ES2270856T3 - Dispersante oligomerico. - Google Patents
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Abstract
Una formulación de cemento que comprende un cemento y un dispersante oligomérico bloqueado que comprende un producto de la reacción del componente A, opcionalmente del componente B, y del componente C; en donde cada componente A es independientemente un grupo funcional no polimérico bloqueado, que se adsorbe sobre una partícula de cemento después de desbloquear, y contiene por lo menos un residuo derivado de un primer componente seleccionado del grupo que consiste en alquil trialcoxi silanos, alquil triaciloxi silanos, alquil triariloxi silanos, sales de cualesquiera de los grupos funcionales precedentes, y las mezclas de los mismos; en donde el componente B es un grupo funcional opcional que, si está presente, es independientemente, cada componente B, un grupo no polimérico que se ubica entre el grupo funcional del componente A y el grupo funcional del componente C, y se deriva de un segundo componente seleccionado del grupo consistente en hidrocarburos saturados lineales, hidrocarburos nosaturados lineales, hidrocarburos ramificados saturados, hidrocarburos ramificados no saturados, arílicos, fosfoéster, compuestos que contiene nitrógeno, y mezclas de los mismos.
Description
Dispersante oligomérico.
La presente invención está dirigida a un
dispersante oligomérico. Mas particularmente, la presente invención
está dirigida a un dispersante oligomérico para partículas de
cemento. Específicamente, la presente invención está dirigida a un
producto de reacción de una fracción que se adsorbe sobre una
partícula que va a ser dispersada, una fracción que suministra la
capacidad dispersante, y una fracción opcional que se dispone entre
otras fracciones para garantizar conexiones entre otras
fracciones.
Una mezcla de cemento se refiere a pastas,
morteros y composiciones de concreto que comprende un aglutinante
hidráulico de cemento. Se definen pastas como mezclas compuestas de
un aglutinante de cemento, ya sea solo o en combinación con
puzolanas tales como ceniza voladora, humo de sílice, o escoria de
alto horno y agua. Los morteros se definen como pastas que incluyen
agregado fino adicionalmente. Los concretos adicionalmente incluyen
agregado grueso. Estas combinaciones pueden incluir adicionalmente
otras mezclas tales como retardadores de fraguado, aceleradores
fijos, agentes des-espumantes, agentes de arrastre
de aire, hacia adentro o hacia fuera, inhibidores de corrosión,
agentes reducidor de agua, pigmentos y cualquier otra mezcla que no
afecta adversamente los resultados ventajosos obtenidos por la
presente invención.
Los dispersantes son substancias que mejoran las
características de flujo de una lechada de cemento mediante el
rompimiento de los aglomerados de cemento y liberando agua,
produciendo así lechadas de baja viscosidad y permitiendo que sean
obtenidas condiciones de flujo deseables a presiones bajas de
bombeo. (Ver por ejemplo, V.S. Ramachandran, Concrete Admixtures
Handbook: Properties, Science, and Technology, (Manual de Mezclas de
Concreto: propiedades, ciencia y tecnología) Noyes Publications
(Second Edition, 1995)).
En la industria de la construcción se han usado
dispersantes para dispersar mezclas de cemento. Dispersantes tales
como el condensado de formaldehído de melanina sulfonado (SMF, por
sus siglas en inglés), condensado de formaldehído de naftaleno
sulfonado (BNS, por sus siglas en inglés) y los lignosulfatos son
usados comúnmente como dispersantes. Sin embargo, para lograr un
nivel deseado de trabajabilidad de concreto o reducción de agua, se
necesita adicionar más de tales componentes de lo que es deseable.
Adicionalmente, estos materiales no alcanzan una capacidad reductora
de agua de rango total (Tipo A o Tipo F), tal como se define en ASTM
C494. Por ejemplo, los lignosulfatos alcanzan solo una reducción de
agua de rango bajo a medio (5-12%).
Los dispersantes son un componente necesario en
concretos de alta fuerza y alta durabilidad. Debido al requisito del
uso de cantidades bajas de agua en concretos de alto rendimiento, a
veces son necesarias altas cantidades de dispersante para lograr
concretos que puedan trabajar. Altos niveles de BNS pueden llevar a
un retardo indeseable de fraguado y puede no suministrar la
retención requerida de capacidad de trabajo o trabajabilidad en el
tiempo.
Es deseable suministrar un material que es
varias veces más eficiente como un dispersante de cemento o concreto
que los materiales tradicionales tales como los lignosulfonatos, BNS
y SMF. La eficiencia de mejoramiento reduce la cantidad de material
requerido para lograr un nivel deseado de trabajabilidad del
concreto o de reducción de agua. Con respecto a los dispersantes
usados en la actualidad, lignosulfonatos, BNS y SMF, también es
deseable mejorar la retención de slump mientras se mantienen las
características normales de fraguado. También es una característica
deseable suministrar un dispersante con capacidad reductora de agua
de rango total (Tipo A o F).
Un mejoramiento en el arte previo fue la
introducción de dispersantes de policarboxilato. Los dispersantes de
policarboxilato están estructurados con una espina dorsal
polimérica, tal como una espina dorsal de cadena de carbón con
porciones pendientes. Las porciones pendientes suministran
capacidades dispersanteas de la molécula. Por ejemplo, el ácido
poliacrílico tiene grupos carboxílico pegados a la espina dorsal.
Adicionalmente, las porciones de cadena lateral, tales como los
polioxialquilenos, se pueden pegar a los grupos carboxílicos para
proporcionar más capacidades dispersantes. Estos dispersante operan
rodeando una partícula que se va a dispersar, y las fuerzas de
repulsión entre cada cadena polimérica mantiene las partículas
separadas y a la dispersión más fluida.
US-A-5 879 445
se refiere a compuestos que comprenden por lo menos un grupo
amino-alquilénico fosfónico y por lo menos una
cadena polioxialquilada, sus sales y su uso como agentes
clarificantes para fluidificar soluciones acuosas de partículas
minerales o pastas aglutinantes hidráulicas tales como cementos.
EP-A-0 803 521
concierne copolímeros útiles como dispersantes de cemento, dicho
copolímero comprende glicol polialquilénico y unidades estructurales
de poliglioxilato. El copolímero en bloque aumenta el desempeño de
las composiciones de cemento mejorando la dispersibilidad, la
fluidez y el alargamiento del tiempo de fraguado y la
trabajabilidad.
Un objeto de la invención es proporcionar
dispersantes oligoméricos para dispersar partículas de cemento, en
las que el dispersante se adsorbe sobre la partícula a ser
dispersada.
