ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предыдущий  патент РФ   Следующий

Редиспергируемый в воде полимерный порошковый состав, способ его получения и его применение (варианты) (патент РФ № 2288240)

Классы МПК:C08K3/34 .кремнийсодержащие соединения
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):ВАККЕР ПОЛИМЕР СИСТЕМС ГМБХ & КО.КГ (DE)
Адрес для переписки:101000, Москва, М.Златоустинский пер., 10, кв.15, "ЕВРОМАРКПАТ", пат.пов. И.А.Веселицкой, рег. № 11
Приоритеты:
подача заявки:
16.07.2004
начало действия патента:
16.07.2004
публикация патента:

Изобретение относится к редиспергируемым в воде порошковым полимерным составам с одним или несколькими компонентами с пуццолановыми свойствами, к способу их получения и к их применению. Технической задачей заявленного изобретения является получение редиспергируемого в воде полимерного порошкового состава, добавление которого к мертелю позволило бы повысить его механическую прочность в отвержденном состоянии. Поставленная задача была решена введением добавки с пуццолановыми свойствами - метакаолина - к редиспергируемому в воде полимерному порошковому составу на основе гомо- или сополимеров одного или нескольких мономеров, выбранных из группы, включающей виниловый эфир неразветвленных или разветвленных алкилкарбоновых кислот с 1-15 атомами углерода, эфир метакриловой кислоты и эфир акриловой кислоты и спирта с 1-15 атомами углерода, винилароматическое соединение, олефин, диен и винилгалогенид, защитный коллоид и необязательно средство против слеживания. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

Настоящее изобретение относится к редиспергируемым в воде порошковым полимерным составам с одним или несколькими компонентами с пуццолановыми свойствами, к способу их получения и к их применению.

Полимеры на основе винилового эфира, винилхлорида, мономеров (мет)акрилата, стирола, бутадиена и этилена, прежде всего в виде их редиспергируемых в воде полимерных порошков, находят самое разнообразное применение, например в качестве покрытий или клеящих средств для самых различных основ. Подобные продукты применяют прежде всего в качестве вяжущих в гидравлически схватывающихся клеящих веществах, таких как ТИКС-мертели (ТИКС обозначает теплоизоляционную композиционную систему), и в используемых для приклейки плиток клеях на основе цементов или гипса. К одним из наиболее важных характеристик гидравлически схватывающихся мертельных масс относятся помимо прочего их пригодность к использованию после хранения в различных условиях в течение определенных периодов времени и их механическая прочность после отверждения. Добавление к таким продуктам редиспергируемого порошка оказывает тройное действие: редиспергируемый порошок повышает способность мертеля к удержанию воды, за счет образования пленки он уменьшает количество испарений и как дополнительное связующее повышает механическую прочность застывшего мертеля.

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать редиспергируемые в воде полимерные порошковые составы, добавление которых к мертелю позволило бы повысить его механическую прочность в отвержденном состоянии.

Согласно изобретению эту задачу неожиданно удалось решить за счет введения добавок с пуццолановыми свойствами, т.е. за счет добавления к мертелям так называемых пуццоланов.

Объектом настоящего изобретения в соответствии с этим являются редиспергируемые в воде полимерные порошковые составы на основе гомо- или сополимеров одного или нескольких мономеров, выбранных из группы, включающей виниловые эфиры неразветвленных или разветвленных алкилкарбоновых кислот с 1-15 атомами углерода, эфиры метакриловой кислоты и эфиры акриловой кислоты и спиртов с 1-15 атомами углерода, винилароматические соединения, олефины, диены и винилгалогениды, одного или нескольких защитных коллоидов и необязательно средства против слеживания, которые отличаются тем, что они содержат одно или несколько соединений из группы пуццоланов.

Добавки с пуццолановыми свойствами (пуццоланы) представляют собой содержащие кремниевую кислоту или кремниевую кислоту и глинозем природные либо синтетические вещества, которые как таковые не обладают способностью к схватыванию, но совместно с водой и известью образуют нерастворимые в воде соединения с цементоподобными свойствами (см. BIM-Lexikon в сети Интернет на сайте www.b-i-m.de). При этом различают природные и синтетические пуццоланы. К природным пуццоланам относятся золы с высоким содержанием стекла и горные породы вулканического происхождения, например пемза (пемзовый камень), трасс (туф тонкого помола), санториновая земля, кизельгур, роговик (кремень), кремнистый сланец и молеровская земля. К синтетическим пуццоланам относятся обожженная размолотая глина (кирпичная мука), летучие золы, такие как каменноугольная зола электростанций, силикатная пыль, зола горючего сланца (битуминозный сланец, содержащий известь), а также кальцинированный каолин (метакаолин).

