专利名称：轻质集料粘结剂配方的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于轻质混凝土的集料以及包含集料的轻质混凝土。
背景技术：
在水硬粘结剂如水泥/沙/水混合物中添加轻质集料，如蛭石、软木、矿渣、石棉、甘蔗渣等制备低密度混凝土的方法已广为人知。在粘结剂中添加轻质集料，特别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，胶结材料不易与这些通常为高度疏水性的轻质集料粘结。由于其疏水性及低密度特征，聚苯乙烯珠粒在凝结时，易于浮到混凝土表面。为解决这一问题，已使用各种粘结剂以促进聚苯乙烯泡沫粒子添加到轻质集料中。这些助剂包括沥青产品，煤焦油及沥青与环氧树脂或酚醛树脂的混合物。已证实，使用这些粘结剂也存在问题，因为聚苯乙烯粒子涂层后会形成粘性表面，从而使粒子凝聚成块状，很难在胶接性基体中分散。而且，涂层常含有强烈的沥青味，这种气味仍残留在最终产品中。更重要的是，在固化水泥中泡沫粒子与其它组分的粘结强度不理想，只能得到低质产品。
申请人早期的专利AU670754(也可参考相应的美国专利5,472,498，其内容在此引为参考)是本领域的一大技术进步。利用一种粘结剂对聚苯乙烯泡沫粒子进行处理，这种粘结剂含有一种包含不连续沥青相以及连续水相的乳液，并具有悬浮于水相中的氧化铁。使用这种乳液避免了表面粘性及聚集的问题，提供了一种能均匀分散到混凝土中并牢固粘结的轻质集料，因而极大的提高了轻质混凝土的强度。金属铁离子使轻质集料悬浮在湿的混凝土中，从而防止集料粒子浮到顶部，并在固化混合物中的集料和混凝土之间形成强粘结，提供提高了强度的轻质混凝土。
在应用于轻质粒子之前，将AU670754中所述的乳液用水稀释，以达到特定的浓度要求是有用的。若不能符合特定的浓度范围，则会使最终产品的性能降低。在使用前，前述涂层助剂要求在两份水中添加约一份乳液。若用户不按照产品说明书，试图通过加入更多的水来增加乳液，则得到的混凝土产品质量较低。
在整个说明书中，有关现有技术的任何讨论都不能被当作是认可这样的现有技术已广为人知或被当作是本领域基本常识的组成部分。
而且，前述粘结剂在长期极端温度条件下贮藏效果不好，易于沉降。极端温度的大幅波动会引起混合物分层。
前述混合物有时也需要添加增稠剂以提高粘度。这些增稠剂通常为纤维素基，因而易受细菌侵蚀。
本发明的目的是克服或改善现有技术的一个或多个缺陷，或提供一种商业上的选择。
发明内容
根据第一方面，本发明提供一种用于制备轻质聚集剂的热稳定组合物，它包括连续沥青相；不连续水相；悬浮在不连续水相中的阴离子氧化物；以及至少一种乳化剂。
阴离子氧化物优选一种天然存在的金属氧化物，例如红色氧化物如氧化铜(CuO)。带有针状结晶结构的氧化物则为最佳。但也可使用其他一些天然存在的氧化物如黄色氧化物。
不连续水相最好是蒸馏水或去离子水。
连续沥青相优选170级别沥青，虽然也可使用其他原油或烃类或它们的混合物。
乳化剂优选粘土乳化剂，如膨润土钠，水合硅酸铝粘土(hydrous aluminiumsilicose)及高岭土系列。最佳的乳化剂是Volclay优良凝胶，它是一种200目r膨润土。其他具有类似结构的凝胶，即具有亲油性链尾及疏油性链头的凝胶也适用于本发明。
组合物最好还含有一种或多种增稠剂，抑制剂以及芳香剂。对使用的浓缩芳香剂的选择并不荧严格。在本发明中，芳香剂优选“Eternal”。类似的，使用的抗微生物浓缩剂的选择并不严格，但最好使用邻苯基苯酚钠(“opp”)。
根据第二方面，本发明提供用第一方面所述组合物涂布的轻质集料粒子。