La presente invención proporciona una
formulación de cemento que comprende un cemento y un dispersante
oligomérico bloqueado (de bloque) que comprende un producto de
reacción de componente A, opcionalmente componente B y componente
C;
En el cual cada componente A es
independientemente una porción funcional de bloque, no polimérica
que se adsorbe sobre una partícula de cemento después de
desbloquear, y contiene por lo menos un residuo derivado de un
primer componente seleccionado del grupo consistente de silanos
trialcoxi alquílicos, silanos triaciloxi alquílicos, silanos
triariloxi alquílicos, sales de cualquiera de las porciones
precedentes y mezclas de las mismas; en donde el componente B es una
porción opcional, cuando está presente cada componente B es
independientemente una porción no polimérica que se encuentra entre
la porción de componente A y la porción de componente C y se deriva
de un segundo componente seleccionado del grupo consistente de
hidrocarburos saturados lineales, hidrocarburos insaturados
lineales, hidrocarburos ramificados saturados, hidrocarburos
ramificados insaturados, arilo, fosfoéster, compuestos que contienen
nitrógeno y mezclas de los mismos; donde el componente C es por lo
menos una porción lineal o ramificada soluble en agua , polímeros no
iónico que substancialmente no se adsorbe en las partículas de
cemento y se selecciona del grupo consistente de glicol
polioxilaquilénico, amina polioxialquilénica, diamina
polioxialquilénica, amina monoalcoxi polioxialquilénica, amina
monoariloxi polioxialquilénica, glicol monoalcoxi
polioxialquilénico, glicol monoariloxi polioxialquilénico,
pirrolidonas polivinílicas, éteres polimetilvinílicos, iminas
polietilénicas, poliacrilamidas, polioxazoles y mezclas de los
mismos y donde el dispersante oligomérico de bloque está presente en
la formulación de cemento en combinación con un segundo dispersante
del grupo consistente de un dispersante oligomérico, un dispersante
de cemento y las mezclas de los mismos; donde el dispersante
oligomérico comprende un producto de reacción del componente A1,
opcionalmente del componente B1 y el componente C1; donde cada
componente A1 es independientemente un grupo funcional no polimérico
que se adsorbe en una partícula de cemento y contiene por lo menos
un residuo derivado de un primer componente seleccionado del grupo
consistente de fosfatos, fosfonatos, fosfinatos, hipofosfitos,
sulfatos, sulfonatos, sulfinatos, silanos trialcoxi alquílicos,
silanos triaciloxi alquílicos, silanos triariloxi alquílicos,
boratos, boronatos, boroxinos, fosforamidas, aminas, amidas, grupos
amonio cuaternarios, ácidos carboxílicos, ésteres de ácidos
carboxílicos, alcoholes, carbohidratos, ésteres fosfatos de
azúcares, sales de cualesquiera de los grupos precedentes y mezclas
de los mismos; donde el componente B1 es un grupo opcional, donde si
está presente, cada componente B1 es independientemente un grupo no
polimérico que se ubica entre el grupo del componente A1 y el grupo
del componente C1, y se deriva de un segundo componente seleccionado
del grupo que consiste en hidrocarburos saturados lineales,
hidrocarburos no saturados lineales, hidrocarburos ramificados
saturados, los hidrocarburos ramificados no saturados, hidrocarburos
alicíclicos, arilo, fosfoéster, compuestos que contienen nitrógeno y
mezclas de los mismos; y en donde el componente C1 es por lo menos
un grupo que es un polímero no iónico soluble en agua lineal o
ramificado, que substancialmente no se absorbe en partículas y se
selecciona del grupo que consiste en glicol polioxialquilénico,
amina polioxialquilénica, diamina polioxialquilénica, amina
monoalcoxi polioxialquilénica, amina monoariloxi polioxialquilénica,
glicol monoalcoxi polioxialquilénico, pirrolidonas polivinílicas,
glicol monoariloxi polioxialquilénico, éteres polimetilvinílicos,
iminas polietilénicas, poliacrilamidas, polioxazoles y de las
mezclas de los mismos.
La presente invención proporciona además un
método para dispersar una formulación de cemento, que comprende un
cemento hidráulico en agua, que comprende proporcionar un
dispersante como se ha descrito arriba a dicha formulación de
cemento y mezclar dicha formulación de cemento.
El dispersante oligomérico de cemento de la
presente invención no tiene una espina dorsal polimérica con grupos
que pendan como en los dispersantes del arte anterior. Más bien, el
dispersante oligomérico de cemento tiene un grupo que se adsorberá a
la partícula que se dispersará por medio de unos o más residuos
pegados a un grupo adsorbente de peso molecular absoluto. El grupo
adsorbente actúa como "ancla" para sostener el dispersante
sobre la partícula a dispersar.
Una realización de la presente invención es una
composición de materia adaptada para dispersar partículas de cemento
en agua, que comprende un producto de la reacción del componente A,
opcionalmente del componente B, y del componente C.
Cada componente A es independientemente un grupo
funcional no polimérico, que se adsorbe sobre una partícula, y
contiene por lo menos un residuo derivado de un componente
seleccionado del grupo que consiste en silanos trialcoxi alquilícos,
silanos triaciloxi alquílicos, silanos triariloxi alquílicos, las
sales de cualesquiera de los grupos precedentes, y las mezclas de
los mismos.
La sal del grupo A se selecciona del grupo
consistente de litio, de sodio, de potasio, de calcio, de magnesio,
de aluminio, de hierro, de amoníaco, de aminas, y de las mezclas de
los mismos. El término aminas significa que se incluyen las aminas
primarias, secundarias, y terciarias; incluyendo, sin limitarse, a
las aminas substituidas tales como trietanolamina o la
formolina.
Las moléculas que satisfacen el requisito del
grupo de A incluyen silanos trialcoxi alquílicos, silanos triaciloxi
alquílicos, silanos triariloxi alquílicos y las mezclas de los
mismos. Los grupos alquilo en las moléculas antedichas son
generalmente grupos C_{1} a C_{6}, los grupos arilo en las
moléculas antedichas son generalmente grupos C_{6} a C_{10}, y
los grupos acilo en las moléculas antedichas son generalmente grupos
C_{1} a C_{6}. Los grupos alquilo substituidos pueden ser
hidroxialquilo o carboxialquilo.
Los ejemplos ilustrativos de las moléculas
usadas para construir el grupo A incluyen, sin limitarse, a
aminopropiltrimetoxisilano, aminopropiltrietoxisilano, silano
3-glicidoxipropiltrimetoxi,
3-glicidoxipropiltrietoxisilano, las sales de
cualesquiera de los grupos precedentes, y las mezclas de los
mismos.
Cada grupo A tiene uno o más grupos funcionales.
Cuando el grupo A tiene un grupo funcional, se combinan dos o más
grupos de A para proveer grupos funcionales múltiples en el
dispersante oligomérico. Cuando el grupo A tiene funcionalidades
múltiples, no hay un requisito de que debe ser utilizado más de un
grupo A. Los ejemplos del residuo incluyen, sin limitarse, a
hidroxilo, carboxilato, sulfato, sulfonato, sulfinato, fosfato,
fosfonato, fosfinatos, borato, boronato, boroxino, dioxaborolano,
amina, amonio cuaternario y las mezclas de los mismos. Los grupos
funcionales se fijan a la partícula de cemento a dispersarse
adsorbiéndose sobre la partícula de cemento. Cuantos más grupos
funcionales estén presentes en el grupo A, más fuertemente se puede
anclar el grupo A sobre la partícula de cemento.
El componente B es un grupo opcional, y si está
presente, cada B es independientemente un grupo no polimérico que se
ubica entre el grupo A y el grupo C, y se deriva de un segundo
componente seleccionado del grupo que consiste en hidrocarburos
saturados lineales de C1 a C6, hidrocarburos no saturados lineales
de C_{1} a C_{6}, hidrocarburos saturados de C_{1} a C_{6},
hidrocarburos no saturados ramificados de C_{1} a C_{6},
arilenos de C_{6} a C_{10}, compuestos que contienen nitrógeno,
y las mezclas de los mismos. Los compuestos que contienen nitrógeno
incluyen, sin limitarse, a cualquier amina.
Ejemplos ilustrativos del grupo B incluyen, sin
limitarse, a metileno, etileno, n-propileno,
n-butileno, n-pentileno,
n-hexileno, isobutileno, neopentileno, propenileno,
isobutenileno, dietileno triamina, trietilen tetramina, tetraetilen
pentamina o pentaetilen hexamina, fenileno, arilenos substituidos
tales como
y mezclas de los
mismos.
Cada componente C es por lo menos un grupo
funcional que representa un polímero no iónico soluble en agua
lineal o ramificado que substancialmente no se adsorbe sobre
partículas de cemento y preferiblemente se selecciona del grupo
consistente en glicol polioxialquilénico, amina polioxialquilénica,
diamina polioxialquilénica, amina monoalcoxi polioxialquilénica,
amina monoariloxi polioxialquilénica, glicol monoalcoxi
polioxialquilénico, glicol monoariloxi polioxialquilénico,
pirrolidonas polivinílicas, éteres polimetilvinílicos, iminas
polietilénicas, poliacrilamidas, polioxazoles, y mezclas de los
mismos.
