專利名稱：蠟乳液配方及含有該蠟乳液的石膏組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蠟乳液配方，特別是涉及一種能夠賦予由石膏漿液制得的產(chǎn)品如石膏墻板或面板以憎水性能的蠟乳液配方。
現(xiàn)有的用于石膏漿液的蠟乳液中存在的一些問題如下1.蠟-瀝青乳液通常不穩(wěn)定。也就是說，過一段時(shí)間后乳液便趨于分離成液相以及漂浮于其上的固相硬殼。這些硬殼不容易通過混合而再乳化，進(jìn)而在混合物中成塊。當(dāng)板制成以后，未乳化的瀝青組分從固化的石膏核中滲出，并在紙襯墊上顯現(xiàn)出黑色的污斑。
2.由于瀝青組分的存在而使得蠟-瀝青乳液顏色呈深色，這將使得石膏板終產(chǎn)品中的石膏核被污色。
3.瀝青通常都是由原油煉制過程得到的，其性質(zhì)會(huì)有差異，因而，增加了其在乳液使用、最終產(chǎn)品性能和墻板制造過程中的不確定性。
4.其它蠟的替代品，如褐煤蠟或褐煤，雖然提供好的憎水性，但已知它會(huì)導(dǎo)致在乳化罐中形成深色或黑色淤渣。
5.許多以褐煤蠟或其它天然或合成酯蠟為基礎(chǔ)的蠟乳液，盡管比瀝青蠟乳液較易于再混合，但在貯存過程中仍有分離的趨勢(shì)。這種分離或者是“乳酪”效應(yīng)將導(dǎo)致其性能的不均勻。
6.以褐煤蠟為基礎(chǔ)的蠟乳液的缺點(diǎn)與褐煤蠟的天然性質(zhì)相關(guān)，其中包括組成的多樣性。褐煤蠟的組成同樣隨地理區(qū)域的不同而變化，這種組成的多變性導(dǎo)致了所得到的蠟乳液的顏色不佳并且質(zhì)量多變。
申請(qǐng)人的在先美國專利5,968,237公開了一種尤其含有烴蠟、烷基酸和/或烷基酯、一種聚乙烯醇的含水的蠟乳液，該乳液用于添加到石膏漿液中。所說的石膏漿液可用于生產(chǎn)墻板或面板。該乳液組合物用于向墻板提供憎水性能而對(duì)于石膏漿液的穩(wěn)定性方面沒有副作用。
美國專利4,748,196中提供了一種憎水乳液組合物，其中包括在一種水溶性堿性化合物存在下的一種蠟以及一種烯烴-馬來酸酐共聚物。所說的烯烴選自α-烯烴的加合物或共聚物，所說的蠟組分包括石蠟、褐煤蠟以及低熔點(diǎn)聚烯烴蠟。該組合物用于在不影響乳液穩(wěn)定性的情況下向其提供很好的憎水性。然而，由于褐煤蠟的使用而導(dǎo)致了一定程度的變色以及蠟乳液的多變性。而且，α-烯烴通常只是一種中等長度、偶數(shù)碳數(shù)、未枝化的脂肪碳鏈，它在α端部具有一個(gè)僅作為酐的結(jié)合點(diǎn)的碳-碳雙鍵。
一方面，本發(fā)明提供了一種用于添加到含水石膏漿液中的水乳液，其中包括-一種烴蠟；-一種聚烯烴-馬來酸酐接枝共聚物；-聚乙烯醇。
另一方面，本發(fā)明提供了一種石膏漿液組合物，用于制備石膏產(chǎn)品，該組合物包括以下物質(zhì)的混合物a)一種含水石膏漿液；以及
b)一種乳液，包括-一種烴蠟；-一種聚烯烴-馬來酸酐接枝共聚物；-聚乙烯醇。
本發(fā)明提供了一種用于為含有多種不同成分的石膏產(chǎn)品提供憎水性能的蠟乳液。與已有配方相比，按本發(fā)明的蠟乳液具有多種優(yōu)點(diǎn)。首先，本發(fā)明為混合的蠟-瀝青成分提供了一種化合物替代物，該替代物不會(huì)造成石膏板顏色污損，而且較瀝青質(zhì)乳液具有改進(jìn)的穩(wěn)定性。另外，本發(fā)明提供了一種瀝青的替代物，該替代物具有更均勻的性質(zhì)和性能。本發(fā)明還提供了一種現(xiàn)有的天然蠟如褐煤蠟的替代物，它在性能及性質(zhì)方面具有改進(jìn)的均勻性。最后，本發(fā)明還提供了一種與現(xiàn)有技術(shù)的乳液相比具有改進(jìn)的憎水性的乳液。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了一種包含有以下組分的組合物a)一種烴蠟；b)一種聚烯烴-馬來酸酐接枝共聚物；c)聚乙烯醇。