虽然涂料组合物可用于各种轻质集料材料，但最好将组合物用于聚合物泡沫(包括再生聚合物泡沫)粒子，特别推荐选择聚苯乙烯泡沫粒子作为被涂布的轻质集料。
根据第三方面，本发明将由第二方面所得的轻质集料与胶结材料相结合，制造一种建筑材料。
根据第四方面，本发明提供了一种如第一方面所述组合物的制备方法，所述方法包括下列步骤任选将一种或多种加气剂，芳香剂以及抗微生物剂混合，剪切制成皂液；加入乳化剂；在水相中分散天然存在的阴离子氧化物；并且将水相分散在沥青相中。
参考附图和/或实施例中所示的实施方案，由举例方式描述本发明。
图1所示为制备本发明涂料组合物优选方法的流程图。
实施本发明的最佳方式实施例1粘结剂本发明优选的粘结剂具有如下组成(所有值为重量％)
上述配方中列出的任何化学物质都可由相容的具有相似性能的化学物质代替，其相关用量可由熟练的配方师根据本说明书揭示的内容作出相应调整。
实施例2粘结剂制备本发明的粘结剂配方最好依据以下步骤，通过“管线内”乳化过程来形成1.在蒸馏水中加入加气剂“Micro-Arie 940”、所需要的芳香剂“Eternal”以及抗微生物剂邻苯基苯酚钠(“opp”)以制备皂液。将皂液循环25分钟，同时升温至35℃。
2.然后，以约10kg/min慢速在该皂液中加入Volclay优良凝胶。
3.接着以约10kg/min的速率，将红色氧化物分散到混合物中。
4.在高剪切磨机中对混合物进行剪切，同时以约1500kg/hr速度加入195℃的170级别沥青。
上述方法中，制备组合物时的确切添加顺序对获得油包水乳液结构及为涂料组合物提供有用的性能极为重要。然后本领域的技术人员都知道，所述条件将随着所用设备及配方的不同而变化；其它合适的方法也可用于制备含有悬浮液中氧化物的分散水相的油包水乳液。
实施例3乳液的物理结构本发明中优选的天然阴离子氧化物，其较佳的物理结构可被归类为“针状”或“球形”。“针状”氧化物能保留更多水，因而制成糊料时，会更为干燥，因此比相应的“球形氧化物”形成的糊料粘性更高。最好是选用针状氧化物，但氧化物可选择“针状”或“球形”。
本发明中，乳液液滴直径约为25微米，这要比典型乳液中液滴直径(约为5微米)大得多；同时乳液液滴中含有悬浮的氧化物。
实施例4组合物稳定性将乳液长期暴露于冷冻条件下测试，没有观察到组合物明显的结构或质量劣化。
实施例5制备涂层集料将1重量份涂料组合物与8重量份水混合。接着可利用类似于AU670754中所说明的方法，用该配方涂布聚苯乙烯球。布后的球干燥后可自由流动，外观呈粉红色。
实施例6制造混凝土涂布聚乙烯球形成集料并与水泥、沙及水混合。若有需要，也可添加其他类型的传统集料。
用本发明制备的混凝土可与一般混凝土一样使用，其确切用量则取决于所要求的混凝土性能及所用其他材料的性质。
实施例7制备的混凝土本发明所制备的混凝土与AU670754中所说明的轻质混凝土在物理性能方面完全相同。按本发明所制备的混凝土，其重量和其它物理性质与AU670754中说明的混凝土类似。然而，令人惊奇的是，用本发明的粘结剂配方涂布的集料获得的混凝土，其压缩强度可达到约30MPa，这要比AU670754中所说明的混凝土所能达到的压缩强度高20％。本领域的技术人员都知道，轻质混凝土是设计用于低承载应用的。
混凝土重量可低达250kg/m3，但为了达到最大强度，使用重量通常为1200-1800kg/m3，这一重量只占传统混凝土重量的50-75％。混凝土密度可通过调整混合物中聚苯乙烯的量来控制。
混凝土还具备AU670754中轻质混凝土的绝缘性能，绝热系数为0.065w/m℃，R达到1.9。隔声性能也接近于AU670754中的混凝土性能，其STC分级达到40-55。