El grupo C tiene un peso molecular de número
promedio desde 500 a 100,000. Preferiblemente, el grupo C tiene un
peso molecular de número promedio desde 1,000 hasta 50,000. Más
preferiblemente, el grupo C tiene un peso molecular de número
promedio desde 1,000 hasta 30,000.
El dispersante oligomérico de la presente
invención tiene un peso molecular de número promedio desde 650 hasta
100,000. Preferiblemente, el dispersante tiene un peso molecular de
número promedio desde 1,150 hasta 50,000. Más preferiblemente, el
dispersante tiene un peso molecular de número promedio desde 1,150
hasta 30,000.
Para mayor clarificación, A_{x} es
preferiblemente por lo menos uno de A-, A-_A-, o
A-_A-_A-; B-(C)_{z} es
preferiblemente por lo menos uno de
y
(A_{x})_{y}-B es preferiblemente por lo
menos uno
de
En otra realización, la composición antedicha de
la materia se incorpora a una formulación de cemento con un cemento
hidráulico. El dispersante oligomérico se puede agregar como aditivo
de mezcla solo o conjuntamente con otros aditivos en el campo, o
puede ser agregado a la formulación de cemento antes de la entrega
al campo.
El cemento hidráulico que comprende la
formulación de cemento para la cual los dispersantes son eficaces se
selecciona del grupo que consiste en el cemento de Pórtland, el
cemento de la albañilería, el cemento de alúmina, el cemento
refractario, el cemento de magnesia, el cemento del sulfoaluminato
de calcio, y mezclas de los mismos.
El agregado se puede incluir en la formulación
de cemento para garantizar morteros que incluyen agregado fino, y
concretos que también incluyen agregado grueso. El agregado fino son
materiales que pasan a través de un tamiz número 4 (ASTM C125 y ASTM
C33), tales como la arena de sílice. El agregado grueso son
materiales que se retienen en un tamiz número 4 (ASTM C125 y ASTM
C33), tales por ejemplo sílice, cuarzo, mármol triturado redondo,
esferas de vidrio, granito, piedra caliza, calcita, feldespato,
arenas aluviales, o cualquier otro agregado durable, y mezclas de
los mismos.
Adicionalmente, las combinaciones de cemento se
pueden incluir en la formulación de cemento. Las combinaciones que
se pueden agregar incluyen, sin limitarse a, aceleradores de
fraguado, retardadores de fraguado, los agentes de arrastre de aire,
adentro y afuera, los elementos espumantes, agentes
des-espumantes, inhibidores de corrosión, agentes
reducidores de contracción, otros agentes dispersantes, pozolanos,
pigmentos y mezclas de los mismos.
La formulación de cemento puede comprender
además agua. El agua puede estar presente en una cantidad desde 20%
hasta 100% con base en el peso seco del cemento.
El dispersante de la presente invención está
generalmente presente en la formulación de cemento en una cantidad
desde 0.005 hasta 2% con base en el peso seco del cemento.
Preferiblemente, el dispersante está presente en una cantidad desde
0.01% hasta 1%.
Un aditivo seleccionado del grupo consistente de
suelo, arcilla calcinada, y mezclas de las mismas se puede incluir
en la formulación de cemento. El suelo puede ser cualquier suelo
incluyendo, pero sin limitarse, a arenas finas, suelos fangosos y
arcilla. El aditivo puede sustituir hasta un 25% de cemento.
Preferiblemente, el aditivo substituye hasta un 20% de cemento.
En otra realización de la presente invención, se
proporciona un método de dispersar una formulación de cemento que
comprende un cemento hidráulico en agua, que incluye suministrar el
dispersante oligomérico de cemento arriba descrito a dicha
formulación de cemento.
En otra realización de la invención, un
dispersante oligomérico en el cual por lo menos un grupo funcional A
en el dispersante oligomérico se bloquea se utiliza en combinación
con un segundo dispersante que se selecciona de otro dispersante
oligomérico de la presente invención o de cualquier otro dispersante
de cemento adecuado. "Bloqueado" significa que el residuo en el
grupo funcional A no interactúa con el cemento hasta que se libera
el residuo. El residuo se libera/desbloquea con el tiempo
hidrolizándose en el medio alcalino del sistema de cemento. Esto
proporciona características latentes de dispersante.
El efecto de liberar con el tiempo da lugar a un
retardo en el desempeño de dispersión que conduce a un desempeño
prolongado de retención de revenimiento. Los residuos en el grupo
funcional A que se bloquean incluyen, pero no se limitan a,
trialcoxi silanos, triaciloxi silanos, y triariloxisilanos. Un
residuo bloqueado preferido son trialcoxisilanos.
El dispersante oligomérico bloqueado puede estar
presente en una formulación de cemento en una cantidad desde 0.005
hasta 2% con base en el peso seco de cemento. Preferiblemente, el
dispersante oligomérico bloqueado está presente en una cantidad
desde 0.01% hasta 1%. Preferiblemente, la proporción entre el
dispersante oligomérico bloqueado y el otro dispersante es desde
1:10 a 5:1. Preferiblemente, la proporción es de 1:5 a 3:1.
Por cualquier dispersante de cemento se entiende
la inclusión de todos los productos químicos que funcionan como
dispersante, agente reducidor de agua o plastificante para cemento.
Los ejemplos ilustrativos incluyen, pero no se limitan a, sulfonatos
de beta-naftaleno, lignosulfonatos, ácidos
poliacrílicos, ácidos polimetacrílicos, policarboxilatos y los
poliaspartatos.
Los dispersantes oligoméricos según la presente
invención fueron sintetizados y probados según como se describe
abajo. Los pesos moleculares usados en la presente son pesos
moleculares de número promedio. Las siguientes pruebas fueron
utilizadas: Revenimiento (ASTM C143), contenido de aire (ASTM C231),
y tiempo de fraguado (ASTM C403). Los agregados cumplieron las
especificaciones de ASTM C33.
Ejemplo de síntesis
1
1.1 g (0.003 mol) de ácido hexacarboxílico de
1,2,3,4,5,6-ciclohexano fue suspendido en 5.5 g de
agua des-ionizada. 6.52 g de amina metoxi
polioxialquilénica (JEFFAMINE® M-2070
(XTJ-508) de Huntsman Corporation con peso molecular
de2000) fue agregado lentamente a la mezcla para alcanzar una
solución homogénea. 0.001 g de 4-metoxi fenol fue
agregado mientras se revolvía la solución. La solución fue calentada
a 180°C bajo de una corriente de gas nitrógeno por 60 minutos. La
mezcla de reacción fue enfriada a temperatura ambiente. El producto
de la reacción fue disuelto en solución acuosa del hidróxido de
sodio para obtener solución de 39.1% de sólidos a un pH 8.4.
Ejemplo de síntesis
2
0.57 g (3.7 mmol) de ácido
2-carboxietilfosfónico fue disuelto en 6 g de agua y
se adicionó 11.11 g (3.7 mmol) de amina de metoxipolioxialquileno
(M3000 de la BASF con peso molecular de 3000). La mezcla fue
calentada bajo nitrógeno a 160°C por 4.5 horas.
Ejemplo de síntesis
3
2.44 g de solución de ácido glucónico (solución
acuosa 48.2%) fue combinado con 2 g de agua desionizada en un balón
de fondo redondo de 50 ml. Se adicionaron 6.12 g de amina
metoxipolioxialquilénica (JEFFAMINE® M-1000
(XTJ-506) de Huntsman Corporation con peso molecular
de 1000) en porciones mientras se revolvía. Se adicionó 0.002 g de
4-metoxi fenol. La solución fue calentada a 160°C
bajo una corriente de nitrógeno por 90 minutos. La mezcla fue
enfriada a temperatura ambiente. La mezcla de reacción fue disuelta
en agua para obtener una solución de 40% de sólidos a un pH
Ejemplo de síntesis
4
Una solución de 4.03 g (16.3 mmol) de
3-(trietoxisilil)propil isocianato en 20 ml del
tetrahidrofurano (THF) fue adicionada a 0.84 g (8.15 mmol) del
dietilenetriamina en un balón enfriado en un baño de hielo. La
mezcla fue revuelta a 0°C por 1 hora, luego a temperatura ambiente
por 4 horas. El solvente fue evaporado y se secó al vacío el
producto viscoso sin color.
