EP4093713A1 - Verfahren zur herstellung von dispergiermitteln in fester form und deren verwendung in mineralischen bindemittelzusammensetzungen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von dispergiermitteln in fester form und deren verwendung in mineralischen bindemittelzusammensetzungen

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EP4093713A1
EP4093713A1 EP21703148.3A EP21703148A EP4093713A1 EP 4093713 A1 EP4093713 A1 EP 4093713A1 EP 21703148 A EP21703148 A EP 21703148A EP 4093713 A1 EP4093713 A1 EP 4093713A1
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EP
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weight
dispersant
copolymer
calcium sulfate
group
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Withdrawn
Application number
EP21703148.3A
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French (fr)
Inventor
Denise Muths-Kern
Rasid Sahinagic
Christina Hampel
Jörg ZIMMERMANN
Nicole Jagielski
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Sika Technology AG
Original Assignee
Sika Technology AG
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Publication date
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of pulverulent dispersants each comprising at least one copolymer CP of the polycarboxylate ether type.
  • the powdery dispersants can easily be dispersed in water.
  • the present invention also relates to the use of such powdered dispersants in mineral binder compositions.
  • PCB polycarboxylate ethers
  • PCEs are typically produced in aqueous solution or are obtained as aqueous polymer solutions.
  • the disadvantage of these aqueous solutions are high transport costs, since a high proportion of solvent has to be transported with them.
  • aqueous solutions are sensitive to frost, which means that on the one hand they can freeze, and on the other hand, solids can crystallize out under cool storage conditions. This requires special storage conditions.
  • Presence of the PCE in solid form e.g. in the form of a powder, can overcome these disadvantages.
  • WO 2003/080714 (Sika Switzerland) describes the production of solid polymers of the polycarboxylate ether type by comminuting a cooled polymer melt.
  • the disadvantage of the polymer powders obtained is that they have a rather low melting point or softening point, so that at elevated temperatures, For example, during storage or transport, undesired melting or softening processes and, for example, caking can occur.
  • CN 101824125 (Jiangsu Dingda) describes a process in which PCEs are converted into powder form by means of spray drying.
  • a disadvantage of a spray drying process is the high temperature load on the polymers during drying, which can lead to undesirable degradation reactions.
  • WO 2006/129883 discloses a pulverulent dispersant based on polycarboxylate ether, which can be produced, for example, in a film drying method.
  • Polycarboxylate ethers may not be neutralized to more than 50%. Higher degrees of neutralization of the polymers are described as disadvantageous with regard to the solubility of the PCE in water and the influence of the PCE on the processability of mineral binder compositions.
  • the object of the present invention is to provide an improved process with which dispersants can be obtained in solid form, the dispersants comprising or consisting of copolymers based on polycarboxylate ethers and / or esters.
  • the copolymers in solid form should have a particularly high melting point or softening point in order to avoid difficulties in storage and transport.
  • the present invention accordingly provides a process for the production of a dispersant in solid form, the dispersant comprising at least 90% by weight, preferably at least 95% by weight, in particular at least 98.5% by weight, of a copolymer CP which (i) Repeating units A of the general structure (I), and
  • each R u is independently hydrogen or a methyl group
  • each R v is independently hydrogen or COOM
  • M is independently H, an alkali metal, or an alkaline earth metal
  • m 0, 1, 2 or 3
  • p 0 or 1
  • the repeating units A and B in the copolymer CP have a molar ratio of A: B in the range from 10:90 - 90:10, characterized in that the process comprises or consists of the following steps: a) Preparation of a mixture of at least one copolymer CP, at least one base and water, the molar ratio of base to copolymer CP being selected so that
  • the present invention relates to a method for producing a dispersant in solid form, the dispersant at least 90% by weight, preferably at least 95% by weight, in particular at least 98.5% by weight, based in each case on the Total weight of the dispersant comprising at least one copolymer CP, copolymers CP comprising the following components:
  • a dispersant in the context of the present invention is accordingly a polymer or a mixture of polymers comprising at least 90% by weight, preferably at least 95% by weight, in particular at least 98.5% by weight, of at least one copolymer CP as described above.
  • a dispersant is thus in particular a polycarboxylate ether or polycarboxylate ester or a mixture of polycarboxylate ethers and / or polycarboxylate esters.
  • a dispersant according to the invention comprises exactly one copolymer CP.
  • Dispersants for the purposes of the present invention are preferably used in mineral binder compositions.
  • the dispersants of the present invention have the effect, in particular, of reducing the water requirement of mineral binder compositions. This means that less water is required to establish a certain flow behavior of a mineral binder composition if this composition contains a dispersant, compared with the same composition without a dispersant. This is synonymous with a liquefying effect. This property is usually measured by determining the slump, for example according to standard EN 12350-5.
  • the term “dispersant in solid form” means a polymer or a mixture of polymers comprising at least 90% by weight, preferably at least 95% by weight, in particular at least 98.5% by weight of a copolymer CP as above described, understood, which is present in the solid state at 23 ° C and a pressure of 1 bar.
  • Dispersants in solid form can, in particular, be in the form of powders, flakes, pellets or plates. In a particularly preferred embodiment, the solid dispersant is obtained as a powder in a process according to the invention.
  • the solid dispersant, in particular the pulverulent dispersant, obtained from a process according to the invention preferably has a particle size distribution with a D90 value of ⁇ 300 ⁇ m, preferably ⁇ 270 ⁇ m, in particular ⁇ 255 ⁇ m, a D 10 value of ⁇ 60 ⁇ m, preferably ⁇ 50 pm, in particular ⁇ 45 pm, and a D50 value between 70-130 pm, preferably 75-120 pm, in particular 80-110 pm.
  • a “particle size distribution” in the context of the present invention is a distribution function which assigns the relative amount of the particles present to their size.
  • the particle size distribution can be described by various D values.
  • the D 10 value corresponds to the diameter of the particles at which 10% of all particles of a certain distribution are smaller and 90% of all particles of a certain distribution are larger.
  • the D90 value corresponds to the diameter at which 90% of all particles of a certain distribution are smaller.
  • the term “particle size” for the present purposes relates to an average value of the particle size distribution of a solid.
  • This mean value is given as the D50 value of a given particle size distribution and represents the value of the particle diameter at which 50% of all particles of a certain distribution are smaller and 50% of all particles of a certain distribution are larger.
  • the D50 value is therefore a number median.
  • a particle size of non-spherical or irregular particles is represented by the equivalent spherical diameter of a sphere with the same volume.
  • the particle size distribution and thus the different D values as well as the particle size defined above can be determined by laser light scattering, preferably according to the ISO 13320: 2009 standard.
  • a Mastersizer 2000 device with a Hydro 2000G dispersion unit and the Mastersizer 2000 software from Malvern Instruments GmbH (Germany) can be used for this purpose.
  • Copolymers CP of the present invention are polycarboxylate ethers and / or polycarboxylate esters.
  • Copolymers CP of the present invention comprise (i) repeating units A of the general structure (I), and
  • n 10-250, more preferably 30-200, particularly preferably 35-200, in particular 40-110.
  • the copolymer CP comprises repeating units A of the general structure (I) and repeating units B of the general structure (II), the molar ratios of A to B in the range from 20: 80-80: 20, more preferably 30: 70-80:20, in particular 35:65-75:25.
  • a copolymer CP preferably has an average molar mass M w in the range from 100-10000, particularly preferably 1500-50000, very particularly preferably 200-10000, in particular 300-7500 or 300-5000 g / mol.
  • the molar mass M w is determined in the present case by gel permeation chromatography (GPC) with polyethylene glycol (PEG) as the standard. This technique is known per se to the person skilled in the art.
  • Copolymers CP according to the invention can be random or non-random copolymers.
  • Non-random copolymers are in particular alternating copolymers or block or gradient copolymers or mixtures thereof.
  • the parameters R u , R v , R 1 , m and p of the repeating units A and B are selected as follows in a copolymer CP:
  • the parameters R u , R v , R 1 , m and p of the repeating units A and B are selected as follows in a copolymer CP:
  • Copolymers CP according to the invention which are random copolymers, can be prepared by free radical polymerization of mixtures comprising at least one olefinically unsaturated carboxylic acid monomer of the general structure (Ia) as well as at least one olefinically unsaturated monomer of the general structure (lla) are prepared, where R u , R v , m, p, R 1 and n have the meanings given above and the serpentine bond stands for both cis and trans double bond isomers or a mixture thereof.
  • Copolymers CP according to the invention which are non-random copolymers, in particular block or gradient copolymers, can preferably be prepared by living free radical polymerization.
  • Living free radical polymerization techniques include nitroxide mediated polymerization (NMP), atom transfer radical polymerization (ATRP), or reversible addition fragmentation chain transfer polymerization (RAFT).
  • NMP nitroxide mediated polymerization
  • ATRP atom transfer radical polymerization
  • RAFT reversible addition fragmentation chain transfer polymerization
  • Living free radical polymerization occurs essentially in the absence of irreversible transfer or termination reactions. The number of active chain ends is low and remains essentially constant during the polymerization. This is achieved, for example, in RAFT polymerization through the use of a RAFT agent and only a small amount of initiator. This enables a substantially simultaneous and sustained growth of the chains during the entire polymerization process.
  • non-random copolymers of the present invention can be prepared by means of RAFT polymerization.
  • Advantageous RAFT agents are dithioesters, dithiocarbamate, trithiocarbonate or xanthate.
  • Advantageous initiators are azobisisobutyronitrile (AIBN), a, a'-azodiisobutyramidine dihydrochloride (AAPH) or azo-bis-isobutyramidine (AIBA).
  • the free-radical polymerization is carried out as a solution polymerization, in particular in a solvent containing water. It is very particularly preferred to carry out the polymerization in pure water. It is preferred to use the free radical polymerization for the preparation of copolymers CP according to the invention up to a conversion of at least 75%, preferably at least 80%, more preferably at least 90%, very particularly preferably at least 95%, in particular at least 98% or more, in each case to drive on the total amount of substance of the monomers present.
  • Copolymers CP according to the invention can also be prepared by a polymer-analogous reaction.
  • copolymers CP according to the invention can be prepared by the esterification of a homo- or copolymer comprising repeating units of the general structure (I) with polyalkylene glycols of the general structure (III) where R 1 has the meaning given above.
  • the copolymer CP according to the invention is obtained as a melt in a production process by polymer-analogous esterification and is used directly as a melt in step a) of a process according to the invention for producing a solid dispersant.
  • copolymers CP can contain one or more further monomers M.
  • These further monomers M can be selected from styrene, ethylene, propylene, butylene, butadiene, isoprene, vinyl acetate, vinyl chloride, acrylonitrile, N-vinylpyrrolidone and / or hydroxyalkyl (meth) acrylates.
  • the molar proportion of the one or more further monomers M is equal to or less than 66 mol%, preferably equal to or less than 50 mol%, more preferably equal to or less than 25 mol%, particularly preferably equal to or less than 10 mol% %, in particular equal to or less than 5 mol%, in each case based on all monomers making up the copolymer CP.
  • the copolymer CP is essentially free of further monomer units M.
  • a copolymer CP according to the invention consists of at least 34 mol%, preferably at least 50 mol%, more preferably at least 75 mol%, particularly preferably at least 90 mol%, in particular 100 mol% of the repeating units A and B.
  • the copolymer CP of the present invention accordingly consists of
  • each R u is independently hydrogen or a methyl group
  • each R v is independently hydrogen or COOM
  • M is independently H, an alkali metal, or an alkaline earth metal
  • m 0, 1, 2 or 3
  • p 0 or is 1
  • the dispersant according to the invention can also contain further substances selected from the group comprising biocides, antioxidants and / or anti-caking agents.
