專利名稱：可再分散聚合物粘膠粉及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水泥基材料的改性添加劑，具體涉及一種可作為水泥基材 料改性劑的可再分散聚合物粘膠粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
自上世紀(jì)50年代開始，日本材料學(xué)家Yoshihiko Ohama將聚合物膠乳應(yīng) 用到水泥材料中，不但顯著地提高了水泥基材料的抗折強(qiáng)度，還由于聚合物膠 乳中乳化劑的塑化和引氣作用，顯著地提高了新拌水泥基材料的流動(dòng)性和硬化 后水泥基材料的抗凍融性，聚合物膠乳成膜后與水泥水化物形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，抑 制了水泥基材料的孔徑結(jié)構(gòu)，顯著地降低了水泥基材料的滲液透氣性。聚合物 乳膠改型水泥基材料的優(yōu)異性能引起了從事水泥材料研究的科研工作者的高 度重視，現(xiàn)已成功應(yīng)用的聚合物膠乳主要有聚乙烯-醋酸乙烯酯膠乳(EVA)、 丁苯膠乳(SB)和苯丙膠乳等，主要用做混凝土修補(bǔ)砂漿、普通修補(bǔ)砂漿、地 坪砂漿、自流地坪砂漿、墻地磚粘結(jié)劑、勾縫劑等。聚合物膠乳的成功應(yīng)用擴(kuò) 大了水泥基材料的使用范圍，并且顯著地改善了水泥基材料的某些性能，但利 用聚合物膠乳改性水泥基材料在使用中存在以下問題首先表現(xiàn)在使用不便且 配比難以準(zhǔn)確控制，利用聚合物膠乳配制水泥基材料，需分別購(gòu)買聚合物乳膠 和水泥基材料，使用時(shí)按比例混合，但聚合物膠乳的固含量不確定，所以各組 分的配比難以準(zhǔn)確控制；其次是聚合物膠乳中至少50%是水，給運(yùn)輸和儲(chǔ)存帶 來許多不便，而且增加了包裝費(fèi)用。
因此，人們希望有一種單組分體系來更方便地獲得聚合物砂漿所擁有的優(yōu) 良性能，可再分散聚合物粉末的問世使這一希望變成了現(xiàn)實(shí)?？稍俜稚⒕酆衔?粉末是指通過乳液聚合得到的聚合物膠乳，經(jīng)過干燥或其他手段得到的聚合物 粉末，當(dāng)將其與水按一定比例混合后，可再次形成穩(wěn)定的聚合物膠乳，并具有 原來合成聚合物膠乳的性能。
可再分散聚合物粘膠粉末作為添加劑可顯著改善水泥基材料的多種性能，
如黏結(jié)力、抗?jié)B性等，以這類添加劑改性的水泥建筑干粉與傳統(tǒng)的聚合物乳液 改性水泥材料相比，具有許多優(yōu)點(diǎn)(l)可避免使用時(shí)由于液料與粉料的配比 難以準(zhǔn)確掌握，造成各批料性能上的差異；(2)施工簡(jiǎn)便易行；(3)由于是粉 末狀，避免了乳液狀因有大量的水而使運(yùn)輸困難、包裝大、儲(chǔ)存期短、冬季易 凍結(jié)等問題，降低了成本。然而，在制備可再分散聚合物粘膠粉末的過程中，遇到的主要問題是，既 要使其在水中有較好的再分散性，又不能降低材料成膜后的耐水性，現(xiàn)有技術(shù) 中，通過聚合物的組份調(diào)整可以提高其在水中的再分散性，但同時(shí)，卻會(huì)導(dǎo)致 成膜后的耐水性下降的問題。另一難點(diǎn)是，制成粉末后由于聚合物柔性大，很 容易再返粘成塊。因而，只有解決上述問題，才能使可再分散聚合物粘膠粉末 獲得大規(guī)模推廣應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種可再分散聚合物粘膠粉及其制備方法，在提高加水 后的再分散性的同時(shí)，保證成膜后的耐水性及粘結(jié)強(qiáng)度，并保持原來合成的聚 合物性能不變。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種可再分散聚合物粘膠粉， 它是由醋酸乙烯酯、苯乙烯和丙烯酸酯類單體在添加劑、乳化劑和引發(fā)劑的存 在下通過乳液聚合進(jìn)行共聚，先制得聚合物乳液，再通過噴霧干燥法干燥該聚 合物乳液，同時(shí)加入防粘劑而制得的，所述添加劑選自氫氧化鉀或氫氧化鈉。上述技術(shù)方案中，所述丙烯酸酯類單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙 烯酸辛酯或丙烯酸異辛酯。乳液聚合是一種常見的聚合方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)共聚單體選擇 乳化劑和引發(fā)劑。優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述乳化劑選自明膠、0P乳化劑、聚 乙烯醇中的一種；所述引發(fā)劑選自過硫酸鉀、過硫酸銨中的一種。上述技術(shù)方案中，所述防粘劑選自白碳黑、高嶺土、滑石粉或甲酸鈣中的 一種。