Se disolvieron 0.848 g (1.42 mmol) del producto
en 30 ml THF. Se adicionó a la solución 2.92 g (1.42 mmol) de metoxi
polioxietilen glicol-cloroformato, preparado a
partir de metoxi polioxietilen glicol (MPEG 2000 de Harcros
Organics, de Inc. con peso molecular de 2000) y el trifosgeno y se
agregaron 0.2 ml de trietilamina a la solución. La mezcla se
revolvió a temperatura ambiente por 3 horas. El material fue
filtrado y el solvente se evaporó. El sólido amarillo pálido
resultante fue secado al vacío.
Ejemplo de síntesis
5
131.6 g (0.048 equivalentes de amina) de metoxi
polioxialquilen amina (JEFFAMINE® XTJ-234 de
Huntsman Corporation con peso molecular de 3000) fueron combinados
con 10 g (0.048 topo) de
\alpha-D-glucoheptonic-\gamma-lactone
en un balón de 250 ml de fondo redondo secado en horno. La mezcla
revuelta se calentó a 110°C con purga de gas de nitrógeno seco por
5.5 horas.
Los dispersantes de la presente invención fueron
preparados y comparados con los dispersantes del arte previo. Para
el grupo funcional A, fue utilizado el ácido hexacarboxílico de
1,2,3,4,5,6-ciclohexano en todas las muestras para
este ejemplo. Para el grupo funcional C, se usaron metoxi
polioxialquilen aminas. Los siguientes materiales fueron utilizados
para las muestras: Muestra A, JEFFAMINE® M-1000
(XTJ-506) de Huntsman Corporation con peso molecular
de 1000; Muestra B, JEFFAMINE® M-2070
(XTJ-508) de Huntsman Corporation con peso molecular
de 2000; Muestra C, JEFFAMINE® XTJ-234 de Huntsman
Corporation con peso molecular de 3000; y muestra D metoxi
polioxietilen amina de Shearwater Polymers, Inc. con peso molecular
de 5000. Finalmente, un condensado de beta-naftaleno
sulfonato-formaldehído (BNS) fue probada como
comparación. El nivel específico de dispersante usado se lista abajo
en la tabla 1.
La proporción usada entre agua y cemento fue de
0.35. El dispersante y el agua se mezclaron a mano con 500 g de
cemento Portland Tipo I y se mezcló hasta lograr una consistencia
uniforme. La pasta se mezcló luego mecánicamente a 700 RPM por un
minuto. Los resultados de la prueba se muestran abajo en la tabla
1.
| Muestra | Dosis | Velocidad de flujo másico | Diámetro de extensión |
| (% de cemento) | de pasta (g/seg) | de la pasta (cm) | |
| A | 0.2 | 109 | 12.6 |
| B | 0.2 | 66 | 11.0 |
| C | 0.2 | 59 | 10.7 |
| D | 0.2 | 53 | 10.6 |
| BNS | 0.2 | 17 | 0 |
El peso molecular del grupo funcional C del
dispersante oligómerico de la presente invención no influyó la
velocidad de flujo másico de la pasta ni el diámetro de extensión de
la pasta. En comparación con los dispersantes BNS del arte previo se
mejoró el desempeño.
Se ensayaron la relación entre el número de
grupos funcionales C pegados al grupo funcional A y el desempeño.
Para el grupo funcional A se usó ácido hexacarboxílico de
1,2,3,4,5,6-ciclohexano en todos las muestras para
este ejemplo. Para el grupo funcional C se usó una metoxi
polioxialquilen amina, JEFFAMINE® M-1000
(XTJ-506) de Huntsman Corporation con un peso
molecular de 1000. Las proporciones molares entre el grupo funcional
A y el grupo funcional C para las muestras fueron: Muestra A
1:1(correspondiente a la fórmula general i,
Ax-C; la misma muestra del Ejemplo1); Muestra E
1:1.25, y muestra F 1:1.75 (E y F corresponden a la fórmula general
iii, C-Ax-C). El ejemplo comparativo
del arte previo fue el mismo que en el ejemplo 1.
Las muestras se prepararon como se describe
arriba en el ejemplo 1. Los resultados de los ensayos se muestran en
la Tabla 2.
| Muestra | Dosis | Velocidad de flujo másico | Diámetro de extensión |
| (% de cemento) | de la pasta (g/seg) | de la pasta (cm) | |
| A | 0.2 | 109 | 12.6 |
| E | 0.2 | 61 | 10.8 |
| F | 0.2 | 13 | 0 |
| BNS | 0.2 | 17 | 0 |
Como se muestra en la tabla 2, a medida que se
pegan más grupos funcionales C al grupo funcional C, la efectividad
como dispersante disminuye. A medida que se adicionan más grupos
funcionales, hay menos grupos funcionales con los cuales adsorberse
sobre la partícula que va a dispersarse. La fuerza de enlace de
grupo de ancla se balancea preferiblemente con el tamaño y número de
grupos funcionales C para un desempeño óptimo.
La relación de la estructura del grupo funcional
A con la dispersibilidad se ensayó en una proporción más alta entre
agua y cemento. Las muestras A, B, C, D, y F se prepararon como se
describe arriba. La muestra G se preparó con
2-carboxietilfosfonato en calidad de grupo funcional
A con una metoxi polioxialquilen amina, JEFFAMINE®
M-1000 (XTJ-506) de Huntsman
Corporation con un peso molecular de 1000, en calidad de grupo
funcional C. Así mismo, las muestras se compararon con una pasta
sencilla sin dispersante alguno y una muestra que contiene
dispersante de lignosulfato de calcio se ensayó como una
comparación. La proporción entre agua y cemento en este ejemplo fue
de 0,42. El procedimiento de mezclado fue el mismo que en el ejemplo
1, excepto que cada pasta, excepto la muestra G, se almacenó por
cinco minutos y luego se re-mezcló por un minuto a
700 rpm. La muestra G se mezcló como en el ejemplo 1. Los resultados
de prueba se muestran abajo.
Los resultados de la tabla 3 muestran que la
muestra simple y la muestra de lignosulfonato pierden cerca de la
mitad del flujo en cerca de 20 minutos. El BNS pierde más de la
mitad del flujo inicial. Los dispersantes de la presente invención,
sin embargo, pierden menos de la mitad del flujo inicial en el mismo
período de tiempo. Los dispersantes de la presente invención se
desempeñan mejor que los lignosulfonatos a una dosis más baja, se
desempeñan mejor a la misma dosis.
Se ensayó la relación entre la estructura de
dispersante, tal como se influye por el peso molecular del grupo
funcional C, y el tiempo de fraguado inicial de una pasta de
cemento. Los dispersantes probados fueron aquellos de los ejemplos
previos. La proporción de agua a cemento fue de 0.35. Todos los
dispersantes se adicionaron a un 0.2% con base en el peso de
cemento. El mezclado fue el mismo que se describió en el Ejemplo 1.
El tiempo inicial de fraguado se ensayó usando un aparato de tiempo
de fraguado automatizado de Form+Test usando 300 g de cada pasta
preparada. Los resultados se listan abajo en la tabla 4.
| Muestra | PM de Grupo funcional C | Tiempo de fraguado inicial (horas) |
| A | 1000 | 12.1 |
| B | 2000 | 10.2 |
| C | 3000 | 7.5 |
| D | 5000 | 6.1 |
| Lignosulfonato de Ca | N/A | 6.5 |
| BNS | N/A | 4.9 |
| N/A = no aplicable |
La tabla 4 muestra que a medida que el peso
molecular del grupo funcional C aumenta, el tiempo de fraguado
inicial se reduce.
