EP3209707A1 - Mono- and bisalkylene trialkoxysilanes as dispersants for hydraulic binders - Google Patents
Mono- and bisalkylene trialkoxysilanes as dispersants for hydraulic bindersInfo
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- EP3209707A1 EP3209707A1 EP15784296.4A EP15784296A EP3209707A1 EP 3209707 A1 EP3209707 A1 EP 3209707A1 EP 15784296 A EP15784296 A EP 15784296A EP 3209707 A1 EP3209707 A1 EP 3209707A1
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Definitions
- the present invention relates to mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes as such and to a process for their preparation and to their use as dispersants in aqueous suspensions of aggregates and hydraulic binders.
- the invention also relates to the aqueous suspensions as such.
- Aqueous suspensions of an aggregate and a hydraulic binder are often added adjuvants in the form of dispersants to influence their chemical and / or physical properties. This serves, in particular, to prevent the formation of solid agglomerates and to disperse the particles already present and newly formed by hydration so as to suppress the sedimentation tendency and the processability, such as kneadability, spreadability, sprayability, pumpability or flowability, to improve.
- diluents water reducers or flow agents.
- Conventionally used flow agents are, for example, sulfonated melamine-formaldehyde condensates (SMF), sulfonated naphthalene-formaldehyde condensates (SNF) or lignosulfonates.
- SMF sulfonated melamine-formaldehyde condensates
- SNF sulfonated naphthalene-formaldehyde condensates
- lignosulfonates lignosulfonates.
- the new-generation superplasticizers / water-reducing agents are polycarboxylate esters and ethers.
- comb polymers These generally consist of a main chain based on poly (meth) acrylate and a plurality of side chains attached via ester groups, and are often referred to as comb polymers. While the backbone is negatively charged at alkaline pHs due to the numerous carboxylate groups, the side chains, such as polyethylene glycol side chains, usually have no charge. Due to the negatively charged main chain, the polycarboxylate esters or ethers are adsorbed on charged particle surfaces, where they form a more or less dense polymer layer. The amount of adsorbed polymer and the type of side chain of the polymer determine the density and thickness of the polymer. lymer für, which in turn influences the flowability of the suspension.
- the dispersing effect is decisively influenced by the steric interactions produced by the polyethylene glycol side chains. Effects on the dispersing effect have both length and density of the side chains.
- EP 0 803 521 A1 discloses, for example, block copolymers comprising polyalkylene glycol and polyglyoxylate structural units and their use as cement dispersants.
- other superplasticizer / water reducing agents which differ from the described polycarboxylate polymers in that they have no carboxylate groups. Instead, they have other acid groups, such as phosphonic acid groups, which are also negatively charged at high pHs, such as the carboxylate groups.
- No. 5,879,445 A discloses compounds which comprise at least one phosphonic aminoalkylene group and at least one polyoxyalkylated chain and their use as flow agents for aqueous suspensions of mineral particles and hydraulic binders.
- EP 444 542 discloses polyethyleneimine phosphonate derivatives as flow agents / water reducers which allow the viscosity of deep well cement compositions to be lowered to such an extent that they are pumpable even in the presence of salts under turbulent flow conditions.
- EP 1203046 B1 describes flow agents / water reducing agents with alkylene trialkoxysilane groups of the general formula
- R is independently selected from H, methyl, ethyl, propyl and styrene
- R 1 is selected from H, Ci-Cis-alkyl, phenyl, benzyl and alkylsulfonate;
- R 2 is selected from H, Ci-C6-alkyl
- n is a number from 10 to 500 and
- dispersants can lower the viscosity of building material mixtures containing hydraulic binders, which allows an improvement of the flow properties and thus also of the processability. But they often have a less pronounced dilution effect and / or bring about undesirable side effects, such as a noticeable delay in setting, segregation of the mixture and bleeding of the mixing water. They are therefore particularly limited use, especially when a short setting time of the hydraulic binder is desired. In order to achieve the desired processability improvement, especially pumpability, these existing dispersants would have to be used in amounts at which such side effects would increase.
- the object underlying the present invention is to provide a dispersant which is particularly suitable as a flow agent / water reducing agent in aqueous suspensions of aggregates and hydraulic binders, without the setting time of the hydraulic binder is greatly delayed.
- the invention therefore relates to mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I)
- -Y- is -O- or -N (R 9 ) 2 - a -;
- Each of Z is the same or different and selected from the group consisting of -O- and -CHR 4b -;
- n is a natural number from 1 to 20;
- n is a natural number from 7 to 200;
- Each R 1 is the same or different and is selected from the group consisting of methyl, ethyl, n -propyl, iso -propyl, n -butyl, iso -butyl, sec -butyl, tert -butyl and phenyl;
- R 2 , R 3 , R 4a and R 4b are each the same or different and selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl; or
- R 2 forms together with R 4a an alkylene chain -R 2 -R 4a -, wherein the alkylene chain is selected from the group consisting of -C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2 - and -C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2 -, and R 3 and R 4b are each the same or different and selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl; or
- R 2 forms together with R 4b an alkylene chain -R 2 -R 4b -, wherein the alkylene chain is selected from the group consisting of -C (R 5 ) 2 - and -C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2 -, and R 3 and R 4a are each the same or different and selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl;
- Each R 5 is the same or different and is selected from the group consisting of H and linear or branched C 1 -C 6 -alkyl;
- Each R 6 is the same or different and selected from the group consisting of H, methyl and ethyl;
- R 7 is selected from the group consisting of linear or branched Ci-C2o-alkyl, Ci-C 20 alkanoyl, and C 7 -C 20 -Aryloyl;
- R 8 and R 9 are the same or different and are selected from the group consisting of H, linear or branched Ci-C2o-alkyl, C 2 -C 2 -alkenyl, C 2 -C 2 o-alkynyl, Ci- C 2 o -alkanoyl, C 3 -C 2 o-alkenoyl, and (jo-carboxy- (C 1 -C 6 -alkyl) carbonyl and salts thereof, (C 1 -C 4 -carboxy- (C 2 -C 6 -alkenyl) carbonyl and salts thereof, and C7-C 2 o-aryloyl.
- the mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) do not necessarily have anionic groups, as do the dispersants known from the prior art. They may presumably be bound covalently to silicate phases of solid particles of the hydraulic binder under the basic conditions prevailing in the aqueous suspension. The trialkoxysilane group presumably acts as an anchor in order to fix the polyoxyalkylene chain to the particle surface.
- the term "flow agent" is to be understood as meaning an additive which leads to the improvement of the processability and, if appropriate, to the reduction in the water requirement in the production of aqueous, hydraulic binder-containing Sus pensions.
- C 1 -C 6 -alkyl encompasses both the acyclic hydrocarbon groups methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, isobutyl, tert-butyl , n-pentyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 1, 1-dimethylpropyl, 2,2-dimethylpropyl, 1, 2-dimethylpropyl, 1-ethylpropyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 2- Methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl, 1,1-dimethylbutyl, 1, 2-dimethylbutyl, 1, 3-dimethylbutyl, 2,2-dimethylbutyl, 2,3-dimethylbutyl, 3,3-dimethylbutyl, 1-ethylbutyl , 2-e
- C 1 -C 10 -alkyl encompasses all saturated, cyclic or acyclic hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms, meaning that in addition to the hydrocarbon groups listed above with reference to "C 1 -C 6 -alkyl", n-heptyl, 5-methylhexyl, 2-ethyl-3-methylbutyl, n-octyl, 5-methylheptyl, 4,4-dimethylhexyl, 3-ethylhexyl, 2-ethyl-3-methylpentyl, n-nonyl, n-decyl, cyclodecyl and decalinyl.
- C 1 -C 20 -alkyl which, in addition to the hydrocarbon groups mentioned in connection with the term “C 1 -C 10 -alkyl”, also especially n-undecyl, n-dodecyl, n-tridecyl, n-tetradecyl , n-pentadecyl, n-hexadecyl, n-heptadecyl, n-octadecyl, n-nonadecyl, n-eicosanyl.
- C 2 -C 20 alkenyl in the context of the present invention refers to cyclic or acyclic hydrocarbon groups having 2 to 20 carbon atoms which contain one or more olefin groups
- C 2 -C 20 alkenyl includes, in addition to the acyclic groups Hydrocarbon groups having 2 to 6 carbon atoms (acyclic "C 2 -C 6 alkenyl") vinyl, prop-1-enyl, prop-2-enyl (allyl), methallyl, 1-methylallyl, homoallyl, but-2-enyl, pent -1-enyl, pent-2-enyl, pent-3-enyl, 1-methylbut-1-enyl, 2-methylbut-1-enyl, 3-methylbut-1-enyl, 1 -
- C 2 -C 20 -alkynyl denotes hydrocarbon groups having 2 to 20 carbon atoms which contain one or more carbon-carbon triple bonds
- C 2 -C 20 -alkynyl in particular comprises ethynyl Prop-2-ynyl, but-2-ynyl, but-3-ynyl, 1-methylprop-2-ynyl, pent-2-ynyl, pent-3-ynyl, pent-4-ynyl, 1-methyl-but 2-ynyl, 1-methylbut-3-ynyl, 2-methylbut-3-ynyl, hex-2-ynyl, hex-3-ynyl, hex-4-ynyl, hex-5-ynyl, heptynyl, octynyl, nonynyl , Decynyl, undecynyl, dodecynyl, tridecin
- C 1 -C 20 -alkanoyl encompasses all cyclic or acyclic alkylcarbonyl groups having 1 to 20 carbon atoms
- C 1 -C 20 -alkanoyl encompasses formyl, ethanoyl (acetyl), propanoyl, butanoyl, 2-methylpropanoyl, pentanoyl, 2-methylbutanoyl, 3-methylbutanoyl, 2,2-dimethylpropanoyl, cyclopentanoyl, hexanoyl, 2-methylpentanoyl, 3-methylpentanoyl, 4-methylpentanoyl, 2,2-dimethylbutanoyl, 2,3-dimethylbutanoyl, 3,3-dimethylbutanoyl, cyclohexanoyl, heptanoyl, 2-methylhexanoyl, 3-methylhex
- the expression "u) -carboxy- (C 1 -C 6 -alkyl) carbamoyl” encompasses all carboxy-functional (COOH) -substituted acyclic alkylcarbonyl groups having a total of 3 to 8 carbon atoms
- the term "C 1 -C 6 -alkyl” in parentheses has the meaning already defined above. Examples of such ⁇ -carboxy (Ci-C6-alkyl) carbonyls are 2-carboxy-ethanoyl (1-carboxy-methylcarbonyl), 3
- Carboxy-propanoyl (2-carboxyethylcarbonyl), 4-carboxybutanoyl (3-carboxypropylcarbonyl) and 3-carboxy-2-methylpropanoyl (corresponding to 2-carboxy-1-methylethylcarbonyl).
- C 2 -C 6 -alkenyl in parentheses has the meaning already defined above Examples of such oo-carboxy (C 2 -C 6 -alkenyl) carbonyls are 2-carboxy-ethenylcarbonyl and 3-carboxy-prop-1 -
- salts of (jo-carboxy- (C 2 -C 6 -alkenyl) carbonyl are to be understood as meaning (jo-carboxy- (C 2 -C 6 -alkenyl) carbonyls” in which the hydrogen is carboxy Functionality (COOH) by a metal, in particular an alkali or alkaline earth metal (preferably Li, Na, K, [Mg] o, 5 or [Ca] o, s) is replaced by the term "C7-C2o-aryloyl”
- m in the mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) is a natural number of 1 to 10, particularly preferably a natural number of 1 to 5 and very particularly preferably 1 to 3.
- n is preferably a natural number of from 1 to 150, more preferably a natural number of from 16 to 125, and most preferably a natural number of from 21 to 125.
- R 1 in the mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) is independently selected from methyl, ethyl, tert-butyl and phenyl. More preferably, R 1 is independently selected from methyl and ethyl. R 5 is preferably H.
- R 6 is independently selected from the group consisting of H, methyl and ethyl.
- H, methyl and ethyl for example, can be arranged randomly distributed on the polyethylene oxide chain consisting of n alkylene oxide units or in the form of one or more blocks of identical R 6 in each case.
- a "block of identical R 6 " is to be understood as meaning a part of the polyethylene oxide chain consisting of at least 2 directly adjacent alkylene oxide units, in which the alkylene oxide units have identical R 6.
- R 8 in the mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) is preferably selected from the group consisting of H, C 1 -C 20 -alkanoyl, C 7 -C 20 -arylyloxy, carboxy- (C 1 -C 6 -alkyl) carbonyl and carboxy ( C2-C6 alkenyl) carbonyl.
- the mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes have the formula (I-b),
- -Y- in general formula (I) is -N (R 9) 2 - a - and a is the first
- R 9 is selected from the group consisting of linear or branched C 1 -C 20 -alkanoyl, C 7 -C 20 -aryloyl, carboxy- (C 1 -C 6 -alkyl) carbonyl and carboxy- (C 2 -C 6 -alkenyl) carbonyl.
- R 9 R 8 and selected from the group consisting of C 1 -C 20 -alkanoyl, C 7 -C 20 -aryloyl, carboxy- (C 1 -C 6 -alkyl) carbonyl and carboxy (C 2 -C 6) alkenyl) carbonyl.
- -Y- in general formula (I) is -O-, and a is 1.
- the mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) are characterized in that -Z- is -O-.
- R 2 , R 3 and R 4a in the general formula (I) are preferably identical or different and selected from the group consisting of H and linear or branched C 1 -C 10 -alkyl.
- Mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of this preferred embodiment fall under the formula (Ic),
- -Z- is -O-
- -Y- is -N (R 9) 2 - a -
- a 1
- R 9 R 8
- R 9 is selected from the group consisting of C 1 -C 20 -alkanoyl, C 7 -C 20 -aryloyl, carboxy- (C 1 -C 6 -alkyl) carbonyl and carboxy- (C 2 -C 6 -alkenyl) carbonyl.
- R 2 together with R 4a form an alkylene chain -R 2 -R 4a -, where this alkylene chain is selected from the group consisting of -C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2 - and -C (R 5 ) 2-C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2 -, and R 3 and R 4b are each the same or different and selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl; or R 2 together with R 4b forms an alkylene chain -R 2 -R 4b -, where this alkylene chain is selected from the group consisting of -C (R 5 ) 2 and -C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2-, and R 3 and R 4a are the
- Particularly preferred mono- and bis-alkylene-alkoxysilanes of this embodiment have the formula (I-d1), (I-d2), (I-d3) or (I-d4),
- R 3 , R 4a and R 4b are each the same or different and selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl.
- the present invention also relates to mono- and bis-alkylene-2-alkoxysilanes of the formula (I-d11),
- the mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) can be added diluted or undiluted at different stages of the preparation of aqueous suspensions, namely already in the preparation of the binder or only at the stage of making the binder with water. They may therefore be added, for example, during the grinding of cement before, together with or after the addition of grinding aids, early strength enhancers, other flow agents and water reducers, or alone. They can also be sprayed on components of or on ready-mixed dry mortar mixtures. They exert their effect at the time when the powdered mixtures or granules are contacted with water for use in the form of aqueous suspensions.
- the mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) are generally water-soluble or water-dispersible. They can be liquid or solid, often having a waxy consistency. It is advantageous to provide the mono- and / or Bisalkylentrialkoxysilane of the general formula (I) in the form of an aqueous solution in order to facilitate the dosage in the possible applications.
- This aqueous solution may contain other additives such as deaerators, defoamers, emulsifiers and the like.
- mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) as powder or else as powder which contains a carrier, for example silica or CaCO 3, or as flakes.
- a carrier for example silica or CaCO 3
- the present application also relates to the use of mono- and / or bis-alkyltrialkoxysilanes of the general formula (I) as dispersants in aqueous suspensions of an aggregate and of a hydraulic binder.
- the aqueous suspension is generally a building material mixture, preferably concrete or mortar.
- alkylene trialkoxysilane When mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) are used as dispersants for aqueous suspensions of an aggregate and a hydraulic binder, the alkylene trialkoxysilane presumably binds covalently to silicate phases of particles of the hydraulic binder. Accordingly, alkylene trialkoxysilane should, for example, bind to tricalcium silicate (alite) and / or dicalcium silicate (belite) phases of the clinker particles in the cement. Of course, it should also bind to silicate phases present in the selected aggregate.
- alite tricalcium silicate
- belite dicalcium silicate
- Mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) are therefore particularly suitable for hydraulic binders which have a SiO 2 content of at least 2% by weight, based on the dry mass of the hydraulic binder.
- Hydraulic binders are understood as meaning binders which, after mixing with Hardening water both in the air and under water, and after hardening remain firm and stable even under water.
- the amount of mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilane of the general formula (I) used depends on the requirements imposed on the aqueous suspension.
- the mono- and / or bis-alkylenetrialkoxysilanes are used in an amount of 0.005 to 5.0% by weight, based on the dry weight of the hydraulic binder, in the aqueous suspension.
- the mono- and / or Bisalkylentrialkoxysilane of the general formula (I) in an amount of 0.01 to 2.0 wt .-%, particularly preferably in an amount of 0.01 to 1, 0 wt .-%, based on the dry weight of the hydraulic binder used.
- the mono- and / or bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) may be added prior to the addition of the other components, simultaneously with one or more other components, or after the addition of the other components.
- the entire amount of mono- and / or Bisalkylentrialkoxysilanen can be added all at once or in portions.
- Preferred hydraulic binders are selected from cement, hydraulic lime and geopolymeric silicate binder.
- the hydraulic binder is selected from cement and geopolymeric silicate binder.
- the hydraulic binder is selected from Portland cement, Portland metallurgical cement, Portland silicate cement, Portland pozzolana cement, Portland fly ash cement, Portland slate cement, Portland limestone cement, Portland composite cement, Blast-furnace cement, Pozzolana cement, Composite cement and mixtures thereof.
- aggregate is understood to mean all types of aggregates which can be enclosed in hydraulic binders and have suitable stability in space.
- the aggregates can originate from natural deposits or arise from the recycling of building materials or as an industrial by-product Suitable aggregates include, for example, unbroken gravels and sand, crushed stone, chippings, crushed sands, rocks, blast furnace slag, clinker fracture, recycled concrete chippings, pumice, lava sand, lava kies, kieselguhr, expanded slate, expanded clay, ironworks, barite, magnetite, hematite, limonite and Scrap metal.
- water for the aqueous suspension for example, drinking water, groundwater and natural surface water (e.g., river, lake, spring) are suitable.
- natural surface water e.g., river, lake, spring
- the present invention also relates to an aqueous suspension containing as dispersing agent the mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) and an aggregate and a hydraulic binder.
- the exact amount of hydraulic binder used in the aqueous suspension, as well as the ratio of water to hydraulic binder, are critically dependent on the requirements placed on the aqueous suspension and on the cured solid which forms therefrom.
- the type and quantity of these components that are to be used for a specific application are specified, for example, in numerous DIN EN standards.
- concrete and its individual components contain information in the following standards: DIN EN 206-1, DIN EN 197, DIN EN 12620, DIN EN 13139, DIN EN 13055-1, DIN EN 934-2, DIN EN 14889, DIN EN 1008.
- DIN EN 998-2 standard in particular specifies the type and quantity of the components to be used in each case for special applications.
- the content of hydraulic binder is between 100 and 600 kg / m 3
- the content of aggregate between 1000 and 3000 kg / m 3
- the water content between 50 and 600 kg / m 3 , based on one m 3 of aqueous suspension.
- the ratio of water to hydraulic binder is 0.3 to 0.6.
- the amount of mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilane of the general formula (I) in the aqueous suspension is generally 0.005 to 5.0 wt .-%, preferably 0.01 to 2.0 wt .-% and particularly preferably 0.01 to 1, 0 wt .-%, based on the dry weight of the hydraulic binder used.
- additives within the meaning of the present invention are liquid, pulverulent or granulated substances which can be added to the suspension in small amounts, based on the dry mass of the hydraulic binder
- Suitable additives include setting accelerators, setting retardants, air entraining agents, sealants, foaming agents, defoamers, solidification accelerators, hardening accelerators, corrosion inhibitors, sedimentation reducers, other flow agents and water reducing agents, for example polycarboxylate ethers, betanaphthylsulfonic acid-formaldehyde condensates (US Pat. BNS), lignosulfonate, sulfonated melamine-formaldehyde condensate and mixtures thereof.
- additives and fibers may also be present in the aqueous suspension.
- additives in the sense of the present invention are fine inorganic or organic substances which are used to purposefully improve properties, including virtually inactive additives such as minerals or pigments, as well as pozzolanic or latent hydraulic additives such as trass, fly ash, silica fume and "Slurry” in the sense of the present invention are steel fibers, polymer fibers and glass fibers of different sizes.
- the present invention also provides a process for the preparation of mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) with the steps:
- Y, Z, m, n, R 1 , R 2 , R 3 , R 4a , R 5 , R 6 and R 7 have the abovementioned meaning
- C 1 -C 6 -alkylene encompasses the acyclic hydrocarbon units methylene, ethylene, n-propylene, 1-methylethylene, n-butylene, 1-methylpropylene, 2-methylpropylene, 1, 1-dimethylethylene, n-pentylene, 1-methylbutylene, 2-methylbutylene, 3-methylbutylene, 1, 1-dimethylpropylene, 2,2-dimethylpropylene, 1, 2-dimethylpropylene, 1-ethylpropylene, n-hexylene, 1-methylpentylene, 2- Methylpentylene, 3-methylpentylene, 4-methylpentylene, 1,1-dimethylbutylene, 1,2-dimethylbutylene, 1,3-dimethylbutylene, 2,2-
- C 2 -C 6 alkenylene includes the acyclic hydrocarbon moieties of from 2 to 6 carbon atoms ethenylene, prop-1-enyl, prop-2-enyl, 2-methylprop-2-enylene, 1-methylprop-2 - enylene, but-3-enylene, but-2-enylene, pent-1-enylene, pent-2-enylene, pent-3-enylene, 1-methylbut-1-enylene, 2-methylbut-1-enylene, 3 Methylbut-1-enylene, 1-methylbut-2-enylene, 2-methylbut-2-enylene, 3-methylbut-2-enylene, 1-methylbut-3-enylene, 2-methylbut-3-enylene, 3 Methylbut-3-enylene, 1-ethylprop-1-enylene, 1-ethyl-prop-2-enylene, hex-1-enylene, hexane
- Example 1 Synthesis of Inventive (Polyoxyethylene) Amino-bis-Alkyltrimethoxysilane of the Formula (I-b5)
- the (polyoxyalkylene) trioxypropylenamino-bis-methylene phosphonic acid (VI)) is prepared according to FR 2696736, Example 1 b starting from Jeffamine ® M 1000th
- the mortar components are mixed for 90 seconds, then with an aqueous mixture containing a flow agent (0.10 to 0.20 wt .-% based on the dry weight of the cement) and Degressal ® SD 40 as a defoamer (7 wt .-% based on the dry weight of the corresponding flow agent) was added and mixed for another 60 s.
