DE2106813A1

DE2106813A1 - Stable epoxide resin/hardener/pptd silica powder mixt - - strengthening additive for mortar and concrete

Info

Publication number: DE2106813A1
Application number: DE19712106813
Authority: DE
Inventors: Klaus 7146 Tamm. P Weller
Original assignee: Lechler Chemie GmbH
Current assignee: Sika Holding GmbH
Priority date: 1971-02-12
Filing date: 1971-02-12
Publication date: 1972-08-17

Description

Gemisch, insbesondere als festigkeitssteigernder Zusatz zu Zementmörteln und Beton Die Erfindung bezieht sich auf ein Gemisch, insbesondere als festigkeitssteigernder Zusatz zu Zementmörteln und Beton, hergestellt unter Verwendung von flüssigen Glycidylpolyäthern als Harzanteil und flüssigen Härtungsmitteln.
Es ist bekannt daß Glycidylpolyäther, wie sie z.B. bei der Reaktion von Epichlorhydrin mit isehrwertigen Phenolen in Gegen wart von Alkalihydroxid entstehen, durch Zusatz von Härtungsmitteln, wie Polyaminen oder Polyamidoaminen, zu wertvollen polymeren Stoffen nach dem Polyadditionsmechanismus gehärtet werden können.
Weiterhin ist es bekannt, daß Zusätze von Gemischen aus Epoxidharz und Härtungsmitteln zu Zementmörtel und Beton deren Biege zu und Druckfestigkeit erheblich steigern.
Außerdem werden wasserlösliche oder in Wasser dispergierbare thermoplastische Kunststoffe, Kunststoffpulver und Kunststoffdispersionen, wie z.B. Polyvinylacetat und Polyvinylpropionat, zur Erhöhung der mechanischen Festi<jkeitseigenschaften von hydraulischen erhärtenden Massen eingesetzt.
Gemische aus Glycidylpolyäthern und Härtungsmitteln haben jedoch den Nachteil, daß sie als solche nur kurze Zeit lagerfähig sind sie müssen also bald nach dem Vermischen verarbeitet werden.
Infolgedessen können solche Gemische dem Zementmörtel oder Beton erst unmittelbar vor der Verarbeitung beigemischt werden. Der Verarbeiter muß demzufolge ein Mehrkomponentensystem, bestehend aus Zement, Wasser, Zuschlägen, Epoxidharz und Härter mischen, wobei erfahrungsgemäß die Probleme von Vielkomponentensystemen, wie Mischfehler, Inhomogenität, auftreten können.
In der kanadischen Patentschrift Nr. 718 962 wird ein Verfahren beschrieben, nach welchem ein Zweikomponentensystem aus Portlandzement, Kalkhydrat, Füller, Epoxidharz und härter hergestellt wird, wobei das Epoxidharz dem Zementanteil in solcher Menge zugesetzt wird, daß die Mischung pulverförmig bleibt. Der Härter, in diesem Fall ein Polyamidoamin mit Netzmittelzusatz, darf indessen als zweite Komponente erst unmittelbar vor der Verarbeitung des Zements diesem zugesetzt werden.
Weiterhin ist in der kanadischen Patentschrift Nr. 797 898 eine Mörtelmischung beschrieben, welche neben Zusätzen von thermoplastischen Kunststoffen (Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat) geringe Anteile eines Epoxidharzes enthält, welches in flüssiger Phase auf den Sandzuschlag aufzusprühen ist; Härtungsmittel für das Epoxidharz werden in diesem Fall nicht zugesetzt.
Aus weiteren Veröffentlichungen ist bekannt, daß Einkomponenten-Epoxidharzsysteme hergestellt werden können, wobei das Härtungsmittel über ein sogenanntes Molekularsieb absorbiert und dann dem flüssigen Epoxidharz beigemischt wird. Auf diese Weise werden Produkte mit begrenzter Lagerzeit erzielt.
Alle bisher bekanntgewordenen Kunststoffzusätze duroplastischer Art zur Steigerung der Festigkeitswerte von Zementmörtel und Beton basieren also auf Systemen, bei denen zumindest einer der reaktiven Partner, also Glycidylpolyäther oder Härter, in flüssiger Form zugesetzt werden muß. Einlcomponentige, lagerfähige Zusätze sind bisher nur von thermoplastischen Kunststoffen in Form wasserlöslicher oder wasserdispergierbarer Pulver bekannt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Gemisch der eingangs genannten Art zu schaffen, welches als solches unter Ausschluß von Feuchtigkeit praktisch unbegrenzt lagerfähig ist.
Die Erfindung zeichnet sich ihrem Grundgedanken nach dadurch aus, daß Harzanteil und Härter bereits vor ihrer Vermischung im stöchiometrischen Verhältnis jeweils Anteile an pulverförmiger gefällter Kieselsäure enthalten. Die Kieselsäureanteile bewirken eine Pulverisierung der Gemisch-Komponenten und damit auch des Gemisches selbst, so daß dieses lagerfähig wird. Der durch die Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin, daß das Gemisch dem Zement von vornherein beigemengt werden kann, ohne die Lagerfähigkeit des Zements ZU beeinträchtigen0 Die oben geschilderten Nachteile werden somit vermieden Im einzelnen ist das erfindungsgemäße Gemisch dadurch gekennzeichnet, daß der Gemengeanteil aus Harz und Kieselsäure aus 10 - 50 GT gefällier Kieselsäure mit einer Oberfläche von 50 - 700 m²/g und 10 - 80 GT Glycidylpolyäther mit einem Epoxidäquivalentgewicht von 180 - 750 besteht, und ferner dadurch, daß der Gemengeanteil aus Härtungsmittel und Kieselsäure aus 10 - 50 GT Gefällter Kieselsäure mit einer Oberfläche von 50 - 700 m²/g und 10 - 80 GT Härtungsmittel mit eine Wasserstoffäquivalentgewicht von 20 - 190 besteht.