Предпочтительными синтетическими пуццоланами являются пуццоланы, выбранные из группы, включающей кирпичную муку, летучую золу, силикатную пыль, золу горючего сланца, а также метакаолин. Наиболее предпочтителен метакаолин. На долю используемых пуццоланов приходится от 5 до 50 мас.%, предпочтительно от 10 до 30 мас.%, в каждом случае в пересчете на общую массу редиспергируемого в воде полимерного порошкового состава.

Пригодными для использования в качестве основного полимера сложными виниловыми эфирами являются виниловые эфиры карбоновых кислот с 1-15 атомами углерода. К предпочтительным сложным виниловым эфирам относятся винилацетат, винилпропионат, винилбутират, винил-2-этилгексаноат, виниллаурат, 1-метилвинилацетат, винилпивалат и виниловые эфиры Редиспергируемый в воде полимерный порошковый состав, способ   его получения и его применение (варианты), патент № 2288240 -разветвленных монокарбоновых кислот с 9-13 атомами углерода, например продукты VeoVa9R или VeoVa10R (торговое наименование продуктов фирмы Shell). Наиболее предпочтительным сложным виниловым эфиром является винилацетат.

К пригодным для применения эфирам метакриловой кислоты или эфирам акриловой кислоты относятся их эфиры с разветвленными или неразветвленными спиртами с 1-15 атомами углерода, такие как метилакрилат, метилметакрилат, этилакрилат, этилметакрилат, пропилакрилат, пропилметакрилат, н-бутилакрилат, н-бутилметакрилат, 2-этилгексилакрилат, норборнилакрилат. Предпочтительны при этом метилакрилат, метилметакрилат, н-бутилакрилат и 2-этилгексилакрилат.

В качестве примеров олефинов и диенов можно назвать этилен, пропилен и 1,3-бутадиен. Пригодными для применения винилароматическими соединениями являются стирол и винилтолуол. Пригодным для использования винилгалогенидом является винилхлорид.

При необходимости можно также дополнительно сополимеризовать от 0,05 до 50 мас.%, предпочтительно от 1 до 10 мас.%, в пересчете на общую массу основного полимера, вспомогательных мономеров. Примерами таких вспомогательных мономеров являются этиленово-ненасыщенные моно- и дикарбоновые кислоты, предпочтительно акриловая кислота, метакриловая кислота, фумаровая кислота и малеиновая кислота, амиды и нитрилы этиленово-ненасыщенных карбоновых кислот, предпочтительно акриламид и акрилонитрил, моно- и диэфиры фумаровой кислоты и малеиновой кислоты, такие как их диэтиловый и диизопропиловый эфиры, а также ангидрид малеиновой кислоты, этиленово ненасыщенные сульфоновые кислоты, соответственно их соли, предпочтительно винилсульфоновая кислота и 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновая кислота. В качестве других примеров можно назвать предварительно сшиваемые сомономеры, такие как многократно этиленово-ненасыщенные сомономеры, например дивиниладипат, диаллилмалеат, аллилметакрилат или триаллилцианурат, либо вторично сшиваемые сомономеры, например акриламидогликолевая кислота (ААГК), метиловый эфир метилакриламидогликолевой кислоты (МЭМАГК), N-метилолакриламид (N-MA), N-метилолметакриламид (N-MMA), N-метилолаллилкарбамат, простые алкиловые эфиры, такие как изобутоксиэфир, или эфиры N-метилолакриламида, N-метилолметакриламида и N-метилолаллилкарбамата. Пригодными для применения являются также эпоксифункциональные сомономеры, такие как глицидилметакрилат и глицидилакрилат. В качестве других примеров можно также назвать кремнийфункциональные сомономеры, такие как акрилоксипропилтри(алкокси)- и метакрилоксипропилтри(алкокси)силаны, винилтриалкоксисиланы и винилметилдиалкоксисиланы, при этом в качестве алкоксигрупп могут присутствовать, например, остатки простых эфиров метокси-, этокси- и этоксипропиленгликоля. Следует упомянуть также мономеры с гидрокси- или СО-группами, например гидроксиалкиловые эфиры метакриловой и акриловой кислот, такие как гидроксиэтил-, гидроксипропил- или гидроксибутилакрилат либо -метакрилат, а также такие соединения, как диацетонакриламид и ацетилацетоксиэтилакрилат или - метакрилат.