  • Such substances can be present in a dispersant according to the invention with not more than 10% by weight, preferably not more than 5% by weight, in particular not more than 1.5% by weight, based in each case on the total weight of the dispersant.
  • These substances are added to a dispersant according to the invention, in particular to improve the stability and / or the effectiveness.
  • These substances can be added before or during the production of a copolymer CP. The addition can, however, also take place in each of steps a) -d) of a process according to the invention.
  • antioxidants examples include alkylated phenols, alkylated hydroquinones and alkylidene bisphenols.
  • suitable antioxidants include alkylated phenols, alkylated hydroquinones and alkylidene bisphenols.
  • anti-baking agents are cellulose in powder form, magnesium stearate, calcium carbonate,
  • the present invention relates to a method for producing a dispersant in solid form, the dispersant at least 90% by weight, preferably at least 95% by weight, in particular at least 98.5% by weight, based in each case on the Total weight of the dispersant comprising a copolymer CP.
  • the present invention relates to a method for producing a dispersant in solid form, the dispersant essentially consisting of a copolymer CP.
  • the process according to the invention for the production of a dispersant in solid form comprises the following steps a) Production of a mixture of at least one copolymer CP, at least one base and water, the molar ratio of base to copolymer CP being selected so that a degree of neutralization of at least 55% , preferably at least 75%, more preferably at least 95%, particularly preferably at least 100%, in particular at least 110% results in b) optionally drying the neutralized aqueous preparation from step a), and c) optionally comminuting the material obtained in step b).
  • the process according to the invention for preparing a dispersant in solid form consists of the steps a) preparing a mixture of at least one copolymer CP, at least one base and water, the molar ratio of base to copolymer CP being chosen so that a degree of neutralization of at least 55%, preferably at least 75%, more preferably at least 95%, particularly preferably at least 100%, in particular at least 110%, b) drying the neutralized aqueous preparation from step a), and c) optionally comminuting the in step b) received material.
  • the process according to the invention for preparing a dispersant in solid form consists of the steps a) preparing a mixture of a copolymer CP, at least one base and water, the molar ratio of base to copolymer CP being selected so that a Degree of neutralization of at least 55%, preferably at least 75%, more preferably at least 95%, particularly preferably at least 100%, in particular at least 110% results, b) drying of the neutralized aqueous preparation from step a), and c) comminution of the in step b) received material.
  • the proportion of water in the mixture of step a) is 10-90% by weight, preferably 10-60% by weight, particularly preferably 10-40% by weight, in particular 10% by weight .-%, based in each case on the total weight of the mixture.
  • the proportion of 5% by weight water With a proportion of 5% by weight water, the neutralization is more difficult and there is no increase in the melting or melting point.
  • the aqueous preparation in step a) thus consists of 10-90% by weight, preferably 10-60% by weight, particularly preferably 10-40% by weight, in particular 10% by weight, in each case based on the total weight of the aqueous preparation, composed of water and, to the extent of 100% by weight missing, composed of one or more copolymers CP and at least one base.
  • the mixture in step a) can be prepared in a manner known per se to the person skilled in the art.
  • the copolymer CP can advantageously be presented as a melt.
  • the desired amount of base is then added to this solution or dispersion.
  • the base can be present in substance, in particular in solid form, as a solution or as a slurry. According to a preferred embodiment, the base is added in solid form to the aqueous solution or slurry of the at least one copolymer CP.
  • the at least one copolymer CP can be present in bulk or as a solution or dispersion. If the at least one copolymer CP is present in substance, it can be advantageous to present the copolymer CP as a melt and then to add the base to this melt. If the copolymer CP is present as a solution or dispersion, it is in particular a solution or dispersion in water.
  • the mixture from step a) contains at least one base.
  • Suitable bases are in particular alkali and alkaline earth metal oxides, hydroxides and
  • the at least one base in step a) is selected from the group of alkaline earth metal oxides or hydroxides, in particular CaO or Ca (OH) 2 .
  • the degree of neutralization corresponds to the molar ratio of hydroxide ions, which are formed in an aqueous medium from the at least one base, to the carboxylic acid groups -COOH of the copolymers CP, expressed in%.
  • a degree of neutralization of 55% accordingly means that the molar ratio of OH ions formed to carboxylic acid groups is 0.55: 1.
  • a degree of neutralization of 100% means that the molar ratio of OH ions formed to carboxylic acid groups is 1: 1.
  • a degree of neutralization of 110% means that the molar ratio of OH ions formed to carboxylic acid groups is 1.1: 1. In the latter case, there is a stoichiometric excess of OH ions.
  • the degree of neutralization can in particular be calculated on the assumption that the base used dissociates completely in an aqueous medium and forms OH ions stoichiometrically.
  • a degree of neutralization of at least 55%, preferably at least 75%, more preferably at least 95%, particularly preferably at least 100%, in particular at least 110% is advantageous, since it gives solid dispersants with particularly high melting points or softening points , can be produced.
  • a degree of neutralization greater than 150% is generally not further advantageous.
  • the neutralization is preferably carried out at a temperature of 20-80 ° C. and normal pressure with constant stirring.
  • the neutralized aqueous preparation can be dried in a manner which is known per se to the person skilled in the art, such as, for example, in a drum dryer or in a belt dryer. However, it is preferred not to dry the neutralized aqueous preparation in a spray-drying process, since in such processes, as already mentioned, the temperature load on the polymeric dispersants is very high and there is also an increased risk of dust explosions.
  • the method according to the invention comprises in particular a step for drying the neutralized mixture obtained in step a) if the water content in the mixture is greater than or equal to 13% by weight, in particular greater than or equal to 15% by weight, in each case based on the Total weight of the mixture.
  • a proportion of less than 13% by weight, in particular a proportion of 10% by weight, of water in the total mixture neutralized copolymers CP solidify to form a solid dispersant even without drying.
  • the process according to the invention comprises a step b) for drying.
  • the neutralized aqueous preparation is dried in step b) at a temperature of 20-180.degree.
  • the pressure can be normal pressure. However, it is also possible to dry at reduced pressure, for example at a pressure of 900 mbar or lower, preferably 500 mbar or lower. A lower pressure enables a faster drying process and / or a reduction in the drying temperature. A faster drying process results in a solid dispersant which has reduced tack. It is therefore special it is preferred to carry out the drying process at 20 - 180 ° C, a pressure of 100 mbar maximum.
  • the dried dispersant has a residual moisture content of ⁇ 5%, preferably
  • the dried dispersant can be comminuted in particular by breaking and / or grinding.
  • Suitable mills are, for example, hammer mills, colloid mills, corundum mills, ball mills, planetary mills, impact mills, tube mills, rotor mills, disk mills, cutting mills, oscillating mills, jet mills, pin mills, drum mills, vertical mills, vortex mills or roller mills. It can be particularly advantageous to carry out comminution in cryogenic grinding. Comminution, especially grinding, can therefore take place at temperatures between -196 ° C and + 80 ° C.
  • the dispersant in solid form is obtained with a particle size distribution with a D90 value of ⁇ 300 ⁇ m, preferably ⁇ 270 ⁇ m, in particular ⁇ 255 ⁇ m, a D 10 value of
  • ⁇ 60 pm preferably ⁇ 50 pm, in particular ⁇ 45 pm, and a D50 value between 70-130 pm, preferably 75-120 pm, in particular 80-110 pm.
  • the present invention relates to a solid dispersant obtainable by a process as described above.
  • the present invention relates to the use of a solid dispersant, which has been obtained by a process as described above, in a mineral binder composition.
  • mineral binder is to be understood in the present case as a binder which, in the presence of water, reacts in a hydrate reaction to form solid hydrates or hydrate phases.
  • This can be, for example, a hydraulic binding agent (e.g. cement or hydraulic lime), a latent hydraulic binding agent (e.g. slag), a pozzolanic binding agent (e.g. fly ash) or a non-hydraulic binding agent (gypsum or white lime).
  • a hydraulic binding agent e.g. cement or hydraulic lime
  • latent hydraulic binding agent e.g. slag
  • a pozzolanic binding agent e.g. fly ash
  • non-hydraulic binding agent gypsum or white lime
  • a mineral binder composition is accordingly a composition comprising at least one mineral binder.
  • a mineral binder composition can, for example, be a dry mortar.
  • a mineral binder composition can also be a mortar or concrete mixed with water.
  • a mineral binder composition can also be a plaster of paris mixture.
  • the mineral binder can contain a hydraulic binder, preferably cement.
  • a cement with a cement clinker content of> 35% by weight is particularly preferred.
  • the cement is a Portland cement of the type CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV or CEM V according to standard EN 197-1, an aluminate cement, in particular a calcium aluminate cement according to DIN EN 14647, a calcium sulfoaluminate cement or mixtures of the cited cements.
  • the mineral binder consists essentially of Portland cement.
  • the mineral binder consists essentially of a mixture of Portland cement and aluminate cement or Portland cement and calcium sulfoaluminate cement, the weight ratio of Portland cement to aluminate cement or Portland cement to calcium sulfoaluminate cement being in the range from 10: 1 to 1:10.
  • the mineral binder composition preferably comprises at least one hydraulic binder, in particular at least one cement, in at least 5% by weight, preferably in at least 20% by weight, particularly preferably in at least 35% by weight, very particularly preferably in at least 65% by weight. -%, in particular> 95% by weight, in each case based on the dry mass of the mineral binder composition.
  • the mineral binder or the mineral binder composition contains or essentially consists of other binders.
  • these are in particular latent hydraulic binders and / or pozzolanic binders.
  • Suitable latent hydraulic and / or pozzolanic binders are e.g. slag, fly ash, silica dust, microsilica, metakaolin, tuff, trass, volcanic, zeolites and / or burnt oil shale.
  • the mineral binder contains 5-95% by weight, in particular 5-65% by weight, particularly preferably 15-35% by weight, based in each case on the total dry matter of the mineral binder, latently hydraulic and / or pozzolanic Binder.
  • Advantageous latent hydraulic and / or pozzolanic binders are slag and / or fly ash.
  • the mineral binder contains a hydraulic binder, in particular cement, and a latently hydraulic and / or pozzolanic binder, preferably slag and / or fly ash.
  • the proportion of the latent hydraulic and / or pozzolanic binder is particularly preferably 5-65% by weight, particularly preferably 15-35% by weight, while at least 35% by weight, especially at least 65% by weight, in each case based on the total dry mass of the mineral binder.
  • the mineral binder can comprise calcium sulfate dihydrate, ⁇ -calcium sulfate hemihydrate, ⁇ -calcium sulfate hemihydrate, anhydrite and / or lime or consist essentially thereof.
  • the mineral binder is a ternary binder.
  • the mineral binder consists essentially of (i) Portland cement, (ii) aluminate cement or calcium sulfoaluminate cement and (iii) one or more calcium sulfate carriers selected from the group consisting of calcium sulfate dihydrate, ⁇ -calcium sulfate hemihydrate, ß-calcium sulfate hemihydrate and anhydrite.
  • the weight ratios of the three components can vary within wide ranges.
  • the mineral binder is accordingly selected from the group comprising cement, in particular portland cement, aluminum cement and calcium sulfoaluminate cement, calcium sulfate dihydrate, ⁇ -calcium sulfate hemihydrate, ß-calcium sulfate hemihydrate, anhydrite, lime, industrial and synthetic slags, in particular blast furnace slags, Slag sand, slag powder, electrothermal phosphor slag, copper slag and stainless steel slag, pozzolans, in particular fly ash, microsilica, metakaolin, of course pozzolans, in particular tuff, trass and volcanic ash, natural and synthetic zeolites, burnt oil shale or mixtures thereof.
