DE2403444A1

DE2403444A1 - Zusatzmittel fuer moertel und beton

Info

Publication number: DE2403444A1
Application number: DE2403444A
Authority: DE
Inventors: Bertold Bechert; Rolf Dipl Chem Dr Fikentscher; Knut Dipl Chem Dr Oppenlaender
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1974-01-25
Filing date: 1974-01-25
Publication date: 1975-08-07
Also published as: BE824411A; SE7500682L; FR2259069B3; IT1026459B; FR2259069A1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Zusatzmittel für Mörtel und Beton in Form einer wäßrigen Polymerisat-Dispersion mit einem entschäumenden Zusatz auf Basis von Gemischen oxalkylierter Fettalkohole und anderer Oxalkylierungsprodukte.

Unter Polymerisat-Dispersionen werden im folgenden auch Dispersionen von Naturlatex verstanden. Unter Beton und Mörtel sollen Mischungen aus Zement und den üblichen Zuschlagstoffen, unter Mörtel der übliche Zementmörtel sowie auch Kalk- und Gipsmörtel ohne Zementgehalt verstanden werden.

Als Zusätze zu Beton und Mörtel werden bekanntlich Polymerisat-Dispersionen verwendet, um die Festigkeit zu erhöhen, die Haftfestigkeit von beispielsweise Reparatustellen zu verbessern oder auch um die Wasserdurchlässigkeit zu vermindern. Geeignete Polymerisat-Dispersionen erhält man im allgemeinen, indem man olefinisch "ungesättigte Monomere unter Zusatz von Emulgatoren in Wasser emulgiert und polymerisiert. Geeignete Polymerisat-Dispersionen sind beispielsweise solche auf Basis von Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylestern, wie Polyvinylacetat und Polyvinylpropionat, Polyvinyläthern, Styrolpolymerisaten, Butadien-Copolymerisaten, Polychlorbutadien, sowie Polyacrylsäureestern und Polymethacrylsäureestern sowie Maturkautschuk-Latices. Zur Herstellung derartiger Polymerisat-Dispersionen werden als Emulgatoren häufig anionaktive Verbindungen, wie Salze von Carbon-Säuren (z.B. Fettsäuren, Arylaminocarbonsäuren, Alkylsulfamidocarbonsäuren), Salze saurer Schwefelsäureester (Sulfate) wie sulfatierte öle, Fette, Fettsäuren und deren Derivate, Alkylsulfate, sulfatierte Fettsäurealkanolamide, sulfatierte PoIyglykolätherderivate, Salze von Sulfonsäuren (Sulfonate), wie Alkylsulfonate, Kondensationsprodukte von Oxy- und Aminoalkanol-

- 2 -JI37/73 509832/039S

- j! - O.Z. 30

sulfonsäuren, Salze von Alkylsulfopolycarbonsäureestern, Alkylary!sulfonate und Salze von Alkylarylpolyglykoläthersulfonaten, sowie, gegebenenfalls im Gemisch mit anionischen Emulgatoren der genannten Art, nichtionisehe Verbindungen, wie Fettsäureester von Polyalkoholen, Fettsäurealkanolamide, Äthylenoxidaddukte an Fettsäuren, Fettalkohole, Fettsäureamide und Fettamine sowie an Alkylphenole wie besonders n-Nony!phenol und p-Isononylphenol -rrr In manchen Fällen sind auch kationaktive Verbindungen, wie Salze von aliphatischen Aminen und quartäre Alkylammoniumsalze als Emulgatoren in derartigen Polymerisat-Dispersionen enthalten.

Zusätzlich können derartige Polymerisat-Dispersionen in manchen Fällen Schutzkolloide, wie Polyvinylakohole, Celluloseäther oder Vinylpyrrolidon-Polymerisate enthalten.

Ein Nachteil von Polymerisat-Dispersionen der genannten Art ist dabei ihr Gehalt an Emulgatoren, der für ihre Lagerstabilität erforderlich ist, da hierdurch beim Anmischen des Betons oder Mörtels Schaum gebildet wird, wodurch Luft eingemischt wird. Durch den Luftgehalt (Luftporengehalt) werden nach dem Aushärten der hydraulischen Bindemittel schlechtere Festigkeitswerte erhalten, als ohne Luftporengehalt.

