TWI421224B - 經安定之可再分散聚合物粉末組成物 - Google Patents
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Description
本發明係關於藉由保護性膠體而安定之可再分散聚合物粉末組成物。
於建築材料中,通常係加入有機聚合物以改善無機成分(如混凝土)之黏合。該有機聚合物典型係乳膠,如乙酸乙烯酯-乙烯,且可以乾燥粉末之形式供應。通常係藉由噴灑乾燥液體聚合物材料而製備該粉末化之形式,以獲得具有低於微米之顆粒尺寸的粉末。為了於加入該物之應用製劑(如混凝土)中表現該物的功能,所欲者係,於該應用製劑中,該聚合物粉末係經再分散至低於微米之顆粒尺寸。
有各種膠體安定劑與抗結塊劑係與該聚合物粉末共同被包含,以使得此再分散性成為可能。部份經水解之聚乙烯醇(PVOH)係通常用作保護性膠體,以改善有機聚合物之再分散性。然而,對於有效再分散性,需要大量PVOH,且其傾向於負面增加該聚合物組成物或分散液之黏度,從而使其難以藉由噴灑乾燥作成粉末。此外,於通常用於作成高pH應用製劑(如水泥製劑)之可再分散粉末之聚合物組成物或分散液中採用的高pH值,部份經水解之PVOH可能繼續水解,降低PVOH作為保護性膠體之有效性。
膠體係一種化學混合物之類型,於其中,一種物質係平均地分散於另一種物質整體中。該經分散之物質之顆粒僅懸浮於該混合物中,與溶液中不同,於溶液中,該等顆粒係完全溶解。出現這種情況係因為,膠體中之顆粒係大於溶液中之顆粒,且小至足以平均地分散並維持均質之外觀,但亦大至足以散射光且不溶解。膠體系統由下列兩個分開之相組成:分散相(或內部相)以及連續相(或分散介質)。膠體系統可為固體、液體或氣體。
可能於膠體顆粒之相互作用中扮演重要角色之力包括:1)排阻體積斥力(excluded volume repulsion),其係任何硬顆粒之間重疊的不可能性,2)靜電相互作用,其中,膠體顆粒往往帶有電荷並因此彼此吸引或排斥,而連續相及分散相兩者之電荷以及兩相之流動性係影響此相互作用之因素,3)凡得瓦力,其係兩個永久性亦或誘發性之偶極之間的相互作用,其中,甚至若該等顆粒並不具有永久性之偶極,電子密度之波動增加一顆粒中之臨時偶極,這誘發鄰近顆粒中之偶極,且該臨時偶極及誘發偶極隨後彼此吸引,4)熵力(entropic force),根據熱力學第二定律,系統向熵最大化之狀態演變,這甚至可導致硬球之間的有效力,以及5)於多個經聚合物覆蓋之表面之間或於多個含有能調製顆粒間力之非吸附性聚合物的溶劑中的立體力(steric force),其於他們之間產生額外之立體斥力或吸引性耗散力(attractive depletion force)。
膠體安定化防止膠體凝集(aggregation)。立體安定化及靜電安定化係用於膠體安定化之兩種主要機制。靜電安定化係基於相似電荷之相互排斥。通常,不同之相係具有不同之電荷親和性,因此於任何界面形成電雙層。小顆粒尺寸造成巨大之表面積,而這一效果於膠體中被大幅放大。於安定膠體中,分散相之質量係如此之低,使得其浮力或動能太弱而無法克服該分散相之帶電層間的靜電斥力。
隨著顆粒由於顆粒間之引力凝集,不安定膠體分散液形成絮凝物。絮凝物之形成或凝集可能係因移除防止該等顆粒凝集之靜電阻擋劑所導致者。而靜電阻擋劑之移除可藉由將鹽加入懸浮液中,或藉由改變懸浮液之pH以有效地中和或“遮罩(screen)”懸浮液中顆粒之表面電荷而出現。這移除保持膠體顆粒分開之斥力,且允許凡得瓦力造成之凝聚(coagulation)。又,帶電聚合物絮凝劑之加入可藉由吸引性靜電相互作用而橋接獨立之膠體顆粒。再者,謂之為耗散劑(depletant)之非吸附性膠體顆粒的加入可由於熵效而造成凝集。又,該顆粒之物理變形(如拉伸)可增加比安定化力(如靜電)更高之凡得瓦力,導致膠體於某些方位凝聚。
低體積分率之不安定膠體懸浮物形成簇化(clustered)之液體懸浮物,其中,一旦該等簇之尺寸足以藉由重力克服用以將該等顆粒保持於懸浮物中之布朗力(Brownian force),取決於該等顆粒之密度是否小於懸浮介質之密度,獨立之顆粒簇落入該懸浮物之底部或漂浮於頂部。然而,較高體積分率之膠體懸浮物形成具有黏滯彈性之膠體凝膠。
用於可再分散聚合物組成物中之膠體安定劑除了PVOH之外,包括末端官能化之PVOH、聚乙烯基吡咯啶酮、多糖、聚乙烯基磺酸、纖維素及聚酯。然而,單獨使用之此等成分也可能具有下述缺點:高成本或高用量水準,或於噴灑乾燥之前顯著增加該分散液之黏度,或於該分散液或應用製劑中對pH具有非所欲之敏感度。
Hwa之美國專利第3,409,578號揭露可分散於水性介質中的粉末化水不溶性聚合物,其係含有表面硬化金屬離子如形成水不溶性羧酸鹽之單價重金屬離子(如銀、亞銅、或亞汞離子),或多價金屬離子(如銅、汞或鈣離子)。其已揭露,於該水性介質中製備之該等表面硬化金屬離子係與該聚合物或分散劑中之羧酸根(carboxylate group)鏈結,以形成在該等聚合物顆粒周圍之保護層或皮層,防止該等顆粒於乾燥時融合在一起(fusion together)。該等表面硬化金屬之量可為等於或高於在該聚合物及/或該分散劑上可具有之羧酸根的化學計量學當量。為了再分散該等聚合物以製備顆粒尺寸本質上與原始乳膠相同之乳膠,需要加入藉由與該等表面硬化金屬離子形成不溶性鹽或錯合物離子而拉出該等表面硬化金屬離子的材料。可使用自該水性介質之場景拉出該多價金屬離子的鹽型螯隔劑(sequestering agent)或錯合劑,如伸烷基多胺多乙酸鹼金屬鹽如伸乙二胺四乙酸鈉。可恰於聚合物粉末將要分散於待加入該聚合物粉末之水性介質中之前,將用於拉出該表面硬化離子之試劑如該螯隔劑以乾燥粉碎之材料形式加入。該拉離子劑之用量較佳為所存在或所加入之表面硬化金屬離子之化學計量學當量。然而,大量表面硬化劑之存在可對該可再分散粉末之最終用途造成負面影響。其未揭露使用螯合劑作為於可再分散聚合物粉末之製備中的膠體安定劑。