  • cement in particular portland cement, aluminum cement and calcium sulfoaluminate cement
  • calcium sulfate dihydrate calcium sulfate dihydrate
  • ⁇ -calcium sulfate hemihydrate ß-calcium
  • the mineral binder is a binder based on calcium sulfate and is selected from the group comprising ⁇ -calcium sulfate hemihydrate, ⁇ -calcium sulfate hemihydrate, anhydrite and mixtures thereof.
  • the proportion of calcium sulfate hemihydrate in the total mineral binder is advantageously at least 80% by weight, preferably at least 90% by weight, particularly preferably at least 95% by weight, based in each case on the total weight of the mineral binder.
  • Mineral binders based on calcium sulfate can be based on FGD gypsum, phospho-gypsum as well as natural gypsum. They are used in particular in powder form.
  • the particle size distribution of calcium sulfate-based binders can be determined, for example, by laser diffraction according to ISO 13320: 2009, as described above.
  • the mean particle size D50 of mineral binders according to the invention based on calcium sulfate is preferably below 100 ⁇ m, preferably below 60 ⁇ m, and above 0.5 ⁇ m, that is, for example, in a range from 5 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • Suitable mineral binders based on calcium sulfate are available, for example, under the trade name Hartformgips from Saint-Gobain Formula GmbH, under the trade name Alpha hemihydrate from Knauf or under the trade name Raddichem from Casea.
  • Mineral binders for the purposes of the present invention can, however, also be mixtures of calcium sulfate-based binders and at least one cement, as defined above. Such mixtures have the advantage that they combine the properties of rapid strength development with low shrinkage.
  • the mineral binder composition can also contain additives such as limestone, quartz powder, sand, gravel and / or pigments.
  • this invention relates to mineral binders or mineral binder compositions, in particular dry mortars, which contain at least one pulverulent dispersant produced in a process according to the invention.
  • the present invention therefore relates to a mineral binder composition comprising a) 5-60% by weight, preferably 10-45% by weight, particularly preferably 12-30% by weight of one or more mineral binders selected from the group consisting of Portland cement , Aluminate cement, calcium sulfoaluminate cement, calcium sulfate dihydrate, ⁇ -calcium sulfate hemihydrate, ß-calcium sulfate hemihydrate, anhydrite, lime, slag, fly ash, microsilica, metakaolin, tuff, trass, volcanic ash and burnt oil shale, b) 0.01 - 10 wt.
  • % preferably 0.05-5% by weight, particularly preferred 0.1-2% by weight, in particular 0.15-0.8% by weight, of at least one solid dispersant obtainable by a process as described above, c) 30-90% by weight , preferably 40-80% by weight, in particular 40-75% by weight, of at least one additive selected from the group consisting of limestone, quartz powder, sand, gravel and pigments.
  • the mineral binder composition can be in the form of a dry, powdery composition or in the form of a liquid or pasty composition, liquid or pasty binder compositions containing a corresponding proportion of water.
  • the mineral binder composition can also be in the form of a fully cured mineral binder composition - for example a shaped body.
  • the amount of water in a dry mineral binder composition is advantageously ⁇ 5% by weight, preferably ⁇ 1% by weight, in particular ⁇ 0.3% by weight, based in each case on the total weight of the dry mineral binder composition.
  • the weight ratio of water to mineral binder in a pasty mineral binder composition is advantageously in the range from 0.2-0.8, preferably 0.25-0.6, in particular 0.3-0.5.
  • this invention relates to plaster of paris mixtures which contain at least one pulverulent dispersant produced in a process according to the invention.
  • the present invention therefore also provides a mineral binder composition
  • a mineral binder composition comprising a) 30-99.9% by weight, preferably 50-99% by weight, in particular 60-95% by weight, of one or more mineral binders selected from the group consisting of calcium sulfate Dihydrate, ⁇ -calcium sulfate hemihydrate, ⁇ -calcium sulfate hemihydrate and anhydrite, b) 0.01-10% by weight, preferably 0.05-5% by weight, particularly preferred 0.1-2% by weight, in particular 0.15-0.8 %
  • a copolymer CP with a backbone of acrylic acid and methacrylic acid (molar ratio 1: 1, Mn of the backbone: 600 g / mol) and methoxy-terminated polyethylene glycol side chains (Mn of the side chain: 500 g / mol) with a molar ratio of acid to side chain of 12: 1 was heated to 90 ° C.
  • a slurry of Ca (OH) 2 in water was added to the resulting melt of the copolymer CP.
  • Reference 1 which is not according to the invention, was produced as described above. However, Ca (OH) 2 was added directly to a melt of the copolymer CP without slurrying in water. After the melt had cooled and ground, reference 1 was obtained.
  • Melting points and softening points were measured using an M-560 device from Büchi AG (measuring range: 50-400 ° C., heating rate: 20 ° C./min, device calibrated against 4-nitrotoluene, diphenylacetic acid, caffeine and potassium nitrate).
  • the polymer powders 1-4 according to the invention showed no melting, but instead softened, followed by decomposition.
  • the following table 2 shows the results of the measurement.
  • Reference 2 not according to the invention corresponds to reference 1, with the difference that no Ca (OH) 2 was added to reference 2.
  • Table 2 Melting or softening points and decomposition points of the polymer powder nb: not determined
  • the resulting slurry was filled into a mini-cone with a diameter of 50 mm and a height of 51 mm and allowed to stand for 75 seconds. Then the slump (ABM) was determined in millimeters. For this purpose, the mini-cone was raised and the diameter of the plaster cake that formed was measured as soon as no more flow was observed. The time between completing the mixing process and lifting the mini-cone was 2 minutes. The diameter in mm is called the slump.
  • the start and end of stiffening were determined using the knife cut method according to DIN EN 13279-2: 2014-03 and the thumb pressure method. The start of stiffening (VB) is reached when the cut edges no longer converge after a knife cut through the plaster cake.
  • the end of the stiffening has occurred (VE) when there is no more water at a finger pressure with a pressure of approx. 5 kg emerges from the plaster cake.
  • the start and end of stiffening can also be determined using the Vicat needle device in accordance with DIN EN 13279-2: 2014-03.
  • Example Reference 3 is a plaster of paris mixture without the addition of polymer powder.
  • Reference 3 was prepared as described above from 200 g calcium sulfate ß-hemihydrate, 0.2 g calcium sulfate dihydrate and 106 g water, without the addition of a polymer powder.
  • dispersants according to the invention bring about an improved slump with increasing degree of neutralization.
  • degree of neutralization 110% (Examples 1 and 2)
  • the liquefying effect roughly corresponds to that of the non-neutralized reference 2.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von pulverförmigen Dispergiermitteln umfassend mindestens 90 Gew.-% mindestens eines Copolymeren CP vom Typ Polycarboxylatether. Die pulverförmigen Dispergiermittel können in Wasser einfach dispergiert werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung solcher pulverförmigen Dispergiermittel in mineralischen Bindemittelzusammensetzungen, insbesondere Trockenmörteln, Beton oder Gipsformulierungen.

Description

Verfahren zur Herstellung von Dispergiermitteln in fester Form und deren Verwendung in mineralischen Bindemittelzusammensetzungen
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von pulverförmigen Dispergiermitteln umfassend jeweils mindestens ein Copolymer CP vom Typ Polycarboxylatether. Die pulverförmigen Dispergiermittel können in Wasser einfach dispergiert werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung solcher pulverförmigen Dispergiermittel in mineralischen Bindemittelzusammensetzungen.
Hintergrund
Copolymere aus Polycarboxylaten und Polyalkylenglykolen, sogenannte Polycarboxylatether (PCB) sind seit vielen Jahren als Dispergiermittel für wässrige Dispersionen bekannt, insbesondere für wässrige Dispersionen von mineralischen Bindemitteln. PCB wirken als Fließmittel und reduzieren das Wasser, das benötigt wird, um eine bestimmte Fließfähigkeit einer bestimmten ungehärteten mineralischen Bindemittelzusammensetzung zu erreichen. Eine Reduzierung des Wassergehalts in mineralischen Bindemittelzusammensetzungen, insbesondere in zementösen Zusammensetzungen, ist wünschenswert, da sie zu einer geringeren Trennung der festen Bestandteile in der ungehärteten Zusammensetzung und zu einer erhöhten Druckfestigkeit der ausgehärteten Zusammensetzung führt.
PCE werden typischerweise in wässriger Lösung hergestellt oder fallen als wässrige Polymerlösungen an. Der Nachteil dieser wässrigen Lösungen sind hohe Transportkosten, da ein hoher Anteil Lösungsmittel mittransportiert werden muss. Ausserdem sind wässrige Lösungen frostempfindlich, das heisst, sie können einerseits gefrieren, andererseits kann es unter kühlen Lagerbedingungen zur Auskristallisation von Feststoff kommen. Dies erfordert spezielle Lagerbedingungen. Ein Vorliegen der PCE in fester Form, z.B. in Form eines Pulvers kann diese Nachteile überwinden. Für verschiedene Anwendungen ist es zudem wünschenswert, wenn PCE als Pulver vorliegen. So ist beispielsweise die Herstellung von Trockenmörteln mit pulverförmigen PCE deutlich vereinfacht.
WO 2003/080714 (Sika Schweiz) beschreibt die Herstellung von festen Polymeren vom Polycarboxylatether-T yp durch Zerkleinerung einer abgekühlten Polymerschmelze.
Nachteilig an den erhaltenen Polymerpulvern ist, dass sie einen eher niedrigen Schmelzpunkt, bzw. Erweichungspunkt, aufweisen, so dass bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise während der Lagerung oder dem Transport, unerwünschte Schmelz-, bzw. Erweichungsprozesse und beispielsweise Verbackungen auftreten können.
CN 101824125 (Jiangsu Dingda) beschreibt ein Verfahren, in dem PCE mittels Sprühtrocknung in die Pulverform überführt werden. Nachteilig an einem Sprühtrocknungsverfahren ist aber die hohe T emperaturbelastung der Polymere während der Trocknung, was zu unerwünschten Abbaureaktionen führen kann. Ausserdem ist auch das Risiko einer Staubexplosion im Sprühturm gegeben, was zu einem erhöhten Aufwand an Sicherheitsmassnahmen im herstellenden Betrieb führt.
WO 2006/129883 (Nippon Shokubai) offenbart ein pulverförmiges Dispergiermittel auf Basis Polycarboxylatether, welches beispielsweise in einer Filmtrocknungsmethode hergestellt werden kann. Polycarboxylatether dürfen zu höchstens 50% neutralisiert werden. Höhere Neutralisierungsgrade der Polymere werden beschrieben als nachteilig hinsichtlich der Löslichkeit der PCE in Wasser sowie des Einflusses der PCE auf die Verarbeitbarkeit mineralischer Bindemittelzusammensetzungen.
