適用于干式混合配制品的可再分散聚合物粉末混合物的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及可再分散聚合物粉末的混合物和含有所述可再分散聚合物粉末的水 泥的干式混合配制品，特別是含有富含氧化鋁的水泥的干式混合配制品。
【背景技術】
[0002] 干式混合水泥配制品（或簡稱"干式混合配制品"）對于以即混即用狀態輸送并儲 存水泥組合物很有價值。一般來講，從干式混合配制品制備灰泥僅僅需要添加水。干式混 合配制品通常包含可再分散聚合物粉末（RDP)添加劑以改進通過混合干式混合配制品與 水制備的灰泥的特性。干式混合配制品中所用的常見RDP添加劑是乙酸乙烯酯乙烯（VAE) 共聚物和VAE與叔碳酸乙烯酯（VeoVA)共聚物（VAE/VeoVA共聚物）的摻合物的可再分散 粒子。這些類型的聚合物添加劑適用于增強干式混合物的操作特性，因為在灰泥應用的情 況下，所述干式混合物被分散在水中，形成了灰泥，和/或通過在所得灰泥內形成聚合物網 狀物提高所得灰泥的強度和彈性。
[0003] 含有富含氧化鋁的水泥的干式混合配制品尤其受到關注。富含氧化鋁的水泥所提 供的凝結時間相對于波特蘭水泥（Portland cement)較快。富含氧化錯的水泥配制品尤 其希望適用于優質水泥瓷磚粘合劑（CTA)，并且還希望適用于防水膜、薄泥漿以及自流平襯 墊。以富含氧化鋁的水泥的總重量計，富含氧化鋁的水泥所含氧化鋁（A1 203)含量是大于30 重量％ (wt% )，優選地40wt%或更大，更優選地55wt%或更大并且最優選地70wt%或更 大。
[0004] 在干式混合配制品行業中持續需要改進灰泥特性并且增強灰泥的最終使用性能。 舉例來說，希望具有更長的快速開放時間以便增加灰泥的操作時間。還希望降低灰泥的凝 結時間以允許工人在建造期間更快速地從灰泥的施用移動到建造中的后續階段，這改進了 產率。又進一步希望降低干式混合配制品所需的水負載，所述水負載對應于為了獲得最佳 灰泥特性需要多少水。一般還希望使伴隨RDP添加劑進入干式混合配制品中的膠體穩定劑 減到最少，因為膠體穩定劑會干擾RDP在增強灰泥特性方面的性能。
[0005] 同時，希望保持干式混合配制品盡可能地接近當前廣為接受的配制品。希望這樣 做是為了降低成本并且避免顯著改變當前的行業慣例，顯著改變當前的行業慣例會需要大 量測試和資格證明來證實仍然滿足行業標準。舉例來說，干式混合水泥配制品的當前主要 RDP技術是基于VAE和VAE/VeoVA共聚物。還希望用較低濃度的富含氧化鋁的水泥獲得富 含氧化鋁的水泥的益處。

【發明內容】

[0006] 本發明提供一種可再分散聚合物粉末（RDP)的混合物，所述可再分散聚合物粉末 尤其適用于形成產生具有一種或一種以上的灰泥的干式混合配制品，并且可以提供上文所 闡述的所有所要特征。也就是說，所述RDP混合物所提供的干式混合配制品具有優于含有 僅VAE或VAE/VeoVA共聚物RDP的干式混合配制品的以下一或多種改進：快速開放時間更 長的灰泥、凝結時間減少的灰泥、最佳特性所需的所需水負載降低的干式混合以及含有RDP 不含膠體穩定劑的干式混合物。出人意料地，本發明的干式混合配制品含有選自VAE和 VAE/VeoVA的共聚物RDP以及另一種RDP作為僅VAE或VAE/VeoVA RDP的簡易替代者。
[0007] 出人意料地，玻璃轉化溫度和羧化水平特別高的RDP與VAE或VAE/VeoVA共聚物 RDP的RDP混合物當被包括在干式混合配制品中時，產生了一種干式混合物，所述干式混合 物產生的灰泥具有優于含有僅VAE或單獨的VAE/VeoVA共聚物的RDP的干式混合物的上述 所要改進中的一或多種。
