JP2015074667A - (poly)alkylene glycol-based block copolymer and use thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体に関する。より詳しくは、分散剤、セメント混和剤等の用途に好適に用いられるポリアルキレングリコール系ブロック共重合体、該共重合体を含む分散剤、セメント混和剤、及び、セメント組成物に関する。 The present invention relates to a (poly) alkylene glycol block copolymer. More specifically, the present invention relates to a polyalkylene glycol block copolymer suitably used for applications such as a dispersant and a cement admixture, a dispersant containing the copolymer, a cement admixture, and a cement composition.
(ポリ)アルキレングリコール鎖を含有する重合体(以下、(ポリ)アルキレングリコール系重合体ともいう。)は、その鎖長や構成するアルキレンオキシドを適宜調整することによって親水性や疎水性、立体反発等の特性が付与されることから、セメントペースト、モルタル、コンクリート等のセメント組成物に添加されるセメント混和剤用途において利用されている。このようなセメント混和剤は、通常、減水剤等として用いられ、セメント組成物の流動性を高めてセメント組成物を減水させることにより、硬化物の強度や耐久性等を向上させる作用を発揮させることを目的として使用される。減水剤としては、従来、ナフタレン系等の減水剤が使用されていたが、(ポリ)アルキレングリコール鎖がその立体反発によりセメント粒子を分散させる分散基として作用することができるため、(ポリ)アルキレングリコール鎖を含有するポリカルボン酸系減水剤が高い減水作用を発揮するものとして提案され、最近では高性能AE減水剤として多くの使用実績を有するに至っている。 A polymer containing a (poly) alkylene glycol chain (hereinafter, also referred to as a (poly) alkylene glycol polymer) has hydrophilicity, hydrophobicity, and steric repulsion by appropriately adjusting the chain length and the constituent alkylene oxide. Therefore, it is utilized in cement admixture applications added to cement compositions such as cement paste, mortar and concrete. Such a cement admixture is usually used as a water reducing agent or the like, and exerts the action of improving the strength and durability of the cured product by reducing the cement composition by increasing the fluidity of the cement composition. Used for that purpose. As a water reducing agent, a water reducing agent such as a naphthalene type has been conventionally used, but a (poly) alkylene glycol chain can act as a dispersing group for dispersing cement particles due to its steric repulsion. A polycarboxylic acid-based water reducing agent containing a glycol chain has been proposed as exhibiting a high water reducing action, and has recently been used as a high-performance AE water reducing agent.
従来の(ポリ)アルキレングリコール鎖を含有する重合体に関し、エチレン系不飽和モノマー化合物等による重合部位を有するブロック共重合体の開発研究が進められている。
例えば、ブロックコポリマーと固体の水性懸濁液の混合物であり、固体−懸濁液がセメント、セッコウ、石灰及び硬セッコウをベースとする水硬性結合剤を含有し、ブロックコポリマーが特定式で表されるポリアルキレンオキシド化合物とエチレン系不飽和モノマー化合物との重合により製造された固体の水性懸濁液の分散方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
また、ブロックコポリマーが原子移動ラジカル重合(ATRP重合)により製造された、ポリ(アルキレンオキシド)化合物とエチレン系不飽和モノマー化合物が共重合された形の共重合体に特定された水性の固体−懸濁液用の分散剤が開示されている。(例えば、特許文献2参照。)
With respect to a conventional polymer containing a (poly) alkylene glycol chain, development research on a block copolymer having a polymerization site by an ethylenically unsaturated monomer compound or the like is underway.
For example, a mixture of a block copolymer and a solid aqueous suspension, where the solid-suspension contains hydraulic binders based on cement, gypsum, lime and hard gypsum, and the block copolymer is represented by the formula A method for dispersing a solid aqueous suspension produced by polymerization of a polyalkylene oxide compound and an ethylenically unsaturated monomer compound is disclosed (for example, see Patent Document 1).
In addition, an aqueous solid-suspended polymer specified as a copolymer in which a block copolymer is produced by atom transfer radical polymerization (ATRP polymerization) and a poly (alkylene oxide) compound and an ethylenically unsaturated monomer compound are copolymerized. Dispersants for suspension are disclosed. (For example, see Patent Document 2.)
更に、(ポリ)アルキレングリコール鎖と、ビニル系単量体由来の構造単位とを有する重合体であって、(ポリ)アルキレングリコール鎖の末端の少なくとも1つにおける末端酸素原子が、有機残基を介してリン原子と結合した構造を有するリン原子含有(ポリ)アルキレングリコール系重合体が開示されている(例えば、特許文献3参照。)。 Furthermore, a polymer having a (poly) alkylene glycol chain and a structural unit derived from a vinyl monomer, wherein the terminal oxygen atom at at least one of the terminals of the (poly) alkylene glycol chain is an organic residue. There is disclosed a phosphorus atom-containing (poly) alkylene glycol polymer having a structure bonded to a phosphorus atom via (for example, see Patent Document 3).
上記のようにセメントの混和剤等として用いることができる(ポリ)アルキレングリコール鎖を含有する重合体として、エチレン系不飽和モノマー化合物等による重合部位を有するブロック共重合体が開示されている。しかしながら、未だ、昨今要望される極めて高い性能(セメント分散性(減水性)、スランプフロー)を充分に発揮できる製品を工業的に効率よく供給するには至っていない。セメントの分散性は、セメントを扱う現場での作業性やセメントの硬化後の強度に関係する極めて重要な要素であり、性能がより優れたセメント組成物を実現するセメント混和剤が求められている。
特に、分子構造がシンプルであり、工業的に効率よく製造することができる、優れた特性を発揮するセメント混和剤が求められている。
As a polymer containing a (poly) alkylene glycol chain that can be used as an admixture for cement as described above, a block copolymer having a polymerization site by an ethylenically unsaturated monomer compound or the like is disclosed. However, it has not yet been industrially efficient to supply a product that can sufficiently exhibit the extremely high performance (cement dispersibility (water-reducing), slump flow) that has recently been demanded. Cement dispersibility is a very important factor related to workability in the field of handling cement and strength after hardening of cement, and a cement admixture that realizes a cement composition with better performance is required. .
In particular, there is a demand for a cement admixture that has a simple molecular structure and that can be produced industrially efficiently and that exhibits excellent characteristics.
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、セメント組成物等における減水性や作業性等の性能を高いレベルで発揮することができ、分子構造がシンプルであり、工業的な製造に適する共重合体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described situation, can exhibit performance such as water reduction and workability in cement compositions at a high level, has a simple molecular structure, and is industrially manufactured. An object is to provide a suitable copolymer.
本発明者らは、セメント分散性(減水性)等の性能に優れたセメント混和剤として使用できる重合体について種々検討したところ、不飽和カルボン酸系単量体単位による高分子鎖(A)と、(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)とが結合部位(X)を介して結合した構造を必須とする(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体であって、高分子鎖(A)及び高分子鎖(B)が、高分子鎖(A)、高分子鎖(B)、高分子鎖(A)の順で結合部位(X)を介して結合した構造を有し、結合部位(X)がエステル結合を含まない共重合体(このような共重合体を非エステル型ともいう)が、シンプルな構造にもかかわらずセメント分散性(減水性)やスランプフロー等の特性に優れ、セメント混和剤として好適に用いることができる重合体となることを見出した。
この点において、特許文献1及び2において開示されているブロックポリマーのすべての実施形態は、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルの末端をATRP−マクロ開始剤へ修飾する反応を行い、ATRP重合でt−ブチルメタクリレートを重合し、t−ブチル基を酸分解してカルボキシル(−COOH)化するものであり、ポリエチレングリコール部位とt−ブチルメタクリレートの重合部位との結合部位にエステル結合を含むことになる。このように、ブロックポリマーのブロック結合部位にエステル結合を含むと、アルカリ水溶液中でブロック結合部分(エステル結合)が急速に分解することになる(このような共重合体をエステル型ともいう)。分解して生成する(ポリ)アルキレングリコールにほとんどセメント分散性は無く、また、ポリカルボン酸ポリマーもセメント分散性は弱い。そのため、加水分解により分解生成物のセメント分散力は非常に弱く、セメントを分散させるための必要添加量が増大することになる。
The inventors of the present invention have made various studies on polymers that can be used as cement admixtures having excellent performance such as cement dispersibility (water-reducing properties). As a result, polymer chains (A) composed of unsaturated carboxylic acid monomer units and , A (poly) alkylene glycol block copolymer having a structure in which a polymer chain (B) with a (poly) alkylene glycol structural unit is bonded via a bonding site (X), the polymer chain (A) and the polymer chain (B) have a structure in which the polymer chain (A), the polymer chain (B), and the polymer chain (A) are bonded through the binding site (X) in this order. Copolymers where the binding site (X) does not contain an ester bond (such a copolymer is also referred to as non-ester type) has characteristics such as cement dispersibility (water reduction) and slump flow despite its simple structure. Excellent as a cement admixture Found that the polymer can be used.
In this respect, all the embodiments of the block polymers disclosed in Patent Documents 1 and 2 perform a reaction to modify the end of polyethylene glycol monomethyl ether to an ATRP-macro initiator, and convert t-butyl methacrylate by ATRP polymerization. It polymerizes and acid-decomposes a t-butyl group into carboxyl (-COOH), and an ester bond is included in the bonding site between the polyethylene glycol site and the polymerization site of t-butyl methacrylate. Thus, when an ester bond is included in the block bond site of the block polymer, the block bond portion (ester bond) is rapidly decomposed in an aqueous alkali solution (such a copolymer is also referred to as an ester type). The (poly) alkylene glycol produced by decomposition has almost no cement dispersibility, and the polycarboxylic acid polymer also has a low cement dispersibility. For this reason, the cement dispersibility of the decomposition product is very weak due to hydrolysis, and the amount of addition required for dispersing the cement increases.
更に、これら特許文献1及び2においては、ポリエチレングリコール部位、t−ブチルメタクリレートの重合部位の順で結合した構造が開示されているが、本発明のように高分子鎖(A)、高分子鎖(B)、高分子鎖(A)の順で結合したブロック共重合体は開示されていない。 Furthermore, these Patent Documents 1 and 2 disclose a structure in which a polyethylene glycol moiety and a polymerized moiety of t-butyl methacrylate are bonded in this order. As in the present invention, the polymer chain (A), the polymer chain are disclosed. A block copolymer bonded in the order of (B) and the polymer chain (A) is not disclosed.
また、(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体の結合部位(X)が硫黄原子を含むようにすれば、結合部位(X)にエステル結合を含まない共重合体を工業的に好ましい製造方法によって得られるものとすることができることも見出した。
この点において、特許文献1及び2において開示されているブロックポリマーのすべての実施形態は、原子移動ラジカル重合(ATRP重合)であり、また、特許文献3において開示されているリン原子含有(ポリ)アルキレングリコール系重合体は、その製造において収率面で工夫の余地があり、技術的ハードルが高いものとなる。すなわち、リン原子導入において収率が低下し、またリン原子による連鎖移動能低下による重合率低下を生じることになる。
なお、特許文献3に記載された実施形態においては、1点だけ多分岐型のリン原子含有(ポリ)アルキレングリコール系重合体が開示されているが、本発明のように高分子鎖(A)、高分子鎖(B)、高分子鎖(A)の順で結合したブロック共重合体は開示されていない。
Further, if the bonding site (X) of the (poly) alkylene glycol block copolymer contains a sulfur atom, a copolymer containing no ester bond at the bonding site (X) can be produced by an industrially preferred production method. It has also been found that it can be obtained.
In this respect, all the embodiments of the block polymers disclosed in Patent Documents 1 and 2 are atom transfer radical polymerization (ATRP polymerization), and the phosphorus atom-containing (poly) disclosed in Patent Document 3 Alkylene glycol-based polymers have room for improvement in terms of yield in their production, and have high technical hurdles. In other words, the yield is reduced when phosphorus atoms are introduced, and the polymerization rate is lowered due to a decrease in chain transfer ability due to phosphorus atoms.
In the embodiment described in Patent Document 3, a single-branched phosphorus atom-containing (poly) alkylene glycol polymer is disclosed, but the polymer chain (A) as in the present invention is disclosed. A block copolymer in which the polymer chain (B) and the polymer chain (A) are bonded in this order is not disclosed.
本発明は、(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体のブロック結合部位(X)がエステル結合を含まず、かつ、硫黄原子を含むとの2つの要素を兼ね備えたものであり、それにより、シンプルな構造にもかかわらずセメント分散性(減水性)やスランプフロー等の特性に優れ、セメント混和剤として好適に用いることができ、工業的な製造に適する共重合体となることを見出したものである。 The present invention combines the two elements that the block bond site (X) of the (poly) alkylene glycol block copolymer does not contain an ester bond and contains a sulfur atom. It has been found that it has excellent properties such as cement dispersibility (water reduction) and slump flow despite its simple structure, can be suitably used as a cement admixture, and is a copolymer suitable for industrial production. is there.
すなわち本発明は、不飽和カルボン酸系単量体単位による高分子鎖(A)と、(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)とが結合部位(X)を介して結合した構造を必須とする(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体であって、上記(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体は、上記高分子鎖(A)及び上記高分子鎖(B)が、高分子鎖(A)、高分子鎖(B)、高分子鎖(A)の順で結合部位(X)を介して結合した構造を有し、上記結合部位(X)が高分子鎖(B)の末端酸素原子とともにエステル結合を形成せず、かつ、硫黄原子を含む(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体である。 That is, in the present invention, the polymer chain (A) based on the unsaturated carboxylic acid monomer unit and the polymer chain (B) based on the (poly) alkylene glycol structural unit are bonded via the binding site (X). A (poly) alkylene glycol block copolymer having an essential structure, wherein the (poly) alkylene glycol block copolymer has a high molecular chain (A) and a high molecular chain (B). It has a structure in which the molecular chain (A), the polymer chain (B), and the polymer chain (A) are bonded in this order via the binding site (X), and the binding site (X) is the polymer chain (B). It is a (poly) alkylene glycol block copolymer that does not form an ester bond with the terminal oxygen atom and contains a sulfur atom.