Es besteht daher ein Bedarf an Verfahren, mit welchen sich polymere Dispergiermittel auf Basis von Polycarboxylatethern in feste Pulver umwandeln lassen und welche die oben beschriebenen Nachteile überwinden.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem sich Dispergiermittel in fester Form erhalten lassen, wobei die Dispergiermittel Copolymere auf Basis von Polycarboxylatethern und/oder - estern umfassen oder daraus bestehen. Insbesondere sollen die Copolymere in fester Form einen besonders hohen Schmelzpunkt, bzw. Erweichungspunkt, aufweisen, um Schwierigkeiten bei Lagerung und Transport zu vermeiden.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass ein Verfahren gemäss Anspruch 1 diese Aufgabe löst.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung eines Dispergiermittels in fester Form, wobei das Dispergiermittel mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, insbesondere mindestens 98.5 Gew.-% eines Copolymers CP umfasst, welches (i) Wiederholungseinheiten A der allgemeinen Struktur (I), und
(ii) Wiederholungseinheiten B der allgemeinen Struktur (II), umfasst, wobei jedes Ru unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Methylgruppe darstellt, jedes Rv unabhängig voneinander Wasserstoff oder COOM darstellt, wobei M unabhängig voneinander H, ein Alkalimetall, oder ein Erdalkalimetall ist, m = 0, 1, 2 oder 3 ist, p = 0 oder 1 ist, jedes R1 unabhängig voneinander -[YO]n-R4 darstellt, wobei Y ein C2- bis C4-Alkylen und R4 ein H, C1- bis C20-Alkyl, -Cyclohexyl oder -Alkylaryl darstellt, und n = 2 - 350 ist, und die Wederholungseinheiten A und B im Copolymer CP ein molares Verhältnis von A : B im Bereich von 10 : 90 - 90 : 10 aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst oder daraus besteht: a) Herstellung einer Mischung aus mindestens einem Copolymeren CP, mindestens einer Base und Wasser, wobei das Molverhältnis von Base zu Copolymer CP so gewählt ist, dass ein Neutralisationsgrad von mindestens 55%, bevorzugt mindestens 75%, mehr bevorzugt mindestens 95%, besonders bevorzugt mindestens 100%, insbesondere mindestens 110% resultiert, b) optional Trocknung der neutralisierten wässrigen Zubereitung aus Schritt a), und c) optional Zerkleinerung des in Schritt b) erhaltenen Materials. Es wurde gefunden, dass durch eine Neutralisation von Copolymeren CP in einem erfindungsgemässen Verfahren Dispergiermittel in fester Form und mit einem Schmelzpunkt, bzw. Erweichungspunkt, von > 50°C, bevorzugt von > 100°C, besonders bevorzugt von > 180°C, insbesondere von > 220°C erhalten werden. Feste Polymere mit so hohen Schmelzpunkten, bzw. Erweichungspunkten, haben den Vorteil, dass sie bei Lagerung und Transport nicht mehr schmelzen und damit zu weniger Verbackungen führen.
Es wurde weiterhin gefunden, dass die verflüssigende Wirkung der Copolymere CP bei niedrigem Neutralisationsgrad zunächst abnimmt und erst bei höheren Neutralisationsgraden wieder zunimmt. Dies bedeutet, dass beispielsweise eine Gipsmischung, welche ein neutralisiertes Copolymer CP enthält, erst ab einem Neutralisationsgrad des Copolymeren CP von > 100% dasselbe Fliessverhalten zeigt, wie dieselbe Gipsmischung, die dasselbe Copolymere CP in nicht-neutralisierter Form enthält. Eine hohe verflüssigende Wrkung ist wünschenswert.
Schliesslich wurde gefunden, dass ein Copolymer CP mit einem höheren Neutralisationsgrad eine stärkere verzögernde Wirkung auf die Versteifung von Gipsmischungen hat, als dasselbe Copolymer CP mit einem niedrigen Neutralisationsgrad. Eine stärker verzögernde Wirkung kann vorteilhaft sein, um eine ausreichende Verarbeitungszeit von Gipsmischungen zu gewährleisten.
Wege zur Ausführung der Erfindung
In einem ersten Aspekt bezieht sich die vorliegenden Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Dispergiermittels in fester Form, wobei das Dispergiermittel mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, insbesondere mindestens 98.5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Dispergiermittels, mindestens eines Copolymeren CP umfasst, wobei Copolymere CP folgende Bestandteile umfassen:
(i) Wederholungseinheiten A der allgemeinen Struktur (I), und
(ii) Wederholungseinheiten B der allgemeinen Struktur (II), wobei jedes Ru unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Methylgruppe darstellt, jedes Rv unabhängig voneinander Wasserstoff oder COOM darstellt, wobei M unabhängig voneinander H, ein Alkalimetall, oder ein Erdalkalimetall ist, m = 0, 1, 2 oder 3 ist, p = 0 oder 1 ist, jedes R1 unabhängig voneinander -[YO]n-R4 darstellt, wobei Y ein C2- bis C4-Alkylen und R4 ein H, C1- bis C20-Alkyl, -Cyclohexyl oder -Alkylaryl darstellt, und n = 2 - 350 ist, und wobei die Wiederholungseinheiten A und B im Copolymer CP ein molares Verhältnis von A : B im Bereich von 10 : 90 - 90 : 10 aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Herstellung einer Mischung aus mindestens einem Copolymeren CP, mindestens einer Base und Wasser, wobei das Molverhältnis von Base zu Copolymer CP so gewählt ist, dass ein Neutralisationsgrad von mindestens 55%, bevorzugt mindestens 75%, mehr bevorzugt mindestens 95%, besonders bevorzugt mindestens 100%, insbesondere mindestens 110% resultiert, b) optional Trocknung der neutralisierten wässrigen Zubereitung aus Schritt a), und c) optional Zerkleinerung des in Schritt b) erhaltenen Materials.
Ein Dispergiermittel im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Polymer oder eine Mischung aus Polymeren umfassend mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, insbesondere mindestens 98.5 Gew.-% mindestens eines Copolymeren CP wie oben beschrieben. Ein Dispergiermittel ist somit insbesondere ein Polycarboxylatether oder Polycarboxylatester oder eine Mischung aus Polycarboxylatethern und/oder Polycarboxylatestern.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst ein erfindungsgemässes Dispergiermittel genau ein Copolymer CP. Dispergiermittel im Sinne der vorliegenden Erfindung werden bevorzugt in mineralischen Bindemittelzusammensetzungen eingesetzt. Die Dispergiermittel der vorliegenden Erfindung bewirken insbesondere eine Verringerung des Wasseranspruches mineralischer Bindemittelzusammensetzungen. Die bedeutet, dass zur Einstellung eines bestimmten Fliessverhaltens einer mineralische Bindemittelzusammensetzung weniger Wasser benötigt wird, wenn diese Zusammensetzung ein Dispergiermittel enthält, verglichen mit derselben Zusammensetzung ohne Dispergiermittel. Dies ist gleichbedeutend mit einer verflüssigenden Wirkung. Üblicherweise wird diese Eigenschaft gemessen durch eine Bestimmung des Ausbreitmasses z.B. nach Standard EN 12350-5.
Unter dem Begriff „Dispergiermittel in fester Form“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Polymer oder eine Mischung aus Polymeren umfassend mindestens 90 Gew.- %, bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, insbesondere mindestens 98.5 Gew.-% eines Copolymeren CP wie oben beschrieben, verstanden, welche bei 23°C und einem Druck von 1 bar in festem Aggregatzustand vorliegt. Dispergiermittel in fester Form können insbesondere in Form von Pulvern, Schuppen, Pellets oder Platten vorliegen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das feste Dispergiermittel in einem erfindungsgemässen Verfahren als Pulver erhalten.
Das feste Dispergiermittel, insbesondere das pulverförmige Dispergiermittel, erhalten aus einem erfindungsgemässen Verfahren weist vorzugsweise eine Partikelgrößenverteilung mit einem D90-Wert von < 300 pm, vorzugsweise < 270 pm, insbesondere < 255 pm, einem D 10- Wert von < 60 pm, vorzugsweise < 50 pm, insbesondere < 45 pm, und einem D50-Wert zwischen 70 - 130 pm, vorzugsweise 75 - 120 pm, insbesondere 80 - 110 pm auf.
Eine "Partikelgrößenverteilung" im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist eine Verteilungsfunktion, die die relative Menge der vorhandenen Partikel deren Größe zuordnet. Die Partikelgrößenverteilung kann durch verschiedene D- Werte beschrieben werden. So entspricht beispielsweise der D 10- Wert dem Durchmesser der Partikel, bei dem 10% aller Partikel einer bestimmten Verteilung kleiner sind und 90% aller Partikel einer bestimmten Verteilung größer sind. Der D90-Wert entspricht hingegen dem Durchmesser, bei dem 90% aller Partikel einer bestimmten Verteilung kleiner sind. Sofern nicht anders angegeben, bezieht sich der Begriff "Partikelgröße" für die vorliegenden Zwecke auf einen mittleren Wert der Partikelgrößenverteilung eines Feststoffs. Dieser mittlere Wert wird als D50-Wert einer gegebenen Partikelgrößenverteilung angegeben und stellt den Wert des Partikeldurchmessers dar, bei dem 50% aller Partikel einer bestimmten Verteilung kleiner sind und 50% aller Partikel einer bestimmten Verteilung größer sind. Der D50 Wert ist also ein Zahlenmedian. Vorzugsweise wird eine Partikelgröße von nicht-kugelförmigen oder unregelmäßigen Partikeln durch den äquivalenten kugelförmigen Durchmesser einer Kugel mit gleichem Volumen dargestellt. Die Partikelgrößenverteilung und damit die unterschiedlichen D- Werte sowie die oben definierte Partikelgröße können durch Laserlichtstreuung, vorzugsweise nach der Norm ISO 13320:2009, bestimmt werden. Insbesondere ein Mastersizer 2000 Gerät mit einer Hydro 2000G Dispergiereinheit und der Mastersizer 2000 Software der Malvern Instruments GmbH (Deutschland) kann zu diesem Zweck eingesetzt werden.
Copolymere CP der vorliegenden Erfindung sind Polycarboxylatether und/oder Polycarboxylatester.
Copolymere CP der vorliegenden Erfindung umfassen (i) Wiederholungseinheiten A der allgemeinen Struktur (I), und
(ii) Wederholungseinheiten B der allgemeinen Struktur (II), wobei jedes Ru unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Methylgruppe darstellt, jedes Rv unabhängig voneinander Wasserstoff oder COOM darstellt, wobei M unabhängig voneinander H, ein Alkalimetall, oder ein Erdalkalimetall ist, m = 0, 1, 2 oder 3 ist, p = 0 oder 1 ist, jedes R1 unabhängig voneinander -[YO]n-R4 darstellt, wobei Y ein C2- bis C4-Alkylen und R4 ein H, C1- bis C20-Alkyl, -Cyclohexyl oder -Alkylaryl darstellt, und n = 2 - 350 ist, und wobei die Wederholungseinheiten A und B im Copolymer CP ein molares Verhältnis von A : B im Bereich von 10 : 90 - 90 : 10 aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt n = 10 - 250, mehr bevorzugt 30 - 200, besonders bevorzugt 35 - 200, insbesondere 40 - 110.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Copolymer CP Wiederholungseinheiten A der allgemeinen Struktur (I) sowie Wederholungseinheiten B der allgemeinen Struktur (II), wobei die molaren Verhältnisse von A zu B im Bereich von 20 : 80 - 80 : 20, mehr bevorzugt 30 : 70 - 80 : 20, insbesondere 35 : 65 - 75 : 25 liegen.
Ein Copolymer CP hat bevorzugt eine mittlere Molmasse Mw im Bereich von 1Ό00 - 1Ό00Ό00, besonders bevorzugt 1‘500 - 500Ό00, ganz besonders bevorzugt 2Ό00 - 100Ό00, insbesondere 3Ό00 - 75Ό00 oder 3Ό00 - 50Ό00 g/mol. Die Molmasse Mw wird vorliegend durch Gel-Perm eations-Chromatographie (GPC) mit Polyethylenglycol (PEG) als Standard bestimmt. Diese Technik ist dem Fachmann an sich bekannt.
Erfindungsgemässe Copolymere CP können statistische oder nicht-statistische Copolymere sein. Nicht-statistische Copolymere sind insbesondere alternierende Copolymere oder Block oder Gradienten-Copolymere oder Mischungen davon.
Gemäss bestimmter Ausführungsformen sind in einem Copolymer CP die Parameter Ru, Rv, R1, m und p der Wederholungseinheiten A und B wie folgt ausgewählt:
Ru, unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Methylgruppe Rv, Wasserstoff m = 1 oder 2 p = 0 jedes R1 unabhängig voneinander -[YO]n-R4, wobei Y ein C2- bis C4-Alkylen und R4ein H, C1- bis C20-Alkyl, -Cyclohexyl oder -Alkylaryl darstellt, und n = 2 - 350 ist.
