применение редиспергируемых порошковых составов с ускоряющим схватывание действием

Формула изобретения

1. Применение редиспергирумых в воде полимерных порошковых составов для ускорения схватывания химических продуктов, используемых в строительстве с гидравлически схватывающимися вяжущими на основе а) гомополимеров или сополимеров одного либо 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, б) одного или нескольких защитных коллоидов, в) необязательно с использованием средств против слеживания, г) ускорителей схватывания, включающих одно или несколько соединений, выбранных из группы солей неорганических или органических кислот с щелочными и щелочноземельными металлами, за исключением карбоната кальция и карбоната магния.

2. Применение по п.1, отличающееся тем, что составы содержат одну или несколько литиевых, натриевых, калиевых, магниевых и кальциевых солей с неорганическим противоионом из группы, включающей карбонат-, хлорид-, сульфат-, нитрат- и фосфат-ионы, за исключением карбоната кальция и карбоната магния, или с ограническим противоионом из группы, включающей карбоксилатные группы, являющиеся производными карбоновых кислот с 1-4 атомами углерода.

3. Применение по п.1, отличающееся тем, что составы содержат одну или несколько кальциевых солей карбоновых кислот с 1-4 атомами углерода.

4. Применение по п.1, отличающееся тем, что в качестве гомополимеров или сополимеров используют гомополимеры винилацетата, сополимеры винилацетата с этиленом, сополимеры винилацетата с этиленом и одним либо несколькими другими сложными виниловыми эфирами, сополимеры винилацетата с этиленом и эфиром акриловой кислоты, сополимеры винилацетата с этиленом и винилхлоридом, сополимеры стирола и эфира акриловой кислоты, сополимеры стирола и 1,3-бутадиена.

5. Применение по п.1, отличающееся тем, что в качестве защитного коллоида используют частично или полностью омыленные, необязательно гидрофобно модифицированные поливиниловые спирты со степенью гидролиза от 80 до 100 мол.% и вязкостью, определенной с помощью вискозиметра Гепплера в 4%-ном водном растворе, от 1 до 30 мПа·с (метод Гепплера при 20°С, DIN 53015).

6. Применение по п.1, отличающееся тем, что ускоряющий схватывание компонент г) используют в количестве от 1 до 20 мас.% в пересчете на массу полимерного порошкового состава.

7. Применение по одному из пп.1-6, отличающееся тем, что химические продукты, используемые в строительстве, - это строительный клей, клей для приклепки плиток и теплоизоляционный клей, штукатурка, шпаклевка, шпаклевка для полов, составы для нанесения отделочных, выравнивающих и защитных покрытий, гидроизоляционные суспензии, растворы для расшивки швов и красок.

8. Применение по одному из пп.1-6, отличающееся тем, что химические продукты, используемые в строительстве - это раствор для торкрета и шприц-бетон, используемые в высотном строительстве и в строительстве подземных сооружений, а также для облицовки стен туннелей.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к применению редиспергируемых в воде полимерных порошковых составов с ускоряющим схватывание действием в гидравлически схватывающихся системах.

Полимеры на основе сложного винилового эфира, винилхлорида, мономеров (мет)акрилата, стирола, бутадиена и этилена, прежде всего в виде их редиспергируемых в водных дисперсиях или в воде полимерных порошков, находят разнообразное применение, например, в качестве покрытий или клеев для самых различных основ. Для стабилизации этих полимеров используют защитные коллоиды или низкомолекулярные поверхностно-активные соединения. В качестве защитных коллоидов, как правило, используют поливиниловые спирты.

Подобные продукты применяют прежде всего в качестве вяжущих в гидравлически схватывающихся клеях, таких как предназначенные для приклейки плиток клеи на основе цемента или гипса.