本発明の好ましい形態としては、上記(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体が下記一般式(1): As a preferred embodiment of the present invention, the (poly) alkylene glycol block copolymer is represented by the following general formula (1):
(式中、X1及びX2は、同一又は異なって、有機残基を表す。AOは、同一又は異なって、炭素数2〜18のオキシアルキレン基を表す。R1は、夫々同一又は異なって、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルケニル基又は炭素数6〜20のアリール基を表す。R2、R3、R4、R5は、一つの単量体単位において、少なくとも一つが−COOM1であり、残りのR2、R3、R4、R5は、同一又は異なって、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、又は、−(CH2)zCOOM2(−(CH2)zCOOM2は、COOM1又はその他の−(CH2)zCOOM2と無水物を形成していてもよい)を表し、zは同一又は異なって、0〜2の整数を表す。nは、オキシアルキレン基の平均付加モル数を表し、1〜500の数である。m1及びm2は同一又は異なって、1〜500の数である。M1及びM2は同一又は異なって、水素原子、一価金属、二価金属、三価金属、第4級アンモニウム基、又は、有機アミン基を表す。なお、AOと−O−X−を介して結合するm1個の単量体単位と、AOと−X−を介して結合するm2個の単量体単位とは同一であっても異なっていてもよい。)で表される構造を有する形態を挙げることができる。 (In the formula, X 1 and X 2 are the same or different and represent an organic residue. AO is the same or different and represents an oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms. R 1 is the same or different. A hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, wherein R 2 , R 3 , R 4 , and R 5 are each a single unit. In the monomer unit, at least one is —COOM 1 and the remaining R 2 , R 3 , R 4 , and R 5 are the same or different and are a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or — ( CH 2) zCOOM 2 (- ( CH 2) zCOOM 2 is, COOM 1 or other - (CH 2) zCOOM 2 and anhydride may form a) represents, z are the same or different, 0 Represents an integer of 2. n represents an oxyalkylene group. Represents the average number of moles added, is .m 1 and m 2 is the number of 1 to 500 same or different, .M 1 and M 2 is the number of 1 to 500 are the same or different, a hydrogen atom, a monovalent Represents a metal, a divalent metal, a trivalent metal, a quaternary ammonium group, or an organic amine group, wherein m 1 monomer unit bonded via AO and —O—X—; And may be the same as or different from the m 2 monomer units bonded via —X—.
上記一般式(1)において中央に示されている−O−(AO)n−は、(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)を構成する(ポリ)オキシアルキレン基末端の酸素原子及び(ポリ)オキシアルキレン基である。nは(ポリ)アルキレングリコール系構成単位のオキシアルキレン基の平均付加モル数を示している。
上記(ポリ)オキシアルキレン基の両側に位置するX1、X2は結合部位でありX1、X2を介して不飽和カルボン酸系単量体単位による高分子鎖(A)が(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)の両端に結合している。
m1、m2はそれぞれ不飽和カルボン酸系単量体単位の平均導入モル数を示している。
本発明において、アルキル基、アルケニル基、有機残基等は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。
-O- (AO) n- shown at the center in the general formula (1) is oxygen at the terminal of the (poly) oxyalkylene group constituting the polymer chain (B) by the (poly) alkylene glycol structural unit. Atomic and (poly) oxyalkylene groups. n represents the average number of moles of oxyalkylene groups of the (poly) alkylene glycol structural unit.
X 1 and X 2 located on both sides of the (poly) oxyalkylene group are binding sites, and the polymer chain (A) by the unsaturated carboxylic acid monomer unit is (poly) through X 1 and X 2. It has couple | bonded with the both ends of the polymer chain (B) by the alkylene glycol type | system | group structural unit.
m 1 and m 2 represent the average number of moles of unsaturated carboxylic acid monomer units introduced, respectively.
In the present invention, the alkyl group, alkenyl group, organic residue and the like may be linear, branched or cyclic.
本発明の好ましい形態としてはまた、硫黄原子の含有量が共重合体全体のうち0.15質量%以上である共重合体や、共重合体の2質量%アルカリ水溶液(好ましくはpH12.5)中での15分後の高分子鎖(A)と高分子鎖(B)への分解率が10質量%以下である共重合体を挙げることができる。
以下、不飽和カルボン酸系単量体単位による高分子鎖(A)、(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)、及び、結合部位(X)の順に説明する。
As a preferred embodiment of the present invention, a copolymer having a sulfur atom content of 0.15% by mass or more of the entire copolymer, or a 2% by mass aqueous alkaline solution of the copolymer (preferably pH 12.5). Examples thereof include a copolymer having a decomposition rate of 10% by mass or less after 15 minutes in the polymer chain (A) and polymer chain (B).
Hereinafter, the polymer chain (A) based on the unsaturated carboxylic acid monomer unit, the polymer chain (B) based on the (poly) alkylene glycol structural unit, and the binding site (X) will be described in this order.
なお、以下において記載する本発明の個々の好ましい形態を2つ以上組み合わせたものもまた、本発明の好ましい形態である。 A combination of two or more preferred embodiments of the present invention described below is also a preferred embodiment of the present invention.
<不飽和カルボン酸系単量体単位による高分子鎖(A)>
本発明において、不飽和カルボン酸系単量体単位による高分子鎖(A)は、不飽和カルボン酸系単量体に由来する構成単位である。特に、上記不飽和カルボン酸系単量体単位としては、下記する単量体(a)(以下、単に「単量体(a)」ともいう。)に由来する構成単位であることが好ましい。
また、上記不飽和カルボン酸系単量体単位は、単量体(a)に由来するのと同じ構造の構成単位となるのであれば、他の単量体に由来する構成単位を変性したものであってもよい。
単量体(a)としては、例えば、下記式(2):
<Polymer chain (A) by unsaturated carboxylic acid monomer unit>
In the present invention, the polymer chain (A) based on the unsaturated carboxylic acid monomer unit is a structural unit derived from the unsaturated carboxylic acid monomer. In particular, the unsaturated carboxylic acid monomer unit is preferably a structural unit derived from the following monomer (a) (hereinafter also simply referred to as “monomer (a)”).
Further, the unsaturated carboxylic acid monomer unit is obtained by modifying a structural unit derived from another monomer as long as it is a structural unit having the same structure as that derived from the monomer (a). It may be.
As the monomer (a), for example, the following formula (2):
(式中、R2、R3、R4、R5は、少なくとも一つが−COOM1であり、残りのR2、R3、R4、R5は、同一又は異なって、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、−(CH2)zCOOM2(−(CH2)zCOOM2は、COOM1又はその他の−(CH2)zCOOM2と無水物を形成していてもよい)を表し、zは0〜2の整数を表す。M1及びM2は同一又は異なって、水素原子、一価金属、二価金属、三価金属、第4級アンモニウム基、又は、有機アミン基を表す。)で示される化合物が好適である。
すなわち、単量体(a)は、C=C二重結合に結合した少なくとも一つのカルボキシル基又はその塩(−COOM1)を有する、不飽和カルボン酸系単量体である。
なお、上記単量体(a)由来の構成単位とは、重合反応によって一般式(2)で示される単量体(a)の重合性二重結合が開いた構造(二重結合(C=C)が、単結合(−C−C−)となった構造)に相当する。
上記単量体(a)が一般式(1)に示す共重合体となったときに、C=C二重結合に結合した少なくとも一つのカルボキシル基又はその塩(−COOM1)の位置は特に限定されるものではない。一般式(1)におけるX1又はX2に結合する炭素原子に結合する置換基(R4、R5)の位置であってもよいし、一般式(1)におけるR1に結合する炭素原子に結合する置換基(R2、R3)の位置であってもよい。各単量体単位における(−COOM1)の位置はR2、R3、R4、R5のうちのどの位置であってもよい。
(Wherein, R 2, R 3, R 4 , R 5 , at least one is -COOM 1, the remaining R 2, R 3, R 4 , R 5 are the same or different, a hydrogen atom, a carbon C 1 -
That is, the monomer (a) is an unsaturated carboxylic acid monomer having at least one carboxyl group bonded to a C═C double bond or a salt thereof (—COOM 1 ).
The structural unit derived from the monomer (a) is a structure in which a polymerizable double bond of the monomer (a) represented by the general formula (2) is opened by a polymerization reaction (double bond (C = C) corresponds to a single bond (-C—C—).
When the monomer (a) becomes a copolymer represented by the general formula (1), the position of at least one carboxyl group bonded to the C═C double bond or a salt thereof (—COOM 1 ) is particularly It is not limited. It may be the position of the substituent (R 4 , R 5 ) bonded to the carbon atom bonded to X 1 or X 2 in the general formula (1), or the carbon atom bonded to R 1 in the general formula (1) It may be the position of the substituent (R 2 , R 3 ) bonded to. The position of (—COOM 1 ) in each monomer unit may be any position of R 2 , R 3 , R 4 , and R 5 .
上記一般式(2)において、M1及びM2で表される基としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属原子等の一価金属原子;カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属原子等の二価金属原子;アルミニウム、鉄等の三価金属原子が挙げられる。また、有機アミン基としては、例えば、エタノールアミン基、ジエタノールアミン基、トリエタノールアミン基等のアルカノールアミン基や、トリエチルアミン基等が挙げられる。 In the general formula (2), examples of the group represented by M 1 and M 2 include monovalent metal atoms such as alkali metal atoms such as lithium, sodium and potassium; alkaline earth metal atoms such as calcium and magnesium And divalent metal atoms such as aluminum and iron. Moreover, as an organic amine group, alkanolamine groups, such as an ethanolamine group, a diethanolamine group, and a triethanolamine group, a triethylamine group etc. are mentioned, for example.
上記一般式(2)で示される不飽和カルボン酸系単量体の具体例としてはアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のモノカルボン酸系単量体、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、メチレングルタル酸等のジカルボン酸系単量体、これらのジカルボン酸無水物及びこれらの塩(例えば、一価金属、二価金属、三価金属、第4級アンモニウム又は有機アミンの塩)が挙げられる。
中でも、重合性の観点から、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸及びこれらの塩が好ましく、アクリル酸、メタクリル酸及びこれらの塩が特に好ましい。
また、これらの単量体は2種以上併用してもよい。
Specific examples of the unsaturated carboxylic acid monomer represented by the general formula (2) include monocarboxylic acid monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid, maleic acid, itaconic acid, fumaric acid, and methylene. Examples thereof include dicarboxylic acid monomers such as glutaric acid, dicarboxylic acid anhydrides and salts thereof (for example, salts of monovalent metals, divalent metals, trivalent metals, quaternary ammonium or organic amines).
Among these, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride and salts thereof are preferable from the viewpoint of polymerizability, and acrylic acid, methacrylic acid and salts thereof are particularly preferable.
Two or more of these monomers may be used in combination.
本発明に係る(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体において、上記不飽和カルボン酸系単量体単位による高分子鎖(A)における不飽和カルボン酸系単量体単位の平均導入モル数としては2以上であることが好ましいが、4以上であることがより好ましく、更に、8以上であることが好適である。上記平均導入モル数の下限値としてはまた、より好ましくは10であり、更に好ましくは15であり、更に好ましくは20である。好ましい上限値としては500であり、より好ましくは300であり、更に好ましくは200であり、更に好ましくは100である。 In the (poly) alkylene glycol block copolymer according to the present invention, the average number of moles of unsaturated carboxylic acid monomer units introduced into the polymer chain (A) by the unsaturated carboxylic acid monomer units is: It is preferably 2 or more, more preferably 4 or more, and further preferably 8 or more. The lower limit of the average number of moles introduced is also preferably 10, more preferably 15, and still more preferably 20. The upper limit is preferably 500, more preferably 300, still more preferably 200, and still more preferably 100.
上記不飽和カルボン酸系単量体単位の平均導入モル数とは、本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体1モル中に含まれる不飽和カルボン酸系単量体単位のモル数の平均値を意味する。一般式(1)においては不飽和カルボン酸系単量体単位の平均導入モル数をm1、m2で示しており、不飽和カルボン酸系単量体単位の平均導入モル数が共重合体全体で2以上であるということは、m1+m2の値が2以上であるということとなる。本発明の共重合体においては、共重合体の両端にある二つの高分子鎖(A)がバランスのよい長さとなっていることが好ましく、実質的に均等な長さとなっていることが好ましい。例えば、一般式(1)におけるm1、m2の値がほぼ等しくなることが好ましい。
上記平均導入モル数が2の場合、不飽和カルボン酸系単量体単位は高分子鎖状とはならないが、本発明に係る高分子鎖(A)おいては、このような場合も含まれるものとする。
The average number of moles of unsaturated carboxylic acid monomer units introduced is the number of moles of unsaturated carboxylic acid monomer units contained in 1 mole of the (poly) alkylene glycol block copolymer of the present invention. Mean value. In the general formula (1), the average number of moles of unsaturated carboxylic acid monomer units introduced is represented by m 1 and m 2 , and the average number of moles of unsaturated carboxylic acid monomer units introduced is a copolymer. The total value of 2 or more means that the value of m 1 + m 2 is 2 or more. In the copolymer of the present invention, it is preferable that the two polymer chains (A) at both ends of the copolymer have a well-balanced length, preferably a substantially uniform length. . For example, it is preferable that the values of m 1 and m 2 in the general formula (1) are substantially equal.
When the average number of introduced moles is 2, the unsaturated carboxylic acid monomer unit does not form a polymer chain, but such a case is also included in the polymer chain (A) according to the present invention. Shall.
mを上記好ましい数とすることにより、上記共重合体に不飽和カルボン酸系単量体単位による高分子鎖(A)に基づく性能を充分に発揮させることが可能となる。
また、mが500を超える場合には、共重合体全体における不飽和カルボン酸系単量体の導入量が多くなり、その結果セメントを分散させる(ポリ)アルキレングリコール系構成単位が少なくなりすぎるためにセメント分散性能が低下することになる。適切に不飽和カルボン酸系単量体単位と(ポリ)アルキレングリコール系構成単位の比率を設定する必要がある。
なお、後述する実施例においては、不飽和カルボン酸系単量体としてメタクリル酸(MAA)を用いているため、高分子鎖(A)における不飽和カルボン酸系単量体単位の平均導入モル数がMAA個/SH(チオール末端に結合したMAAの重合度)にて示されている。
By setting m to the above preferred number, it becomes possible for the copolymer to sufficiently exhibit the performance based on the polymer chain (A) based on the unsaturated carboxylic acid monomer unit.
In addition, when m exceeds 500, the amount of unsaturated carboxylic acid monomer introduced into the entire copolymer increases, and as a result, the (poly) alkylene glycol structural unit in which cement is dispersed becomes too small. In addition, the cement dispersion performance will be reduced. It is necessary to appropriately set the ratio of the unsaturated carboxylic acid monomer unit to the (poly) alkylene glycol structural unit.
In Examples described later, since methacrylic acid (MAA) is used as the unsaturated carboxylic acid monomer, the average number of moles of unsaturated carboxylic acid monomer units introduced in the polymer chain (A) Is shown by MAA / SH (degree of polymerization of MAA bonded to the thiol end).