Um das Schäumen der Polymerisat-Dispersionen zu unterbinden, hat man schon Entschäumer zugesetzt«. Diese zeigen jedoch im allgemeinen erst nach Zusatz großer Mengen eine befriedigende Wirksamkeit, doch führt dies in manchen Fällen zu einer zu weitgehenden EntStabilisierung der Polymerisat-Dispersionen. Außerdem wird durch eine derartige überdosierung an Entschäumungsmittel oft das Abbindeverhalten von Mörtel und Beton nachteilig beeinflußt, wodurch es zu Schwierigkeiten bei der Weiterverarbeitung der hydraulischen Bindemittel kommt. Außerdem verlieren die bekannten Entschäumungsmittel im Gemisch mit manchen Polymerisat-Dispersionen schon nach kurzer Lagerzeit ihre Wirksamkeit und rahmen auf, wodurch sich auf der Oberfläche der Polymerisat-Dispersionen lästige, teilweise farbige Fettaugen bilden.

Aus der DAS 1 495 7^8 ist es bekannt, Polymerisat-Dispersionen ■ als entschäumende Zusätze Gemische aus (a) einem tertiären Ester

SG9832/0395 - 3 -

- Jt - O.Z. 30

der o-Phosphorsäure mit einem oder verschiedenen Alkoholen mit mindestens 5 C-Atomen und (b) mindestens einem Polyglykoläther des Äthylenglykols, der ein Anlagerungsprodukt von fithylenoxid an einem Alkylphenol oder an einem Polypropylenoxid ist, zuzusetzen. Diese Zusatzmittel sind jedoch zum Teil giftig oder riechen stark oder läßt ihre Verseifungsfestigkeit zu wünschen übrig. Außerdem neigen manche dieser Zusatzstoffe zum Aufrahmen.

Schließlich ist es aus der DAS 1 646 524 bekannt, Polymerisat-Dispersionen als entschäumende Zusätze ojäth" yierte, 12 - 22 C-Atome enthaltende Pettalkohole, gegebenenfalls im Gemisch mit anderen Oxalkylierungsprodukten, z.B. von äthoxyliertem Oleylamin zuzusetzen. Derartige Gemische"sind aber wenig wirksam.

Es wurde nun gefunden, daß Zusatzmittel für Mörtel und Beton in Form wäßriger Polymerisat-Dispersionen mit einem entschäumenden Zusatz auf Basis von Gemischen von oxalkyierten, 12 - 22 C-Atome enthaltenden Fettalkoholen und Oxalkyierungsprodukten anderer Stoffe eine besonders starke entschäumende Wirkung haben, wenn sie' Zusätze an oxalkylierten Fettalkoholen (I) enthalten, die durch Anlagerung von Propylenoxid an die Fettalkohole hergestellt sind und zusätzlich als Oxalkylierungsprodukte anderer Stoffe solche der allgemeinen Formel

(II) R-C-O- (C₅H₁₁O) (CJEL-O) (C-Η,Ο) -C-R 0 ' °

in der R = C_nH_2n+1 mit η = 14 bis 28, χ = 10 bis 100 und y = 2 bis 35 sind.

Derartige Zusätze, d.h. Polymerisat-Dispersionen im Gemisch mit Alkylenoxid-Addukten (I) und (II) sind zudem besonders lagerstabil urri rahmen auch bei langer Lagerung nicht auf. Störende Fettaugen.werden auf ihrer Oberfläche nicht gebildet. Im allgemeinen enthalten die Zusatzmittel 0,01 bis 10 Gew.%„ bezogen auf ihren Polymerisat-Gehalt, vorzugsweise 0,03 bis 1 Gew.% des Gemisches aus Oxalkylierungsmitteln (I) und (II). Demgegenüber

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O.Z.

