调平地板的方法.pdf

由以下组分组成的双组分胶结组合物：i)碱性组分，其包括石膏、碱性聚合物、水和水合抑制剂，该组分在流体状态下稳定，且一旦添加水合活化剂能够凝固和硬化，和ii)酸性组分，其包括酸溶的水合活化剂，该双组分胶结组合物适用于形成自调平地板组合物。所述自调平地板组合物可应用于调平地板的方法中。

1.  由下述组分组成的双组分胶结组合物在调平地板加工中的用途：
i)碱性组分，其包括石膏、碱性聚合物、水和水合抑制剂，该组分在流体状态下稳定且一旦添加水合活化剂能够凝固和硬化，和
ii)酸性组分，其包括酸溶的水合活化剂，
所述组分混合时形成自调平地板组合物。

2.  如权利要求1所述的用途，其中碱性组分包括石膏、碱性聚合物、水合抑制剂和水；酸性组分包括酸性聚合物、填料、活化剂和水。

3.  一种调平地板的方法，该方法包括：
a)将由下述组分组成的双组分胶结组合物中的两种组分混合在一起以形成自调平地板组合物：
i)碱性组分，其包括石膏、碱性聚合物、水和水合抑制剂，该组分在流体状态下稳定且一旦添加水合活化剂能够凝固和硬化，和
ii)酸性组分，其包括酸溶的水合活化剂，
b)将足量的双组分胶结组合物用于地板，和
c)使自调平地板组合物硬化和干燥。

4.  如权利要求3所述的方法，其中碱性组分包括石膏、碱性聚合物、水合抑制剂和水；酸性组分包括酸性聚合物、填料、活化剂和水。

5.  如权利要求3所述的方法，其中步骤a)和步骤b)依次进行。

6.  如权利要求3所述的方法，其中步骤a)和步骤b)同时进行。

7.  如权利要求3所述的方法，其中在步骤b)施加到地板上的组合物的量足以在地板上形成50mm厚的涂层。

8.  双组分胶结组合物在制备自调平地板组合物中的用途，该双组分胶结组合物由下述组分组成：
i)碱性组分，其包括石膏、碱性聚合物、水和水合抑制剂，该组分在流体状态下稳定，且一旦添加水合活化剂能够凝固和硬化，和
ii)酸性组分，其包括酸溶的水合活化剂。

