本发明涉及一种双组分环氧改性的水泥砂浆和其作为抹灰、防护涂层、找平料(screed)、修补砂浆、防腐蚀、表面密封、防水脱脂涂层和用于自流平地面的用途。
发明背景
环氧改性的水泥砂浆是建筑和维修中已知的。它们通常包含三种组分。一个组分包含环氧树脂，一个组分包含用于环氧树脂的硬化剂和一个组分包含水泥。通常，环氧树脂组分为包含环氧树脂(典型地双酚a和/或f)，乳化剂和/或反应性稀释剂和水的水性乳液，硬化剂组分为包含胺硬化剂和水的水性溶液或乳液，和水泥组分为粉末，包含水泥、填料、集料和其它粉末状的添加剂。三种组分储存在分开的容器中并且在施用之前立即混合。当混合时，开始水泥与水的反应以及环氧树脂与硬化剂的反应，最终得到具有改善性能的硬化的砂浆。
ep2851353描述了这种多组分的组合物。
环氧改性的水泥基砂浆具有多个优点，例如改善的粘合性(尤其是在潮湿的基材上的粘合性)、良好的保水能力和改善的冻融稳定性。
然而，处理三种组分在经济和生态上都是不利的。在生产中，必须分别生产和包装三种不同的组分，它们必须一起运输并在工作现场以正确的顺序混合。另外，包装材料会产生大量废物，必须适当处理。
包含水泥的组分为粉末，当添加和与其他组分混合时会产生粉尘。灰尘可能有害，并可能引起眼睛和皮肤刺激。
另外，通常存在于环氧组分中的乳化剂可能导致不希望的空气夹带并可能影响硬化的砂浆的耐久性。
已经尝试减少环氧改性的水泥砂浆中的组分数量。
ep0409787描述了一种包含水泥、环氧树脂和硬化剂的干燥组合物。环氧树脂和硬化剂在与水泥混合之前，分别与细小的固体载体材料混合。
ep0786439描述了一种聚合物改性的即用型砂浆，其包括包含水泥、环氧树脂和潜在水硬性粘合剂的组分，以及包含胺硬化剂和填料的另一种组分。将干燥的组分预先混合并储存。
需要将水添加到这些固体组合物中。这可能会导致在工作现场使用不正确的水量。添加太低的水可能导致差的可加工性和不均匀的混合，而过多量的水可能导致渗出、分离和降低的硬化材料的强度。此外，在操作和混合过程中可能会形成有害的灰尘，这可能会刺激或伤害工人的皮肤和眼睛，或者被吸入。此外，在工作现场必须以适当的质量提供水，但情况并非总是如此。
需要一种储存稳定，易于处理的环氧改性的水泥砂浆，而不具有现有技术的缺陷。
发明概述
因此，本发明的任务是提供储存稳定、易于并且安全使用的双组分环氧改性的砂浆。
令人惊讶地发现该任务可以通过权利要求1中描述的双组分砂浆实现。
使用双组分代替三组分节省了包装材料并且使得操作更加容易。
因为没有粉末组分，所以组分可以容易地混合并且不形成粉尘，这对于使用者的安全和健康是有利的。
水溶性的聚环氧化物能够使组分a与组分b快速均匀地混合，并使环氧基团与胺硬化剂快速反应，这是有利的。
另外，由于其水溶性，在组分a和b混合时，与在组分a中的水泥共混的聚环氧化物不会阻碍水泥与水的反应。
水溶性的聚环氧化物不需要在3-组分环氧树脂改性的砂浆的环氧组分中通常存在的表面活性剂或乳化剂，这是有利的，因为表面活性剂可能会引入不希望的空气并可能对硬化的砂浆的水密性具有负面影响。
双组分砂浆是即用型的。因此，在工作现场无需再添加水或其他化合物，这对用户友好并且避免了因错误添加水或添加剂而导致的失效。
本发明的其它方面是其它独立权利要求的主题。特别优选的实施方案是从属权利要求的主题。
发明详述
本发明的主题是由组分a和组分b组成的双组分环氧改性的水泥砂浆，其特征在于组分a包含水泥和环氧化合物，组分b包含水和用于环氧化合物的胺硬化剂，和其中环氧化合物包含至少一种液态和水溶性的聚环氧化物。
组分a和组分b彼此分开储存。