Примерами пригодных для применения гомо- и сополимеров являются винилацетатные гомополимеры, сополимеры винилацетата с этиленом, сополимеры винилацетата с этиленом и одним или несколькими другими сложными виниловыми эфирами, сополимеры винилацетата с этиленом и эфиром акриловой кислоты, сополимеры винилацетата с этиленом и винилхлоридом, сополимеры стирола с эфиром акриловой кислоты, сополимеры стирола с 1,3-бутадиеном.

Предпочтительными являются винилацетатные гомополимеры, сополимеры винилацетата с 1-40 мас.% этилена, сополимеры винилацетата с 1-40 мас.% этилена и 1-50 мас.% одного или нескольких других сомономеров из группы сложных виниловых эфиров с 1-12 атомами углерода в карбоновокислотном остатке, таких как винилпропионат, виниллаурат, виниловые эфиры Редиспергируемый в воде полимерный порошковый состав, способ   его получения и его применение (варианты), патент № 2288240 -разветвленных карбоновых кислот с 9-13 атомами углерода, такие как продукты VeoVa9R, VeoVa10R, VeoVa11 R, сополимеры винилацетата с 1-40 мас.% этилена и предпочтительно 1-60 мас.% эфира акриловой кислоты и неразветвленных или разветвленных спиртов с 1-15 атомами углерода, прежде всего н-бутилакрилата или 2-этилгексилакрилата, и сополимеры с 30-75 мас.% винилацетата, 1-30 мас.% виниллаурата или винилового эфира Редиспергируемый в воде полимерный порошковый состав, способ   его получения и его применение (варианты), патент № 2288240 -разветвленной карбоновой кислоты с 9-11 атомами углерода, а также 1-30 мас.% эфира акриловой кислоты и неразветвленных или разветвленных спиртов с 1-15 атомами углерода, прежде всего н-бутилакрилата или 2-этилгексилакрилата, которые дополнительно содержат еще 1-40 мас.% этилена, и сополимеры винилацетата с 1-40 мас.% этилена и 1-60 мас.% винилхлорида, при этом такие полимеры могут дополнительно содержать еще и вышеназванные вспомогательные мономеры в указанных количествах, а указанные в мас.% значения, определяющие содержание того или иного компонента в составе соответствующего сополимера, в сумме в каждом случае составляют 100 мас.%.

Предпочтительны также полимеры эфиров (мет)акриловой кислоты, такие как сополимеры н-бутилакрилата или 2-этилгексилакрилата, либо сополимеры метилметакрилата и н-бутилакрилата и/или 2-этилгексилакрилата, сополимеры стирола и эфира акриловой кислоты с одним или несколькими мономерами, выбранными из группы, включающей метилакрилат, этилакрилат, пропилакрилат, н-бутилакрилат, 2-этилгексилакрилат, сополимеры винилацетата и эфира акриловой кислоты с одним или несколькими мономерами, выбранными из группы, включающей метилакрилат, этилакрилат, пропилакрилат, н-бутилакрилат, 2-этилгексилакрилат и при неоходимости этилен, сополимеры стирола с 1,3-бутадиеном, при этом такие полимеры дополнительно могут содержать еще и вышеназванные вспомогательные мономеры в указанных количествах, а указанные в мас.% значения, определяющие содержание того или иного компонента в составе соответствующего сополимера, в сумме в каждом случае составляют 100 мас.%.

Мономеры, соответственно массовое содержание мономеров, выбирают при этом с таким расчетом, чтобы температура стеклования Т с, как правило, находилась в интервале от -50 до +50°С, предпочтительно от -30 до +40°С. Температуру стеклования Тс полимеров можно определять обычным путем методом дифференциальной сканирующей калометрии (ДСК). Приближенные значения температуры стеклования также можно предварительно рассчитать по уравнению Фокса (Fox). В соответствии с методикой Фокса (Fox T.G., Bull. Am. Physics Soc. 1, 3, 1956, с.123) температуру стеклования можно рассчитать по следующей формуле: 1/Тс=x 1/Tc1+x2с2+...+x n/ Tcn, где xn обозначает массовую долю (мас.%/100) мономера n, a Tcn обозначает выраженную в градусах Кельвина температуру стеклования гомополимера мономера n. Значения температуры стеклования для гомополимеров приведены в справочнике Polymer Handbook, 2-е изд., изд-во J. Wiley & Sons, Ney York, 1975.