2403U4

beträgt beispielsweise der Gehalt an Oxalkylierungsprodukten in den Zusatzmitteln der DAS 1 646 524 und der DAS 1 495 7^8 5 bis 15 bzw. 2,5 bis 20 Gew.%, bezogen auf den Polymerisat-Gehalt der Dispersionen.

Oxalkylierungsprodukte (I) können in an sich bekannter Weise durch alkali-katalysierte Polyoxypropylierung von Fettalkoholen mit 12 - 22, vorzugsweise 16 - 20 C-Atomen, hergestellt sein. Sie enthalten meist 5 bis 100, vorzugsweise 10 bis 50, Propylenoxidreste angelagert. Als Fettalkohole kommen hierfür beispielsweise Laurylalkohol, Stearylalkohol, Talgfettalkohol, Palmitylalkohol und Oleylalkohol sowie ferner CLg - Cp_?~Ziegler~Alfole in Frage. Geeignete Oxalkylierungsprodukte der allgemeinen Formel (II) können in an sich bekannter Weise durch Säure katalysierte Veresterung von Polyalkylenglykoläthern, z.B. von Propylenoxid-Äthylenoxid-Blockcopolymerisaten mit Fettsäuren erhalten xverden. Hierbei enthält der Fettsäurerest R vorzugsweise 16 bis 22 C-Atome und leitet sich mit besonderem Vorteil von (pocosfettsäure, Stearinsäure, Talgfettsäure, Palmitinsäure oder ab. Die Propylenoxid-Alkylenoxid-Blockcopolymerisate enthalten im allgemeinen 10 bis 100, vorzugsweise 20 bis 50 Propylenoxid-Einheiten und im allgemeinen 2 bis 35_S vorzugsweise 10 bis 40 Äthylenoxid-Einheiten. Propylenoxid-Alkylenoxid-Blockcopolymerisate sowie deren Veresterungsprodukte der genannten Art sind im Handel erhältlich. In den erfindungsgemäßen Zusatzmitteln kann das Mischungsverhältnis der Oxalkylierungsprodukte (I) zu den Oxalkylierungsprodukten (II) in weitem Bereich variiert werden. Es liegt im allgemeinen im Bereich von 1:5 bis 5:1 und ein Mischungsverhältnis von 1:2 bis 2:1 wird vorgezogen. Das Zumischen der Oxalkylierungsprodukte (I) und (II) zu den Polymerisat-Dispersionen kann beispielsweise unter Rühren bei Raumtemperatur oder wenig erhöhter Temperatur, oft im Temperaturbereich von 40 bis 80°C erfolgen.

überraschenderweise zeigen Zusatzmittel auf Basis von Polymerisat-Dispersionen, die entweder polyoxpropylierten Fettalkohol (I) oder Ester (II) enthalten, keine ausreichend entschäumte Wirkung.

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- $ - O. Z. 30 346

Als Maß für die entschäumende Wirkung wird in den folgenden Beispielen das Ausbreitmaß und der Luft-Gehalt sowie in den Beispielen der Tabelle 2 zusätzlich die Biegezugfestigkeit und Druckfestigkeit von einem Zementmörtel bzw. von daraus hergestellten Normprismen (4x4xl6cm, nach DIN 1164 geprüft) für verschiedene Polymerisat-Dispersionen angegeben. Die in den Tabellen angegebenen Polymerisat-Dispersionen enthalten als Polypropylenoxid-Addukte (I) propoxylierten Stearylalkohol mit 20 bis 30 Mol Propylenoxid-Einheiten, als Polyalkylenoxid-Ester (II) den Diester Stearinsäure mit einem Blockcopolymerisat _s das aus 30 bis HO Mol Propylenoxid und 2x 12 bis 15 Mol Äthylenoxid aufgebaut ist. Die Menge an Alkylenoxid-Addukt (I) und (II) ist in den Tabellen 1 und 2 angegeben. Der Versuchsmörtel hat jeweils folgende Zusammensetzung:

1 Gewichtsteil Portlandzement 350 P

1 Gewichtsteil Normsand I, Körnung 0 - 0,2 mm

2 Gewichtsteile Normsand II, Körnung 0,6 - 2 mm

0,5 Gewichtsteile Wasser, Wasser-Zement-Paktor (WZP) = 0,5.