9.  如权利要求8所述的用途，其中碱性组分包括石膏、碱性聚合物、水合抑制剂和水；酸性组分包括酸性聚合物、填料、活化剂和水。

调平地板的方法
技术领域
本发明涉及一种调平地板的方法。特别地，本发明涉及在调平地板的方法中使用作为自调平地板组合物的双组分胶结组合物，该胶结组合物由包括石膏、水和水合抑制剂且在流态下相对稳定、在添加水合活化剂的情况下能凝固和硬化的第一组分和包括水合活化剂的第二组分组成。
在建造建筑物期间，通常用多层来制备地板。例如，住宅或办公室的地板可以由底层、依次覆盖了粗糙混凝土层和沥青防水层的硬核层、隔热层和细磨料混凝土顶层(finer concrete top layer)制成。然后，通常将自调平地板组合物涂层用于混凝土顶层上面，从而形成地毯、油毡或其它的地面覆盖材料能够放置的水平表面。
自调平地板组合物通常包括水泥和细沙混合物，一般以粉末的形式供应以使在工地上用适量的水混合。与适量的水混合以后，将所得的稀化泥浆如倾倒或喷射到顶部混凝土层上，然后让其在顶部混凝土层表面上在重力作用下流动。随着泥浆在混凝土表面上流动，它就在表面上平坦地展开，填满混凝土表面的任何空隙和不平整，在顶部混凝土层上形成水平涂层。然后让泥浆干燥，形成坚固的涂层。泥浆干燥形成坚固涂层所需的时间取决于组合物中水分的含量和干燥的条件。然而，在涂层足够坚固而能在上面行走之前，通常至少需要12小时，而且在涂层足够干燥而能使地面覆盖材料铺在上面之前，至少还需要12小时。
在用地面覆盖材料之前，通常认为自调平地板组合物干燥和硬化所需的时间对建筑者是不方便的，特别是这会耽误完工的效率。
US-A-4157264披露了包括凝固抑制剂的硫酸钙半水合石膏料浆，该凝固抑制剂选自丙烯酸的水溶性聚合物和共聚物及其盐，其分子量在2,000至75,000的范围内。该料浆一旦与促进剂混合能够迅速凝固，所述促进剂选自铁、铜和铝的水溶性盐。所述料浆被描述为用作灌浆材料，如给石块中的钉子灌浆或制备刷墙粉。
US-A-5746822披露了一种凝固型胶结组合物，该组合物能保持预混合状态，而且一旦引入具有可再现性和凝固时间可预见性的促进剂能产生凝固和硬化。该胶结基组合物包括作为主要填料的硫酸钙半水合物和某些为防止在有水存在时发生凝固作用的不含钙的磷酸盐添加剂。可以将促进剂如硫酸锌加到预混合的胶结组合物中，以引发凝固作用。该文献描述了所述组合物是一种有用的接缝混合料，用于石膏干饰面内墙面板之间、挡火材料之间、装饰物和熟石膏之间、抹墙材料之间以及底涂层和抹灰面层之间完成接缝。
US-A-5779786披露了一种可凝固的、预混合的接缝混合料组合物，适用于在邻接的墙板嵌板边缘之间隐蔽接缝。所述组合物包括硫酸钙半水合物、足量的与所述硫酸钙半水合物形成料浆的水和凝固抑制剂，该凝固抑制剂包括分子量在1700至6700并包括丙烯酸和丙烯酰胺单体单元的聚合物。
EP-A-1316537披露了一种包括组分A和组分B的双组分组合物，组分A包括石膏、碱性聚合物树脂和水合抑制剂，组分B包括酸性聚合物树脂、填料和活化剂。该文献描述了所述组合物是有用的涂料，用于夹心板、制模、管道支架、管道和路面系统、路标漆应用和其它运输工业的安全涂层。该组合物作为增强膜用于地下矿山也同样有用。
2002年9月20日提交的欧洲专利申请No.02292326.2披露了与EP-A-1316537中公开的类似组合物，但在组分A中还包括碱性试剂。
上面提到的任何现有技术对比文件都没有披露或暗示将抑制凝固的石膏组合物用于自调平地板组合物中或作为自调平地板组合物的可能性。
DE-A4404182披露了由第一组分和第二组分组成的双组分胶结组合物，第一组分包括石膏和水，其在流体状态中稳定且一旦添加水合活化剂能够凝固，第二组分包括水合活化剂。当这两种组分混合，如在工地上，它们就形成了自调平地板组合物。