Gemäss weiterer bestimmter Ausführungsformen sind in einem Copolymer CP die Parameter Ru, Rv, R1, m und p der Wederholungseinheiten A und B wie folgt ausgewählt:
Ru, unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Methylgruppe Rv, Wasserstoff m = 0 p = 1 jedes R1 unabhängig voneinander -[YO]n-R4, wobei Y ein C2- bis C4-Alkylen und R4ein H, C1- bis C20-Alkyl, -Cyclohexyl oder -Alkylaryl darstellt, und n = 2 - 350 ist.
Erfindungsgemässe Copolymere CP, welche statistische Copolymere sind, können durch freie radikalische Polymerisation von Mischungen umfassend mindestens ein olefinisch ungesättigtes Carbonsäure-Monomer der allgemeinen Struktur (la) sowie mindestens ein olefinisch ungesättigtes Monomer der allgemeine Struktur (lla) hergestellt werden, wobei Ru, Rv, m, p, R1 und n die oben angegebenen Bedeutungen haben und die geschlängelte Bindung sowohl für cis- als auch trans-Doppelbindungsisomere bzw. deren Mischung steht.
Geeignete Bedingungen zur Durchführung der freien radikalischen Polymerisation sind dem Fachmann an sich bekannt und beispielsweise beschreiben in EP 1 103570 (Nippon Shokubai).
Erfindungsgemässe Copolymere CP, welche nicht-statistische Copolymere sind, insbesondere Block- oder Gradienten-Copolymere, können bevorzugt durch lebende freie radikalische Polymerisation hergestellt werden. Die Techniken der lebenden freien radikalischen Polymerisation sind unter anderem die Nitroxid-vermittelte-Polymerisation (NMP), die Atom-T ransfer-Radikalpolymerisation (ATRP) oder die Reversible Additions- Fragmentierungs Kettenübertragungs-Polymerisation (RAFT). Die lebende freie radikalische Polymerisation erfolgt im Wesentlichen unter Abwesenheit von irreversiblen Übertragungs oder Abbruchreaktionen. Die Zahl der aktiven Kettenenden ist gering und bleibt während der Polymerisation im Wesentlichen konstant. Dies wird beispielsweise bei der RAFT-Polymer- isation durch die Verwendung eines RAFT-Agens und einer nur geringen Menge an Initiator erreicht. Dadurch wird ein im Wesentlichen zeitgleiches und während des gesamten Polymerisationsprozesses anhaltendes Wachstum der Ketten ermöglicht. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, mit diesem Prozess Block- oder Gradienten- Copolymere herzustellen und es ergibt sich entsprechend eine enge Molekulargewichtsverteilung bzw. Polydispersität des Polymers. Dies ist bei der herkömmlichen "freien radikalischen Polymerisation" bzw. der nicht lebend durchgeführten freien radikalischen Polymerisation nicht möglich. Besonders vorteilhaft können nicht-statistische Copolymere der vorliegenden Erfindung mittels RAFT- Polymerisation hergestellt werden. Vorteilhafte RAFT-Agentien sind Dithioester, Dithiocarbamat, Trithiocarbonat oder Xanthat. Vorteilhafte Initiatoren sind Azobisisobutyronitril (AIBN), a,a'-Azodiisobutyramidine dihydrochloride (AAPH) oder Azo-bis- isobutyramidin (AIBA).
Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die radikalische Polymerisation als Lösungspolymerisation, insbesondere in einem Lösemittel enthaltend Wasser, durchgeführt. Es ist ganz besonders bevorzugt, die Polymerisation in reinem Wasser durchzuführen. Es ist bevorzugt, die radikalische Polymerisation zur Herstellung von erfindungsgemässen Copolymeren CP bis zu einem Umsatz von mindestens 75%, bevorzugt mindestens 80 %, mehr bevorzugt mindestens 90%, ganz besonders bevorzugt mindestens 95%, im Speziellen mindestens 98% oder mehr, jeweils bezogen auf die gesamte Stoffmenge der vorhandenen Monomeren, zu fahren.
Erfindungsgemässe Copolymere CP können auch durch eine polymeranaloge Umsetzung hergestellt werden. Insbesondere können erfindungsgemässe Copolymere CP durch die Veresterung eines Homo- oder Copolymers umfassend Wiederholungseinheiten der allgemeine Struktur (I) mit Polyalkylenglykolen der allgemeinen Struktur (III) hergestellt werden wobei R1 die oben angegeben Bedeutung hat.
Geeignete Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemässen Copolymeren CP durch Veresterung sind dem Fachmann an sich bekannt und beispielsweise beschrieben in EP 1138697 (Sika AG).
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform fällt das erfindungsgemässe Copolymer CP in einem Herstellungsverfahren durch polymeranaloge Veresterung als Schmelze an und wird in Schritt a) eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Herstellung eines festen Dispergiermittels direkt als Schmelze eingesetzt.
Zusätzlich zu dem mindestens einen olefinisch ungesättigten Carbonsäure-Monomer der allgemeinen Struktur (la) und dem mindestens einen olefinisch ungesättigten Makromonomer der allgemeinen Struktur (lla) können erfindungsgemässe Copolymere CP ein oder mehrere weitere Monomere M enthalten. Diese weiteren Monomere M können ausgewählt sein aus Styrol, Ethylen, Propylen, Butylen, Butadien, Isopren, Vinyl acetat, Vinylchlorid, Acrylonitril, N-Vinylpyrrolidon und/oder Hydroxyalkyl(meth)acrylaten.
Es ist bevorzugt, dass der molare Anteil des einen oder der mehreren weiteren Monomeren M gleich oder kleiner 66 mol%, bevorzugt gleich oder kleiner 50 mol-%, mehr bevorzugt gleich oder kleiner 25 mol-%, besonders bevorzugt gleich oder kleiner 10 mol-%, insbesondere gleich oder kleiner 5 mol-%, jeweils bezogen auf alle das Copolymere CP aufbauenden Monomere, ist. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Copolymere CP im Wesentlichen frei von weiteren Monomereinheiten M. Demnach besteht ein erfindungsgemässes Copolymer CP zu mindestens 34 mol%, bevorzugt mindestens 50 mol%, mehr bevorzugt mindestens 75 mol%, besonders bevorzugt mindestens 90 mol%, insbesondere 100 mol% aus den Wiederholungseinheiten A und B.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform besteht das Copolymere CP der vorliegenden Erfindung demnach aus
(i) Wiederholungseinheiten A der allgemeinen Struktur (I), und
(ii) Wiederholungseinheiten B der allgemeinen Struktur (II), wobei jedes Ru unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Methylgruppe darstellt, jedes Rv unabhängig voneinander Wasserstoff oder COOM darstellt, wobei M unabhängig voneinander H, ein Alkalimetall, oder ein Erdalkalimetall ist, m = 0, 1, 2 oder 3 ist, p = 0 oder 1 ist, jedes R1 unabhängig voneinander -[YO]n-R4 darstellt, wobei Y ein C2- bis C4-Alkylen und R4 ein H, C1- bis C20-Alkyl, -Cyclohexyl oder -Alkylaryl darstellt, und n = 2 - 350 ist, und wobei die Wiederholungseinheiten A und B im Copolymer CP ein molares Verhältnis von A : B im Bereich von 10 : 90 - 90 : 10 aufweisen.
Das erfindungsgemässe Dispergiermittel kann neben dem Copolymeren CP noch weitere Stoffe enthalten, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Biozide, Antioxidantien und/oder Antibackmittel. Solche Stoffe können in einem erfindungsgemässen Dispergiermittel mit nicht mehr als 10 Gew.-%, bevorzugt nicht mehr als 5 Gew.-%, insbesondere nicht mehr als 1.5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Dispergiermittels, vorliegen. Diese Stoffe werden einem erfindungsgemässen Dispergiermittel insbesondere zur Verbesserung der Stabilität und/oder der Wrksamkeit zugegeben. Die Zugabe dieser Stoffe kann vor oder während der Herstellung eines Copolymeren CP erfolgen. Die Zugabe kann aber auch in jedem der Schritte a) - d) eines erfindungsgemässen Verfahrens erfolgen.
Beispiele für geeignete Antioxidantien sind beispielsweise in der WO 00/17263 beschrieben und umfassen alkylierte Phenole, alkylierte Hydrochinone und Alkylidenbisphenole. Beispiele für Anti backmittel sind Cellulose in Pulverform, Magnesiumstearat, Calciumcarbonat,
Dolomit, Ton, Kaolin, Vermiculit, Bantonit, Talkum, Schlacke, Flugasche, Silikate oder Alumosilikate und Siliziumdioxid, insbesondere in Form von pyrogener Kieselsäure oder gefällter Kieselsäure.
In einer besonderen Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Dispergiermittels in fester Form, wobei das Dispergiermittel mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, insbesondere mindestens 98.5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Dispergiermittels, eines Copolymeren CP umfasst.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Dispergiermittels in fester Form, wobei das Dispergiermittel im Wesentlichen aus einem Copolymeren CP besteht.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Dispergiermittels in fester Form umfasst die folgenden Schritte a) Herstellung einer Mischung aus mindestens einem Copolymeren CP, mindestens einer Base und Wasser, wobei das Molverhältnis von Base zu Copolymer CP so gewählt ist, dass ein Neutralisationsgrad von mindestens 55%, bevorzugt mindestens 75%, mehr bevorzugt mindestens 95%, besonders bevorzugt mindestens 100%, insbesondere mindestens 110% resultiert b) optional Trocknung der neutralisierten wässrigen Zubereitung aus Schritt a), und c) optional Zerkleinerung des in Schritt b) erhaltenen Materials.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Dispergiermittels in fester Form aus den Schritten a) Herstellung einer Mischung aus mindestens einem Copolymeren CP, mindestens einer Base und Wasser, wobei das Molverhältnis von Base zu Copolymer CP so gewählt ist, dass ein Neutralisationsgrad von mindestens 55%, bevorzugt mindestens 75%, mehr bevorzugt mindestens 95%, besonders bevorzugt mindestens 100%, insbesondere mindestens 110% resultiert, b) Trocknung der neutralisierten wässrigen Zubereitung aus Schritt a), und c) optional Zerkleinerung des in Schritt b) erhaltenen Materials.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform besteht das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung eines Dispergiermittels in fester Form aus den Schritten a) Herstellung einer Mischung aus einem Copolymeren CP, mindestens einer Base und Wasser, wobei das Molverhältnis von Base zu Copolymer CP so gewählt ist, dass ein Neutralisationsgrad von mindestens 55%, bevorzugt mindestens 75%, mehr bevorzugt mindestens 95%, besonders bevorzugt mindestens 100%, insbesondere mindestens 110% resultiert, b) Trocknung der neutralisierten wässrigen Zubereitung aus Schritt a), und c) Zerkleinerung des in Schritt b) erhaltenen Materials.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Anteil an Wasser in der Mischung des Schrittes a) 10 - 90 Gew.-%, bevorzugt 10 - 60 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 - 40 Gew.-%, insbesondere 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, beträgt. Bei einem Anteil von 5 Gew.-% Wasser ist die Neutralisation erschwert und es wird keine Zunahme des Schmelz- bzw.