[0008] 第一方面，本發明是一種包含第一和第二可再分散聚合物粉末的混合物，其中： (a)第一可再分散聚合物粉末包含聚合物粒子，主要包含玻璃轉化溫度為60攝氏度或更高 并且酸水平如通過電位滴定根據ASTM D664所測定在0. 1重量％到8重量％范圍內的共聚 物；并且（b)第二可再分散聚合物粉末選自乙酸乙烯酯乙烯共聚物可再分散聚合物粉末和 乙酸乙烯酯乙烯共聚物與叔碳酸乙烯酯共聚物的摻合物的聚合物粉末。所述混合物可以呈 進一步包含波特蘭水泥、富含氧化鋁的水泥以及硫酸鈣的干式混合配制品形式。
[0009] 本發明混合物適用于制備適用作例如水泥瓷磚粘合劑、薄泥漿、防水膜、裂紋隔離 膜、修補灰泥以及自流平襯墊的灰泥。
【具體實施方式】
[0010] "ASTM"是指ASTM國際標準組織并且用于通過如由ASTM公開的編號命名試驗方 法。"ANSI"是指美國國家標準協會。"ISO"是指國際標準化組織并且用于鑒別ISO試驗方 法編號。除非用日期另外說明（例如，在測試編號之后使用用連字符連接的后綴），否則試 驗編號是指在本文檔的優先權日之前公開的最新試驗。"多個"意指兩個或更多個。"和/ 或"意指"和，或作為一個替代方案"。除非另外指示，否則所有范圍都包括端點。當鑒別有 機化合物時，帶有數字下標的"C"的說明是指有機化合物中的碳原子數目。"聚合物"包括 均聚物和共聚物兩者。可再分散聚合物粉末或RDP是指可以分散到去離子水中，理想地達 到粒子充分分散而不是聚集的程度的聚合物粉末，從而形成相當于用于制備RDP的分散液 中的粒子大小的粒子。
[0011] 本發明包含第一 RDP，它所含的聚合物粒子主要包含玻璃轉化溫度（Tg)為60攝氏 度（°C)或更高，優選地80°C或更高并且更優選地100°C或更高的共聚物。關于第一可再分 散聚合物粉末主要共聚物的Tg，尚不知曉技術上限。然而，共聚物的Tg通常是200°C或更 低。通過制備單獨的共聚物確定共聚物的Tg并且測量共聚物的Tg。根據ASTM D7426-08， 使用l〇°C /分鐘的加熱和冷卻速率測量聚合物的Tg。
[0012] 第一 RDF主要"包含具有上述Tg的共聚物（即，"高Tg共聚物")。那就是說，在第 一可再分散聚合物粉末中超過50重量％ (wt% )，優選地60wt%或更大，更優選地70wt% 或更大，再更優選地80wt%或更大，又更優選地90wt%或更大并且可以想象地100wt%的 聚合物是高Tg共聚物。
[0013] 第一 RDP的高Tg共聚物的酸水平（也稱作"羧化水平"或羧化量）是0?lwt%或 更大，優選地0. 5wt%或更大并且同時是8wt%或更小，優選地5wt%或更小并且更優選地 3wt %或更小并且再更優選地1. 5wt %或更小。酸水平是指共聚合到共聚物中的羧酸部分相 對于共聚合以形成共聚物的單體的總重量的重量百分比。通過電位滴定根據ASTM D664測 定酸水平。用溶劑溶脹粒子并且用強堿（例如氫氧化鈉）中和所存在的所有酸基團。然后 使用電位滴定法滴定粒子。
[0014] 通過使酸單體和/或酸酐單體共聚合成共聚物，將羧酸部分引入到高Tg共聚物 中。高Tg共聚物中合適的酸單體包括衣康酸（itaconic acid)、丙稀酸、甲基丙稀酸、順丁 烯二酸。合適的酸酐單體包括伊康酸酐、丙烯酸酐、甲基丙烯酸酐以及順丁烯二酸酐。理想 地，高Tg共聚物包含共聚合的衣康酸并且可以包含衣康酸作為唯一共聚合的酸單體。相比 于其它酸，衣康酸有助于將更多酸官能團定位在粒子表面上。