本発明に係る(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体において、結合部位(X)と結合していない高分子鎖(A)の末端は水素、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数1〜10のアルケニル基であることが好ましい。上記のように一般式(1)において、R1は不飽和カルボン酸系単量体単位による高分子鎖(A)の重合停止末端に当たる部位であり、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルケニル基又は炭素数6〜20のアリール基を表す。 In the (poly) alkylene glycol block copolymer according to the present invention, the terminal of the polymer chain (A) not bonded to the bonding site (X) is hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or 1 to 1 carbon atoms. 10 alkenyl groups are preferred. As described above, in the general formula (1), R 1 is a portion corresponding to the polymerization termination end of the polymer chain (A) by the unsaturated carboxylic acid monomer unit, and is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Represents an alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
<(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)>
高分子鎖(B)のうち、(ポリ)アルキレングリコール(以下、(ポリ)アルキレングリコールをPAGともいう)鎖の構造としては、アルキレンオキシドから構成される高分子鎖((ポリ)アルキレンオキシド)であればよい。好ましくは、炭素数2〜18のアルキレンオキシドから構成される高分子鎖((ポリ)アルキレンオキシド)である。
アルキレンオキシドとしてより好ましくは、炭素数2〜8のアルキレンオキシドであり、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド、1−ブテンオキシド、2−ブテンオキシド、トリメチルエチレンオキシド、テトラメチレンオキシド、テトラメチルエチレンオキシド、ブタジエンモノオキシド、オクチレンオキシド等が挙げられる。また、ジペンタンエチレンオキシド、ジヘキサンエチレンオキシド等の脂肪族エポキシド;トリメチレンオキシド、テトラメチレンオキシド、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、オクチレンオキシド等の脂環エポキシド;スチレンオキシド、1,1−ジフェニルエチレンオキシド等の芳香族エポキシド等を用いることもできる。
<Polymer chain (B) based on (poly) alkylene glycol structural unit>
Among the polymer chains (B), the structure of the (poly) alkylene glycol (hereinafter referred to as (poly) alkylene glycol is also referred to as PAG) chain is a polymer chain composed of alkylene oxide ((poly) alkylene oxide). I just need it. Preferred is a polymer chain ((poly) alkylene oxide) composed of an alkylene oxide having 2 to 18 carbon atoms.
More preferably, the alkylene oxide is an alkylene oxide having 2 to 8 carbon atoms, such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, isobutylene oxide, 1-butene oxide, 2-butene oxide, trimethylethylene oxide, tetramethylene oxide, tetramethyl. Examples thereof include ethylene oxide, butadiene monooxide, and octylene oxide. In addition, aliphatic epoxides such as dipentane ethylene oxide and dihexane ethylene oxide; alicyclic epoxides such as trimethylene oxide, tetramethylene oxide, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, and octylene oxide; aromatics such as styrene oxide and 1,1-diphenylethylene oxide Epoxides and the like can also be used.
上記(ポリ)アルキレングリコール系構成単位を構成するアルキレンオキシドとしては、本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体に求められる用途等に応じて適宜選択することが好ましく、例えば、セメント混和剤成分の製造のために用いる場合には、セメント粒子との親和性の観点から、炭素数2〜8程度の比較的短鎖のアルキレンオキシド(オキシアルキレン基)が主体であることが好適である。より好ましくは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等の炭素数2〜4のアルキレンオキシドが主体であることであり、更に好ましくは、エチレンオキシドが主体であることである。 The alkylene oxide constituting the (poly) alkylene glycol-based structural unit is preferably appropriately selected according to the use required for the (poly) alkylene glycol-based block copolymer of the present invention. For example, a cement admixture When used for the production of components, it is preferable that a relatively short chain alkylene oxide (oxyalkylene group) having about 2 to 8 carbon atoms is mainly used from the viewpoint of affinity with cement particles. More preferably, the main component is an alkylene oxide having 2 to 4 carbon atoms such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, and still more preferably, the main component is ethylene oxide.
ここでいう「主体」とは、(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)が2種以上のアルキレンオキシドにより構成されるときに、全アルキレンオキシドの存在数において、大半を占めるものであることを意味する。「大半を占める」ことを全アルキレンオキシド100モル%中のエチレンオキシドのモル%で表すとき、50〜100モル%が好ましい。これにより、本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体がより高い親水性を有することとなる。より好ましくは60モル%以上であり、更に好ましくは70モル%以上、特に好ましくは80モル%以上、最も好ましくは90モル%以上である。 The term “main body” as used herein means that when the polymer chain (B) based on the (poly) alkylene glycol structural unit is composed of two or more types of alkylene oxides, it accounts for the majority of the total number of alkylene oxides present. It means that. When “dominating” is expressed in terms of mol% of ethylene oxide in 100 mol% of all alkylene oxides, 50 to 100 mol% is preferable. Thereby, the (poly) alkylene glycol block copolymer of the present invention has higher hydrophilicity. More preferably, it is 60 mol% or more, More preferably, it is 70 mol% or more, Especially preferably, it is 80 mol% or more, Most preferably, it is 90 mol% or more.
上記(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)が2種以上のアルキレンオキシドにより構成される場合は、2種以上のアルキレンオキシドがランダム付加、ブロック付加、交互付加等のいずれの形態で付加したものであってもよい。 When the polymer chain (B) with the (poly) alkylene glycol structural unit is composed of two or more kinds of alkylene oxides, any form such as random addition, block addition, and alternate addition of two or more kinds of alkylene oxides. May be added.
上記(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)としてはまた、炭素数3以上のアルキレンオキシドを含む場合には、本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体にある程度の疎水性を付与することが可能となるため、上記共重合体をセメント混和剤に使用した場合には、セメント粒子に若干の構造(ネットワーク)をもたらし、セメント組成物の粘性やこわばり感を低減することができる。その一方で、炭素数3以上のアルキレンオキシドを導入し過ぎると、上記共重合体の疎水性が高くなり過ぎることから、かえってセメント粒子を分散させる性能が充分とはならないおそれがある。このため、全アルキレンオキシド100質量%に対する炭素数3以上のアルキレンオキシドの含有量は、30質量%以下であることが好ましい。より好ましくは25質量%以下であり、更に好ましくは20質量%以下であり、特に好ましくは5質量%以下である。
なお、上記共重合体に求められる用途によっては、炭素数3以上のアルキレンオキシドを含まない態様が好ましい場合もある。
When the polymer chain (B) by the (poly) alkylene glycol-based structural unit contains an alkylene oxide having 3 or more carbon atoms, the (poly) alkylene glycol-based block copolymer of the present invention has a certain degree of hydrophobicity. Therefore, when the above copolymer is used as a cement admixture, it will bring some structure (network) to the cement particles and reduce the viscosity and stiffness of the cement composition. Can do. On the other hand, if an alkylene oxide having 3 or more carbon atoms is introduced too much, the hydrophobicity of the copolymer becomes too high, and the performance of dispersing cement particles may not be sufficient. For this reason, it is preferable that content of C3 or more alkylene oxide with respect to 100 mass% of all alkylene oxides is 30 mass% or less. More preferably, it is 25 mass% or less, More preferably, it is 20 mass% or less, Most preferably, it is 5 mass% or less.
In addition, depending on the use calculated | required by the said copolymer, the aspect which does not contain C3 or more alkylene oxide may be preferable.
ここで、耐加水分解性の向上の面から、(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)の末端に炭素数3以上のオキシアルキレン基を導入してもよい。
上記炭素数3以上のオキシアルキレン基としては、オキシプロピレン基、オキシブチレン基、オキシスチレン基、アルキルグリシジルエーテル残基等が挙げられる。中でも、製造の容易さからオキシプロピレン基、オキシブチレン基が好ましい。
上記炭素数3以上のオキシアルキレン基を導入する場合、その導入量としては、本発明のブロック共重合体における結合部位(X)が有する耐加水分解性を考慮して調整することが好ましく、例えば、(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)に対して、導入量を50モル%以上とすることが好ましい。より好ましくは100モル%以上であり、更に好ましくは150モル%以上であり、特に好ましくは200モル%以上である。
Here, from the viewpoint of improving hydrolysis resistance, an oxyalkylene group having 3 or more carbon atoms may be introduced at the terminal of the polymer chain (B) by the (poly) alkylene glycol structural unit.
Examples of the oxyalkylene group having 3 or more carbon atoms include an oxypropylene group, an oxybutylene group, an oxystyrene group, and an alkyl glycidyl ether residue. Of these, an oxypropylene group and an oxybutylene group are preferable because of ease of production.
When introducing the oxyalkylene group having 3 or more carbon atoms, the amount introduced is preferably adjusted in consideration of the hydrolysis resistance of the binding site (X) in the block copolymer of the present invention. The amount introduced is preferably 50 mol% or more with respect to the polymer chain (B) of the (poly) alkylene glycol structural unit. More preferably, it is 100 mol% or more, More preferably, it is 150 mol% or more, Especially preferably, it is 200 mol% or more.
本発明に係る(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体においては、(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)におけるアルキレンオキシドの平均繰り返し数(オキシアルキレン基の平均付加モル数)の下限値としては、1であればよいが、好ましくは10であり、より好ましくは20であり、更に好ましくは50であり、更に好ましくは75であり、更に好ましくは100であり、より更に好ましくは150である。該平均付加モル数が1の場合、(ポリ)アルキレングリコール系構成単位は高分子鎖状とはならないが、本発明に係る高分子鎖(B)おいては、このような場合も含まれるものとする。
上記アルキレンオキシドの平均繰り返し数(オキシアルキレン基の平均付加モル数)とは、本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体が有する(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)1モル中において付加しているアルキレンオキシドのモル数の平均値を意味する。一般式(1)においてはアルキレンオキシドの平均繰り返し数をnで示している。
本発明において、オキシアルキレン基の平均付加モル数を上記好ましい数とすることにより、上記共重合体に(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)に基づく性能を充分に発揮させることが可能となる。
In the (poly) alkylene glycol block copolymer according to the present invention, the average number of repeating alkylene oxides in the polymer chain (B) by the (poly) alkylene glycol structural unit (average number of moles of oxyalkylene group added) The lower limit may be 1, but is preferably 10, more preferably 20, more preferably 50, still more preferably 75, still more preferably 100, and still more preferably. 150. When the average number of added moles is 1, the (poly) alkylene glycol structural unit is not a polymer chain, but the polymer chain (B) according to the present invention includes such a case. And
The average number of repeating alkylene oxides (average number of added moles of oxyalkylene group) is a polymer chain (B) composed of the (poly) alkylene glycol block unit of the (poly) alkylene glycol block copolymer of the present invention. It means the average value of the number of moles of alkylene oxide added in 1 mole. In the general formula (1), the average number of repeating alkylene oxides is represented by n.
In the present invention, by setting the average addition mole number of oxyalkylene groups to the above-mentioned preferable number, the above-mentioned copolymer can sufficiently exhibit the performance based on the polymer chain (B) by the (poly) alkylene glycol structural unit. Is possible.
上記オキシアルキレン基の平均付加モル数の上限値は特に限定されるものではないが、好ましくは1000であり、より好ましくは800であり、更に好ましくは500である。
上記オキシアルキレン基の平均付加モル数が上記した上限値を超える場合には、上記共重合体を製造するために使用する原料化合物の粘性が増大したり、反応性が充分とはならなかったりする等、作業性の点で好適なものとはならないおそれがある。
上記オキシアルキレン基の平均付加モル数としてはまた、下限値としては、より好ましくは25、更に好ましくは50であり、更に好ましくは75であり、より更に好ましくは100である。上限値としては、より好ましくは400であり、より好ましくは300であり、更に好ましくは250であり、更に好ましくは200であり、より更に好ましくは180である。
The upper limit of the average number of added moles of the oxyalkylene group is not particularly limited, but is preferably 1000, more preferably 800, and even more preferably 500.
When the average added mole number of the oxyalkylene group exceeds the above upper limit, the viscosity of the raw material compound used for producing the copolymer may increase or the reactivity may not be sufficient. There is a possibility that it may not be suitable in terms of workability.
The lower limit of the average addition mole number of the oxyalkylene group is more preferably 25, still more preferably 50, still more preferably 75, and still more preferably 100. As an upper limit, More preferably, it is 400, More preferably, it is 300, More preferably, it is 250, More preferably, it is 200, More preferably, it is 180.
<結合部位(X)>
本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体における結合部位(X)としては、高分子鎖(B)の末端酸素原子とともにエステル結合を形成せず、かつ、硫黄原子を含むものであり、また、不飽和カルボン酸系単量体単位による高分子鎖(A)と(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)とを化学的に安定に結合し得る構造を有する部位であることが好ましく、その他の構造は特に限定されるものではない。
上記結合部位(X)の好ましい構造としては、重合反応に用いられる連鎖移動剤となる構造に由来する有機残基が挙げられる。
結合部位(X)として同一分子中に複数箇所存在する有機残基の構造はそれぞれ同じであっても異なっていてもよい。また、異なった分子中に存在する有機残基の構造もそれぞれ同じであっても異なっていてもよい。
一般式(1)においては結合部位としての有機残基をX1、X2で示している。
<Binding site (X)>
The binding site (X) in the (poly) alkylene glycol block copolymer of the present invention does not form an ester bond with the terminal oxygen atom of the polymer chain (B) and contains a sulfur atom, Further, it is a site having a structure capable of chemically and stably bonding the polymer chain (A) based on the unsaturated carboxylic acid monomer unit and the polymer chain (B) based on the (poly) alkylene glycol structural unit. The other structures are not particularly limited.
As a preferable structure of the binding site (X), an organic residue derived from a structure serving as a chain transfer agent used in a polymerization reaction can be mentioned.
The structures of the organic residues present at a plurality of positions in the same molecule as the binding site (X) may be the same or different. Further, the structures of organic residues present in different molecules may be the same or different.
In the general formula (1), organic residues as binding sites are indicated by X 1 and X 2 .
上記硫黄原子を含む結合部位(X)としては、例えば、下記式(3): As the binding site (X) containing the sulfur atom, for example, the following formula (3):
[式中、R7は有機残基であり、2個以上の結合部位(例えばX1、X2)において同一であっても異なっていてもよく、好ましくは、炭素数1〜18の直鎖又は分岐鎖アルキレン基、フェニル基、アルキルフェニル基、ピリジニル基、チオフェン、ピロール、フラン、又は、チアゾール等の芳香族基(ただし、水酸基、アミノ基、シアノ基、カルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン基、スルホニル基、ニトロ基、ホルミル基等で一部置換されていてもよい。)]で示される構造が挙げられる。 [Wherein, R 7 is an organic residue and may be the same or different at two or more binding sites (eg, X 1 , X 2 ), preferably a straight chain having 1 to 18 carbon atoms. Or an aromatic group such as a branched alkylene group, phenyl group, alkylphenyl group, pyridinyl group, thiophene, pyrrole, furan, or thiazole (however, a hydroxyl group, an amino group, a cyano group, a carbonyl group, a carboxyl group, a halogen group, And may be partially substituted with a sulfonyl group, a nitro group, a formyl group, etc.))].
上記式(3)で示される構造のR7は(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)と結合する部位であり、硫黄原子(S)は不飽和カルボン酸系単量体単位による高分子鎖(A)と結合する部位である。
上記式(3)で示される結合部位は、後述するように(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)の末端の水酸基をトシル化し、チオ酢酸によってチオアセチル化した後、加水分解して得られる末端のチオール基を連鎖移動剤として、ラジカル重合開始剤を用いて不飽和カルボン酸系単量体(a)をブロック重合させることにより、上記式(3)に示す構造の結合部位を形成することができる。
R 7 in the structure represented by the above formula (3) is a site bonded to the polymer chain (B) by the (poly) alkylene glycol structural unit, and the sulfur atom (S) is an unsaturated carboxylic acid monomer unit. It is a site | part couple | bonded with the polymer chain (A) by.