本發明係提供可再分散聚合物粉末,其係經螯合劑無法預期地膠體性安定化,以提供該聚合物粉末分散成微米顆粒尺寸之優異可再分散性。本發明之膠體性安定之可再分散聚合物粉末的製備,可無需以表面硬化金屬離子形成在該等聚合物顆粒周圍之保護層或皮層以防止該等顆粒於乾燥時融合在一起。又,本發明之膠體性安定之可再分散聚合物粉末可再分散於水性介質中,而無需於再分散時自該等聚合物顆粒之表面拉出表面硬化離子。該螯合劑對於待噴灑乾燥之分散液或聚合物組成物提供無法預期之低的黏度。該低黏度促進將該聚合物組成物噴灑乾燥成可再分散粉末,且導致高產能。與可噴灑乾燥之PVOH組成物相比,使用螯合劑膠體安定劑避免於噴灑乾燥使用高壓設備之需要。又,再分散於水中之後,本發明之可再分散聚合物係展現低黏度,其可使得他們易於合併入應用製劑。該等螯合劑展現於高pH安定性,並因此於噴灑乾燥之前,他們提供於高pH水不溶性聚合物製劑(如用以作成水泥製劑用之可再分散粉末)中的膠體安定性。
一種水可再分散聚合物粉末係無法預期地經膠體安定化,該聚合物粉末係包括共乾燥之水不溶性成膜聚合物與包括螯合之膠體安定劑之摻合物(admixture),基於該水不溶性成膜聚合物之重量計,該螯合劑之量可為至少0.1重量%,較佳至少1重量%,最佳至少3重量%。該螯合劑令人驚奇地提供優異之膠體安定化,並因而提供將聚合物粉末再分散為低於微米之顆粒尺寸的優異可再分散性。此外,再分散於水中後,本發明之可再分散聚合物係展現低黏度,其可使得他們易於合併入應用製劑。該等螯合劑展現於高pH,如11或更高之pH,之安定性,並因此提供於高pH水不溶性聚合物製劑(如彼等用以作成水泥製劑用之可再分散粉末)中的膠體安定性。
於本發明之一態樣,可藉由下述製備水可再分散聚合物粉末:將水不溶性成膜聚合物與包含螯合劑之膠體安定劑的水性混合物乾燥,以獲得水可再分散粉末,其中,基於該水不溶性成膜聚合物之重量計,該螯合劑之量係至少0.1重量%,較佳至少1重量,最佳至少3重量%。該螯合劑並不負面增加該液體聚合物組成物之黏度,其促進噴灑乾燥並因而促進將該聚合物組成物生產為可再分散粉末。
於本發明之另一態樣,關於一種組成物,如建築組成物,係含有水可再分散聚合物粉末作為添加劑,其中,該水可再分散聚合物粉末係包括共乾燥之水不溶性成膜聚合物與膠體安定劑之摻合物,該膠體安定劑係包含螯合劑,基於該水不溶性成膜聚合物之重量計,該螯合劑之量係至少0.1重量%,較佳至少1重量%,最佳至少3重量%。
本發明之水可再分散聚合物粉末係包括共乾燥之水不溶性成膜聚合物與膠體安定劑之摻合物。該膠體安定劑係包含螯合劑,其量為,基於該水不溶性成膜聚合物之重量計,至少0.1重量%,較佳至少1重量%,最佳至少3%,該螯合劑令人驚奇地提供優異之膠體安定化,並因而提供將聚合物粉末再分散為低於微米之顆粒尺寸的優異可再分散性。不欲受限於理論,咸信於再分散於水中之前,本發明之可再分散聚合物粉末之顆粒係具有水不溶性成膜聚合物之不連續相,以及螯合劑之連續相。根據本發明的含有螯合劑作為膠體安定劑之分散液或聚合物組成物係展現無法預期之低的黏度,其促進噴灑乾燥,並允許高固體含量之分散液以低壓儀器進行噴灑乾燥,而增加生產效率。又,該等螯合劑於高pH值安定,其可在用於作成高PH應用製劑(如水泥製劑)用之可再分散粉末的聚合物組成物或分散液中使用。含有螯合劑作為膠體安定劑的可噴灑乾燥組成物可能放置或存儲延長之時間段,而無損於其作為膠體安定劑之有效性。較之於使用PVOH膠體安定劑者,該等螯合劑於高pH之高安定性提供顯著加工優勢。於高pH,PVOH可能水解,這可能造成在製備可噴灑乾燥之分散液或聚合物組成物後約1小時之時間內,PVOH作為保護性膠體之有效性的顯著降低。咸信,於噴灑乾燥之前的高pH(可能於本發明中使用)會增加乳膠聚合物之表面電荷密度,其可能有益於改善經噴灑乾燥之粉末的可再分散性。此外,與僅含有PVOH作為膠體安定劑之可再分散聚合物粉末相比,本發明之可再分散聚合物粉末可有利地用於需要高抗水性及使用高聚合物負載的應用中。
可作為膠體安定劑用於本發明之水不溶性可再分散聚合物粉末中之用於防止該水不溶性聚合物顆粒凝集或絮凝且用於提升其在水性介質中再分散為低於微米之顆粒尺寸之可再分散性的螯合劑,係包括其分子可形成若干鍵合至單一金屬離子之鍵的任何物質或任何多齒配位子。該等配位子一般係有機化合物並被稱為鉗合劑、螯合子、螯合劑或螯隔劑,於本發明之具體實施態樣中,其可能係生物可降解者。
可用於本發明之例示性螯合劑係下列之至少一者:伸烷基多胺多乙酸類(alkylenepolyaminepolyacetate)、卟啉(porphyrin)、伸乙二胺及其衍生物、二巰丙醇或2,3-二巰基-1-丙醇、琥珀酸、氮三乙酸(NTA)、2,3-二巰基琥珀酸(DMSA)、二乙醇甘胺酸鈉(sodium diethanolglycine)、及其鹽、及其混合物。可使用之生物可降解之螯合劑的實例為[S,S]-伸乙二胺二琥珀酸(EDDS)以及甲基甘胺酸二乙酸(methylglycinediacetic acid,MGDA)。用於本發明之較佳螯合劑係下列之至少一者:伸烷基多胺多乙酸及其鹽,如伸乙二胺四乙酸(EDTA)、二伸乙三胺五乙酸(DTPA)、N-(羥乙基)伸乙二胺四乙酸(HEDTA)、及其鹽;以及氮三乙酸(NTA)及其鹽;以及其混合物。除了該螯合劑之酸形式之外,可使用之鹽係包括鹼金屬鹽,如鈉鹽、二鈉鹽或四鈉鹽、二銨鹽、四銨鹽及其他鹽類。該螯合劑之物理形式包括液體、粉末及晶體形式。