- the mortar thus prepared is poured into two layers in a truncated cone shape, wherein each layer of mortar with 10 slight shocks is distributed by plunger so that a uniform filling of the truncated cone shape is achieved. Thereafter, the protruding mortar is stripped flush.
- the setting funnel is slowly withdrawn vertically upwards and the mortar is spread by 15 strokes (one stroke per second).
- the diameter of the mortar cake is measured at two mutually perpendicular points. The mean of these two measurements is given as slump in Table 1.
- [1 i additive contains beside each 7 wt .-% of the defoamer Degressal ® SD 40 Relative to the dry weight of the respective flow agent.
- silanes (1-1 a), (1-a2), (1-a4), (1-b1) , (l-b2), (l-b3), (l-b6), (l-a5), (l-b5) succeed in the mortar to liquefy to higher spreading dimensions.
- Bissilane (l-a1), (l-a2) or (l-b1) leads to an increase in the slump of about 3 to 5 cm. This can be further increased by increasing the amount of flux (see Ex. 14, 16, 18-20, 24, 25, 27 and 28). In comparison with the bisphosphonic acid VI (Example 26), a greater increase in the slump is achieved with the inventive flow agents at the same amount (see Ex. 14, 16, 18-20, 24, 25, 27, 28).
- the polycarboxylate ether (PCE) V of the comparative example (Example 21) is approximately comparable to the flow agents according to the invention in the case of short test times with respect to the effect of liquefying the mortar on certain spreading dimensions. However, the effect decreases faster and can no longer be determined over 90 minutes.
- the viscosity is a measure of the flowability and in the present context also a measure of the pumpability and processability of the fresh mortar. Lower viscosity values lead to a better processability, in particular to a better pumpability of the fresh mortar. In addition, the placement of the fresh mortar in forms is simplified.
- the viscosity is measured on an Anton Paar Rheometer MCR 102.
- the mortar used for these measurements is manufactured according to DIN EN196-1, as described above.
- the measuring system uses a special cell for building materials (BMC-90).
- the stirrer ST59-2V-44.3 / 120 is used. 10 measurements are taken at a shear rate of 10 S "1. The measurement time of each measurement is 5 seconds Between the measurements, the system is allowed to stand for 595 seconds without stirring The values for the dynamic viscosity are shown in the table 2 shown.
- [1 i additive contains beside each 7 wt .-% of the defoamer Degressal ® SD 40 based on the dry weight of the respective flow agent.
- the bis-silanes (1-a1), (1-a3), (1-a4) and (1-b1) to (1-b4) (Examples 34, 36 and 38 to 43) of the invention produce at least a certain amount in comparison to PEC (V) (Example 30) a significantly slower increase in dynamic viscosity.
- the viscosity values are in most cases below the values which are achieved by using the flow agent bisphosphonic acid (VI) (Example 29).
- Example 31 of Table 2 shows that at low dosages of bissilane no PCE can be saved. However, a small increase in the viscosity-reducing effect can be achieved by a small addition of bissilane to a normal-dose PCE (Example 32). This effect is limited in time.
- the mortar for the prism-shaped specimens is prepared according to DIN EN 196-1, as described above. However, with the difference that the additives are added directly to the cement with the water, even before the sand is added. For each value to be determined, three mortar prisms are produced to compensate for any measurement uncertainties.
- the prismatic molds measuring 40 x 40 x 160 mm are mounted on a vibrating table. Then, the mortar is poured uniformly into the prism shapes and compacted by vibration over a period of 120 seconds (amplitude of vibration: 0.7 mm). Then the molds are stretched out and excess mortar is stripped flush. The molds are covered and stored for 24 hours until stripping at 20 ° C and a humidity of 90% in accordance with standards. The prepared mortar test specimen is then removed from the mold and stored at 20 ° C and 90% humidity until immediately before the start of the measurement.
- Table 3 shows the flexural strength values determined on the basis of mortar prisms (mean values of three measured values each).
- [1 i additive contains beside each 7 wt .-% of the defoamer Degressal ® SD 40 based on the dry weight of the respective flow agent.
- the preparation of the mortar is carried out according to DIN EN 196-1, as described above in connection with the application examples 46 to 55.
- the additives are also added here already at the beginning of the mortar production with the water.
- the freshly prepared mortar is placed in a container.
- a temperature sensor K-type temperature sensor, B & B Thermo-Technik GmbH
- a second container is filled with auxiliaries-free mortar and also added to a temperature probe.
- the containers are then sealed and placed in a suitable manner by arrival of bringing insulating plates (Basotect ®) isolated.
- the temperature is measured for several hours (digital 4-channel thermometer, Voltcraft, PC Plus software, Voltcraft, K-type temperature sensor, B & B Thermo-Technik GmbH) and the time at which the maximum temperature is reached , The difference between the two times (delay time) is shown in Table 5 below.
- Table 5 Table 5
- [1 i additive contains beside each 7 wt .-% of the defoamer Degressal ® SD 40, Relative to the dry weight of the respective flow agent.
- application examples 12 to 63 show that the mono- and bis-silanes (Ia) and (Ib) according to the invention are equally suitable for liquefying mortar at a fixed water / cement value as the polycarboxylate ethers frequently used for this purpose, such as PCE (V).
- PCE PCE
- the viscosity of the mortar but when using the mono- and bis-silanes (la) and (lb) according to the invention increases by far not so fast, which improves the processability of the mortar and in particular prolongs the period in which Processing (pumping, installation, distribution) of mortar is possible.
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Abstract
The invention relates to mono- and bisalkylene trialkoxysilanes of general formula (I), wherein –Y– stands for –O– or –N(R9)2-a–; each –Z– is the same or different and is selected from the group consisting of –O– and –CHR4b–; a stands for 1 if –Y– equals –O– and for 1 or 2 if –Y– equals –N(R9)2-a–; m is a natural number from 1 to 20; n is a natural number from 7 to 200; each R1 is the same or different and is selected from the group consisting of methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, and phenyl; and R2, R3, R4a, R4b, R5, R6, R7, R8, and R9 each stand independently for H, suitable linear or branched C1-C20 alkyl or possibly C2-C20 alkenyl, C2-C20 alkynyl, C1-C20 alkanoyl, C3-C20 alkenoyl, ω-carboxy-(C1-C6 alkyl)carbonyl, and ω-carboxy-(C2-C6 alkenyl)carbonyl and/or C7-C20 aryloyl. The invention further relates to methods for producing said mono- and bisalkylene trialkoxysilanes, the to use of said mono- and bisalkylene trialkoxysilanes as dispersants in aqueous suspensions of gravels and of hydraulic binders, and to said aqueous suspensions as such.
Description
Mono- und Bisalkylentrialkoxysilane als Dispergiermittel für hydraulische Bindemittel Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft Mono- und Bisalkylentrialkoxysilane als solche und ein Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung als Dispergiermittel in wässrigen Suspensionen aus Gesteinskörnungen und hydraulischen Bindemitteln. Die Erfindung betrifft auch die wässrigen Suspensionen als solche. Wässrigen Suspensionen aus einer Gesteinskörnung und einem hydraulischen Bindemittel werden zur Beeinflussung ihrer chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften häufig Hilfsmittel in Form von Dispergiermitteln zugesetzt. Dies dient insbesondere dazu, die Bildung von Feststoffagglomeraten zu verhindern, sowie die bereits vorhandenen und durch Hydratation neu gebildeten Teilchen zu dispergieren, um auf diese Weise die Sedimentationsneigung zu unterdrücken und die Verarbeitbarkeit, wie Knetbarkeit, Streichfähigkeit, Spritzbarkeit, Pump- barkeit oder Fließfähigkeit, zu verbessern. Dieser Effekt wird auch gezielt bei der Herstellung von Baustoffmischungen, welche hydraulische Bindemittel wie Zement, Putz- und Mauerbinder oder Hydraulischen Kalk enthalten, ausgenutzt. Um diese hydraulische Bindemittel enthaltenden Baustoffmischungen in eine gebrauchsfertige, verarbeitbare Form zu überführen, ist in der Regel wesentlich mehr Wasser zum Anmachen erforderlich, als für den nachfolgenden Hydratations- bzw. Erhärtungsprozess notwendig wäre. Das überschüssige, später verdunstende Wasser kann aber dazu führen, dass sich Hohlraumanteile im Betonkörper ausbilden, welche dessen mechanische Festigkeit und Beständig- keit signifikant verschlechtern. The present invention relates to mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes as such and to a process for their preparation and to their use as dispersants in aqueous suspensions of aggregates and hydraulic binders. The invention also relates to the aqueous suspensions as such. Aqueous suspensions of an aggregate and a hydraulic binder are often added adjuvants in the form of dispersants to influence their chemical and / or physical properties. This serves, in particular, to prevent the formation of solid agglomerates and to disperse the particles already present and newly formed by hydration so as to suppress the sedimentation tendency and the processability, such as kneadability, spreadability, sprayability, pumpability or flowability, to improve. This effect is also specifically exploited in the production of building material mixtures containing hydraulic binders such as cement, plaster and brick binder or hydraulic lime. In order to convert these building material mixtures containing hydraulic binders into a ready-to-use, processable form, substantially more water is usually required for mixing than would be necessary for the subsequent hydration or hardening process. However, the excess, later evaporating water can lead to the formation of voids in the concrete body, which significantly impair its mechanical strength and durability.
Aufgrund dessen werden zur Verringerung des überschüssigen Wasseranteils bei einer vorgegebenen Verarbeitungskonsistenz und/oder zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit bei einem vorgegebenen Verhältnis von Wasser zu hydraulischem Bindemittel häufig besondere Hilfsmit- tel eingesetzt, welche im Allgemeinen als Verdünnungs-, Wasserreduktions- oder Fließmittel bezeichnet werden. Herkömmlich verwendete Fließmittel sind beispielsweise sulfonierte Mela- minformaldehyd-Kondensate (SMF), sulfonierte Naphthalinformaldehyd-Kondensate (SNF) oder Ligninsulfonate. Als Fließmittel/Wasserreduktionsmittel der neuen Generation gelten Polycarboxylatester und - ether. Diese bestehen im Allgemeinen aus einer Hauptkette auf der Basis von Poly(meth)acrylat und mehreren, über Estergruppen angebundenen Seitenketten, und werden häufig als Kammpolymere bezeichnet. Während die Hauptkette bei alkalischen pH-Werten aufgrund der zahlreichen Carboxylatgruppen negativ geladen ist, besitzen die Seitenketten, wie beispielsweise Po- lyethylenglykol-Seitenketten, gewöhnlich keine Ladung. Aufgrund der negativ geladenen Hauptkette werden die Polycarboxylatester bzw. -ether auf geladenen Partikeloberflächen adsorbiert, wo sie eine mehr oder weniger dichte Polymerschicht ausbilden. Die Menge an adsorbiertem Polymer und die Art der Seitenkette des Polymers bestimmen dabei Dichte und Dicke der Po-
lymerschicht, welche wiederum die Fließfähigkeit der Suspension beeinflusst. Während die anionische Ladung der Polycarboxylatester bzw. -ether die Adsorption an die Partikel ermöglicht, wird die Dispergierwirkung entscheidend durch die von den Polyethylenglykol-Seitenketten hervorgerufenen sterischen Wechselwirkungen beeinflusst. Auswirkungen auf die Dispergierwir- kung haben sowohl Länge als auch Dichte der Seitenketten. Because of this, in order to reduce the excess amount of water at a given processing consistency and / or to improve processability at a given ratio of water to hydraulic binder, particular adjuvants are often used, which are generally referred to as diluents, water reducers or flow agents. Conventionally used flow agents are, for example, sulfonated melamine-formaldehyde condensates (SMF), sulfonated naphthalene-formaldehyde condensates (SNF) or lignosulfonates. The new-generation superplasticizers / water-reducing agents are polycarboxylate esters and ethers. These generally consist of a main chain based on poly (meth) acrylate and a plurality of side chains attached via ester groups, and are often referred to as comb polymers. While the backbone is negatively charged at alkaline pHs due to the numerous carboxylate groups, the side chains, such as polyethylene glycol side chains, usually have no charge. Due to the negatively charged main chain, the polycarboxylate esters or ethers are adsorbed on charged particle surfaces, where they form a more or less dense polymer layer. The amount of adsorbed polymer and the type of side chain of the polymer determine the density and thickness of the polymer. lymerschicht, which in turn influences the flowability of the suspension. While the anionic charge of the polycarboxylate esters or ethers allows adsorption to the particles, the dispersing effect is decisively influenced by the steric interactions produced by the polyethylene glycol side chains. Effects on the dispersing effect have both length and density of the side chains.
EP 0 803 521 A1 offenbart beispielsweise Blockcopolymere umfassend Polyalkylenglykol- und Polyglyoxylat-Struktureinheiten und deren Verwendung als Zement-Dispergiermittel. Daneben gibt es eine Reihe anderer Fließmittel/Wasserreduktionsmittel, die sich insoweit von den beschriebenen Polycarboxylat-Polymeren unterscheiden, als sie keine Carboxylatgruppen besitzen. Stattdessen weisen sie andere Säuregruppen wie Phosphonsäuregruppen auf, die bei hohen pH-Werten allerdings, wie die Carboxylatgruppen, ebenfalls negativ geladen sind. US 5,879,445 A offenbart Verbindungen, die mindestens eine phosphonische Aminoalkylen- gruppe und mindestens eine polyoxyalkylierte Kette umfassen, sowie deren Verwendung als Fließmittel für wässrige Suspensionen aus Mineralpartikeln und hydraulischen Bindemitteln. EP 0 803 521 A1 discloses, for example, block copolymers comprising polyalkylene glycol and polyglyoxylate structural units and their use as cement dispersants. In addition, there are a number of other superplasticizer / water reducing agents which differ from the described polycarboxylate polymers in that they have no carboxylate groups. Instead, they have other acid groups, such as phosphonic acid groups, which are also negatively charged at high pHs, such as the carboxylate groups. No. 5,879,445 A discloses compounds which comprise at least one phosphonic aminoalkylene group and at least one polyoxyalkylated chain and their use as flow agents for aqueous suspensions of mineral particles and hydraulic binders.
EP 444 542 offenbart Polyethyleniminphosphonat-Derivate als Fließmittel/Wasserreduktions- mittel, die es erlauben, die Viskosität von Tiefbohrzement-Zusammensetzungen soweit herabzusetzen, dass diese selbst in Gegenwart von Salzen unter den Bedingungen turbulenter Strömung pumpbar sind. EP 444 542 discloses polyethyleneimine phosphonate derivatives as flow agents / water reducers which allow the viscosity of deep well cement compositions to be lowered to such an extent that they are pumpable even in the presence of salts under turbulent flow conditions.
EP 1203046 B1 beschreibt Fließmittel/Wasserreduktionsmittel mit Alkylentrialkoxysilangruppen der allgemeinen Formel EP 1203046 B1 describes flow agents / water reducing agents with alkylene trialkoxysilane groups of the general formula
wobei in which
R unabhängig ausgewählt ist aus H, Methyl, Ethyl, Propyl und Styrol; R is independently selected from H, methyl, ethyl, propyl and styrene;
R1 ausgewählt ist aus H, Ci-Cis-Alkyl, Phenyl, Benzyl und Alkylsulfonat; R 1 is selected from H, Ci-Cis-alkyl, phenyl, benzyl and alkylsulfonate;
R2 ausgewählt ist aus H, Ci-C6-Alkyl; R 2 is selected from H, Ci-C6-alkyl;
n eine Zahl von 10 bis 500 ist und n is a number from 10 to 500 and
X ausgewählt ist aus
X is selected
Nachteilig ist die aufwendige Herstellung solcher Dispergiermittel über Isocyanatreagenzien. Weitere Herstellungsmöglichkeiten werden nicht offenbart.
Obwohl mit den beschriebenen Dispergiermitteln teilweise bereits gute Ergebnisse erzielt werden, bleibt doch ein breiter Raum für Verbesserungen. Die beschriebenen Dispergiermittel weisen zum Teil eine sehr gute Verdünnungswirkung auf, die es erlaubt, den Wasserbedarf im Verhältnis zum hydraulischen Bindemittel bei festgelegter Konsistenz zu vermindern. Häufig ist diese Verdünnungswirkung allerdings nicht im gewünschten Maß mit einer Viskositätserniedrigung verbunden, was die Verarbeitbarkeit, wie beispielsweise die Pumpbarkeit, spürbar beeinträchtigt. A disadvantage is the complicated preparation of such dispersants via isocyanate reagents. Other manufacturing options are not disclosed. Although some good results are already achieved with the described dispersants, there is still a wide range of improvements. The dispersants described have, in part, a very good dilution effect, which makes it possible to reduce the water requirement in relation to the hydraulic binder at a fixed consistency. Often, however, this dilution effect is not associated with the desired degree with a reduction in viscosity, which noticeably affects the processability, such as, for example, the pumpability.
Andere Dispergiermittel können zwar die Viskosität von hydraulische Bindemittel enthaltenden Baustoffmischungen absenken, was eine Verbesserung der Fließeigenschaft und damit auch der Verarbeitbarkeit erlaubt. Sie haben aber häufig eine weniger ausgeprägte Verdünnungswirkung und/oder bringen unerwünschte Nebeneffekte mit sich, wie beispielsweise eine spürbare Verzögerung des Abbindens, Segregation der Mischung und Ausbluten des Anmachwassers. Sie sind deshalb insbesondere dann nur begrenzt einsetzbar, wenn eine kurze Abbindezeit des hydraulischen Bindemittels erwünscht ist. Um die gewünschte Verbesserung der Verarbeitbarkeit, insbesondere der Pumpbarkeit zu erreichen, müssten diese bestehenden Dispergiermittel in Mengen eingesetzt werden, bei denen solche Nebeneffekte verstärkt auftreten würden. Although other dispersants can lower the viscosity of building material mixtures containing hydraulic binders, which allows an improvement of the flow properties and thus also of the processability. But they often have a less pronounced dilution effect and / or bring about undesirable side effects, such as a noticeable delay in setting, segregation of the mixture and bleeding of the mixing water. They are therefore particularly limited use, especially when a short setting time of the hydraulic binder is desired. In order to achieve the desired processability improvement, especially pumpability, these existing dispersants would have to be used in amounts at which such side effects would increase.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, ein Dispergiermittel bereitzustellen, welches sich insbesondere gut als Fließmittel/Wasserreduktionsmittel in wässrigen Suspensionen aus Gesteinskörnungen und hydraulischen Bindemitteln eignet, ohne dass die Abbindezeit des hydraulischen Bindemittels stark verzögert ist. The object underlying the present invention is to provide a dispersant which is particularly suitable as a flow agent / water reducing agent in aqueous suspensions of aggregates and hydraulic binders, without the setting time of the hydraulic binder is greatly delayed.
Es wurde gefunden, dass die Verwendung von Mono- und Bisalkylentrialkoxysilanen der allgemeinen Formel (I) als Dispergiermittel für wässrige Suspensionen aus Gesteinskörnungen und hydraulischen Bindemitteln den Wasseranspruch mindern kann und eine gute Verarbeitbarkeit der wässrigen Suspension sicherstellt, ohne gleichzeitig die Abbindezeit des hydraulischen Bindemittels stark zu verzögern. It has been found that the use of mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) as dispersants for aqueous suspensions of aggregates and hydraulic binders can reduce the water requirement and ensures good processability of the aqueous suspension, without at the same time greatly increasing the setting time of the hydraulic binder delay.
Gegenstand der Erfindung sind daher Mono- und Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I), The invention therefore relates to mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I)
(i)
worin bedeuten: (I) in which mean:
-Y- ist -O- oder -N(R9)2-a-; -Y- is -O- or -N (R 9 ) 2 - a -;
-Z- ist jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -O- und -CHR4b-; Each of Z is the same or different and selected from the group consisting of -O- and -CHR 4b -;
a ist 1 , wenn -Y- = -0-; und 1 oder 2, wenn -Y- = -N(R9)2-a-; a is 1 if -Y- = -0-; and 1 or 2, when -Y- = -N (R 9 ) 2- a -;
m ist eine natürliche Zahl von 1 bis 20; m is a natural number from 1 to 20;
n ist eine natürliche Zahl von 7 bis 200; n is a natural number from 7 to 200;
R1 ist jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec-Butyl, tert-Butyl und Phenyl; R2, R3, R4a und R4b sind jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H und linearem oder verzweigtem Ci-Cio-Alkyl; oder Each R 1 is the same or different and is selected from the group consisting of methyl, ethyl, n -propyl, iso -propyl, n -butyl, iso -butyl, sec -butyl, tert -butyl and phenyl; R 2 , R 3 , R 4a and R 4b are each the same or different and selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl; or
R2 bildet zusammen mit R4a eine Alkylenkette -R2-R4a-, wobei die Alkylenkette ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -C(R5)2-C(R5)2- und -C(R5)2-C(R5)2-C(R5)2-, und R3 und R4b sind jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H und linearem oder verzweigtem Ci-Cio-Alkyl; oder R 2 forms together with R 4a an alkylene chain -R 2 -R 4a -, wherein the alkylene chain is selected from the group consisting of -C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2 - and -C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2 -, and R 3 and R 4b are each the same or different and selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl; or
R2 bildet zusammen mit R4b eine Alkylenkette -R2-R4b-, wobei die Alkylenkette ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -C(R5)2- und -C(R5)2-C(R5)2-, und R3 und R4a sind jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H und linearem oder verzweigtem Ci-Cio-Alkyl; R 2 forms together with R 4b an alkylene chain -R 2 -R 4b -, wherein the alkylene chain is selected from the group consisting of -C (R 5 ) 2 - and -C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2 -, and R 3 and R 4a are each the same or different and selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl;
R5 ist jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H und linearem oder verzweigtem Ci-C6-Alkyl; Each R 5 is the same or different and is selected from the group consisting of H and linear or branched C 1 -C 6 -alkyl;
R6 ist jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H, Methyl und Ethyl; Each R 6 is the same or different and selected from the group consisting of H, methyl and ethyl;
R7 ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus linearem oder verzweigtem Ci-C2o-Alkyl, Ci-C20-Alkanoyl, und C7-C20-Aryloyl; R 7 is selected from the group consisting of linear or branched Ci-C2o-alkyl, Ci-C 20 alkanoyl, and C 7 -C 20 -Aryloyl;
R8 und R9 sind jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H, linearem oder verzweigtem Ci-C2o-Alkyl, C2-C2o-Alkenyl, C2-C2o-Alkinyl, Ci-C2o- Alkanoyl, C3-C2o-Alkenoyl, sowie (jo-Carboxy-(Ci-C6-alkyl)carbonyl und Salzen davon, (^-Carboxy-(C2-C6-alkenyl)carbonyl und Salzen davon, sowie C7-C2o-Aryloyl. R 8 and R 9 are the same or different and are selected from the group consisting of H, linear or branched Ci-C2o-alkyl, C 2 -C 2 -alkenyl, C 2 -C 2 o-alkynyl, Ci- C 2 o -alkanoyl, C 3 -C 2 o-alkenoyl, and (jo-carboxy- (C 1 -C 6 -alkyl) carbonyl and salts thereof, (C 1 -C 4 -carboxy- (C 2 -C 6 -alkenyl) carbonyl and salts thereof, and C7-C 2 o-aryloyl.