在本文中术语“水溶性的”是指当将1g的材料在20℃下加入100g蒸馏水并且与水混合时完全溶解的材料的性能。
聚环氧化物的水溶解性使得组分a与组分b快速和均匀的混合和快速的反应，这是有利的。
优选地，组分a和组分b在20℃下具有液态至软的糊状的稠度。
术语“液态”或“液态稠度”在本文中是指在20℃下当从烧杯中倒出时在除了自然重力没有任何其它力的情况下可以自由流动的溶液或悬浮液的性质。
在本文中术语“软的糊状的稠度”是指不能自由流动但可以容易地(尤其用手)成型或铺展的悬浮液的性质。
环氧化合物可以为工业级。
工业级环氧化合物通常包含由其制备过程产生的副产物。这种副产物可以是环氧官能的或不是环氧官能的。一些典型的副产物含有氯并且由环氧氯丙烷与羟基之间反应得到。
环氧化合物包含至少一种水溶性的聚环氧化物。
术语“聚环氧化物”是指包含两个或多个环氧基团的分子。
优选地，环氧化合物为在25℃下具有低粘度的液态。
优选地，环氧化合物在25℃下具有小于1500mpa.s，更优选小于1000mpa.s，特别小于900mpa.s，尤其是20-800mpa.s的粘度，使用
环氧化合物的低粘度使得组分a能够获得更好的流动性。另外，当使用具有低粘度的环氧化合物时环氧化合物与水泥的混合更容易并且更均匀。
使用具有如此低粘度的环氧化合物允许组分a中更高的水泥和/或填料的含量，其中组分a仍然具有液态至软的糊状的稠度。
高含量的水泥增加了硬化材料的强度。高含量的填料使得能够获得经济的产品。
优选地，环氧化合物包含聚环氧化物或聚环氧化物的混合物，其平均环氧化物官能度为1.8-4，优选2-3.5，尤其是2.2-3。
聚环氧化合物的混合物或工业级的环氧化物的平均官能度被计算为在混合物中环氧基团的摩尔数除以混合物中包含至少一个环氧基团的分子的摩尔数的比。
优选地，水溶性的聚环氧化物为脂肪族聚环氧化物。
优选地，水溶性的聚环氧化物选自甘油聚缩水甘油基醚、乙氧基化甘油聚缩水甘油基醚、二甘油聚缩水甘油基醚、乙二醇二缩水甘油基醚、二乙二醇二缩水甘油基醚、聚乙二醇二缩水甘油基醚、丙二醇二缩水甘油基醚、二丙二醇二缩水甘油基醚和聚丙二醇二缩水甘油基醚，优选甘油聚缩水甘油基醚，尤其是甘油三缩水甘油醚。
这种聚环氧化物是可商购获得的，特别是作为denacoltm(来自nagaseamericacorp.)、
如果在环氧化合物中存在具有2环氧官能度的水溶性的聚环氧化物，则其优选与具有大于2的环氧官能度的水溶性聚环氧化物组合使用。
除了至少一种水溶性的聚环氧化物，环氧化合物可以进一步包含至少一种水可乳化的聚环氧化物。优选地，水可乳化的聚环氧化物为基于双酚a-、双酚f-或双酚a/f-二缩水甘油醚的环氧化物树脂。
在砂浆中存在水可乳化的聚环氧化物的情况下，水溶性聚环氧化物中存在的环氧基团摩尔数与水可乳化的聚环氧化物中存在的环氧基团的摩尔数的比例优选为20:1至1:5，更优选15:1至1:1，尤其是10:1-2:1。
如果在环氧化合物中存在水可乳化的聚环氧化物，则优选还存在乳化剂。
优选地，砂浆不含可乳化的但水不溶性的环氧化物树脂。
优选地，环氧化合物不含乳化剂。
优选地，水溶性的聚环氧化物为砂浆中仅有的包含环氧化物基团的物质。
在仅包含水溶性的聚环氧化物且不含包含环氧基团的水不溶性物质的这种砂浆中，包含环氧化合物的组分a和包含水的组分b，可以容易和均匀地混合并且砂浆硬化快且均匀。
水泥可以是任何可获得的水泥类型，或是两种或多种水泥类型的混合物，例如归类于dinen197-1的水泥：波特兰水泥(cemi)、波特兰复合水泥(cemii)、高炉矿渣水泥(cemiii)、火山灰水泥(cemiv)和复合水泥(cemv)。根据替代标准生产的水泥同样适用，所述标准例如用于波特兰水泥类型的astmc150或用于混合水硬性水泥的astmc595以及其他国家标准，例如日本或印度标准。
