[发明专利]用于无机粘结剂的新型减缩剂

说明书

技术领域

本发明提供基于羧酸的聚氧化烯作为用于无机粘结剂、尤其是水泥质粘结剂的新型低排放的减缩剂(shrinkage-reducing agent)，以及由其生产的建筑材料，例如灰浆(mortar)、砂浆(screed)、混凝土和浆料。

背景技术

本领域技术人员早已知道，无机粘结剂、尤其是水泥质粘结剂在凝固和干燥过程期间会经历体积收缩。这种收缩对于硬化建筑材料的使用适用性、持续使用寿命和强度具有非常重要的意义，因为它常常是裂缝形成、砂浆凹陷和其它缺陷的原因。以这种方式，例如，水、溶解的盐和空气通过裂缝进入混凝土、灰浆、砂浆或浆料的内部，并加速例如钢筋混凝土构造中的腐蚀。此外，由冻结和解冻引起的周期性应力，伴随水不希望地渗透至建筑材料中，从而导致机械应力和过早的材料失效。

因此，建筑工业正尝试通过各种不同的措施将收缩限制至最低。已尝试不仅通过实施建造的方式和优化的水泥质粘结剂组合物的选择来抵消收缩，而且近些时候还通过添加有机添加剂来增强抵消收缩的程度。在20世纪80年代初期，日本开发并成功使用了第一批减缩剂(P.Betontechnische Berichte 2007-2009，第19-37页)。从那时起，各种减缩剂作为掺合物的使用已变得广泛，并已成为与作用机理相关的科学研究的主题(P.Thesis,University of Weimar,2009)。

现有技术包括将各种类型的二醇和聚氧化烯用作所述减缩剂。例如，US 4,547,223公开了聚氧化烯的使用，所述聚氧化烯由具有1至7个碳原子的烷醇或具有5个或6个碳原子的OH官能的脂环族化合物开始进行制备，且含有1至10个氧化乙烯和/或氧化丙烯的单体单元。GB 2305428描述了各种二醇如2-甲基戊烷-2,4-二醇和由其制备的具有2-10个氧化乙烯和/或氧化丙烯单元的烷氧基化产物的减缩作用。相比之下，EP 1024120依赖于特定的烷醇胺如N-丙基氨基丙醇或N-丁基氨基丙醇。在JP 2011246286中要求保护摩尔质量为400-8000g/mol的聚乙二醇作为减缩剂，而CN 100347139描述了由具有15至17个乙烯氧基单元的C₁₂-C₁₈脂肪醇形成的脂肪醇乙氧基化物。衍生自具有至少三个OH基的多元醇且每个OH基具有30至50个氧化烯单元的聚氧化烯在JP 2010229015中被用于减少水硬性粘结剂中的收缩。若干产权都涉及基于丁醇的聚氧化烯的用途，例如文献JP 2004091259(1至20个氧化乙烯或氧化丙烯单元)和CN 102020432(排他性地涉及氧化丙烯单元)。

另外，已知二醇和聚氧化烯可以粉状、通常受负载的形式被添加至水泥质体系中。JP 2011184236中所述的方法基于将具有1至100个氧化烯单元的聚氧化烯施加至无机粉状载体材料，所述氧化烯单元键合至具有1至8个碳原子的烷醇。例如，160g载体材料上的80g活性成分通过吸收转化为固体涂敷形式。

所有这些减缩剂均有一个或多个缺点。它们由于其高剂量和/或生产成本而不经济，它们由于其表面活性而破坏了气孔形成剂(air pore former)的作用，它们由于其易燃性/闪点而不能可行地在建筑工地上使用，或者它们会延迟水泥质体系强度的逐步发展。

迄今为止已知的有机减缩剂的迄今为止尚未解决的又一问题是其蒸气压。在大的区域上，如例如在砂浆中进行加工期间和加工之后，存在挥发性物质的放气。因此常规的减缩剂是挥发性有机化合物(VOC)。当用于住宅中时，它们会造成可呼吸空气的污染，这种污染在地毯、家具和塑料的情况下被容忍的程度越来越低。尤其是低分子量的二醇和聚氧化烯，以及还有由于其生产方法而具有宽的摩尔质量分布与低分子量组分或含有低分子量副产物的那些聚氧化烯，可构成VOC的来源。从长远来看，来自建筑材料的永久性逐渐放气可能损害建筑材料的机械性质。

由于挥发性有机化合物在室内空气中的潜在的健康损害作用，因此多年来都是通过限定的测试方法对地板覆盖物和地板覆盖物粘合剂进行测试，特别低排放的材料被认定为优质密封件。符合例如EMICODE EC1和Blaue Engel严格准则的材料是非常特别低排放的产品。最近，越来越多的注意力集中在室内铺设的砂浆上，这些砂浆与它们的有机掺合物同样是可能的VOC来源。迄今为止，没有已知的用于水硬性粘结剂的有机减缩剂能在常规浓度下满足例如EMICODE EC1或类似测试标准的要求。

发明内容