Die Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I) weisen nicht zwingend anionische Gruppen auf, wie es die aus dem Stand der Technik bekannten Dispergiermittel tun. Sie können vermutlich unter den in der wässrigen Suspension vorherrschenden basischen Bedingungen kovalent an Silikat-Phasen von Feststoffpartikeln des hydraulischen Bindemittels gebunden werden. Die Trialkoxysilangruppe dient dabei mutmaßlich als Anker, um die Polyoxy- alkylenkette an der Partikeloberfläche zu fixieren. The mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) do not necessarily have anionic groups, as do the dispersants known from the prior art. They may presumably be bound covalently to silicate phases of solid particles of the hydraulic binder under the basic conditions prevailing in the aqueous suspension. The trialkoxysilane group presumably acts as an anchor in order to fix the polyoxyalkylene chain to the particle surface.
Dadurch, dass die Mono- und Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I) ladungsneutral sein können, und dies wahrscheinlich auch nach einer mutmaßlich erfolgten basischen Hyd- rolyse und der Ausbildung von kovalenten Bindungen an die Silikat-Phasen von zu dispergie- renden Partikeln bleiben, wird die Abbindezeit des hydraulischen Bindemittels deutlich geringer beeinflusst, als dies bei den zumeist mehrfach negativ geladenen Fließmitteln aus dem Stand der Technik der Fall ist.
Unter dem Begriff„Fließmittel" ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Zusatzmittel zu verstehen, das zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit sowie gegebenenfalls zur Verminderung des Wasserbedarfs bei der Herstellung von wässrigen, hydraulische Bindemittel enthaltenden Sus- Pensionen führt. As a result of the fact that the mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) can be charge-neutral, and this probably also remains after a presumed basic hydrolysis and the formation of covalent bonds to the silicate phases of particles to be dispersed the setting time of the hydraulic binder significantly less affected than is the case with the mostly multiply negatively charged flow agents of the prior art. For the purposes of the present invention, the term "flow agent" is to be understood as meaning an additive which leads to the improvement of the processability and, if appropriate, to the reduction in the water requirement in the production of aqueous, hydraulic binder-containing Sus pensions.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck„Ci-C6-Alkyl" sowohl die acycli- schen Kohlenwasserstoff-Gruppen Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, sec-Butyl, iso- Butyl, tert-Butyl, n-Pentyl, 1 -Methylbutyl, 2-Methylbutyl, 3-Methylbutyl, 1 ,1 -Dimethylpropyl, 2,2- Dimethylpropyl, 1 ,2- Dimethylpropyl, 1 -Ethyl propyl, n-Hexyl, 1 -Methylpentyl, 2-Methylpentyl, 3- Methylpentyl, 4-Methylpentyl, 1 ,1 , -Dimethylbutyl, 1 ,2-Dimethylbutyl, 1 ,3-Dimethylbutyl, 2,2- Dimethylbutyl, 2,3-Dimethylbutyl, 3,3-Dimethylbutyl, 1 -Ethylbutyl, 2-Ethylbutyl, 1 -Ethyl-1 -methyl- propyl, 1 -Ethyl-2-methylpropyl, 2-Ethyl-1 -methylpropyl und 2-Ethyl-2-methylpropyl als auch die cyclischen Kohlenwasserstoff-Gruppen Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, 1 -Metylcyclobutyl, 2-Methylcyclobutyl, 3-Methylcyclo-butyl, Cyclohexyl, 1 -Methylcyclopentyl, 2-Methylcyclopentyl, 3-Methylcyclopentyl, 1 ,2-Dimethylcyclobutyl, 1 ,3-Dimethylcyclobutyl, 2,2-Dimethylcyclobutyl, 2,3-Dimethylcyclobutyl und 3,3-Dimethylcyclobutyl. In the context of the present invention, the term "C 1 -C 6 -alkyl" encompasses both the acyclic hydrocarbon groups methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, isobutyl, tert-butyl , n-pentyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 1, 1-dimethylpropyl, 2,2-dimethylpropyl, 1, 2-dimethylpropyl, 1-ethylpropyl, n-hexyl, 1-methylpentyl, 2- Methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl, 1,1-dimethylbutyl, 1, 2-dimethylbutyl, 1, 3-dimethylbutyl, 2,2-dimethylbutyl, 2,3-dimethylbutyl, 3,3-dimethylbutyl, 1-ethylbutyl , 2-ethylbutyl, 1-ethyl-1-methylpropyl, 1-ethyl-2-methylpropyl, 2-ethyl-1-methylpropyl and 2-ethyl-2-methylpropyl, as well as the cyclic hydrocarbon groups cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl , 1-methylcyclobutyl, 2-methylcyclobutyl, 3-methylcyclo-butyl, cyclohexyl, 1-methylcyclopentyl, 2-methylcyclopentyl, 3-methylcyclopentyl, 1, 2-dimethylcyclobutyl, 1, 3-dimethylcyclobutyl, 2,2-dimethylcyclobutyl, 2,3 Dimethylcyclobutyl and 3, 3-dimethylcyclobutyl.
Entsprechend umfasst der Ausdruck„Ci-Cio-Alkyl" alle gesättigten, cyclischen oder acyclischen Kohlenwasserstoff-Gruppen mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen. Neben den oben bezüglich„C1-C6- Alkyl" aufgeführten Kohlenwasserstoff-Gruppen umfasst sind somit insbesondere auch n- Heptyl, 5-Methylhexyl 2-Ethyl-3-methylbutyl, n-Octyl, 5-Methylheptyl 4,4-Dimethylhexyl, 3- Ethylhexyl, 2-Ethyl-3-methylpentyl, n-Nonyl, n-Decyl, Cyclodecyl und Decalinyl. Ähnliches gilt für den Ausdruck„Ci-C2o-Alkyl", der zusätzlich zu den im Zusammenhang mit dem Ausdruck„Ci-Cio-Alkyl" genannten Kohlenwasserstoff-Gruppen insbesondere auch n- Undecyl, n-Dodecyl, n-Tridecyl, n-Tetradecyl, n-Pentadecyl, n-Hexadecyl, n-Heptadecyl, n- Octadecyl, n-Nonadecyl, n-Eicosanyl umfasst. Der Ausdruck„C2-C2o-Alkenyl" steht im Rahmen der vorliegenden Erfindung für cyclische oder acyclische Kohlenwasserstoff-Gruppen mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, welche eine oder mehrere Olefin-Gruppen enthalten. Der Ausdruck„C2-C2o-Alkenyl" umfasst neben den acyclischen Kohlenwasserstoff-Gruppen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen (acyclisches„C2-C6-Alkenyl") Vinyl, Prop-1 -enyl, Prop-2-enyl (Allyl), Methallyl, 1 -Methylallyl, Homoallyl, But-2-enyl, Pent-1 -enyl, Pent-2-enyl, Pent-3-enyl, 1 -Methylbut-1 -enyl, 2-Methylbut-1 -enyl, 3-Methylbut-1 -enyl, 1 -Accordingly, the term "C 1 -C 10 -alkyl" encompasses all saturated, cyclic or acyclic hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms, meaning that in addition to the hydrocarbon groups listed above with reference to "C 1 -C 6 -alkyl", n-heptyl, 5-methylhexyl, 2-ethyl-3-methylbutyl, n-octyl, 5-methylheptyl, 4,4-dimethylhexyl, 3-ethylhexyl, 2-ethyl-3-methylpentyl, n-nonyl, n-decyl, cyclodecyl and decalinyl. The same applies to the expression "C 1 -C 20 -alkyl" which, in addition to the hydrocarbon groups mentioned in connection with the term "C 1 -C 10 -alkyl", also especially n-undecyl, n-dodecyl, n-tridecyl, n-tetradecyl , n-pentadecyl, n-hexadecyl, n-heptadecyl, n-octadecyl, n-nonadecyl, n-eicosanyl. The term "C 2 -C 20 alkenyl" in the context of the present invention refers to cyclic or acyclic hydrocarbon groups having 2 to 20 carbon atoms which contain one or more olefin groups The term "C 2 -C 20 alkenyl" includes, in addition to the acyclic groups Hydrocarbon groups having 2 to 6 carbon atoms (acyclic "C 2 -C 6 alkenyl") vinyl, prop-1-enyl, prop-2-enyl (allyl), methallyl, 1-methylallyl, homoallyl, but-2-enyl, pent -1-enyl, pent-2-enyl, pent-3-enyl, 1-methylbut-1-enyl, 2-methylbut-1-enyl, 3-methylbut-1-enyl, 1 -
Methylbut-2-enyl, 2-Methylbut-2-enyl, 3-Methylbut-2-enyl, 1 -Methyl-but-3-enyl, 2-Methylbut-3- enyl, 3-Methylbut-3-enyl, 1 -Ethylprop-1 -enyl, 1 -Ethyl-prop-2-enyl, Hex-1 -enyl, Hex-2-enyl, Hex-Methylbut-2-enyl, 2-methylbut-2-enyl, 3-methylbut-2-enyl, 1-methylbut-3-enyl, 2-methylbut-3-enyl, 3-methylbut-3-enyl, 1 - Ethyl-prop-1-enyl, 1-ethyl-prop-2-enyl, hex-1-enyl, hex-2-enyl, hexane
3- enyl, Hex-4-enyl, Hex-5-enyl,1 -Methylpent-1 -enyl, 2-Methylpent-1 -enyl, 3-Methylpent-1 -enyl,3-enyl, hex-4-enyl, hex-5-enyl, 1-methylpent-1-enyl, 2-methylpent-1-enyl, 3-methylpent-1-enyl,
4- Methylpent-1 -enyl, 1 -Methylpent-2-enyl, 2-Methylpent-2-enyl, 3-Methylpent-2-enyl, 4- Methylpent-2-enyl, 1 -Methylpent-3-enyl, 2-Methylpent-3-enyl, 3-Methylpent-3-enyl, 4-4-methylpent-1-enyl, 1-methylpent-2-enyl, 2-methylpent-2-enyl, 3-methylpent-2-enyl, 4-methylpent-2-enyl, 1-methylpent-3-enyl, 2- Methyl pent-3-enyl, 3-methylpent-3-enyl, 4-
Methylpent-3-enyl, 1 -Methylpent-4-enyl, 2-Methylpent-4-enyl, 3-Methylpent-4-enyl, 4- Methylpent-4-enyl, 1 ,2-Dimethylbut-1 -enyl, 1 ,3-Dimethylbut-1 -enyl, 3,3-Dimethylbut-1 -enyl, 1 ,1 - Dimethylbut-2-enyl, 1 ,2-Dimethylbut-2-enyl, 1 ,3-Dimethylbut-2-enyl, 2,3-Dimethylbut-2-enyl, 1 ,1 -
Dimethylbut-3-enyl, 1 ,2-Dimethylbut-3-enyl, 1 ,3-Dimethylbut-3-enyl, 2,2-Dimethylbut-3-enyl und 2,3-Dimethylbut-3-enyl insbesondere auch die acyclischen Kohlenwasserstoff-Gruppen mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen Heptenyl, Octenyl, Nonenyl, Decenyl, Undecenyl, Dodecenyl, Tride- cenyl, Tetradecenyl, Pentadecencyl, Hexadecenyl, Heptadecenyl, Octadecenyl, Nonadecenyl und Eicosenyl sowie die cyclischen Kohlenwasserstoff-Gruppen Cyclobut-1 -enyl, Cyclobut-2- enyl, Cyclopent-1 -enyl, Cyclopent-2-enyl, Cyclopent-3-enyl, Cyclohex-1 -enyl, Cyclohex-2-enyl, Cyclohex-3-enyl und Cyclodecenyl. Methylpent-3-enyl, 1-methylpent-4-enyl, 2-methylpent-4-enyl, 3-methylpent-4-enyl, 4-methylpent-4-enyl, 1, 2-dimethylbut-1-enyl, 1, 3-Dimethylbut-1-enyl, 3,3-dimethylbut-1-enyl, 1, 1-dimethylbut-2-enyl, 1, 2-dimethylbut-2-enyl, 1, 3-dimethylbut-2-enyl, 2, 3-dimethylbut-2-enyl, 1, 1 - Dimethylbut-3-enyl, 1, 2-dimethylbut-3-enyl, 1, 3-dimethylbut-3-enyl, 2,2-dimethylbut-3-enyl and 2,3-dimethylbut-3-enyl in particular also the acyclic hydrocarbon Groups having 7 to 20 carbon atoms heptenyl, octenyl, nonenyl, decenyl, undecenyl, dodecenyl, tridecenyl, tetradecenyl, pentadecencyl, hexadecenyl, heptadecenyl, octadecenyl, nonadecenyl and eicosenyl and the cyclic hydrocarbon groups cyclobut-1-enyl, cyclobutyl 2- enyl, cyclopent-1-enyl, cyclopent-2-enyl, cyclopent-3-enyl, cyclohex-1-enyl, cyclohex-2-enyl, cyclohex-3-enyl and cyclodecenyl.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung steht der Ausdruck„C2-C2o-Alkinyl" für Kohlenwasser- stoff-Gruppen mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, welche eine oder mehrere Kohlenstoff- Kohlenstoff-Dreifachbindungen enthalten. Der Ausdruck„C2-C2o-Alkinyl" umfasst insbesondere Ethinyl, Prop-2-inyl, But-2-inyl, But-3-inyl, 1 -Methylprop-2-inyl, Pent-2-inyl, Pent-3-inyl, Pent-4- inyl, 1 -Methyl-but-2-inyl, 1 -Methylbut-3-inyl, 2-Methylbut-3-inyl, Hex-2-inyl, Hex-3-inyl, Hex-4- inyl, Hex-5-inyl, Heptinyl, Octinyl, Noninyl, Decinyl, Undecinyl, Dodecinyl, Tridecinyl, Tetradeci- nyl, Pentadecinyl, Hexadecinyl, Heptadecinyl, Octadecinyl, Nonadecinyl und Eicosinyl. In the context of the present invention, the term "C 2 -C 20 -alkynyl" denotes hydrocarbon groups having 2 to 20 carbon atoms which contain one or more carbon-carbon triple bonds The term "C 2 -C 20 -alkynyl" in particular comprises ethynyl Prop-2-ynyl, but-2-ynyl, but-3-ynyl, 1-methylprop-2-ynyl, pent-2-ynyl, pent-3-ynyl, pent-4-ynyl, 1-methyl-but 2-ynyl, 1-methylbut-3-ynyl, 2-methylbut-3-ynyl, hex-2-ynyl, hex-3-ynyl, hex-4-ynyl, hex-5-ynyl, heptynyl, octynyl, nonynyl , Decynyl, undecynyl, dodecynyl, tridecinyl, tetradecynyl, pentadecynyl, hexadecynyl, heptadecynyl, octadecynyl, nonadecynyl and eicosinyl.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck„Ci-C2o-Alkanoyl" alle cyclischen oder acyclischen Alkylcarbonyl-Gruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen. Insbesondere umfasst der Ausdruck„Ci-C2o-Alkanoyl" Formyl, Ethanoyl (Acetyl), Propanoyl, Butanoyl, 2-Methyl- propanoyl, Pentanoyl, 2-Methylbutanoyl, 3-Methylbutanoyl, 2,2-Dimethylpropanoyl, Cyclopen- tanoyl, Hexanoyl, 2-Methylpentanoyl, 3-Methyl-pentanoyl, 4-Methylpentanoyl, 2,2-Dimethyl- butanoyl, 2,3-Dimethyl-butanoyl, 3,3-Dimethyl-butanoyl, Cyclohexanoyl, Heptanoyl, 2-Methyl- hexanoyl, 3-Methyl-hexanoyl, 4-Methylhexanoyl, 5-Methylhexanoyl, 4,4-Dimethylpentanoyl, Octanoyl, Nonanoyl, Decanoyl, Cyclodecanoyl, Dodecanoyl, Tridecanoyl, Tetradecanoyl, Pen- tadecanoyl, Hexadecanoyl, Heptadecanoyl, Octadecanoyl, Nonadecanoyl und Eicosanoyl. In the context of the present invention, the term "C 1 -C 20 -alkanoyl" encompasses all cyclic or acyclic alkylcarbonyl groups having 1 to 20 carbon atoms, in particular the term "C 1 -C 20 -alkanoyl" encompasses formyl, ethanoyl (acetyl), propanoyl, butanoyl, 2-methylpropanoyl, pentanoyl, 2-methylbutanoyl, 3-methylbutanoyl, 2,2-dimethylpropanoyl, cyclopentanoyl, hexanoyl, 2-methylpentanoyl, 3-methylpentanoyl, 4-methylpentanoyl, 2,2-dimethylbutanoyl, 2,3-dimethylbutanoyl, 3,3-dimethylbutanoyl, cyclohexanoyl, heptanoyl, 2-methylhexanoyl, 3-methylhexanoyl, 4-methylhexanoyl, 5-methylhexanoyl, 4,4-dimethylpentanoyl, octanoyl, nonanoyl, Decanoyl, cyclodecanoyl, dodecanoyl, tridecanoyl, tetradecanoyl, pentadecanoyl, hexadecanoyl, heptadecanoyl, octadecanoyl, nonadecanoyl and eicosanoyl.