Se ensayó la relación entre el número de grupos
funcionales C pegados al grupo funcional A en la estructura de
dispersante y el tiempo inicial de fraguado de una pasta de cemento.
Los dispersantes son aquellos de los ejemplos previos. La proporción
de agua a cemento fue de 0.35. Todos los dispersantes se adicionaron
a un 0.2% con base en el peso de cemento. El mezclado fue el mismo
que en el ejemplo 1 de arriba. El tiempo inicial de fraguado se
ensayó usando un aparato de tiempo de fraguado automatizado de
Form+Test usando 300 g de cada pasta preparada. Los resultados se
listan abajo en la tabla 4A.
| Muestra | Proporción molar entre el grupo funcional A | Tiempo inicial de |
| y el grupo funcional C | fraguado (horas) | |
| A | 1:_1 | 12.1 |
| E | 1:_1.25 | 10.2 |
| F | 1:_1.75 | 7.0 |
| Lignosulfonato de Ca | N/A | 6.5 |
| BNS | N/A | 4.9 |
| N/A = no aplicable |
Los resultados de la tabla 4 A muestran que a
medida que se pegan más grupos funcionales C al grupo funcional A,
el tiempo inicial de fraguado disminuye.
Se ensayó la relación de la funcionalidad del
grupo A de una pasta de cemento. La proporción de agua a cemento fue
de 0.35. La preparación de las muestras de pasta fue la misma que en
el ejemplo 3 de arriba. Los grupos funcionales C para las muestras
fueron metoxi polioxialquilenamina, JEFFAMINE®
M-1000 (XTJ-506) de Huntsman
Corporation con un peso molecular de 1000, para muestras
2-6, y metoxi polioxietilenglicol de Union Carbide
Corporation con un peso molecular de 2000, para la muestra 1.
El número total de grupos funcionales activos en
el o los grupos funcional A influye el desempeño del dispersante. A
medida que el número total de grupos funcionales aumenta, el
desempeño de dispersión aumenta.
Se hizo variar el grupo funcional A para
comparar desempeño frente a una referencia de dispersantes del arte
previo y una pasta de cemento sencilla. Los grupos funcionales A
ensayados se listan abajo en la tabla 6. El grupo funcional C era
una metoxi polioxialquilenamina, JEFFAMINE® XTJ-234
de Huntsman Corporation con un peso molecular de 3000. El
dispersante de referencia fue una espina dorsal polimérica de
carboxilato con cadenas laterales de grupo polietérico. La
proporción de agua a cemento fue de 0.35. El procedimiento de
mezclado fue el mismo que en el ejemplo 1. Los resultados se listan
abajo en la tabla 6.
Los resultados de la tabla 6 muestran un
desempeño mejorado de dispersante por parte de los dispersantes
oligoméricos por encima del lignosulfonato del calcio y los
dispersantes de BNS, y un desempeño comparable con el del
dispersante polimérico de carboxilato/poliéter. Así mismo, el
glucoheptonato (con 6 grupos hidroxilo) como grupo funcional A se
desempeña mejor que el gluconato (con 5 grupos hidroxilo) como grupo
funcional A.
Varios dispersantes según la presente invención
fueron comparados con una muestra simple y con un dispersante de
lignosulfonato de calcio en una formulación concreta. El grupo
funcional A era gluconato o glucoheptonato. El grupo funcional C era
una metoxi polioxialquilen amina, siendo o bien JEFFAMINE®
M-2070 (XTJ-508) de Huntsman
Corporation con peso molecular de 2000 o bien JEFFAMINE®
XTJ-234 de Huntsman Corporation con peso molecular
de 3000.
La mezcla sencilla consistió en 12.1 kg de
cemento Portland, 37.8 kg de piedra triturada, 24.9 kg de arena, y
6.65 kg de agua para suministrar una proporción de agua a cemento de
0.55. La cantidad de dispersante se lista abajo en la tabla 7. Las
mezclas se ajustaron con la arena y la piedra para compensar el
requerimiento reducido de agua con un dispersante para mantener un
volumen de concreto constante para todas las mezclas. Las mezclas
dispersadas contuvieron menos agua, según lo indicado por el % de
reducción de agua en la tabla 7.
El mezclador de concreto fue cargado con una
porción de agua de mezcla. El dispersante, la piedra, el cemento y
la arena fueron agregados al mezclador. El mezclador se inició y fue
agregada el agua restante. La mezcla fue mezclada por 5 minutos a
una velocidad de rotación del tambor de cerca de 19 RPM. Nótese que
las mezclas 3-6 contenían un
des-espumante, que era una mezcla propietaria de
no-silicona vendida como SURFYNOL®
DF-75 de Air Products, agregado en 0.75% del peso
del dispersante.
El dispersante oligomérico produce mayor
reducción de agua que los dispersantes de lignosulfonato en la misma
dosificación. Los dispersantes oligoméricos de mejor desempeño
fueron menos retardadores con mayor reducción de agua y produjeron
mayor fuerza compresiva concreta. El ancla de glucoheptonato se
desempeña mejor que el ancla del gluconato.
Se preparó una tanda concreta para comparar
dispersantes de la presente invención con BNS y con dispersantes de
policarboxilato. El dispersante de la presente invención utilizó una
molécula del glucoheptonato como grupo funcional A y como el grupo
funcional C, una metoxi polioxialquilen amina, a saber JEFFAMINE®
M-_2070 (XTJ-508) de Huntsman
Corporation con peso molecular de 2000 (2K), o JEFFAMINE®
XTJ-234 de Huntsman Corporation con peso molecular
de 3000 (3K). El dispersante de la referencia era una espina dorsal
polimérica de carboxilato con cadenas laterales de grupo funcional
poliéter.
La mezcla consistió en 20.5 kg de cemento
Portland, 61 kg de piedra triturada, 46 kg de arena, y 9.03 kg de
agua para garantizar una proporción de agua a cemento de 0.46. La
cantidad de dispersante se lista abajo en la tabla 8.
El mezclador de concreto fue cargado con una
porción del agua de la mezcla. El dispersante, la piedra, el cemento
y la arena fueron agregados al mezclador. El mezclador fue iniciado
y el agua restante fue agregada. La mezcla fue mezclada por 5
minutos a una velocidad de rotación del tambor de cerca de 19 RPM.
El revenimiento y el aire fueron medidos inicialmente. La velocidad
del mezclador fue reducida a cerca de 4 RPM hasta un minuto antes de
cada tiempo de muestra. En un minuto antes de tomar la muestra, la
velocidad del mezclador fue aumentada a cerca de 19 RPM. Nótese que
todas las mezclas, excepto la mezcla de BNS, contenían un
des-espumante, que era una mezcla propietaria, no
silicona, vendida como SURFYNOL® DF-75 de Air
Products, agregado en 0.75% en peso del dispersante.
Los resultados de la tabla 8 muestran que el
dispersante de la presente invención ha mejorado retención de
revenimiento con respecto a BNS, y se desempeña comparablemente con
los policarboxilatos de referencia para proporcionar características
mejoradas de retención de revenimiento.
El dispersante de alcoxisilano que fue preparado
como en el ejemplo de síntesis 4 fue probado conjuntamente con un
dispersante de policarboxilato en una mezcla de cemento. El
dispersante de policarboxilato era una espina dorsal de carboxilato
polimérico con cadenas laterales de grupo polietérico. La
formulación de cemento fue preparada según lo descrito en el ejemplo
8. Ambas muestras contenían un des-espumante, que
era una mezcla propietaria, no silicona vendida como SURFYNOL®
DF-75 de Air Products, agregado en 0.75% por peso
del dispersante. Los resultados se divulgan en la tabla 9.