特别合适的是根据dinen197的cemi波特兰水泥，例如波特兰水泥类型i-32.5,i-42.5,i-42.5r或i-52.5或根据astmc150的波特兰水泥。
优选地，水泥为波特兰水泥，尤其是白波特兰水泥。
优选地，胺硬化剂包含至少一种适合于与聚环氧化合物的环氧基团反应的水溶性的或水可稀释性的多胺。
术语“多胺”是指包含两个或更多个胺基团的分子。
胺硬化剂优选包含至少一种具有至少三个胺氢的多胺。
术语“胺氢”是指直接与胺基的氮原子键合并且能够与环氧基反应的氢原子。
优选地，胺硬化剂含有两种或更多种胺的混合物，所述胺选自具有至少三个胺氢的脂肪族多胺和这些胺或脂肪族单胺与环氧化物，优选聚环氧化物的氨基官能的加合物。
合适的具有至少三个胺氢的脂肪族多胺尤其是1,3-戊二胺(damp)、1,5-戊二胺、1,5-二氨基-2-甲基戊烷(mpmd)、2-丁基-2-乙基-1,5-戊二胺(c11-新二胺)、1,6-己二胺、2,5-二甲基-1,6-己二胺、2,2(4),4-三甲基-1,6-己二胺(tmd)、1,7-庚二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺、1,11-十一烷基二胺、1,12-十二烷基二胺、1,2-,1,3-或1,4-二氨基环己烷、1,3-双(氨基甲基)环己烷、1,4-双(氨基甲基)环己烷、双(4-氨基环己基)甲烷、双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷、双(4-氨基-3-乙基环己基)甲烷、双(4-氨基-3,5-二甲基环己基)甲烷、双(4-氨基-3-乙基-5-甲基环己基)甲烷、1-氨基-3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己烷(异氟尔酮二胺或ipda)、2(4)-甲基-1,3-二氨基环己烷、2,5(2,6)-双(氨基甲基)双环[2.2.1]庚烷(nbda)、3(4),8(9)-双(氨基甲基)三环[5.2.1.02,6]癸烷、1,4-二氨基-2,2,6-三甲基环己烷(tmcda)、1,8-薄荷烷二胺、3,9-双(3-氨基丙基)-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷、1,3-双(氨基甲基)苯(mxda)、1,4-双(氨基甲基)苯、双(2-氨基乙基)醚、3,6-二氧杂辛-1,8-二胺、4,7-二氧杂癸-1,10-二胺、4,7-二氧杂癸-2,9-二胺、4,9-二氧杂十二烷-1,12-二胺、5,8-二氧杂十二烷-3,10-二胺、4,7,10-三氧杂十三烷-1,13-二胺或这些二胺高级低聚物，双(3-氨基丙基)聚四氢呋喃、聚氧亚烷基二胺或三胺，特别是以
用于制备加合物的合适的脂肪族单胺尤其是1-丁基胺、2-丁基胺、叔丁基胺、3-甲基-1-丁基胺、3-甲基-2-丁基胺、环戊基胺、己基胺、环己基胺、辛基胺、2-乙基-1-己基胺、苄基胺、1-或2-苯基乙基胺、癸基胺、十二烷基胺、十四烷基胺、十六烷基胺、十八烷基胺、二十烷基胺、二十二烷基胺、所谓的脂肪胺例如椰油烷基胺、c16-c22-烷基胺、大豆烷基胺、油烯基胺或牛油烷基胺、还有2-甲氧基乙基胺、2-乙氧基乙基胺、3-甲氧基丙基胺、3-乙氧基丙基胺、3-(2-乙基己基氧基)丙基胺、3-(2-甲氧基乙氧基)丙胺、2(4)-甲氧基苯基乙基胺、聚氧亚烷基单胺，特别是以品牌名
