本发明专利技术提供具有聚醚侧基，优选聚(亚烷基二醇)基团的基本上非离子刷状聚合物，所述聚合物适用作砂浆和水凝性粘结剂中纤维素醚的合成聚合物替代物。刷状聚合物优选地交联，如与乙二醇二(甲基)丙烯酸酯交联。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用作水泥掺合物和干混组合物中纤维素醚的替代物的合成聚合物替代物。更具体地，其涉及非离子和基本上非离子乙烯基或丙烯酸刷状聚合物以及其制备方法，所述刷状聚合物具有侧接或侧链聚醚基团，优选烷氧基聚(亚烷基二醇)基团，并且重均分子量为10,000到50,000,000或优选100,000或更大。最后，其涉及在水泥或混凝土掺合物或干混组合物中使用所述组合物的方法。纤维素醚作为用于混凝土和砂浆生产的粘度调节剂(VMA)添加剂是众所周知的。与无机成分(如水泥、飞灰、石灰石粉末、沙和砾石)相比，它们以极小的量添加。然而，纤维素醚由植物来源(例如纸浆)通过非常昂贵的多步工艺形成；并且目前，用于制备纤维素醚的单个生产线的成本进入数亿美元的范围。在使用中，将纤维素醚配制到水泥基瓷砖粘合剂(CBTA)或用于其的干式混合物中以在向干式混合物引入水之后提供增稠和保水性。保水性能够使砂浆湿涂覆到吸收衬底(例如，石材、石材结构、混凝土砖或粘土砖墙)并且在砂浆将要变干之前恰当地凝固。此外，由纤维素醚提供的增稠依赖于其作为刚性聚合物链的性质，包括其高回转半径(Rg)和高相关长度(PL)。此类增稠避免了增稠剂絮凝或吸附到在水泥或砂浆中的碱性粒子上；此现象可见于纤维素醚聚合物彼此松散地缔合并且在它们之间保留水的事实。不同于减水剂和带电荷的增稠剂，纤维素醚在使用中不会起团而是松散地保持盘绕。由纤维素醚提供的增稠和保水性是剂量依赖的；并且这能够使剪切稀化并且因此含有纤维素醚的组合物的粘度在使用中是高度可控制的。简言之，这种增稠和保水性对解释纤维素醚的普及性大有帮助。令人遗憾的是，纤维素醚的特性无法从任何已知的合成聚合物中获得，并且尤其无法从每克聚合物的离子电荷超过极小量(>1×10-4mol/g)的聚合物中获得，例如无法从羧甲基纤维素和聚醚羧酸酯减水剂中获得。参见例如，Bülichen等人，“甲基羟乙基纤维素作为保水剂的工作机理(Working Mechanism of Methyl Hydroxyethyl Cellulose As Water Retention Agent)”，《水泥和混凝土研究(Cement and Concrete Research)》42(2012)，953-959，给出羟乙基甲基纤维素(HEMC)的负电荷为6库仑/克(或每克6.02×10-5摩尔的阴离子基团)。因此，可用于砂浆和水泥的其它聚合物，如聚醚羧酸酯减水剂的负电荷通常在每克聚合物0.4×10-3至3.4×10-3mol阴离子基团范围内(A Zingg等人，“聚羧酸酯基超增塑剂与含有不同C3A量的水泥的相互作用(Interaction of polycarboxylate-based superplastisizers with cements containing different C3A amounts)”，《水泥和混凝土复合物(Cement and Concrete Composites)》31(2009)，153-162)。含有离子或可电离基团的聚合物通过吸附在水泥或砂浆中的无机粒子变稠；此类增稠无法通过剪切稀化控制并且剂量依赖于组合物中聚合物增稠剂的量。Bichler等人的美国专利第7,855,260B2号公开用于提供改进的坍落保持和可加工性的水凝性粘结剂的共聚物添加剂。聚合物为包含加成聚合物主链和聚醚(例如聚乙二醇)侧链的超增塑剂。聚合物的主链含有大量的羧酸基团和或硫酸基团；这些基团确保聚合物吸附到碱性或带电荷的水泥或石膏颗粒的表面上。此类聚合物在使用中起球并因此无法提供完全不依赖于剂量的剪切稀化或增稠。本专利技术人已致力于解决提供对于用于水泥和干混组合物中的纤维素醚的替代材料的问题，所述替代材料提供与纤维素醚相似的砂浆或水泥特性，但其并不需要用来制造纤维素醚的工厂或设备的巨大资本费。
技术实现思路
1.根据本专利技术，组合物包含亲水性基本上非离子乙烯基或丙烯酸刷状聚合物，所述刷状聚合物具有聚醚侧基，优选烷氧基聚(亚烷基二醇)基团，并且重均分子量为10,000到50,000,000、或优选100,000或更大，或更优选250,000或更大或甚至更优选2,500,000或更大。2.根据以上1的组合物，其包含以下的聚合产物：a)以用于制备聚合物的单体的总重量计，70wt.％到100wt.％、或优选95wt.％到99.98wt.％、或更优选98wt.％到99.99wt.