可用於本發明之可商業購得之由陶氏化學公司(Dow Chemical Company,Midland Michigan)生產之EDTA系螯合劑的性質係於表1中顯示:
可用於本發明之可商業購得之由陶氏化學公司生產之DTPA系、HEDTA系及NTA系螯合劑的性質係於表2中顯示:
本發明中所使用之螯合劑的量應足以提供膠體安定性,但並非高至對該水可再分散聚合物粉末之最終應用造成負面影響。於本發明之具體實施態樣中,用以達成膠體安定性之螯合劑的量可為,基於該水不溶性成膜聚合物之重量計,至少0.1重量%,較佳至少1重量%,最佳至少3重量%,通常1重量%至20重量%,如3重量%至15重量%。
可用於本發明中之聚合物可為任何水不溶性成膜聚合物。可作為該水不溶性成膜聚合物使用之例示性均聚物或共聚物為:乙酸乙烯酯均聚物,乙酸乙烯酯與乙烯之共聚物,乙酸乙烯酯與乙烯及一種或多種另外之乙烯基酯的共聚物,乙酸乙烯酯與乙烯及丙烯酸系酯的共聚物,乙酸乙烯酯與乙烯及氯乙烯的共聚物,苯乙烯-丙烯酸系酯共聚物,及苯乙烯-1,3-丁二烯共聚物,以及各種丙烯酸系酯之共聚物。於本發明之具體實施態樣中,該成膜聚合物可為自至少一種烯系不飽和單體製備之至少一種聚合物,如苯乙烯丁二烯共聚物,與其他共單體(如丙烯酸酯或乙烯系單體)共聚合之苯乙烯丁二烯,乙酸乙烯酯乙烯(VAE)共聚物,VAE/VeoVA共聚物混合物(乙酸乙烯酯共聚物/第三碳酸(versatic acid)乙烯基酯共聚物混合物),聚胺甲酸脂,環氧樹脂,聚烯烴,或其他水不溶性成膜聚合物。根據本發明,該螯合劑亦可用來作為纖維素系分散液中之膠體安定劑。
於本發明之具體實施態樣中,該水不溶性成膜聚合物可使用常規方式自烯系不飽和單體(如乙烯基及/或丙烯酸酯單體)製備之。可使用之例示性水不溶性成膜聚合物係乙烯系均聚物或丙烯酸酯均聚物,或乙酸乙烯酯、苯乙烯/丁二烯、苯乙烯/丙烯酸酯、丙烯酸酯及苯乙烯/丁二烯/丙烯酸酯共聚物,及其混合物。
可使用之例示性單體係乙烯系酯,如乙酸乙烯酯;丙烯酸烷基酯及甲基丙烯酸烷基酯,其中,該烷基係含有1至10個碳原子,如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯及甲基丙烯酸2-乙基己酯;以及乙烯系芳香族單體如苯乙烯。此等單體可彼此共聚合或與其他烯系不飽和單體共聚合。
可與乙酸乙烯酯及/或丙烯酸系酯及/或苯乙烯共聚合以獲得用於本文之水不溶性成膜聚合物的例示性單體係乙烯及烯烴如異丁烯;具有1至12個碳原子之飽和、分支或未分支之單羧酸的乙烯基酯,如丙酸乙烯酯;具有3至6個碳原子之不飽和單羧酸或二羧酸與具有1至10個碳原子之烷醇的酯,如馬來酸及富馬酸的甲基酯、乙基酯、丁基酯及乙基己基酯;乙烯系芳香族單體如甲基苯乙烯及乙烯基甲苯;乙烯基鹵化物如氯乙烯及偏氯乙烯;以及二烯烴如丁二烯。
該水不溶性成膜聚合物可具有經羧基化(常規量)之表面。於本發明之具體實施態樣中,為了再分散性,該水不溶性成膜聚合物(尤其高度疏水之聚合物如苯乙烯丁二烯共聚物)較佳係經羧基化。羧基化之量通常可為,基於共單體之總重或該水不溶性成膜聚合物之重量計,0.1重量%至15重量%,如0.5重量%至5重量%之至少一種烯系不飽和單羧酸、二羧酸、其鹽、或其混合物,如具有伊康酸之苯乙烯丁二烯共聚物。
於較佳之具體實施態樣中,用以獲得本發明之可再分散聚合物粉末之水不溶性成膜聚合物係包含乙烯系芳香族共單體與1,3-二烯共單體之經羧基化共聚物。該水不溶性成膜聚合物可具有該等羧基之經控制分佈及中和程度。
可使用之乙烯系芳香族共單體的實例為苯乙烯、α-甲基苯乙烯、C1
-C4
烷基苯乙烯如鄰乙烯基甲苯及第三丁基苯乙烯,且苯乙烯係較佳者。可使用之1,3-二烯之實例為1,3-丁二烯及異戊二烯,且1,3-丁二烯係較佳者。可使用之共單體的實例為烯系不飽和單羧酸及二羧酸及其鹽類,如丙烯酸、甲基丙烯酸、富馬酸、馬來酸、及/或伊康酸。較佳係二羧酸或其鹽類,特別是伊康酸、富馬酸、其鹽類及其組合。
於本發明之具體實施態樣中,可控制位於該粉末中之該等聚合物顆粒之表面處的聚合物中羧基的量以及,以其鹽之形式存在於該聚合物粉末中之羧基的量,因而,存在於該聚合物中之羧基之總數的至少50%,較佳至少60%,更佳至少70%係位於該粉末中之該等聚合物顆粒之表面處,以及該粉末中該等羧基之至少75%,較佳至少85%,更佳至少90%,最佳至少95%係以其鹽之形式存在。適用之該羧酸鹽之陽離子係銨、鹼金屬離子及鹼土金屬離子。
可藉由下述者獲得高百分率之位於該粉末中之該等聚合物顆粒表面處之羧基:a)完全使用一種或多種烯系不飽和二羧酸(如富馬酸、伊康酸或其組合)作為該共單體,或b)將單體分階段饋料,如於聚合反應之進階階段(advanced stage)加入該共單體,舉例而言,當60重量%或更多之單體聚合時加入該共單體,或c)於某個pH,如pH為2至9,較佳pH為2至6,施行該聚合反應。
可用於該水不溶性成膜聚合物中之視需要之共單體的實例為烯系不飽和羧醯胺及甲腈,較佳係丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、丙烯腈或甲基丙烯腈;丙烯酸或甲基丙烯酸之烷基酯,如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、或甲基丙烯酸2-乙基己酯;富馬酸或馬來酸之二酯,如富馬酸或馬來酸之二乙酯或二異丙酯;丙烯酸羥基烷基酯或甲基丙烯酸羥基烷基酯,如丙烯酸2-羥基乙酯;官能單體如苯乙烯磺酸鈉或甲基丙烯酸磺基乙酯及甲基丙烯酸磺基丙酯。視需要之共單體之其他實例係交聯共單體,如具有兩個或多個烯系不飽和度之共單體,如二乙烯基苯、己二酸二乙烯酯、馬來酸二烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯或三聚氰酸三烯丙酯,或後交聯(postcrosslinking)共單體,如丙烯醯胺基乙醇酸(AGA)、甲基丙烯醯胺基乙醇酸甲酯(MAGME)、N-羥甲基丙烯醯胺(NMA)、N-羥甲基甲基丙烯醯胺、N-羥甲基胺甲酸烯丙酯、烷基醚如異丁氧基醚、或者N-羥甲基丙烯醯胺之酯、N-羥甲基甲基丙烯醯胺之酯或N-羥甲基胺甲酸烯丙酯之酯。可使用之其他共單體係環氧官能共單體,如甲基丙烯酸去水甘油酯及丙烯酸去水甘油酯。可使用之共單體之其他實例係矽官能共單體,如丙烯醯氧基丙基-三(烷氧基)矽烷及甲基丙烯醯氧基丙基三(烷氧基)矽烷,乙烯基三烷氧基矽烷及乙烯基甲基二烷氧基矽烷。可存在之烷氧基的實例係包括乙氧基及乙氧基(丙二醇)醚基。