El dispersante de alcoxisilano mejoró la
retención de revenimiento de concreto sin incrementar el tiempo de
fraguado y sin disminuir tempranamente la fuerza compresiva del
concreto de edad.
El dispersante del alcoxisilano que fue
preparado como en el ejemplo de síntesis 4 fue probado conjuntamente
con otro dispersante oligomérico en una pasta de cemento. La pasta
de cemento fue preparada según lo descrito en el ejemplo 1 con una
proporción de agua a cemento de 0.35. El otro dispersante
oligomérico tenía glucoheptonato en calidad de grupo funcional A y
JEFFAMINE ® M-2070 (XTJ-508) de
Huntsman Corporation con peso molecular de 2000 en calidad de grupo
funcional C (otro). El alcoxisilano "bloqueado" o dispersante
latente fue agregado en las dosificaciones descritas abajo en la
tabla 10.
Los resultados de la tabla 10 muestran que el
dispersante de alcoxisilano aumenta perceptiblemente la duración del
estado dispersado cuando se utiliza conjuntamente con otro
dispersantes oligoméricos. El efecto del dispersante de alcoxisilano
está relacionado con la dosis y aumenta con el aumento de la
dosis.
La presente invención se demuestra por lo tanto
para proporcionar un dispersante oligomérico para dispersar
partículas de cemento, en donde el dispersante se adsorbe en la
partícula que va a dispersarse para proveer un material que es
varias veces más eficiente que los dispersantes tradicionales, tales
como beta naftaleno sulfonatos, condensados de melamina formaldehído
sulfonatados, o lignosulfonatos de calcio, y para proporcionar una
capacidad reductora de agua de rango completa (tipo A hasta el tipo
F).
La presente invención también incluye los
dispersantes oligomérico novedosos, lo cual incluye una molécula que
sea producto de la reacción del componente A, opcionalmente del
componente B, y del componente C;
en donde cada componente A es independientemente
un grupo funcional no polimérico, que se adsorbe sobre una partícula
de cemento, y contiene por lo menos un residuo derivado de un primer
componente seleccionado del grupo consistente de fosfatos,
fosfonatos, fosfinatos, hipofosfitos, sulfatos, sulfonatos,
sulfinatos, silanos trialcoxi alquílicos, silanos triaciloxi
alquílicos, silanos triariloxi alquílicos, boratos, boronatos,
boroxinas, fosforamidas, aminas, amidas, grupos de amonio
cuaternario, ácidos carboxílicos, ésteres de ácido carboxílico,
alcoholes, carbohidratos, ésteres fosfato de azúcares, ésteres
borato de azúcares, ésteres sulfato de azúcares, sales de
cualesquiera de los grupos precedentes, y de las mezclas de los
mismos;
en donde el componente B es un grupo funcional
opcional que, si está presente, es independientemente, cada
componente B, un grupo funcional no polimérico que se ubica entre el
grupo funcional del componente A y el grupo funcional del componente
C, y se deriva de un segundo componente seleccionado del grupo
consistente en hidrocarburos saturados lineales, hidrocarburos no
saturados lineales, hidrocarburos ramificados saturados,
hidrocarburos ramificados no saturados, hidrocarburos alicíclicos,
arílicos, fosfoéster, compuestos que contienen nitrógeno y mezclas
de los mismos; y en donde el componente C es por lo menos un grupo
funcional que es un polímero no iónico soluble en agua, lineal o
ramificado, que substancialmente no se adsorbe sobre partículas de
cemento, y se selecciona del grupo consistente en glicol
polioxialquilénico, amina polioxialquilénica, diamina
polioxialquilénica, amina monoalcoxi polioxialquilénica, amina
monoariloxi polioxialquilénica, glicol monoalcoxi
polioxialquilénico, glicol monoariloxi polioxialquilénico,
pirrolidonas polivinílicas, éteres polimetil vinílicos, iminas
polietilénicas, poliacrilamides, polioxazoles, y mezclas de los
mismos;
en donde si el grupo funcional A contiene algún
fosfato, fosfonato, fosfinato, o residuo de hipofosfito, la molécula
se caracteriza además por, al menos, uno de lo siguiente:
A) la molécula tiene una estructura seleccionada
del grupo consistente en:
- (i)
- A_{x}-C,
- (ii)
- A_{x}-C-A_{x},
- (iii)
- C-A_{x}-C,
- (iv)
- (C)_{z}-B-A_{x}-B-(C)_{z},
- (v)
- (A_{x})_{y}-B-C-B-(Ax)_{y},
y mezclas de los mismos;
B) hay más de un residuo, en cualquier grupo
funcional A dado, seleccionado del grupo consistente de fosfatos,
fosfonatos, fosfinatos, o hipofosfitos; o sales de los mismos;
C) la molécula tiene una estructura de
(A_{x})_{y}-B-(C)_{z} a
condición de que el grupo funcional B y el grupo funcional A no
estén enlazados el uno con el otro a través de un enlace de amina
alquilénica;
D) el grupo funcional C se selecciona del grupo
consistente de amina polioxialquilénica, diamina
poli(oxialquilénica), amina monoalcoxi polioxialquilénica,
amina monoariloxi polioxialquilénica, pirrolidonas polivinílicas,
éteres polimetilvinilicas, iminas polietilénicas, poliacrilamidas,
polioxazoles, y mezclas de los mismos; en donde x es un número
entero desde 1 a 3 y representa el número de los grupos de la
independiente A, y es un número entero desde 1 a 3 y representa el
número grupos funcionales A independientes, y es un número entero de
1 a 3 y representa el número de cadenas independientes de grupos
funcionales de grupos funcionales A; y z es un número entero de 1 a
3 y representa el número de grupos funcionales C;
según como se describió arriba de manera más
completa.
La molécula se representa por una de las
estructuras siguientes:
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
En la cual
R_{1} es por lo menos uno de H,
C_{1}-C_{18} (preferiblemente
C_{1}-C_{6}) alquilo, fenilo, bencilo, o
sulfonato alquílico
cada R es independientemente por lo menos uno de
H, metilo, etilo, propilo, o estireno
cada R es independientemente por lo menos uno de
H, metilo, etilo, propilo, o estireno
G es por lo menos uno de -OH, -COOH, un fosfato,
un fosfonato, un fosfinato, un hipofosfito
n = 10-500
m = 5-7
En la cual
R_{1} es por lo menos uno de H,
C_{1}-C_{18} (preferiblemente
C_{1}-C_{6}) alquilo, fenilo, bencilo, o
sulfonato alquílico
cada R es independientemente por lo menos uno de
H, metilo, etilo, propilo, o estireno
n = 10-500
En la cual
R_{1} es por lo menos uno de H,
C_{1}-C_{18} (preferiblemente
C_{1}-C_{6}) alquilo, fenilo, bencilo, o
sulfonato alquílico
cada R es independientemente por lo menos uno de
H, metilo, etilo, propilo, o estireno
n = 10-500
En la cual
R_{1} es por lo menos uno de H,
C_{1}-C_{18} (preferiblemente
C_{1}-C_{6}) alquilo, fenilo, bencilo, o
sulfonato alquílico
cada R es independientemente por lo menos uno de
H, metilo, etilo, propilo, o estireno
n = 10-500
En la cual
R_{1} es por lo menos uno de H,
C_{1}-C_{18} (preferiblemente
C_{1}-C_{6}) alquilo, fenilo, bencilo, o
sulfonato alquílico
cada R es independientemente por lo menos uno de
H, metilo, etilo, propilo, o estireno
cada X es independientemente por lo menos uno de
urea, éster carboxílico, o amida
R_{2} es alquilo C_{1} hasta C_{6}
n = 10-500;
y
en
donde
R_{1} es por lo menos uno de H, alquilo de
C_{1}-C_{18} (preferiblemente
C_{1}-C_{6}), fenilo, bencilo, o el sulfonato
alquílico
cada R es independientemente por lo menos uno de
H, metilo, etilo, propilo, o estireno
R2 es alquilo de C_{1} a C_{6}
n = 10-500
Naturalmente, se puede usar más de una de esas
moléculas.
