[發(fā)明專利]包含基于磷酸鹽化合物的水泥的酸/堿性粘結(jié)劑

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201580076765.6
• 申請日: 2015-12-21
• 公開（公告）號: CN107428615A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R.萊瓦穆諾斯;J.努內(nèi)斯桑斯;Z.圖圖-梅林熱;J.亞米內(nèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 圣戈班韋伯公司
• 主分類號: C04B28/34
• 分類號: C04B28/34
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 黃念

本發(fā)明涉及基于磷酸鹽的無機粘結(jié)劑。用于建筑產(chǎn)品的這種類型的粘結(jié)劑是由在金屬氧化物和由磷酸衍生的鹽之間的酸/堿反應(yīng)產(chǎn)生的。與磷酸或其酸性衍生物反應(yīng)的大多數(shù)堿性氧化物在與水混合時形成均勻的物質(zhì)，其在環(huán)境溫度下隨時間而固化。在最熟知的磷酸鹽基水泥中，可以提及磷酸鎂水泥，它們已經(jīng)被開發(fā)出來以與合成樹脂競爭，因為它們允許獲得快速凝固的混凝土，幾乎立即出現(xiàn)所需的強度。它們特別適用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和牙科領(lǐng)域，道路，跑道或橋梁的快速修復(fù)中，或在危險廢棄物的封裝中。這種在美國開發(fā)的稱為Ceramicrete的這種類型水泥通過將鎂氧化物或氧化鎂與單磷酸鉀KH₂PO₄混合得到。在水的存在下，氧化鎂在酸性條件下與磷酸根基團反應(yīng)以形成不溶性磷酸鹽相，其固化并具有陶瓷的性質(zhì)。該相是式MgKPO₄·6H₂O的k-struvite。形成該相的反應(yīng)非常快，并需要使用緩凝劑。硼酸經(jīng)常用于增加這種類型水泥的可加工時間。然而，根據(jù)歐洲法規(guī)，特別是REACH指令(Directive REACH)，硼酸被分類為對生殖有毒的物質(zhì)。因此設(shè)想了用于控制凝固時間的其它解決方案。論文描述了通過使用特定的氧化鎂(即在高溫下煅燒的氧化鎂)和通過改變所使用的堿性金屬氧化物的顆粒尺寸來延長凝固時間并因此可加工性的可能性。然而，這并不允許實現(xiàn)與對于基于波特蘭水泥的體系獲得的凝固時間或可操作性時間相當(dāng)?shù)哪虝r間或可操作性時間。這種類型的體系的另一個缺點與在氧化鎂和磷酸鹽之間發(fā)生的反應(yīng)的高放熱性有關(guān)。用作緩凝劑的硼酸不允許控制反應(yīng)的熱力學(xué)。因此，最終用戶必須考慮到這種高放熱性，這導(dǎo)致在制造建筑材料期間期間在體系中存在的水的顯著蒸發(fā)。

此外，與這些體系的過高反應(yīng)性和凝固性相關(guān)的另一個缺點是在固化材料的表面上出現(xiàn)漂白區(qū)域，其反映出未反應(yīng)的鹽在表面中的上升。這涉及風(fēng)化的問題，產(chǎn)生明顯的美學(xué)外觀缺陷，這對于所需的應(yīng)用是不可接受的。

需要開發(fā)可用于砂漿組合物中的基于磷酸鹽的粘結(jié)劑體系，其具有與期望的應(yīng)用相容的更長的可加工性時間，并且不具有上述缺點。正是在這個框架中描述本發(fā)明。

本發(fā)明涉及基于磷酸鹽的無機粘結(jié)劑，其在為X⁺A^-鹽的緩凝劑存在時，通過在至少一種堿性成分和酸式磷酸鹽之間的反應(yīng)獲得，該緩凝劑在25℃下測定的在水性介質(zhì)中的溶解度大于酸式磷酸鹽的溶解度度，其中：

X⁺是選自堿金屬、堿土金屬、鋅、鋁和銨離子的陽離子

A^-是乙酸根、甲酸根、苯甲酸根、酒石酸根、草酸根、油酸根、溴化物或碘化物陰離子。

如上所述的緩凝劑的存在有利地允許控制在所述一種或多種存在的堿性組分和酸式磷酸鹽(sel de phosphate acide)之間發(fā)生的酸/堿反應(yīng)的動力學(xué)和放熱性。使用這種緩凝劑允許避免使用硼酸或其衍生物。

在允許獲得根據(jù)本發(fā)明的粘結(jié)劑的酸/堿反應(yīng)中起堿作用的堿性成分選自金屬氧化物，金屬氫氧化物或硫酸鹽。金屬氧化物可以是氧化鈣，氧化鎂，氧化鋅，氧化鋁和/或氧化鐵。金屬氧化物也可以以包含一種或多種金屬氧化物的更復(fù)雜的無機化合物的形式被引入。在這種類別中可以提及硅酸鹽，冶金爐渣(例如鋼鐵爐渣或高爐爐渣)，石灰，粉煤灰，白云石，云母，高嶺土和/或偏高嶺土。金屬氫氧化物，例如氫氧化鎂或氫氧化鈣也可以用作為允許形成本發(fā)明的粘結(jié)劑的堿性成分。硫酸鹽如硫酸鈣也可以用作為允許形成根據(jù)本發(fā)明的粘結(jié)劑的堿性成分。在硫酸鈣源中，可以提及生石膏，熟石膏，半水合物和/或無水石膏。可以使用這些不同的金屬氧化物、金屬氫氧化物和硫酸鹽的混合物以制備根據(jù)本發(fā)明的粘結(jié)劑。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的粘結(jié)劑由至少兩種堿性組分的混合物獲得，其中至少一種選自氧化鎂，氫氧化鈣或氫氧化鎂，硅灰石，氧化鋁，冶金爐渣和硫酸鈣。附加的堿性成分這時可以選自高嶺土，偏高嶺土，粉煤灰，石灰，白云石，煅燒粘土，云母和/或滑石。

參與形成本發(fā)明的粘結(jié)劑的酸-堿反應(yīng)的酸式磷酸鹽選自：

-鉀、鈣、鎂、鋁、鈉或銨的磷酸氫鹽，

-鉀、鈣、鎂、鋁、鈉或銨的磷酸二氫鹽，

-鉀、鈣、鎂、鋁、鈉或銨的酸式焦磷酸鹽，和/或

-鉀、鈣、鎂、鋁、鈉或銨的酸式多磷酸鹽。

這些酸式磷酸鹽可以單獨使用或混合使用。