Бетон представляет собой весьма сложный материал, на свойства которого можно влиять целым рядом соответствующих параметров. К одним из наиболее важных свойств бетона относятся помимо прочего его перерабатываемость в течение определенного промежутка времени и его механическая прочность (начальная и конечная прочность). В результате гидратации массы перерабатываемость бетона с течением времени ухудшается. Для противодействия подобному отрицательному эффекту можно добавлять либо больше воды, либо так называемый разжижитель, соответственно суперпластификатор. Однако обе эти добавки оказывают отрицательное воздействие на начальную и конечную прочность бетона. Во избежание этих недостатков к массе добавляют так называемые ускорители или инициаторы ранней прочности, которые способствуют повышению начальной и конечной прочности бетона.

В ЕР-А 1136507 описываются третичные алканоламины в качестве ускорителей, уже давно известных специалистам в данной области. Недостаток этих соединений состоит в том, что они являются крайне активными нуклеофилами и поэтому омыляют сложноэфирные группы в наиболее часто используемых полимерсодержащих связующих на основе сополимеров винилацетата с этиленом или стирола с эфиром акриловой кислоты и практически полностью снижают эффективность вяжущих. Поэтому согласно ЕР-А 1136507 алканоламины связываются с основной цепью макромолекулы полимера, что требует значительных затрат.

В ЕР-А 1167317 описано применение гидроксидов щелочных металлов, карбонатов щелочных металлов, хлоридов щелочноземельных металлов и прежде всего солей аммония в качестве ускорителей схватывания и затвердения. Однако и этим используемым при ускорении схватывания бетона соединениям присущ существенный недостаток, состоящий в том, что они обусловливают снижение механической прочности бетона.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача разработать средство ускорения схватывания в гидравлически схватывающихся системах, которое позволило бы избежать недостатков, известных из уровня техники, и повысить механическую прочность мертеля (строительного раствора) в отвержденном состоянии.

Объектом изобретения в соответствии с этим является применение редиспергируемых в воде полимерных порошковых составов на основе а) гомополимеров или сополимеров одного либо 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, необязательно с использованием средств против слеживания, для ускорения схватывания продуктов строительной химии с гидравлически схватывающимися вяжущими, отличающееся тем, что б) составы содержат одно или несколько соединений из группы, включающей соли неорганических или органических кислот с щелочными и щелочноземельными металлами.

Предпочтительны при этом литиевые, натриевые, калиевые, магниевые и кальциевые соли. Предпочтительными неорганическими противоионами являются карбонат-, хлорид-, сульфат-, нитрат- и фосфат-ионы. К предпочтительным органическим противоионам относятся карбоксилатные группы, являющиеся производными карбоновых кислот с 1-4 атомами углерода, такие как формиат-, ацетат-, пропионат- и бутират-ионы. Особенно предпочтительны кальциевые соли. К наиболее предпочтительным относятся кальциевые соли карбоновых кислот с 1-4 атомами углерода, такие как формиат кальция и ацетат кальция.

Пригодными для использования в качестве основного полимера сложными виниловыми эфирами являются виниловые эфиры карбоновых кислот с 1-15 атомами углерода. К предпочтительным виниловым эфирам относятся винилацетат, винилпропионат, винилбутират, винил-2-этилгексаноат, виниллаурат, 1-метилвинилацетат, винилпивалат и виниловые эфиры -разветвленных монокарбоновых кислот с 9-13 атомами углерода, например, продукты VeoVa9^® или VeoVa10 ^® (торговое наименование продуктов фирмы Shell). Наиболее предпочтителен среди них 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 среди них 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. Одним из пригодных для использования винилгалогенидов 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 этиленово полиненасыщенные сомономеры, например дивиниладипат, диаллилмалеат, аллилметакрилат или триаллилцианурат, либо вторично сшиваемые сомономеры, например акриламидогликолевую кислоту (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.

