專利名稱：輕質(zhì)集料粘結(jié)劑配方的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于輕質(zhì)混凝土的集料以及包含集料的輕質(zhì)混凝土。
背景技術(shù)：
在水硬粘結(jié)劑如水泥/沙/水混合物中添加輕質(zhì)集料，如蛭石、軟木、礦渣、石棉、甘蔗渣等制備低密度混凝土的方法已廣為人知。在粘結(jié)劑中添加輕質(zhì)集料，特別是泡沫粒子如聚苯乙烯，可大大提高低密度混凝土的性能。
然而，膠結(jié)材料不易與這些通常為高度疏水性的輕質(zhì)集料粘結(jié)。由于其疏水性及低密度特征，聚苯乙烯珠粒在凝結(jié)時，易于浮到混凝土表面。為解決這一問題，已使用各種粘結(jié)劑以促進聚苯乙烯泡沫粒子添加到輕質(zhì)集料中。這些助劑包括瀝青產(chǎn)品，煤焦油及瀝青與環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂的混合物。已證實，使用這些粘結(jié)劑也存在問題，因為聚苯乙烯粒子涂層后會形成粘性表面，從而使粒子凝聚成塊狀，很難在膠接性基體中分散。而且，涂層常含有強烈的瀝青味，這種氣味仍殘留在最終產(chǎn)品中。更重要的是，在固化水泥中泡沫粒子與其它組分的粘結(jié)強度不理想，只能得到低質(zhì)產(chǎn)品。
申請人早期的專利AU670754(也可參考相應(yīng)的美國專利5,472,498，其內(nèi)容在此引為參考)是本領(lǐng)域的一大技術(shù)進步。利用一種粘結(jié)劑對聚苯乙烯泡沫粒子進行處理，這種粘結(jié)劑含有一種包含不連續(xù)瀝青相以及連續(xù)水相的乳液，并具有懸浮于水相中的氧化鐵。使用這種乳液避免了表面粘性及聚集的問題，提供了一種能均勻分散到混凝土中并牢固粘結(jié)的輕質(zhì)集料，因而極大的提高了輕質(zhì)混凝土的強度。金屬鐵離子使輕質(zhì)集料懸浮在濕的混凝土中，從而防止集料粒子浮到頂部，并在固化混合物中的集料和混凝土之間形成強粘結(jié)，提供提高了強度的輕質(zhì)混凝土。
在應(yīng)用于輕質(zhì)粒子之前，將AU670754中所述的乳液用水稀釋，以達到特定的濃度要求是有用的。若不能符合特定的濃度范圍，則會使最終產(chǎn)品的性能降低。在使用前，前述涂層助劑要求在兩份水中添加約一份乳液。若用戶不按照產(chǎn)品說明書，試圖通過加入更多的水來增加乳液，則得到的混凝土產(chǎn)品質(zhì)量較低。
在整個說明書中，有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的任何討論都不能被當(dāng)作是認(rèn)可這樣的現(xiàn)有技術(shù)已廣為人知或被當(dāng)作是本領(lǐng)域基本常識的組成部分。
而且，前述粘結(jié)劑在長期極端溫度條件下貯藏效果不好，易于沉降。極端溫度的大幅波動會引起混合物分層。
前述混合物有時也需要添加增稠劑以提高粘度。這些增稠劑通常為纖維素基，因而易受細菌侵蝕。
本發(fā)明的目的是克服或改善現(xiàn)有技術(shù)的一個或多個缺陷，或提供一種商業(yè)上的選擇。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種用于制備輕質(zhì)聚集劑的熱穩(wěn)定組合物，它包括連續(xù)瀝青相；不連續(xù)水相；懸浮在不連續(xù)水相中的陰離子氧化物；以及至少一種乳化劑。
陰離子氧化物優(yōu)選一種天然存在的金屬氧化物，例如紅色氧化物如氧化銅(CuO)。帶有針狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)的氧化物則為最佳。但也可使用其他一些天然存在的氧化物如黃色氧化物。
不連續(xù)水相最好是蒸餾水或去離子水。
連續(xù)瀝青相優(yōu)選170級別瀝青，雖然也可使用其他原油或烴類或它們的混合物。
乳化劑優(yōu)選粘土乳化劑，如膨潤土鈉，水合硅酸鋁粘土(hydrous aluminiumsilicose)及高嶺土系列。最佳的乳化劑是Volclay優(yōu)良凝膠，它是一種200目r膨潤土。其他具有類似結(jié)構(gòu)的凝膠，即具有親油性鏈尾及疏油性鏈頭的凝膠也適用于本發(fā)明。
組合物最好還含有一種或多種增稠劑，抑制劑以及芳香劑。對使用的濃縮芳香劑的選擇并不熒嚴(yán)格。在本發(fā)明中，芳香劑優(yōu)選“Eternal”。類似的，使用的抗微生物濃縮劑的選擇并不嚴(yán)格，但最好使用鄰苯基苯酚鈉(“opp”)。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供用第一方面所述組合物涂布的輕質(zhì)集料粒子。