於本發明之具體實施態樣中,該聚合物可包含:基於該共聚物之總重計,a)20%至79.9%,較佳30%至70%之一種或多種乙烯系芳香族共單體,b)20%至79.9%,較佳20%至60%之一種或多種1,3-二烯共單體,c)0.1%至15%,較佳0.5%至10%之一種或多種烯系不飽和單羧酸及二羧酸共單體,以及d)0至40%,較佳0至20%之一種或多種額外之共單體。最佳地,該聚合物係包含50%至70%之共單體a)、25%至49%之共單體b)、以及1%至5%之共單體c)。
又,該水不溶性成膜聚合物之水性聚合物分散液中可使用鹼性化合物,以將該聚合物中之大部份羧酸基或羧酸酐基轉化為該酸基之鹽的形式。所包括之該鹼性化合物的量可為:1)該聚合物中每當量之羧基,有至少0.5,較佳0.6至1.2,更佳0.7至1.1,最佳0.8至1.0當量之該鹼性化合物,或2)該鹼性化合物足以將該分散液之pH調節至至少9.5,較佳至少10.0,更佳至少10.5,且較佳高達12.5,更佳高達12.0,最佳高達11.5。該鹼性化合物較佳係無機鹼性化合物,更佳係強無機鹼性化合物,特別是鹼金屬氫氧化物或鹼土金屬氫氧化物,如NaOH、KOH、LiOH、Mg(OH)2
或Ca(OH)2
。最佳地,該鹼性化合物係鹼金屬氫氧化物,如氫氧化鈉或氫氧化鉀。
於本發明之具體實施態樣中,該成膜聚合物可具有-60℃至+80℃,較佳-20℃至+50℃,更佳-10℃至+30℃之玻璃轉化溫度。通常係選擇該等單體以及該等共單體之重量比例以獲得所欲之玻璃轉化溫度。該聚合物之玻璃轉化溫度Tg可以習知藉由示差掃描熱析法(DSC)手段之方式測定。
可藉由乳液聚合製程或懸浮聚合製程,較佳係藉由乳液聚合製程,製備該等聚合物或共聚物。可採用常規聚合反應溫度,通常係0℃至105℃,較佳30℃至95℃,如30℃至70℃,或60℃至95℃之範圍。
通常,該聚合可藉由乳液聚合或懸浮聚合中慣例使用之水溶性或可溶解於單體之起始劑或氧化還原起始劑組合來引發。水溶性起始劑之實例係過氧二硫酸之鈉鹽、鉀鹽及銨鹽,氫過氧化物如過氧化氫、過氧化第三丁基、氫過氧化第三丁基、氫過氧化異丙苯、單氫過氧化異丙基苯、氫過氧化二異丙基苯以及氫過氧化對烷(paramethane hydroperoxide),過氧二磷酸鉀,過氧異丁酸三級丁酯以及偶氮雙異丁腈。可使用之過硫酸鹽起始劑的實例係包括過硫酸鈉、過硫酸鉀及過硫酸銨。可溶解於單體之起始劑的實例係過氧二碳酸鯨蠟酯、過氧二碳酸二環己酯以及過氧化二苯甲醯。通常所使用之起始劑的量可為,基於該等單體之總重計,0.05重量%至3重量%,較佳0.2重量%至2重量%。
作為氧化還原起始劑,上揭之起始劑與視需要之還原劑係可用者。可使用之例示性還原劑係包括鹼金屬及銨之亞硫酸鹽及亞硫酸氫鹽,如亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉或甲醛亞硫酸氫鈉,次硫酸之衍生物,如甲醛次硫酸鋅或鹼金屬甲醛次硫酸鹽,舉例而言,羥甲亞磺酸鈉、抗壞血酸、聚伸乙胺、糖類如右旋糖或蔗糖,以及金屬鹽類。通常,還原劑之量可為,基於該等單體之總重計,0重量%至30重量%,較佳0.1重量%至2重量%。
可於該聚合過程中使用調節物質(如鏈轉移劑)以控制分子量。若使用調節劑,他們一般之用量係,基於待聚合之單體計,0.01重量%至5.0重量%,且分開測量或在與反應成分預混合之後測量。此物質之實例係正十二硫醇、三級十二硫醇、巰基丙酸、巰基丙酸甲酯、異丙醇、乙醛、二聚α-甲基苯乙烯、環己烯及鹵化烴如氯仿、溴仿以及四氯化碳。可或於聚合之前或於聚合過程中將其加入反應介質中。
該聚合製程較佳係於一種或多種乳化劑之存在下發生。於某些例中,聚合可於無乳化劑之存在下施行。乳化劑之適宜之量通常係,基於單體之量計,0.1重量%至5重量%。可使用之例示性乳化劑係包括陰離子性、陽離子性及非離子性乳化劑。例示性陰離子性界面活性劑係包括脂肪酸鹽類、烷基硫酸鹽類、烷基磺酸鹽類、烷基芳基硫酸鹽類、烷基芳基磺酸鹽類、芳基硫酸鹽類、芳基磺酸鹽類、磺基琥珀酸鹽類、鹼金屬之烷基磷酸鹽類以及松脂酸鹽類,舉例而言,具有8個至18個碳原子鏈長之烷基硫酸鹽、具有具8個至18個碳原子之疏水基以及高達40個環氧乙烷或環氧丙烷單元之烷基或烷基芳基醚磺酸鹽、具有8個至18個碳原子之烷基磺酸鹽或烷基芳基磺酸鹽、烷基化之二苯基醚硫酸鹽、磺基琥珀酸與單羥基醇或烷基酚之酯或單酯。於本發明之具體實施態樣中,該可再分散聚合物粉末可包括至少一種界面活性劑,如聚氧伸烷基化之衍生物如乙氧基化或乙氧基/丙氧基化之脂肪醇、乙氧基化或乙氧基/丙氧基化之三酸甘油酯、乙氧基化或乙氧基/丙氧基化之脂肪酸或其他已知之非離子性界面活性劑。可使用之非離子性界面活性劑的實例係包括具有8至40個環氧乙烷單元之烷基聚二醇醚或烷基芳基聚二醇醚。