Hierzu kommen jeweils verschiedene Mengen an Kunststoff-Dispersion (vgl. Tabellen 1, 2 und 3)> deren Wassergehalt jeweils in den oben angegebenen 0,5 Gewichtsteilen Wasser enthalten ist (Anmachwasser). Das Zumischen erfolgt derart, daß jeweils die Oxalkylierungsprodukte bei einer Temperatur von 20° unter Rühren mit den Polymerisat-Dispersionen gemischt werden. Die erhaltenen Gemische werden in einem handelsüblichen Labormischer zu der zuvor ohne Wasserzusatz trocken hergestellten Mischung aus dem Portlandzement, Normsand I und Normsand II zugefügt, wobei jeweils eine Minute bei einer Umdrehungszahl des Labormischers von 15 je Sekunde gemischt wird. Im folgenden sind in den Tabellen 1 und die Ergebnisse für 10 erfindungsgemäße Zusatzmittel als Beispiele zusammengefaßt und dort jeweils die Art und Menge der Kunststoff-Dispersion angegeben.

- 6 509832/0396

Tabelle ί

Nr. Polymerisat-Dispersion

Polymerisat Polymerisatgehalt,

bezogen auf die Dispersion {%)

Zusatz von	VJl	Zusatzmenge	Ausbreit	Luft
Dispersions	"	des Ent	maß (cm)	gehalt
feststoff,	ti	schäumers be		(VoI %)
bezogen auf	tt	rechnet auf
Zement (%)	10	Dispersion {%)
-	tt	-	13,9	4,6
tt	0,1	11,5	5,2
It	0,3	11,6	5,2
10	0,5	12,5	5,0
tt	1	11,6	4,5
ti	0,1	14,2	4,1
ti	0,3	14,6	4,1
tt	0,5	14,7	4,0
10	1	14,4	4,0
It	0,1	13,2	5,0
It	0,3	13,6	4,8
It	0,5	13,3	4,7
II	1	13,4	4,7
10	2	13,2	5,2
Il	0,02	13,7	8,0
Il	0,1	13,7	4,9
It	0,3 '	13,7	4,4
0,5	13,2	4,4
1	12,8	4,3
0,1	13,7	5,0
0,3	13,7	4,8
0,5	13,7	4,8
1	12,8	4,8

keine Vergleichversuch 1 Polystyrol,

Mischpolymerisat Acrylsäure-n-butylester/Styrol 1:1

Mischpolymerisat Acrylsäure-n-butylester/Styrol 1:1,2'

	1	a)
		b)
		c)
cn		d)
O CO	2	a)
OO		b)
CO		c)
ISJ		d)
'039	3	a) b)
cn		c)
		d)
		e)
	4	a)
		b)
		c)
		d)
		e)
	5	a)
		b)
		c)
		d)

50

Mischpolymerisat 50 Vinylpropionat/Vinylchlorid 1:0,8

Mischpolymerisat 50 Vinylpropionat/Vinylchlorid 3:1

VjJ -£■-

Tabelle 2

Nr. Polymerisat-Dispersion

Polymerisat Dispersion
Peststoffgehalt in
Gewichts SS
bezogen auf

die Dispersion (%)

Zusatz von Zusatzmenge Wasser-Dispersions- des Entschäu- Zementfeststoff mers berechnet Paktor bezogen auf Dispersion W/Z
auf Zement (,%)