Der Ausdruck„C3-C2o-Alkenoyl" steht im Rahmen der vorliegenden Erfindung für alle Alke- nylcarbonyl-Gruppen mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen, welche eine oder mehrere Olefin- Gruppen enthalten. Der Ausdruck„C3-C2o-Alkenoyl" umfasst insbesondere Acryl, Methacryl, But-2-enoyl, But-3-enoyl, Cyclobutenylcarbonyl, Pent-2-enoyl, Pent-3-enoyl, Pent-4-enoyl, Cyc- lopentenyl-carbonyl, Hex-2-enoyl, Hex-3-enoyl, Hex-4-enoyl, Hex-5-enoyl, Cyclohexenylcar- bonyl, Heptenoyl, Octenoyl, Nonenoyl, Decenoyl, Cyclodecenoyl, Undecenoyl, Dodecenoyl, Tridecenoyl, Tetradecenoyl, Pentadecenoyl, Hexadecenoyl, Heptadecenoyl, Octadecenoyl, No- nadecenoyl und Eicosenoyl. In the context of the present invention, the term "C 3 -C 20 -alkenoyl" denotes all alkenylcarbonyl groups having from 3 to 20 carbon atoms which contain one or more olefin groups The term "C 3 -C 20 -alkenoyl" comprises in particular acrylic, Methacryl, but-2-enoyl, but-3-enoyl, cyclobutenylcarbonyl, pent-2-enoyl, pent-3-enoyl, pent-4-enoyl, cyclopentenyl-carbonyl, hex-2-enoyl, hex-3 enoyl, hex-4-enoyl, hex-5-enoyl, cyclohexenylcarbonyl, heptenoyl, octenoyl, nonenoyl, decenoyl, cyclodecenoyl, undecenoyl, dodecenoyl, tridecenoyl, tetradecenoyl, pentadecenoyl, hexadecenoyl, heptadecenoyl, octadecenoyl, nonadecenoyl and eicosenoyl.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck„u)-Carboxy-(Ci-C6-alkyl)carbo- nyl" alle endständig mit einer Carboxy-Funktionalität (COOH) substituierten, acyclischen Alkylcarbonyl-Gruppen mit insgesamt 3 bis 8 Kohlenstoffatomen. Der in der Klammer stehende Ausdruck „Ci-C6-Alkyl" hat dabei die bereits oben definierte Bedeutung. Beispiele derartiger ω- Carboxy-(Ci-C6-alkyl)carbonyle sind 2-Carboxy-ethanoyl (1 -Carboxy-methylcarbonyl), 3-In the context of the present invention, the expression "u) -carboxy- (C 1 -C 6 -alkyl) carbamoyl" encompasses all carboxy-functional (COOH) -substituted acyclic alkylcarbonyl groups having a total of 3 to 8 carbon atoms The term "C 1 -C 6 -alkyl" in parentheses has the meaning already defined above. Examples of such ω-carboxy (Ci-C6-alkyl) carbonyls are 2-carboxy-ethanoyl (1-carboxy-methylcarbonyl), 3
Carboxy-propanoyl (2-Carboxy-ethylcarbonyl), 4-Carboxy-butanoyl (3-Carboxy-propylcarbonyl) und 3-Carboxy-2-methylpropanoyl (entspricht 2-Carboxy-1 -methylethylcarbonyl). Unter„Salzen von (jo-Carboxy-(Ci-C6-alkyl)carbony sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung„ω-Carboxy-
(Ci-C6-alkyl)carbonyle" zu verstehen, bei denen der Wasserstoff der Carboxy-Funktionalität (COOH) durch ein Metal, insbesondere ein Alkali- oder Erdalkalimetal (bevorzugt Li, Na, K, [Mg]o,5 oder [Ca]o,s) ersetzt ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck„oo-Carboxy-(C2-C6-alkenyl)car- bonyl" alle endständig mit einer Carboxy-Funktionalität (COOH) substituierten, acyclischen Al- kenylcarbonyl-Gruppen mit insgesamt 3 bis 8 Kohlenstoffatomen. Der in der Klammer stehende Ausdruck„C2-C6-Alkenyl" hat dabei die bereits oben definierte Bedeutung. Beispiele derartiger oo-Carboxy-(C2-C6-alkenyl)carbonyle sind 2-Carboxy-ethenylcarbonyl und 3-Carboxy-prop-1 - enylcarbonyl. Unter„Salzen von (jo-Carboxy-(C2-C6-alkenyl)carbony sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung ,,(jo-Carboxy-(C2-C6-alkenyl)carbonyle" zu verstehen, bei denen der Wasserstoff der Carboxy-Funktionalität (COOH) durch ein Metal, insbesondere ein Alkali- oder Erdalkalimetal (bevorzugt Li, Na, K, [Mg]o,5 oder [Ca]o,s) ersetzt ist. Der Ausdruck„C7-C2o-Aryloyl" umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung Phenylcarbonyl sowie alle eine Phenylcarbonyl-Substruktur enthaltenden Kohlenwasserstoff-Gruppen mit 7 bis 20 Kohlenstoffatomen. Insbesondere umfasst der Ausdruck„C7-C2o-Aryloyl" Phenylcarbonyl, 2- Methylphenylcarbonyl, 3-Methylphenylcarbonyl, 4-Methylphenylcarbonyl, 2,3-Dimethylphenyl- carbonyl, 2,4-Dimethylphenylcarbonyl, 2,5-Dimethylphenylcarbonyl, 2,4,6-Trimethylphenyl- carbonyl, 1 -Naphthylcarbonyl, 2-Naphthylcarbonyl, 9-Anthrylcarbonyl und 9-Phenanthryl- carbonyl. Carboxy-propanoyl (2-carboxyethylcarbonyl), 4-carboxybutanoyl (3-carboxypropylcarbonyl) and 3-carboxy-2-methylpropanoyl (corresponding to 2-carboxy-1-methylethylcarbonyl). For the purposes of the present invention, "salts of (jo-carboxy- (C 1 -C 6 -alkyl) carbonyl""ω-carboxy- (Ci-C6-alkyl) carbonyls to understand "in which the hydrogen of the carboxy functionality (COOH) by a metal, especially an alkali or alkaline earth metal (preferably Li, Na, K, [Mg] o, 5 or [Ca In the context of the present invention, the term "oo-carboxy- (C 2 -C 6 -alkenyl) carbonyl" encompasses all terminally carboxy-functional (COOH) -substituted acyclic alkenylcarbonyl groups with a total of 3 to 8 carbon atoms. The term "C 2 -C 6 -alkenyl" in parentheses has the meaning already defined above Examples of such oo-carboxy (C 2 -C 6 -alkenyl) carbonyls are 2-carboxy-ethenylcarbonyl and 3-carboxy-prop-1 - In the context of the present invention, "salts of (jo-carboxy- (C 2 -C 6 -alkenyl) carbonyl are to be understood as meaning (jo-carboxy- (C 2 -C 6 -alkenyl) carbonyls" in which the hydrogen is carboxy Functionality (COOH) by a metal, in particular an alkali or alkaline earth metal (preferably Li, Na, K, [Mg] o, 5 or [Ca] o, s) is replaced by the term "C7-C2o-aryloyl" In the context of the present invention, phenylcarbonyl and all phenylcarbonyl substructure-containing hydrocarbon groups having 7 to 20 carbon atoms In particular, the term "C7-C20-aryloyl" includes phenylcarbonyl, 2-methylphenylcarbonyl, 3-methylphenylcarbonyl, 4-methylphenylcarbonyl, 2,3 Dimethylphenylcarbonyl, 2,4-dimethylphenylcarbonyl, 2,5-dimethylphenylcarbonyl, 2,4,6-trim ethylphenylcarbonyl, 1-naphthylcarbonyl, 2-naphthylcarbonyl, 9-anthrylcarbonyl and 9-phenanthrylcarbonyl.
Vorzugseise ist m in den Mono- und Bisalkylentrialkoxysilanen der allgemeinen Formel (I) eine natürliche Zahl von 1 bis 10, besonders bevorzugt eine natürliche Zahl von 1 bis 5 und ganz besonders bevorzugt 1 bis 3. Preferably, m in the mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) is a natural number of 1 to 10, particularly preferably a natural number of 1 to 5 and very particularly preferably 1 to 3.
In den Mono- und Bisalkylentrialkoxysilanen der allgemeinen Formeln (I) ist n vorzugsweise eine natürliche Zahl von 1 1 bis 150, besonders bevorzugt eine natürliche Zahl von 16 bis 125 und ganz besonders bevorzugt eine natürliche Zahl von 21 bis 125. In the mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formulas (I), n is preferably a natural number of from 1 to 150, more preferably a natural number of from 16 to 125, and most preferably a natural number of from 21 to 125.
Vorzugweise ist R1 in den Mono- und Bisalkylentrialkoxysilanen der allgemeinen Formel (I) unabhängig ausgewählt aus Methyl, Ethyl, tert-Butyl und Phenyl. Besonders bevorzugt ist R1 unabhängig ausgewählt aus Methyl und Ethyl. R5 ist bevorzugt H. Preferably, R 1 in the mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) is independently selected from methyl, ethyl, tert-butyl and phenyl. More preferably, R 1 is independently selected from methyl and ethyl. R 5 is preferably H.
R6 ist unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H, Methyl und Ethyl. Dabei können H, Methyl und Ethyl beispielsweise statistisch verteilt an der aus n Alkylenoxid- Einheiten bestehenden Polyethylenoxidkette angeordnet sein oder in Form von einem oder mehreren Blöcken jeweils identischer R6. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter einem„Block jeweils identischer R6" ein aus mindestens 2 direkt benachbarten Alkylenoxid- Einheiten bestehender Teil der Polyethylenoxidkette zu verstehen, bei dem die Alkylenoxid- Einheiten identische R6 aufweisen. Vorzugsweise hat die aus n Akylenoxid-Einheiten bestehen-
de Polyethylenoxidkette mehrere Blöcke jeweils identischer R6. Besonders bevorzugt ist R6 unabhängig ausgewählt aus H und Methyl. Ganz besonders bevorzugt ist R6 = H. R 6 is independently selected from the group consisting of H, methyl and ethyl. In this case, H, methyl and ethyl, for example, can be arranged randomly distributed on the polyethylene oxide chain consisting of n alkylene oxide units or in the form of one or more blocks of identical R 6 in each case. In the context of the present invention, a "block of identical R 6 " is to be understood as meaning a part of the polyethylene oxide chain consisting of at least 2 directly adjacent alkylene oxide units, in which the alkylene oxide units have identical R 6. Preferably, the one has n alkylene oxide units consist- de polyethylene oxide chain several blocks each identical R 6th More preferably, R 6 is independently selected from H and methyl. Very particular preference is R 6 = H.
Bevorzugt ist R7 in den Mono- und Bisalkylentrialkoxysilanen der allgemeinen Formel (I) aus- gewählt aus der Gruppe bestehend aus H, Methyl und Acetyl (C(=0)Me). Besonders bevorzugt sind H und Methyl. Ganz besonders bevorzugt ist R7 = Methyl. Preferably, R 7 in the mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) is selected from the group consisting of H, methyl and acetyl (C (= O) Me). Particularly preferred are H and methyl. Most preferably, R 7 = methyl.
R8 ist in den Mono- und Bisalkylentrialkoxysilanen der allgemeinen Formel (I) bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H, Ci-C2o-Alkanoyl, C7-C2o-Aryloyl, Carboxy-(Ci-C6- alkyl)carbonyl und Carboxy-(C2-C6-alkenyl)carbonyl. R 8 in the mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) is preferably selected from the group consisting of H, C 1 -C 20 -alkanoyl, C 7 -C 20 -arylyloxy, carboxy- (C 1 -C 6 -alkyl) carbonyl and carboxy ( C2-C6 alkenyl) carbonyl.
In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist R8 gleich H. Mono- und Bisalkylentrialkoxysilane dieser speziellen Ausführungsform fallen unter die Formel (l-a), In a specific embodiment of the present invention, R 8 is H. Mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of this particular embodiment fall under the formula (Ia)
(l-a) worin Y, Z, a, m, n, R1 bis R7 und R9 die oben für Mono- und Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I) angegebene Bedeutung haben. (Ia) wherein Y, Z, a, m, n, R 1 to R 7 and R 9 have the meaning given above for mono- and Bisalkylentrialkoxysilane of the general formula (I).
In einer anderen speziellen Ausführungsform haben die Mono- und Bisalkylentrialkoxysilane die Formel (l-b), In another specific embodiment, the mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes have the formula (I-b),
(l-b) worin Y, Z, a, m, n, R1 bis R7 und R9 die oben für Mono- und Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I) angegebene Bedeutung haben und R8 ausgewählt ist aus der Gruppe be stehend aus Carboxy-(Ci-C6-alkyl)carbonyl und Carboxy-(C2-C6-alkenyl)carbonyl. (lb) wherein Y, Z, a, m, n, R 1 to R 7 and R 9 have the meaning given above for mono- and Bisalkylentrialkoxysilane of the general formula (I) and R 8 is selected from the group consisting of carboxy - (C 1 -C 6 -alkyl) carbonyl and carboxy (C 2 -C 6 -alkenyl) carbonyl.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist -Y- in den Mono- und Bisalkylentrial- koxysilanen allgemeinen Formel (I) gleich -N(R9)2-a-, und a = 2. In one embodiment of the present invention, -Y- is in the mono- and Bisalkylentrial- koxysilanen general formula (I) is -N (R 9) 2 a - and a =. 2
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist -Y- in der allgemeinen Formel (I) gleich -N(R9)2-a- und a = 1 .
Vorzugsweise ist R9 in dieser Ausführungsform ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus linearem oder verzweigtem Ci-C2o-Alkanoyl, C7-C2o-Aryloyl, Carboxy-(Ci-C6-alkyl)carbonyl und Carboxy-(C2-C6-alkenyl)carbonyl. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist R9 = R8 und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ci-C2o-Alkanoyl, C7-C2o-Aryloyl, Carboxy-(Ci-C6- alkyl)carbonyl und Carboxy-(C2-C6-alkenyl)carbonyl. In another embodiment of the present invention, -Y- in general formula (I) is -N (R 9) 2 - a - and a is the first Preferably in this embodiment R 9 is selected from the group consisting of linear or branched C 1 -C 20 -alkanoyl, C 7 -C 20 -aryloyl, carboxy- (C 1 -C 6 -alkyl) carbonyl and carboxy- (C 2 -C 6 -alkenyl) carbonyl. In a particularly preferred embodiment of the present invention, R 9 = R 8 and selected from the group consisting of C 1 -C 20 -alkanoyl, C 7 -C 20 -aryloyl, carboxy- (C 1 -C 6 -alkyl) carbonyl and carboxy (C 2 -C 6) alkenyl) carbonyl.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist -Y- in der allgemeinen For- mel (I) gleich -O-, und a ist gleich 1 . In another embodiment of the present invention, -Y- in general formula (I) is -O-, and a is 1.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeichnen sich die Mono- und Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I) dadurch aus, dass -Z- gleich -O- ist. In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind R2, R3 und R4a in der allgemei- nen Formel (I) vorzugsweise jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H und linearem oder verzweigtem Ci-Cio-Alkyl. Mono- und Bisalkylentrialkoxysilane dieser bevorzugten Ausführungsform fallen unter die Formel (l-c), In a preferred embodiment of the present invention, the mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) are characterized in that -Z- is -O-. In the preferred embodiment of the present invention, R 2 , R 3 and R 4a in the general formula (I) are preferably identical or different and selected from the group consisting of H and linear or branched C 1 -C 10 -alkyl. Mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of this preferred embodiment fall under the formula (Ic),
(l-c) worin Y, a, m, n, R1 und R5 bis R9 die oben für Mono- und Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I) angegebene Bedeutung haben, und R2, R3 und R4a jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H und linearem oder verzweigtem Ci-Cio-Alkyl. (lc) wherein Y, a, m, n, R 1 and R 5 to R 9 have the meaning given above for mono- and Bisalkylentrialkoxysilane of the general formula (I), and R 2 , R 3 and R 4a are the same or different and are selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl.
In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in der allgemeinen Formel (I) -Z- gleich -O-, -Y- gleich -N(R9)2-a-, und a = 2. In a very particularly preferred embodiment of the present invention in the general formula (I) -Z- is -O-, -Y- is -N (R 9) 2 a - and a =. 2
In einer weiteren ganz bevorzugten Ausführungsform ist in der allgemeinen Formel (I) -Z- gleich -O-, -Y- gleich -N(R9)2-a-, a = 1 sowie R9 = R8, und R8, R9 ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ci-C2o-Alkanoyl, C7-C2o-Aryloyl, Carboxy-(Ci-C6-alkyl)carbonyl und Carboxy- (C2-C6-alkenyl)carbonyl. In a further very preferred embodiment in the general formula (I) -Z- is -O-, -Y- is -N (R 9) 2 - a -, a = 1, and R 9 = R 8, and R 8 R 9 is selected from the group consisting of C 1 -C 20 -alkanoyl, C 7 -C 20 -aryloyl, carboxy- (C 1 -C 6 -alkyl) carbonyl and carboxy- (C 2 -C 6 -alkenyl) carbonyl.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Mono- und Bisalkylentrialkoxysilanen der allgemeinen Formel (I) -Z- gleich -CHR4b-; und R2 bildet zusammen mit R4a eine Alkylenkette -R2-R4a-, wobei diese Alkylenkette ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -C(R5)2-C(R5)2- und -C(R5)2-C(R5)2-C(R5)2-, und R3 und R4b sind jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H und linearem
oder verzweigtem Ci-Cio-Alkyl; oder R2 bildet zusammen mit R4b eine Alkylenkette -R2-R4b-, wobei diese Alkylenkette ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -C(R5)2- und -C(R5)2- C(R5)2-, und R3 und R4a sind jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H und linearem oder verzweigtem Ci-Cio-Alkyl; In a further preferred embodiment of the present invention, in the mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) -Z- is -CHR 4b -; and R 2 together with R 4a form an alkylene chain -R 2 -R 4a -, where this alkylene chain is selected from the group consisting of -C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2 - and -C (R 5 ) 2-C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2 -, and R 3 and R 4b are each the same or different and selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl; or R 2 together with R 4b forms an alkylene chain -R 2 -R 4b -, where this alkylene chain is selected from the group consisting of -C (R 5 ) 2 and -C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2-, and R 3 and R 4a are the same or different and selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl;
Besonders bevorzugte Mono- und Bisalkylentnalkoxysilane dieser Ausführungsform haben die Formel (l-d1 ), (l-d2), (l-d3) oder (l-d4), Particularly preferred mono- and bis-alkylene-alkoxysilanes of this embodiment have the formula (I-d1), (I-d2), (I-d3) or (I-d4),
worin Y, a, m, n, R1 und R5 bis R9 die oben für Mono- und Bisalkylentnalkoxysilane der allgemeinen Formel (I) angegebene Bedeutung haben, und R3, R4a und R4b jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H und linearem oder verzweigtem Ci-Cio-Alkyl. wherein Y, a, m, n, R 1 and R 5 to R 9 have the meaning given above for mono- and Bisalkylentnalkoxysilane of the general formula (I), and R 3 , R 4a and R 4b are each the same or different and selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl.
Ganz besonders bevorzugt sind die Mono- und Bisalkylentnalkoxysilane der Formel (l-d1 ). In einer Variante dieser ganz bevorzugten Ausführungsform ist m = 2, und R3 = R4a = R5 = H. Very particular preference is given to the mono- and bis-alkylene-alkoxysilanes of the formula (I-d1). In a variant of this very preferred embodiment, m = 2, and R 3 = R 4a = R 5 = H.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind demnach auch Mono- und Bisalkylentnalkoxysila ne der Formel (l-d1 1 ), Accordingly, the present invention also relates to mono- and bis-alkylene-2-alkoxysilanes of the formula (I-d11),
worin Y, a, n, R1 und R6 bis R9 die oben für Mono- und Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I) angegebene Bedeutung haben. wherein Y, a, n, R 1 and R 6 to R 9 have the meaning given above for mono- and Bisalkylentrialkoxysilane of the general formula (I).
Die Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I) können verdünnt oder unverdünnt auf unterschiedlichen Stufen der Herstellung von wässrigen Suspensionen zugegeben werden, nämlich bereits bei der Herstellung der Bindemittel oder erst auf der Stufe des Anmachens der Bindemittel mit Wasser. Sie können also beispielsweise bei der Mahlung von Zement vor, zusammen mit oder nach der Zugabe von Mahlhilfsmitteln, Frühfestigkeitserhö- hern, anderen Fließmitteln und Wasserreduktionsmitteln, oder alleine zugegeben werden. Sie können ebenfalls auf Komponenten von oder auf fertige Trockenmörtelmischungen aufgesprüht werden. Sie entfalten ihre Wirkung dann zu dem Zeitpunkt, wenn die pulverförmigen Mischungen oder Granulate mit Wasser zwecks Anwendung in Form wässriger Suspensionen in Kontakt gebracht werden. Die Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I) sind im Allgemeinen wasserlöslich oder wasserdispergierbar. Sie können flüssig oder fest sein, häufig besitzen sie eine wachsartige Konsistenz. Vorteilhaft ist die Bereitstellung der Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I) in Form einer wässrigen Lösung, um die Dosierung bei den möglichen Anwendungen zu erleichtern. Diese wässrige Lösung kann weitere Additive wie Entlüfter, Entschäumer, Emulgatoren und Ähnliches enthalten. Ebenso können Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I) als Pulver oder auch als Pulver, das einen Träger wie beispielsweise Kieselsäure oder CaC03 enthält, oder als Schuppen bereitgestellt wer-den. Bevorzugt ist die Bereitstellung der Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I) in Form einer wässrigen Lösung oder als Pulver. The mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) can be added diluted or undiluted at different stages of the preparation of aqueous suspensions, namely already in the preparation of the binder or only at the stage of making the binder with water. They may therefore be added, for example, during the grinding of cement before, together with or after the addition of grinding aids, early strength enhancers, other flow agents and water reducers, or alone. They can also be sprayed on components of or on ready-mixed dry mortar mixtures. They exert their effect at the time when the powdered mixtures or granules are contacted with water for use in the form of aqueous suspensions. The mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) are generally water-soluble or water-dispersible. They can be liquid or solid, often having a waxy consistency. It is advantageous to provide the mono- and / or Bisalkylentrialkoxysilane of the general formula (I) in the form of an aqueous solution in order to facilitate the dosage in the possible applications. This aqueous solution may contain other additives such as deaerators, defoamers, emulsifiers and the like. It is likewise possible to provide mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) as powder or else as powder which contains a carrier, for example silica or CaCO 3, or as flakes. Preference is given to providing the mono- and / or bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) in the form of an aqueous solution or as a powder.
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist auch die Verwendung von Mono- und/oder Bisal- kyltrialkoxysilanen der allgemeinen Formel (I) als Dispergiermittel in wässrigen Suspensionen aus einer Gesteinskörnung und einem hydraulischen Bindemittel. Bei der wässrigen Suspension handelt es sich im Allgemeinen um eine Baustoffmischung, vorzugsweise um Beton oder Mörtel. The present application also relates to the use of mono- and / or bis-alkyltrialkoxysilanes of the general formula (I) as dispersants in aqueous suspensions of an aggregate and of a hydraulic binder. The aqueous suspension is generally a building material mixture, preferably concrete or mortar.
Bei der Verwendung von Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilanen der allgemeinen Formel (I) als Dispergiermittel für wässrige Suspensionen aus einer Gesteinskörnung und einem hydrauli- sehen Bindemittel bindet das Alkylentrialkoxysilan vermutlich kovalent an Silikat-Phasen von Partikeln des hydraulischen Bindemittels. Demgemäß sollte Alkylentrialkoxysilan beispielsweise an Tricalciumsilikat (Alit)- und/oder Dicalciumsilikat (Belit)-Phasen der Klinkerpartikel im Zement binden. Selbstverständlich sollte es aber auch an Silicatphasen binden, die in der gewählten Gesteinskörnung vorliegen. Besonders eignen sich Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I) daher für hydraulische Bindemittel, die einen Si02-Gehalt von mindestens 2 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse des hydraulischen Bindemittels, aufweisen. Unter hydraulischen Bindemitteln werden Bindemittel verstanden, die nach dem Anmachen mit
Wasser sowohl an der Luft als auch unter Wasser erhärten, und nach dem Erhärten selbst unter Wasser fest und raumbeständig bleiben. When mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) are used as dispersants for aqueous suspensions of an aggregate and a hydraulic binder, the alkylene trialkoxysilane presumably binds covalently to silicate phases of particles of the hydraulic binder. Accordingly, alkylene trialkoxysilane should, for example, bind to tricalcium silicate (alite) and / or dicalcium silicate (belite) phases of the clinker particles in the cement. Of course, it should also bind to silicate phases present in the selected aggregate. Mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) are therefore particularly suitable for hydraulic binders which have a SiO 2 content of at least 2% by weight, based on the dry mass of the hydraulic binder. Hydraulic binders are understood as meaning binders which, after mixing with Hardening water both in the air and under water, and after hardening remain firm and stable even under water.
Die verwendete Menge an Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilan der allgemeinen Formel (I) ist von den an die wässrige Suspension gestellten Anforderungen abhängig. Im Allgemeinen werden die Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilane in einer Menge von 0,005 bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des hydraulischen Bindemittels, in der wässrigen Suspension verwendet. Vorzugsweise werden die Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I) in einer Menge von 0,01 bis 2,0 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 0,01 bis 1 ,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des hydraulischen Bindemittels, verwendet. The amount of mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilane of the general formula (I) used depends on the requirements imposed on the aqueous suspension. In general, the mono- and / or bis-alkylenetrialkoxysilanes are used in an amount of 0.005 to 5.0% by weight, based on the dry weight of the hydraulic binder, in the aqueous suspension. Preferably, the mono- and / or Bisalkylentrialkoxysilane of the general formula (I) in an amount of 0.01 to 2.0 wt .-%, particularly preferably in an amount of 0.01 to 1, 0 wt .-%, based on the dry weight of the hydraulic binder used.