Sofern dem Gemisch - wie bereits oben angedeutet - von vornherein Zementpulver oder andere hydraulische Bindemittel und gegebenenialls Zuschlagstoffe zugesetzt sind, wird in vorteilhafter Weit;erbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Zement-Kunststoff-Iakter Z/K = 0,01 - 0,20 beträgt.
Es hat sich gezeigt, daß mit reaktivem Epoxidharz-Härter-Pulver vermischtes Zemenimehl bei Aufbereitung mit Wasser und Zuschlägeb im üblichen Zwangmischern Mörtel bzw. Beton ergibt, welcher nach Erhärtung so hohe Festigketiswerte wie mit flüssigen Glycidylpolyäther/Härtungsmittel-Gemischen modifizi erter Mörtel oder Beton aufweist Die Festigkeit von mit thermoplastischen Kunststoffen verstärktem Mörtel oder Beton wird erheblich. übertroffen.
Bevorzugt werden zur Herstellung vorgenannter reaktiver, duroplastisch aushärtender, freifließender Epoxidharz/ilärter-Pulver folgende Rohstoffe eingesetzt: a) Glycidylpolyäther von mehrwertigen Phenolen, erhalten durch die Reaktion eines mehrwertigen Phenols in einem Ueberschuß von Epichlorhydrin mit Natriumhydroxid. Solche Polyhydrophenole schließen die folgenden Verbindungen ein: p,pr - Dihydroxidiphenylpropan, Resorcinol, Hydrochinon, 4,4 Dihydroxybenzophenon, Bis-(4-hydroxyphenyl-) aethan, 1,5 Dihydroxynaphtalin, 4,4' - Dihydroxybiphenyl, Novolakharze usw.
Weitere Epoxidharze sind epoxidierte Kohlenwasserstoffe wie zvB.
Vinylcyclohexendioxid, Butadiendioxid, Dicyclopentadiendioxid, epoxidiertes Polybutadien und Llmonendioxid.
Zum Einsatz nach der Erfindung kommen vorzugsweise EpoxitSharze mit Epoxidäquivalentgewichten von 180 - 750, welche bei Raumtemperatur flüssig sind.
b) Als Härtungsmittel dienen flüssige Polyamine aliphatischer, cycloaliphatischer und aromatischer Art, ferner Abkömmlinje vorgenannter Amine, sowie Umsetzungsprodukte davon, die Polyamidoamine oder Polyamidoimidazoline, vorzugsweise mit Wasserstoffäquivalentgewichten von 20 - 190.
c) Als Trägermaterial für die Epoxidharze und Härtungsmittel dient erfindungsgemäß gefällte Kieselsäure mit vorzugsweise folgenden Eigenschaften: Oberfläche 50 - 700 m²/g Stampfvolumen 300 - 1650 ml/100 g SiO2-Gehalt 75 - 95 % Mittlere Primärteilchengröße 8 - 40 Nillimikron Beispiel 1 Herstellung des erfindungsgemäßen Epoxidharzpulvers aus 10 - 50 Gr gefällter Kieselsäure der unter c) angeführten Spezifikation 10 - 80 GT Glycidylpolyäther der unter a) angeführten Spezifikation.
Die gefällte Kieselsäure wird in einem Ansatzbehälter vorgelegt, das Epoxidharz wird unter ständigem Rühren unter einem schnelllaufenden Ruhraggregat kontinuierlich zudosiert bis ein homogenes, feinkörniges, fraifließendes Pulver vorliegt, Dickflüssige Epoxidharze werden analog zur Erzielung einer günstigen Viskosität nach vorhergehender Erwärmung zudosiert.
Beispiel 2 Herstellung des erfindungsgemäßen Härterpulvers aus 10 - 50 Gr gefällter Kieselsäure der unter c) angeführten Spezifikation 10 - 80 Gr Härtungsmittel der unter b) angeführten Spezifikation.
Die Herstellung erfolgt gemäß Beispiel 1.
Beispiel 3 Herstellung des erfindungsgemäßen lagerstabilen Pulvergemisches aus den nach Beispiel 1 und Beispiel 2 erhaltenen Pulvern.
Die nach Beispiel 1 und 2 hergestellten Pulver welche auch getrennt lagerstabil sind, werden mit einem üblichen Zwangsmischer nach dem aus dem Epoxidäquivalentgewicht des Epoxidharzpulvers und dem Wasserstoffäquivalentgewicht des Härterpulvers zu berechnenden stöchiometrischen Reaktionsvrehältnis zusammengemischt. Es entsteht ein vollreaktives unter Feuchtigkeits und Wasserausschluß lagerstabiles Pulver.
Das nach Beispiel 3 hergestellte Pulvergemisch kann auch ei des Aufbereitung von Zementmörtel oder Beton unmittelbar beigemischt werden. Dabei wird zweckmäßig ein Zement-Wasserfaktor von. w/W -0,3 - 0,6 und ein Zement-Kunststoffaktor von Z/K = 0,01 . 0,02 eingehalten.
Beispiel 4 Verwendung des nach Beispiel 3 hergestellten Pulvergemischs zur Vermischung mit Zementpulver Das nach Beispiel 3 hergestellte Pulver wird mit Zement unter Einhaltung eines Zement-Kunststoffaktors von Z/K = 0,01 - 0,02 gemischt. Es entsteht ein einkomponentiges, trockenes und lagerstabiles Zement-kunststoffpulver, welches wie normaler Zement verarbeitet wird, nach der Aushärtung aber Endprodukte mit verbesserten Eingeschaften, insbesondere mit erhöhten mechanischen Festigkeitswerten liefert.
Die Pulver bzv. Pulvergemische nach den Beispielen 1 bis 4 können bei der Herstellung der verschiedensten Gegenstände aus Zenent, Zementmörtel und Zementbeton iitverwendet werden, um ihre mechanische Festigkeit, ihre Dichtigkeit und ihre chemische Beständigkeit zu erhöhen. Als Beispiele seien Einpreßmörtel zementgebundene Bauteile, Bausteine, Bauplatten, Röhren und Fertiglelemente genannt