Гомо- и сополимеры получают по методу эмульсионной полимеризации или по методу суспензионной полимеризации, предпочтительно по методу эмульсионной полимеризации, при этом температура полимеризации, как правило, составляет от 40 до 100°С, предпочтительно от 60 до 90°С. При сополимеризации газообразных сомономеров, таких как этилен, 1,3-бутадиен или винилхлорид, процесс можно также проводить под давлением, обычно по давлением, составляющим от 5 до 100 бар.

Полимеризацию инициируют с помощью обычно используемых при эмульсионной полимеризации или суспензионной полимеризации растворимых в воде либо растворимых в мономере инициаторов или комбинаций окислительно-восстановительных инициаторов. Примерами растворимых в воде инициаторов являются натриевые, калиевые и аммониевые соли пероксодисерной кислоты, пероксид водорода, трет-бутилпероксид, трет-бутилгидропероксид, пероксодифосфат калия, трет-бутилпероксопивалат, кумолгидропероксид, изопропилбензолмоногидропероксид, азобисизобутиронитрил. Примерами растворимых в мономерах инициаторов являются диацетилпероксидикарбонат, дициклогексилпероксидикарбонат, дибензоилпероксид. Указанные инициаторы обычно используют в количестве от 0,001 до 0,02 мас.%, предпочтительно от 0,001 до 0,01 мас.%, в каждом случае в пересчете на общую массу мономеров.

В качестве окислительно-восстановительных инициаторов применяют комбинации вышеназванных инициаторов в сочетании с восстановителями. Пригодными для применения восстановителями являются сульфиты и бисульфиты щелочных металлов и аммония, например сульфит натрия, производные сульфоксиловой кислоты, такие как формальдегидсульфоксилаты цинка или щелочных металлов, например гидроксиметансульфинат натрия, и аскорбиновая кислота. Количество используемого для этих целей восстановителя обычно составляет от 0,001 до 0,03 мас.%, предпочтительно от 0,001 до 0,015 мас.%, в каждом случае в пересчете на общую массу мономеров.

Для регулирования молекулярной массы в ходе полимеризации можно применять так называемые регуляторы роста цепи. При использовании последних их количество обычно составляет от 0,01 до 5,0 мас.% в пересчете на полимеризуемые мономеры, при этом их вводят в реакционную систему отдельно или же предварительно смешивают с остальными реагентами. В качестве примеров таких веществ можно назвать н-додецилмеркаптан, трет-додецилмеркаптан, меркаптопропионовую кислоту, метиловый эфир меркаптопропионовой кислоты, изопропанол и ацетальдегид.

К пригодным для использования защитным коллоидам относятся поливиниловые спирты, поливинилацетали, поливинилпирролидоны, полисахариды в водорастворимой форме, такие как крахмалы (амилоза и амилопектин), целлюлозы и их карбоксиметильные, метильные, гидроксиэтильные и гидроксипропильные призводные, белки, такие как казеин или казеинат, соевый белок, желатин, лигнинсульфонаты, синтетические полимеры, такие как поли(мет)акриловая кислота, сополимеры (мет)акрилатов и карбоксифункциональных сомономерных звеньев, поли(мет)акриламид, поливинилсульфоновые кислоты и их водорастворимые сополимеры, меламинформальдегидсульфонаты, нафталинформальдегидсульфонаты, сополимеры стирола, малеиновой кислоты и винилового эфира малеиновой кислоты.