雖然涂料組合物可用于各種輕質(zhì)集料材料，但最好將組合物用于聚合物泡沫(包括再生聚合物泡沫)粒子，特別推薦選擇聚苯乙烯泡沫粒子作為被涂布的輕質(zhì)集料。
根據(jù)第三方面，本發(fā)明將由第二方面所得的輕質(zhì)集料與膠結(jié)材料相結(jié)合，制造一種建筑材料。
根據(jù)第四方面，本發(fā)明提供了一種如第一方面所述組合物的制備方法，所述方法包括下列步驟任選將一種或多種加氣劑，芳香劑以及抗微生物劑混合，剪切制成皂液；加入乳化劑；在水相中分散天然存在的陰離子氧化物；并且將水相分散在瀝青相中。
參考附圖和/或?qū)嵤├兴镜膶嵤┓桨?，由舉例方式描述本發(fā)明。


圖1所示為制備本發(fā)明涂料組合物優(yōu)選方法的流程圖。
實施本發(fā)明的最佳方式實施例1粘結(jié)劑本發(fā)明優(yōu)選的粘結(jié)劑具有如下組成(所有值為重量％)

上述配方中列出的任何化學(xué)物質(zhì)都可由相容的具有相似性能的化學(xué)物質(zhì)代替，其相關(guān)用量可由熟練的配方師根據(jù)本說明書揭示的內(nèi)容作出相應(yīng)調(diào)整。
實施例2粘結(jié)劑制備本發(fā)明的粘結(jié)劑配方最好依據(jù)以下步驟，通過“管線內(nèi)”乳化過程來形成1.在蒸餾水中加入加氣劑“Micro-Arie 940”、所需要的芳香劑“Eternal”以及抗微生物劑鄰苯基苯酚鈉(“opp”)以制備皂液。將皂液循環(huán)25分鐘，同時升溫至35℃。
2.然后，以約10kg/min慢速在該皂液中加入Volclay優(yōu)良凝膠。
3.接著以約10kg/min的速率，將紅色氧化物分散到混合物中。
4.在高剪切磨機中對混合物進行剪切，同時以約1500kg/hr速度加入195℃的170級別瀝青。
上述方法中，制備組合物時的確切添加順序?qū)Λ@得油包水乳液結(jié)構(gòu)及為涂料組合物提供有用的性能極為重要。然后本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道，所述條件將隨著所用設(shè)備及配方的不同而變化；其它合適的方法也可用于制備含有懸浮液中氧化物的分散水相的油包水乳液。
實施例3乳液的物理結(jié)構(gòu)本發(fā)明中優(yōu)選的天然陰離子氧化物，其較佳的物理結(jié)構(gòu)可被歸類為“針狀”或“球形”?！搬槧睢毖趸锬鼙Ａ舾嗨蚨瞥珊蠒r，會更為干燥，因此比相應(yīng)的“球形氧化物”形成的糊料粘性更高。最好是選用針狀氧化物，但氧化物可選擇“針狀”或“球形”。
本發(fā)明中，乳液液滴直徑約為25微米，這要比典型乳液中液滴直徑(約為5微米)大得多；同時乳液液滴中含有懸浮的氧化物。
實施例4組合物穩(wěn)定性將乳液長期暴露于冷凍條件下測試，沒有觀察到組合物明顯的結(jié)構(gòu)或質(zhì)量劣化。
實施例5制備涂層集料將1重量份涂料組合物與8重量份水混合。接著可利用類似于AU670754中所說明的方法，用該配方涂布聚苯乙烯球。布后的球干燥后可自由流動，外觀呈粉紅色。
實施例6制造混凝土涂布聚乙烯球形成集料并與水泥、沙及水混合。若有需要，也可添加其他類型的傳統(tǒng)集料。
用本發(fā)明制備的混凝土可與一般混凝土一樣使用，其確切用量則取決于所要求的混凝土性能及所用其他材料的性質(zhì)。
實施例7制備的混凝土本發(fā)明所制備的混凝土與AU670754中所說明的輕質(zhì)混凝土在物理性能方面完全相同。按本發(fā)明所制備的混凝土，其重量和其它物理性質(zhì)與AU670754中說明的混凝土類似。然而，令人驚奇的是，用本發(fā)明的粘結(jié)劑配方涂布的集料獲得的混凝土，其壓縮強度可達到約30MPa，這要比AU670754中所說明的混凝土所能達到的壓縮強度高20％。本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道，輕質(zhì)混凝土是設(shè)計用于低承載應(yīng)用的。
混凝土重量可低達250kg/m3，但為了達到最大強度，使用重量通常為1200-1800kg/m3，這一重量只占傳統(tǒng)混凝土重量的50-75％。混凝土密度可通過調(diào)整混合物中聚苯乙烯的量來控制。
混凝土還具備AU670754中輕質(zhì)混凝土的絕緣性能，絕熱系數(shù)為0.065w/m℃，R達到1.9。隔聲性能也接近于AU670754中的混凝土性能，其STC分級達到40-55。
雖然參考特定的實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員能理解，在不偏離本文公開的本發(fā)明概念下，可以修改所述組合物及其制備方法，并且本發(fā)明包括在各種其它形式中。
權(quán)利要求