其中第一組分(a)是一種烴蠟。烴蠟組分可以包括任何在石膏乳液領(lǐng)域內(nèi)公知的蠟。通常，本發(fā)明的蠟組分包括一種石油餾分蠟，既可以是微晶蠟也可是石蠟。在該優(yōu)選的實(shí)施方案中，烴蠟組分(a)為石蠟。然而，例如卡盧巴蠟(carnuba wax)、聚乙烯蠟、馬來酸酯化的烴類、及其組合物等也同樣適用。
所說聚烯烴-馬來酸酐接枝共聚物組分(b)包含至少一個(gè)接枝到聚烯烴骨架上的馬來酸酐片段。該接枝共聚物起到乳化劑的作用。聚烯烴骨架的碳鏈長度通常為50-500個(gè)碳原子。碳鏈可以是線型的也可以是帶有分枝的，可以是飽和的也可是不飽和的。在一個(gè)優(yōu)選的方案中，聚烯烴骨架是一種均聚物。
根據(jù)定義，聚烯烴由烴的一種鏈構(gòu)成，該烴鏈衍生自一組被稱為烯烴的基礎(chǔ)化學(xué)物質(zhì)。烯烴，也稱為鏈烯烴，含有一對(duì)或多對(duì)通過雙鍵連接的碳原子。聚烯烴可通過烯烴的碳-碳雙鍵打開處所形成的兩個(gè)活性點(diǎn)的加成聚合而形成。這些活性點(diǎn)與另一烯烴的碳原子相接以形成長碳鏈，從而最終形成了聚烯烴。
在該優(yōu)選的實(shí)施方案中，聚烯烴-馬來酸酐接枝共聚物具有一個(gè)飽和的聚乙烯骨架。通過將至少一個(gè)馬來酸酐的片段接枝到聚乙烯骨架上來制備聚烯烴-馬來酸酐接枝共聚物，從而使得馬來酸酐在聚合物的長度上任一碳原子處連接到聚烯烴上去。聚烯烴-馬來酸酐接枝共聚物可以進(jìn)一步與其它化合物如胺和酯反應(yīng)，以形成聚烯烴-馬來酸酐接枝共聚物的衍生物。這些得到的聚烯烴-馬來酸酐接枝共聚物的衍生物包括聚酰亞胺、聚胺、多酸、聚合鹽、聚酯及其組合物。
如下所示，與含α-烯烴共聚物的乳液相比，本發(fā)明聚烯烴-馬來酸酐接枝共聚物在乳液配方中的使用為最終的石膏產(chǎn)品提供了改進(jìn)的憎水性能。
可以預(yù)見，很多品種的聚烯烴馬來酸酐接枝共聚物都可用于本發(fā)明的組合物中。盡管其它共聚物也可以，比較適宜的聚烯烴馬來酸酐接枝共聚物包括由Baker Petrolite生產(chǎn)的Ceramer5005以及Ceramer67接枝共聚物。在Ceramer67共聚物中，聚烯烴骨架是一種飽和的聚乙烯，聚合物的分子量為655。
乳液配方的第三種組分(c)是聚乙烯醇。正如本領(lǐng)域所公知的，用于本發(fā)明配方中的聚乙烯醇包括任何等級(jí)的部分-和/或全部水解的醋酸聚乙烯酯。在該優(yōu)選的實(shí)施方案中，在加入乳液中時(shí)所說的聚乙烯醇包括至少80％已經(jīng)水解的醋酸聚乙烯酯。在聚乙烯醇加入到混合物中后，醋酸酯的水解可以繼續(xù)進(jìn)行。聚乙烯醇向乳液提供穩(wěn)定性而使石膏漿液的穩(wěn)定性增加，同時(shí)使石膏終產(chǎn)品具有很強(qiáng)的憎水性。
為了進(jìn)一步增強(qiáng)本發(fā)明產(chǎn)品的整體性能，可以向組分(a)和(c)中加入第二種乳化劑和/或穩(wěn)定化劑。所說乳化劑及穩(wěn)定化劑是本領(lǐng)域公知的，是現(xiàn)有技術(shù)中被大家普遍了解的。
上述乳液配方在石膏漿液中的用量取決于影響到水分吸收的各種因素。例如，石膏作為天然產(chǎn)品，將會(huì)具有各種的水分吸收度。而且，變化的環(huán)境條件(如濕度)也同樣會(huì)影響到水分吸收特性?；谝陨显?，本發(fā)明乳液的加入量可以由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過常規(guī)方法決定。例如，一種已知的、決定所需加入的乳液量的方法包括由石膏漿液制備12″×12″×1/2″大的面板并將其加熱至干燥。然后將面板冷卻至環(huán)境溫度，再?zèng)]入到水中2小時(shí)。在水合步驟后，檢測(cè)所吸收的水量，工業(yè)測(cè)試要得到低于最初干燥板重量5％的吸收水量。
實(shí)施例對(duì)比數(shù)據(jù)接枝共聚物與α-烯烴馬來酸酐共聚物的對(duì)比對(duì)比例A8份馬來酸酐接枝共聚物(由Baker Petrolite生產(chǎn)的Ceramer67)加入到100份在熔融狀態(tài)下的石蠟中。然后將混合蠟通過一種高速混合器分散到一種聚乙烯醇的堿性溶液中。所得到的乳液快速冷卻到30℃以下。