虽然参考特定的实施例描述了本发明，但本领域的技术人员能理解，在不偏离本文公开的本发明概念下，可以修改所述组合物及其制备方法，并且本发明包括在各种其它形式中。
权利要求
1.用于制备轻质集料的热稳定组合物，所述组合物包括连续沥青相；不连续水相；悬浮于不连续水相中的阴离子氧化物；以及至少一种乳化剂。
2.如权利要求1所述的热稳定组合物，其特征在于，阴离子氧化物是一种天然存在的金属氧化物。
3.如权利要求1或2所述的热稳定组合物，其特征在于，阴离子氧化物是具有针状结晶结构的金属氧化物。
4.如前述任一权利要求所述的热稳定组合物，其特征在于，阴离子氧化物为红色氧化物(CuO)或黄色氧化物。
5.如前述任一权利要求所述的热稳定组合物，其特征在于，所含阴离子氧化物占组合物重量的20％。
6.如前述任一权利要求所述的热稳定组合物，其特征在于，不连续水相为蒸馏水和/或去离子水。
7.如前述任一权利要求所述的热稳定组合物，其特征在于，不连续水相中的水含量占组合物重量的40％。
8.如前述任一权利要求所述的热稳定组合物，其特征在于，连续沥青相为170级别沥青。
9.如前述权利要求1至7所述的热稳定组合物，其特征在于，连续沥青相选自原油、烃或它们的混合物。
10.如前述任一权利要求所述的热稳定组合物，其特征在于，所含连续沥青相占组合物重量的35％。
11.如前述任一权利要求所述的热稳定组合物，其特征在于，乳化剂为粘土乳化剂。
12.如权利要求8所述的热稳定组合物，其特征在于，粘土乳化剂选自膨润土钠，水合硅酸铝粘土，高岭石粘土及它们的混合物。
13.如权利要求11或12所述的热稳定组合物，其特征在于，粘土乳化剂为200目膨润土。
14.如前述任一权利要求所述的热稳定组合物，其特征在于，所含乳化剂占组合物重量的5％。
15.如权利要求1-10中任一权利要求所述的热稳定组合物，其特征在于，乳化剂是一种带有亲油性链尾与疏油性链头的凝胶。
16.如前述任一权利要求所述的热稳定组合物，其特征在于所述组合物进一步包括一种或多种增稠剂，抗微生物剂以及芳香剂。
17.如权利要求16所述的热稳定组合物，其特征在于，抗微生物剂为邻苯基苯酚钠。
18.轻质集料微粒，涂布有如权利要求1-14中任一权利要求所述的热稳定组合物。
19.如权利要求18所述的轻质集料微粒，由聚合物泡沫形成。
20.如权利要求18或19所述的轻质集料微粒，由聚苯乙烯泡沫粒子制备。
21.建筑材料，是由如权利要求18-20中任一权利要求所述的轻质集料与胶结材料相结合制得的。
22.制备如权利要求1-17中任一权利要求所述的组合物的方法，其步骤包括随意将一种或多种加气处理剂，芳香剂以及抗微生物剂与水混合，剪切制成皂液；加入乳化剂；在水相中分散天然存在的阴离子氧化物微粒；将水相分散在沥青相中。
全文摘要
本发明涉及一种热稳定组合物及其制备方法，它在制备包含连续沥青相、不连续水相、悬浮于不连续水相中的阴离子氧化物以及至少一种乳化剂在内的轻质集料中的应用方法。阴离子氧化物可以是天然存在的具有针状结晶结构的金属氧化物，如红色氧化物(CuO)或黄色氧化物。连续沥青相可以是170级别沥青或原油，烃类或它们的混合物。乳化剂可以是粘土乳化剂如膨润土钠，或水合硅酸铝或高岭石粘土。本发明还涉及用此组合物涂布的轻质集料微粒以及用这种轻质集料微粒与胶结材料制备的建筑材料。
文档编号C08L95/00GK1471497SQ01817863
公开日2004年1月28日 申请日期2001年10月22日 优先权日2000年10月24日
发明者J·迪纳基施, J 迪纳基施 申请人:Bst财产控股有限公司