該可再分散聚合物粘膠粉的具體制備工藝包括以下步驟 (l)取共聚單體總質(zhì)量的3%-10%的乳化劑，和共聚單體總質(zhì)量1%_3%的添加劑溶解于水中，得到組分a;(2) 取共聚單體總質(zhì)量的0.2%-1%的引發(fā)劑，溶解于水，得到組分b;(3) 將共聚單體醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酸酯類單體按質(zhì)量比 10-30 : 10-50 : 30-60混合均勻，得到混合單體；(4) 將組分b和混合單體加入已升溫至70-9(TC的組分a中，反應(yīng)3—4小 時(shí)后，升溫至90-IO(TC反應(yīng)1-2小時(shí)，冷卻，得到聚合物乳液；(5) 將乳液用噴霧法干燥，在噴霧時(shí)加入單體總質(zhì)量的10%-25%的防粘劑， 即獲得所需的可再分散聚合物粘膠粉。由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1. 由于本發(fā)明采用醋酸乙烯酯一苯乙烯一丙烯酸酯類共聚物，并加入氫氧化鈉或氫氧化鉀作為添加劑，來調(diào)整再分散性與耐水性之間的關(guān)系，使可再分散聚合物粘膠粉在具有優(yōu)良的粘接性能及可再分散性的同時(shí)，固化速度快， 成膜后具有良好的耐水性、耐寒性。2. 由于加入了防粘劑，干燥后的粉末能成分散顆粒而不易粘結(jié)成塊。3. 由于產(chǎn)品為粉末狀，因而其儲(chǔ)存期長(zhǎng)，即便在冬季也不會(huì)發(fā)生凍結(jié)問 題；產(chǎn)品包裝小、方便運(yùn)輸，更重要的是使用方便。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述 實(shí)施例一1. 取3-6g明膠和l-3g氫氧化鈉，溶于50-100g水，得到組分a;取0. 2-0. 6g 過硫酸鉀，溶于20-50g水，得到組分b;將共聚單體醋酸乙烯酯、苯乙烯、 丙烯酸異辛酯按質(zhì)量比10-30 : 10-50 : 30-60分別稱取，保持單體總量為 80-100g，混合均勻，得到混合單體。2. 將組分b和混合單體加入至70-9(TC的組分a中，反應(yīng)3-4小時(shí)，升 溫至90-IO(TC，繼續(xù)反應(yīng)1-2小時(shí)，冷卻，得到聚合物乳液。3. 將聚合物乳液用噴霧法干燥，噴霧的同時(shí)加入8-20g的甲酸鈣，得到 可再分散聚合物粘膠粉。經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例中，聚合物薄膜的再分散性為一級(jí)。取本實(shí)施例制備獲得的可再分散聚合物粘膠粉10克，加入525克水泥砂 漿中，攪拌，獲得含聚合物粘膠粉的水泥砂漿粘結(jié)劑，粘結(jié)水泥模塊，制得測(cè) 試樣，將該水泥模塊在水中浸泡14天后，經(jīng)檢測(cè)，其粘結(jié)強(qiáng)度為0.95MPa與 之對(duì)比，用現(xiàn)有市售產(chǎn)品制備的樣品，經(jīng)上述同樣方法測(cè)試，其粘結(jié)強(qiáng)度為 0.75MPa。可見，本實(shí)施例的產(chǎn)品在提高再分散性的同時(shí)，保證了較高的耐水 性。實(shí)施例二1. 取4-8g聚乙烯醇和1-3g氫氧化鈉，溶于50-100g水，得到組分a; 取0.5-l.Og過硫酸鉀，溶于20-50g水，得到組分b;將共聚單體醋酸乙烯酯、 苯乙烯、丙烯酸乙酯按質(zhì)量比10-30 : 10-50 : 30-60分別稱取，保持單體總量 為80-100g，混合均勻，得到混合單體。2. 將組分b和混合單體加入至70-90。C的組分a中，反應(yīng)3—4小時(shí)，升 溫至90-10(TC，繼續(xù)反應(yīng)l-2小時(shí)，冷卻，得到聚合物乳液。3. 將聚合物乳液用噴霧法干燥，噴霧的同時(shí)加入8-20g的白炭黑，得到 可再分散聚合物粘膠劑。聚合物薄膜的再分散性為一級(jí)。實(shí)施例三1. 取7-12g聚乙烯醇和l-3g氫氧化鉀，溶于50-100g水，得到組分a; 取0.2-0.7g過硫酸銨，溶于20-50g水，得到組分b;將共聚單體醋酸乙烯酯、 苯乙烯、丙烯酸甲酯按質(zhì)量比10-30 : 10-50 : 30-60分別稱取，保持單體總量 為90-120g,混合均勻，得到混合單體。2. 將組分b和混合單體加入至70-90'C的組分a中，反應(yīng)3—4小時(shí)，升 溫至90-10(TC，繼續(xù)反應(yīng)1-2小時(shí)，冷卻，得到聚合物乳液。3. 將聚合物乳液用噴霧法干燥，噴霧的同時(shí)加入15-30g的高嶺土，得到 可再分散聚合物膠粘劑。聚合物薄膜的再分散性為一級(jí)。