Предпочтительными для применения в предусмотренных изобретением целях являются частично или полностью омыленные поливиниловые спирты со степенью гидролиза от 80 до 100 мол.%, прежде всего частично омыленные поливиниловые спирты со степенью гидролиза от 80 до 95 мол.%, и с вязкостью, определенной с помощью вискозиметра Гёпплера в 4%-ном водном растворе, от 1 до 30 мПа·с (метод определения вязкости с помощью вискозиметра Гёпплера при температуре 20°С, DIN 53015). Предпочтительны также частично омыленные гидрофобно модифицированные поливиниловые спирты со степенью гидролиза от 80 до 95 мол.% и с вязкостью, определенной с помощью вискозиметра Гёпплера в 4%-ном водном растворе, от 1 до 30 мПа·с. В качестве примеров подобных поливиниловых спиртов при этом можно назвать частично омыленные сополимеры винилацетата с гидрофобными сомономерами, такими как изопропенилацетат, винилпивалат, винилэтилгексаноат, виниловые эфиры насыщенных Редиспергируемый в воде полимерный порошковый состав, способ   его получения и его применение (варианты), патент № 2288240 -разветвленных монокарбоновых кислот с 5 или 9-11 атомами углерода, диалкилмалеинаты и диалкилфумараты, такие как диизопропилмалеинат и диизопропилфумарат, винилхлорид, простые винилалкиловые эфиры, такие как винилбутиловый эфир, олефины, такие как этен и децен. На долю гидрофобных звеньев предпочтительно приходится от 0,1 до 10 мас.% в пересчете на общую массу частично омыленного поливинилового спирта. Указанные поливиниловые спирты можно также применять в виде их смесей.

К наиболее предпочтительным относятся поливиниловые спирты со степенью гидролиза от 85 до 94 мол.% и вязкостью, определенной с помощью вискозиметра Гёпплера в 4%-ном водном растворе, от 3 до 15 мПа·с (метод определения вязкости с помощью вискозиметра Гёпплера при температуре 20°С, DIN 53015). Указанные защитные коллоиды можно получать по известным специалистам методам и добавлять их при полимеризации в количестве, обычно составляющем в общей сложности от 1 до 20 мас.% в пересчете на общую массу мономеров.

При проведении полимеризации в присутствии эмульгаторов их количество составляет от 1 до 5 мас.% в пересчете на массу мономеров. Пригодными для использования эмульгаторами являются как анионо- и катионоактивные, так и неионоактивные эмульгаторы, например анионогенные ПАВ, такие как алкилсульфаты с длиной цепи от 8 до 18 атомов углерода, сульфаты простых алкиловых или алкилариловых эфиров, содержащие от 8 до 18 атомов углерода в гидрофобном остатке и до 40 этиленовых или пропиленоксидных звеньев, алкил- или алкиларилсульфонаты с 8-18 атомами углерода, эфиры и полуэфиры сульфоянтарной кислоты и одновалентных спиртов или алкилфенолов, либо неионогенные ПАВ, такие как простые алкилполигликолевые эфиры или простые алкиларилполигликолевые эфиры с 8-40 этиленоксидными звеньями.

По завершении полимеризации остаточные мономеры можно удалять с помощью известных методов дополнительной полимеризации, обычно путем инициируемой окислительно-восстановительным катализатором дополнительной полимеризации. Остатки летучих мономеров можно также удалять путем дистилляции, предпочтительно при пониженном давлении, и при необходимости при пропускании через систему или над системой инертных газов-носителей, таких как воздух, азот или водяные пары. Содержание твердого вещества в получаемых таким путем водных дисперсиях составляет от 30 до 75 мас.%, предпочтительно от 50 до 60 мас.%.

Для получения редиспергируемых в воде полимерных порошков водные дисперсии, при необходимости после добавления к ним защитных коллоидов в качестве способствующих распылению вспомогательных агентов, сушат, например, путем сушки в псевдоожиженном слое, сублимационной сушки или распылительной сушки. Предпочтительно сушить дисперсии путем распылительной сушки. Распылительную сушку проводят в обычных предназначенных для этих целей установках, при этом для распыления дисперсий можно использовать одно-, двух- или многокомпонентные форсунки либо центробежные распылители. Температуру на выходе обычно выбирают в диапазоне от 45 до 120°С, предпочтительно от 60 до 90°С, в зависимости от типа установки, температуры стеклования смолы и требуемой степени сушки.

Способствующий распылению вспомогательный агент (защитный коллоид) обычно применяют в количестве от 3 до 30 мас.% в пересчете на количество полимерных компонентов дисперсии. Иными словами, общее содержание защитного коллоида до процесса сушки должно составлять от 3 до 30 мас.%, предпочтительно от 5 до 20 мас.%, в пересчете на количество полимеров.

