基于芳族或杂芳族化合物的缩聚产物,其制备方法和应用技术

技术编号:1571612 阅读:179 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术记载了一种缩聚产物,其由以下成分组成,即A)具有5至10个C原子或杂原子的芳族或杂芳族的化合物,其中所述化合物具有每分子平均1至300个乙撑氧和/或丙撑氧基团,其经由O-或N-原子而与芳族或杂芳族的化合物相连,以及适当时还能有的B)一种选自苯酚,苯酚醚,萘酚,萘酚醚,苯胺,糠醇的芳族化合物和/或选自蜜胺(-衍生物)、脲(-衍生物)和羧酰胺的氨基塑料形成组分,和C)选自甲醛、乙醛酸和苯甲醛或者它们的混合物的醛化合物,其中所述苯甲醛还具有式COOM↓[a],SO↓[3]M↓[a]和PO↓[3]M↓[a]的酸基团并且M=H,碱金属或碱土金属,铵或有机胺基以及a=1/2,1或2。现已惊奇地发现,本发明专利技术的缩聚产物回起到非常良好的液化水硬性胶粘剂如水泥的作用。相比于萘磺酸盐或蜜胺磺酸盐,其在添加量很少的条件下即能带来实质上更好的建筑材料液化效果,并且这种液化能力可长久保持。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种基于芳族或杂芳族化合物的缩聚产物,其制备方法及其作为无机粘结剂如水泥胶粘剂、灰浆或混凝土的水性悬浮液用添加剂的用途。该聚合物的应用会使得在水化作用时组合物的流动能力获得明显改善。通常,在粉末状的无机或有机材料,如水硬性胶粘剂(例如水泥、石灰、石膏或硬石膏)、石料粉、硅酸盐粉末、白垩、粘土、瓷泥、滑石、颜料、碳黑或塑料粉末的水性悬浮液中可添加分散剂形式的添加剂,以改善其加工性,即可捏合性、流动性、可喷涂性、可刮涂性或可泵送性。这些添加剂会由于颗粒表面上的吸附作用而打破附聚体并且分散所形成的颗粒。这就特别能在高浓度的分散液中带来明显改善的加工性。在制备含有水硬性胶粘剂如水泥、石灰、石膏或硬石膏的建材混合物时,可以特别有益地利用这种效应,因为否则的话,要获得可良好加工的稠度就需要使用实质上比后续的水化作用所需的更多量的水。由于在固化之后逐步蒸发的水而会遗留下一些会显著劣化建筑体机械强度和耐受性的空腔。为了降低从水化作用方面考虑过量的水和/或在预定的水/胶粘剂比例下最优化加工性,就要使用通常称作减水剂或流动剂的添加剂。迄今以来主要使用的水泥分散剂,或流动剂的例子是萘磺酸/甲醛缩合物的盐(参见EP-A214412,以下称作萘磺酸盐),蜜胺磺酸/甲醛缩合物的盐(参见DE-PS1671017,以下称作蜜胺磺酸盐),以及聚羧酸的盐(参见US5707445B1,EP1110981A2,EP1142847A2,以下称作聚羧酸盐)。这些聚羧酸盐主要通过烯键不饱和羧酸(如丙烯酸、甲基丙烯酸或马来酸或者它们的盐)和带有可聚合端基的聚(环氧烷)(例如甲基丙烯酸酯、烯丙基醚或乙烯基醚)的自由基共聚反应而制得。这种制备路径会带来具有梳状结构的聚合物。上述每一种分散剂都具有独特的优点,但同样也各有缺陷。例如,聚羧酸盐在具有良好的液化作用的同时显示出明显地延缓水泥硬化时间。另一方面,萘磺酸盐和蜜胺磺酸盐表现出良好的液化作用并且强度的发展通过添加这类物质也几乎没有任何影响。但是这些液化剂都具有所谓的“塌落度损失”的问题,即甚至在较高的添加量下,液化作用本身只能维持在一个相对较短的时间段内。若在水泥的制备和其构建之间存在较大的时间间隔,例如通常由于长时间的运输或输送而造成的,那么这一点就会颇成问题。从有关流动剂的作用机理所作的各种研究中已知,所用的分子的作用基于的是两种不同的效果。一方面,流动剂的带有负电荷的酸基团会吸附在由于钙离子而带有正电的水泥颗粒表面上。所形成的双静电层(Zeta电势)会导致颗粒之间静电排斥,但是这种排斥较弱。如果是上述的梳形聚合物,则这种静电排斥会由于水溶性、但不吸附的聚(环氧烷)的空间要求而额外地得到增强。这种空间排斥力比静电排斥强的多,从而使得很容易解释为何聚羧酸盐的液化作用要强于萘磺酸盐或蜜胺磺酸盐,即为获得相当的液化效果,可以添加明显更少量的聚羧酸盐。聚羧酸盐的缺点是,需要使用聚(环氧烷)来进行制备,它们在额外的反应步骤中必须用可聚合的基团进行官能化。这类液化剂的制造成本由于这种原因而远高于萘磺酸盐或蜜胺磺酸盐的成本,从而由此也解释了这种液化剂为什么还总是有着很高的使用率。US5750634中记载了一种除了酸连接基团外还含有非吸附性侧链的缩聚产物,其中所述的侧链是通过蜜胺磺酸、甲醛和含氨基的聚环氧烷的共缩聚而插入到产物中去的。但该方法的缺点是,一方面氨基官能化的聚环氧烷有着很高的成本,另一方面在该方法中得不到很高的聚合度,这就会相比于上述那些聚羧酸盐而对所得聚合物的作用效果起到消极影响。