Die Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I) können vor der Zugabe der anderen Komponenten, gleichzeitig mit einer oder mehreren anderen Komponenten, oder nach der Zugabe der anderen Komponenten zugesetzt werden. Dabei kann die gesamte Menge an Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilanen auf einmal oder portionsweise zugesetzt werden. The mono- and / or bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) may be added prior to the addition of the other components, simultaneously with one or more other components, or after the addition of the other components. The entire amount of mono- and / or Bisalkylentrialkoxysilanen can be added all at once or in portions.
Bevorzugte hydraulische Bindemittel sind ausgewählt aus Zement, hydraulischem Kalk und geopolymerem Silicatbindemittel. Besonders bevorzugt ist das hydraulische Bindemittel ausgewählt aus Zement und geopolymerem Silicatbindemittel. Ganz besonders bevorzugt ist das hydraulische Bindemittel ausgewählt aus Portlandzement, Portlandhüttenzement, Portlandsilicat- zement, Portlandpuzzolanzement, Portlandflugaschezement, Portlandschieferzement, Portlandkalksteinzement, Portlandkompositzement, Hochofenzement, Puzzolanzement, Komposit- zement und Gemischen davon. Preferred hydraulic binders are selected from cement, hydraulic lime and geopolymeric silicate binder. Most preferably, the hydraulic binder is selected from cement and geopolymeric silicate binder. Most preferably, the hydraulic binder is selected from Portland cement, Portland metallurgical cement, Portland silicate cement, Portland pozzolana cement, Portland fly ash cement, Portland slate cement, Portland limestone cement, Portland composite cement, Blast-furnace cement, Pozzolana cement, Composite cement and mixtures thereof.
Unter dem Begriff„Gesteinskörnung" sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle Arten von Zuschlagsstoffen zu verstehen, die in hydraulische Bindemittel eingeschlossen werden können und eine geeignete Raumbeständigkeit aufweisen. Die Gesteinskörnungen können aus natürlichen Lagerstätten stammen oder bei der Wiederverwertung von Baustoffen oder als industrielles Nebenerzeugnis anfallen. Geeignete Gesteinskörnungen sind beispielsweise ungebrochene Kiese und Sand, Schotter, Splitte, Brechsande, Felsgesteine, Hochofenschlacke, Klinkerbruch, recycelter Betonsplitt, Bims, Lavasand, Lavakies, Kieselgur, Blähschiefer, Blähton, Hüttenbims, Schwerspat (Baryt), Magnetit, Hämatit, Limonit und Schrott. For the purposes of the present invention, the term "aggregate" is understood to mean all types of aggregates which can be enclosed in hydraulic binders and have suitable stability in space.The aggregates can originate from natural deposits or arise from the recycling of building materials or as an industrial by-product Suitable aggregates include, for example, unbroken gravels and sand, crushed stone, chippings, crushed sands, rocks, blast furnace slag, clinker fracture, recycled concrete chippings, pumice, lava sand, lava kies, kieselguhr, expanded slate, expanded clay, ironworks, barite, magnetite, hematite, limonite and Scrap metal.
Als Zugabewasser für die wässrige Suspension eignet sich beispielsweise Trinkwasser, Grundwasser und natürliches Oberflächenwasser (z.B. Fluss-, See-, Quellwasser). As the addition water for the aqueous suspension, for example, drinking water, groundwater and natural surface water (e.g., river, lake, spring) are suitable.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine wässrige Suspension, die als Dispergiermittel die Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I) und eine Gesteinskörnung sowie ein hydraulisches Bindemittel enthält.
Die genaue Menge des in der wässrigen Suspension eingesetzten hydraulischen Bindemittels sowie das Verhältnis von Wasser zu hydraulischem Bindemittel hängt entscheidend von den Anforderungen ab, die an die wässrige Suspension und an den sich daraus ausbildenden, ausgehärteten Feststoff gestellt werden. Gleiches gilt für die Art der einzusetzenden Gesteinskör- nung, die zu verwendende Korngruppe und die relative Menge, insbesondere die relative Menge zum hydraulischen Bindemittel. Auch die Frage, ob und ggf. welche Hilfsmittel, Hilfsstoffe und/oder Fasern zugesetzt werden, hängt entscheidend von den speziellen Anforderungen ab. Art und Menge dieser Komponenten, die für eine spezielle Anwendung zu verwenden sind, sind beispielsweise in zahlreichen DIN EN-Normen genau festgelegt. Beispielsweise finden sich für Beton und dessen einzelne Komponenten Angaben in den folgenden Normen: DIN EN 206-1 , DIN EN 197, DIN EN 12620, DIN EN 13139, DIN EN 13055-1 , DIN EN 934-2, DIN EN 14889, DIN EN 1008. Für Mörtel finden sich insbesondere in der Norm DIN EN 998-2 Angaben zur Art und Menge der jeweils für spezielle Anwendungen einzusetzenden Komponenten. Im Allgemeinen liegt der Gehalt an hydraulischem Bindemittel zwischen 100 und 600 kg/m3, der Gehalt an Gesteinskörnung zwischen 1000 und 3000 kg/m3 und der Wassergehalt zwischen 50 und 600 kg/m3, bezogen auf einen m3 an wässriger Suspension. Typischerweise beträgt das Verhältnis von Wasser zu hydraulischem Bindemittel 0,3 bis 0,6. Die Menge an Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilan der allgemeinen Formel (I) in der wässrigen Suspension beträgt grundsätzlich 0,005 bis 5,0 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 2,0 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,01 bis 1 ,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des eingesetzten hydraulischen Bindemittels. Optional können Zusatzmittel in der wässrigen Suspension vorhanden sein.„Zusatzmittel" im Sinne der vorliegenden Erfindung sind flüssige, pulverförmige oder granulierte Stoffe, die der Suspension in kleinen Mengen, bezogen auf die Trockenmasse des hydraulischen Bindemittels, zugegeben werden können. Sie beeinflussen durch chemische und/oder physikalische Wirkung die Eigenschaften der Suspension. Geeignete Zusatzmittel umfassen Abbindebeschleuniger, Abbindeverzögerer, Luftporenbildner, Dichtungsmittel, Schaumbildner, Entschäumer, Erstarrungsbeschleuniger, Erhärtungsbeschleuniger, Korrosionsinhibitoren, Sedimentationsredu- zierer, weitere Fließmittel und Wasserreduktionsmittel, z.B. Polycarboxylatether, Betanaphthyl- sulfonsäure-Formaldehyd-Kondensate (BNS), Ligninsulfonat, sulfoniertes Melamin-Formal- dehyd-Kondensat und Gemische davon. The present invention also relates to an aqueous suspension containing as dispersing agent the mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) and an aggregate and a hydraulic binder. The exact amount of hydraulic binder used in the aqueous suspension, as well as the ratio of water to hydraulic binder, are critically dependent on the requirements placed on the aqueous suspension and on the cured solid which forms therefrom. The same applies to the type of aggregate to be used, the group of grains to be used and the relative amount, in particular the relative amount to the hydraulic binder. The question of whether and, if so, which auxiliaries, auxiliaries and / or fibers are added, depends decisively on the specific requirements. The type and quantity of these components that are to be used for a specific application are specified, for example, in numerous DIN EN standards. For example, concrete and its individual components contain information in the following standards: DIN EN 206-1, DIN EN 197, DIN EN 12620, DIN EN 13139, DIN EN 13055-1, DIN EN 934-2, DIN EN 14889, DIN EN 1008. For mortar, the DIN EN 998-2 standard in particular specifies the type and quantity of the components to be used in each case for special applications. In general, the content of hydraulic binder is between 100 and 600 kg / m 3 , the content of aggregate between 1000 and 3000 kg / m 3 and the water content between 50 and 600 kg / m 3 , based on one m 3 of aqueous suspension. Typically, the ratio of water to hydraulic binder is 0.3 to 0.6. The amount of mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilane of the general formula (I) in the aqueous suspension is generally 0.005 to 5.0 wt .-%, preferably 0.01 to 2.0 wt .-% and particularly preferably 0.01 to 1, 0 wt .-%, based on the dry weight of the hydraulic binder used. In the context of the present invention, "additives" within the meaning of the present invention are liquid, pulverulent or granulated substances which can be added to the suspension in small amounts, based on the dry mass of the hydraulic binder Suitable additives include setting accelerators, setting retardants, air entraining agents, sealants, foaming agents, defoamers, solidification accelerators, hardening accelerators, corrosion inhibitors, sedimentation reducers, other flow agents and water reducing agents, for example polycarboxylate ethers, betanaphthylsulfonic acid-formaldehyde condensates (US Pat. BNS), lignosulfonate, sulfonated melamine-formaldehyde condensate and mixtures thereof.
Optional können ferner Zusatzstoffe und Fasern in der wässrigen Suspension vorhanden sein. „Zusatzstoffe" im Sinne der vorliegenden Erfindung sind feine anorganische oder organische Stoffe, die verwendet werden, um Eigenschaften gezielt zu verbessern. Dazu zählen nahezu inaktive Zusatzstoffe wie Gesteinsmehle oder Pigmente, sowie puzzolanische oder latent hyd- raulische Zusatzstoffe wie Trass, Flugasche, Silikastaub und Hüttensandmehl.„Fasern" im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Stahlfasern, Polymerfasern und Glasfasern unterschiedlicher Größen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilanen der allgemeinen Formel (I) mit den Schritten: Optionally, additives and fibers may also be present in the aqueous suspension. "Additives" in the sense of the present invention are fine inorganic or organic substances which are used to purposefully improve properties, including virtually inactive additives such as minerals or pigments, as well as pozzolanic or latent hydraulic additives such as trass, fly ash, silica fume and "Slurry" in the sense of the present invention are steel fibers, polymer fibers and glass fibers of different sizes. The present invention also provides a process for the preparation of mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I) with the steps:
(i) ß-Hydroxyalkylierung eines Polyetheralkohols oder Polyetheramins der allgemeinen (i) β-hydroxyalkylation of a polyether alcohol or polyetheramine of the general
mel (II),
(N) worin Y, n, R6 und R7 die die oben angegebene Bedeutung haben, mit einem oder mehreren Epoxysilanen der allgemeinen Formel mel (II), (N) wherein Y, n, R 6 and R 7 have the meaning given above, with one or more epoxy silanes of the general formula
worin Z, m, R1, R2, R3, R4a und R5 die oben angegebene Bedeutung haben, unter Ausbildung von speziellen Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilanen der allgemeinen Formel (l-a), in which Z, m, R 1 , R 2 , R 3 , R 4a and R 5 have the abovementioned meaning, with the formation of specific mono- and / or bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (Ia),
(l-a) worin Y, Z, m, n, R1, R2, R3, R4a, R5, R6 und R7 die oben angegebene Bedeutung haben, und (ii) optional Acylierung oder Alkylierung der in Schritt (i) ausgebildeten Hydroxy-Funktionalität und gegebenenfalls der sekundären Amin-Funktion der speziellen Mono- und/oder Bisal- kylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (l-a) unter Verwendung eines Acylierungsmit- tels ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäurechloriden der Formel R8CI, Carbonsäureanhydriden der Formel (R8)20, worin R8 für Ci-C2o-Alkanoyl, C3-C2o-Alkenoyl oder C7-C2o-Aryloyl steht, cyclischen Carbonsäureanhydriden der Formel (IV-b1 ) und cyli- schen Carbonsäureanhydriden der Formel (IV-b2),
in which Y, Z, m, n, R 1 , R 2 , R 3 , R 4a , R 5 , R 6 and R 7 have the abovementioned meaning, and (ii) optionally acylation or alkylation of i) formed hydroxy functionality and optionally the secondary amine function of the specific mono- and / or Bisal- kylentrialkoxysilane of the general formula (Ia) using an acylating agent selected from the group consisting of carboxylic acid chlorides of the formula R 8 CI, carboxylic anhydrides of Formula (R 8 ) 20, wherein R 8 is C 1 -C 20 -alkanoyl, C 3 -C 20 -alkenoyl or C 7 -C 20 -aryloyl, cyclic carboxylic acid anhydrides of the formula (IV-b1) and cyclic carboxylic anhydrides of the formula (IV-b2 )
(IV-b1 ) (IV-b2) oder unter Verwendung eines Alkylierungsmittels ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus R8X, worin R8 für Ci-C2o-Alkyl, C2-C2o-Alkenyl oder C2-C2o-Alkinyl steht und X für Cl, Br, I, OS(=0)2CF3 (Trifluoromethansulfonat), OS(=0)2CH3 (Methansulfonat) oder Toluol- sulfonat steht. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck„Ci-C6-alkylen" die acyclischen Kohlenwasserstoff-Einheiten Methylen, Ethylen, n-Propylen, 1 -Methylethylen, n-Butylen, 1 - Methylpropylen, 2-Methylpropylen, 1 ,1 -Dimethylethylen, n-Pentylen, 1 -Methylbutylen, 2- Methylbutylen, 3-Methylbutylen, 1 ,1 -Dimethylpropylen, 2,2-Dimethylpropylen, 1 ,2- Dimethylpro- pylen, 1 -Ethylpropylen, n-Hexylen, 1 -Methylpentylen, 2-Methylpentylen, 3-Methylpentylen, 4- Methylpentylen, 1 ,1 ,-Dimethylbutylen, 1 ,2-Dimethylbutylen, 1 ,3-Dimethylbutylen, 2,2-(IV-b1) (IV-b2) or using an alkylating agent selected from the group consisting of R 8 X, wherein R 8 is Ci-C 2 o-alkyl, C 2 -C 2 o-alkenyl or C 2 -C 2 o-alkynyl and X is Cl, Br, I, OS (= O) 2 CF 3 (trifluoromethanesulfonate), OS (= O) 2 CH 3 (methanesulfonate) or toluene sulfonate. In the context of the present invention, the term "C 1 -C 6 -alkylene" encompasses the acyclic hydrocarbon units methylene, ethylene, n-propylene, 1-methylethylene, n-butylene, 1-methylpropylene, 2-methylpropylene, 1, 1-dimethylethylene, n-pentylene, 1-methylbutylene, 2-methylbutylene, 3-methylbutylene, 1, 1-dimethylpropylene, 2,2-dimethylpropylene, 1, 2-dimethylpropylene, 1-ethylpropylene, n-hexylene, 1-methylpentylene, 2- Methylpentylene, 3-methylpentylene, 4-methylpentylene, 1,1-dimethylbutylene, 1,2-dimethylbutylene, 1,3-dimethylbutylene, 2,2-
Dimethylbutylen, 2,3-Dimethylbutylen, 3,3-Di-methylbutylen, 1 -Ethylbutylen, 2-Ethylbutylen, 1 - Ethyl-1 -methyl-propylen, 1 -Ethyl-2-methyl-propylen, 2-Ethyl-1 -methylpropylen und 2-Ethyl-2- methylpropylen. Entsprechend umfasst der Ausdruck„C2-C6-alkenylen" die acyclischen Kohlenwasserstoff- Einheiten mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen Ethenylen, Prop-1 -enyl, Prop-2-enyl, 2-Methylprop-2- enylen, 1 -Methylprop-2 -enylen, But-3-enylen, But-2-enylen, Pent-1 -enylen, Pent-2-enylen, Pent- 3-enylen, 1 -Methylbut-1 -enylen, 2-Methylbut-1 -enylen, 3-Methylbut-1 -enylen, 1 -Methylbut-2- enylen, 2-Methylbut-2-enylen, 3-Methylbut-2-enylen, 1 -Methyl-but-3-enylen, 2-Methylbut-3- enylen, 3-Methylbut-3-enylen, 1 -Ethylprop-1 -enylen, 1 -Ethyl-prop-2-enylen, Hex-1 -enylen, Hex-Dimethylbutylene, 2,3-dimethylbutylene, 3,3-dimethylbutylene, 1-ethylbutylene, 2-ethylbutylene, 1-ethyl-1-methyl-propylene, 1-ethyl-2-methyl-propylene, 2-ethyl-1 - methylpropylene and 2-ethyl-2-methylpropylene. Similarly, the term "C 2 -C 6 alkenylene" includes the acyclic hydrocarbon moieties of from 2 to 6 carbon atoms ethenylene, prop-1-enyl, prop-2-enyl, 2-methylprop-2-enylene, 1-methylprop-2 - enylene, but-3-enylene, but-2-enylene, pent-1-enylene, pent-2-enylene, pent-3-enylene, 1-methylbut-1-enylene, 2-methylbut-1-enylene, 3 Methylbut-1-enylene, 1-methylbut-2-enylene, 2-methylbut-2-enylene, 3-methylbut-2-enylene, 1-methylbut-3-enylene, 2-methylbut-3-enylene, 3 Methylbut-3-enylene, 1-ethylprop-1-enylene, 1-ethyl-prop-2-enylene, hex-1-enylene, hexane
2- enylen, Hex-3-enylen, Hex-4-enylen, Hex-5-enylen,1 -Methylpent-1 -enylen, 2-Methylpent-1 - enylen, 3-Methylpent-1 -enylen, 4-Methylpent-1 -enylen, 1 -Methylpent-2-enylen, 2-Methylpent-2- enylen, 3-Methylpent-2-enylen, 4-Methylpent-2 -enylen, 1 -Methylpent-3-enylen, 2-Methylpent-3- enylen, 3-Methylpent-3-enylen, 4-Methylpent-3-enylen, 1 -Methylpent-4-enylen, 2-Methylpent-4- enylen, 3-Methylpent-4-enylen, 4-Methylpent-4-enylen, 1 ,2-Dimethylbut-1 -enylen, 1 ,3-Di- methylbut-1 -enylen, 3, 3-Dimethylbut-1 -enylen, 1 ,1-Dimethylbut-2-enylen, 1 ,2-Dimethylbut-2- enylen, 1 ,3-Dimethylbut-2-enylen, 2,3-Dimethylbut-2-enylen, 1 ,1 -Dimethylbut-3-enylen, 1 ,2- Dimethylbut-3-enylen, 1 ,3-Dimethylbut-3-enylen, 2,2-Dimethylbut-3-enylen und 2,3-Dimethylbut-2- enylene, hex-3-enylene, hex-4-enylene, hex-5-enylene, 1-methylpent-1-enylene, 2-methylpent-1-enylene, 3-methylpent-1-enylene, 4-methylpentene 1-enylene, 1-methylpent-2-enylene, 2-methylpent-2-enylene, 3-methylpent-2-enylene, 4-methylpent-2-enylene, 1-methylpent-3-enylene, 2-methylpent-3 enylene, 3-methylpent-3-enylene, 4-methylpent-3-enylene, 1-methylpent-4-enylene, 2-methylpent-4-enylene, 3-methylpent-4-enylene, 4-methylpent-4-enylene, 1, 2-dimethylbut-1-enylene, 1, 3-dimethylbut-1-enylene, 3, 3-dimethylbut-1-enylene, 1, 1-dimethylbut-2-enylene, 1, 2-dimethylbut-2 Enylene, 1, 3-dimethylbut-2-enylene, 2,3-dimethylbut-2-enylene, 1, 1-dimethylbut-3-enylene, 1, 2-dimethylbut-3-enylene, 1, 3-dimethylbut-3 enylene, 2,2-dimethylbut-3-enylene and 2,3-dimethylbutene
3- enylen. 3- enylene.
Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher beschrieben, ohne dass die Erfindung dadurch beschränkt wird.
Beispiele The present invention will be further described by the following examples, without limiting the invention. Examples
Beispiel 1 : Synthese von erfindungsgemäßem (Polyoxyethylen)amino-bis-alkylentrimethoxy- silan der Formel (l-a1 ) Example 1 Synthesis of Inventive (Polyoxyethylene) Amino-bis-Alkyltrimethoxysilane of the Formula (I-a1)
Pluriol®A 1020 E-Amin: ® Pluriol A 1020 E-amine:
50,0 g (50 mmol, M = 1000 g/mol) Pluriol®A 1020 E-Amin (Polyoxyethylenamin-Gemisch mit einer gemittelten Anzahl an Oxyethylen-Einheiten von 22) werden in einen vorgetrockneten 100 mL-Dreihalskolben gegeben und in einer Stickstoff-Atmosphäre auf 70 °C erhitzt. Dann werden 24,82 g (105 mmol, M = 236,34 g/mol) Glycidyloxypropyltrimethoxysilan unter Rühren zugesetzt und die Reaktionsmischung weiter bei 100 °C gerührt. Im zeitlichen Abstand von 2 h wird der Fortgang der Reaktion mittels Dünnschichtchromatographie (CHC /MeOH/Wasser 88 : 1 1 : 1 ; Rf (Pluriol®A 1020 E-Amin) = 0,1 , Rf (Glycidyloxypropyltrimethoxysilan ) = 0,74, Rf (Zwischenprodukt mit einer Silan-Kopfgruppe) = 0,3, Rf (Produkt) = 0,5) bestimmt. Nach 4 h ist Pluriol®A 1020 E-Amin vollständig abreagiert und die Reaktion wird beendet. 50.0 g (50 mmol, M = 1000 g / mol) Pluriol ® A 1020 E-amine (polyoxyethylene amine mixture having an average number of oxyethylene units of 22) are added to a pre-dried 100 mL three-necked flask in a nitrogen Atmosphere heated to 70 ° C. Then, 24.82 g (105 mmol, M = 236.34 g / mol) of glycidyloxypropyltrimethoxysilane are added with stirring and the reaction mixture is further stirred at 100 ° C. At intervals of 2 hours, the progress of the reaction by TLC (CHC / MeOH / water 88: 1 is 1: 1; Rf (Pluriol A 1020 ® E-amine) = 0.1, Rf (glycidyloxypropyltrimethoxysilane) = 0.74, Rf (intermediate with a silane headgroup) = 0.3, Rf (product) = 0.5). After 4 h ® Pluriol A 1020 E-amine is completely reacted, and the reaction is terminated.
pH, (5 % in Wasser): 7 H-NMR (500 MHz, CDCI3): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H, CH2-CH2-S1; 1.65-1 .75 ppm, m, 4 H, CH2- CH2-Si; 2.2 ppm, broad s, 2 H, OH; 2.5-2.9 ppm, m, 6 H, CH2-N; 3.35, s, 3 H, 0-CH3; 3.4-3.8 ppm, m, 94 H, O-CH2-CH2-O/CHOH; 3.5-3.6 ppm, m, 18 H, S1-O-CH3. pH (5% in water): 7 H-NMR (500 MHz, CDCI 3): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H, CH2-CH2-S1; 1.65-1 .75 ppm, m, 4 H, CH 2 - CH 2 -Si; 2.2 ppm, broad s, 2H, OH; 2.5-2.9 ppm, m, 6H, CH 2 -N; 3.35, s, 3H, O-CH 3 ; 3.4-3.8 ppm, m, 94 H, O-CH 2 -CH 2 -O / CHOH; 3.5-3.6 ppm, m, 18H, S1-O-CH3.