Пригодными для использования в качестве способствующих распылению вспомогательных агентов являются частично омыленные поливиниловые спирты, поливинилпирролидоны, полисахариды в водорастворимой форме, такие как крахмалы (амилоза и амилопектин), целлюлозы и их карбоксиметильные, метильные, гидроксиэтильные и гидроксипропильные производные, белки, такие как казеин или казеинат, соевый белок, желатин, лигнинсульфонаты, синтетические полимеры, такие как поли(мет)акриловая кислота, сополимеры (мет)акрилатов с карбоксифункциональными мономерными звеньями, поли(мет)акриламид, поливинилсульфоновые кислоты и их растворимые в воде сополимеры, меламинформальдегидсульфонаты, нафталинформальдегидсульфонаты, сополимеры стирола, малеиновой кислоты и винилового эфира малеиновой кислоты. В качестве способствующих распылению вспомогательных агентов предпочтительно использовать только поливиниловые спирты, которые одновременно являются и предпочтительными защитными коллоидами.

Согласно изобретению было установлено, что при распылении в систему целесообразно добавлять пеногаситель в количестве, достигающем 1,5 мас.% в пересчете на количество основного полимера. Для повышения стабильности при хранении за счет повышения стойкости к слипанию, что относится прежде всего к порошкам с низкой температурой стеклования, к полученным порошкам можно добавлять обычное средство против слеживания (средство против спекания) в количестве предпочтительно от 5 до 20 мас.% в пересчете на общую массу полимерных компонентов. В качестве примеров таких обычных средств против слеживания можно назвать карбонат кальция, соответственно магния, тальк, гипс, кремниевую кислоту, каолины и силикаты с крупностью частиц преимущественно от 10 нм до 10 мкм.

Вязкость распыляемого исходного материала устанавливают регулированием содержания в нем твердого вещества таким образом, чтобы ее значение составляло менее 1000 мПа·с (вязкость по Брукфилду при 20 оборотах и 23°С), предпочтительно менее 250 мПа·с. Содержание твердого вещества в распыляемой дисперсии составляет более 35%, предпочтительно более 40%.

Для улучшения эксплуатационно-технических характеристик к дисперсии при распылении можно добавлять и другие добавки. К таким присутствующим в предпочтительных вариантах осуществления изобретения компонентам, входящим в состав диспергируемых порошков, относятся, например, пигменты, наполнители, стабилизаторы пены и гидрофобизаторы.

Для получения предлагаемого в изобретении полимерного порошкового состава пуццолан добавляют к дисперсии до, во время или после сушки. В первом случае, т.е. до начала сушки, пуццолан примешивают к соответствующей дисперсии полимера и затем ее сушат. Пуццолан предпочтительно добавлять к полимерному порошку во время и по окончании сушки. Пуццолан в случае его предпочтительного добавления в процессе сушки можно подавать в поток сушильного воздуха, соответственно в сушильную камеру одновременно с распылением в ней основного материала (дисперсии полимера). Согласно особо предпочтительному варианту осуществления изобретения при использовании пуццолана отпадает необходимость в применении дополнительно к нему средств против слеживания.

Получаемые таким путем составы в виде редиспергируемых в воде полимерных порошков могут использоваться в типичных для них областях и целях. Так, например, они могут использоваться в продуктах строительной химии, необязательно в сочетании с гидравлически схватывающимися вяжущими, такими как цемент (портландцемент, глиноземистый цемент, трассовый цемент, шлакопортландцемент, магнезиальный цемент, фосфатный цемент) или гипс, известь и жидкое стекло, в производстве строительных клеев, прежде всего клея для приклейки плиток и теплозащитного клея, штукатурки, шпаклевки, шпаклевок для полов, составов для нанесения отделочных, выравнивающих и защитных покрытий, гидроизоляционных суспензий, растворов для расшивки швов и красок. Наиболее предпочтительно применять их в клеях для приклейки плиток и теплозащитных клеях (ТИКС-клеях).

Примеры

Дисперсия Д1

В качестве дисперсии использовали стабилизированную поливиниловым спиртом дисперсию сополимера винилацетата и этилена. Этот сополимер получали известным методом эмульсионной полимеризации. Для стабилизации использовали 10 мас.% поливинилового спирта со степенью омыления 88 мол.% и вязкостью по Гёпплеру, равной 4 мПа·с. Сополимер на 92 мас.% состоял из винилацетата и на 8 мас.% из этилена.