本发明的一个目的是提供自调平地板组合物，该组合物在使用后12小时内，优选在使用后6小时内，能够充分硬化和干燥以能在上面铺覆地面覆盖材料。本发明的另一个目的是将自调平地板组合物充分硬化和干燥以能在上面铺覆地面覆盖材料所需的时间减少至少12小时，优选减少至少18小时。
本发明的一个方面，提供由下述组成的用于调平地板的双组分胶结组合物：
i)碱性组分，其包括石膏、碱性聚合物、水和水合抑制剂，该组分在流体状态下稳定且一旦添加水合活化剂能够凝固和硬化，和
ii)酸性组分，其包括酸溶的水合活化剂，将所述组分混合就形成了自调平地板组合物。
本发明的另一方面，提供调平地板的方法，该方法包括：
a)将由下述组成的双组分胶结组合物的两种组分混合在一起以形成自调平地板组合物：
i)碱性组分，其包括石膏、碱性聚合物、水和水合抑制剂，该组分在流体状态下稳定且一旦添加水合活化剂能够凝固和硬化，和
ii)酸性组分，其包括酸溶的水合活化剂，
b)将足量的双组分胶结组合物施用于地板，以及
c)使自调平地板组合物硬化和干燥。
本发明的另一方面，提供双组分胶结组合物在制备快速干燥的自调平地板组合物中的用途，该双组分胶结组合物由下述组成：
i)碱性组分，其包括石膏、碱性聚合物、水和水合抑制剂，该组分在流体状态下稳定且一旦添加水合活化剂能够凝固和硬化，和
ii)酸性组分，其包括酸溶的水合活化剂。
当将所述酸性组分混入，或者其包括水或水相时，其pH值足够低使得至少一部分酸溶水合活化剂溶解在所述水或水相中。
所述碱性组分也可以包括碱性试剂。
一种或两种所述碱性和酸性组分可含有惰性填料。优选，酸性组分包含惰性填料。
通过混合碱性和酸性组分形成的组合物必须具有常规自调平地板组合物期望所需的粘度特性，即，必须在用于地板时有足够的流动性使其能在地板顶部混凝土层上在重力作用下流动，填充其中的任何空隙和不平整，从而在地板上得到平坦涂层。为使碱性和酸性组分的混合物获得这些基本地流动性，甚至，为使所述的混合物和/或其中的碱性和酸性组分具有任何其它所需的特性，所述的碱性和酸性组分中之一或两者可包含一种或多种为辅助加工、操作、配料和/或应用组分或混合物的其它成分。常规上，在涂料组合物和/或自调平地板组合物中使用的这些成分，包括流变调节剂、增塑剂、消泡剂、表面活性剂、凝固控制剂、聚结剂、天然和合成纤维、和膨胀剂。
本发明所用的石膏可以选自许多种可凝固形式的硫酸钙，包括无水硫酸钙和/或化学石膏，通常叫作合成石膏，以及硫酸钙半水合物。商购可获得的半水合物(CaSO₄*1/2H₂O)主要有两种类型，通常称为α和β型。α半水合物通常是将块状石膏置于高压釜中，在蒸气存在下在受控的超级大气压下煅烧制得。相反地，β半水合物是通过在大气压下在反应釜或回转式煅烧炉中加热二水合物制得。尽管这两类石膏的物理外观可能相同，但是生产可用的产品所需的水/石膏比是不同的。两种类型石膏颗粒的物理性质的不同是由各自表面性质的差异引起的。较大的α晶体的吸水率低，每单位重量的表面积较小。这相应于较低的需水量就可以引起石膏凝固或固化。与干燥石膏固体成比例的水分含量越低，固化后最终产品的强度就越大。在碱性组分配方中所用石膏的量优选占所述组分总重量的50-80wt％，如50-78wt％，优选60-70wt％。
碱性组分包括碱性聚合物，优选含水碱性聚合物组合物，即含水聚合物乳液、分散体或溶液，其pH为7或更高。在本发明中有用的碱性聚合物通常是烯键式不饱和单体加聚物，包括乙烯基聚合物和丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯聚合物。聚合单体的例子包括丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯和甲基丙烯酸月桂酯。其它能用的单体有苯乙烯、乙酸乙烯酯、带支链的烷烃羧酸乙烯酯(vinyl versatate)和氯乙烯。依赖于最后组合物所需的性能，也可以使用如所需地使用这些单体中的两种和多种单体的共聚物。这里所用的术语“共聚物”包括聚合物的共混物及真正的共聚物。聚合物可以是乳液聚合物或者可以采用水可再分散粉末的形式。优选由乳液聚合形成的共聚物，其包括约占体积35至65％的固体。