對(duì)比例B如對(duì)比例A中所述，用8份C18的α-烯烴馬來酸酐共聚物(由Baker Petrolite生產(chǎn)的X-5231TM)替換8份接枝共聚物。
對(duì)比例C如對(duì)比例A中所述，用8份C28+的α-烯烴馬來酸酐共聚物(由Baker Petrolite生產(chǎn)的X-8039TM)替換8份接枝共聚物。
對(duì)比例D如對(duì)比例A中所述，用8份乙烯馬來酸酐共聚物(由Honeywell生產(chǎn)的A-C575)替換8份接枝共聚物。
以上提到的乳液分別混合到硫酸鈣半水合物的漿液中，混合比例為3份乳液對(duì)應(yīng)100份半水石膏。所得到的混合物被設(shè)置成為厚為1/2″、直徑大約21/2″到3″的圓盤形狀。使這些圓盤在對(duì)流爐中加熱至干燥，冷卻過夜至環(huán)境溫度，然后沒入到水中2小時(shí)。這些樣品中所吸收的水的百分含量總結(jié)如下表

這些結(jié)果顯示出，與采用α-烯烴以及乙烯馬來酸酐共聚物相比，采用本發(fā)明的接枝共聚物在憎水性方面具有很顯著的改進(jìn)。
盡管本發(fā)明參照了一些具體的實(shí)施方案進(jìn)行闡述，然而各種對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講顯而易見的改進(jìn)，都沒有脫離后附的權(quán)利要求的本發(fā)明精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于加入含水石膏漿液中的水乳液，包括-一種烴蠟；-一種聚烯烴-馬來酸酐接枝共聚物；-聚乙烯醇。
2.按照權(quán)利要求1所述的乳液，其中所說的聚烯烴-馬來酸酐接枝共聚物包含至少一個(gè)接枝到聚烯烴骨架上的馬來酸酐基團(tuán)。
3.按照權(quán)利要求2所述的乳液，其中所說的聚烯烴骨架是聚乙烯。
4.按照權(quán)利要求1所述的乳液，其中所說的烴蠟是石蠟。
5.按照權(quán)利要求1所述的乳液，其中所說的聚乙烯醇選自于部分-和/或全部水解的醋酸聚乙烯酯及其混合物。
6.按照權(quán)利要求5所述的乳液，其中所說的聚乙烯醇包含有至少80％水解的醋酸聚乙烯酯。
7.按照權(quán)利要求1所述的乳液，其中所述的烴蠟選自于石蠟、卡盧巴蠟、聚乙烯蠟、合成蠟酯、酸蠟、馬來酸酯化的烴、及其組合。
8.一種用于制造石膏產(chǎn)品的石膏漿液組合物，包括以下成分的混合物a)一種含水的石膏漿液；以及b)一種乳液，包括-一種烴蠟；-一種聚烯烴-馬來酸酐接枝共聚物；-聚乙烯醇。
9.按照權(quán)利要求8所述的組合物，其中所說的聚烯烴-馬來酸酐接枝共聚物包含至少一個(gè)接枝到聚烯烴骨架上的馬來酸酐基團(tuán)。
10.按照權(quán)利要求9所述的組合物，其中所說的聚烯烴骨架是聚乙烯。
11.按照權(quán)利要求8所述的組合物，其中所說的烴蠟是石蠟。
12.按照權(quán)利要求8所述的組合物，其中所說的聚乙烯醇選自于部分-和/或全部水解的醋酸聚乙烯酯及其混合物。
13.按照權(quán)利要求12所述的組合物，其中所說的聚乙烯醇包含至少80％水解的醋酸聚乙烯酯。
14.按照權(quán)利要求8所述的乳液，其中所述的烴蠟選自于石蠟、卡盧巴蠟、聚乙烯蠟、合成蠟酯、酸蠟、馬來酸酯化的烴、及其組合。
全文摘要
一種用于賦予石膏產(chǎn)品以憎水性的水乳液，包括a)一種烴蠟；b)一種聚烯烴－馬來酸酐接枝共聚物；以及c)一種聚乙烯醇。所述的聚乙烯醇中含有部分－和/或全部水解的醋酸聚乙烯酯。該乳液同時(shí)可以含有其它已知的輔助成分，如乳化劑和穩(wěn)定化劑。
文檔編號(hào)C04B24/26GK1463260SQ02801767
公開日2003年12月24日 申請(qǐng)日期2002年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月4日
發(fā)明者勞倫斯·安東尼·辛尼格 申請(qǐng)人:沃克工業(yè)股份有限公司