Дисперсия Д2

В качестве дисперсии использовали стабилизированную поливиниловым спиртом дисперсию сополимера винилацетата и этилена. Этот сополимер получали известным методом эмульсионной полимеризации. Для стабилизации использовали 10 мас.% поливинилового спирта со степенью омыления 88 мол.% и вязкостью по Гёпплеру, равной 4 мПа·с. Сополимер на 88 мас.% состоял из винилацетата и на 12 мас.% из этилена.

Порошки

Порошки получали путем распылительной сушки указанных выше дисперсий при добавлении к ним 5 мас.% поливинилового спирта со степенью омыления 88 мол.% и вязкостью по Гёпплеру, равной 4 мПа·с, и 2 мас.% поливинилового спирта со степенью омыления 88 мол.% и вязкостью по Гёпплеру, равной 13 мПа·с. Затем дисперсию распыляли с помощью двухкомпонентной форсунки. В качестве распыляющего агента использовали предварительно сжатый до 4 бар воздух, образующиеся при этом капли сушили нагретым до 125°С воздухом в прямоточном режиме. Полученный таким путем сухой порошок смешивали с 10 мас.%, соответственно 20 мас.%, метакаолина. В сравнительных целях получали также порошки, к которым вместо метакаолина в таком же количестве добавляли коммерчески доступное средство против слеживания (карбонат кальция-магния).

Испытания

Полученные порошки испытывали на их свойства и эффективность при их применении в составе минеральных клеев для приклейки плиток.

Сыпучесть (С)

Сыпучесть оценивали только визуально по образованию насыпного конуса.

Определение прочности слежавшегося порошка (ПСП)

Для определения прочности слежавшегося порошка диспергируемый порошок помещали в железную трубку с винтовым соединением, а затем к порошку прикладывали давление, создаваемое металлическим плунжером. Порошок выдерживали под действием нагрузки в течение 16 ч при 50°С. После охлаждения до комнатной температуры порошок извлекали из трубки и качественно оценивали его стойкость к слеживанию путем раздавливания спрессованного из него блока. Стойкость к слеживанию классифицировали следующим образом:

баллы от 1 до 3 - очень хорошая стойкость к слеживанию,

баллы от 4 до 6 - хорошая стойкость к слеживанию,

баллы от 7 до 8 - удовлетворительная стойкость к слеживанию,

баллы от 9 до 10 - стойкость к слеживанию отсутствует, порошок не поддается раздавливанию или после раздавливания утрачивает сыпучесть.

Определение характеристик отстаивания (ХО)

Характеристики отстаивания повторно приготовленной дисперсии служат мерой его редиспергируемости. Дисперсии порошка с его содержанием, равным 50 мас.%, приготавливали путем его повторного диспергирования в воде при воздействии высоких сдвиговых усилий.

После этого характеристики отстаивания определяли с использованием разбавленных повторно приготовленных дисперсий (с содержанием твердого вещества 0,5 мас.%), для чего 100 мл такой дисперсии помещали в градуированную трубку и определяли высоту отстоявшегося слоя твердого вещества. Высоту отстоявшегося слоя твердого вещества в миллиметрах измеряли через 24 ч. Значения, превышающие 7 мм, свидетельствуют о неудовлетворительной редиспергируемости порошка.

Результаты испытаний сыпучести (С), прочности слежавшегося порошка (ПСП) и характеристик отстаивания (ХО) редиспергируемых порошков представлены в таблице 1.

Полученные в ходе описанных выше испытания результаты свидетельствуют о том, что добавление пуццоланов позволяет получить редиспергируемые порошки, которые по своим свойствам превосходят порошки, модифицированные средствами против слеживания. В соответствии с этим при использовании пуццоланов получают сыпучие, неслеживающиеся порошки без недостатка, присущего модифицированным средствам против слеживания порошков, т.е. их инертного характера.