％的一种或多种具有聚醚侧基的大分子单体，如聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、烷氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、疏水C12到C25烷氧基聚(亚烷基二醇)，并且优选聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯和甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯和b)作为用于制备聚合物的单体的剩余部分，一种或多种选自以下的单体：(甲基)丙烯酸低级烷基酯((甲基)丙烯酸(C1到C4)烷基酯)，优选甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯；(甲基)丙烯酸羟烷基酯，优选甲基丙烯酸羟乙酯；二烯系不饱和交联剂单体，如聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙二醇-二甲基丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸烯丙酯或甲基丙烯酸烯丙酯；和它们的组合。3.根据以上1或2的组合物，其中基本上非离子刷状聚合物含有聚醚侧基，所述聚醚侧基选自：聚亚烷基二醇，如聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇或其两种或更多种的共聚醚；烷氧基聚(亚烷基二醇)，如甲氧基聚(亚烷基二醇)、乙氧基聚(亚烷基二醇)和它们的组合。4.根据以上1、2或3中任一项的组合物，其中亲水性基本上非离子刷状聚合物含有聚亚烷基二醇、烷氧基聚(亚烷基二醇)和疏水C12到C25烷氧基聚(亚烷基二醇)中的两种或更多种的组合作为聚醚侧基。5.根据以上1、2、3或4中任一项的组合物，其中含有聚醚侧基的亲水性基本上非离子刷状聚合物具有聚(亚烷基二醇)侧链，所述聚(亚烷基二醇)侧链具有5到50个醚或亚烷基二醇单元或优选7到15个亚烷基二醇单元。6.根据以上1、2、3、4或5中任一项的组合物，其中本专利技术的亲水性基本上非离子刷状聚合物包含a)大分子单体的共聚合产物，所述大分子单体选自聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯(PEGMA)、甲氧基聚(乙二醇)(甲基)丙烯酸酯(MPEGMA)或它们的混合物，优选具有5到50个乙二醇单元以及更优选7到15个乙二醇单元的此类PEGMA和MPEGMA单体。7.根据以上1、2、3、4、5或6中任一项的组合物，其进一步包含纤维素醚。8.在本专利技术的另一方面中，制备根据以上1、2、3、4、5、6或7中任一项的本专利技术的亲水性基本上非离子刷状聚合物的方法，包含在引发剂存在下使一种或多种具有聚醚侧基的可加成聚合大分子单体聚合。9.根据如以上8中的方法，其进一步包含优选通过喷雾干燥来干燥亲水性基本上非离子刷状聚合物以形成粉末组合物。如本文所使用，短语“水性”包括水和基本上由水和水-可混溶溶剂组成的混合物，优选地，以水和任何水-可混溶溶剂的总重量计，此类混合物具有大于50wt.％的水。如本文所使用，短语“以总固体计”是指相比于在水性组合物中的所有非挥发性成分的总重量，任何给定成分的重量包括合成聚合物或许多种类、天然聚合物、酸、消泡剂、水凝性水泥、填料、其它无机材料和其它非挥发性添加剂。水、氨水和挥发性溶剂不视为固体。如本文所使用，关本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种组合物，其包含具有聚醚侧基并且重均分子量为10,000到50,000,000的亲水性基本上非离子乙烯基或丙烯酸刷状聚合物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.31 US 61/9728121.一种组合物，其包含具有聚醚侧基并且重均分子量为10,000到50,000,000的亲水性基本上非离子乙烯基或丙烯酸刷状聚合物。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述刷状聚合物的重均分子量为250,000或更大。3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述刷状聚合物包含以下的聚合产物：a)以用于制备聚合物的单体的总重量计，70wt.％到100wt.％的具有聚醚侧基的大分子单体和b)作为用于制备聚合物的单体的剩余部分，(甲基)丙烯酸低级烷基酯((甲基)丙烯酸(C1到C4)烷基酯)、(甲基)丙烯酸羟烷基酯或其组合。4.根据权利要求3所述的组合物，其中所述大分子单体a)选自聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、疏水C12到C25烷氧基聚(亚烷基二醇)(甲基)丙烯酸酯及其组合。5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述基本上非离子刷状聚合物...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·鲍曼，A·W·弗里曼，P·M·因贝西，M·施密茨，H·沈，WW·蔡，S·张，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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