选择用于碱性聚合物的单体或单体共混物时，必须记住由各个单体赋予的各种性能。例如，聚合的苯乙烯是耐碱和防水的，但是它的长期老化性能不是很好。对于有些应用，这个弱点是一种可接受的调节。聚合的乙酸乙烯酯防水性差，但是在某些应用中，如当将组合物用于基本上无水分的地下表面时，这是可以接受的。丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯聚合物具有优良的长期老化性能，和优良的防水耐碱性。碱性组分中的含水碱性聚合物的量优选占碱性组分总重量的20-50wt％，如20-49.95wt％。
在选择聚合物方面应该考虑的一种性能是用差式扫描量热法(DSC)测定的“玻璃化转变温度”或“Tg”，用相对于温度热转变的中点作为Tg值，用于DSC测量的加热速率为20℃/分钟。优选的用于碱性聚合物的Tg在-20℃至50℃的范围内，更优选0℃至40℃。适合的碱性共聚物的例子是PRIMAL^TMAC-339，这是一种丙烯酸类聚合物，其Tg＝26℃，从Rohm and Haas Co.of Philadelphia，PA获得。
所述碱性组分可包括碱性试剂。碱性试剂优选选自胺和碱土碱(alkalineearth base)。合适的胺包括氨、伯胺、仲胺和叔胺。适合的碱土碱包括碱性金属的氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐和醋酸盐。优选氨基甲基丙醇和氢氧化钙、氢氧化镁和氢氧化钡。更优选氢氧化钙。所加碱性试剂的量要足以使所述组分的pH为7或更高。典型地，碱性试剂的存在量占所述组分总重量的0.05-1wt％，优选0.1-0.3wt％。
所述碱性组分包括水合抑制剂以使组合物保持流体状态和防止石膏在混入或与酸性组分接触之前凝固。所述水合抑制剂典型地是聚羧酸的聚合物或共聚物。例子包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和富马酸的聚合物或共聚物。优选的水合抑制剂为丙烯酸或甲基丙烯酸与丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯或酰胺的共聚物，和多元羧酸酐。聚合物水合抑制剂便于采用钠或铵盐的形式。优选的水合抑制剂有聚丙烯酸均聚物或共聚物，该共聚物包括作为聚合单元的、50-99.9％重量的丙烯酸和0.1-50％重量的丙烯酰胺，如95-98％重量的丙烯酸和2-5％重量的丙烯酰胺。最优选的水合抑制剂是聚丙烯酸。适合的水合抑制剂的例子是OROTAN^TM963，Rohm and Haas Co.，Philadelphia，USA有售。其它适合用作水合抑制剂的材料包括磷酸盐(酯)或膦酸盐(酯)，如US-A-5746822中披露的。三聚磷酸钾是这种磷酸盐的一个例子。加入到碱性组分中的所述水合抑制剂的量优选占所述组分总重量的0.1-2.0wt％。
本发明的一个实施方案中，双组分组合物中的酸性组分包括酸性聚合物、填料、和活化剂。
优选地，酸性组分中所用的聚合物是含水聚合物组合物，即含水聚合物乳液、分散体或溶液。含水聚合物组合物可以是pH小于7的含水聚合物组合物。在本发明中有用的聚合物典型地是烯键式不饱和单体和其它烯键式不饱和单体的加成均聚物或共聚物，如乙烯基聚合物和丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的聚合物。聚合单体的例子包括丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯和甲基丙烯酸月桂酯。其它有用的单体是苯乙烯、乙酸乙烯酯、带支链的烷烃羧酸乙烯酯和氯乙烯。依赖于最后组合物的所需性能，也可以使用如所需地用这些单体中的两种和多种单体的共聚物。在酸性组分中所用的聚合物可以是酸性聚合物。在制备酸性聚合物中有用的酸性单体的例子是烯键式不饱和羧酸、亚磺酸和磺酸单体，包括如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和马来酸。这里所用的术语“共聚物”包括聚合物的共混物以及真正的共聚物。聚合物可以是乳液、分散体或悬浮液聚合物或者可以采用水可再分散粉末的形式。优选由乳液聚合形成的共聚物，其含有约占体积35至65％的固体。