Ausbreit- Luft- Biegezugfestigmaß (cm) gehalt nach 28 Tagen
(S)

trocken naß
gelagert gelagert
kp/cm^ kp/cm^

Druckfestignach 28 Tagen

trocken

naß

gelagert gelagert kp/cir.2 kp/cm²

keine, Vergleichsversuch 2

13,9

1,6

68,5 69,1

383

119

	b	a)	Polystyrol	50
		b)
		c) d)
O
CD	7	a)	Mischpolymerisat-	50
OO		b)	Acrylsäure-n-
OO		c)	butylester/
		d)	Styrol 1:1
-^		e)
O	8	a)	Mischpolymerisat-	50
		b)	Acrylsäure-n-
CD		c)	butylester/Styrol
in		d)	1:1,2,
		e)
		f)
	9	a)	Mischpolymerisät-	50
		b)	Vinylopionat
		c)	Vinylchlorid 1:0,8
		d)
	10	a)	Mis chpolymerisat-	50
		b)	Vinylpropionat
		c)	Vinylchlorid 3:1
		d)

10

0,1
0,3
0,5
1

0,1

0,3

0,5

0,1

0,5

0,1
0,3
0,5
1

0,1
0,3
0,5

0,12 0,12 0,12 0,12 0,12

0,10 0,10 0,10 0,10 0,10

13, h	5,2	«5,7	ö2,3
13,2	5,2	91,0	86,9
13,5	5,0	93,5	81,7
11,6		92,8	79,9
11,2	1,1	99,1	73,3
11,6	1,1	96,0	81,1
11,7	1,0	95,0	71,7
11,1	1,?	101,1	72,2
11,6	1,0	96,1	69,1

13,1
11,7
13,8
11,1
13,6
11,2

13,7
13,7
13,2
12,8

13,6
13,2
13,5
13,6

5,0
1,8

1,8

1,9
1,1
1,1
1,3

i'°

i;s

100,9
95,9
97,3
82,3
71,7
72,1

98,5
103,3
9°,8
98,8

99,0
99,8
98,8
99,5

73,9
75,9
79,1
71,9
77,1
72,1

75,7
78,6
79,6
77,1

77,1
78,1
79,7
80,0

I50 166 181 179

111 121 I29 I32 102

I32 181 135 121 398 101

I39 126
136 122

135 110 136 125

541 I99 515 525

378 381 376 377 368

386 393 399 369 390 383

I39 126 186

ISl

I65 VjI 435 ^

II5 er-.

142

I50

Tabelle 3

Emulgatoren und deren Mengen für die in den
Tabellen 1 und 2 ancegebenen Polymerisatdispersionen

Dispersionen Menge in Gewichts % Emulgator

Nr_-. (fest/fest)

1 und 6 2,5 Natriumsalz des sulfatierten Anlagerungsprodukts

____________M____^^ von 50 Mol Äthylenoxid an 1 Mol Spermölalkohol

2 und 7 1 Gemisch aus 3 Teilen Anlagerungsprodukt von

25 Mol Äthylenoxid an Isooctylphenol (I) und
7 Teilen Natriumsalz des sulfatierten Anlagerungsprodukts von 25 Mol Äthylenoxid an 1 Mol Iso-

octylphenol (II)

cn

^ö 3. und 8 3 Gemisch aus 1 Teil (I) und 2 Teilen (II)

to

^to ^Ll und 9 2,2 Gemisch aus 0,5 Teilen Anlagerungsprodukt von
^ 25 Mol Äthylenoxid an Talgfettalkohol (III) und
•ü _-—- _. 1>7 Teilen Polyvinylalkohol (IV)

S l!Lu£_LJ£L_ - Άλ3 Gemisch aus 0,7 Teilen (III) und 1,8 Teilen (IV)

in

CM O

-P--O CaJ

Claims

Patentanspruch

Zusatzmittel für Mörtel und Beton in Form wäßriger Polymerisat Dispersionen mit einem entschäumenden Zusatz auf Basis von Gemischen von oxalkylierten, 12 - 22 C-Atome enthaltenden Fettalkoholen und Oxalkylierungsprodukten anderer Stoffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze oxalkylierte Fettalkohole (I) enthalten, die durch Anlagerung von Propylenoxid an die Fettalkohole hergestellt sind und zusätzlich als Oxalkylierungsprodukte anderer Stoffe solche der allgemeinen Formel (II)

in der R = C_nH_2n+1 mit η = 14 bis 28, χ = 10 bis 100 und
y = 2 bis 35 sind.

BASF Aktiengesellschaft

509832/0395