Beispiel 2: Synthese von erfindungsgemäßem (Polyoxyethylen)amino-bis-alkylentriethoxysilan der Formel (l-a2) Example 2 Synthesis of Inventive (Polyoxyethylene) Amino-bis-Alkyltriethoxysilane of the Formula (I-a2)
(l-a2) (L-a2)
40,0 g (40 mmol, M = 1000 g/mol) Pluriol®A 1020 E-Amin werden in einen vorgetrockneten 100 mL-Dreihalskolben gegeben und in einer Stickstoff-Atmosphäre auf 70 °C erhitzt. Dann
werden 23,4 g (82 mmol, M = 278,4 g/mol) Glycidyloxypropyltriethoxysilan unter Rühren zugesetzt und die Reaktionsmischung weiter bei 100 °C gerührt. Im zeitlichen Abstand von 2 h wird der Fortgang der Reaktion mittels Dünnschichtchromatographie (CHC /MeOH/Wasser 88 : 1 1 : 1 ; Rf (Pluriol®A 1020 E-Amin) = 0,1 , Rf (Glycidyloxypropyltrimethoxysilan ) = 0,74, Rf (Zwi- schenprodukt mit einer Silan-Kopfgruppe) = 0,3, Rf (Produkt) = 0,5) bestimmt. Nach 8 h ist Plu- riol®A 1020 E-Amin vollständig abreagiert. H-NMR (500 MHz, CDCI3): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H, CH2-CH2-Si; 1 .2 ppm, t, 18 H, Si-0-CH2- CH3; 1.65-1 .75 ppm, m, 4 H, CH2-CH2-Si; 2.5-2.9 ppm, m, 6 H, CH2-N; 3.35, s, 3 H, 0-CH3; 3.4- 3.6 ppm, m, 10 H, CH2-O; 3.6-3.7 ppm, m, 82 H, O-CH2-CH2-O; 3.8 ppm, m, 14 H, S1-O-CH2-
40.0 g (40 mmol, M = 1000 g / mol) ® Pluriol A 1020 E-amine are placed in a pre-dried 100 mL three-neck flask and heated in a nitrogen atmosphere at 70 ° C. Then 23.4 g (82 mmol, M = 278.4 g / mol) of glycidyloxypropyltriethoxysilane are added with stirring and the reaction mixture is further stirred at 100.degree. At intervals of 2 hours, the progress of the reaction by TLC (CHC / MeOH / water 88: 1 is 1: 1; Rf (Pluriol A 1020 ® E-amine) = 0.1, Rf (glycidyloxypropyltrimethoxysilane) = 0.74, Rf (intermediate with a silane head group) = 0.3, Rf (product) = 0.5). After 8 h pluralization riol ® A 1020 E-amine is completely reacted. H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H, CH 2 -CH 2 -Si; 1, 2 ppm, t, 18 H, Si-O-CH 2 -CH 3 ; 1.65-1 .75 ppm, m, 4 H, CH 2 -CH 2 -Si; 2.5-2.9 ppm, m, 6H, CH 2 -N; 3.35, s, 3H, O-CH 3 ; 3.4- 3.6 ppm, m, 10 H, CH 2 -O; 3.6-3.7 ppm, m, 82H, O-CH2-CH2-O; 3.8 ppm, m, 14 H, S1-O-CH2-
Beispiel 3: Synthese von erfindungsgemäßem (Polyoxyethylen)amino-bis-alkylentrimethoxy- silan der Formel (l-a3)
100,0 g (50 mmol, M = 2000 g/mol) Pluriol®A 2010 E-Amin (Polyoxyethylenamin-Gemisch mit einer gemittelten Anzahl an Oxyethylen-Einheiten von 45) werden in einen vorgetrockneten 250 mL-Vierhalskolben gegeben und in einer Stickstoff-Atmosphäre auf 70 °C erhitzt. Dann werden 24,8 g (103 mmol, M = 236,3 g/mol) Glycidyloxypropyltrimethoxysilan unter Rühren zugesetzt und die Reaktionsmischung für 8 h bei 120 °C und für weitere 7 h bei 140 °C gerührt. Im zeitlichen Abstand von 3 h wird der Fortgang der Reaktion mittels Dünnschichtchromatographie. Nach 15 h ist Pluriol®A 1020 E-Amin vollständig abreagiert. Example 3 Synthesis of Inventive (Polyoxyethylene) Amino-bis-Alkyltrimethoxysilane of the Formula (I-a3) 100.0 g (50 mmol, M = 2000 g / mol) Pluriol ® A 2010 E-amine (polyoxyethylene amine mixture having an average number of oxyethylene units of 45) are added to a pre-dried 250 mL four-necked flask in a nitrogen Atmosphere heated to 70 ° C. Then 24.8 g (103 mmol, M = 236.3 g / mol) of glycidyloxypropyltrimethoxysilane are added with stirring and the reaction mixture is stirred for 8 h at 120 ° C and for a further 7 h at 140 ° C. At intervals of 3 h, the progress of the reaction by means of thin layer chromatography. After 15 h ® Pluriol A 1020 E-amine is completely reacted.
(l-a3) H-NMR (500 MHz, CDC ): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H, CH2-CH2-S1; 1.65-1 .75 ppm, m, 4 H, CH2- CH2-Si; 2.2 ppm, broad s, 2 H, OH; 2.5-2.9 ppm, m, 6 H, CH2-N; 3.35, s, 3 H, 0-CH3; 3.4-3.8 ppm, m, 188 H, O-CH2-CH2-O und CHOH; 3.5-3.6 ppm, m, 18 H, S1-O-CH3. Beispiel 4: Synthese von erfindungsgemäßem (Polyoxyethylen)amino-bis-alkylentrimethoxy- silan der Formel (l-a4) (L-a3) H-NMR (500 MHz, CDC): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4H, CH2-CH2-S1; 1.65-1 .75 ppm, m, 4 H, CH 2 - CH 2 -Si; 2.2 ppm, broad s, 2H, OH; 2.5-2.9 ppm, m, 6H, CH 2 -N; 3.35, s, 3H, O-CH 3 ; 3.4-3.8 ppm, m, 188 H, O-CH 2 -CH 2 -O and CHOH; 3.5-3.6 ppm, m, 18H, S1-O-CH3. Example 4 Synthesis of Inventive (Polyoxyethylene) Amino-bis-Alkyltrimethoxysilane of the Formula (I-a4)
100,0 g (50 mmol, M = 2000 g/mol) Pluriol®A 2010 E-Amin werden in einen vorgetrockneten 250 mL-Vierhalskolben gegeben und in einer Stickstoff-Atmosphäre auf 80 °C erhitzt. Dann
werden zunächst 0,05 g (2,5 mmol; M = 18 g/mol) deionisiertes Wasser und im Anschluss 24,8 g (103 mmol, M = 236,3 g/mol) Glycidyloxypropyltrimethoxysilan unter Rühren zugesetzt. Die Reaktionsmischung wird auf 100 °C erwärmt und für 1 h bei dieser Temperatur gerührt. Dann wird die Temperatur auf 140 °C erhöht, 9 h bei dieser Temperatur gerührt und erneut 0,05 g deionisiertes Wasser zugesetzt. Nach weiteren 2 h wird die Reaktion beendet. 100.0 g (50 mmol, M = 2000 g / mol) Pluriol A 2010 ® E-amine are placed in a pre-dried 250 mL four-necked flask and heated in a nitrogen atmosphere to 80 ° C. Then 0.05 g (2.5 mmol, M = 18 g / mol) of deionized water and, subsequently, 24.8 g (103 mmol, M = 236.3 g / mol) of glycidyloxypropyltrimethoxysilane are added with stirring. The reaction mixture is heated to 100 ° C and stirred for 1 h at this temperature. Then the temperature is raised to 140 ° C, stirred for 9 h at this temperature and added again 0.05 g of deionized water. After a further 2 h, the reaction is stopped.
(l-a4) H-NMR (500 MHz, CDCI3): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H, CH2-CH2-S1; 1.65-1 .75 ppm, m, 4 H, CH2- CH2-Si; 2.2 ppm, broad s, 2 H, OH; 2.5-2.9 ppm, m, 6 H, CH2-N; 3.35, s, 3 H, 0-CH3; 3.4-3.9 ppm, m, 188 H, O-CH2-CH2-O und CHOH; 3.5-3.6 ppm, m, 18 H, S1-O-CH3. (l-a4) H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H, CH 2 -CH 2 -Si; 1.65-1 .75 ppm, m, 4 H, CH 2 - CH 2 -Si; 2.2 ppm, broad s, 2H, OH; 2.5-2.9 ppm, m, 6H, CH 2 -N; 3.35, s, 3H, O-CH 3 ; 3.4-3.9 ppm, m, 188 H, O-CH 2 -CH 2 -O and CHOH; 3.5-3.6 ppm, m, 18H, S1-O-CH3.
Beispiel 5: Synthese von erfindungsgemäßem (Polyoxyethylen)amino-bis-alkylentrimethoxy- silan der Formel (l-a5) Example 5 Synthesis of Inventive (Polyoxyethylene) Amino-bis-Alkyltrimethoxysilane of the Formula (I-a5)
50,0 g (50 mmol, M = 1000 g/mol) Pluriol®A 1020 E-Amin werden in einen vorgetrockneten 100 mL-Dreihalskolben gegeben und in einer Stickstoff-Atmosphäre auf 80 °C erhitzt. Dann werden 12,4 g (52 mmol, M = 236,3 g/mol) Glycidyloxypropyltrimethoxysilan unter Rühren zugesetzt. Die Reaktionsmischung wird auf 140 °C erhitzt und für 12 h bei dieser Temperatur ge- rührt. Alle 4 h wird per Dünnschichtchromatographie (CHCI3/MeOH/Wasser 88 : 1 1 : 1 ) der Fortschritt der Reaktion verfolgt. Auf dem Ansatz bildet sich eine Haut. Nach 12 h wird die Reaktion beendet. 50.0 g (50 mmol, M = 1000 g / mol) ® Pluriol A 1020 E-amine are placed in a pre-dried 100 mL three-neck flask and heated in a nitrogen atmosphere to 80 ° C. Then, 12.4 g (52 mmol, M = 236.3 g / mol) of glycidyloxypropyltrimethoxysilane are added with stirring. The reaction mixture is heated to 140 ° C and stirred for 12 h at this temperature. Every 4 h, the progress of the reaction is monitored by thin-layer chromatography (CHCl 3 / MeOH / water 88: 1 1: 1). On the approach forms a skin. After 12 h, the reaction is stopped.
(l-a5) H-NMR (500 MHz, CDC ): δ = 0.6-0.8 ppm, m, 2 H, CH2-CH2-Si; 1.60-1 .80 ppm, m, 2 H, CH2- CH2-Si; 2.5-2.9 ppm, m, 4 H, CH2-N; 3.35, s, 3 H, 0-CH3; 3.4-3.9 ppm, m, 95 H, O-CH2-CH2-O und CHOH; 3.5-3.6 ppm, m, 18 H, S1-O-CH3. Beispiel 6: Synthese von erfindungsgemäßem (Polyoxyethylen)amino-bis-alkylentrimethoxy- silan der Formel (l-b1 ) (l-a5) H-NMR (500 MHz, CDC): δ = 0.6-0.8 ppm, m, 2 H, CH 2 -CH 2 -Si; 1.60-1 .80 ppm, m, 2 H, CH 2 - CH 2 -Si; 2.5-2.9 ppm, m, 4H, CH 2 -N; 3.35, s, 3H, O-CH 3 ; 3.4-3.9 ppm, m, 95 H, O-CH 2 -CH 2 -O and CHOH; 3.5-3.6 ppm, m, 18H, S1-O-CH3. Example 6 Synthesis of Inventive (Polyoxyethylene) Amino-bis-Alkyltrimethoxysilane of the Formula (I-b1)
15,0 g (10,2 mmol, M = 1472,7 g/mol) des in Beispiel 1 erhaltenen Rohprodukts von (Polyoxy- ethylen)amino-bis-alkylentrimethoxysilan der Formel (l-a1 ) werden in einen vorgetrockneten
100 mL-Dreihalskolben gegeben und im Vakuum auf 40 °C erhitzt. Nach 30 min ist keine Blasenbildung mehr zu beobachten. Dann werden 2,1 g (20,9 mmol, M = 98 g/mol) Maleinsäureanhydrid zugesetzt und die erhaltene Reaktionsmischung in einer Stickstoff-Atmosphäre auf 70 °C erhitzt und bei dieser Temperatur gerührt. Der Fortgang der Reaktion wird mittels Dünn- Schichtchromatographie (CHC /MeOH/Wasser 88 : 1 1 : 1 ) verfolgt. Nach 2 h ist das Startmaterial vollständig abreagiert und die Reaktion wird beendet. 15.0 g (10.2 mmol, M = 1472.7 g / mol) of the obtained in Example 1 crude product of (polyoxyethylene) amino-bis-alkylene-trimethoxysilane of the formula (l-a1) are in a pre-dried Add 100 mL three-necked flask and heated in vacuo to 40 ° C. After 30 minutes no blistering is observed. Then 2.1 g (20.9 mmol, M = 98 g / mol) of maleic anhydride are added and the resulting reaction mixture is heated to 70 ° C. in a nitrogen atmosphere and stirred at this temperature. The progress of the reaction is monitored by thin layer chromatography (CHC / MeOH / water 88: 1 1: 1). After 2 hours, the starting material is completely consumed and the reaction is terminated.
(l-b1 ) H-NMR (500 MHz, CDCI3): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H, CH2-CH2-S1; 1.65-1 .75 ppm, m, 4 H, CH2- CH2-Si; 2.2 ppm, broad s, 1 H, OH; 2.5-2.9 ppm, m, 6 H, CH2-N; 3.35, s, 3 H, 0-CH3; 3.4-3.8 ppm, m, 94 H, O-CH2-CH2-O; 3.5-3.6 ppm, m, 18 H, Si-0-CH3; 4.2-4.4 ppm, m, 2H, CHOC(=0); 6.2 ppm, d, 2H, CH-C(0)OH; 6.4 ppm, d, 2 H, CH-C(=0)0-C. Beispiel 7: Synthese von erfindungsgemäßem (Polyoxyethylen)amino-bis-alkylentriethoxysilan der Formel (l-b2) (1-b1) H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H, CH 2 -CH 2 -Si; 1.65-1 .75 ppm, m, 4 H, CH 2 - CH 2 -Si; 2.2 ppm, broad s, 1H, OH; 2.5-2.9 ppm, m, 6H, CH 2 -N; 3.35, s, 3H, O-CH 3 ; 3.4-3.8 ppm, m, 94 H, O-CH 2 -CH 2 -O; 3.5-3.6 ppm, m, 18 H, Si-O-CH 3 ; 4.2-4.4 ppm, m, 2H, CHOC (= 0); 6.2 ppm, d, 2H, CH-C (O) OH; 6.4 ppm, d, 2H, CH-C (= O) 0-C. Example 7 Synthesis of Inventive (Polyoxyethylene) Amino-bis-Alkyltriethoxysilane of the Formula (I-b2)
25,0 g (16,1 mmol, M = 1556,8 g/mol) des aus Beispiel 2 erhaltenen (Polyoxyethylen)amino-bis- alkylentriethoxysilans der Formel (l-a2) werden in einen vorgetrockneten 100 mL-Dreihals- kolben gegeben und im Vakuum auf 70 °C erhitzt. Nachdem sich das Alkylentriethoxysilan der Formel (l-a2) verflüssigt hat, werden 3,37 g (33,0 mmol, M = 100 g/mol) Bernsteinsäureanhydrid zugesetzt und die erhaltene Reaktionsmischung in einer Stickstoff-Atmosphäre bei 70 °C gerührt. Der Fortgang der Reaktion wird mittels Dünnschichtchromatographie 25.0 g (16.1 mmol, M = 1556.8 g / mol) of the (polyoxyethylene) amino-bis-alkylene-triethoxysilane of the formula (I-a2) obtained from Example 2 are introduced into a predried 100 ml three-necked flask and heated in vacuo to 70 ° C. After the alkylene triethoxysilane of the formula (I-a2) has liquefied, 3.37 g (33.0 mmol, M = 100 g / mol) of succinic anhydride are added and the resulting reaction mixture is stirred in a nitrogen atmosphere at 70.degree. The progress of the reaction is monitored by thin layer chromatography
(CHC /MeOH/Wasser 88 : 1 1 : 1 ) verfolgt. Nach 2 h ist das Startmaterial vollständig abreagiert und die Reaktion wird beendet. (CHC / MeOH / water 88: 1 1: 1). After 2 hours, the starting material is completely consumed and the reaction is terminated.
(l-b2) (L-b2)
(5% in Wasser): 4-5
H-NMR (500 MHz, CDCI3): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H, CH2-CH2-Si; 1 .2 ppm, t, 18 H, Si-0-CH2- CH3; 1.65-1 .75 ppm, m, 4H, CH2-CH2-Si; 2.55-2.65 ppm, m, 8H, CH2-CO2; 2.7-2.8 ppm, m, 6 H, CH2-N; 3.35 ppm, s, 3 H, 0-CH3; 3.4-3.7 ppm, m, 94 H, CH2-O; 3.8 ppm, q, 12 H, Si-0-CH2- CH3; 5.1 ppm, m, 2 H CHOC(=0); 8-9 ppm, broad s, 2 H, COOH. (5% in water): 4-5 H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H, CH 2 -CH 2 -Si; 1, 2 ppm, t, 18 H, Si-O-CH 2 -CH 3 ; 1.65-1 .75 ppm, m, 4H, CH 2 -CH 2 -Si; 2.55-2.65 ppm, m, 8H, CH2-CO2; 2.7-2.8 ppm, m, 6H, CH2-N; 3:35 ppm, s, 3H, 0-CH 3; 3.4-3.7 ppm, m, 94 H, CH2-O; 3.8 ppm, q, 12 H, Si-O-CH 2 -CH 3 ; 5.1 ppm, m, 2H CHOC (= 0); 8-9 ppm, broad s, 2H, COOH.
Beispiel 8: Synthese von erfindungsgemäßem (Polyoxyethylen)amino-bis-alkylentriethoxysilan der Formel (l-b6) Example 8 Synthesis of Inventive (Polyoxyethylene) Amino-bis-Alkyltriethoxysilane of the Formula (I-b6)
21 ,1 g (13,7 mmol, M = 1556,8 g/mol) des in Beispiel 2 erhaltenen (Polyoxyethylen)amino-bis- alkylentriethoxysilans der Formel (l-a2) werden in einen vorgetrockneten 100 ml_-21.1 g (13.7 mmol, M = 1556.8 g / mol) of the (polyoxyethylene) amino-bis-alkyltriethoxysilane of the formula (I-a2) obtained in Example 2 are poured into a predried 100 ml of
Dreihalskolben gegeben und auf 70 °C erhitzt. Nachdem sich das Alkylentriethoxysilan der Formel (l-a2) verflüssigt hat, werden 2,8 g (28,0 mmol, M = 98 g/mol) Maleinsäureanhydrid zugesetzt und die erhaltene Reaktionsmischung in einer Stickstoff-Atmosphäre bei 70 °C gerührt. Der Fortgang der Reaktion wird mittels Dünnschichtchromatographie (CHC /MeOH/Wasser 88 : 1 1 : 1 ) verfolgt. Nach 4 h ist das Startmaterial vollständig abreagiert und die Reaktion wird beendet. Three-necked flask and heated to 70 ° C. After the alkylene triethoxysilane of the formula (I-a2) has liquefied, 2.8 g (28.0 mmol, M = 98 g / mol) of maleic anhydride are added and the resulting reaction mixture is stirred in a nitrogen atmosphere at 70.degree. The progress of the reaction is monitored by thin layer chromatography (CHC / MeOH / water 88: 1 1: 1). After 4 h, the starting material is completely consumed and the reaction is terminated.
(l-b6) H-NMR (500 MHz, CDC ): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H, CH2-CH2-Si; 1 .2 ppm, t, 18 H, Si-0-CH2- CH3; 1.65-1 .75 ppm, m, 4H, CH2-CH2-Si; 2.3-2.8 ppm, m, 6 H, CH2-N; 3.35, s, 3 H, 0-CH3; 3.4- 3.7 ppm, m, 90 H, CH2-O; 3.8 ppm, q, 12 H, Si-0-CH2-CH3; 4.2-4.3, m, 2 H, HCOC(=0); 6.2 d, CH-C(0)OH, 6.4, d, CH-C(=0)0-C; 10-1 1 ppm, broad s, 2 H, COOH. Beispiel 9: Synthese von erfindungsgemäßem (Polyoxyethylen)amino-bis-alkylentrimethoxy- silan der Formel (l-b3) (l-b6) 1 H-NMR (500 MHz, CDC): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H, CH 2 -CH 2 -Si; 1, 2 ppm, t, 18 H, Si-O-CH 2 -CH 3 ; 1.65-1 .75 ppm, m, 4H, CH 2 -CH 2 -Si; 2.3-2.8 ppm, m, 6H, CH 2 -N; 3.35, s, 3H, O-CH 3 ; 3.4- 3.7 ppm, m, 90 H, CH 2 -O; 3.8 ppm, q, 12 H, Si-O-CH 2 -CH 3 ; 4.2-4.3, m, 2H, HCOC (= 0); 6.2d, CH-C (O) OH, 6.4, d, CH-C (= O) O-C; 10-1 1 ppm, broad s, 2 H, COOH. Example 9 Synthesis of Inventive (Polyoxyethylene) Amino-bis-Alkyltrimethoxysilane of the Formula (I-b3)
50,0 g (20,2 mmol, M = 2472,6 g/mol) des aus Beispiel 3 erhaltenen (Polyoxyethylen)amino-bis- alkylentrimethoxysilans der Formel (l-a3) werden in einen vorgetrockneten 250 ml_- Vierhalskolben gegeben und auf 80 °C erhitzt. Nachdem sich das Alkylentrimethoxysilan der50.0 g (20.2 mmol, M = 2472.6 g / mol) of the (polyoxyethylene) amino-bis-alkylene-trimethoxysilane of the formula (I-a3) obtained from Example 3 are placed in a predried 250 ml four-necked flask and Heated to 80 ° C. After the alkylene trimethoxysilane of
Formel (l-a3) verflüssigt hat, werden 4,25 g (41 ,4 mmol, M = 100 g/mol) Bernsteinsäureanhydrid zugesetzt und die erhaltene Reaktionsmischung in einer Stickstoff-Atmosphäre bei 80 °C gerührt. Der Fortgang der Reaktion wird mittels Dünnschichtchromatographie Formula (l-a3), 4.25 g (41, 4 mmol, M = 100 g / mol) of succinic anhydride are added and the resulting reaction mixture is stirred in a nitrogen atmosphere at 80 ° C. The progress of the reaction is monitored by thin layer chromatography
(CHC /MeOH/Wasser 88 : 1 1 : 1 ) verfolgt. Nach 6 h ist das Startmaterial vollständig abreagiert und die Reaktion wird beendet.