用于制备加合物的合适的环氧化物尤其是
-单官能环氧化物例如烷基缩水甘油醚、聚乙烯或聚丙烯缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、甲苯基缩水甘油醚或其它烷基苯基缩水甘油醚例如叔丁基苯基缩水甘油醚或壬基苯基缩水甘油醚
-聚环氧化物例如芳族环氧树脂，特别是基于双酚a、f或a/f，或二丙二醇或三丙二醇二缩水甘油醚，或聚乙烯或聚丙烯二缩水甘油醚。
合适的胺官能的加合物优选通过过量的胺与环氧化物的反应制备，优选在15-120℃，优选40-120℃，特别是60-100℃的温度下反应。
这种胺硬化剂优选含有10-90wt％，特别20-80wt％的水。它们被称为水性或基于水的胺硬化剂。
合适的水性胺硬化剂是可商购获得的，特别是作为
优选地，胺硬化剂在双组分砂浆中以胺-氢与环氧基团的摩尔比为0.6-1.5的量存在。
组分a和/或组分b可以进一步包含矿物填料和/或砂。
术语“矿物填料”是指不同于水泥的粉状或小尺寸的无机材料，其尺寸通常小于0.5mm。矿物填料的类型不受限制。它可以是惰性材料或潜在的水硬性粘结剂。所述矿物填料优选选自以下材料：碳酸钙、白云石、二氧化钛、硅粉、石英、粉煤灰、矿渣及其混合物。优选的填料为石英和碳酸钙，优选二者的混合物。
优选地，填料具有0.5mm的最大粒径。
可以有利的是矿物填料或矿物填料的一部分是非常细的碳酸钙，尤其是沉淀的碳酸钙。
还可以是有利的是涂覆矿物填料或矿物填料的一部分，尤其是碳酸钙。合适的涂覆例如是用脂肪酸涂覆。
这样的细填料可以帮助控制单个组分的流变性，并且可以在混合组分之后改善砂浆的物理性质。
术语“砂”是指由细碎的岩石或矿物颗粒组成的天然产生的颗粒材料。其可以各种形式和尺寸获得。合适的砂的实例为石英砂、石灰石砂、河砂或压碎的集料。优选地，至少部分的砂是石英砂或石灰石砂或其混合物，尤其优选的是石英砂，因为它是化学惰性的、坚固的，可以各种尺寸获得并且组合物的可加工性可以有利地设定。
优选地，组分a和/或组分b进一步包含矿物填料和/或砂，其最大粒径为5mm，优选4mm，更优选3.5mm。
如果砂最大粒径为2mm、特别是1mm，那么对于特殊的应用其可以是有利的。
对于特殊的应用可以是有利的是双组分砂浆仅包含最大粒径为0.4mm，尤其是0.2mm的填料。
这提供了一种特别细的砂浆，尤其适用于混凝土、砂浆或石材表面的整平、密封和修整，适用于涂覆和防腐蚀。
水存在于组分b中并且优选自来水。优选地，双组分砂浆中水以如此的量存在使得获得0.25-0.8、更优选0.35-0.65的重量比。
有利地，砂浆含有其它添加剂。这类添加剂优选选自分散剂、超塑化剂、塑化剂、促进剂、缓凝剂、稳定剂、粘度改性剂、减缩剂、减气剂、增稠剂、轻质集料、纤维、着色剂和减少铬酸盐的试剂。
优选地，砂浆额外地包含至少一种超塑化剂。
超塑化剂改善了砂浆的流动性并且可以降低良好砂浆稠度的需水量。这增加了砂浆的强度，而这是有利的。
超塑化剂优选为包含-coom、-so2–om、-o–po(om)2或-po(om)2基团的阴离子聚合物，其中m彼此独立地为h+、碱金属离子、碱土金属离子、二价或三价金属离子、铵离子或有机铵基团，优选地h+和/或碱金属离子。
优选地，超塑化剂为包含阴离子基团和聚亚烷基二醇侧链的梳型聚合物。
聚亚烷基二醇侧链优选包含乙二醇和/或丙二醇。最优选的是聚乙二醇的侧链。
优选地，梳型聚合物包含羧酸基团(-coom，具有如上所定义的m)和聚乙二醇侧链。
优选地，阴离子基团与侧链的摩尔比为0.8:1至6:1，更优选地1:1至4:1。