К предпочтительным относятся 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 -разветвленных карбоновых кислот с 9-13 атомами углерода, такие как продукты VeoVa9^®, VeoVa10 ^®, VeoVa11^®, 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 -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 и 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 необходимости 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 калориметрии (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_с1+x ₂/Т_с2+...+x_n /Т_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, New 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 производные, 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 смыленные 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 Гепплера в 4%-ном водном растворе, от 1 до 30 мПа с (метод определения вязкости с помощью вискозиметра Гепплера 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 Гепплера 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 -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 Гепплера в 4%-ном водном растворе, от 3 до 15 мПа с (метод определения вязкости с помощью вискозиметра Гепплера 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 этилен- или пропиленоксидных звеньев, алкил- или алкиларилсульфонаты с 8-18 атомами углерода, эфиры и полуэфиры сульфоянтарной кислоты и одноатомных 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 в зависимости от типа установки, температуры стеклования смолы и требуемой степени сушки обычно выбирают в диапазоне от 45 до 120°С, предпочтительно от 60 до 90°С.

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 и неоднократно подтверждено, 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 500 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.

При получении полимерного порошкового состава ускоряющий схватывание компонент добавляют к соответствующей полимерной дисперсии непосредственно перед распылительной сушкой и затем дисперсию распыляют. При необходимости ускоряющий схватывание компонент можно добавлять также по окончании сушки в виде порошка. Предпочтительно редиспергируемый порошок содержит ускоряющий схватывание компонент в количестве от 1 до 20 мас.%, особенно предпочтительно от 3 до 15 мас.%, в каждом случае в пересчете на общую массу полимерного порошкового состава.

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), гипс 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. Предпочтительно применять их в торкретированных растворах и шприцбетоне, используемых в высотном строительстве и в строительстве подземных (инженерных) сооружений, а также для облицовки стенок туннелей.

Предлагаемое в изобретении применение полимерных порошковых составов позволяет иметь в распоряжении добавки, эффективно ускоряющие схватывание бетона, не снижая при этом механическую прочность готового мертеля. Кроме того, для пользователя создано также практическое преимущество, поскольку при модифицировании мертеля редиспергируемым порошком ему приходится оперировать одним компонентом меньше.

Примеры

Дисперсия

В качестве дисперсии использовали стабилизированную поливиниловым спиртом дисперсию сополимера винилацетата и этилена. Этот сополимер получали известным специалистам методом эмульсионной полимеризации. Для стабилизации использовали 10 мас.% поливинилового спирта со степенью омыления 88 мол.% и вязкостью 4 мПа с, определенной с помощью вискозиметра Гепплера. Сополимер на 92 мас.% состоял из винилацетата и на 8 мас.% из этилена.

Порошки

Порошки получали путем распылительной сушки указанной выше дисперсии при добавлении к ней 8 мас.% соответствующего ускорителя со степенью омыления 88 мол.% и вязкостью 4 мПа с, определенной с помощью вискозиметра Гепплера. 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. К полученному таким путем сухому порошку добавляли 10 мас.% коммерчески доступного средства против слеживания (карбонат кальция-магния).

Ускорители

АцКа	ацетат кальция
ФоКа	формиат кальция
НиКа	нитрат кальция
АлСуАм	алюмосульфат аммония (в качестве сравнения)
СуАл	сульфат алюминия (в качестве сравнения)
АцАл	ацетат алюминия (в качестве сравнения)
Фка	фосфат кальция
КбЛи	карбонат лития
АцНа	ацетат натрия
ФоНа	формиат натрия
АцК	ацетат калия
ФоК	формиат калия
АцЛи	ацетат лития

Испытания

Полученные порошки испытывали на их свойства и эффективность их применения 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
	после раздавливания утрачивает сыпучесть

Определение характеристик отстаивания (ХО)

Характеристики отстаивания повторно приготовленной дисперсии служат мерой редиспергируемости порошка. 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.

Определение прочности сцепления при растяжении для модифицированного редиспергируемыми порошками цементного клея для приклейки плиток.