(CHC / MeOH / water 88: 1 1: 1). After 6 h, the starting material is completely consumed and the reaction is terminated.
(l-b3) H-NMR (500 MHz, CDCI3): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H CH2-CH2-Si; 1 .65-1 .75 ppm, m, 4 H, CH2- CH2-Si; 2.5-2.9 ppm, m, 14 H, CH2-CO2 und CH2-N; 3.35, s, 3 H, 0-CH3; 3.4-3.8 ppm, m, 206 H, O-CH2-CH2-O, Si-OCH3; 5.1 ppm, m, 2 H CHOC(O); 1 1 -12 ppm, broad s, 2 H, COOH. (l-b3) H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4H CH 2 -CH 2 -Si; 1 .65-1 .75 ppm, m, 4 H, CH 2 - CH 2 -Si; 2.5-2.9 ppm, m, 14 H, CH 2 -CO 2 and CH 2 -N; 3.35, s, 3H, O-CH 3 ; 3.4-3.8 ppm, m, 206 H, O-CH 2 -CH 2 -O, Si-OCH 3 ; 5.1 ppm, m, 2 H CHOC (O); 1 1 -12 ppm, broad s, 2 H, COOH.
Beispiel 10: Synthese von erfindungsgemäßem (Polyoxyethylen)amino-bis-alkylentrimethoxy- silan der Formel (l-b3) 50,0 g (20,2 mmol, M = 2472,6 g/mol) des aus Beispiel 4 erhaltenen (Polyoxyethylen)amino-bis- alkylentrimethoxysilans der Formel (l-a4) werden in einen vorgetrockneten 250 mL-Vierhals- kolben gegeben und auf 80 °C erhitzt. Nachdem sich das Alkylentrimethoxysilan der Formel (l-a4) verflüssigt hat, werden 4,25 g (41 ,4 mmol, M = 100 g/mol) Bernsteinsäureanhydrid zugesetzt und die erhaltene Reaktionsmischung in einer Stickstoff-Atmosphäre bei 80 °C gerührt. Der Fortgang der Reaktion wird mittels Dünnschichtchromatographie (CHC /MeOH/Wasser 88 : 1 1 : 1 ) verfolgt. Nach 6 h ist das Startmaterial vollständig abreagiert und die Reaktion wird beendet. H-NMR (500 MHz, CDC ): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H CH2-CH2-Si; 1 .65-1 .75 ppm, m, 4 H, CH2- CH2-Si; 2.5-2.9 ppm, m, 10 H, CH2-CO2 und CH2-N; 3.35, s, 3 H, 0-CH3; 3.4-3.8 ppm, m, 210 H, O-CH2-CH2-O, Si-OCHs und CH2-N; 5.1 ppm, m, 2 H CHOC(O); 1 1 -12 ppm, broad s, 2 H, COOH. Example 10 Synthesis of Inventive (polyoxyethylene) amino-bis-alkylene-trimethoxysilane of the Formula (I-b3) 50.0 g (20.2 mmol, M = 2472.6 g / mol) of the (polyoxyethylene) obtained from Example 4 Amino-bis-alkylene-trimethoxysilane of the formula (I-a4) are introduced into a predried 250 ml four-necked flask and heated to 80.degree. After the alkylene trimethoxysilane of the formula (I-a4) has liquefied, 4.25 g (41.4 mmol, M = 100 g / mol) of succinic anhydride are added and the resulting reaction mixture is stirred in a nitrogen atmosphere at 80.degree. The progress of the reaction is monitored by thin layer chromatography (CHC / MeOH / water 88: 1 1: 1). After 6 h, the starting material is completely consumed and the reaction is terminated. H-NMR (500 MHz, CDC): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4H CH 2 -CH 2 -Si; 1 .65-1 .75 ppm, m, 4 H, CH 2 - CH 2 -Si; 2.5-2.9 ppm, m, 10 H, CH 2 -CO 2 and CH 2 -N; 3.35, s, 3H, O-CH 3 ; 3.4-3.8 ppm, m, 210 H, O-CH 2 -CH 2 -O, Si-OCHs and CH 2 -N; 5.1 ppm, m, 2 H CHOC (O); 1 1 -12 ppm, broad s, 2 H, COOH.
Beispiel 1 1 : Synthese von erfindungsgemäßem (Polyoxyethylen)amino-bis-alkylentrimethoxy- silan der Formel (l-b5) Example 1 1: Synthesis of Inventive (Polyoxyethylene) Amino-bis-Alkyltrimethoxysilane of the Formula (I-b5)
29,03 g (23,5 mmol, M = 1236,3 g/mol) des aus Beispiel 5 erhaltenen (Polyoxyethylen)amino- alkylentrimethoxysilans der Formel (l-a5) werden in einen vorgetrockneten 50 mL-Einhals- kolben gegeben und auf 100 °C erhitzt. Nachdem sich das Alkylentrimethoxysilan der Formel (l-a5) verflüssigt hat, werden 4,7 g (47 mmol, M = 100 g/mol) Bernsteinsäureanhydrid zugesetzt und die erhaltene Reaktionsmischung in einer Stickstoff-Atmosphäre bei 140 °C 4 h lang gerührt. Der Fortgang der Reaktion wird mittels Dünnschichtchromatographie 29.03 g (23.5 mmol, M = 1236.3 g / mol) of the (polyoxyethylene) aminoalkylenetrimethoxysilane of the formula (I-a5) obtained from Example 5 are introduced into a previously dried 50 ml single-necked flask and Heated to 100 ° C. After the alkylene trimethoxysilane of the formula (I-a5) has liquefied, 4.7 g (47 mmol, M = 100 g / mol) of succinic anhydride are added and the resulting reaction mixture is stirred in a nitrogen atmosphere at 140 ° C. for 4 h. The progress of the reaction is monitored by thin layer chromatography
(CHC /MeOH/Wasser 88 : 1 1 : 1 ) verfolgt. Nach 4 h ist das Startmaterial vollständig abreagiert und die Reaktion wird beendet.
(CHC / MeOH / water 88: 1 1: 1). After 4 h, the starting material is completely consumed and the reaction is terminated.
(l-b5) H-NMR (500 MHz, CDCI3): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H CH2-CH2-Si; 1 .65-1 .75 ppm, m, 4 H, CH2- CH2-Si; 2.5-2.9 ppm, m, 8 H, CH2-CO2; 3.35, s, 3 H, 0-CH3; 3.4-3.8 ppm, m, 100 H, O-CH2- CH2-O, Si-OCHs und CH2-N; 5.1 ppm, m, 1 H CHOC(O); 1 1 -12 ppm, broad s, 2 H, COOH. (l-b5) 1 H-NMR (500 MHz, CDCl 3 ): δ = 0.6-0.7 ppm, m, 4 H CH 2 -CH 2 -Si; 1 .65-1 .75 ppm, m, 4 H, CH 2 - CH 2 -Si; 2.5-2.9 ppm, m, 8H, CH2-CO2; 3.35, s, 3H, O-CH 3 ; 3.4-3.8 ppm, m, 100 H, O-CH 2 -CH 2 -O, Si-OCHs and CH 2 -N; 5.1 ppm, m, 1 H CHOC (O); 1 1 -12 ppm, broad s, 2 H, COOH.
Vergleichsbeispiel 1 : Synthese des Polycarboxylatethers (PCE) (V) Comparative Example 1 Synthesis of Polycarboxylate Ether (PCE) (V)
Sokalan®PA 25 XS: Polyacrylsäure (M = 5000 g/mol)
Sokalan PA 25 ® XS: polyacrylic acid (M = 5000 g / mol)
In einen Kolben werden Sokalan®PA 25 XS (3,0 Äquivalente, M = 5000 g/mol), Pluriol®A 1020 E (1 ,0 Äquivalent, M = 1000 g/mol) und katalytische Mengen Methylsulfonsäure gegeben. Dann wird bei einem Druck von 20 mbar und einer Temperatur von 175 °C so lange das bei der Veresterung freiwerdende Kondensationswasser entfernt, bis Pluriol®A 1020 E laut Dünnschichtchromatographie vollständig abreagiert ist. Vergleichsbeispiel 2: Synthese von (Polyoxyalkylen)trioxypropylenamino-bis-methylen- phosphonsäure (VI) In a flask Sokalan ® PA 25 XS (3.0 equivalents; M = 5000 g / mol), Pluriol A 1020 E ® (1, 0 equivalent, M = 1000 g / mol) are added, and catalytic amounts of methyl sulfonic acid. Then, at a pressure of 20 mbar and a temperature of 175 ° C as long as the liberated in the esterification condensation water is removed until Pluriol ® A 1020 E is completely reacted by thin layer chromatography. Comparative Example 2 Synthesis of (polyoxyalkylene) trioxypropylene-amino-bis-methylene-phosphonic acid (VI)
Die (Polyoxyalkylen)trioxypropylenamino-bis-methylenphosphonsäure (VI) wird gemäß FR 2696736, Beispiel 1 b) ausgehend von Jeffamine®M 1000 hergestellt. The (polyoxyalkylene) trioxypropylenamino-bis-methylene phosphonic acid (VI)) is prepared according to FR 2696736, Example 1 b starting from Jeffamine ® M 1000th
Anwendungsbeispiele 12 bis 28: Bestimmung der Frischmörtelkonsistenz Zunächst wird ein standardisierter Mörtel gemäß DIN EN 196-1 hergestellt aus - 450 g Zement ("Heidelberger Zement" CEM I, 42,5 R), Application Examples 12 to 28: Determination of the Fresh Mortar Consistency First, a standardized mortar according to DIN EN 196-1 is produced from - 450 g of cement ("Heidelberger Zement" CEM I, 42.5 R),
1350 g Sand und 1350 g of sand and
225 g deionisiertes Wasser (unter Berücksichtigung des später mit dem Fließmittel zugesetzten Wassers). Die Mörtel-Komponenten werden 90 s vermischt, dann mit einer wässrigen Mischung enthaltend ein Fließmittel (0,10 bis 0,20 Gew.-% bezogen auf das Trockengewicht des Zements) und
Degressal®SD 40 als Entschäumer (7 Gew.-% bezogen auf das Trockengewicht des entsprechenden Fließmittels) versetzt und weitere 60 s vermischt. Der so hergestellte Mörtel wird in zwei Schichten in eine Kegel stumpfform eingefüllt, wobei jede Mörtelschicht mit 10 leichten Stößen mittels Stößel so verteilt wird, dass eine gleichmäßige Füllung der Kegelstumpfform erreicht wird. Danach wird der überstehende Mörtel bündig abgestreift. Nach 10 bis 15 s wird der Setztrichter langsam senkrecht nach oben abgezogen und der Mörtel durch 15 Hubstöße (ein Hubstoß pro Sekunde) ausgebreitet. Der Durchmesser des Mörtelkuchens wird an zwei zueinander im rechten Winkel stehenden Stellen gemessen. Der Mittelwert dieser zwei Messungen ist als Ausbreitmaß in Tabelle 1 wiedergegeben. 225 g of deionized water (taking into account the water added later with the eluant). The mortar components are mixed for 90 seconds, then with an aqueous mixture containing a flow agent (0.10 to 0.20 wt .-% based on the dry weight of the cement) and Degressal ® SD 40 as a defoamer (7 wt .-% based on the dry weight of the corresponding flow agent) was added and mixed for another 60 s. The mortar thus prepared is poured into two layers in a truncated cone shape, wherein each layer of mortar with 10 slight shocks is distributed by plunger so that a uniform filling of the truncated cone shape is achieved. Thereafter, the protruding mortar is stripped flush. After 10 to 15 s, the setting funnel is slowly withdrawn vertically upwards and the mortar is spread by 15 strokes (one stroke per second). The diameter of the mortar cake is measured at two mutually perpendicular points. The mean of these two measurements is given as slump in Table 1.
Nach der Messung wird der Mörtel vom Ausbreittisch entfernt. Der Versuch wird nach 30, 60, 90, 120 und 150 min mit demselben Mörtel wiederholt. Auf diese Weise bestimmte Ausbreitmaße von Mörtel mit unterschiedlicher Zusammensetzung sind in Tabelle 1 gezeigt.
After the measurement, the mortar is removed from the spreading table. The test is repeated after 30, 60, 90, 120 and 150 minutes with the same mortar. In this way, certain spreading dimensions of mortar of different composition are shown in Table 1.
Tabelle 1 Table 1
[1i Zusatzmittel enthält daneben jeweils 7 Gew.-% des Entschäumers Degressal®SD 40 bezo- gen auf das Trockengewicht des jeweiligen Fließmittels. [1 i additive contains beside each 7 wt .-% of the defoamer Degressal ® SD 40 Relative to the dry weight of the respective flow agent.
PI Wasserzementwert (w/z) = 0,50; Verhältnis von Sand zu Zement = 3,0. PI water cement value (w / c) = 0.50; Ratio of sand to cement = 3.0.
Anhand der Werte in Tabelle 1 wird deutlich, dass es durch den Zusatz der erfindungsgemäßen (Polyoxyethylen)amino-bis-alkylentrialkoxysilane, Silane (1-1 a), (l-a2), (l-a4), (l-b1 ), (l-b2), (l-b3), (l-b6), (l-a5), (l-b5) (Bsp. 13-20, 24, 25, 27 und 28), gelingt, den Mörtel auf höhere Ausbreitmaße zu verflüssigen. It can be seen from the values in Table 1 that the addition of the (polyoxyethylene) amino-bis-alkylene trialkoxysilanes according to the invention, silanes (1-1 a), (1-a2), (1-a4), (1-b1) , (l-b2), (l-b3), (l-b6), (l-a5), (l-b5) (Ex 13-20, 24, 25, 27 and 28) succeed in the mortar to liquefy to higher spreading dimensions.
Bsp. 12 der Tabelle 1 sind zum Vergleich die Ausbreitmaße desselben Mörtels ohne Fließmittelzusatz gezeigt. Wie zu sehen ist, liegt das Ausbreitmaß anfänglich bei ca. 17,7 cm und geht dann bereits innerhalb von 90 min auf 13,4 cm zurück. Bereits die Zugabe von nur Ex. 12 of Table 1 are shown for comparison, the slump dimensions of the same mortar without additional flow additive. As can be seen, the slump initially at about 17.7 cm and then already within 90 min back to 13.4 cm. Already the addition of only
0,10 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht des Zements, eines der erfindungsgemäßen
Bissilane (l-a1 ), (l-a2) oder (l-b1 ) (Bsp. 13, 15, 17) führt zu einem Ansteigen des Ausbreitmaßes um ca. 3 bis 5 cm. Dieses lässt sich durch Erhöhung der Fließmittel-Menge weiter steigern (siehe Bsp. 14, 16, 18-20, 24, 25, 27 und 28). Im Vergleich zur Bisphosphonsäure VI (Beispiel 26) wird mit den erfindungsgemäßen Fließmitteln bei gleicher Menge (siehe Bsp. 14, 16, 18-20, 24, 25, 27, 28) ein stärkeres Ansteigen des Ausbreitmaßes erreicht. 0.10 wt .-%, based on the dry weight of the cement, of the invention Bissilane (l-a1), (l-a2) or (l-b1) (Ex 13, 15, 17) leads to an increase in the slump of about 3 to 5 cm. This can be further increased by increasing the amount of flux (see Ex. 14, 16, 18-20, 24, 25, 27 and 28). In comparison with the bisphosphonic acid VI (Example 26), a greater increase in the slump is achieved with the inventive flow agents at the same amount (see Ex. 14, 16, 18-20, 24, 25, 27, 28).
Der Polycarboxylatether (PCE) V des Vergleichsbeispiels (Beispiel 21 ) ist bei kurzen Testzeiten bezüglich der Wirkung, den Mörtel auf bestimmte Ausbreitmaße zu verflüssigen, mit den erfindungsgemäßen Fließmitteln annähernd vergleichbar. Die Wirkung fällt allerdings schneller ab und kann über 90 min nicht mehr bestimmt werden. The polycarboxylate ether (PCE) V of the comparative example (Example 21) is approximately comparable to the flow agents according to the invention in the case of short test times with respect to the effect of liquefying the mortar on certain spreading dimensions. However, the effect decreases faster and can no longer be determined over 90 minutes.
Anwendungsbeispiele 29 bis 45: Bestimmung der dynamischen Viskosität Application Examples 29 to 45: Determination of Dynamic Viscosity
Für den bestimmungsgemäßen Gebrauch spielt neben der Verflüssigungswirkung auch die Absenkung der Viskosität des Frischmörtels eine bedeutende Rolle. Die Viskosität ist ein Maß für die Fließfähigkeit und im vorliegenden Zusammenhang auch ein Maß für die Pump- und Verar- beitbarkeit des Frischmörtels. Niedrigere Viskositätswerte führen dabei zu einer besseren Ver- arbeitbarkeit, insbesondere zu einer besseren Pumpbarkeit des Frischmörtels. Außerdem wird die Platzierbarkeit des Frischmörtels in Formen vereinfacht. For proper use in addition to the liquefaction and the lowering of the viscosity of the fresh mortar plays an important role. The viscosity is a measure of the flowability and in the present context also a measure of the pumpability and processability of the fresh mortar. Lower viscosity values lead to a better processability, in particular to a better pumpability of the fresh mortar. In addition, the placement of the fresh mortar in forms is simplified.
Die Viskosität wird an einem Anton Paar-Rheometer MCR 102 gemessen. Der für diese Messungen verwendete Mörtel ist hergestellt gemäß DIN EN196-1 , wie oben beschrieben. Als Messsystem wird eine spezielle Zelle für Baumaterialien (BMC-90) verwendet. Dabei wird der Rührer ST59-2V-44.3/120 eingesetzt. Es werden jeweils 10 Messungen bei einer Scherrate von 10 S"1 durchgeführt. Die Messzeit jeder Messung beträgt 5 Sekunden. Zwischen den Messungen wird das System für 595 Sekunden stehen gelassen, ohne zu rühren. Die dabei bestimmten Werte für die dynamische Viskosität sind in Tabelle 2 gezeigt.
The viscosity is measured on an Anton Paar Rheometer MCR 102. The mortar used for these measurements is manufactured according to DIN EN196-1, as described above. The measuring system uses a special cell for building materials (BMC-90). The stirrer ST59-2V-44.3 / 120 is used. 10 measurements are taken at a shear rate of 10 S "1. The measurement time of each measurement is 5 seconds Between the measurements, the system is allowed to stand for 595 seconds without stirring The values for the dynamic viscosity are shown in the table 2 shown.
Tabelle 2 Table 2
[1i Zusatzmittel enthält daneben jeweils 7 Gew.-% des Entschäumers Degressal®SD 40 bezogen auf das Trockengewicht des jeweiligen Fließmittels. [1 i additive contains beside each 7 wt .-% of the defoamer Degressal ® SD 40 based on the dry weight of the respective flow agent.
PiWasserzementwert (w/z) = 0,50; Verhältnis von Sand zu Zement = 3,0.
Tabelle 2 (Fortsetzung) PiWater cement value (w / c) = 0.50; Ratio of sand to cement = 3.0. Table 2 (continued)
Bsp. Dynamische Viskosität des Mörtels [mPa»s] Example: Dynamic viscosity of the mortar [mPa » s]
60 min 80 min 90 min 100 min 1 10 min 120 min 130 min 140 min 150 min 60 min 80 min 90 min 100 min 1 10 min 120 min 130 min 140 min 150 min
Wie Tabelle 2 zu entnehmen ist, steigt die dynamische Viskosität bei Verwendung von PEC (V) (Beispiel 30) im Mörtel in vergleichsweise kurzer Zeit stark an. Dies führt zu einer verringerten Fließfähigkeit und im Ergebnis insbesondere dazu, dass die Zeitdauer, während der eine Verarbeitung des Mörtels möglich ist, deutlich verkürzt ist. As can be seen from Table 2, the dynamic viscosity when using PEC (V) (Example 30) in the mortar rises sharply in a comparatively short time. This leads to a reduced flowability and, as a result, in particular to the fact that the time period during which the processing of the mortar is possible is significantly shortened.
Die erfindungsgemäßen Bissilane (l-a1 ), (l-a3), (l-a4) und (l-b1 ) bis (l-b4) (Beispiele 34, 36 und 38 bis 43) bewirken zumindest ab einer gewissen Menge im Vergleich zu PEC (V) (Beispiel 30) einen deutlich langsameren Anstieg der dynamischen Viskosität. Die Viskositätswerte liegen dabei zumeist unter den Werten, die durch die Verwendung des Fließmittels Bisphosphon- säure (VI) (Beispiel 29) erreicht werden. Beispiel 31 der Tabelle 2 zeigt, dass bei geringen Dosierungen des Bissilans kein PCE eingespart werden kann. Allerdings kann durch eine geringe Zugabe von Bissilan zu einem normal dosierten PCE eine hohe Steigerung des viskositätsvermindernden Effektes erzielt werden (Beispiel 32). Dieser Effekt ist aber zeitlich begrenzt. Diese Ergebnisse legen nahe, dass eine weitere Verlängerung des gewünschten Effektes durch höhere Dosierung des Bissilans erreicht werden kann.