As described later, the binding site represented by the above formula (3) is tosylated at the terminal hydroxyl group of the polymer chain (B) with the (poly) alkylene glycol structural unit, thioacetylated with thioacetic acid, and then hydrolyzed. The terminal thiol group thus obtained is used as a chain transfer agent, and the unsaturated carboxylic acid monomer (a) is block-polymerized using a radical polymerization initiator to thereby form a binding site having the structure represented by the above formula (3). Can be formed.
上記結合部位(X)が高分子鎖(B)の末端酸素原子とともにエステル結合を形成しないとは、上記式(3)で示される構造のR7が(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)の末端酸素原子と結合し、下記式(4): That the bonding site (X) does not form an ester bond with the terminal oxygen atom of the polymer chain (B) means that R 7 having the structure represented by the formula (3) is a polymer composed of a (poly) alkylene glycol-based structural unit. Bonded to the terminal oxygen atom of the chain (B), the following formula (4):
(式中、R7は上記と同様である。)で示される部位を形成することになるが、この部位においてエステル結合を含まないことである。
なお、一般式(1)においては、結合部位X1及びX2が高分子鎖(B)の(ポリ)アルキレングリコール系構成単位の末端酸素原子と結合し、上記式(4)で示されるような部位を形成することになる。
一方で、共重合体がメルカプトカルボン酸のカルボキシル基と(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)の末端のヒドロキシル基との間で脱水エステル化反応を起こし、それによって得られたチオールエステルを連鎖移動剤として、ラジカル重合開始剤を用いて不飽和カルボン酸系単量体(a)をブロック重合させて得られる場合、結合部位(X)は、下記式(5):
(Wherein R 7 is the same as described above), but this does not include an ester bond.
In the general formula (1), the bonding sites X 1 and X 2 are bonded to the terminal oxygen atom of the (poly) alkylene glycol structural unit of the polymer chain (B), and are represented by the above formula (4). Will be formed.
On the other hand, the copolymer caused a dehydration esterification reaction between the carboxyl group of mercaptocarboxylic acid and the hydroxyl group at the terminal of the polymer chain (B) by the (poly) alkylene glycol structural unit, and thus obtained. When the thiol ester is used as a chain transfer agent and obtained by block polymerization of the unsaturated carboxylic acid monomer (a) using a radical polymerization initiator, the bonding site (X) is represented by the following formula (5):
[式中、R8はメルカプトカルボン酸残基であり、例えば、炭素数1〜18の直鎖又は分岐鎖アルキレン基、フェニル基、アルキルフェニル基、ピリジニル基、チオフェン、ピロール、フラン、チアゾール等の芳香族基(ただし、水酸基、アミノ基、シアノ基、カルボニル基、カルボキシル基、ハロゲン基、スルホニル基、ニトロ基、ホルミル基等で一部置換されていてもよい。)]で示される構造となる。
この場合、該結合部位は、(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)の末端酸素原子と下記式(6):
[Wherein R 8 is a mercaptocarboxylic acid residue, such as a linear or branched alkylene group having 1 to 18 carbon atoms, phenyl group, alkylphenyl group, pyridinyl group, thiophene, pyrrole, furan, thiazole, etc. Aromatic group (however, it may be partially substituted with a hydroxyl group, amino group, cyano group, carbonyl group, carboxyl group, halogen group, sulfonyl group, nitro group, formyl group, etc.)]. .
In this case, the bonding site includes the terminal oxygen atom of the polymer chain (B) by the (poly) alkylene glycol structural unit and the following formula (6):
(式中、R8は上記と同様である。)で示される部位を形成することになり、この部位においてエステル結合を含むことになる。
このようなエステル結合がアルカリ水溶液中で急速に加水分解し、(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体のもつ性能が充分に発揮されないこととなる。
(Wherein R 8 is the same as described above), and an ester bond is included at this site.
Such ester bonds are rapidly hydrolyzed in an alkaline aqueous solution, and the performance of the (poly) alkylene glycol block copolymer is not sufficiently exhibited.
上記結合部位(X)は、硫黄原子を含むものであり、これにより、後述するような製造方法を適用することによって工業的に効率よく本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体を調製することができ、本発明の目的を達成し、課題を解決することが可能となる。
なお、上記結合部位(X)が高分子鎖(B)の末端酸素原子とともにエステル結合を形成しない構造となる場合としては、リン原子を含む残基由来の結合部位が挙げられるが、硫黄原子を含むものではなく、そのため(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体を効率的に提供することが困難である。
The binding site (X) contains a sulfur atom, and thereby, the (poly) alkylene glycol block copolymer of the present invention is efficiently industrially prepared by applying a production method as described later. It is possible to achieve the object of the present invention and solve the problems.
In addition, as a case where the above-mentioned binding site (X) has a structure that does not form an ester bond with the terminal oxygen atom of the polymer chain (B), a binding site derived from a residue containing a phosphorus atom can be mentioned. Therefore, it is difficult to efficiently provide a (poly) alkylene glycol block copolymer.
<(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体>
本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体の好ましい形態としては、硫黄原子の含有量が共重合体全体のうち0.15質量%以上である。すなわち、共重合体全体を100質量%とすると、硫黄原子の含有量が0.15質量%以上となることが好ましく、より好ましくは、0.2質量%以上であり、更に好ましくは、0.3質量%以上である。また、硫黄原子の含有量が15質量%以下となることが好ましく、より好ましくは、10質量%以下であり、更に好ましくは、5質量%以下である。
硫黄原子の含有量は、PAGジチオール化合物における硫黄原子の含有量(後述する実施例におけるPAGジチオール化合物一分子あたりのSH導入数)、高分子鎖(A)における不飽和カルボン酸系単量体単位のチオール基(SH)1個に対する個数の平均値(後述する実施例におけるMAA個/SH)から計算することができる。
硫黄原子の含有量が上記範囲内であると、後述する製造方法によって本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体を効率的に製造することが可能となる。
<(Poly) alkylene glycol block copolymer>
As a preferred form of the (poly) alkylene glycol block copolymer of the present invention, the sulfur atom content is 0.15% by mass or more of the whole copolymer. That is, when the total amount of the copolymer is 100% by mass, the sulfur atom content is preferably 0.15% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and still more preferably 0.8%. 3% by mass or more. Moreover, it is preferable that content of a sulfur atom will be 15 mass% or less, More preferably, it is 10 mass% or less, More preferably, it is 5 mass% or less.
The content of sulfur atoms is the content of sulfur atoms in the PAG dithiol compound (number of SH introduced per molecule of PAG dithiol compound in the examples described later), unsaturated carboxylic acid monomer units in the polymer chain (A) It can be calculated from the average value of the number of one thiol group (SH) (MAA number / SH in Examples described later).
When the content of the sulfur atom is within the above range, the (poly) alkylene glycol block copolymer of the present invention can be efficiently produced by the production method described later.
本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体の好ましい形態としてはまた、共重合体の2質量%アルカリ水溶液中での15分後の高分子鎖(A)と高分子鎖(B)への分解率が10質量%以下である。より好ましくは、5質量%以下であり、更に好ましくは、2質量%以下である。最も好ましくは、実質的に0質量%となることである。
ここにいう分解率とは、アルカリ水溶液中での加水分解率のことであり、該加水分解率が上記範囲内であると、セメント分散性(減水性)やスランプフロー等においてより優れた性能を発揮し、また、セメント混和剤用途等における作業性等もより良好なものとなる。
As a preferred form of the (poly) alkylene glycol block copolymer of the present invention, the polymer chain (A) and polymer chain (B) after 15 minutes in a 2% by weight alkaline aqueous solution of the copolymer are also included. Is a decomposition rate of 10% by mass or less. More preferably, it is 5 mass% or less, More preferably, it is 2 mass% or less. Most preferably, it is substantially 0% by mass.
The degradation rate here means the hydrolysis rate in an alkaline aqueous solution, and if the hydrolysis rate is within the above range, superior performance in cement dispersibility (water reduction), slump flow, etc. In addition, workability and the like in cement admixture applications are improved.
例えば、次のような加水分解試験によって分解率を測定することができる。
(1)共重合体の重量平均分子量(Mw)を後述するGPC測定条件によって測定し、反応前(分解前)分子量とする。
(2)共重合体をNaOH水溶液に溶解させ2質量%水溶液を作成する。その際、水溶液のpHが12.5となるように予めNaOH水溶液のpHを調整しておく。2%水溶液を15分間撹拌し、その後35%HCl水溶液にて中和を行いpHを5.0とする。
共重合体を取り出し、その重量平均分子量(Mw)を後述するGPC測定条件によって測定し、反応後(分解後)分子量とする。
(3)反応前後のGPCチャートから加水分解率を算出する。
For example, the decomposition rate can be measured by the following hydrolysis test.
(1) The weight average molecular weight (Mw) of the copolymer is measured under the GPC measurement conditions described later, and is defined as the molecular weight before the reaction (before decomposition).
(2) The copolymer is dissolved in an aqueous NaOH solution to prepare a 2% by mass aqueous solution. At that time, the pH of the NaOH aqueous solution is adjusted in advance so that the pH of the aqueous solution becomes 12.5. The 2% aqueous solution is stirred for 15 minutes and then neutralized with a 35% aqueous HCl solution to bring the pH to 5.0.
The copolymer is taken out, and its weight average molecular weight (Mw) is measured under the GPC measurement conditions described later to obtain a molecular weight after reaction (after decomposition).
(3) The hydrolysis rate is calculated from the GPC chart before and after the reaction.
不飽和カルボン酸系単量体単位による高分子鎖(A)と、(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)とが高分子鎖(A)、高分子鎖(B)、高分子鎖(A)の順で結合部位(X)を介して結合した構造を必須とする、本発明に係る(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体のうち、特に好ましい構造は、下記式(7)で示す構造である。 The polymer chain (A) based on the unsaturated carboxylic acid monomer unit and the polymer chain (B) based on the (poly) alkylene glycol structural unit are polymer chains (A), polymer chains (B), high Among the (poly) alkylene glycol block copolymers according to the present invention that require a structure in which the molecular chain (A) is bonded via the bonding site (X) in this order, a particularly preferable structure is represented by the following formula (7). ).
式中、R2は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を表す。nは、オキシエチレン基の平均付加モル数を表し、1〜500の数(好ましくは75〜500の数)である。m1及びm2は、同一又は異なって、1〜500の数(好ましくは20〜500の数)である。
上記構造は、不飽和カルボン酸系単量体がアクリル酸又はメタクリル酸、(ポリ)アルキレングリコール鎖が(ポリ)エチレングリコール鎖、結合部位(X)が、チオ酢酸又はその金属塩に由来する硫黄原子を含む結合部位である構造であることが好ましい。
In the formula, R 2 is the same or different and represents a hydrogen atom or a methyl group. n represents the average addition mole number of an oxyethylene group, and is a number of 1 to 500 (preferably a number of 75 to 500). m 1 and m 2 are the same or different and have a number of 1 to 500 (preferably a number of 20 to 500).
In the above structure, the unsaturated carboxylic acid monomer is acrylic acid or methacrylic acid, the (poly) alkylene glycol chain is a (poly) ethylene glycol chain, and the binding site (X) is sulfur derived from thioacetic acid or a metal salt thereof. A structure that is a bonding site containing an atom is preferable.
なお、上記式(7)において、不飽和カルボン酸系単量体単位のR2及びCOOH基の位置は末端の水素原子側に描いているが、単量体単位ごとにおけるR2及びCOOH基の位置は硫黄原子側に位置していてもよい。上記式(7)で示す構造では、単量体単位ごとにR2及びCOOH基の位置が水素原子側であるか硫黄原子側であるかがランダムに決定される。 In the above formula (7), the positions of the R 2 and COOH groups of the unsaturated carboxylic acid monomer units are drawn on the terminal hydrogen atom side, but the R 2 and COOH groups of each monomer unit The position may be located on the sulfur atom side. In the structure represented by the above formula (7), it is randomly determined for each monomer unit whether the position of R 2 and the COOH group is on the hydrogen atom side or on the sulfur atom side.
本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体としては、その取り扱い性や、上記重合体をセメント混和剤用途に使用した場合のセメント組成物の保持性等を考慮すると、重量平均分子量(Mw)が100万以下であることが好適である。より好ましくは50万以下、更に好ましくは30万以下、更に好ましくは20万以下、更に好ましくは15万以下、更に好ましくは10万以下、更に好ましくは5万以下である。また、セメント混和剤用途に用いる場合、ある程度セメント粒子に吸着した方が性能を発揮しやすく、Mwが大きいほど吸着力が大きくなるという観点から、Mwは1000以上であることが好ましい。より好ましくは2000以上であり、更に好ましくは3000以上であり、特に好ましくは4000以上、最も好ましくは、5000以上である。
また、数平均分子量(Mn)が、50万以下であることが好ましい。より好ましくは25万以下、更に好ましくは15万以下、更に好ましくは10万以下、更に好ましくは75000以下、更に好ましくは35000以下である。また、1000以上であることが好ましい。より好ましくは2000以上であり、更に好ましくは3000以上であり、特に好ましくは4000以上であり、最も好ましくは、5000以上である。
なお、化合物の重量平均分子量、数平均分子量は、後述するゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)分析法により求めることができる。
The (poly) alkylene glycol block copolymer of the present invention has a weight average molecular weight (Mw) in consideration of its handleability and the retention of the cement composition when the polymer is used for cement admixture. ) Is preferably 1,000,000 or less. More preferably, it is 500,000 or less, More preferably, it is 300,000 or less, More preferably, it is 200,000 or less, More preferably, it is 150,000 or less, More preferably, it is 100,000 or less, More preferably, it is 50,000 or less. Further, when used for cement admixture, it is preferable that Mw is 1000 or more from the viewpoint that performance is better when adsorbed to cement particles to some extent, and the adsorption power increases as Mw increases. More preferably, it is 2000 or more, More preferably, it is 3000 or more, Especially preferably, it is 4000 or more, Most preferably, it is 5000 or more.
The number average molecular weight (Mn) is preferably 500,000 or less. More preferably, it is 250,000 or less, More preferably, it is 150,000 or less, More preferably, it is 100,000 or less, More preferably, it is 75,000 or less, More preferably, it is 35,000 or less. Moreover, it is preferable that it is 1000 or more. More preferably, it is 2000 or more, More preferably, it is 3000 or more, Especially preferably, it is 4000 or more, Most preferably, it is 5000 or more.
In addition, the weight average molecular weight and number average molecular weight of a compound can be calculated | required by the gel permeation chromatography (GPC) analysis method mentioned later.
<(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体の製造方法>
本発明に係る(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体の製造方法の一例として、チオ酢酸(又はその金属塩)に由来する硫黄原子を含む結合部位を有する共重合体を製造する場合について以下に説明する。
<Method for producing (poly) alkylene glycol block copolymer>
As an example of the method for producing the (poly) alkylene glycol block copolymer according to the present invention, a copolymer having a binding site containing a sulfur atom derived from thioacetic acid (or a metal salt thereof) will be described below. explain.