Claims (6)
1. Una formulación de cemento que comprende un
cemento y un dispersante oligomérico bloqueado que comprende un
producto de la reacción del componente A, opcionalmente del
componente B, y del componente C;
en donde cada componente A es independientemente
un grupo funcional no polimérico bloqueado, que se adsorbe sobre una
partícula de cemento después de desbloquear, y contiene por lo menos
un residuo derivado de un primer componente seleccionado del grupo
que consiste en alquil trialcoxi silanos, alquil triaciloxi silanos,
alquil triariloxi silanos, sales de cualesquiera de los grupos
funcionales precedentes, y las mezclas de los mismos;
en donde el componente B es un grupo funcional
opcional que, si está presente, es independientemente, cada
componente B, un grupo no polimérico que se ubica entre el grupo
funcional del componente A y el grupo funcional del componente C, y
se deriva de un segundo componente seleccionado del grupo
consistente en hidrocarburos saturados lineales, hidrocarburos no
saturados lineales, hidrocarburos ramificados saturados,
hidrocarburos ramificados no saturados, arílicos, fosfoéster,
compuestos que contiene nitrógeno, y mezclas de los mismos;
en donde el componente C es por lo menos un
grupo funcional que es un polímero no iónico, soluble en agua,
lineal o ramificado, que no se adsorbe substancialmente sobre las
partículas de cemento, y se selecciona del grupo consistente en
glicol poli(oxialquilénico), amina
poli(oxialquilénica), diamina poli(oxialquilénica),
amina monoalcoxi poli(oxialquilénica), amina monoariloxi
poli(oxialquilénica), glicol monoalcoxi
poli(oxialquilénica), glicol monoariloxi
poli(oxialquilénico), pirrolidonas poli(vinílicas),
poli(éteres metil vinílicos), iminas poli(etilénicas),
poli(acrilamidas), polioxazoles, y mezclas de los mismos;
y en donde el dispersante oligomérico bloqueado
está presente en la formulación de cemento conjuntamente con un
segundo dispersante seleccionado del grupo consistente en un
dispersante oligomérico, un dispersante de cemento, y mezclas de los
mismos;
en donde el dispersante oligomérico comprende un
producto de la reacción del componente A1, opcionalmente de
componente B1, y del componente C1;
en donde cada componente A1 es
independientemente un grupo funcional no polimérico que se adsorbe
en una partícula de cemento, y contiene por lo menos un residuo
derivado de un primer componente seleccionado del grupo consistente
en fosfatos, fosfonatos, fosfinatos, hipofosfitos, sulfatos,
sulfonatos, sulfinatos, alquil trialcoxi silanos, alquil triaciloxi
silanos, alquil triariloxi silanos, boratos, boronatos, boroxinas,
fosforamidas, aminas, amidas, grupos de amonio cuaternario, ácidos
carboxilícos, ésteres de ácido carboxílico, alcoholes,
carbohidratos, ésteres fosfato de azúcares, ésteres borato de
azúcares, ésteres sulfato de azúcares, sales de cualesquiera de los
grupos funcionales precedentes, y mezclas de los mismos;
en donde el componente B1 es un grupo funcional
opcional que, si está presente, es independientemente, cada
componente B1, un grupo no polimérico ubicado entre el grupo
funcional del componente A1 y el grupo funcional del componente C1,
y se deriva de un segundo componente seleccionado del grupo
consistente en hidrocarburos saturados lineales, hidrocarburos no
saturados lineales, hidrocarburos ramificados saturados,
hidrocarburos ramificados no saturados, hidrocarburos alicíclicos,
arílicos, fosfoéster, compuestos que contienen nitrógeno, y mezclas
de los mismos; y
en donde el componente C1 es por lo menos un
grupo funcional que es un polímero no iónico, soluble en agua,
lineal o ramificado, que substancialmente no se adsorbe sobre
partículas de cemento, y se selecciona del grupo consistente de
glicol poli(oxialquilénico), amina
poli(oxialquilénica), de la diamina
poli(oxialquilénica), amina monoalcoxi
poli(oxialquilénica), amina monoariloxi
poli(oxialquilénica), glicol monoalcoxi
poli(oxialquilénico), glicol monoariloxi
poli(oxialquilénico), pirrolidonas poli(vinílicas),
poli (éteres metil vinílicos), iminas poli(etilénicas),
poli(acrilamidas), polioxazoles, y las mezclas de los
mismos.
2. La formulación de cemento de la
reivindicación 1, en donde el dispersante oligomérico bloqueado está
presente en una cantidad desde 0.005% hasta 2% basados en el peso de
cemento.
3. La formulación de cemento de la
reivindicación 1, en donde la proporción entre el dispersante
oligomérico bloqueado y el segundo dispersante es de 1:10 a 5:1.
4. Un método para dispersar una formulación de
cemento, que comprende un cemento hidráulico en agua, que comprende
proporcionar a dicha formulación de cemento un dispersante
oligomérico bloqueado que comprende un producto de la reacción de un
componente A, opcionalmente de un componente B, y de un componente
C;
en donde cada componente A es independientemente
un grupo funcional no polimérico bloqueado, que se adsorbe a una
partícula de cemento, y contiene por lo menos un residuo derivado de
un primer componente seleccionado del grupo consistente de silanos
trialcoxi alquílicos, silanos triaciloxi alquílicos, silanos
triariloxi alquílicos, sales de cualesquiera de los grupos
funcionales precedentes, y las mezclas de los mismos;
en donde el componente B es un grupo funcional
opcional, que si está presente, cada componente B es
independientemente un grupo no polimérico ubicado entre el grupo
funcional del componente A y el grupo funcional del componente C, y
se deriva de un segundo componente seleccionado del grupo
consistente en hidrocarburos saturados lineales, hidrocarburos no
saturados lineales, hidrocarburos ramificados saturados,
hidrocarburos ramificados no saturados, hidrocarburos alicíclicos,
arílicos, fosfoéster, compuestos que contienen nitrógeno, y mezclas
de los mismos;
en donde el componente C es por lo menos un
grupo que es polímero no iónico soluble en agua, linear o
ramificado, que no adsorbe substancialmente en partículas de
cemento, y se selecciona del grupo consistente en glicol
poli(oxialquilénico), amina poli(oxialquilénica),
diamina poli(oxialquilénica), amina monoalcoxi
poli(oxialquilénica), amina monoariloxi
poli(oxialquilénica), glicol monoalcoxi
poli(oxialquilénico), glicol monoariloxi
poli(oxialquilénico), pirrolidonas poli(vinínilicas),
poli(éteres metíl vinílicos), iminas poli(etilénicas),
poli(acrilamidas), polioxazoles, y mezclas de los mismos;
y en donde el dispersante oligomérico bloqueado
está presente en la formulación de cemento conjuntamente con un
segundo dispersante seleccionado del grupo consistente en un
dispersante oligomérico, un dispersante de cemento, y mezclas de los
mismos;
en donde el dispersante oligomérico comprende un
producto de la reacción del componente A1, opcionalmente del
componente B_{1}, y del componente C_{1};
en donde cada componente A_{1} es
independientemente un grupo funcional no polimérico, que se adsorbe
en una partícula de cemento, y contiene por lo menos un residuo
derivado de un primer componente seleccionado del grupo consistente
en fosfatos, fosfonatos, fosfinatos, hipofosfitos, sulfatos,
sulfonatos, sulfamatos, silanos trialcoxi alquílicos, silanos
triaciloxi alquílicos, silanos triariloxi alquílicos, boratos,
boronatos, boroxinas, fosforamidas, aminas, amidas, grupos de amonio
cuaternario, ácidos carboxílicos, ésteres de ácido carboxílico,
alcoholes, carbohidratos, ésteres fosfato de azúcares, ésteres
borato de azúcares, ésteres sulfato de azúcares, sales de
cualesquiera de los grupos funcionales precedentes, y las mezclas de
mismo;
en donde el componente B_{1} es un grupo
funcional opcional, que si está presente, cada componente B_{1} es
independientemente un grupo no polimérico ubicado entre el grupo
funcional del componente A_{1} y el grupo funcional del componente
C_{1}, y se deriva de un segundo componente seleccionado del grupo
consistente en hidrocarburos saturados lineales, hidrocarburos no
saturados lineales, hidrocarburos ramificados saturados,
hidrocarburos ramificados no satura-
dos, hidrocarburos alicíclicos, arílicos, fosfoéster, compuestos que contienen nitrógeno, y mezclas de los mismos; y
dos, hidrocarburos alicíclicos, arílicos, fosfoéster, compuestos que contienen nitrógeno, y mezclas de los mismos; y
en donde el componente C_{1} es por lo menos
un grupo que es un polímero no iónico soluble en agua, lineal o
ramificado, que substancialmente no se adsorbe en partículas de
cemento, y se selecciona del grupo que consiste en glicol
poli(oxialquilénico), amina poli(oxialquilénica),
diamina poli(oxialquilénica), amina monoalcoxi
poli(oxialquilénica), amina monoariloxi
poli(oxialquilénica), glicol monoalcoxi
poli(oxialquilénico), pirrolidonas poli(vinílicas),
glicol monoariloxi poli(oxialquilénico), poli(éteres metíl
vinilicos), iminas poli(etilénicas),
poli(acrilamidas), polioxazoles, y mezclas de los mismos.