可使用保護性膠體來替代或額外於一種或多種界面活性劑以安定化該反應混合物。該視需要之例示性保護性膠體為聚乙烯醇;聚乙烯基縮醛;聚乙烯基吡咯啶酮;水溶性形式之多糖,如澱粉(直鏈澱粉或分枝澱粉),纖維素及其羧甲基、甲基、羥乙基及羥丙基衍生物;蛋白質如酪蛋白或酪蛋白鹽、大豆蛋白、明膠;磺酸木質素;合成聚合物如聚(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯與羧基官能共單體單元之共聚物、聚(甲基)丙烯醯胺、聚乙烯基磺酸及其水溶性共聚物;密胺甲醛磺酸鹽、萘甲醛磺酸鹽、以及苯乙烯-馬來酸與乙烯基醚-馬來酸共聚物。
全部該等單體可形成起始充填料(initial charge),或全部該等單體可形成饋料(feed),或部份該等單體可形成起始充填料,剩餘者可於聚合業經引發之後形成饋料。所使用之單體可作為混合物引入或分開但同時引入反應介質中,或全部於聚合開始之前一次性引入,或於聚合過程中逐次小部分引入或以連續方式引入。於本發明之具體實施態樣中,基於該等單體之總重計,0至50重量%可形成起始充填料,剩餘者可形成饋料。該等饋料可分開(空間上以及時間上),或待饋料成分之全部或部份可於預乳化之後饋入。
聚合完全之後,使用習知方法,通常係藉由使用氧化還原催化劑引發之聚合後手段進行聚合後處理,以移除殘留單體。也可藉由蒸餾(較佳於減壓下蒸餾之手段,若想要的話同時使惰性引入氣體如空氣、氮氣或蒸汽通過該聚合反應混合物中或上方)移除揮發性殘留單體。
於本發明中獲得之該水性分散液或乳膠(通常係指代為聚合物微顆粒於水性介質中之安定分散液或乳液)通常係具有30重量%至75重量%,如35重量%與65重量%間,較佳40重量%至60重量%之固體含量。
上揭之螯合劑可於聚合之前或聚合過程中與該水不溶性成膜聚合物之水性分散液摻合,而不干擾聚合,或於聚合之後摻合,隨後可將該水性分散液乾燥,以獲得本發明之水可再分散聚合物粉末。低水準之螯合劑(基於該等單體之總重計,通常低於約0.2重量%)可於聚合之開始階段使用並可有益於降低因存在於水反應介質中之金屬離子造成的殘質。然而,當於聚合之前或聚合開始階段使用較高量之螯合劑時,該螯合劑可與聚合起始劑如用以引發聚合之過硫酸鹽反應。該螯合劑可能被轉化為其他似乎更小之分子,且該過硫酸鹽可能被消耗並對聚合造成負面影響。藉此,當加入大量之螯合劑作為根據本發明之膠體安定劑時,該螯合劑可於聚合過程中但於聚合晚期時加入,因此,其不干擾聚合或去活化起始劑。舉例而言,可於至少約60重量%,較佳至少約80重量%之單體已聚合之後,於聚合過程中加入部份螯合劑。最佳地,於聚合完成之後,將用作膠體安定劑之該螯合劑與該水不溶性成膜聚合物之水性分散液混合。甚至當於聚合之後以該單體之至少0.1重量%的膠體安定化量加入該螯合劑時,可於聚合之開始階段加入小量,如高達約0.2重量%,以降低由存在於水反應介質中之金屬離子造成的殘質。
根據本發明之方法,水可再分散聚合物粉末可藉由下述方法生產:乾燥水不溶性成膜聚合物與包含螯合劑之膠體安定劑的水性混合物,以獲得水可再分散聚合物粉末,其中,該螯合劑之量為,基於該水不溶性成膜聚合物計,至少0.1重量%。令人驚奇地發現,於乾燥該水性聚合物分散液之前加入包含螯合劑的膠體安定劑(每100重量份之水不溶性成膜聚合物有至少0.1重量份之螯合劑(基於該水不溶性成膜聚合物之總重計,至少0.1重量%之螯合劑)),實質上增加於乾燥該水性聚合物分散液時獲得之聚合物粉末的水可再分散性。再者,業經令人驚奇地發現,螯合劑並不負面增加該液體聚合物組成物之黏度,其促進噴灑乾燥,並因此促進將該聚合物組成物生產為可再分散粉末。此外,一旦再分散於水中,本發明之可再分散聚合物展現低黏度,使得他們易於合併入應用製劑中。該等螯合劑展現於高pH,如11或更高之pH,安定性,並藉此於高pH應用中(如水泥製劑)提供膠體安定性。
除了該螯合劑之外,可於乾燥該水性分散液之前加入視需要之添加劑,如其他膠體安定劑或噴灑乾燥助劑或抗發泡劑。基於該分散液之聚合物構成物計,通常係使用總量為3重量%至30重量%,較佳5重量%至20重量%之噴灑乾燥助劑。較佳地,可使用之噴灑乾燥助劑為部份水解之聚乙烯醇;聚乙烯基吡咯啶酮;水溶性形式之多糖,如澱粉(直鏈澱粉或分枝澱粉),纖維素及其羧甲基、甲基、羥乙基及羥丙基衍生物;蛋白質如酪蛋白或酪蛋白鹽、大豆蛋白、明膠;磺酸木質素;合成聚合物如聚(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯與羧基官能共單體單元之共聚物、聚(甲基)丙烯醯胺、聚乙烯基磺酸及其水溶性共聚物;密胺甲醛磺酸鹽、萘甲醛磺酸鹽、以及苯乙烯-馬來酸與乙烯基醚-馬來酸共聚物,較佳係烷基化二苯基醚二磺酸之鹽,N-烷基磺基琥珀醯胺,及/或N-烷基磺基琥珀酸酯與馬來酸之加成產物的二鈉鹽、四鈉鹽、二鉀鹽或四鉀鹽。基於該聚合物顆粒之重量計,於噴灑乾燥中加入高達1.5重量%之含量的抗發泡劑係優勢者。
可透過固體含量調節待噴灑乾燥之饋料的黏度,因而獲得低於1000 mPas(Brookfield黏度,於20轉23℃),較佳低於250 mPas之值。待噴灑乾燥之分散液的固體含量通常可為,基於該分散液之總重計,25重量%至75重量%,較佳40重量%至60重量%。
諸如藉由流動床乾燥、冷凍乾燥或噴灑乾燥之手段將該水性分散液乾燥,以製備該水可再分散聚合物粉末。該分散液較佳係經噴灑乾燥。噴灑乾燥可於慣例之噴灑乾燥設備中完成,且該設備能用以藉由單流體、雙流體或多流體噴嘴或轉動盤霧化器完成霧化。通常,可使用空氣、氮氣或富氮空氣作為乾燥氣體,該乾燥氣體之入口溫度通常不超過200℃。此入口溫度較佳為110℃至180℃,更佳140℃至170℃。出口溫度通常可設為45℃至120℃,較佳60℃至90℃之範圍,取決於該設備、該樹脂之Tg以及所欲之乾燥程度。