本発明に係る(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体は、両末端にヒドロキシル基末端を有する(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)を準備し、上記ヒドロキシル基末端に対してトシル化反応を行う工程(トシル化工程)、チオ酢酸又はその金属塩を反応させてチオアセチル化反応を行う工程(チオアセチル化工程)、チオアセチル化工程によって得られたチオアセチル基を加水分解する工程(加水分解工程)、両末端にチオール基を有する(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)を連鎖移動剤として、ラジカル重合開始剤を用いて不飽和カルボン酸系単量体をブロック重合させる工程(ブロック重合工程)を行うことにより製造することができる。
このような(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体の製造方法もまた、本発明の1つである。
両末端にチオール基を有する(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(B)をPAGジチオール化合物ともいう。(ポリ)アルキレングリコールが(ポリ)エチレングリコールの場合は、PEGジチオール化合物ともいう。
The (poly) alkylene glycol block copolymer according to the present invention provides a polymer chain (B) with a (poly) alkylene glycol structural unit having hydroxyl group ends at both ends, A step of performing a tosylation reaction (tosylation step), a step of reacting thioacetic acid or a metal salt thereof (thioacetylation step), a step of hydrolyzing the thioacetyl group obtained by the thioacetylation step (hydrolysis) Decomposition step), polymer chain (B) with (poly) alkylene glycol structural units having thiol groups at both ends as a chain transfer agent and block polymerization of unsaturated carboxylic acid monomer using radical polymerization initiator It can manufacture by performing the process (block polymerization process) to make.
A method for producing such a (poly) alkylene glycol block copolymer is also one aspect of the present invention.
The polymer chain (B) composed of (poly) alkylene glycol structural units having thiol groups at both ends is also referred to as a PAG dithiol compound. When (poly) alkylene glycol is (poly) ethylene glycol, it is also called a PEG dithiol compound.
<トシル化工程>
トシル化工程では、両末端にヒドロキシル基末端を有する(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(好ましくは(ポリ)アルキレングリコール)のヒドロキシル基末端とトシル化剤とを反応させてトシル基を生成し、両末端トシル化(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(好ましくは両末端トシル化(ポリ)アルキレングリコール)を得る。
上記トシル化工程において用いられるトシル化剤、反応条件としては、水酸基をトシル化できる限り特に限定されず、例えば、トシルクロライド(TsCl)をトシル化剤とし、ジクロロメタン(CH2Cl2)等を反応溶媒として用い、適宜反応条件を設定すればよい。
<Tosylation process>
In the tosylation step, the tosyl group is formed by reacting the hydroxyl group terminal of a polymer chain (preferably (poly) alkylene glycol) having a hydroxyl group terminal at both ends with a tosylating agent. To obtain a polymer chain (preferably both-terminal tosylated (poly) alkylene glycol) having a tosylated (poly) alkylene glycol structural unit at both ends.
The tosylating agent used in the tosylation step and the reaction conditions are not particularly limited as long as the hydroxyl group can be tosylated. For example, tosyl chloride (TsCl) is used as a tosylating agent and dichloromethane (CH 2 Cl 2 ) is reacted. What is necessary is just to set reaction conditions suitably as a solvent.
<チオアセチル化工程>
チオアセチル化工程では、トシル化工程によって得られた、ヒドロキシル基末端がトシル化された、両末端にトシル基を有する(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖のトシル基とチオアセチル化剤とを反応させてチオアセチル基を生成し、チオアセチル化(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(好ましくはチオアセチル化(ポリ)アルキレングリコール)を得る。
上記チオアセチル化工程において用いられるチオアセチル化剤、反応条件としては、トシル基をチオアセチル化できる限り特に限定されず、例えば、チオ酢酸カリウム(CH3COSK)をチオアセチル化剤とし、アセトニトリル(CH3CN)を反応溶媒として用い、適宜反応条件を設定すればよい。
<Thioacetylation process>
In the thioacetylation step, the tosyl group of the polymer chain obtained by the (poly) alkylene glycol structural unit having a tosyl group at both ends obtained by the tosylation step and having a tosyl group at both ends is combined with the thioacetylating agent. A thioacetyl group is generated by reaction to obtain a polymer chain (preferably thioacetylated (poly) alkylene glycol) with a thioacetylated (poly) alkylene glycol structural unit.
The thioacetylating agent used in the thioacetylating step and the reaction conditions are not particularly limited as long as the tosyl group can be thioacetylated. For example, potassium thioacetate (CH 3 COSK) is used as the thioacetylating agent, and acetonitrile (CH 3 CN) is used. May be used as a reaction solvent, and reaction conditions may be set as appropriate.
<加水分解工程>
加水分解工程では、チオアセチル化工程によって得られた、トシル基末端がチオアセチル化された、両末端にチオアセチル基を有する(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖のチオアセチル基を加水分解してチオール基を生成し、ジチオール化(ポリ)アルキレングリコール系構成単位による高分子鎖(好ましくはジチオール化(ポリ)アルキレングリコール)を得る。例えば、下記式(8)で示すPAGジチオール化合物を得ることができる。
下記式(8)で示すPAGジチオール化合物は、本発明に係る(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体を生成する中間体として好ましいものである。
上記加水分解工程においも、チオアセチル基の加水分解が進行するように適宜反応条件を設定すればよい。
<Hydrolysis step>
In the hydrolysis step, the thioacetyl group of the polymer chain is hydrolyzed by a (poly) alkylene glycol structural unit having a thioacetyl group at both ends obtained by thioacetylation at the both ends, obtained by the thioacetylation step. A group is generated to obtain a polymer chain (preferably dithiolated (poly) alkylene glycol) with a dithiolated (poly) alkylene glycol-based structural unit. For example, a PAG dithiol compound represented by the following formula (8) can be obtained.
The PAG dithiol compound represented by the following formula (8) is preferable as an intermediate for producing the (poly) alkylene glycol block copolymer according to the present invention.
Also in the hydrolysis step, the reaction conditions may be set as appropriate so that the hydrolysis of the thioacetyl group proceeds.
式中、R7、AO、nは上記と同様である。 In the formula, R 7 , AO and n are the same as described above.
上記PAGジチオール化合物は、その取り扱い性や、上記化合物を用いて製造した重合体をセメント混和剤用途に使用した場合のセメント組成物の粘性等を考慮すると、重量平均分子量(Mw)が50万以下であることが好適である。より好ましくは30万以下、更に好ましくは10万以下、特に好ましくは5万以下、最も好ましくは、3万以下である。また、セメント混和剤用途に用いる場合、ある程度Mwが大きい方が分散性が大きくなるという観点から、Mwは100以上であることが好ましい。より好ましくは300以上であり、更に好ましくは500以上であり、特に好ましくは1000以上、最も好ましくは、2000以上である。
また、数平均分子量(Mn)が、50万以下であることが好ましい。より好ましくは30万以下、更に好ましくは10万以下、特に好ましくは5万以下、最も好ましくは、3万以下である。また、100以上であることが好ましい。より好ましくは300以上であり、更に好ましくは500以上であり、特に好ましくは1000以上であり、最も好ましくは、2000以上である。
なお、化合物の重量平均分子量、数平均分子量は、後述するゲルパーミーエーションクロマトグラフィー(GPC)分析法により求めることができる。
The PAG dithiol compound has a weight average molecular weight (Mw) of 500,000 or less, considering its handleability and the viscosity of the cement composition when a polymer produced using the compound is used for cement admixture. It is preferable that More preferably, it is 300,000 or less, More preferably, it is 100,000 or less, Especially preferably, it is 50,000 or less, Most preferably, it is 30,000 or less. Moreover, when using for a cement admixture use, it is preferable that Mw is 100 or more from a viewpoint that the one where Mw is large to some extent becomes dispersible. More preferably, it is 300 or more, More preferably, it is 500 or more, Especially preferably, it is 1000 or more, Most preferably, it is 2000 or more.
The number average molecular weight (Mn) is preferably 500,000 or less. More preferably, it is 300,000 or less, More preferably, it is 100,000 or less, Especially preferably, it is 50,000 or less, Most preferably, it is 30,000 or less. Moreover, it is preferable that it is 100 or more. More preferably, it is 300 or more, More preferably, it is 500 or more, Especially preferably, it is 1000 or more, Most preferably, it is 2000 or more.
In addition, the weight average molecular weight and number average molecular weight of a compound can be calculated | required by the gel permeation chromatography (GPC) analysis method mentioned later.
上記PAGジチオール化合物は、チオ酢酸又はその金属塩由来のメルカプト基を有することに起因して、ラジカル重合反応の連鎖移動剤として作用するものであり、ラジカル重合反応を用いた種々の重合体の製造に好適に用いることができる。 The PAG dithiol compound has a mercapto group derived from thioacetic acid or a metal salt thereof, and thus acts as a chain transfer agent for radical polymerization reaction. Various polymers produced using radical polymerization reaction are produced. Can be suitably used.
<ブロック重合工程>
上述したように、上記PAGジチオール化合物は、連鎖移動剤としての機能を有するものであり、この化合物を連鎖移動剤として用いて、不飽和カルボン酸系単量体単位による高分子鎖(A)(好ましくは、単量体(a))を含む不飽和カルボン酸系単量体成分をラジカル重合することにより、本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体を簡便かつ効率的に、低コストで製造できる。
不飽和カルボン酸系単量体成分中、高分子鎖(A)を形成する不飽和カルボン酸系単量体が主体であることが好ましく、実質的にすべてが高分子鎖(A)を形成する不飽和カルボン酸系単量体であることが好ましい。
<Block polymerization process>
As described above, the PAG dithiol compound has a function as a chain transfer agent. Using this compound as a chain transfer agent, the polymer chain (A) ( Preferably, the (poly) alkylene glycol block copolymer of the present invention is conveniently and efficiently produced at low cost by radical polymerization of the unsaturated carboxylic acid monomer component containing the monomer (a)). Can be manufactured.
The unsaturated carboxylic acid monomer component is preferably mainly composed of the unsaturated carboxylic acid monomer that forms the polymer chain (A), and substantially all forms the polymer chain (A). It is preferably an unsaturated carboxylic acid monomer.
上記一般式(8)で表されるPAGジチオール化合物を連鎖移動剤として用いて、重合体を製造する場合、PAGジチオール化合物の硫黄原子(S)を介して不飽和カルボン酸系単量体成分が次々に付加して重合体部分が形成され、このようにして形成される重合体が主成分として生成することになる。 When a polymer is produced using the PAG dithiol compound represented by the general formula (8) as a chain transfer agent, the unsaturated carboxylic acid monomer component is present via the sulfur atom (S) of the PAG dithiol compound. One after another is added to form a polymer portion, and the polymer thus formed is produced as a main component.
上記重合反応にはまた、通常の連鎖移動剤を併用してもよい。使用可能な連鎖移動剤としては、例えば、メルカプトエタノール、チオグリセロール、チオグリコール酸、3−メルカプトプロピオン酸、チオリンゴ酸、2−メルカプトエタンスルホン酸等のチオール系連鎖移動剤;イソプロピルアルコール等の2級アルコール;亜リン酸、次亜リン酸及びその塩(次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム等)、亜硫酸、亜硫酸水素、亜二チオン酸、メタ重亜硫酸及びその塩(亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜二チオン酸ナトリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム等)の低級酸化物及びその塩等の親水性連鎖移動剤が挙げられる。 In the polymerization reaction, a normal chain transfer agent may be used in combination. Examples of chain transfer agents that can be used include thiol chain transfer agents such as mercaptoethanol, thioglycerol, thioglycolic acid, 3-mercaptopropionic acid, thiomalic acid, and 2-mercaptoethanesulfonic acid; secondary such as isopropyl alcohol Alcohol; phosphorous acid, hypophosphorous acid and salts thereof (sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, etc.), sulfurous acid, hydrogen sulfite, dithionite, metabisulfite and salts thereof (sodium sulfite, hydrogen sulfite) And hydrophilic chain transfer agents such as lower oxides of sodium, sodium dithionite, sodium metabisulfite, and the like, and salts thereof.
上記連鎖移動剤としてはまた、疎水性連鎖移動剤を使用することもできる。疎水性連鎖移動剤としては、例えば、ブタンチオール、オクタンチオール、デカンチオール、ドデカンチオール、ヘキサデカンチオール、オクタデカンチオール、シクロヘキシルメルカプタン、チオフェノール、チオグリコール酸オクチル、3−メルカプトプロピオン酸オクチル等の炭素数3以上の炭化水素基を有するチオール系連鎖移動剤が好適に使用される。 A hydrophobic chain transfer agent can also be used as the chain transfer agent. Examples of the hydrophobic chain transfer agent include 3 carbon atoms such as butanethiol, octanethiol, decanethiol, dodecanethiol, hexadecanethiol, octadecanethiol, cyclohexyl mercaptan, thiophenol, octyl thioglycolate, and octyl 3-mercaptopropionate. A thiol chain transfer agent having the above hydrocarbon group is preferably used.
上記PAGジチオール化合物以外に上記連鎖移動剤を使用する場合、その使用量は、適宜設定すればよいが、不飽和カルボン酸系単量体成分の総量100モルに対し、好ましくは0.1モル以上、より好ましくは0.25モル以上、更に好ましくは0.5モル以上であり、また、好ましくは20モル以下、より好ましくは15モル以下、更に好ましくは10モル以下である。 When the chain transfer agent is used in addition to the PAG dithiol compound, the amount used may be set as appropriate, but is preferably 0.1 mol or more with respect to 100 mol of the total amount of unsaturated carboxylic acid monomer components. More preferably, it is 0.25 mol or more, more preferably 0.5 mol or more, and preferably 20 mol or less, more preferably 15 mol or less, still more preferably 10 mol or less.
単量体(a)の重合率を向上させるためには、単量体(a)のカルボキシル基の中和率を適切に設定することが重要である。単量体(a)の重合率向上のためにはカルボキシル基をできるだけ中和しない方が好ましい。しかしながら、カルボキシル基の中和率が低い場合、酸型のカルボキシル基と(ポリ)アルキレングリコール系構成単位の酸素原子が水素結合し、水不溶性の中間体を形成することがあり、その結果として単量体(a)の重合率が低下することがある。また、単量体(a)のカルボキシル基の中和率を上げすぎた場合、単量体(a)の重合性が低下するので、その結果として単量体(a)の重合率が低下する。
単量体(a)のカルボキシル基の中和率は好ましくは0〜100mol%、更に好ましくは10〜80mol%、更に好ましくは20〜60mol%である。
In order to improve the polymerization rate of the monomer (a), it is important to appropriately set the neutralization rate of the carboxyl group of the monomer (a). In order to improve the polymerization rate of the monomer (a), it is preferable not to neutralize the carboxyl group as much as possible. However, when the neutralization rate of the carboxyl group is low, the acid type carboxyl group and the oxygen atom of the (poly) alkylene glycol structural unit may form a hydrogen bond to form a water-insoluble intermediate. The polymerization rate of the monomer (a) may decrease. Moreover, when the neutralization rate of the carboxyl group of the monomer (a) is increased too much, the polymerizability of the monomer (a) decreases, and as a result, the polymerization rate of the monomer (a) decreases. .