Erweichungspunktes erreicht.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die wässrige Zubereitung in Schritt a) somit zu 10 - 90 Gew.-%, bevorzugt 10 - 60 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 - 40 Gew.- %, insbesondere 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Zubereitung, aus Wasser und zu dem zu 100 Gew.-% fehlenden Teil aus einem oder mehreren Copolymeren CP sowie mindestens einer Base. Die Mischung in Schritt a) kann auf einem dem Fachmann an sich bekannte Art hergestellt werden. Insbesondere ist es möglich, das mindestens eine Copolymere CP vorzulegen und Wasser hinzuzufügen, so dass eine Lösung oder Dispersion des mindestens einen Copolymeren CP in Wasser entsteht. Das Copolymere CP kann dabei vorteilhaft als Schmelze vorgelegt werden. Zu dieser Lösung oder Dispersion wird dann die gewünschte Menge an Base hinzugefügt. Dabei kann die Base in Substanz, insbesondere in fester Form, als Lösung oder als Aufschlämmung vorliegen. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird die Base in fester Form zu der wässrigen Lösung oder Aufschlämmung des mindestens einen Copolymere CP gegeben.
Es ist aber auch möglich, die Base in Wasser aufzuschlämmen oder zu lösen. Diese wässrige Lösung oder Aufschlämmung der Base wird dann in einem erfindungsgemässen Verfahren zu dem mindestens einen Copolymeren CP zugegeben. Das mindestens eine Copolymere CP kann dabei in Substanz oder als Lösung bzw. Dispersion vorliegen. Wenn das mindestens eine Copolymere CP in Substanz vorliegt kann es vorteilhaft sein, das Copolymere CP als Schmelze vorzulegen und die Base anschliessend zu dieser Schmelze hinzuzugeben. Wenn das Copolymer CP als Lösung oder Dispersion vorliegt, handelt es sich insbesondere um eine Lösung oder Dispersion in Wasser.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird zur Herstellung einer Mischung gemäss Schritt a) demnach folgendermassen vorgegangen:
(i) vorlegen mindestens eines Copolymeren CP als Schmelze,
(ii) auflösen oder aufschlämmen mindestens einer Base in Wasser,
(iii) hinzufügen der wässrigen Lösung oder Aufschlämmung der mindestens einen Base zu der Schmelze des Copolymeren CP.
Die Mischung aus Schritt a) enthält mindestens eine Base. Geeigneten Basen sind insbesondere Alkali- und Erdalkalimetalloxide, -hydroxide und
-(hydrogen)carbonate. Als besonders geeignet haben sich LiOH, NaOH, KOH, NaHC03, U2CO3, Na2C03, CaO, MgO, Ca(OH)2, Mg(OH)2, CaC03, MgCÜ3, CaMg(C03)2 sowie deren Mischungen herausgestellt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Base in Schritt a) ausgewählt aus der Gruppe der Erdalkalimetalloxide oder -hydroxide, insbesondere CaO oder Ca(OH)2.
Der Neutralisationsgrad entspricht vorliegend dem molaren Verhältnis von Hydroxid-Ionen, welche sich in wässrigem Milieu aus der mindestens einen Base bilden, zu den Carbonsäuregruppen -COOH der Copolymere CP, ausgedrückt in %. Ein Neutralisationsgrad von 55% bedeutet dementsprechend, dass das molare Verhältnis von gebildeten OH -Ionen zu Carbonsäuregruppen 0.55 : 1 beträgt. Ein Neutralisationsgrad von 100% bedeutet, dass das molare Verhältnis von gebildeten OH -Ionen zu Carbonsäuregruppen 1 : 1 beträgt. Ein Neutralisationsgrad von 110% bedeutet, dass das molare Verhältnis von gebildeten OH -Ionen zu Carbonsäuregruppen 1.1 : 1 beträgt. In letzterem Fall liegt also ein stöchiometrischer Überschuss an OH -Ionen vor. Der Neutralisationsgrad lässt sich vorliegend insbesondere berechnen unter der Annahme, dass die verwendete Base in wässrigem Milieu vollständig dissoziiert und stöchiometrisch OH - Ionen bildet.
Es hat sich herausgestellt, dass ein Neutralisationsgrad von mindestens 55%, bevorzugt mindestens 75%, mehr bevorzugt mindestens 95%, besonders bevorzugt mindestens 100%, insbesondere mindestens 110%, vorteilhaft ist, da dadurch feste Dispergiermittel mit besonders hohen Schmelzpunkten, bzw. Erweichungspunkten, herstellbar sind. Ein Neutralisationsgrad von grösser als 150% ist aber im Allgemeinen nicht weiter vorteilhaft.
Bevorzugt erfolgt die Neutralisation bei einer Temperatur von 20 - 80°C und Normaldruck unter ständigem Rühren.
Die Trocknung der neutralisierten wässrigen Zubereitung kann in einer Weise erfolgen, die dem Fachmann an sich bekannt ist, wie beispielsweise in einem Trommeltrockner oder in einem Bandtrockner. Es ist jedoch bevorzugt, die neutralisierte wässrige Zubereitung nicht in einem Verfahren der Sprühtrocknung zu trocknen, da in solchen Verfahren, wie bereits erwähnt, die Temperaturbelastung der polymeren Dispergiermittel sehr hoch ist und zudem ein erhöhtes Risiko von Staubexplosionen besteht.
Das erfindungsgemässe Verfahren umfasst insbesondere dann einen Schritt zur Trocknung der in Schritt a) erhaltenen neutralisierten Mischung, wenn der Gehalt an Wasser in der Mischung grösser oder gleich 13 Gew.-%, insbesondere grösser oder gleich 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, beträgt. Bei einem Anteil von kleiner 13 Gew.-%, insbesondere einem Anteil von 10 Gew.-% von Wasser in der Gesamtmischung erstarren neutralisierte Copolymere CP auch ohne Trocknung zu einem festen Dispergiermittel. Es ist aber allgemein bevorzugt, wenn das erfindungsgemässe Verfahren einen Schritt b) zur Trocknung umfasst.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die neutralisierte wässrige Zubereitung in Schritt b) bei einer Temperatur von 20 - 180°C getrocknet. Der Druck kann dabei Normaldruck betragen. Es ist aber auch möglich, bei verringertem Druck zu trockenen, beispielsweise bei einem Druck von 900 mbar oder tiefer, bevorzugt bei 500 mbar oder tiefer. Ein tieferer Druck ermöglicht einen schnelleren T rocknungsvorgang und/oder die Verringerung der T rocknungstemperatur. Ein schneller Trocknungsvorgang führt zu einem festen Dispergiermittel, welches eine verringerte Klebrigkeit aufweist. Es ist daher besonders bevorzugt, den T rocknungsvorgang bei 20 - 180°C, einem Druck von maximal 100mbar durchzuführen. Das getrocknete Dispergiermittel hat eine Restfeuchte von < 5%, bevorzugt
< 4%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des getrockneten Dispergiermittels.
Die Zerkleinerung des getrockneten Dispergiermittels kann insbesondere durch Brechen und/oder Mahlen erfolgen. Geeignete Mühlen sind beispielsweise Hammermühlen, Kolloidmühlen, Korundmühlen, Kugelmühlen, Planetenmühlen, Prallmühlen, Rohrmühlen, Rotormühlen, Scheibenmühlen, Schneidmühlen, Schwingmühlen, Strahlmühlen, Stiftmühlen, Trommelmühlen, Vertikalmühlen, Wirbelstrommühlen, oder Walzenstühle. Es kann besonders günstig sein, eine Zerkleinerung in einer Kryogenvermahlung durchzuführen. Die Zerkleinerung, insbesondere das Mahlen, kann daher bei Temperaturen zwischen -196°C und +80°C erfolgen.
Das Dispergiermittel in fester Form wird erhalten mit einer Partikelgrößenverteilung mit D90- Wert von < 300 pm, vorzugsweise < 270 pm, insbesondere < 255 pm, einem D 10- Wert von
< 60 pm, vorzugsweise < 50 pm, insbesondere < 45 pm, und einem D50-Wert zwischen 70 - 130 pm, vorzugsweise 75 - 120 pm, insbesondere 80 - 110 pm.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein festes Dispergiermittel erhältlich nach einem Verfahren wie oben beschrieben.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung eines festen Dispergiermittels, welches nach einem Verfahren wie vorstehend beschrieben erhalten wurde, in einer mineralischen Bindemittelzusammensetzung.
Unter dem Ausdruck "mineralisches Bindemittel" ist vorliegend ein Bindemittel zu verstehen, welches in Anwesenheit von Wasser in einer H yd ratati o ns rea kti o n zu festen Hydraten oder Hydratphasen reagiert. Dies kann beispielsweise ein hydraulisches Bindemittel (z.B. Zement oder hydraulischer Kalk), ein latent hydraulisches Bindemittel (z.B. Schlacke), ein puzzolanisches Bindemittel (z.B. Flugasche) oder ein nicht hydraulisches Bindemittel (Gips oder Weisskalk) sein.
Eine mineralische Bindemittelzusammensetzung ist dementsprechend eine Zusammensetzung umfassend mindestens ein mineralisches Bindemittel.
Eine mineralische Bindemittelzusammensetzung kann beispielsweise ein Trockenmörtel sein. Eine mineralische Bindemittelzusammensetzung kann auch ein mit Wasser angemachter Mörtel oder Beton sein. Eine mineralische Bindemittelzusammensetzung kann auch eine Gipsmischung sein.
Insbesondere kann das mineralische Bindemittel ein hydraulisches Bindemittel enthalten, bevorzugt Zement. Besonders bevorzugt ist ein Zement mit einem Zementklinkeranteil von > 35 Gew.-%. Insbesondere ist der Zement ein Portlandzement vom Typ CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV oder CEM V gemäss Norm EN 197-1, ein Aluminatzement, insbesondere ein Tonerdezement nach DIN EN 14647, ein Calciumsulfoaluminatzement oder Mischungen der genannten Zemente.
Gemäss einer besonderen Ausführungsform besteht das mineralische Bindemittel im Wesentlichen aus Portlandzement.
Gemäss einer weiteren besonderen Ausführungsform besteht das mineralische Bindemittel im Wesentlichen aus einer Mischung aus Portlandzement und Aluminatzement oder Portlandzement und Calciumsulfoaluminatzement, wobei ein Gewichtsverhältnis von Portlandzement zu Aluminatzement bzw. Portlandzement zu Calciumsulfoaluminatzement im Bereich von 10:1 bis 1:10 liegt.
Die mineralische Bindemittelzusammensetzung umfasst bevorzugt mindestens ein hydraulisches Bindemittel, insbesondere mindestens einen Zement, in wenigstens 5 Gew.- %, bevorzugt in wenigstens 20 Gew.-%, besonders bevorzugt in wenigstens 35 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt in wenigstens 65 Gew.-%, im Speziellen > 95 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Trockenmasse der mineralischen Bindemittelzusammensetzung.
Es kann aber auch vorteilhaft sein, wenn das mineralische Bindemittel oder die mineralische Bindemittelzusammensetzung andere Bindemittel enthält oder im Wesentlichen daraus besteht. Dies sind insbesondere latent hydraulische Bindemittel und/oder puzzolanische Bindemittel. Geeignete latent hydraulische und/oder puzzolanische Bindemittel sind z.B. Schlacke, Flugasche, Silicastaub, Mikrosilika, Metakaolin, Tuff, Trass, Vulkansche, Zeolithe, und/oder gebrannten Ölschiefer.
In einer Ausführungsform enthält das mineralische Bindemittel 5 - 95 Gew.-%, insbesondere 5 - 65 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 - 35 Gew.-%, jeweils bezogen auf die gesamte Trockenmasse des mineralischen Bindemittels, latent hydraulische und/oder puzzolanische Bindemittel. Vorteilhafte latent hydraulische und/oder puzzolanische Bindemittel sind Schlacke und/oder Flugasche.