Таблица 1
ПримерДисперсияДобавка Количество, мас.%С ПСПХО
Ср. 1Д1Ca-Mg-СО 320хорошая 3,52,6
2Д1метакаолин 10хорошая 3,02,4
3 Д1метакаолин 20хорошая1,5 3,0
Ср. 4 Д2Ca-Mg-СО 320хорошая 3,52,3
5Д2метакаолин 10хорошая 3,02,6
6 Д2метакаолин 20хорошая2,5 2,1

Определение прочности сцепления при растяжении для модифицированного редиспергируемыми порошками цементного клея для приклейки плиток

Показатели прочности сцепления при растяжении на клее для приклейки плиток следующего состава (содержание полимера 3%):

кварцевый песок565 частей
портландцемент400 частей
целлюлоза 5 частей
редиспергируемый порошок 30 частей

Показатели прочности сцепления при растяжении определяли при выдержке в 3-х следующих условиях:

28 Д: выдержка в течение 28 дней (Д) в воздушно-сухой среде,

7Д/21В: выдержка в течение 7 дней в воздушно-сухой среде и в течение 21 дня хранения во влажной среде,

14Д/14ТS + 70°С/1Д: выдержка в тепле,

З/О: циклическое замораживание/оттаивание (З/О).

Результаты этих испытаний представлены в таблице 2.

Полученные результаты свидетельствуют о положительном влиянии пуццоланов прежде всего на прочность сцепления при растяжении после выдержки в воде.

Таблица 2
Пример28Д, Н/мм2 7Д/21В, Н/мм2 14Д/14ТS+70°С/1Д, Н/мм2 З/О, Н/мм2
Ср. 11,900,96 1,361.15
21,85 1,111,411,19
31,91 1,171,611,28
Ср. 41,80 0,991,33 1,14
51,84 1,141,37 1,18
62,09 1,271,32 1,25

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Редиспергируемый в воде полимерный порошковый состав, включающий гомо- и сополимер одного или нескольких мономеров, выбранных из группы, включающей виниловый эфир неразветвленных или разветвленных алкилкарбоновых кислот с 1-15 атомами углерода, эфир метакриловой кислоты и эфир акриловой кислоты и спирта с 1-15 атомами углерода, винилароматическое соединение, олефин, диен и винилгалогенид, защитный коллоид и необязательно средство против слеживания, отличающийся тем, что содержит соединение из группы пуццоланов, такое, как метакаолин, в количестве от 5 до 50% в пересчете на общую массу порошкового состава.

2. Редиспергируемый в воде полимерный порошковый состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве гомо- или сополимера содержит гомополимер винилацетата, сополимер винилацетата с этиленом, сополимер винилацетата с этиленом и одним или несколькими другими сложными виниловыми эфирами, сополимер винилацетата с этиленом и эфиром акриловой кислоты, сополимер винилацетата с этиленом и винилхлоридом, сополимер стирола и эфира акриловой кислоты или сополимер стирола и 1,3-бутадиена.

3. Редиспергируемый в воде полимерный порошковый состав по п.1, отличающийся тем, что в качестве защитного коллоида содержит частично или полностью омыленный, необязательно гидрофобно модифицированный поливиниловый спирт со степенью гидролиза от 80 до 100 мол.% и вязкостью, определенной с помощью вискозиметра Гёпплера в 4%-ном водном растворе, от 1 до 30 мПа·с (метод Гёпплера при 20°С, DIN 53015).

4. Способ получения редиспергируемого в воде полимерного порошкового состава по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что пуццолановый компонент либо добавляют к соответствующей дисперсии полимера до начала ее мушки, либо распыляют совместно с соответствующей дисперсией полимера в процессе ее сушки, либо добавляют к полученному после сушки полимерному порошку.

5. Способ получения редиспергируемого в воде полимерного порошкового состава по п.4, отличающийся тем, что к редиспергируемому в воде полимерному порошковому составу не добавляют дополнительное средство против слеживания.

6. Применение редиспергируемого в воде полимерного порошкового состава по одному из пп.1-3 в продуктах строительной химии в сочетании с гидравлически схватывающимися вяжущими, такими, как цемент, гипс и жидкое стекло.

7. Применение редиспергируемого в воде полимерного порошкового состава по одному из пп.1-3 в производстве строительного клея, клея для приклейки плиток и теплоизоляционных клеев, штукатурки, шпаклевок, шпаклевок для полов, составов для нанесения отделочных, выравнивающих и защитных покрытий, гидроизоляционных суспензий, растворов для расшивки швов и красок.


Предыдущий  патент РФ   Следующий
Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2288240

patent-2288240.pdf | 155 KB

Наверх