The neutralization rate of the carboxyl group of the monomer (a) is preferably 0 to 100 mol%, more preferably 10 to 80 mol%, still more preferably 20 to 60 mol%.
上記重合反応は、必要に応じてラジカル重合開始剤を使用し、溶液重合や塊状重合等の方法により行うことができる。溶液重合は、回分式でも連続式でも又はそれらの組み合わせでも行うことができ、その際に使用される溶媒としては、例えば、水;メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール;ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、n−ヘキサン等の芳香族又は脂肪族炭化水素;酢酸エチル等のエステル化合物;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン化合物;テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル化合物等が挙げられる。中でも、例えば、セメント混和剤用途のように水溶液として使用されることが多い用途に用いる場合には、水溶液重合法によって重合することが好適である。 The polymerization reaction can be performed by a method such as solution polymerization or bulk polymerization using a radical polymerization initiator as necessary. The solution polymerization can be performed batchwise, continuously, or a combination thereof. Examples of the solvent used in this case include water; alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, and isopropyl alcohol; benzene, toluene, Aromatic or aliphatic hydrocarbons such as xylene, cyclohexane and n-hexane; ester compounds such as ethyl acetate; ketone compounds such as acetone and methyl ethyl ketone; cyclic ether compounds such as tetrahydrofuran and dioxane. Among them, for example, when used in an application that is often used as an aqueous solution such as a cement admixture, polymerization is preferably performed by an aqueous solution polymerization method.
上記溶液重合のうち、水溶液重合では、水溶性のラジカル重合開始剤を用いることが、重合後に不溶成分を除去する必要がないので好適である。例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩;過酸化水素;2,2’−アゾビス−2−メチルプロピオンアミジン塩酸塩等のアゾアミジン化合物、2,2’−アゾビス−2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン塩酸塩等の環状アゾアミジン化合物、2−カルバモイルアゾイソブチロニトリル等のアゾニトリル化合物、2,4’−アゾビス{2−メチル−N−[2−(1−ヒドロキシブチル)]プロピオンアミド}等のアゾアミド化合物、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)と(アルコキシ)ポリエチレングリコールとのエステル等のマクロアゾ化合物等の水溶性アゾ系開始剤が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。中でも、アゾアミジン化合物系開始剤が好適である。 Among the solution polymerizations described above, in aqueous solution polymerization, it is preferable to use a water-soluble radical polymerization initiator because it is not necessary to remove insoluble components after polymerization. For example, persulfates such as ammonium persulfate, sodium persulfate, and potassium persulfate; hydrogen peroxide; azoamidine compounds such as 2,2′-azobis-2-methylpropionamidine hydrochloride, 2,2′-azobis-2- Cyclic azoamidine compounds such as (2-imidazolin-2-yl) propane hydrochloride, azonitrile compounds such as 2-carbamoylazoisobutyronitrile, 2,4′-azobis {2-methyl-N- [2- (1- Water-soluble azo initiators such as azoamide compounds such as (hydroxybutyl)] propionamide}, macroazo compounds such as esters of 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid) and (alkoxy) polyethylene glycol, These 1 type (s) or 2 or more types can be used. Of these, azoamidine compound-based initiators are preferred.
この際、亜硫酸水素ナトリウム等のアルカリ金属亜硫酸塩、メタ二亜硫酸塩、次亜燐酸ナトリウム、モール塩等のFe(II)塩、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム二水和物、ヒドロキシルアミン塩酸塩、チオ尿素、L−アスコルビン酸(塩)、エリソルビン酸(塩)等の促進剤(還元剤)を併用することもできる。例えば、過酸化水素と有機系還元剤との組み合わせが可能であり、有機系還元剤としては、L−アスコルビン酸(塩)、L−アスコルビン酸エステル、エリソルビン酸(塩)、エリソルビン酸エステル等を好適に用いることができる。これらのラジカル重合開始剤や促進剤(還元剤)はそれぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、上記促進剤(還元剤)の使用量は、特に限定されるものではないが、例えば、併用する重合開始剤の総量を100モルとすると、好ましくは10モル以上、より好ましくは20モル以上、更に好ましくは50モル以上であり、また、好ましくは1000モル以下、より好ましくは500モル以下、更に好ましくは400モル以下である。
At this time, alkali metal sulfite such as sodium hydrogen sulfite, metabisulfite, sodium hypophosphite, Fe (II) salt such as molle salt, hydroxymethanesulfinate sodium dihydrate, hydroxylamine hydrochloride, thiourea , L-ascorbic acid (salt), erythorbic acid (salt) and other accelerators (reducing agents) can be used in combination. For example, a combination of hydrogen peroxide and an organic reducing agent is possible. Examples of the organic reducing agent include L-ascorbic acid (salt), L-ascorbic acid ester, erythorbic acid (salt), erythorbic acid ester, and the like. It can be used suitably. These radical polymerization initiators and accelerators (reducing agents) may be used alone or in combination of two or more.
The amount of the accelerator (reducing agent) used is not particularly limited. For example, when the total amount of the polymerization initiator used in combination is 100 mol, it is preferably 10 mol or more, more preferably 20 mol or more. More preferably, it is 50 mol or more, preferably 1000 mol or less, more preferably 500 mol or less, still more preferably 400 mol or less.
また低級アルコール類、芳香族若しくは脂肪族炭化水素類、エステル類又はケトン類を溶媒とする溶液重合や塊状重合では、ラジカル重合開始剤として、例えば、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ナトリウムパーオキシド等のパーオキシド;t−ブチルハイドロパーオキシド、クメンハイドロパーオキシド等のハイドロパーオキシド;アゾビスイソブチロニトリル等のアゾニトリル化合物、2,4’−アゾビス{2−メチル−N−[2−(1−ヒドロキシブチル)]プロピオンアミド}等のアゾアミド化合物、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)と(アルコキシ)ポリエチレングリコールとのエステル等のマクロアゾ化合物等のアゾ系開始剤等の1種又は2種以上を使用することができる。中でも、後述するようにアゾ系開始剤が好適である。なお、この際、アミン化合物等の促進剤を併用することもできる。
更に水と低級アルコール混合溶媒を用いる場合には、上記の種々のラジカル重合開始剤、又は、上記ラジカル重合開始剤と促進剤との組合せの中から適宜選択して用いることができる。
In solution polymerization and bulk polymerization using lower alcohols, aromatic or aliphatic hydrocarbons, esters or ketones as solvents, radical polymerization initiators such as benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, sodium peroxide, etc. Peroxides such as t-butyl hydroperoxide and cumene hydroperoxide; azonitrile compounds such as azobisisobutyronitrile, 2,4′-azobis {2-methyl-N- [2- (1- 1 or 2 of azo initiators such as azoamide compounds such as hydroxybutyl)] propionamide}, macroazo compounds such as esters of 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid) and (alkoxy) polyethylene glycol More than seeds can be used. Among these, an azo initiator is suitable as will be described later. In this case, an accelerator such as an amine compound can be used in combination.
Furthermore, when using a mixed solvent of water and a lower alcohol, it can be appropriately selected from the above-mentioned various radical polymerization initiators or a combination of the above radical polymerization initiator and accelerator.
上記ラジカル重合開始剤の使用量としては、PAGジチオール化合物や不飽和カルボン酸系単量体成分の態様や量に応じて適宜設定すればよいが、ラジカル重合開始剤が重合に供する不飽和カルボン酸系単量体成分に対して少なすぎると、ラジカル濃度が低すぎて重合反応が遅くなるおそれがあり、また逆に多すぎると、ラジカル濃度が高すぎて、硫黄原子に起因する重合反応より不飽和カルボン酸系単量体成分からの重合反応が優先し、本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体の収率を高めることができないおそれがある。したがって、上記ラジカル重合開始剤の使用量は、不飽和カルボン酸系単量体成分の総量100モルに対し、好ましくは0.001モル以上、より好ましくは0.01モル以上、更に好ましくは0.1モル以上、特に好ましくは0.2モル以上、更に特に好ましくは0.5モル以上、最も好ましくは1モル以上であり、また、好ましくは50モル以下、より好ましくは20モル以下、更に好ましくは15モル以下、更により好ましくは10モル以下、特に好ましくは5モル以下、最も好ましくは3モル以下である。 The amount of the radical polymerization initiator used may be appropriately set according to the form and amount of the PAG dithiol compound and the unsaturated carboxylic acid monomer component, but the unsaturated carboxylic acid that the radical polymerization initiator serves for polymerization. If the amount is too small relative to the monomer component, the radical concentration may be too low and the polymerization reaction may be slowed.On the other hand, if the amount is too large, the radical concentration will be too high, which is less than the polymerization reaction caused by sulfur atoms. The polymerization reaction from the saturated carboxylic acid monomer component has priority, and the yield of the (poly) alkylene glycol block copolymer of the present invention may not be increased. Therefore, the amount of the radical polymerization initiator used is preferably 0.001 mol or more, more preferably 0.01 mol or more, and still more preferably 0.001 mol or more with respect to 100 mol of the total amount of unsaturated carboxylic acid monomer components. 1 mol or more, particularly preferably 0.2 mol or more, more particularly preferably 0.5 mol or more, most preferably 1 mol or more, preferably 50 mol or less, more preferably 20 mol or less, still more preferably 15 moles or less, even more preferably 10 moles or less, particularly preferably 5 moles or less, and most preferably 3 moles or less.
上記重合反応において、重合温度等の重合条件としては、用いられる重合方法、溶媒、重合開始剤、連鎖移動剤により適宜定められるが、重合温度としては、0℃以上であることが好ましく、また、150℃以下であることが好ましい。より好ましくは30℃以上であり、更に好ましくは50℃以上である。また、より好ましくは120℃以下であり、更に好ましくは100℃以下である。 In the above polymerization reaction, the polymerization conditions such as the polymerization temperature are appropriately determined depending on the polymerization method used, the solvent, the polymerization initiator, and the chain transfer agent, but the polymerization temperature is preferably 0 ° C. or higher, It is preferable that it is 150 degrees C or less. More preferably, it is 30 degreeC or more, More preferably, it is 50 degreeC or more. More preferably, it is 120 degrees C or less, More preferably, it is 100 degrees C or less.
また上記不飽和カルボン酸系単量体成分の反応容器への投入方法は特に限定されるものではなく、全量を反応容器に初期に一括投入する方法;全量を反応容器に分割又は連続投入する方法;一部を反応容器に初期に投入し、残りを反応容器に分割又は連続投入する方法のいずれであってもよい。なお、ラジカル重合開始剤や連鎖移動剤は、反応容器に初めから仕込んでもよく、反応容器へ滴下してもよく、また、目的に応じてこれらを組み合わせてもよいが、本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体は、上記PAGジチオール化合物の全量を反応容器に初期に一括投入しておき、そこに、不飽和カルボン酸系単量体成分を連続的に投入する方法により製造されることが好ましい。このような方法で製造すると、得られる重合体がセメント混和剤として用いたときにセメントの流動性をより向上させることができるものとなる。 The method for charging the unsaturated carboxylic acid monomer component into the reaction vessel is not particularly limited, and a method in which the entire amount is initially charged into the reaction vessel at once; a method in which the entire amount is divided or continuously charged into the reaction vessel Any of the methods in which a part is initially charged into the reaction vessel and the remainder is divided or continuously charged into the reaction vessel may be employed. The radical polymerization initiator and chain transfer agent may be charged into the reaction vessel from the beginning, may be dropped into the reaction vessel, or may be combined depending on the purpose. The alkylene glycol block copolymer is produced by a method in which the entire amount of the PAG dithiol compound is initially charged into a reaction vessel at an initial stage, and then an unsaturated carboxylic acid monomer component is continuously charged therein. It is preferable. When produced by such a method, the fluidity of the cement can be further improved when the resulting polymer is used as a cement admixture.
上記重合反応においてはまた、所定の分子量の重合体を再現性よく得るために、重合反応を安定に進行させることが好適である。そのため、溶液重合では、使用する溶媒の25℃における溶存酸素濃度を5ppm以下(好ましくは0.01〜4ppm、より好ましくは0.01〜2ppm、更に好ましくは0.01〜1ppm)の範囲に設定することが好ましい。なお、溶媒に不飽和カルボン酸系単量体成分を添加した後に窒素置換等を行う場合には、不飽和カルボン酸系単量体成分をも含んだ系の溶存酸素濃度を上記範囲内とすることが適当である。 In the above polymerization reaction, in order to obtain a polymer having a predetermined molecular weight with good reproducibility, it is preferable to allow the polymerization reaction to proceed stably. Therefore, in the solution polymerization, the dissolved oxygen concentration at 25 ° C. of the solvent to be used is set to a range of 5 ppm or less (preferably 0.01 to 4 ppm, more preferably 0.01 to 2 ppm, still more preferably 0.01 to 1 ppm). It is preferable to do. In addition, when performing nitrogen substitution after adding an unsaturated carboxylic acid monomer component to the solvent, the dissolved oxygen concentration of the system including the unsaturated carboxylic acid monomer component is within the above range. Is appropriate.
上記溶媒の溶存酸素濃度の調整は、重合反応槽で行ってもよく、予め溶存酸素量を調整したものを用いてもよい。溶媒中の酸素を追い出す方法としては、例えば、下記の(1)〜(5)の方法が挙げられる。
(1)溶媒を入れた密閉容器内に窒素等の不活性ガスを加圧充填後、密閉容器内の圧力を下げることで溶媒中の酸素の分圧を低くする。その際、窒素気流下で、密閉容器内の圧力を下げてもよい。
(2)溶媒を入れた容器内の気相部分を窒素等の不活性ガスで置換したまま液相部分を長時間激しく攪拌する。
(3)容器内に入れた溶媒に窒素等の不活性ガスを長時間バブリングする。
(4)溶媒を一旦沸騰させた後、窒素等の不活性ガス雰囲気下で冷却する。
(5)配管の途中に静止型混合機(スタティックミキサー)を設置し、溶媒を重合反応槽に移送する配管内で窒素等の不活性ガスを混合する。
The dissolved oxygen concentration of the solvent may be adjusted in a polymerization reaction tank, or a dissolved oxygen amount may be adjusted in advance. Examples of the method for driving off oxygen in the solvent include the following methods (1) to (5).
(1) After pressure-filling an inert gas such as nitrogen in a sealed container containing a solvent, the partial pressure of oxygen in the solvent is lowered by lowering the pressure in the sealed container. In that case, you may reduce the pressure in a sealed container under nitrogen stream.
(2) The liquid phase portion is vigorously stirred for a long time while the gas phase portion in the container containing the solvent is replaced with an inert gas such as nitrogen.
(3) An inert gas such as nitrogen is bubbled in the solvent in the container for a long time.
(4) The solvent is once boiled and then cooled in an inert gas atmosphere such as nitrogen.
(5) A static mixer (static mixer) is installed in the middle of the pipe, and an inert gas such as nitrogen is mixed in the pipe for transferring the solvent to the polymerization reaction tank.