在选择单体或单体共混物用以制备用于双组分组合物中酸性组分中的聚合物时，与选择碱性组分的碱性聚合物类似的准则也适用。酸性组分中聚合物的量优选占所述组分总重量的20-99wt％。
酸性组分中聚合物优选的Tg范围为-20℃至50℃，最优选的范围为0℃至40℃。适合的酸性共聚物的一个例子是PRIMAL^TMHA-16，是一种酸性丙烯酸酯/丙烯酰胺聚合物，其Tg＝35℃，可从Rohm and Haas Co.，Philadelphia，USA获得。
所述双组分组合物的酸性组分可包括填料。合适的填料，也叫作增量剂的例子有沙子、云母、二氧化硅、氧化铝和粉煤灰，优选二氧化硅和/或氧化铝。典型地，填料占所述酸性组分总重量的40-80％，优选60-75％。
所述双组分组合物的酸性组分中包括酸溶活化剂。酸溶活化剂的需要量与α石膏和水合抑制剂在组合物中的含量有关。当其它组分例如聚合物和填料存在时，活化剂优选的添加量占所述酸性组分总重量的0.1至6.0％，更优选0.1至4.0％。适合的活化剂包括能提供酸性阳离子的金属盐。优选的金属盐有硫酸铝、硫酸钙、硫酸铁、硫酸锌和氯化铁。对于该组合物最优选的活化剂是硫酸铝。
优选所述双组分组合物的碱性和酸性组分在含水介质中是各自流动的分散体。“含水介质中的分散体”表示碱性和酸性组分中的成分与介质混合，该介质是一种含水量大于所述介质重量50％的单一连续相。希望这些成分在含水介质中可溶或部分可溶，在含水介质中溶解并且材料的平衡体分散于含水介质中。典型地，当碱性和酸性组分都是流体状态时，它们混合的体积比分别为从95∶5到5∶95。最佳比通过考虑如要处理的表面、固化所需的时间、设备性能和其它有关加工条件等因素决定。
所述双组分组合物中所使用的水的总量优选为正好足以使石膏完全水合，尽管组合物中包含例如多至100％或更多过量的水也是合适的。例如，有时过量的水会给组合物带来有益的流动性。该含水量的自调平地板组合物会快速凝固，形成坚固涂层。任何超过用于使石膏完全水合的水量会对干燥涂层的硬度产生影响，会使干燥时间更长，因为过量的水必须靠蒸发除去。另一方面，如果使用的水太少，干燥涂层的硬度也会受影响。双组分组合物中水的适当用量可以由本领域的技术人员容易地确定。优选地，所有所需的水从含水聚合物组合物中获得，虽然可以向两组分中的任意一种中加入任何额外所需的水。
为辅助加工、操作或配方，可以向组合物中加入其它成分，其中一些成分可以加到碱性或酸性组分中或可以加到混合物中。常规地在涂料中使用的成分包括消泡剂、表面活性剂、流变调节剂、凝固控制剂、聚结剂、天然和合成纤维、及膨胀剂。
如在EP-A-1316537和2002年9月20日提交的欧洲专利申请No.02292326.2中描述了适合作为自调平地板组合物的组合物，在此引用其内容作为参考。
当混合物用于地板时，其厚度典型地是0.1至10mm，优选0.5至5mm，最优选1至2mm。有时，如在地板下埋暖气管或电缆时，就需要采用更厚的自调平地板组合物，如多至50mm或更厚。即使在这样更高的厚度下，组合物也能快速地凝固和干燥，但是可以理解这些时间明显长于常规的较薄的涂层。
用加压喷雾供料器来施用混合的组合物是最方便的。将碱性和酸性组分通过分离的软管或管道系统送入单个或双重供料器喷嘴，在这里两者可以通过双重喷嘴同时喷射到基底上，也可以作为共混物经过单一喷嘴喷射到基底上。
