РЕДИСПЕРГИРУЕМЫЙ В ВОДЕ ПОЛИМЕРНЫЙ ПОРОШКОВЫЙ СОСТАВ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2006 года по МПК C08K3/34 

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 α-разветвленных монокарбоновых кислот с 9-13 атомами углерода, например продукты VeoVa9^R или VeoVa10^R (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 α-разветвленных карбоновых кислот с 9-13 атомами углерода, такие как продукты VeoVa9^R, VeoVa10^R, 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 α-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 Т_с 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/Т_с=x₁/T_c1+x₂/Т_с2+...+x_n/ T_cn, где x_n обозначает массовую долю (мас.%/100) мономера n, a T_cn 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 α-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 1ПримерДисперсияДобавкаКоличество, мас.%СПСПХОСр. 1Д1Ca-Mg-СО₃20хорошая3,52,62Д1метакаолин10хорошая3,02,43Д1метакаолин20хорошая1,53,0Ср. 4Д2Ca-Mg-СО₃20хорошая3,52,35Д2метакаолин10хорошая3,02,66Д2метакаолин20хорошая2,52,1

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 частейпортландцемент400 частейцеллюлоза5 частейредиспергируемый порошок30 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 2Пример28Д, Н/мм²7Д/21В, Н/мм²14Д/14ТS+70°С/1Д, Н/мм²З/О, Н/мм²Ср. 11,900,961,361.1521,851,111,411,1931,911,171,611,28Ср. 41,800,991,331,1451,841,141,371,1862,091,271,321,25

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.

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.