上記重合反応により得られた重合体は、水溶液状態で弱酸性以上(好ましくはpH4以上、更に好ましくはpH5以上、特に好ましくはpH6以上)のpH範囲に調整しておくことで取り扱いやすいものとすることができる。
その一方で、重合反応をpH7以上で行うと、重合率が低下すると同時に、共重合性が充分とはならず、例えば、セメント混和剤用途に用いた場合に分散性能を充分に発揮できないおそれがある。そのため、重合反応においては、酸性から中性(好ましくはpH6未満、より好ましくはpH5.5未満、更に好ましくはpH5未満)のpH領域で重合反応を行うことが好適である。このように重合系が酸性から中性となる好ましい重合開始剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩、アゾビス−2−メチルプロピオンアミジン塩酸塩等のアゾアミジン化合物等の水溶性アゾ開始剤、過酸化水素、過酸化水素と有機系還元剤との組み合わせ等を用いることが好ましい。
The polymer obtained by the above polymerization reaction is easy to handle by adjusting it to a pH range of weak acid or higher (preferably pH 4 or higher, more preferably pH 5 or higher, particularly preferably pH 6 or higher) in an aqueous solution state. be able to.
On the other hand, when the polymerization reaction is carried out at a pH of 7 or more, the polymerization rate is lowered, and at the same time, the copolymerizability is not sufficient. is there. Therefore, in the polymerization reaction, it is preferable to perform the polymerization reaction in a pH range from acidic to neutral (preferably less than pH 6, more preferably less than pH 5.5, and still more preferably less than pH 5). Examples of preferable polymerization initiators that change the polymerization system from acidic to neutral include persulfates such as ammonium persulfate, sodium persulfate, and potassium persulfate, and azoamidine compounds such as azobis-2-methylpropionamidine hydrochloride. It is preferable to use a water-soluble azo initiator such as hydrogen peroxide, a combination of hydrogen peroxide and an organic reducing agent, or the like.
上記の重合反応により得られる反応生成物には、(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体の他、副生成物としての種々の重合体や未反応原料、原料に含まれる不純物を含むことがあるため、必要に応じて、個々の重合体を単離する工程に付してもよいが、通常、作業効率や製造コスト等の観点から、個々の重合体を単離することなく、各種用途に使用してもよい。
上記製造方法における各工程、すなわち、トシル化工程、チオアセチル化工程、加水分解工程、ブロック重合工程の好ましい反応形態を示すと、下記式のようになる。
下記式中、R1、R2、R3、R4、R5、R7、m1、m2、nは、上記と同様である。
In addition to the (poly) alkylene glycol block copolymer, the reaction product obtained by the above polymerization reaction may contain various polymers as by-products, unreacted raw materials, and impurities contained in the raw materials. Therefore, if necessary, it may be subjected to a step of isolating individual polymers, but it is usually used in various applications without isolating individual polymers from the viewpoint of work efficiency and production cost. May be used.
A preferable reaction form of each step in the production method, that is, a tosylation step, a thioacetylation step, a hydrolysis step, and a block polymerization step is represented by the following formula.
In the following formulae, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 7 , m 1 , m 2 , and n are the same as described above.
<(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体、分散剤、セメント混和剤、及び、セメント組成物>
本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体は、例えば、接着剤、シーリング剤、各種重合体への柔軟性付与成分、洗剤ビルダー等の種々の用途に好適に用いることができることに加え、セメントや石膏のような無機微粒子を含む組成物において、無機微粒子を分散させる分散剤としても好適に用いることができる。
このような本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体を含む分散剤もまた、本発明の1つである。
中でも、本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体は、上述したように極めて高度のセメント分散性能を発揮できることから、セメント混和剤用途に用いることが好適である。このように、上記(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体を含むセメント混和剤もまた、本発明の1つである。
上記セメント混和剤は、セメントペースト、モルタル、コンクリート等のセメント組成物に加えて用いることができ、このような上記セメント混和剤を含んでなるセメント組成物もまた、本発明の1つである。更に、上記セメント混和剤、セメント及び水を含むセメント組成物もまた、本発明の1つである。
<(Poly) alkylene glycol block copolymer, dispersant, cement admixture, and cement composition>
The (poly) alkylene glycol block copolymer of the present invention can be suitably used for various applications such as an adhesive, a sealing agent, a component for imparting flexibility to various polymers, and a detergent builder. In a composition containing inorganic fine particles such as cement and gypsum, it can also be suitably used as a dispersant for dispersing inorganic fine particles.
Such a dispersant containing the (poly) alkylene glycol block copolymer of the present invention is also one aspect of the present invention.
Among them, the (poly) alkylene glycol block copolymer of the present invention can exhibit extremely high cement dispersion performance as described above, and is therefore preferably used for cement admixture. Thus, the cement admixture containing the (poly) alkylene glycol block copolymer is also one aspect of the present invention.
The cement admixture can be used in addition to a cement composition such as cement paste, mortar, concrete, etc., and such a cement composition containing the cement admixture is also one aspect of the present invention. Furthermore, a cement composition containing the cement admixture, cement and water is also one aspect of the present invention.
上記セメント組成物としては、セメント、水、細骨材、粗骨材等を含むものが好適であり、セメントとしては、ポルトランドセメント(普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩、及びそれぞれの低アルカリ形);各種混合セメント(高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント);白色ポルトランドセメント;アルミナセメント;超速硬セメント(1クリンカー速硬性セメント、2クリンカー速硬性セメント、リン酸マグネシウムセメント);グラウト用セメント;油井セメント;低発熱セメント(低発熱型高炉セメント、フライアッシュ混合低発熱型高炉セメント、ビーライト高含有セメント);超高強度セメント;セメント系固化材;エコセメント(都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰の1種以上を原料として製造されたセメント)等の他、これらに高炉スラグ、フライアッシュ、シンダーアッシュ、クリンカーアッシュ、ハスクアッシュ、シリカヒューム、シリカ粉末、石灰石粉末等の微粉体や石膏を添加したもの等が挙げられる。
上記骨材としては、砂利、砕石、水砕スラグ、再生骨材等以外に、珪石質、粘土質、ジルコン質、ハイアルミナ質、炭化珪素質、黒鉛質、クロム質、クロマグ質、マグネシア質等の耐火骨材等が挙げられる。
As the above-mentioned cement composition, those containing cement, water, fine aggregate, coarse aggregate and the like are suitable. As the cement, Portland cement (ordinary, early strength, very early strength, moderate heat, sulfate resistance, Various mixed cements (blast furnace cement, silica cement, fly ash cement); white Portland cement; alumina cement; super fast cement (1 clinker fast cement, 2 clinker fast cement, magnesium phosphate cement) ); Grout cement; oil well cement; low exothermic cement (low exothermic blast furnace cement, fly ash mixed low exothermic blast furnace cement, high content of belite); ultra high strength cement; cement-based solidified material; ecocement (city waste) Cement produced from one or more of incineration ash and sewage sludge incineration ash G) other such, these blast furnace slag, fly ash, cinder ash, clinker ash, husk ash, silica fume, silica powder, and a film obtained by adding a fine powder and gypsum limestone powder.
As the above aggregate, in addition to gravel, crushed stone, granulated slag, recycled aggregate, etc., siliceous, clay, zircon, high alumina, silicon carbide, graphite, chrome, chromic, magnesia, etc. Refractory aggregate and the like.
上記セメント組成物の1m3あたりの単位水量、セメント使用量及び水/セメント比(質量比)としては、例えば、単位水量100〜185kg/m3、使用セメント量200〜800kg/m3、水/セメント比(質量比)=0.1〜0.7とすることが好適であり、より好ましくは、単位水量120〜175kg/m3、使用セメント量250〜800kg/m3、水/セメント比(質量比)=0.2〜0.65とすることである。このように、本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体を含むセメント混和剤は、貧配合から富配合に至るまでの幅広い範囲で使用可能であり、高減水率領域、すなわち、水/セメント比(質量比)=0.15〜0.5(好ましくは0.15〜0.4)といった水/セメント比の低い領域でも使用可能であり、更に、単位セメント量が多く水/セメント比が小さい高強度コンクリート、単位セメント量が300kg/m3以下の貧配合コンクリートのいずれにも有効である。 Examples of the unit water amount per 1 m 3 of the cement composition, the cement use amount, and the water / cement ratio (mass ratio) include, for example, a unit water amount of 100 to 185 kg / m 3 , a use cement amount of 200 to 800 kg / m 3 , and a water / cement ratio. The cement ratio (mass ratio) is preferably 0.1 to 0.7, and more preferably, the unit water amount is 120 to 175 kg / m 3 , the cement amount used is 250 to 800 kg / m 3 , and the water / cement ratio ( (Mass ratio) = 0.2 to 0.65. Thus, the cement admixture containing the (poly) alkylene glycol block copolymer of the present invention can be used in a wide range from poor blending to rich blending, and has a high water reduction rate range, that is, water / Cement ratio (mass ratio) = 0.15 to 0.5 (preferably 0.15 to 0.4) can be used even in a region where the water / cement ratio is low. Is effective for both high-strength concrete with a small amount and poor blend concrete with a unit cement amount of 300 kg / m 3 or less.
本発明のセメント混和剤としては、高減水率領域においても流動性、保持性及び作業性をバランスよく高性能で発揮でき、優れた作業性を有することから、レディーミクストコンクリート、コンクリート2次製品(プレキャストコンクリート)用のコンクリート、遠心成形用コンクリート、振動締め固め用コンクリート、蒸気養生コンクリート、吹付けコンクリート等にも有効に使用することが可能であり、更に、中流動コンクリート(スランプ値が22〜25cmの範囲のコンクリート)、高流動コンクリート(スランプ値が25cm以上で、スランプフロー値が50〜70cmの範囲のコンクリート)、自己充填性コンクリート、セルフレベリング材等の高い流動性を要求されるモルタルやコンクリートにも有効である。 As the cement admixture of the present invention, the fluidity, retention and workability can be exhibited with high performance in a balanced manner even in a high water reduction rate region, and since it has excellent workability, ready-mixed concrete, concrete secondary products ( It can be used effectively for precast concrete), centrifugal concrete, vibration compaction concrete, steam-cured concrete, shotcrete, etc., and medium fluidity concrete (slump value is 22-25cm) Mortar and concrete that require high fluidity, such as concrete with high fluidity (concrete with a slump value of 25 cm or more and a slump flow value of 50 to 70 cm), self-filling concrete, self-leveling material, etc. Also effective.
上記セメント混和剤をセメント組成物に使用する場合、その配合割合としては、本発明の必須成分である(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体が、固形分換算で、セメント質量の全量100質量%に対して、0.01〜10質量%となるように設定することが好ましい。0.01質量%未満では性能的に充分とはならないおそれがあり、逆に10質量%を超えると、その効果は実質上頭打ちとなり経済性の面からも不利となるおそれがある。より好ましくは0.02〜8質量%であり、更に好ましくは0.05〜6質量%である。 When the cement admixture is used in the cement composition, the blending ratio thereof is the essential component of the present invention (poly) alkylene glycol block copolymer is 100% by mass of the total mass of cement in terms of solid content. It is preferable to set so that it may become 0.01-10 mass% with respect to. If it is less than 0.01% by mass, the performance may not be sufficient. On the other hand, if it exceeds 10% by mass, the effect will substantially reach its peak, which may be disadvantageous in terms of economy. More preferably, it is 0.02-8 mass%, More preferably, it is 0.05-6 mass%.
上記セメント混和剤としてはまた、他のセメント添加剤と組み合わせて用いることもできる。他のセメント添加剤としては、例えば、以下に示すようなセメント添加剤(材)等の1種又は2種以上を使用することができる。中でも、オキシアルキレン系消泡剤や、AE剤を併用することが特に好ましい。
なお、セメント添加剤の添加割合としては、上記(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体の固形分100質量部に対し、0.0001〜10質量部とすることが好適である。
The cement admixture can also be used in combination with other cement additives. As another cement additive, 1 type (s) or 2 or more types, such as a cement additive (material) as shown below, can be used, for example. Among these, it is particularly preferable to use an oxyalkylene antifoaming agent or an AE agent in combination.
In addition, it is suitable for the addition ratio of a cement additive to be 0.0001-10 mass parts with respect to 100 mass parts of solid content of the said (poly) alkylene glycol type block copolymer.
(1)水溶性高分子物質:ポリアクリル酸(ナトリウム)、ポリメタクリル酸(ナトリウム)、ポリマレイン酸(ナトリウム)、アクリル酸・マレイン酸共重合物のナトリウム塩等の不飽和カルボン酸重合物;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリオキシエチレンあるいはポリオキシプロピレンの重合体又はそれらの共重合体;メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等の非イオン性セルロースエーテル類;酵母グルカンやキサンタンガム、β−1,3グルカン類(直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、一例を挙げれば、カードラン、パラミロン、パキマン、スクレログルカン、ラミナラン等)等の微生物醗酵によって製造される多糖類;ポリアクリルアミド;ポリビニルアルコール;デンプン;デンプンリン酸エステル;アルギン酸ナトリウム;ゼラチン;分子内にアミノ基を有するアクリル酸の共重合体及びその四級化合物等。 (1) Water-soluble polymer substances: polyacrylic acid (sodium), polymethacrylic acid (sodium), polymaleic acid (sodium), unsaturated carboxylic acid polymer such as sodium salt of acrylic acid / maleic acid copolymer; polyethylene Polymers of polyoxyethylene or polyoxypropylene such as glycol and polypropylene glycol or copolymers thereof; Nonionic cellulose ethers such as methylcellulose, ethylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, carboxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, etc. Yeast glucan, xanthan gum, β-1,3 glucans (both linear and branched), for example, curdlan, paramylon, pachyman, Polyacrylamide; polyvinyl alcohol; starch; starch phosphate ester; sodium alginate; gelatin; copolymer of acrylic acid having an amino group in the molecule and its four Grade compounds and the like.
(2)高分子エマルジョン。
(3)遅延剤:グルコン酸、リンゴ酸又はクエン酸、及び、これらの、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アンモニウム、トリエタノールアミン等の無機塩又は有機塩等のオキシカルボン酸並びにその塩;グルコース、フラクトース、ガラクトース、サッカロース;ソルビトール等の糖アルコール;珪弗化マグネシウム;リン酸並びにその塩又はホウ酸エステル類;アミノカルボン酸とその塩;アルカリ可溶タンパク質;フミン酸;タンニン酸;フェノール;グリセリン等の多価アルコール;アミノトリ(メチレンホスホン酸)、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)及びこれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等のホスホン酸及びその誘導体等。
(2) Polymer emulsion.
(3) Retardant: Gluconic acid, malic acid or citric acid, and oxycarboxylic acids such as inorganic salts or organic salts such as sodium, potassium, calcium, magnesium, ammonium, triethanolamine, and salts thereof; glucose , Fructose, galactose, saccharose; sugar alcohols such as sorbitol; magnesium silicate; phosphoric acid and its salts or borate esters; aminocarboxylic acid and its salts; alkali-soluble protein; humic acid; tannic acid; Polyhydric alcohols such as aminotri (methylenephosphonic acid), 1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, ethylenediaminetetra (methylenephosphonic acid), diethylenetriaminepenta (methylenephosphonic acid) and alkali metal salts thereof, al Phosphonic acids and derivatives thereof such as Li earth metal salts.