Claims

Patentansprüche 1. Gemisch, insbesondere als festigkeitssteigernder Zusatz zu Zementmörteln und Beton, hergestellt unter Verwendung von flüssigen Glycidylpolyäthern als Harzanteil und flüssigen Härtungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß Harzanteil und Härter bereits vor ihrer Vermischung im stöchiometrischen Verhältnis jeweils Anteile an pulverförmiger gefällter Kieselsäure enthalten.
2. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gemengeanteil aus Harz und Keiselsäure aus 10 - 50 GT gefällter Kieselsäure mit einer Oberfläche von 50 - 700 m² und 10 - 80 GT Glycidylpolyäther mit einem Epoxidäquivalentgewicht von 180 - 750 besteht.
3. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gemengeanteil aus Härtungsmittel und Kieselsäure aus 10 - 50 GT gefällter Kieselsäure mit einer Oberflächen von 50 - 700 m²/g und 10 - 80 GT Härtungsmittel mit einem Wasserstoffäquivalentgevicht von 20 - 190 besteht.
4. Gemische bzw. Gemenge nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihnen Zementpulver oder andere hydraulische Bindemittel und gegebenenfalls Zuschlagstoffe zugesetzt sind.
5. Gemisch bzw. Gemenge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zement-Kunststoffaktor Z/K = 0,01 - 0,20 beträgt.
6. Verfahren zur Herstellung von Zementmörtel oder Beton unter Yervend1lng bzw, Mitverwendung der Gemische bzw.

Gemenge laut Ansprüchen 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zement-Wasser-Faktor von Z/W n 0,3 - o,6 und ein Zement-Sunststoff-Faktor von Z/W = 0,01 - 0,20 eingehalten wirdo