In einer besonderen Ausführungsform enthält das mineralische Bindemittel ein hydraulisches Bindemittel, insbesondere Zement, und ein latent hydraulisches und/oder puzzolanisches Bindemittel, bevorzugt Schlacke und/oder Flugasche. Der Anteil des latent hydraulischen und/oder puzzolanischen Bindemittels beträgt dabei besonders bevorzugt 5 - 65 Gew.-%, besonders bevorzugt 15 - 35 Gew.-%, während wenigstens 35 Gew.-%, im Speziellen wenigstens 65 Gew.-%, jeweils bezogen auf die gesamte Trockenmasse des mineralischen Bindemittels. In einer weiteren Ausführungsform kann das mineralische Bindemittel Calciumsulfat- Di hyd rat, a-Calciumsulfat-Hemihydrat, ß-Calciumsulfat-Hemihydrat, Anhydrit und/oder Kalk umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen.
In einer besonderen Ausführungsform ist das mineralische Bindemittel ein ternäres Bindemittel. In dieser Ausführungsform besteht das mineralische Bindemittel im Wesentlichen aus (i) Portlandzement, (ii) Aluminatzement oder Calciumsulfoaluimnatzement und (iii) einem oder mehreren Calciumsulfatträger ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Calciumsulfat-Dihydrat, a-Calciumsulfat-Hemihydrat, ß-Calciumsulfat-Hemihydrat und Anhydrit. Die Gewichtsverhältnisse der drei Komponenten können dabei in weiten Bereichen variieren.
Gemäss bevorzugter Ausführungsformen ist das mineralische Bindemittel demnach ausgewählt aus der Gruppe umfassend Zement, insbesondere Portlandzement, Aluminatzement und Calciumsulfoaluminatzement, Calciumsulfat-Dihydrat, a-Calciumsulfat- Hemihydrat, ß-Calciumsulfat-Hemihydrat, Anhydrit, Kalk, industrielle und synthetische Schlacken, insbesondere Hochofenschlacken, Hüttensand, Hüttensandmehl, elektrothermische Phosphorschlacke, Kupferschlacke und Edelstahlschlacke, Puzzolane, insbesondere Flugaschen, Mikrosilika, Metakaolin, natürlich Puzzolane, insbesondere Tuff, Trass und Vulkansche, natürliche und synthetische Zeolithe, gebrannten Ölschiefer oder Mischungen davon.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist das mineralische Bindemittel ein Bindemittel basierend auf Calciumsulfat und ist ausgewählt aus der Gruppe umfassend a-Calciumsulfat- Hemihydrat, ß-Calciumsulfat-Hemihydrat, Anhydrit und Mischungen davon.
Vorteilhafterweise beträgt der Anteil an Calciumsulfat-Hemihydrat im gesamten mineralischen Bindemittel mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des mineralischen Bindemittels. Mineralische Bindemittel auf Basis von Calciumsulfat können sowohl auf REA-Gips, Phospho-Gips, als auch auf Naturgips basieren. Sie werden insbesondere in Pulverform eingesetzt. Die Partikelgrößenverteilung der Calciumsulfat basierten Bindemittel kann z.B. durch Laserbeugung nach ISO 13320:2009 bestimmt werden, wie weiter oben beschreiben. Die mittlere Partikelgrösse D50 erfindungsgemässer mineralischer Bindemittel auf Basis von Cacliumsulfat liegt vorzugsweise unter 100 pm, bevorzugt unter 60 pm, und über 0.5 pm, also beispielsweise in einem Bereich von 5 pm bis 50 pm. Geeignete mineralische Bindemittel auf Basis von Calciumsulfat sind beispielsweise unter dem Handelsnamen Hartformgips von der Saint-Gobain Formula GmbH, unter dem Handelsnamen Alpha-Halbhydrat von der Firma Knauf oder unter dem Handelsnamen Raddichem von der Firma Casea erhältlich. Mineralische Bindemittel im Sinne der vorliegenden Erfindung können aber auch Mischungen aus Calciumsulfat-basierten Bindemitteln und mindestens einem Zement, wie weiter oben definiert, sein. Solche Mischungen haben den Vorteil, dass sie die Eigenschaften einer schnellen Festigkeitsentwicklung mit geringem Schrumpfen verbinden.
Ebenso kann die mineralische Bindemittelzusammensetzung Zuschlagstoffe wie z.B. Kalkstein, Quarzmehle, Sande, Kies und/oder Pigmente enthalten.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich diese Erfindung auf mineralische Bindemittel oder mineralische Bindemittelzusammensetzungen, insbesondere Trockenmörtel, die mindestens ein pulverförmiges Dispergiermittel, hergestellt in einem erfindungsgemässen Verfahren, enthalten. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine mineralische Bindemittelzusammensetzung umfassend a) 5 - 60 Gew.-%, bevorzugt 10 - 45 Gew.-%, besonders bevorzugt 12 - 30 Gew.-% eines oder mehreren mineralischen Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Portlandzement, Aluminatzement, Calciumsulfoaluminatzement, Calciumsulfat-Dihydrat, a-Calciumsulfat-Hemihydrat, ß-Calciumsulfat-Hemihydrat, Anhydrit, Kalk, Schlacke, Flugasche, Mikrosilika, Metakaolin, Tuff, Trass, Vulkanasche und gebrannten Ölschiefer, b) 0.01 - 10 Gew.-%, bevorzugt 0.05 - 5 Gew.-%, besonders bevorzugte 0.1 - 2 Gew.-%, insbesondere 0.15 - 0.8 Gew.-% mindestens eines festen Dispergiermittels erhältlich nach einem Verfahren wie oben beschrieben, c) 30 - 90 Gew.-%, bevorzugt 40 - 80 Gew.-%, insbesondere 40 - 75 Gew.-% mindestens eines Zuschlagstoffes ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalkstein, Quarzmehl, Sand, Kies und Pigmente.
Die mineralische Bindemittelzusammensetzung kann in Form einer trockenen, pulverförmigen Zusammensetzung oder in Form einer flüssigen oder pastösen Zusammensetzung vorliegen, wobei flüssige oder pastöse Bindemittelzusammensetzungen einen entsprechenden Anteil an Wasser enthalten. Die mineralische Bindemittelzusammensetzung kann auch die Form einer vollständig ausgehärteten mineralischen Bindemittelzusammensetzung - zum Beispiel eines Formkörpers - haben.
Vorteilhafterweise ist die Menge an Wasser in einer trockenen mineralischen Bindemittelzusammensetzung < 5 Gew.-%, bevorzugt < 1 Gew.-%, insbesondere < 0.3 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der trockenen mineralischen Bindemittelzusammensetzung. Vorteilhafterweise liegt das Gewichtsverhältnis von Wasser zu mineralischem Bindemittel in einer pastösen mineralischen Bindemittelzusammensetzung im Bereich von 0.2 - 0.8, bevorzugt 0.25 - 0.6, insbesondere 0.3 - 0.5. Schliesslich bezieht sich diese Erfindung auf Gipsmischungen, die mindestens ein pulverförmiges Dispergiermittel, hergestellt in einem erfindungsgemässen Verfahren, enthalten. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch eine mineralische Bindemittelzusammensetzung umfassend a) 30 - 99.9 Gew.-%, bevorzugt 50 - 99 Gew.-%, insbesondere 60 - 95 Gew.-% eines oder mehreren mineralischen Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Calciumsulfat-Dihydrat, a-Calciumsulfat-Hemihydrat, ß-Calciumsulfat-Hemihydrat und Anhydrit, b) 0.01 - 10 Gew.-%, bevorzugt 0.05 - 5 Gew.-%, besonders bevorzugte 0.1 - 2 Gew.-%, insbesondere 0.15 - 0.8 Gew.-% mindestens eines festen Dispergiermittels erhältlich nach einem Verfahren wie oben beschrieben, c) optional 0.5 - 25 Gew.-%, bevorzugt 1 - 15 Gew.-%, insbesondere 1 - 5 Gew.-% eines oder mehreren mineralischen Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Portlandzement, Aluminatzement, Calciumsulfoaluminatzement, Kalk, Schlacke, Flugasche, Mikrosilika, Metakaolin, Tuff, Trass, Vulkanasche und gebrannten Ölschiefer, d) optional Zuschlagstoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalkstein, Quarzmehl, Sand, Kies und Pigmenten.
Weitere Ausführungsformen werden in den nachfolgenden Beispielen beschrieben. Diese sollen als erläuternd, aber nicht als einschränkend für die vorliegende Erfindung gelten.
Beispiele
Beispiel 1 - Herstellung von festen Dispergiermitteln
Ein Copolymer CP mit einem Rückgrat aus Acrylsäure und Methacrylsäure (Molverhältnis 1:1, Mn des Rückgrates: 6Ό00 g/mol) und Methoxy-terminierten Polyethylenglykol- Seitenketten (Mn der Seitenkette: 5Ό00 g/mol) mit einem molaren Verhältnis von Säure zu Seitenkette von 12:1 wurde auf 90°C erwärmt. Zu der erhaltenen Schmelze des Copolymeren CP wurde eine Aufschlämmung von Ca(OH)2 in Wasser zugegeben.
Zur Herstellung der Beispiele 1-4 wurde die jeweilige in der Tabelle 1 angegebene Menge Ca(OH)2 in der jeweiligen angegebenen Menge Wasser aufgeschlämmt und zum Copolymeren CP zugegeben.
Die erhaltenen Mischungen wurden bei 20°C für 2 min auf einem Hochgeschwindigkeitsrührer gerührt, anschliessend in einem Ofen bei 60°C bis zu einer Restfeuchte von < 5% getrocknet und dann zermahlen. Es wurden erfindungsgemässe pulverförmige Dispergiermittel (Beispielel - 4) mit den in Tabelle 1 angegebenen Neutralisationsgraden und Restfeuchten erhalten.
Referenz 1 , welche nicht erfindungsgemäss ist, wurde wie vorgehend beschrieben hergestellt. Allerdings wurde Ca(OH)2 direkt, ohne Aufschlämmung in Wasser, zu einer Schmelze des Copolymer CP gegeben. Nach erkalten und zermahlen der Schmelze erhielt man Referenz 1.
Tabelle 1: Herstellung der Polymerpulver 1 - 4 bezogen auf die Gesamtmasse der Mischung n.b.: nicht bestimmt
Beispiel 2 - Bestimmung von Schmelzpunkten bzw. Erweichungspunkten
Schmelzpunkte bzw. Erweichungspunkte, wurden mittels eines Gerätes Schmelzpunkt M- 560 der Firma Büchi AG gemessen (Messbereich: 50-400°C, Aufheizrate: 20°C/min, Gerät kalibriert gegen 4-Nitrotoluol, Diphenylessigsäure, Koffein und Kaliumnitrat).
Die erfindungsgemässen Polymerpulver 1 - 4 zeigten kein Schmelzen, sondern erweichen, gefolgt von Zersetzung. Die folgende Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der Messung.
Die nicht-erfindungsgemässe Referenz 2 entspricht der Referenz 1, mit dem Unterschied, dass der Referenz 2 kein Ca(OH)2 zugesetzt wurde. Tabelle 2: Schmelz- bzw. Erweichungspunkte und Zersetzungspunkte der Polymerpulver n.b : nicht bestimmt
Es zeigt sich, dass mit zunehmendem Neutralisationsgrad höhere Schmelzpunkte erreicht werden. Anhand von Referenz 1 wird deutlich, dass eine Erhöhung des Schmelzpunktes durch Neutralisation direkt in der Schmelze nicht möglich ist. Die nicht neutralisierte Referenz 2 zeigt einen tiefen Schmelzpunkt.
Beispiel 3 - Prüfung der Polvmerpulver in Gipsmischunqen
Es wurden 0.4 g je eines der erfindungsgemässen Polymerpulver 1 - 4, bzw. die nicht- erfindungsgemässe Referenzprobe 2, in 106 g Wasser gelöst. Dazu wurden 200 g Calciumsulfat-ß-Halbhydrat sowie 0.2 g Calciumsulfat-Dihydrat gegeben und die entstandene Aufschlämmung wurde 15 Sekunden ruhen gelassen. Anschliessend wurde 30 Sekunden intensiv von Hand gerührt.
