[发明专利]3-烷氧基-2-羟丙基纤维素醚衍生物及其在建筑胶料中的应用

说明书

本发明涉及水溶性纤维素醚衍生物及其在建筑胶料中的应用。

水溶性纤维素醚如羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和甲基纤维素为众所周知的用于如建筑胶料或建筑材料中，如混凝土、砖瓦胶泥和粘结剂、喷涂灰膏、以水泥和合成粘合剂为主料的灰泥、快速混合砂浆、手工涂敷砂浆、水下混凝土、联接胶泥或复合材料、填缝料、地板和粘结砂浆。

这些胶料主要是普通水泥、熟石膏或含有功能添加剂的乙烯共聚物，此添加剂能满足各种建筑应用所要求的特殊性能。为了保持胶料的各种物理性能，如加工性、稠度、敞开时间（Open    time）、粘性、析出水泥浮浆、粘结性能、固化时间以及用于各种特殊应用的最理想的含空气量，因此控制含水量或称为“水份比率”是极为重要的。由于这个目的，非离子型的纤维素醚是优越的添加剂。

市场上销售的具有疏水性的非离子型水溶性纤维素醚已广泛地使用，这是因为它们在稠度和敞开时间上有很优良的作用，即是湿产品保持着可使用或再加工所需的时间。然后，这些纤维素衍生物中没有一个能全部提供在建筑胶料中各种性能最理想的配合。

羟乙基纤维素（HEC）是最亲水的非离子型水溶性纤维素醚，具有良好的保水性和加工性;但是，用HEC制成的料浆，当将其涂敷于垂直的表面时，仍然有从表面落下的倾向。

更具有疏水性的甲基纤维素（MC）当与水混合时，夹带空气进入料浆，结果形成较低稠密的料浆，就具有良好的稠度敞开时间。该纤维素具有较少的假塑性能使料浆有更好的抗重力影响而下滑的能力，但是此料浆的加工性没有象HEC制成的料浆那样好。MC的另一个缺点是在升高温度时降低了溶解性，即在炎热天气下，会引起稠度的问题。

鉴于这些缺点，已经作出了用亲水基团来改性MC和用疏水基团来改性HEC的尝试，然而，亲水基团如羟乙基和羟丙基的加入不能令人满意地改善普通MC产品的性能。疏水性基团如苯甲基-、苯基-和羟丙基的加入也不能改善HEC的性能。此外，这种改性HEC的制备在经济上是不合算的;如果用长链烷基基团来改性，见Landoll在US-4，228，277和US-4，352，916中所叙述的得出的性能还没有象羟丙基改性的HEC好。

E.D.Klug.在“水溶性羟烷基纤维素及其衍生物的一些性质。”，“聚合物科学”第36期，C部491-508、497-98（John    Wiley    &    Sons.）描述了采用长链缩水甘油醚如癸基缩水甘油醚用来降低羟丙基纤维素和羟乙基纤维素的浊点。但是，当用于建筑胶料时，这些长链的取代基不能提供所期望的结果。

在用于建筑胶料时，对于添加剂的要求是各种性能如保水性、加工性、稠度、外观、敞开时间和空气含量和粘结性的良好协同作用，从而避免了上述HEC和MC的缺点。

根据本发明，含有选自羟乙基、羟丙基和甲基作为第一取代基的水溶性纤维素醚衍生物，其特征在于还被0.05至约50%（以取代的纤维素衍生物重量计）的3-烷氧基-2-羟丙基所取代，其中烷基部分是含有2至8个碳原子的直链或支链烷基。

根据本发明的纤维素醚衍生物，基本上都能在室温下完全溶于水。它们可根据下面所述的从任意普通的纤维素醚的衍生物来制备。衍生物具有容易进行反应的羟基，如羟乙基纤维素（HEC）或直接从化学棉花或另外的一般纤维来源来制备。

由纤维素醚衍生物所制得的聚合物包括羟乙基纤维素（HEC）、羟丙基纤维素（HPC）、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素（HPMC）（也称甲基羟丙基纤维素）、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羟丙基羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丁基羟乙基纤维素以及它们的衍生物。

可用来制备本发明的聚合物的市售材料包括那些能买到的材料，如下列商标的产品，由Aqualon公司生产的Natrosol和Klucel，由Aqualon公司和Aqualon    GmbH    &    CO.KG，Dusseldorf联邦德国所生产的Wilmington，DE，Culminal，由Aqualon法国BV，Alizay，法国所生产的Blanose和由道化学公司，米兰，Ml所生产的Methocel。

较佳的纤维素醚衍生物的第一取代基是羟乙基羟丙基，最好是羟乙基，和纤维素衍生物是非离子型的，并有1.5至3.5的羟乙基摩尔取代度（M.S.）（是在纤维素分子中每一个纤维素脱水葡萄糖单元取代基的摩尔数）。最佳的聚合物具有1，500至4，000的聚合度。