Показатели прочности сцепления при растяжении определяли на клее для приклейки плиток следующего состава (содержание полимера 3%):

кварцевый песок	565 частей
портландцемент	400 частей
целлюлоза	5 частей
редиспергируемый порошок	30 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 (В)
14Д/14ТS+70°С/1Д:	выдержка в тепле

Результаты этих испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 1
Пример	Добавка	Количество, мас.%	С	ПСП	ХО
1	АцКа	10	хорошая	2	0,3
2	АцКа	5	хорошая	2,5	0,4
3	НиКа	5	хорошая	2,5	0,8
4	ФоКа	10	хорошая	2,5	0,5
5	НиКа	10	хорошая	2,5	0,4
6	ФоКа	5	хорошая	2,5	0,8
сравн. 7	АлСуАм	5	хорошая	2	3,8
сравн. 8	СуАл	10	хорошая	5	6,5
сравн. 9	АцАл	5	хорошая	3,5	4
10	ФоКа	10	хорошая	2,5	0,4
11	АцКа	10	хорошая	2	0,8
12	ФоКа	10	хорошая	2,5	1,8
13	АцКа	10	хорошая	2,5	0,2
14	ФКа	5	хорошая	2	1,3
15	КбЛи	10	хорошая	2	0,2
16	АцНа	5	хорошая	2	0,2
17	АцНа	10	хорошая	2	0,2
18	ФоНа	5	хорошая	2,5	0,3
19	АцК	5	хорошая	3	0,4
20	ФоК	5	хорошая	3	0,4
21	ФоК	10	хорошая	3	0,2
22	ФоНа	10	хорошая	2,5	0,1
23	АцЛи	10	хорошая	4	0,1
сравн. 24	без добавки	0	хорошая	4	0,5

Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что модифицирование редиспергируемых порошков предлагаемыми в изобретении добавками не оказывает никакого отрицательного влияния на свойства этих порошков, сохраняющих сыпучесть, стойкость к слеживанию и редиспергируемость практически неизменными, в отличие от порошков, модифицированных добавками согласно сравнительным примерам 7-9.

Таблица 2
Пример	28Д, Н/мм2	7Д/21В, Н/мм2	14Д/14ТS + 70°С/1Т Н/мм2
1	1,98	0,63	1,42
2	1,89	0,62	1,46
3	1,82	0,64	1,7
4	1,95	0,77	1,57
5	2,01	0,63	1,58
6	1,96	0,62	1,47
сравн. 7	2,13	0,64	1,46
сравн. 8	1,77	0,81	1,57
сравн. 9	1,84	0,66	1,51
10	1,84	0,84	1,64
11	1,91	0,83	1,6
12	2,11	0,83	1,51
13	2,04	0,78	1,44
14	1,53	0,72	1,39
15	1,79	0,78	1,40
16	1,66	0,87	1,49
17	1,83	0,80	1,40
18	1,97	0,83	1,39
19	1,66	0,68	1,37
20	1,65	0,72	1,47
21	1,7	0,71	1,42
22	1,95	0,83	1,76
23	2,07	0,64	1,50
сравн. 24	1,63	0,57	1,36

Приведенные данные однозначно свидетельствуют о положительном влиянии на прочность сцепления при растяжении, прежде всего при выдержке во влажной среде.

Пример 25. Пример порошка, не содержащего средства против слеживания.

К водной дисперсии сополимера винилацетат-этилен, содержащего 92 мас.% винилацетата и 8 мас.% этилена, стабилизированной 10 мас.% поливинилового спирта с числом омыления 88 мол.% и вязкостью по Хопплеру 4 мПа·с, добавляли 5 мас.% ацетата кальция и 8 мас.% поливинилового спирта с числом омыления 88 мол.% и вязкостью по Хопплеру 4 мПа·с. Затем дисперсию распыляли с использованием двойной форсунки. В качестве распыляющего компонента использовали сжатый воздух под давлением 4 бар, образующиеся капли высушивали в параллельном потоке воздуха, нагретого до 125°С. При этом в смесь не добавляли никакого средства против слеживания.