1.用于制備輕質(zhì)集料的熱穩(wěn)定組合物，所述組合物包括連續(xù)瀝青相；不連續(xù)水相；懸浮于不連續(xù)水相中的陰離子氧化物；以及至少一種乳化劑。
2.如權(quán)利要求1所述的熱穩(wěn)定組合物，其特征在于，陰離子氧化物是一種天然存在的金屬氧化物。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熱穩(wěn)定組合物，其特征在于，陰離子氧化物是具有針狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物。
4.如前述任一權(quán)利要求所述的熱穩(wěn)定組合物，其特征在于，陰離子氧化物為紅色氧化物(CuO)或黃色氧化物。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的熱穩(wěn)定組合物，其特征在于，所含陰離子氧化物占組合物重量的20％。
6.如前述任一權(quán)利要求所述的熱穩(wěn)定組合物，其特征在于，不連續(xù)水相為蒸餾水和/或去離子水。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的熱穩(wěn)定組合物，其特征在于，不連續(xù)水相中的水含量占組合物重量的40％。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的熱穩(wěn)定組合物，其特征在于，連續(xù)瀝青相為170級別瀝青。
9.如前述權(quán)利要求1至7所述的熱穩(wěn)定組合物，其特征在于，連續(xù)瀝青相選自原油、烴或它們的混合物。
10.如前述任一權(quán)利要求所述的熱穩(wěn)定組合物，其特征在于，所含連續(xù)瀝青相占組合物重量的35％。
11.如前述任一權(quán)利要求所述的熱穩(wěn)定組合物，其特征在于，乳化劑為粘土乳化劑。
12.如權(quán)利要求8所述的熱穩(wěn)定組合物，其特征在于，粘土乳化劑選自膨潤土鈉，水合硅酸鋁粘土，高嶺石粘土及它們的混合物。
13.如權(quán)利要求11或12所述的熱穩(wěn)定組合物，其特征在于，粘土乳化劑為200目膨潤土。
14.如前述任一權(quán)利要求所述的熱穩(wěn)定組合物，其特征在于，所含乳化劑占組合物重量的5％。
15.如權(quán)利要求1-10中任一權(quán)利要求所述的熱穩(wěn)定組合物，其特征在于，乳化劑是一種帶有親油性鏈尾與疏油性鏈頭的凝膠。
16.如前述任一權(quán)利要求所述的熱穩(wěn)定組合物，其特征在于所述組合物進一步包括一種或多種增稠劑，抗微生物劑以及芳香劑。
17.如權(quán)利要求16所述的熱穩(wěn)定組合物，其特征在于，抗微生物劑為鄰苯基苯酚鈉。
18.輕質(zhì)集料微粒，涂布有如權(quán)利要求1-14中任一權(quán)利要求所述的熱穩(wěn)定組合物。
19.如權(quán)利要求18所述的輕質(zhì)集料微粒，由聚合物泡沫形成。
20.如權(quán)利要求18或19所述的輕質(zhì)集料微粒，由聚苯乙烯泡沫粒子制備。
21.建筑材料，是由如權(quán)利要求18-20中任一權(quán)利要求所述的輕質(zhì)集料與膠結(jié)材料相結(jié)合制得的。
22.制備如權(quán)利要求1-17中任一權(quán)利要求所述的組合物的方法，其步驟包括隨意將一種或多種加氣處理劑，芳香劑以及抗微生物劑與水混合，剪切制成皂液；加入乳化劑；在水相中分散天然存在的陰離子氧化物微粒；將水相分散在瀝青相中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱穩(wěn)定組合物及其制備方法，它在制備包含連續(xù)瀝青相、不連續(xù)水相、懸浮于不連續(xù)水相中的陰離子氧化物以及至少一種乳化劑在內(nèi)的輕質(zhì)集料中的應(yīng)用方法。陰離子氧化物可以是天然存在的具有針狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)的金屬氧化物，如紅色氧化物(CuO)或黃色氧化物。連續(xù)瀝青相可以是170級別瀝青或原油，烴類或它們的混合物。乳化劑可以是粘土乳化劑如膨潤土鈉，或水合硅酸鋁或高嶺石粘土。本發(fā)明還涉及用此組合物涂布的輕質(zhì)集料微粒以及用這種輕質(zhì)集料微粒與膠結(jié)材料制備的建筑材料。
文檔編號C08L95/00GK1471497SQ01817863
公開日2004年1月28日 申請日期2001年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月24日
發(fā)明者J·迪納基施, J 迪納基施 申請人:Bst財產(chǎn)控股有限公司