[發明專利]延遲超吸收性聚合物

無效

• 申請號: 200980124626.0
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN102083874A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: G·赫特;M·希納貝克;S·弗里德里西
• 申請（專利權）人: 建筑研究和技術有限公司
• 主分類號: C08F220/60
• 分類號: C08F220/60
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 鐘守期;蘇萌

本發明涉及具有延遲溶脹性的超吸收性聚合物及其用途。

超吸收性聚合物是可通過將合適的烯鍵式不飽和乙烯基化合物自由基聚合并隨后將形成的共聚物干燥得到的交聯的高分子量陰離子或陽離子聚電解質。與水或水性體系接觸時，通過溶脹和吸水形成水凝膠，在此情況下可吸收幾倍于粉狀共聚物的重量。水凝膠的含義應理解為基于親水性且交聯的水不溶性聚合物的含水凝膠，所述聚合物以三維網絡形式存在。

因此，超吸收性聚合物一般為例如由部分中和的聚丙烯酸構成的交聯聚電解質。其詳細描述于“Modern?Superabsorbent?PolymerTechnology”(F.L.Buchholz?and?A.T.Graham，Wiley-VCH，1998)一書中。另外，最近的專利文獻包括多篇涉及超吸收性聚合物的專利。

近來，已開發超吸收性聚合物用于建筑材料混合物的用途，其在由例如添加作為促進劑的甲酸鈣所引起的較高鹽濃度下具有極好的作用。

“R.Bayer，H.Lutz，Dry?Mortars，Ullmann’s?Encyclopedia?ofIndustrial?Chemistry，6th?ed.，vol.11，Wiley-VCH，Weinheim，(2003)，83-108”給出了關于干燥灰漿的應用和組成的綜述。

無論Buchholz描述的超吸收性聚合物，還是之后的專利申請中描述的那些超吸收性聚合物均是所謂的“快速”產品，即它們在幾分鐘內達到其完全吸水容量。特別地，在用于衛生制品的情形中，需要盡可能迅速地使液體吸收以防止液體流出衛生制品。但對于其他應用領域的應用，例如建筑化學領域，尤其是干燥灰漿和混凝土，這意味著早至混合階段(將干燥灰漿混入水中)即達到超吸收性聚合物的完全吸收容量；因此，混合水不再可調節稠度(流變性)。存在這樣的干燥灰漿(例如作為接縫灰漿)或混凝土(制備預制混凝土構件)的應用，其中在將其加入接縫或加入預制構件的模具中后，希望粘度急劇升高(下文稱為流變突躍(rheology?jump))。接縫灰漿應易于加入縫隙，同時其最終應堅硬且在縫隙中尺寸穩定。用于預制構件工業的混凝土應易于加入模具中，然后極迅速地具有堅實的稠度，以使其可以快速脫模。一般情況下，與水混合的建筑材料的粘度取決于水泥基質的含水量。這可由水灰比來描述。該值越高，建筑材料的粘度越低。關于已提及的水凝膠，由粉狀超吸收性共聚物通過吸水形成的水凝膠應具有極低水平的水溶性成分，從而不會不利地影響建筑材料混合物的流變性。

建筑材料混合物的另一個問題是隨時間出現的泌漿；即水從混合的建筑材料混合物中分離出來，在表面聚集并漂浮在頂部。這種泌漿一般是不想要的，因為其同樣會從建筑材料混合物中除去水合需要的混合水。在很多應用中，蒸發的水留下不美觀的鹽結皮，這一般是不想要的。

對于干燥灰漿的應用，例如接縫灰漿和地板用調平材料，加速固化方法也是合意的。在縫隙中或地板上加工過程中，需要較低的粘度，然后粘度在縫隙中應迅速升高以維持形狀。該過程越快，則可越早地沖洗鋪筑的面磚，而不會再次洗出縫隙。這對用戶相當有利，因為可更容易地從縫隙中除去灰漿殘余物，而不會留下水泥條紋或侵蝕面磚表面。

到目前為止，已使用普通水泥(PC)和礬土水泥(AC)的混合物獲得了該加工性能。盡管以此方式可獲得需要的流變特性，但出現了其他困難。一般而言，與純PC制劑相比，PC/AC制劑更難以制造且更不可靠，即組合物中的原材料變化或微小誤差具有很大影響。在絕大多數PC/AC制劑中，還需要添加Li₂CO₃，其為所述產品的主要成本來源。應用中另一個嚴重問題是儲藏穩定性低。具體地，在儲藏過程中，流變性質會發生變化，這顯然是不期望的。

DE?10315270A1描述了用聚合物化合物對礬土水泥進行表面處理。這確保礬土水泥延遲硬化(retarded?hardening)。其目的是在加工時間內達到穩定的稠度，而在加工后快速固化。但該礬土水泥體系仍具有上述缺陷。

一般而言，可以說干燥灰漿的配方設計師更喜歡純PC體系，因此具有顯著延遲溶脹作用的超吸收性聚合物可構成未來的制劑的一種重要組分。

對于調平材料，上述早期強度在經濟上極為重要。早期強度越高，可越快地將另外的層施用至地板。但需要最小水平的混合水以實現調平材料的必要流動性。這難以與需要的早期強度共存，因為——如土所述——這取決于w/c值。如此一來，此處在施用后還需要使孔隙溶液濃縮。此處實際中也常發生的一個問題是上文所述的泌漿。這常在加工后的前幾個小時發生。表面的水蒸發，留下不美觀的表面外觀(形成結皮)。