施用混合物形成的涂层靠重力沉淀在顶部水泥层上形成平坦的表面涂层。此外，它可以提供基本上不透水的涂层。取决于大气条件和所用组合物中水和引发剂的量，厚度在1至2mm范围内的涂层，其凝固的时间小于1小时，优选小于10分钟，更优选小于3分钟。一旦自调平地板组合物已经凝固，充分干燥使得铺覆地面覆盖材料的时间优选小于12小时，更优选小于6小时，还更优选小于1小时。
自调平地板组合物的凝固和干燥时间小于7小时是非常有利的：能使地板比用常规的自调平组合物更快地铺上地面覆盖材料。而且，碱性和酸性聚合物的使用提供了最方便的方法使组分呈碱性和酸性。由所述组合物带来的其它好处包括以下的一种或多种：改进的耐磨性、改进的防水性、改进的与基底的粘附力、凝固的涂层不易碎及由此带来的不易裂化、并且不依靠现场水的供应。
下面的实施例用于举例说明本发明，结果由测试方法得到。
样品制备：
由包括组分A和组分B(如2002年9月20日提交的欧洲专利申请No.02292326.2中所述的)的双组分组合物制备自调平地板组合物。自调平地板组合物的制备是向1000g组分A中加入450g的组分B，然后用机械搅拌器混合1分钟。将在#4轴1.5rmp条件下布氏粘度为25,000cPoise的流态混合物浇铸到2.5立方厘米的聚硅氧烷模具中，也可以浇铸到12cm×1.8cm×1.2cm弹性棒(flexural bars)模具中，然后在脱模和在23℃相对湿度为50％的控温室(CTR)中保存之前让其固化45分钟。未凝固组合物的残余物作为提供3mm厚度涂层的自调平地板组合物施用于固化的混凝土上，让其凝固，然后转移到CTR。
组分A包括下列成分：
成分                       g/100g组分A
碱性丙烯酸类粘合剂         13(聚合物固体)
水^*                       16
α石膏(CaSO₄·0.5H₂O)    68(固体)
聚丙烯酸(延缓剂)            0.2(聚合物固体)
氢氧化钙                    0.05(固体)
表面活性剂、消泡剂、聚结剂  每种＜1(固体)
^*水包括来自丙烯酸类粘合剂(聚合物乳液)中的水、所提供的含水添加剂中的水和另外向该批料中添加的1g水。
组分B包括下列成分：
成分                    g/100g组分B
酸性丙烯酸类粘合剂      12(聚合物固体)
水^*                    19
三水氧化铝              66(固体)
十八水合硫酸铝          1.3(固体)
表面活性剂、消泡剂、聚结剂  每种＜1(固体)
^*水包括来自丙烯酸类粘合剂(聚合物乳液)中的水、所提供的含水添加剂中的水和另外向该批料中添加的4g水。
将组分A和B如上述混合，即将1000g组分A和450g组分B混合，混合物包括16.9％的水分。石膏的水合和凝固在制备混合物的45分钟内消耗了大约50％的水分。
强度测试：
在开始混合以后的不同时间，按照ASTM C109对3组立方体进行压缩强度测试。按照ASTM C78-02对3组棒进行挠曲强度测试。按照ASTM D4541，用范围在0-3.5MPa的Elcometer106粘合性测试仪，在3个分离的被涂覆的混凝土区域测试自调平地板组合物对混凝土的粘结强度。
时间：    4小时     24小时    7天
压缩：    4.7MPa    6.0MPa    8.6MPa
挠曲：    1.7MPa    2.1MPa    6.6MPa
粘结强度：--        1.3MPa    ＞1.8MPa^*
*在7天的测试中，用于将测试棒粘接到自调平地板组合物上的环氧树脂在1.8MPa断裂；自调平地板和混凝土之间的粘结没有破坏。
干燥测试
观察到作为3mm涂层用于混凝土时自调平地板组合物易于形成平坦的顶部表面。而且，在施用12小时后，涂层已足够干燥使地板覆盖材料能铺到干燥组合物上。