Anwendungsbeispiele 46 bis 55: Bestimmung der Biegezugfestigkeit und Druckfestigkeit The bis-silanes (1-a1), (1-a3), (1-a4) and (1-b1) to (1-b4) (Examples 34, 36 and 38 to 43) of the invention produce at least a certain amount in comparison to PEC (V) (Example 30) a significantly slower increase in dynamic viscosity. The viscosity values are in most cases below the values which are achieved by using the flow agent bisphosphonic acid (VI) (Example 29). Example 31 of Table 2 shows that at low dosages of bissilane no PCE can be saved. However, a small increase in the viscosity-reducing effect can be achieved by a small addition of bissilane to a normal-dose PCE (Example 32). This effect is limited in time. These results suggest that further extension of the desired effect can be achieved by increasing the dose of bissilane. Application Examples 46 to 55: Determination of Bending Tensile Strength and Compressive Strength
Der Mörtel für die prismenförmigen Probekörper wird gemäß DIN EN 196-1 hergestellt, wie oben beschrieben. Jedoch mit dem Unterschied, dass die Zusatzmittel direkt mit dem Wasser zum Zement zugesetzt werden, noch bevor der Sand beigemischt wird. Pro zu bestimmendem Wert werden drei Mörtelprismen hergestellt, um etwaige Messunsicherheiten auszugleichen. The mortar for the prism-shaped specimens is prepared according to DIN EN 196-1, as described above. However, with the difference that the additives are added directly to the cement with the water, even before the sand is added. For each value to be determined, three mortar prisms are produced to compensate for any measurement uncertainties.
Die Prismenformen mit den Abmessungen 40 x 40 x 160 mm werden auf einen Rütteltisch aufgespannt. Dann wird der Mörtel gleichmäßig verteilt in die Prismenformen eingefüllt und durch Vibration über einen Zeitraum von 120 Sekunden (Amplitude der Vibration: 0,7 mm) verdichtet. Anschließend werden die Formen ausgespannt und überschüssiger Mörtel wird bündig abgestreift. Die Formen werden abgedeckt und 24 h bis zum Ausschalen bei 20 °C und einer Luftfeuchtigkeit von 90 % normgerecht gelagert. Im Anschluss wird der hergestellte Mörtel- Probekörper entformt und bis unmittelbar vor Messbeginn weiter bei 20 °C und 90 % Luftfeuch- tigkeit gelagert. The prismatic molds measuring 40 x 40 x 160 mm are mounted on a vibrating table. Then, the mortar is poured uniformly into the prism shapes and compacted by vibration over a period of 120 seconds (amplitude of vibration: 0.7 mm). Then the molds are stretched out and excess mortar is stripped flush. The molds are covered and stored for 24 hours until stripping at 20 ° C and a humidity of 90% in accordance with standards. The prepared mortar test specimen is then removed from the mold and stored at 20 ° C and 90% humidity until immediately before the start of the measurement.
Als erstes werden jeweils drei der erhaltenen Mörtelprismen dazu verwendet, die Biegezugfestigkeit zu bestimmen. Anschließend erfolgt die Messung der Druckfestigkeit an den bei der Bie- gezugfestigkeitsbestimmung entstandenen sechs Prismenhälften. First, three of the obtained mortar prisms are used to determine the bending tensile strength. Subsequently, the compressive strength is measured on the six prism halves resulting from the bending tensile strength determination.
Die Bestimmung der Biegezugfestigkeit erfolgt mittels einer Maschine der Firma Form+Test Prüfsysteme, Typ Mega 10-200-10DM1 . The bending tensile strength is determined by means of a machine from the company Form + Test Prüfsysteme, type Mega 10-200-10DM1.
Tabelle 3 zeigt die anhand der Mörtelprismen bestimmten Werte der Biegezugfestigkeit (Mittel- werte aus jeweils drei Messwerten). Table 3 shows the flexural strength values determined on the basis of mortar prisms (mean values of three measured values each).
Tabelle 3 Table 3
[1i Zusatzmittel enthält daneben jeweils 7 Gew.-% des Entschäumers Degressal®SD 40 bezogen auf das Trockengewicht des jeweiligen Fließmittels. [1 i additive contains beside each 7 wt .-% of the defoamer Degressal ® SD 40 based on the dry weight of the respective flow agent.
i2i Wasserzementwert (w/z) = 0,50; Verhältnis von Sand zu Zement = 3,0. i 2 i water cement value (w / c) = 0.50; Ratio of sand to cement = 3.0.
Die Bestimmung der Druckfestigkeit erfolgt mittels einer Maschine der Firma Form+Test Prüfsysteme, Typ Mega 10-200-10DM 1 .
Tabelle 4 zeigt die anhand der Prismenhälften bestimmten Werte für die Druckfestigkeit der hergestellten Mörtel (Mittelwerte aus jeweils sechs Messwerten). Tabelle 4 The determination of the compressive strength is carried out by means of a machine from the company Form + Test Prüfsysteme, type Mega 10-200-10DM 1. Table 4 shows the values determined by the prism halves for the compressive strength of the mortar produced (averages of six measured values each). Table 4
Wie den Tabellen 3 und 4 zu entnehmen ist, wird sowohl die Biegezugfestigkeit als auch die Druckfestigkeit des erhärteten Mörtels durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Bissila- ne, (l-a2), (l-b1 ) und (l-b2) (Tabelle 3, Beispiele 47 bis 50; Tabelle 4, Beispiele 52 bis 55) spätestens nach 7 Tagen (168 h) positiv beeinflusst, wie der Vergleich mit einem Mörtel der gleichen Zusammensetzung, jedoch ohne Fließmittelzusatz (Tabelle 3, Beispiel 46; Tabelle 4, Beispiel 51 ) zeigt. Anwendungsbeispiele 56 bis 63: Messung von Hydratationswärmen As can be seen from Tables 3 and 4, both the bending tensile strength and the compressive strength of the hardened mortar by the use of the invention Bissilane ne, (l-a2), (l-b1) and (l-b2) (Table 3 , Examples 47 to 50, Table 4, Examples 52 to 55) positively influenced at the latest after 7 days (168 h), as the comparison with a mortar of the same composition, but without additional flow additive (Table 3, Example 46; Table 4, Example 51 ) shows. Application Examples 56 to 63: Measurement of Hydration Heat
Der Herstellung des Mörtels erfolgt gemäß DIN EN 196-1 , wie oben im Zusammenhang mit den Anwendungsbeispielen 46 bis 55 beschrieben. Die Zusatzmittel werden auch hier bereits am Anfang der Mörtelherstellung mit dem Wasser zugesetzt. The preparation of the mortar is carried out according to DIN EN 196-1, as described above in connection with the application examples 46 to 55. The additives are also added here already at the beginning of the mortar production with the water.
Der frisch hergestellte Mörtel wird jeweils in einen Behälter gegeben. In dem Behälter wird dann ein Temperatursensor (K-Typ-Temperatursensor, B & B Thermo-Technik GmbH) angebracht. Ein zweiter Behälter wird mit Hilfsmittel-freiem Mörtel befüllt und ebenfalls mir einer Temperatursonde versetzt. Die Behälter werden dann verschlossen und in geeigneter Weise durch An- bringen von Isolierplatten (Basotect®) isoliert. Dann wird die Temperatur über mehrere Stunden gemessen (Digital-4Canal-Thermometer, Voltcraft; PC Plus-Software, Voltcraft; K-Typ- Temperatursensor, B & B Thermo-Technik GmbH) und jeweils die Zeit festgehalten, bei der der Temperaturhöchstwert erreicht wird. Die Differenz der beiden Zeiten (Verzögerungszeit) ist in nachstehender Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 5 The freshly prepared mortar is placed in a container. In the container then a temperature sensor (K-type temperature sensor, B & B Thermo-Technik GmbH) is attached. A second container is filled with auxiliaries-free mortar and also added to a temperature probe. The containers are then sealed and placed in a suitable manner by arrival of bringing insulating plates (Basotect ®) isolated. Then the temperature is measured for several hours (digital 4-channel thermometer, Voltcraft, PC Plus software, Voltcraft, K-type temperature sensor, B & B Thermo-Technik GmbH) and the time at which the maximum temperature is reached , The difference between the two times (delay time) is shown in Table 5 below. Table 5
[1i Zusatzmittel enthält daneben jeweils 7 Gew.-% des Entschäumers Degressal®SD 40, bezo- gen auf das Trockengewicht des jeweiligen Fließmittels. [1 i additive contains beside each 7 wt .-% of the defoamer Degressal ® SD 40, Relative to the dry weight of the respective flow agent.
PI Wasserzementwert (w/z) = 0,50; Verhältnis von Sand zu Zement = 3,0. PI water cement value (w / c) = 0.50; Ratio of sand to cement = 3.0.
Wie anhand der in Tabelle 5 aufgeführten Verzögerungszeiten deutlich wird, verzögern die erfindungsgemäßen Silane (l-a2), (l-a5), (l-b1 ), (l-b2), (l-b5) und (l-b6) (Bsp. 56 bis 62) die Früh- festigkeitsentwicklung des Mörtels weniger stark als das Fließmittel gemäß Stand der Technik, Bisphosphonsäure (VI). As is apparent from the delay times shown in Table 5, the silanes (I-a2), (I-a5), (I-b1), (I-b2), (I-b5), and (I-b6) of the present invention are retarded. (Examples 56 to 62) the early strength development of the mortar less than the flow agent according to the prior art, bisphosphonic acid (VI).
Zusammenfassend zeigen die Anwendungsbeispiele 12 bis 63, dass sich die erfindungsgemäßen Mono- und Bissilane (l-a) und (l-b) ähnlich gut zur Verflüssigung von Mörtel bei fest- gelegtem Wasser/Zement-Wert eignen wie die häufig für diesen Zweck eingesetzten Polycar- boxylatether, wie beispielsweise PCE (V). Im Gegensatz zur Verwendung von Polycarboxylate- thern steigt die Viskosität des Mörtels aber bei Verwendung der erfindungsgemäßen Mono- und Bissilane (l-a) und (l-b) bei weitem nicht so schnell an, was die Verarbeitbarkeit des Mörtels verbessert und insbesondere die Zeitdauer verlängert, in der eine Verarbeitung (Pumpen, Ein- bauen, Verteilen) von Mörtel möglich ist.
In summary, application examples 12 to 63 show that the mono- and bis-silanes (Ia) and (Ib) according to the invention are equally suitable for liquefying mortar at a fixed water / cement value as the polycarboxylate ethers frequently used for this purpose, such as PCE (V). In contrast to the use of Polycarboxylate- thern the viscosity of the mortar but when using the mono- and bis-silanes (la) and (lb) according to the invention increases by far not so fast, which improves the processability of the mortar and in particular prolongs the period in which Processing (pumping, installation, distribution) of mortar is possible.
Claims
1 . Mono- und Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (I), 1 . Mono- and bis-alkylenetrialkoxysilanes of the general formula (I)
(i) (I)
worin bedeuten: in which mean:
-Y- ist -O- oder -N(R9)2-a-; -Y- is -O- or -N (R 9 ) 2 - a -;
-Z- ist jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Each of Z is the same or different and selected from the group consisting of
-O- und -CHR4b-; -O- and -CHR 4b -;
a ist 1 , wenn -Y- = -0-; und 1 oder 2, wenn -Y- = -N(R9)2-a-; a is 1 if -Y- = -0-; and 1 or 2, when -Y- = -N (R 9 ) 2- a -;
m ist eine natürliche Zahl von 1 bis 20; m is a natural number from 1 to 20;
n ist eine natürliche Zahl von 7 bis 200; n is a natural number from 7 to 200;
R1 ist jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend ausEach R 1 is the same or different and selected from the group consisting of
Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec-Butyl, tert-Butyl und Phe- nyl; Methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl, tert-butyl and phenyl;
R2, R3, R4a und R4b sind jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H und linearem oder verzweigtem Ci-Cio-Alkyl; oder R 2 , R 3 , R 4a and R 4b are each the same or different and selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl; or
R2 bildet zusammen mit R4a eine Alkylenkette -R2-R4a-, wobei die Alkylenkette ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -C(R5)2-C(R5)2- und -C(R5)2-C(R5)2- C(R5)2-, und R3 und R4b sind jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H und linearem oder verzweigtem Ci-Cio-Alkyl; oder R2 bildet zusammen mit R4b eine Alkylenkette -R2-R4b-, wobei die Alkylenkette aus- gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -C(R5)2- und -C(R5)2-C(R5)2-, und R3 und R4a sind jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H und linearem oder verzweigtem Ci-Cio-Alkyl; R 2 forms together with R 4a an alkylene chain -R 2 -R 4a -, wherein the alkylene chain is selected from the group consisting of -C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2 - and -C (R 5 ) 2 -C (R 5) 2 - C (R 5) 2 -, and R 3 and R 4b are the same or different and are selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl; or R 2 together with R 4b forms an alkylene chain -R 2 -R 4b -, where the alkylene chain is selected from the group consisting of -C (R 5 ) 2 - and -C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2 -, and R 3 and R 4a are each the same or different and selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl;
R5 ist jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus H und linearem oder verzweigtem Ci-C6-Alkyl; Each R 5 is the same or different and is selected from the group consisting of H and linear or branched C 1 -C 6 -alkyl;
R6 ist jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe bestehend ausEach R 6 is the same or different and selected from the group consisting of
H, Methyl und Ethyl; H, methyl and ethyl;
R7 ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus linearem oder verzweigtem C1-C20- Alkyl, Ci-C20-Alkanoyl, und C7-C20-Aryloyl; R 7 is selected from the group consisting of linear or branched C1-C20 alkyl, Ci-C 20 alkanoyl, and C 7 -C 20 -Aryloyl;
R8 und R9 sind jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt aus der Gruppe beste- hend aus H, linearem oder verzweigtem Ci-C2o-Alkyl, C2-C2o-Alkenyl, C2-C2o-Alkinyl,R 8 and R 9 are the same or different and are selected from the group consist- ing of H, linear or branched Ci-C2o-alkyl, C 2 -C 2 -alkenyl, C 2 -C 2 o-alkynyl,
Ci-C2o-Alkanoyl, C3-C2o-Alkenoyl, sowie (jo-Carboxy-(Ci-C6-alkyl)carbonyl und Salzen davon, oo-Carboxy-(C2-C6-alkenyl)carbonyl und Salzen davon, sowie C7-C2o- Aryloyl.
Alkylentnalkoxysilane gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass -Z- = -O- ist, und R2, R3, R4a jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H und linearem oder verzweigtem Ci-Cio-Alkyl. Ci-C 2 o-alkanoyl, C3-C 2 o-alkenoyl, and (jo-carboxy (Ci-C6-alkyl) carbonyl and salts thereof, oo-carboxy (C 2 -C 6 alkenyl) carbonyl and salts thereof , as well as C7-C 2 o-aryloyl. Alkylentnalkoxysilanes according to claim 1, characterized in that -Z- = -O-, and R 2 , R 3 , R 4a are each the same or different and are selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl.
Alkylentnalkoxysilane gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass m = 3 und R5 = H ist. Alkylentnalkoxysilanes according to claim 1 or 2, characterized in that m = 3 and R 5 = H.
Alkylentnalkoxysilane gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass -Z- ausgewählt ist aus -CHR4b-, und R2 zusammen mit R4b eine Alkylenkette -R2-R4b- bildet, wobei die Alkylenkette ausgewählt ist aus -C(R5)2- und -C(R5)2-C(R5)2-, und R3 und R4a jeweils gleich oder verschieden und ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus H und linearem oder verzweigtem Ci-Cio-Alkyl; Alkylentnalkoxysilane gemäß Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkylentnalkoxysilane die Formel (l-d1 1 ) aufweisen, Alkylentnalkoxysilanes according to claim 1, characterized in that -Z- is selected from -CHR 4b -, and R 2 together with R 4b forms an alkylene chain -R 2 -R 4b -, wherein the alkylene chain is selected from -C (R 5 ) 2 - and -C (R 5 ) 2 -C (R 5 ) 2 -, and R 3 and R 4a are each the same or different and are selected from the group consisting of H and linear or branched Ci-Cio-alkyl; Alkylentnalkoxysilanes according to claim 1 or 4, characterized in that the alkylene-alkoxysilanes have the formula (I-d1 1),
(l-d1 1 ) worin Y, a, n, R1 und R6 bis R9 die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben. (L-d1 1) wherein Y, a, n, R 1 and R 6 to R 9 have the meaning given in claim 1.
Alkylentnalkoxysilane gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass -Y- = -N(R9)2-a- und a = 1 oder 2 ist. Alkylentnalkoxysilanes according to one of claims 1 to 5, characterized in that -Y- = -N (R 9 ) 2 - a - and a = 1 or 2.
Alkylentnalkoxysilane gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass -Y- = -O-, und a = 1 ist. Alkylentnalkoxysilanes according to one of claims 1 to 5, characterized in that -Y- = -O-, and a = 1.
Alkylentnalkoxysilane gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass R8 = H ist. Alkylentnalkoxysilanes according to one of claims 1 to 7, characterized in that R 8 = H is.
Alkylentnalkoxysilane gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass R8 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Carboxy-(Ci-C6-alkyl)carbonyl und Carboxy-(C2-C6-alkenyl)carbonyl. Alkylentnalkoxysilanes according to any one of claims 1 to 7, characterized in that R 8 is selected from the group consisting of carboxy (Ci-C6-alkyl) carbonyl and carboxy (C 2 -C 6 alkenyl) carbonyl.
Alkylentnalkoxysilane gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass n eine natürliche Zahl von 21 bis 120 ist.
Alkylentrialkoxysilane gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass R6 = H ist. Alkylentnalkoxysilanes according to any one of claims 1 to 9, characterized in that n is a natural number of 21 to 120. Alkylentrialkoxysilanes according to one of claims 1 to 10, characterized in that R 6 = H is.
Alkylentrialkoxysilane gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass R7 ausgewählt ist aus Methyl und Acetyl. Alkylentrialkoxysilanes according to any one of claims 1 to 1 1, characterized in that R 7 is selected from methyl and acetyl.
Verwendung von Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilanen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 als Dispergiermittel in wässrigen Suspensionen aus einer Gesteinskörnung und einem hydraulischen Bindemittel. Use of mono- and / or Bisalkylentrialkoxysilanen according to any one of claims 1 to 12 as a dispersant in aqueous suspensions of an aggregate and a hydraulic binder.
Verwendung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Bindemittel ausgewählt ist aus Zement und geopolymerem Silikat-Bindemittel. Use according to claim 13, characterized in that the hydraulic binder is selected from cement and geopolymeric silicate binder.
Wässrige Suspension enthaltend als Dispergiermittel Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxy- silane gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, eine Gesteinskörnung und ein hydraulisches Bindemittel. Aqueous suspension containing as dispersant mono- and / or Bisalkylentrialkox- silanes according to any one of claims 1 to 12, an aggregate and a hydraulic binder.
Verfahren zur Herstellung von Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilanen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 mit den Schritten: Process for the preparation of mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes according to one of Claims 1 to 12, comprising the steps:
(i) ß-Hydroxyalkylierung eines Polyetheralkohols oder Polyetheramins der allgemeinen Formel (II), (i) β-hydroxyalkylation of a polyether alcohol or polyetheramine of the general formula (II),
(Ii) worin Y, n, R6 und R7 die in einem der Ansprüche 1 bis 12 angegebene Bedeutung haben, mit einem oder mehreren Epoxysilanen der allgemeinen Formel (III), (Ii) in which Y, n, R 6 and R 7 are as defined in any one of claims 1 to 12, with one or more epoxysilanes of the general formula (III),
(H l) worin Z, m, R1, R2, R3, R4a, R4b und R5 die in einem der Ansprüche 1 bis 12 angegebene Bedeutung haben,
unter Ausbildung von speziellen Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilanen der allgemeinen Formel (l-a), (H l) in which Z, m, R 1 , R 2 , R 3 , R 4a , R 4b and R 5 have the meaning given in any one of claims 1 to 12, with the formation of special mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (Ia),
(l-a) worin Y, Z, m, n, R1, R2, R3, R4a, R4b, R5, R6 und R7 die in einem der Ansprüche 1 bis 12 angegebene Bedeutung haben, und (ii) optional Acylierung oder Alkylierung der in Schritt (i) ausgebildeten Hydroxy-(Ia) wherein Y, Z, m, n, R 1 , R 2 , R 3 , R 4a , R 4b , R 5 , R 6 and R 7 are as defined in any one of claims 1 to 12, and (ii ) optionally acylation or alkylation of the hydroxyls formed in step (i)
Funktionalität und gegebenenfalls der sekundären Amin-Funktion der speziellen Mono- und/oder Bisalkylentrialkoxysilane der allgemeinen Formel (l-a) unter Verwendung eines Acylierungsmittels ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäurechloriden der Formel R8CI, Carbonsäureanhydriden der Formel (R8)20, wo- rin R8 für Ci-C2o-Alkanoyl, C3-C2o-Alkenoyl oder C7-C2o-Aryloyl steht, cyclischenFunctionality and optionally the secondary amine function of the special mono- and / or bisalkylenetrialkoxysilanes of the general formula (Ia) using an acylating agent selected from the group consisting of carboxylic acid chlorides of the formula R 8 Cl, carboxylic acid anhydrides of the formula (R 8 ) 20, where R 8 is C 1 -C 20 -alkanoyl, C 3 -C 20 -alkenoyl or C 7 -C 20 -aryloyl, cyclic
Carbonsäureanhydriden der Formel (IV-b1 ) und cylischen Carbonsäureanhydriden der Formel (IV-b2), Carboxylic acid anhydrides of the formula (IV-b1) and cyclic carboxylic anhydrides of the formula (IV-b2),
(IV-b1 ) (IV-b2) oder unter Verwendung eines Alkylierungsmittels ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus R8X, worin R8 für Ci-C2o-Alkyl, C2-C2o-Alkenyl oder C2-C2o-Alkinyl steht und X für CI, Br, I, 0S(=0)2CF3 (Trifluoromethansulfonat), 0S(=0)2CH3 (Methansul- fonat) oder Toluolsulfonat steht.
(IV-b1) (IV-b2) or using an alkylating agent selected from the group consisting of R 8 X, wherein R 8 is C 1 -C 20 -alkyl, C 2 -C 20 -alkenyl or C 2 -C 20 -alkynyl and X is CI, Br, I, 0S (= O) 2 CF 3 (trifluoromethanesulfonate), 0S (= 0) 2 CH 3 (methanesulphonate) or toluenesulphonate.
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