[0015] 第一可再分散聚合物粉末的高Tg共聚物理想地是苯乙烯類共聚物。也就是說，高 Tg共聚物理想地含有共聚合的苯乙烯類單體。理想地，苯乙烯類單體是苯乙烯。優選地，苯 乙烯類單體是苯乙烯。理想地，高Tg共聚物是苯乙烯與羧酸單體的共聚物，所述羧酸單體 優選地包含或甚至其組成為衣康酸。
[0016] 第一可再分散聚合物粉末的高Tg共聚物還可以或可替代地包含丙烯酸類單體， 例如甲基丙烯酸甲酯和/或甲基丙烯酸叔丁酯。舉例來說，高Tg共聚物可以包含苯乙烯 類和丙烯酸類單體兩者、苯乙烯類單體和無丙烯酸類單體或丙烯酸類單體和無苯乙烯類單 體。
[0017] 針對高Tg共聚物所選的單體的比率使得所得共聚物的Tg和酸水平落在上述Tg 和酸水平的范圍內。
[0018] 第一 RDP的平均粒度理想地在300到5, 000納米（nm)范圍內。理想地，第一 RDP 的平均粒度是350nm或更大，優選地400nm或更大，并且同時理想地是800nm或更小并且 優選地500nm或更小。通過向十毫升水中添加0. 1克RDP并且渦旋混合一分鐘將RDP分 散在去離子水中來確定RDP的平均粒度，并且然后根據IS013320-2009,使用貝克曼庫爾特 (Beckman Coulter) LS 13 320系列激光衍射粒度分析儀，通過激光衍射測定平均粒度。除 非另外說明，否則"平均粒度"是指體積平均粒度。
[0019] 第一 RDP可以通過首先形成聚合物粒子于水性介質中的分散液并且然后噴霧干 燥分散液將聚合物粒子分離成RDP來制備。有趣并且有利的是，第一 RDP可以通過不包括 膠體穩定劑（例如聚乙烯醇（PV0H))的噴霧干燥來分離，因為Tg高到足以排除聚合物粒子 的阻擋和不可逆結塊。因此，第一 RDP可以不含膠體穩定劑，例如PV0H。然而，膠體穩定劑 對于再分散RDP可能仍然是有利的，并且因此以第一 RDP的總重量計，一般以0-30wt%、優 選地0-5wt%的濃度存在。
[0020] 第二RDP選自乙酸乙烯酯乙烯共聚物（VAE)RDP和乙酸乙烯酯乙烯共聚物與叔碳 酸乙烯酯共聚物（VAE/VeoVA)RDP的摻合物的聚合物粉末。優選地，第二RDP選自VAE RDP。
[0021] 本發明混合物可以不含核-殼型RDP。核-殼型RDP包含圍繞核心聚合物并且與 核心聚合物締合的外殼聚合物。"締合"意指由于物理或化學約束彼此接近。舉例來說，外 殼聚合物可以物理涵蓋核心聚合物，由此通過物理約束與核心聚合物締合。外殼聚合物還 可以鍵結（例如，通過圖共聚）到核心聚合物，由此通過化學約束締合。外殼聚合物"圍繞" 核心聚合物，這意指外殼聚合物比核心聚合物接近核-殼型RDP粒子的外表面定位。理想 地，外殼聚合物暴露于核-殼型RDP粒子的外表面上并且一般包圍核心聚合物。本發明的 RDP通常包含單一聚合物。
[0022] 以混合物中的第一和第二RDP的總重量計，第一 RDP的量一般是10wt%或更大， 優選地20wt%或更大，再更優選地25wt%或更大并且可以是30wt%或更大。同時，以混合 物中的第一和第二RDP的總重量計，第一 RDP的濃度一般是60wt%或更小并且優選地是 40wt%或更小，更優選地30wt%或更小并且可以是20wt%或更小。
[0023] 以總混合物重量計，混合物中所存在的RDP的總量理想地是2wt%或更大，優選地 5wt%或更大并且可以是10wt%或更大、20wt%或更大、30wt%或更大并且甚至是40wt% 或更大。同時，以總混合物重量計，所存在的RDP的總量一般