可將抗結塊劑(抗堵塞劑)加入該聚合物粉末中,以增加儲存安定性,如防止結塊及堵塞及/或改善該粉末之流動性質。此加入較佳可於該粉末仍良好分散時施行,如仍懸浮於該乾燥氣體中時。該抗結塊劑較佳係源於礦物。其可較佳地以,基於聚合構成物之總重計,高達30%的量加入。可使用之抗結塊劑之實例係包括,但不限於,高嶺土、碳酸鈣、碳酸鎂、滑石、石膏、氧化矽及矽酸鹽。該抗結塊劑之顆粒尺寸較佳可為10奈米(nm)至10微米(μm)之範圍。較佳之抗結塊劑為高嶺土。該抗結塊劑之量較佳可為,基於該粉末之總量計,3%至20%,更佳10%至15%。於本發明之具體實施態樣中,可使用超過一種之保護性膠體及超過一種之抗結塊劑。
該可再分散粉末之顆粒尺寸分佈的X50尺寸係取決於乾燥條件及乾燥設備。X50係表示以微米計之中值直徑,其係意指50重量%之該等顆粒係小於此直徑。所製備之水可再分散聚合物粉末較佳係具有5至100微米,較佳20至90微米,最佳50至80微米之X50顆粒尺寸直徑。可藉由使用顆粒尺寸分析儀“Sympatec Helos”於1.8至350μm之測量範圍並藉由壓縮空氣分散該粉末之雷射繞射測量該粉末之顆粒尺寸分佈。
該粉末中該等聚合物顆粒之重量,舉例而言,該粉末中本文所揭示之乙烯系芳香族共單體與1,3-二烯共單體之羧基化共聚物的重量,通常可為該水可再分散聚合物粉末之總重的至少50%,較佳至少60%,更佳至少70%,以及通常可為該水可再分散聚合物粉末之總重的高達95%,較佳高至85%,更佳高至80%。
可具有5至100微米平均顆粒尺寸(如10μm至20μm顆粒尺寸)的可再分散聚合物粉末,可輕易地分散於去離子水中以提供原始乳膠顆粒尺寸分佈,如低於2μm。
本發明之水可再分散聚合物粉末係具有各種用途。該等粉末可作為功能性添加劑用於廣泛種類組成物中(如建築材料、個人護理組成物、醫藥組成物及農業用組成物中)、於高鹽濃度應用或環境中(如海上油井膠合、油氣鑽井及膠合劑)、及於硬水中。該等粉末之額外用途為用於廢物處理應用,如塊材堆之合成覆膜之組成物,如廢物、煤渣污染物、土、土壤侵蝕控制,其最小化水滲入、討厭的揚塵、臭及對鳥類的吸引力。該等粉末可用於替代性垃圾掩埋場覆膜中,其可噴灑,使用不昂貴之廣泛可用且環境友好之可回收材料,具有對塑膠及玻璃廢物之良好黏合性,且可於黏合性增強混合物中於短時間形成/硬化。該等粉末也可用於泡沫材料如聚胺甲酸脂泡沫材料之製備中。
於較佳之具體實施態樣中,該水可再分散聚合物粉末可作為添加劑用於固化組成物(setting composition)中,該固化組成物可進一步包括無機水硬黏合劑。無機黏合劑之實例係包括水泥,如波特蘭水泥、氧化鋁水泥、火山灰水泥、溶渣水泥、氧化鎂水泥及磷酸鹽水泥;石膏半水合物及水玻璃。根據本發明之聚合物組成物的例示性用途為瓷磚黏劑、建築黏劑、染色劑(render)、接合膠泥、熟石膏、泥鏟組成物(troweling)、填充組成物如地板填充組成物(如自流平地板化合物)、混凝土修整接合劑、接合膠泥、膠帶接合化合物、混凝土、防水膜應用及裂縫隔離膜應用。特別地,本文所揭示之水可再分散聚合物粉末於固化組成物中如水泥系瓷磚黏劑中或外部隔熱複合系統中的用途,導致組成物具有高起始黏合強度、浸潤於水中之後的高黏合強度(抗水性)、以及於最後應用水合固化組成物之前,容許某一“開放時間(open time)”之後的高黏合強度。
該水可再分散聚合物粉末之較佳用途為在展現高pH,如至少11之pH,如11.5至13.5之pH的混凝土組成物或其他組成物中的用途。本發明之可再分散聚合物粉末可用於瓷磚黏劑如水泥系瓷磚黏劑中。水泥系瓷磚黏劑通常可包含5至50重量份之作為水硬黏合劑之水泥,較佳係波特蘭水泥;40至70重量份之作為主要填料之石英砂,較佳係具有0.1毫米(mm)至0.5 mm之顆粒尺寸;以及0.1重量%至10重量%,較佳1重量%至6重量%(基於該瓷磚黏劑之乾重計)之根據本發明之可再分散聚合物粉末。進一步視需要之成分係包括一種或多種纖維素醚(基於該瓷磚黏劑之乾重計,其總量較佳為0.05重量%至1重量%,更佳0.2重量%至0.5重量%),以控制流變性、水滯留、抗滑動性及改善之可加工性;顆粒尺寸為30μm至60μm之石英或石灰石粉末作為微細共填料以改善一致性及可加工性;以及纖維素或礦物纖維以改善抗滑動性。
於其他具體實施態樣中,該水可再分散聚合物粉末可用於外部隔熱系統ETICS中,尤其作為隔熱板層上之黏劑以降低水之吸收並改善該外部隔熱系統之抗撞擊性。ETICS係多成分系統,其係包含固定至建築物外部之隔離板。水可再分散聚合物粉末係乾混膠泥製劑中的黏合劑,其保證該礦物系膠泥黏合至該隔離板之表面,該面隔離板通常係以膨脹聚苯乙烯(expanded polystyrene,EPS)作成。
該水可再分散聚合物粉末之另一用途為自流平地板化合物SLFC。可加入該等粉末以改善對基板之黏合性、撓性、耐磨性及老化性質。
此外,根據本發明之水可再分散聚合物粉末可用於紙製品、紙板製品、地毯底襯、顏料或塗層中,或用於木材、紙張或織物塗層之黏合劑中,或浸漬組成物中,較佳不存在實質量之無機水硬黏合劑,更佳不存在任何量之無機水硬黏合劑。舉例而言,該水可再分散聚合物粉末可作為塗覆組成物及黏劑中之唯一黏合劑。
取決於其最終用途,較佳係將該水可再分散聚合物粉末與一種或多種已知之水可再分散聚合物粉末合用,該已知之水可再分散聚合物粉末係諸如來自下述者所組成群組之一種或多種"原則(principle)"單體之均聚物或共聚物:具有1個至15個碳原子之未分支或分支之烷基羧酸的乙烯基酯、具有1個或15個碳原子之醇的甲基丙烯酸酯及丙烯酸酯、烯烴及鹵化乙烯基鹵化物。
下述實施例係僅用以例示性說明本發明,但非欲以限制後附申請專利範圍之範疇。除了特別指出者之外,全部份數及百分率係基於重量計,全部溫度為攝氏溫度,以及,除了不同敘述之外,全部壓力係以巴計或以大氣壓計。
