中获得的混合物施加在载体上或将步骤a)中获得的混合物浇注到模具中，和
c)使所述混合物硬化以获得硬化体。
如上所述的其他优选实施方案也适用于该方面。
另一个方面，本发明涉及通过硬化本发明的水泥基组合物而获得的硬化体。本发明尤其涉及硬化的水泥基瓷砖粘合剂、硬化的灌浆材料、硬化的自流平垫层、硬化的自流平覆盖层、硬化的抹灰、硬化的修补砂浆、硬化的砌筑薄接缝砂浆或混凝土、硬化的找平层、硬化的墙整平剂、硬化的非收缩灌浆、硬化的薄接缝砂浆、硬化的防水砂浆、硬化的锚固砂浆、硬化的喷射砂浆、硬化的填充砂浆、或硬化的砌筑砂浆，其中水泥基陶瓷粘合剂、灌浆材料、自流平垫层、自流平覆盖层、抹灰、修复砂浆、砌筑薄接缝砂浆或混凝土、找平层、墙整平剂、非收缩砂浆、薄接缝砂浆、防水砂浆、锚固砂浆、喷射砂浆、填充砂浆或砌筑砂浆中的任一种包含本发明的硬化的水泥基组合物或由其组成。
如上所述的其他优选实施方案也适用于该方面。
最后一个方面，本发明涉及用于水泥剂组合物的外加剂，所述水泥基组合物包含复合水硬性粘结剂，其中所述外加剂包含粉末状聚氨酯或基本上由粉末状聚氨酯组成。粉末状聚氨酯如上所述。
根据实施方案，本发明的外加剂由如上所述的粉末状聚氨酯组成。根据另一个实施方案，外加剂由如上所述的粉末状聚氨酯和如上所述的集料组成。在又一个实施方案中，外加剂包含如上所述的粉末状聚氨酯、如上所述的集料和任选的砂浆和/或混凝土工业中常见的其他材料，例如填料、塑化剂和/或超塑化剂、引气剂、消泡剂、稳定剂、流变改性剂，尤其是增稠剂、减水剂、可再分散的聚合物粉末、促进剂、缓凝剂、防水剂、强度增强添加剂、纤维、除尘剂、发泡剂、颜料、腐蚀抑制剂、杀生物剂、铬(VI)还原剂。
如上所述的其他优选实施方案也适用于该方面。
以下实施例将为本领域技术人员提供本发明的其它实施方案。它们并不意味着以任何方式限制本发明。
实施例
下表1示出了所使用的原料的概览。
表1：使用的原料
Figure BDA0004148137000000151
/>
Figure BDA0004148137000000161
测试方法：
除非另有说明，否则硬化在23℃和50％r.h下进行。
根据标准EN 1015-6:2007测量新制密度。
根据EN 1346：2008测量如表2和3中所示的硬化时间后的初始拉伸粘合强度以及20分钟开放时间后的拉伸粘合强度。
在硬化28天后，根据标准EN 12002：2009测量横向变形。
实施例1
实施例1显示了各种粉末状聚氨酯材料在复合粘结剂基水泥基组合物中的作用。
下表2示出了不是根据本发明的参考实施例Ref-1至Ref-3以及根据本发明的实施例1-1至1-3。
各混合物的组成在表1中给出。所有数字是指各个材料以g计的质量。OPC、GGBFS、CaCO3、硅砂和回收的PU和添加剂以各自量称重并且在23℃/50％r.h.下在Hobart混合器上的混合碗中混合3分钟。得到视觉上均匀的干混物。将水加入到该干混物中，其量使水与粉末的重量比(w/p比)如表2所示。然后继续混合1.5分钟。如上所述进行测量。
表2：各种回收的PU的效果
Ref-1 Ref-2 Ref-3 1-1 1-2 1-3
OPC II 35 35 21 21 21 21
GGBFS 14 14 14 14
CaCO3 30 30 30 30 30 30
硅砂 33 31.5 33 31.5 31.5 31.5
回收的PU I 1.5 1.5
回收的PU II 1.5
回收的PU III 1.5
添加剂 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9
w/p比 0.26 0.28 0.26 0.29 0.28 0.26