优选地，侧链具有500至10’000g/mol的分子量，更优选800-5’000g/mol。
可以有利的是在梳型聚合物中存在超过一段长度的侧链。
以聚乙二醇作为标样使用在ph12下的0.1nnano3作为洗提剂使用sec测量的阴离子梳型聚合物的重均分子量(mw)优选为5’000-200’000g/mol，更优选8’000-150’000g/mol，尤其优选10’000-130’000g/mol，特别是12’000-80’000g/mol。
这类聚合物是水泥基组合物的特别良好的增塑剂。
令人惊讶地，梳型聚合物与组分a中的环氧化合物高度相容，得到均匀的混合物。
根据梳型聚合物例如以商品名
超塑化剂可以是组分a和/或组分b的一部分。
优选地，超塑化剂存在在组分a中。在这种情况下，超塑化剂优选以粉末的形式使用。
超塑化剂，尤其是如上所述的梳型聚合物，可以帮助提高水泥与环氧化物的比例，而不损失组分a的易操作和混合性。这对于硬化的砂浆的成分和强度是有利的。
还可以有利的是超塑化剂是组分b的一部分。在这种情况下，超塑化剂优选以水溶液的形式使用。超塑化剂可以增加流动性，从而增加组分b的混合和处理性。
可以有利的是在组分a中使用的超塑化剂与在组分b中使用的超塑化剂不同。这可能有助于优化两个组分的稠度。
优选地，超塑化剂以0.05-0.5wt％存在，基于相对于组分a和组分b的合并重量的固体聚合物的重量计。
优选的是，本发明的双组分环氧树脂改性的水泥砂浆基本上不含具有脲基官能度的合成聚合物胶乳。这样的合成聚合物胶乳可以选自丙烯酸系聚合物胶乳、苯乙烯/丙烯酸系共聚物胶乳、苯乙烯/丁二烯共聚物胶乳、丙烯腈/丁二烯聚合物胶乳、氯化乙烯基聚合物胶乳和疏水性乙酸乙烯酯共聚物胶乳。这类胶乳中的脲基的含量可以是0.002-0.006摩尔的脲基每100克乳胶。进一步优选的是，本发明的双组分环氧改性的水泥砂浆基本上不含聚硅氧烷。
“基本上不含”是指具有脲基官能度的任何此类合成聚合物胶乳和/或聚硅氧烷以不超过5重量％，优选不超过1重量％，尤其是不超过0.1重量％的量包含在本发明的双组分环氧改性的水泥砂浆中，各自基于所述双组分环氧改性的水泥砂浆的总重量计。
优选的组分a包含水泥、环氧化合物和超塑化剂。
进一步优选的组分a包含水泥、环氧化合物、填料和/或砂和超塑化剂。
优选地，水泥与环氧化合物的重量比为1.5:1至4.5:1，更优选为1.8:1至3.5:1。
该比例显示了组分a的良好稠度和操作性以及适于新鲜和硬化的砂浆的最佳性能的无机和有机粘结剂的良好平衡。
相对于水泥的和在砂浆中的高含量的环氧化物化合物改善了硬化的砂浆的水密性、弯曲强度、耐化学性和粘合性。
特别优选的是这样的组分a，其相对于组分a的总重量包含：
-60-80wt％的水泥，尤其是波特兰水泥，
-20-40wt％的环氧化合物，
-0-1wt％，优选0.2-0.9wt％的超塑化剂粉末，尤其是梳型聚合物超塑化剂，和
-0-2wt％的其它添加剂。
令人惊讶地，这样的组分a即使在升高的温度下，特别是在30至40℃的温度下储存数月后，也具有良好的储存稳定性而不会失去性能。
优选的组分b由胺硬化剂、水、填料和/或砂和任选的其它添加剂组成。
特别优选的是组分b相对于组分b的重量包含：
-5-20wt％的胺硬化剂，
-10-25wt％的水，
-55-85wt％的填料和/或砂，和
-0-5wt％，优选0-2wt％的其它添加剂。
优选地，组分b具有自由流动的稠度，这意味着当在20℃将其倾倒到平面上时其是自流平的。
这种组分b与本发明的组分a容易并均匀地混合，获得均匀硬化的砂浆。