實(shí)施例四1. 取5-10g 0P乳化劑和1-3g氫氧化鉀，溶于50-100g水，得到組分a; 取O. 6-lg過硫酸銨，溶于20-50g水，得到組分b;將共聚單體醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酸丁酯按質(zhì)量比10-30: 10-50: 30-60分別稱取，保持單體總量為80-120g，混合均勻，得到混合單體。2. 將組分b和混合單體加入至70-9(TC組分a中，反應(yīng)3—4小時(shí)后，升 溫至90-100'C反應(yīng)1-2小時(shí)，冷卻，得到聚合物乳液。3. 將聚合物乳液用噴霧法干燥，噴霧的同時(shí)加入15-30g的滑石粉，得到 可再分散聚合物膠粘劑。聚合物薄膜的再分散性為一級(jí)。上述各實(shí)施例中，所述聚合物薄膜的再分散性的測(cè)試方法是 于玻璃板上將來自上述各實(shí)驗(yàn)例的分散液(噴干前)制成0.2毫米厚的 薄膜并在105 'C溫度下烘干15分鐘。為測(cè)試薄膜的可再分散性，借助滴 管，在室溫下將一滴水置于待測(cè)試薄膜上一均質(zhì)部位，待該滴水在薄膜上作用 60秒鐘之后，用指尖在同一位置擦刮該滴，直至該處玻璃板上無薄膜存留為 止，該薄膜碎裂成若干片或完整保留下來。所述聚合物薄膜的可再分散性是依照下列標(biāo)準(zhǔn)加以評(píng)估 一級(jí)薄膜可通 過輕輕擦刮即可再分散或自行再分散二級(jí)薄膜可通過擦刮而再分散，可能 形成若干可再分散薄膜小片；三級(jí)薄膜僅可通過用力擦刮才能形成薄膜小片 而再分散；四級(jí)薄膜既使經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間用力擦刮也不能再分散，但碎裂成若干小 片。
權(quán)利要求
1. 一種可再分散聚合物粘膠粉，其特征在于它是由醋酸乙烯酯、苯乙 烯和丙烯酸酯類單體在添加劑、乳化劑和引發(fā)劑的存在下通過乳液聚合進(jìn)行 共聚，先制得聚合物乳液，再通過噴霧干燥法干燥該聚合物乳液，同時(shí)加入 防粘劑而制得的，所述添加劑選自氫氧化鉀或氫氧化鈉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可再分散聚合物粘膠粉，其特征在于所述丙 烯酸酯類單體選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸辛酯或丙烯酸異辛酯；所述防粘劑選自白碳黑、高嶺土、滑石粉或甲酸鈣。
3. —種如權(quán)利要求1所述的可再分散聚合物粘膠粉的制備方法，其特征 在于，包括以下幾個(gè)步驟(1) 取共聚單體總質(zhì)量的3%-10%的乳化劑，和共聚單體總質(zhì)量的1%-3%的 添加劑溶解于水中，得到組分a;(2) 取共聚單體總質(zhì)量的0. 2%-1%的引發(fā)劑，溶解于水，得到組分b;(3) 將共聚單體醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯酸酯類單體按質(zhì)量比 10-30: 10-50: 30-60混合均勻，得到混合單體；(4) 將組分b和混合單體加入已升溫至70-90'C的組分a中，反應(yīng)3—4小 時(shí)后，升溫至90-IO(TC反應(yīng)1-2小時(shí)，冷卻，得到聚合物乳液；(5) 將乳液用噴霧法干燥，在噴霧時(shí)加入單體總質(zhì)量的10%-25%的防粘劑， 即獲得所需的可再分散聚合物粘膠粉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可再分散聚合物粘膠粉的制備方法，其特征在 于所述乳化劑選自明膠、OP乳化劑、聚乙烯醇中的一種。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可再分散聚合物粘膠粉的制備方法，其特征在 于所述引發(fā)劑選自過硫酸鉀、過硫酸銨中的一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可再分散聚合物粘膠粉的制備方法，其特征在于所述防粘劑選自白碳黑、高嶺土、滑石粉或甲酸鈣。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可再分散聚合物粘膠粉的制備方法，其特征在于所述丙烯酸酯選自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸辛酯或丙烯酸異辛酯。全文摘要
本發(fā)明公開了一種可再分散聚合物粘膠粉及其制備方法，該可再分散聚合物粘膠粉是由醋酸乙烯酯、苯乙烯和丙烯酸酯類單體在添加劑、乳化劑和引發(fā)劑的存在下通過乳液聚合進(jìn)行共聚，先制得聚合物乳液，再通過噴霧干燥法干燥該聚合物乳液，同時(shí)加入防粘劑而制得的。由于加入了防粘劑和添加劑，該可再分散聚合物粘膠粉不易粘結(jié)成塊，加水分散后能形成穩(wěn)定的分散液，分散液中的聚合物既具有良好的分散性，又具備很高的粘結(jié)強(qiáng)度，并能保持原來合成的聚合物性能不變。
文檔編號(hào)C04B24/26GK101121580SQ200710043658
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月11日
發(fā)明者路建美 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)