新制密度[kg/l] 1.71 1.64 1.69 1.56 1.64 1.58
初始粘合性7d[MPa] n.m. n.m. 0.87 0.68 0.60 0.75
粘合性，开放时间20min 7d[MPa] n.m. n.m. 0.32 0.27 0.31 0.10
初始粘合性28d[MPa] n.m. n.m. 1.13 1 0.9 0.95
横向变形28d[mm] 1.64 1.23 1.67 1.43 1.35 1.63
n.m.:未测量
从上表2可以看出，添加粉末状PU显著降低了给定水泥基组合物的新制密度(参见1-1至1-3vs Ref-3)。
表2中所示的粘合强度结果表明，本发明的水泥基组合物可以达到对于例如根据EN 12004-1:2017的C1型水泥基瓷砖粘合剂而言足够高的值。
此外，从表2可以看出，与在基于纯OPC的组合物中使用粉末状聚氨酯相比，在基于复合粘结剂的组合物中使用粉末状聚氨酯增加了横向变形(参见实施例1-1至1-3vs Ref-2)。
实施例2
实施例2显示了将粉末状聚氨酯添加到不同复合粘结剂中的效果。
下表3示出了不是根据本发明的参考实施例Ref-4以及根据本发明的实施例2-1至2-4。
各实施例的组成示于表3中。所有数字均指各材料的质量(以g计)。以与上述实施例1相同的方式制备各组合物。
表3:各种复合粘结剂与粉末状的PU的效果
Ref-4 2-1 2-2 2-3 2-4
OPC I 28 17 9.2 20 25.6
GGBFS 11 8.7
BOFS 9.2
CaSO4 0.5
Ca(OH)2 7.6
硅粉 2
硅砂 68 68 68 68 68
回收的PU I 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4
促进剂 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6
添加剂 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
水/粉末之比 0.24 0.24 0.23 0.28 0.25
新制密度[kg/l] 1.52 1.46 1.44 1.54 1.53
初始粘合性7d[MPa] 1.27 1.01 0.97 0.93 1.25
粘合性，开放时间20min 7d[MPa] 0.37 0.49 0.56 0.72 n.m.
初始粘合性28d[MPa] 1.14 1.03 1.07 1.09 1.11
横向变形28d[mm] 2.38 2.56 3.12 2.63 2.56
n.m.:未测量
从上表3可以看出，本发明配方2-1至2-4的粘合强度值足够高，从而符合根据EN12004-1:2017的C1型水泥基瓷砖粘合剂的要求。
此外，从表3中可以看出，与在基于纯OPC的组合物中使用粉末状聚氨酯相比，在基于复合粘结剂的组合物中使用粉末状聚氨酯大大增加了横向变形(参见实施例2-1至2-4vsRef-4)。
实施例3
实施例3显示了水泥基组合物的组成变化的影响。
下表4示出了不是根据本发明的参考实施例Ref-5至Ref-7以及根据本发明的实施例3-1至3-4。
各实施例的组成示于表4中。所有数字均指各材料的质量(以g计)。以与上述实施例1相同的方式制备各组合物。
表4:水泥基组合物的组成的变化影响
Figure BDA0004148137000000191
n.a.:不能施加因此不能测量

Claims (15)

1.水泥基组合物，特别是干砂浆，其特征在于其包含：
a)5-50质量份、优选10-45质量份、更优选15-29质量份的复合水硬性粘结剂，