优选地，双组分砂浆包含15-35wt％，更优选18-30wt％，尤其是20-25wt％的水泥，相对于组分a和组分b的合并重量计。
优选地，双组分砂浆包含30-65wt％，更优选40-60wt％，尤其是45-55wt％的矿物填料和/或砂。
在本发明的一个优选的实施方案中，双组分砂浆在组分a和组分b中总共包含
-15-35wt％的水泥，
-5-15wt％的包含至少一种水溶性聚环氧化物的环氧化合物，
-脂肪族多胺，其用量应使砂浆中的活性胺氢原子与环氧官能团之比为0.6至1.5，
-30-65wt％的矿物填料和/或砂，
-0.05-0.5wt％的超塑化剂，优选包含阴离子基团和聚亚烷基二醇侧链的梳型聚合物
-0-5wt％的添加剂，和
-水，其量使得水与水泥的重量比为0.25-0.8，优选0.35-0.65，
其中所有的wt％是基于组分a加组分b的总重量计的。
组分a和b储存在分开的容器中。为了制备可硬化的砂浆，将两种组分以合适的比例混合以获得如上所述的砂浆组合物。
优选地，组分a和组分b以1:1至1:3的比例混合。
由于流体至软的糊状稠度，因此两种组分都可以轻松混合并均匀硬化。对于少的份数可以手工进行混合，但是优选通过机械混合设备进行混合，尤其是对于较大体积。
本发明的另一个目的是一种包装，其包含两个分开的容器，其中一个容器包含双组分砂浆的组分a，一个容器包含双组分砂浆的组分b。
优选地，组分b装在可用于将组分b与组分a混合的桶中。这样既节省了成本，又节省了时间。
本发明的另一个目的是可通过将双组分砂浆的组分a和组分b混合获得的可硬化的砂浆。
混合后，可以根据需要施用环氧改性的砂浆。
本发明的另一个目的是可硬化的砂浆作为抹灰、防护涂层、找平料、修补砂浆、防腐蚀、表面密封、防水脱脂涂层以及用于自流平地面的用途。
砂浆尤其适合于混凝土、砂浆或石材表面的整平和精整。
砂浆可以通过用手或机器施加。
本发明其它的目的是在硬化可硬化的砂浆之后获得的硬化体。
实施例
以下实施例不是限制性的，而是阐明了本发明。
材料
白波特兰水泥为cemi42.5型。
环氧化合物为
梳型聚合物为
胺硬化剂为
沉淀石灰石填料为
实施例1
表1:双组分环氧改性的水泥砂浆m1的组成
组分a1和组分b1通过将根据表1中给出的组成混合组分而制备。
砂浆m1的组分a1具有软的糊状稠度。
砂浆m1的组分b1为自由流动的悬浮液。
存储稳定性测试
制备了两份的组分a1和两份的组分b1并且在20℃和35℃下储存3个月。
在20℃下储存的组分被标记为组分a1(20)和组分b1(20)，在35℃下储存的组分被标记为组分a1(35)和组分b1(35)。
储存3个月后，没有发现组分a1(20)、组分a1(35)或新鲜制备的组分a1的外观或稠度有差异。
对于新鲜制备的组分b1和存储的组分b1(20)和b1(35)也发现了相同的结果。
应用测试
将新鲜制备的组分a1和新鲜制备的组分b1用机械混合器混合2分钟，以制备具有表1中给出的组成的砂浆。
制备样品并在7天后根据astmd-695测试砂浆的强度。抗压强度为12.8mpa。
另外，将这种砂浆的涂料涂在混凝土表面上。
28天后根据astmd-7234测试粘结强度，为2.4mpa。
根据astmd-2240测得的涂层的肖氏硬度d为65。
如上所述，将已在20℃下保存3个月的组分a(20)和组分b(20)混合并进行测试。
以相同的方式混合并测试已在35℃下保存3个月的组分a(35)和组分b(35)。
由a1和b1、a(20)和b(20)以及a(35)和b(35)制成的所有三种砂浆在混合后和施用过程中均未显示出可加工性差异。3种砂浆的抗压强度在12.5和13mpa之间，三种砂浆的粘结强度在2.4和2.9mpa之间。