Die entstandene Aufschlämmung wurde in einen Minikonus mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Höhe von 51 mm gefüllt und 75 Sekunden ruhen gelassen. Dann wurde das Ausbreitmass (ABM) in Millimeter bestimmt. Dazu wurde der Minikonus angehoben und der Durchmesser des sich bildenden Gipskuchens gemessen, sobald kein Fliessen mehr beobachtet wurde. Die Zeitspanne zwischen Abschluss des Mischvorgangs und Anheben des Minikonus betrug 2 Minuten. Der Durchmesser in mm wird als Ausbreitmass bezeichnet. Der Versteifungsbeginn und das Versteifungsende wurde mit der Messerschnittmethode nach DIN EN 13279-2:2014-03 und der Daumendruckmethode bestimmt. Der Versteifungsbeginn (VB) ist erreicht, wenn nach einem Messerschnitt durch den Gips- Kuchen die Schnittränder nicht mehr zusammenlaufen. Das Versteifungsende ist eingetreten (VE), wenn bei einem Fingerdruck mit einem Druckaufwand von ca. 5 kg kein Wasser mehr aus dem Gips-Kuchen austritt. Alternativ können Versteifungsbeginn und Versteifungsende gemäss DIN EN 13279-2:2014-03 auch mit dem Vicat-Nadelgerät bestimmt werden.
Die folgende Tabelle 3 gibt einen Überblick der Ergebnisse. Das nicht erfindungsgemässe Beispiel Referenz 3 ist eine Gipsmischung ohne den Zusatz von Polymerpulver. Referenz 3 wurde wie oben beschrieben aus 200 g Calciumsulfat-ß-Halbhydrat, 0.2 g Calciumsulfat- Di hyd rat und 106 g Wasser hergestellt, ohne den Zusatz eines Polymerpulvers.
Tabelle 3: Ergebnisse der Gipsmischungen
Es zeigt sich, dass erfindungsgemässe Dispergiermittel mit zunehmendem Neutralisationsgrad ein verbessertes Ausbreitmass bewirken. Bei einem Neutralisationsgrad von 110% (Beispiele 1 und 2) entspricht die verflüssigende Wirkung in etwa derjenigen der nicht-neutralisierten Referenz 2.
Es zeigt sich weiterhin, dass bei niedrigen Neutralisationsgraden zunächst eine weniger starke verzögernde Wirkung eintritt, als bei Zugabe eines nicht-neutralisierten Polymerpulvers, welche aber mit zunehmendem Neutralisationsgrad wieder zunimmt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Dispergiermittels in fester Form, wobei das Dispergiermittel mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, insbesondere mindestens 98.5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Dispergiermittels, mindestens eines Copolymeren CP umfasst, wobei Copolymere
CP folgende Bestandteile umfassen:
(i) Wiederholungseinheiten A der allgemeinen Struktur (I), und
(ii) Wederholungseinheiten B der allgemeinen Struktur (II), wobei jedes Ru unabhängig voneinander Wasserstoff oder eine Methylgruppe darstellt, jedes Rv unabhängig voneinander Wasserstoff oder COOM darstellt, wobei M unabhängig voneinander H, ein Alkalimetall, oder ein Erdalkalimetall ist, m = 0, 1, 2 oder 3 ist, p = 0 oder 1 ist, jedes R1 unabhängig voneinander -[YO]n-R4 darstellt, wobei Y ein C2- bis C4-Alkylen und R4ein H, C1- bis C20-Alkyl, -Cyclohexyl oder -Alkylaryl darstellt, und n = 2 - 350 ist, und die Wederholungseinheiten A und B im Copolymer CP ein molares Verhältnis von A : B im Bereich von 10 : 90 - 90 : 10 aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Herstellung einer Mischung aus mindestens einem Copolymeren CP, mindestens einer Base und Wasser, wobei das Molverhältnis von Base zu Copolymer CP so gewählt ist, dass ein Neutralisationsgrad von mindestens 55%, bevorzugt mindestens 75%, mehr bevorzugt mindestens 95%, besonders bevorzugt mindestens 100%, insbesondere mindestens 110% resultiert, b) optional Trocknung der neutralisierten wässrigen Zubereitung aus Schritt a), und c) optional Zerkleinerung des in Schritt b) erhaltenen Materials.
2. Verfahren zur Herstellung eines Dispergiermittels in fester Form gemäss Anspruch 1, wobei das Dispergiermittel mindestens 90 Gew.-%, bevorzugt mindestens 95 Gew.- %, insbesondere mindestens 98.5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Dispergiermittels, eines Copolymeren CP umfasst, wobei das Copolymere CP folgende Bestandteile umfasst:
(i) Wiederholungseinheiten A der allgemeinen Struktur (I), und
(ii) Wederholungseinheiten B der allgemeinen Struktur (II), wobei Ru, Rv, m, p und R1 sowie ein molares Verhältnis von A : B wie in Anspruch 1 definiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren aus den folgenden Schritten besteht: a) Herstellung einer Mischung aus einem Copolymeren CP, mindestens einer Base und Wasser, wobei das Molverhältnis von Base zu Copolymer CP so gewählt ist, dass ein Neutralisationsgrad von mindestens 55%, bevorzugt mindestens 75%, mehr bevorzugt mindestens 95%, besonders bevorzugt mindestens 100%, insbesondere mindestens 110% resultiert, b) Trocknung der neutralisierten wässrigen Zubereitung aus Schritt a), und c) Zerkleinerung des in Schritt b) erhaltenen Materials.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das eine oder die mehreren Copolymere CP zu mindestens 34 mol%, bevorzugt mindestens 50 mol%, mehr bevorzugt mindestens 75 mol%, besonders bevorzugt mindestens 90 mol%, insbesondere 100 mol% aus den Wiederholungseinheiten A und B bestehen.
4. Verfahren gemäss wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Wasser in der Mischung des Schrittes a) 10 - 90 Gew.-%, bevorzugt 10 - 60 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 - 40 Gew.-%, insbesondere 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, beträgt.
5. Verfahren gemäss wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Base ausgewählt ist aus der Gruppe der Alkalimetall- und Erdalkalimetall-oxide, -hydroxide, -hydrogencarbonate und/der -carbonate, insbesondere aus der Gruppe bestehend aus LiOH, NaOH, KOH, NaHCOs, U2CO3, Na2C03, CaO, MgO, Ca(OH)2, Mg(OH)2, CaC03, MgC03, CaMg(C03)2 oder Mischungen daraus.
6. Verfahren gemäss wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die neutralisierte wässrige Zubereitung in Schritt b) bei einer Temperatur von 20 - 180 °C getrocknet wird.
7. Verfahren gemäss wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die neutralisierte wässrige Zubereitung in Schritt b) bei Normaldruck getrocknet wird.
8. Verfahren gemäss wenigstens einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die neutralisierte wässrige Zubereitung in Schritt b) bei einem Druck von 900 mbar oder tiefer, bevorzugt bei 500 mbar oder tiefer getrocknet wird.
9. Verfahren gemäss wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Dispergiermittel ein Pulver ist.
10. Verfahren gemäss wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Dispergiermittel eine Partikelgrößenverteilung mit einem D90-Wert von < 300 pm, vorzugsweise < 270 pm, insbesondere < 255 pm, einem D 10- Wert von < 60 pm, vorzugsweise < 50 pm, insbesondere < 45 pm, und einem D50-Wert zwischen 70 - 130 pm, vorzugsweise 75 - 120 pm, insbesondere 80 - 110 pm aufweist.
11. Verfahren gemäss wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Dispergiermittel noch weitere Stoffe ausgewählt aus der Gruppe umfassend Biozide, Antioxidantien und/oder Antibackmittel enthält.
12. Festes Dispergiermittel, erhältlich nach einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 11.
13. Verwendung eines festen Dispergiermittels nach Anspruch 12 in einer mineralischen Bindemittelzusammensetzung.
14. Mineralische Bindemittelzusammensetzung umfassend a) 5 - 60 Gew.-%, bevorzugt 10 - 45 Gew.-%, besonders bevorzugt 12 - 30 Gew.- % eines oder mehreren mineralischen Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Portlandzement, Aluminatzement, Calciumsulfoaluminatzement, Calciumsulfat-Dihydrat, a-Calciumsulfat-Hemihydrat, ß-Calciumsulfat- Hemihydrat, Anhydrit, Kalk, Schlacke, Flugasche, Mikrosilika, Metakaolin, Tuff, Trass, Vulkanasche und gebrannten Ölschiefer, b) 0.01 - 10 Gew.-%, bevorzugt 0.05 - 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0.1 - 2 Gew.-%, insbesondere 0.15 - 0.8 Gew.-% mindestens eines festen Dispergiermittels gemäss Anspruch 12, c) 30 - 90 Gew.-%, bevorzugt 40 - 80 Gew.-%, insbesondere 40 - 75 Gew.-% mindestens eines Zuschlagstoffes ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalkstein, Quarzmehl, Sand, Kies und Pigmenten.
15. Mineralische Bindemittelzusammensetzung umfassend a) 30 - 99.9 Gew.-%, bevorzugt 50 - 99 Gew.-%, insbesondere 60 - 95 Gew.-% eines oder mehreren mineralischen Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Calciumsulfat-Dihydrat, a-Calciumsulfat-Hemihydrat, ß- Calciumsulfat-Hemihydrat und Anhydrit, b) 0.01 - 10 Gew.-%, bevorzugt 0.05 - 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0.1 - 2 Gew.-%, insbesondere 0.15 - 0.8 Gew.-% mindestens eines festen Dispergiermittels gemäss Anspruch 12, c) optional 0.5 - 25 Gew.-%, bevorzugt 1 - 15 Gew.-%, insbesondere 1 - 5 Gew.-% eines oder mehreren mineralischen Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Portlandzement, Aluminatzement, Calciumsulfoaluminatzement, Kalk, Schlacke, Flugasche, Mikrosilika, Metakaolin, Tuff, Trass, Vulkanasche und gebrannten Ölschiefer, d) optional Zuschlagstoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Kalkstein, Quarzmehl, Sand, Kies und Pigmenten.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115449025B (zh) * 2022-07-21 2025-08-19 南京擎宇生物医药科技有限公司 一种聚羧酸盐分散剂及其制备方法与应用
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19843730A1 (de) 1998-09-24 2000-03-30 Sueddeutsche Kalkstickstoff Stabilisierte, wasserlösliche Polymerpulver auf Basis von Polyoxyalkylenglykol-Carboxylaten und Verfahren zu deren Herstellung
MY135684A (en) 1999-11-29 2008-06-30 Nippon Catalytic Chem Ind Copolymer for cement admixtures and its production process and use
EP1138696A1 (de) 2000-03-29 2001-10-04 Sika AG, vorm. Kaspar Winkler &amp; Co. Polymere für Zementdipergierende Zusammensetzungen
DE60132381T2 (de) * 2000-11-28 2009-01-02 Kao Corp. Pulverförmige Dispergiermittel für hydraulische Zusammensetzungen
EP1348729A1 (de) 2002-03-25 2003-10-01 Sika Schweiz AG Polymere in festem Aggregatzustand
EP1707542A2 (de) * 2005-03-31 2006-10-04 Nippon Shokubai Co.,Ltd. Pulverförmiges Zementdispergiermittel
JP2008542159A (ja) 2005-06-01 2008-11-27 株式会社日本触媒 粉末状セメント分散剤
CN101824125A (zh) 2010-04-29 2010-09-08 江苏鼎达建材有限公司 一种粉体聚羧酸高性能减水剂的制备方法
EP3018108A1 (de) * 2014-11-10 2016-05-11 Basf Se Polymer mit Polyetherseitenketten

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