5. El método de la reivindicación 4, en donde el
dispersante de cemento se selecciona del grupo que consiste en
sulfonatos beta naftaleno, los lignosulfonatos, ácidos
poliacrílicos, ácidos polimetacrílicos, policarboxilatos,
poliaspartatos, y mezclas de los mismos.
6. Una molécula que comprende un producto de la
reacción del componente A, opcionalmente del componente B, y del
componente C;
en donde cada componente A es independientemente
un grupo funcional no polimérico, que se adsorbe en una partícula de
cemento, y contiene por lo menos un residuo derivado de un primer
componente seleccionado del grupo consistente en fosfatos,
fosfonatos, fosfinatos, hipofosfitos, sulfatos, sulfonatos,
sulfinatos, silanos trialcoxi alquilicos, silanos triaciloxi
alquílicos, silanos triariloxi alquílicos, boratos, boronates,
boroxinas, fosforamidas, aminas, amidas, grupos de amonio
cuaternario, ácidos carboxílicos, ésteres de ácido carboxílico,
alcoholes, carbohidratos, ésteres fosfato de azúcares, ésteres
borato de azúcares, ésteres sulfato de azúcares, sales de
cualesquiera de los grupos funcionales precedentes, y mezclas de los
mismos;
en donde el componente B es un grupo funcional
opcional, que si está presente, cada componente B es
independientemente un grupo funcional no polimérico ubicado entre el
grupo funcional del componente A y el grupo funcional del componente
C, y se deriva de un segundo componente seleccionado del grupo que
consiste en hidrocarburos saturados lineales, hidrocarburos no
saturados lineales, hidrocarburos ramificados saturados,
hidrocarburos ramificados no saturados, arílicos, fosfoéster,
compuestos que contienen nitrógeno, y mezclas de los mismos;
y en donde el componente C es por lo menos un
grupo funcional que es un polímero no iónico soluble en agua, linear
o ramificado, que substancialmente no se adsorbe en partículas de
cemento, y se selecciona del grupo que consiste en glicol
poli(oxialquilénico), amina poli(oxialquilénico),
diamina poli(oxialquilénica), amina monoalcoxi
poli(oxialquilénica), amina monoariloxi
poli(oxialquilénica), glicol monoalcoxi
poli(oxialquilénico), glicol monoariloxi
poli(oxialquilénico), pirrolidonas poli(vinílicas),
poli(éteres metíl vinílicos), iminas poli(etilénicas),
poli(acrilamidas), polioxazoles, y mezclas de los mismos,
en donde si el grupo funcional A contiene algún
fosfato, fosfonato, fosfinato, el residuo de hipofosfito, la
molécula se caracteriza además por al menos uno de lo
siguiente:
A) la molécula tiene una estructura seleccionada
del grupo que consiste en:
- (i)
- A_{x}-C,
- (ii)
- A_{x}-C-A_{x},
- (iii)
- C-A_{x}-C,
- (iv)
- (C)_{z}-B-A_{x}-B-(C)_{z},
- (v)
- (A_{x})_{y}-B-C-B-(A_{x})_{y},
y mezclas de los mismos;
B) en cualquier grupo funcional A dado hay más
de un residuo seleccionado del grupo consistente en fosfatos,
fosfonatos, fosfinatos, o hipofosfitos o sales de los mismos;
C) la molécula tiene una estructura de
(A_{x})_{y}-B-(C)_{z} a
condición de que el grupo funcional B y el grupo funcional A no
estén enlazados el uno con el otro a través de un enlace de amina
alquilidénica;
D) el grupo funcional C se selecciona del grupo
que consiste en amina poli(oxialquilénica), diamina
poli(oxialquilénica), amina monoalcoxi
poli(oxialquilénica), amina monoariloxi
poli(oxialquilénica), pirrolidonas poli(vinílicas),
poli(éteres metil vinílicos), iminas poli(etilénicas),
poli(acrilamidas), polioxazoles, y las mezclas de los
mismos;
en donde x es un número entero de 1 a 3 y
representa el número de los grupos funcionales A independientes, y
es un número entero de 1 a 3 y representa el número de cadenas
independientes de grupos funcionales A, y z es un número entero
desde 1 a 3 y representa el número de grupos funcionales C
independientes,
en donde dicha molécula se representa por una de
las estructuras siguientes:
En la cual R_{1} es por lo menos uno de H,
alquilo de C_{1}-C_{18}, fenilo, bencilo, o
sulfonato alquílico
cada R es independientemente por lo menos uno de
H, metilo, etilo, propilo, o estireno
Q es por lo menos uno de éster carboxílico o
amida
G es por lo menos uno de -OH, -COOH, un fosfato,
un fosfonato, un fosfinato, un hipofosfito
n = 10-500
m = 5-7
En la cual R_{1} es por lo menos uno de H,
alquilo de C_{1}-C_{18}, fenilo, bencilo, o
sulfonato alquílico
cada R es independientemente por lo menos uno de
H, metilo, etilo, propilo, o estireno
n = 10-500
En la cual R_{1} es por lo menos uno de H,
alquilo de C_{1}-C_{18}, fenilo, bencilo, o
sulfonato alquílico
cada R es independientemente por lo menos uno de
H, metilo, etilo, propilo, o estireno
n = 10-500
En la cual R_{1} es por lo menos uno de H,
alquilo de C_{1}-C_{18}, fenilo, bencilo, o
sulfonato alquílico
cada R es independientemente por lo menos uno de
H, metilo, etilo, propilo, o estireno
n = 10-500
En la cual R_{1} es por lo menos uno de H,
alquilo de C_{1}-C_{18}, fenilo, bencilo, o
sulfonato alquílico
cada R es independientemente por lo menos uno de
H, metilo, etilo, propilo, o estireno
cada X es independientemente por lo menos uno de
urea, éster carboxílico, o amida
R_{2} es alquilo C_{1} hasta C_{6}
n = 10-500;
y
En la cual R_{1} es por lo menos uno de H,
alquilo de C_{1}-C_{18}, fenilo, bencilo, o
sulfonato alquílico
cada R es independientemente por lo menos uno de
H, metilo, etilo, propilo, o estireno
R_{2} es alquilo de C_{1} a C_{6}
n = 10-500
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