这种具有非吸附性侧链的缩聚产物另一个例子在EP0780348A1中有所描述。其中,是在甲醛存在的条件下使乙氧基化的酚与羟基苯甲酸进行缩聚反应。但是,对于以经济合算来考虑的产业化来说,其中所述的10至12h的反应时间并不合适。另外,羟基苯甲酸也较为昂贵,并且由于其具有粉末状的稠度,所以在工业规模上实质上是比例如液体更难计量加料的。因此,本专利技术的任务在于提供一种新型的且不具有上述那些缺陷的缩聚产物。其应该既含有非吸附性的侧链也具有吸附性的连接基团(Haftgruppe),且由此而起到一种堪比梳形聚羧酸盐的分散体液化作用并且这种效果在经历较长的时间段之后还能得到维持(“坍落度维持”)。另外,在合成新型缩聚产物时也要避免使用昂贵的、在工业规模上难以计量加料的成分,从而提供一种易于合成、廉价且少量添加即能获得高效的流动剂。该任务可通过制备如权利要求1所述的缩聚产物而得以解决。现已惊奇地发现,本专利技术的缩聚产物会起到非常良好的液化水硬性胶粘剂如水泥的作用。相比于萘磺酸盐或蜜胺磺酸盐,其会在少量添加的同时带来实质上更好的液化建材的效果,并且流动能力能在较长的时间内保持。本专利技术的缩聚产物由最多三种成分A,B)和C组成,并且在某些情况下也可以弃用成分B)。成分A)是一种芳族或杂芳族的具有5至10个C原子的化合物,且在所述杂芳族化合物中一些C原子,优选是1至5、特别优选1至3且极其优选1或2个C原子可以被杂原子代替。合适的杂原子是诸如O,N,S和/或P。这些化合物含有平均一个或多个,优选一个其后所述的基团,即其每分子具有1至300个选自乙撑氧和丙撑氧,并且其经由O-或N-原子与芳族或杂芳族的化合物相键接。这种基团可以是单一的化合物,但也合理地可以是一种由多种成分构成的混合物,这些成分由两个或三个碳原子构成的烷撑氧基团(即乙撑氧和/或丙撑氧)的数目不同,其中的烷撑氧基团端部上的单元的化学结构通常是相同的并且在某些情况下也可以使用由化学组成不同的芳族化合物构成的混合物。被包含在构成这种混合物的成分中的每个分子由两个或三个碳原子构成的烷撑氧基团的平均数目,为1至300、优选2至280且特别优选10至200。优选的还是具有至少3个、特别是至少4个、更优选至少5个且极其优选至少20个烷撑氧基团的化合物。根据一个优选的实施方式,作为芳族或杂芳族的化合物A)可以使用苯酚-、萘酚-、苯胺-或糠醇-衍生物。在本专利技术范畴内,成分A)可以具有选自OH,OR1,NH2,NHR1,NR12,C1-C10-烷基,SO3H,COOH,PO3H2,OPO3H2的取代基,其中的C1-C10-烷基还可以具有苯基或4-羟苯基并且R1表示C1-C4烷基。成分A)的具体例子是1mol苯酚、甲酚、间苯二酚、壬基苯酚、甲氧基酚、萘酚、甲基萘酚、丁基萘酚、双酚A、苯胺、甲基苯胺、羟基苯胺、甲氧基苯胺、糠醇和/或水杨酸与1至300mol的乙撑氧和/或丙撑氧基团的加成物。从易于与甲醛进行缩合反应的观点来看,成分A)优选为苯衍生物,例如可以具有C1-C10-烷基的酚的加成物,特别优选为苯酚与环氧烷的加成物。在某些情况下,A)的芳族初始成分可以含有具有两个或三个碳原子的一个或多个烷撑氧基团,并且在一些情况下,烷撑氧基团,既包括初始物质也包括通过加成反应而附加上的烷撑氧基团的总数可达到每分子1至300。可用来在A)的芳族初始成分中引入聚(烷撑氧)基团的物质是环氧乙烷和环氧丙烷。加成过程可以以无规序列或以嵌段结构的形式进行。成分A)的聚(烷撑氧)基团的末端单元并不局限于羟基;它们更多地也可以由烷基醚或羧酸酯组成,只要这些基团并不会抑制与甲醛或醛-酸成分进行的缩合反应。成本文档来自技高网...

【技术保护点】
缩聚产物,其由以下成分组成:    A)具有5至10个C原子或杂原子的芳族或杂芳族的化合物,其中所述化合物具有每分子平均1至300个乙撑氧和/或丙撑氧基团,其经由O-或N-原子而与芳族或杂芳族的化合物相连,    以及非必要的    B)至少一种选自苯酚,苯酚醚,萘酚,萘酚醚,苯胺,糠醇的芳族化合物和/或选自蜜胺(-衍生物)、脲(-衍生物)和羧酰胺的氨基塑料形成组分    和    C)选自甲醛、乙醛酸和苯甲醛或者它们的混合物的醛,其中所述苯甲醛还可以具有式COOM↓[a],SO↓[3]M↓[a]和PO↓[3]M↓[a]的酸基团并且M=H,碱金属或碱土金属,铵或有机胺基以及a=1/2,1或2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:P威兰A克劳斯G阿尔布雷希特K贝歇尔H格拉斯尔
申请(专利权)人:建筑研究和科技有限公司
类型:发明
国别省市:DE[德国]

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