可使用水不溶性成膜羧基化苯乙烯丁二烯(SB)乳膠生產可再分散聚合物粉末,該SB乳膠係具有62份苯乙烯、35份丁二烯以及3份伊康酸之共單體含量(基於該共單體之總重計,3重量%之伊康酸的羧基化),以及可商業購得之螯合劑水溶液。該SB乳膠可具有150 nm之平均顆粒尺寸。該可商業購得之螯合劑溶液可為VERSENOL 120,其係41重量%螯合劑溶液,該螯合劑為可自陶氏化學公司(Dow Chemical Company,Midland,Mich. 48640)購得之羥乙基伸乙二胺三乙酸三鈉鹽。VERSENOL 120之螯合值為120(mg,當使用每公克CaCO3
),其pH為11.0至11.8(1 wt%水溶液)。如下述者製備該苯乙烯丁二烯(SB)乳膠與VERSENOL 120之混合物:將64份50重量%之乳膠分散液(32份淨乳膠)、32份10% VERSENOL 120溶液(3.2份淨VERSENOL 120)以及3份水混合,以作成總固體含量為35重量%之混合物。將此混合物泵入裝備於Mobile Minor噴灑乾燥器上之雙流體噴嘴霧化器內。該噴嘴之氣壓係固定為1巴,50%流量,其係相當於6千克(kg)/小時(hr)之氣流。於入口溫度固定為140℃之N2
環境中施行該噴灑乾燥,藉由微調該混合物之饋料速率出口溫度目標溫度為50℃±1℃。同時,將高嶺土粉末(Kamin 90)加入噴灑乾燥用腔室中作為抗結塊劑,其量控制為乾燥粉末之10重量%。
藉由該噴灑乾燥獲得之可再分散聚合物粉末係具有界於10至20μm之間的平均顆粒尺寸。以1重量%之固體水準將經噴灑乾燥之粉末分散於去離子(DI)水中,渦旋30秒,兩次。隨後,使用Coulter LS 230雷射繞射顆粒尺寸分析儀測量該再分散液。第1圖係顯示該再分散液之顆粒尺寸分佈數據,其指出,本發明之可再分散聚合物粉末輕易地分散為原始SB乳膠顆粒尺寸分佈。
可如實施例1製備可再分散聚合物粉末,除了該可商業購買之螯合劑溶液可為VERSENE 100,其係39重量%螯合劑(伸乙二胺四乙酸四鈉)溶液,其可自陶氏化學公司購買。該VERSENE 100係具有螯合值102(mg,當使用每公克CaCO3
),其pH為11至12(1 wt%水溶液)。
藉由該噴灑乾燥獲得之可再分散聚合物粉末係具有界於10至20μm之間的平均顆粒尺寸。以1重量%之固體水準將經噴灑乾燥之粉末分散於去離子(DI)水中,渦旋30秒,兩次。隨後,使用Coulter LS 230雷射繞射顆粒尺寸分析儀測量該再分散液。第2圖係顯示該再分散液之顆粒尺寸分佈數據,其指出,本發明之可再分散聚合物粉末輕易地分散為原始SB乳膠顆粒尺寸分佈。
可如實施例1製備可再分散聚合物粉末,除了可使用3.2重量%之MOWIOL 4-88替代該可商業購得之螯合劑溶液,MOWIOL 4-88係顆粒形式之部份水解之PVOH(聚乙烯醇),係自Kuraray Europe GmbH(Division PVA/PVB D-65926 Frankfurt am Main,Germany)購得。該MOWIOL 4-88之DIN 53015黏度為4±0.5 mPa-s(4%水溶液,20℃),水解(皂化)度為87.7±1.0mol%,酯值DIN 53401為140±10 mgKOH/g,殘留之醯基含量為10.8±0.8w/w%,以及最大灰分含量為0.5%(以Na2
O計算)。
藉由該噴灑乾燥獲得之可再分散聚合物粉末係具有界於10至20μm之間的平均顆粒尺寸。以1重量%之固體水準將經噴灑乾燥之粉末分散於去離子(DI)水中,渦旋30秒,兩次。隨後,使用Coulter LS 230雷射繞射顆粒尺寸分析儀測量該再分散液。第3圖係顯示該再分散液之顆粒尺寸分佈數據,其指出,本發明之可再分散聚合物粉末輕易地分散為原始SB乳膠顆粒尺寸分佈。
使用LVTDV-II型Brookfied黏度計於60 rpm、LV Spindle 4以及25℃之條件下,測量150 g固體含量為50重量%之該苯乙烯丁二烯(SB)乳膠(其係具有62份苯乙烯、35份丁二烯以及3份伊康酸之共單體含量)與50 g固體含量為15重量%之該PVOH膠體安定劑MOWIOL 4-88之混合物的Brookfield黏度。該黏度讀數為3252 cps。
亦使用LVTDV-II型Brookfied黏度計於60 rpm、LV Spindle 4以及25℃之條件下,測量150 g固體含量為50重量%之該苯乙烯丁二烯(SB)乳膠(其係具有62份苯乙烯、35份丁二烯以及3份伊康酸之共單體含量)與50 g固體含量為15重量%之實施例1中所使用之螯合劑膠體安定劑VERSENOL 120之混合物的Brookfield黏度。該黏度讀數為少於100 cps。
使用LVTDV-II型Brookfied黏度計於60 rpm、LV Spindle 4以及25℃之條件下,測量150 g固體含量為50重量%之該苯乙烯丁二烯(SB)乳膠(其係具有62份苯乙烯、35份丁二烯以及3份伊康酸之共單體含量)與50 g固體含量為15重量%之實施例2中使用之螯合劑膠體安定劑VERSENE 100之混合物的Brookfield黏度。該黏度讀數小於100 cps。
如實施例1及2中之含有螯合劑作為膠體安定劑之乳膠組成物的黏度係如此之低,幾乎不可測。然而,含有PVOH作為膠體安定劑之乳膠組成物的黏度實質上為3252 cps,這表示較難進行噴灑乾燥。
第1、2及3圖中顯示再分散時之顆粒尺寸分佈,這顯示本發明之含有螯合劑作為膠體安定劑之可再分散聚合物粉末(實施例1及2以及第1圖與第2圖)的可再分散性,係與含有PVOH作為膠體安定劑之比較性可再分散聚合物粉末(比較例A及第3圖)的可再分散性一樣好。惟,含有螯合劑之組成物的黏性係無法預期地低於含有PVOH作為膠體安定劑之組成物的黏性,從而使得可於噴灑乾燥使用更高固體含量之組成物,以及使用更低壓力設備,而能更有效生產可再分散聚合物粉末。