b)0.1-4质量份、优选0.5-3质量份、更优选1-2质量份的粉末状聚氨酯，和
c)任选50-90质量份、优选60-85质量份的集料。
2.权利要求1的水泥基组合物，其特征在于所述复合水硬性粘结剂包含根据EN 197-1:2018的CEM I、CEMII、CEMIII、CEMIV、CEM V或CEM VI和至少一种辅助胶结料。
3.根据权利要求1的水泥基组合物，其特征在于所述复合水硬性粘结剂选自根据EN197-1:2018的CEMII、CEMIII、CEM IV、CEM V或CEM VI。
4.根据权利要求2的水泥基组合物，其特征在于所述辅助胶结料选自煅烧粘土、粉煤灰、硅粉、凝灰岩、火山灰、浮石、珍珠岩、硅藻土、稻壳灰、烧灼的页岩、石灰石、矿渣及其混合物。
5.根据权利要求2的水泥基组合物，其特征在于所述辅助胶结料选自矿渣，特别优选选自研磨的粒状高炉矿渣和/或选自碱性氧气炉炉渣。
6.权利要求2、4和5中至少一项的水泥基组合物，其特征在于CEM I、CEMII、CEMIII、CEMIV、CEM V或CEM VI中的任一种与辅助胶结料的重量比为16:1-1:5，优选10:1-1:2，更优选4:1-1:1。
7.根据前述权利要求中至少一项的水泥基组合物，其特征在于其进一步包含：
d)一种或多种其他矿物，其选自硫酸钙，尤其是硬石膏、α-或β-半水合物或二水合物形式的，铝酸钙，高铝水泥，硫铝酸钙水泥，和石灰，尤其是符合标准EN 459-1:2015的天然水硬性石灰、配制石灰、水硬性石灰和/或气硬性石灰形式的。
8.根据前述权利要求中至少一项的水泥基组合物，其特征在于所述粉末状聚氨酯材料的粒径为0.5μm-8mm，优选0.8μm-5mm，更优选10μm-3mm，尤其是50μm-1mm或1mm-3mm。
9.根据前述权利要求中至少一项的水泥基组合物，其特征在于粉末状聚氨酯的体积比为2-20体积％，更优选2-10体积％，尤其是3-9体积％，相对于粉末状聚氨酯和集料的总组合体积计。
10.一种可加工水泥基组合物，其通过将根据权利要求1-9中至少一项所述的水泥基组合物，特别是干砂浆，与水以0.1-0.6、优选0.2-0.5、尤其是0.2-0.35的水/粉末重量比混合而获得。
11.通过硬化根据权利要求10的可加工水泥基组合物获得的硬化体。
12.用于改善水泥基组合物的柔韧性的方法，所述方法包含以下步骤：
a)混合5-50质量份、优选10-45质量份、更优选15-29质量份的复合水硬性粘结剂，0.1-4质量份、优选0.5-3质量份、更优选1-2质量份的粉末状聚氨酯，任选地50-90质量份、优选60-85质量份的集料，任选地其他矿物，任选地其他添加剂和水，
b)将步骤a)中获得的混合物施加在载体上或将步骤a)中获得的混合物浇注到模具中，和
c)使所述混合物硬化以获得硬化体。
13.用于降低可加工的水泥基组合物的密度的方法，所述方法包含以下步骤：
a)混合5-50质量份、优选10-45质量份、更优选15-29质量份的复合水硬性粘结剂，0.1-4质量份、优选0.5-3质量份、更优选1-2质量份的粉末状聚氨酯，任选地50-90质量份、优选60-85质量份的集料，任选地其他矿物，任选地其他添加剂，和
b)将步骤a)中获得的混合物与水以0.1-0.6、优选0.2-0.5、特别是0.2-0.35的水/粉末比混合。
14.根据权利要求1-9的水泥基组合物或根据权利要求10的可加工水泥基组合物作为抹灰或作为抹灰体系的一部分的用途。
15.根据权利要求1-9的水泥基组合物或根据权利要求10的可加工水泥基组合物作为瓷砖粘合剂的用途。
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