可用以製備使用實施例1、實施例2及比較例A之可再分散粉末組成物之水泥系膠泥組成物,以及不使用任何可再分散粉末組成物之比較性水泥系膠泥組成物(比較配方B)的成分及其相關含量(重量%或重量份,pbw)係顯示於表3中。
可藉由將表3中指出之固體成分乾摻合,並隨後加入水來製備不同水泥系膠泥組成物。可測試該等水泥系膠泥組成物之各種性質及其效能,結果亦顯示於表3中。
於該等實施例中所使用之測試方法如下:乾混製備:將水泥、砂、聚合物及增稠劑稱重並置於塑膠袋中,隨後手動混合2分鐘並放置24小時。
黏度:使用Brookfield Synchro-lectric黏度計(RVT型)與Brookfield Helipath支架合用於25℃測量黏度。將該膠泥填充入比重杯(density cup)中,並將紡錘體(T-F)設置為其恰好觸碰該膠泥之表面。該黏度計之紡錘體以5 rpm轉動2分鐘。於轉動過程中,該黏度計上下移動,故而其轉動中之紡錘體描繪一穿過該樣本之螺旋路徑。不取第一次測量,直至該紡錘體於一次完全轉動之後完全浸沒。隨著該黏度計於每一方向移動,測量四個讀數,報導其平均值。
密度:將膠泥置於已知體積之容器中,向下夯實,隨後稱重。
剪切強度:根據ANSI 118.11第4.1.1及4.1.2節測量合板剪切強度。使用膠泥層將一片合板與一片方磚結合在一起而組裝樣本。將樣本老化7天及28天之後,測量剪切強度。根據ANSI 118.4第5.2.2、5.2.3及5.2.4節測量不透水陶瓷馬賽克的剪切強度。使用膠泥層將兩片不透水陶瓷馬賽克結合在一起而組裝樣本。將樣本老化7天後、老化7天後再於水中浸潤7天後、及老化28天後,測量剪切強度。
用於該水泥系膠泥製劑之配方及測試結果係存在於下表3中。
如表3所示,於7天及28天測試中,就結合至合板之剪切強度而言,與使用不含有可再分散聚合物粉末之膠泥製劑比較例B獲得的剪切強度相比,含有可再分散聚合物粉末之膠泥製劑1、2及比較例A係展現傑出之效能。又,如表3所示,含有螯合劑作為膠體安定劑之膠泥製劑1及2展現與含有PVOH作為膠體安定劑之膠泥製劑比較例A相當之效能。惟,如實施例1及2及比較例A所示,含有螯合劑之組成物的黏性無法預期地低於含有PVOH作為膠體安定劑之組成物的黏度,從而使得可於噴灑乾燥使用更高固體含量之組成物及更低壓力設備,而更有效生產可再分散聚合物粉末,而無可再分散性之損失且不對膠泥製劑之效能造成負面影響。
本發明係進一步藉由後附之圖式例示性說明,其中:
第1圖係顯示,於再分散於水中之後,本發明之可再分散聚合物粉末的顆粒尺寸分佈數據之圖,其中,該可再分散聚合物粉末中之膠體安定劑係螯合劑N-(羥乙基)-伸乙二胺三乙酸三鈉。
第2圖係顯示,於再分散於水中之後,本發明之可再分散聚合物粉末的顆粒尺寸分佈數據之圖,其中,該可再分散聚合物粉末中之膠體安定劑係螯合劑伸乙二胺四乙酸四鈉。
第3圖係顯示,於再分散於水中之後,比較性可再分散聚合物粉末的顆粒尺寸分佈數據之圖,其中,該可再分散聚合物粉末中之膠體安定劑係聚乙烯醇(PVOH)。
由於本案的圖為結果數據,並非本案的代表圖。故本案無指定代表圖。
Claims (10)
- 一種水可再分散聚合物粉末,係包含共乾燥之水不溶性成膜聚合物與包含螯合劑之膠體安定劑的摻合物,其中,基於該水不溶性成膜聚合物之重量計,該螯合劑之量為至少0.1重量%。
- 如申請專利範圍第1項所述之水可再分散聚合物粉末,其中,基於該水不溶性成膜聚合物之重量計,該螯合劑之量為1重量%至20重量%。
- 如申請專利範圍第1項所述之水可再分散聚合物粉末,其中,該螯合劑係包含選自下列之至少一種成員:伸烷基多胺多乙酸類、卟啉、伸乙二胺及其衍生物、2,3-二巰基-1-丙醇、琥珀酸、氮三乙酸(NTA)、2,3-二巰基琥珀酸(DMSA)、二乙醇甘胺酸鈉、及其鹽。
- 如申請專利範圍第1項所述之水可再分散聚合物粉末,其中,該螯合劑係伸烷基多胺多乙酸或其鹼金屬鹽。
- 如申請專利範圍第1項所述之水可再分散聚合物粉末,其中,該螯合劑係包含選自下列之至少一種成員:伸乙二胺四乙酸(EDTA)、二伸乙三胺五乙酸(DTPA)、N-(羥乙基)伸乙二胺四乙酸(HEDTA)、氮三乙酸(NTA)、2,3-二巰基琥珀酸(DMSA)、及其鹽。
- 如申請專利範圍第1項所述之水可再分散聚合物粉末,其中,該水不溶性成膜聚合物係包含由下列所製備之至少一種聚合物:苯乙烯丁二烯共聚物、與另一共單體共聚合之苯乙烯丁二烯、苯乙烯丙烯酸酯共聚物、丙烯酸 酯、乙酸乙烯酯-乙烯(VAE)共聚物、VAE/VeoVA共聚物混合物、聚胺甲酸脂、環氧樹脂、聚烯烴、纖維素、或纖維素衍生物。
- 如申請專利範圍第1項所述之水可再分散聚合物粉末,其中,該水不溶性成膜聚合物係包含選自下列之至少一種成員:乙酸乙烯酯均聚物、乙酸乙烯酯與乙烯之共聚物、乙酸乙烯酯與乙烯及一種或多種另一乙烯基酯之共聚物、乙酸乙烯酯與乙烯及丙烯酸系酯之共聚物、乙酸乙烯酯與乙烯及氯乙烯之共聚物、苯乙烯-丙烯酸系酯共聚物、苯乙烯-1,3-丁二烯共聚物、以及丙烯酸系酯之共聚物。
- 一種生產水可再分散聚合物粉末的方法,係包含:將水不溶性成膜聚合物與包含螯合劑之膠體安定劑之水性混合物乾燥,以獲得水可再分散聚合物粉末,其中,基於該水不溶性成膜聚合物之重量計,該螯合劑之量為至少0.1重量%。
- 一種包含申請專利範圍第1項所述之水可再分散聚合物粉末作為添加劑之組成物。
- 如申請專利範圍第9項所述之組成物,進一步包含水泥或混凝土。
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