(4)早強剤・促進剤:塩化カルシウム、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム等の可溶性カルシウム塩;アルカノールアミン;アルミナセメント;カルシウムアルミネートシリケート等。
(5)鉱油系消泡剤:燈油、流動パラフィン等。
(6)油脂系消泡剤:動植物油、ごま油、ひまし油、これらのアルキレンオキシド付加物等。
(7)脂肪酸系消泡剤:オレイン酸、ステアリン酸、これらのアルキレンオキシド付加物等。
(8)脂肪酸エステル系消泡剤:グリセリンモノリシノレート、アルケニルコハク酸誘導体、ソルビトールモノラウレート、ソルビトールトリオレエート、天然ワックス等。
(4) Early strengthening agent / accelerator: soluble calcium salt such as calcium chloride, calcium nitrite, calcium nitrate, calcium bromide, calcium iodide; alkanolamine; alumina cement; calcium aluminate silicate.
(5) Mineral oil-based antifoaming agent: cocoon oil, liquid paraffin, etc.
(6) Fat and oil-based antifoaming agents: animal and vegetable oils, sesame oil, castor oil, alkylene oxide adducts thereof and the like.
(7) Fatty acid-based antifoaming agent: oleic acid, stearic acid, and these alkylene oxide adducts.
(8) Fatty acid ester antifoaming agent: glycerin monoricinoleate, alkenyl succinic acid derivative, sorbitol monolaurate, sorbitol trioleate, natural wax and the like.
(9)オキシアルキレン系消泡剤:(ポリ)オキシエチレン(ポリ)オキシプロピレン付加物等のポリオキシアルキレン類;ジエチレングリコールヘプチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシプロピレンブチルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン−2−エチルヘキシルエーテル、炭素数12〜14の高級アルコールへのオキシエチレンオキシプロピレン付加物等の(ポリ)オキシアルキルエーテル類;ポリオキシプロピレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等の(ポリ)オキシアルキレン(アルキル)アリールエーテル類;2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール、2,5−ジメチル−3−ヘキシン−2,5−ジオール、3−メチル−1−ブチン−3−オール等のアセチレンアルコールにアルキレンオキシドを付加重合させたアセチレンエーテル類;ジエチレングリコールオレイン酸エステル、ジエチレングリコールラウリル酸エステル、エチレングリコールジステアリン酸エステル等の(ポリ)オキシアルキレン脂肪酸エステル類;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタントリオレイン酸エステル等の(ポリ)オキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル類;ポリオキシプロピレンメチルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンドデシルフェノールエーテル硫酸ナトリウム等の(ポリ)オキシアルキレンアルキル(アリール)エーテル硫酸エステル塩類;(ポリ)オキシエチレンステアリルリン酸エステル等の(ポリ)オキシアルキレンアルキルリン酸エステル類;ポリオキシエチレンラウリルアミン等の(ポリ)オキシアルキレンアルキルアミン類;ポリオキシアルキレンアミド等。 (9) Oxyalkylene antifoaming agents: polyoxyalkylenes such as (poly) oxyethylene (poly) oxypropylene adducts; diethylene glycol heptyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxypropylene butyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene (Poly) oxyalkyl ethers such as 2-ethylhexyl ether and higher alcohols having 12 to 14 carbon atoms such as oxyethyleneoxypropylene adducts; (poly) oxy such as polyoxypropylene phenyl ether and polyoxyethylene nonylphenyl ether Alkylene (alkyl) aryl ethers; 2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol, 2,5-dimethyl-3-hexyne-2,5-diol, 3-methyl-1 -Bu Acetylene ethers obtained by addition polymerization of alkylene oxide to acetylene alcohol such as n-3-ol; (poly) oxyalkylene fatty acid esters such as diethylene glycol oleate, diethylene glycol laurate, ethylene glycol distearate; polyoxyethylene (Poly) oxyalkylene sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monolaurate and polyoxyethylene sorbitan trioleate; (poly) oxyalkylene alkyl such as sodium polyoxypropylene methyl ether sulfate and sodium polyoxyethylene dodecylphenol ether sulfate ( Aryl) ether sulfate esters; (poly) oxyethylene stearyl phosphates, etc. Polyoxyalkylene alkyl phosphoric acid esters; polyoxyethylene such as polyoxyethylene lauryl amine (poly) oxyalkylene alkyl amines; polyoxyalkylene amide.
(10)アルコール系消泡剤:オクチルアルコール、ヘキサデシルアルコール、アセチレンアルコール、グリコール類等。
(11)アミド系消泡剤:アクリレートポリアミン等。
(12)リン酸エステル系消泡剤:リン酸トリブチル、ナトリウムオクチルホスフェート等。
(13)金属石鹸系消泡剤:アルミニウムステアレート、カルシウムオレエート等。
(14)シリコーン系消泡剤:ジメチルシリコーン油、シリコーンペースト、シリコーンエマルジョン、有機変性ポリシロキサン(ジメチルポリシロキサン等のポリオルガノシロキサン)、フルオロシリコーン油等。
(15)AE剤:樹脂石鹸、飽和又は不飽和脂肪酸、ヒドロキシステアリン酸ナトリウム、ラウリルサルフェート、ABS(アルキルベンゼンスルホン酸)、LAS(直鎖アルキルベンゼンスルホン酸)、アルカンスルホネート、ポリオキシエチレンアルキル(フェニル)エーテル、ポリオキシエチレンアルキル(フェニル)エーテル硫酸エステル又はその塩、ポリオキシエチレンアルキル(フェニル)エーテルリン酸エステル又はその塩、蛋白質材料、アルケニルスルホコハク酸、α−オレフィンスルホネート等。
(10) Alcohol-based antifoaming agent: octyl alcohol, hexadecyl alcohol, acetylene alcohol, glycols and the like.
(11) Amide antifoaming agent: acrylate polyamine and the like.
(12) Phosphate ester antifoaming agent: tributyl phosphate, sodium octyl phosphate, etc.
(13) Metal soap type antifoaming agent: aluminum stearate, calcium oleate, etc.
(14) Silicone antifoaming agent: dimethyl silicone oil, silicone paste, silicone emulsion, organically modified polysiloxane (polyorganosiloxane such as dimethylpolysiloxane), fluorosilicone oil and the like.
(15) AE agent: resin soap, saturated or unsaturated fatty acid, sodium hydroxystearate, lauryl sulfate, ABS (alkyl benzene sulfonic acid), LAS (linear alkyl benzene sulfonic acid), alkane sulfonate, polyoxyethylene alkyl (phenyl) ether , Polyoxyethylene alkyl (phenyl) ether sulfate or a salt thereof, polyoxyethylene alkyl (phenyl) ether phosphate or a salt thereof, protein material, alkenyl sulfosuccinic acid, α-olefin sulfonate, and the like.
(16)その他界面活性剤:オクタデシルアルコールやステアリルアルコール等の分子内に6〜30個の炭素原子を有する脂肪族1価アルコール、アビエチルアルコール等の分子内に6〜30個の炭素原子を有する脂環式1価アルコール、ドデシルメルカプタン等の分子内に6〜30個の炭素原子を有する1価メルカプタン、ノニルフェノール等の分子内に6〜30個の炭素原子を有するアルキルフェノール、ドデシルアミン等の分子内に6〜30個の炭素原子を有するアミン、ラウリン酸やステアリン酸等の分子内に6〜30個の炭素原子を有するカルボン酸に、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等のアルキレンオキシドを10モル以上付加させたポリアルキレンオキシド誘導体類;アルキル基又はアルコキシル基を置換基として有しても良い、スルホン基を有する2個のフェニル基がエーテル結合した、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸塩類;各種アニオン性界面活性剤;アルキルアミンアセテート、アルキルトリメチルアンモニウムクロライド等の各種カチオン性界面活性剤;各種ノニオン性界面活性剤;各種両性界面活性剤等。
(17)防水剤:脂肪酸(塩)、脂肪酸エステル、油脂、シリコン、パラフィン、アスファルト、ワックス等。
(18)防錆剤:亜硝酸塩、リン酸塩、酸化亜鉛等。
(19)ひび割れ低減剤:ポリオキシアルキルエーテル類;2−メチル−2,4−ペンタンジオール等のアルカンジオール類等。
(20)膨張材:エトリンガイト系、石炭系等。
(16) Other surfactants: aliphatic monohydric alcohols having 6 to 30 carbon atoms in the molecule such as octadecyl alcohol and stearyl alcohol, and those having 6 to 30 carbon atoms in the molecule such as abiethyl alcohol Intramolecular such as alicyclic monohydric alcohol, dodecyl mercaptan, etc. Intramolecular such as monovalent mercaptan having 6-30 carbon atoms in the molecule, such as nonylphenol, alkylphenol having 6-30 carbon atoms in the molecule, dodecylamine, etc. 10 mol or more of an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide was added to a carboxylic acid having 6 to 30 carbon atoms in the molecule such as an amine having 6 to 30 carbon atoms, lauric acid or stearic acid. Polyalkylene oxide derivatives; having an alkyl group or alkoxyl group as a substituent Alkyl diphenyl ether sulfonates in which two phenyl groups having a sulfone group are ether-bonded; various anionic surfactants; various cationic surfactants such as alkylamine acetate and alkyltrimethylammonium chloride; various nonions Surfactants; various amphoteric surfactants.
(17) Waterproofing agent: fatty acid (salt), fatty acid ester, oil and fat, silicon, paraffin, asphalt, wax and the like.
(18) Rust preventive: nitrite, phosphate, zinc oxide and the like.
(19) Crack reducing agent: polyoxyalkyl ethers; alkanediols such as 2-methyl-2,4-pentanediol.
(20) Expansion material: Ettlingite, coal, etc.
その他のセメント添加剤(材)として、例えば、セメント湿潤剤、増粘剤、分離低減剤、凝集剤、乾燥収縮低減剤、強度増進剤、セルフレベリング剤、防錆剤、着色剤、防カビ剤、高炉スラグ、フライアッシュ、シンダーアッシュ、クリンカーアッシュ、ハスクアッシュ、シリカヒューム、シリカ粉末、石膏等が挙げられる。 Other cement additives (materials) include, for example, cement wetting agents, thickeners, separation reducing agents, flocculants, drying shrinkage reducing agents, strength enhancing agents, self-leveling agents, rust preventives, colorants, antifungal agents , Blast furnace slag, fly ash, cinder ash, clinker ash, husk ash, silica fume, silica powder, gypsum and the like.
本発明の(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体は、上述の構成よりなり、セメント分散性(減水性)やスランプフロー等の性能に優れ、作業性等も良好であるため、無機微粒子を分散させる分散剤としてセメント混和剤用途等に好適に用いることができる。更に、ブロック構造によって分子構造がシンプルであり、また、工業的な製造に適するものである。 The (poly) alkylene glycol block copolymer of the present invention is composed of the above-mentioned constitution, and has excellent performance such as cement dispersibility (water reduction) and slump flow, and has excellent workability, etc., so that inorganic fine particles are dispersed. As a dispersant to be used, it can be suitably used for cement admixture and the like. Furthermore, the molecular structure is simple due to the block structure, and it is suitable for industrial production.
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by mass” and “%” means “% by mass”.
実施例における各種測定は、以下のようにして行った。
<GPC分析法>
装置:Waters Alliance(2695)
解析ソフト:Waters社製、Empowerプロフェッショナル+GPCオプション
使用カラム:東ソー(株)製、TSKguardcolumnsSWXL+TSKgel G4000SWXL+G3000SWXL+G2000SWXL
検出器:示差屈折率計(RI)検出器(Waters 2414)、多波長可視紫外(PDA)検出器(Waters 2996)
溶離液:水10999g、アセトニトリル6001gの混合溶媒に酢酸ナトリウム三水和物115.6gを溶解し、更に酢酸でpH6.0に調整したもの
較正曲線作成用標準物質:ポリエチレングリコール(ピークトップ分子量(Mp)272500、219300、107000、50000、24000、12600、7100、4250、1470)
較正曲線:上記ポリエチレングリコールのMp値と溶出時間とを基礎にして3次式で作成した。
流量:1mL/分
カラム温度:40℃
測定時間:45分
試料液注入量:100μL
試料濃度:溶離液で1%に調整した。
Various measurements in the examples were performed as follows.
<GPC analysis method>
Device: Waters Alliance (2695)
Analysis software: Waters, Empor professional + GPC option Column: Tosoh Co., Ltd., TSK guard columns SWXL + TSKgel G4000SWXL + G3000SWXL + G2000SWXL
Detector: differential refractometer (RI) detector (Waters 2414), multi-wavelength visible ultraviolet (PDA) detector (Waters 2996)
Eluent: A solution prepared by dissolving 115.6 g of sodium acetate trihydrate in a mixed solvent of 10999 g of water and 6001 g of acetonitrile, and further adjusting the pH to 6.0 with acetic acid. ) 272500, 219300, 107000, 50000, 24000, 12600, 7100, 4250, 1470)
Calibration curve: Prepared by a cubic equation based on the Mp value and elution time of the polyethylene glycol.
Flow rate: 1 mL / min Column temperature: 40 ° C
Measurement time: 45 minutes Sample solution injection amount: 100 μL
Sample concentration: adjusted to 1% with eluent.
<LC分析法>
装置:Waters Alliance(2695)
解析ソフト:Waters社製 Empowerプロフェッショナル+GPCオプション
使用カラム:Waters社製 Atlantis dC18 ガードカラム+カラム(粒径5μm、内径4.6mm×250mm×2本)
検出器:示差屈折率計(RI)検出器(Waters 2414)、多波長可視紫外(PDA)検出器(Waters 2996)
溶離液:アセトニトリル/100mM酢酸イオン交換水溶液=40/60(質量%)の混合物に30%NaOH水溶液を加えてpH4.0に調整したもの
流量:1mL/分
カラム温度:40℃
測定時間:45分
試料液注入量:100μL
試料濃度:溶離液で1%に調整した。
<LC analysis method>
Device: Waters Alliance (2695)
Analysis software: Waters Emper professional + GPC option column: Waters Atlantis dC18 guard column + column (particle size 5 μm, inner diameter 4.6 mm × 250 mm × 2)
Detector: differential refractometer (RI) detector (Waters 2414), multi-wavelength visible ultraviolet (PDA) detector (Waters 2996)
Eluent: A mixture of acetonitrile / 100 mM acetate ion exchange aqueous solution = 40/60 (mass%) adjusted to pH 4.0 by adding 30% NaOH aqueous solution Flow rate: 1 mL / min Column temperature: 40 ° C.
Measurement time: 45 minutes Sample solution injection amount: 100 μL
Sample concentration: adjusted to 1% with eluent.
<CE分析法>
装置:ベックマンコールター
MDQ解析ソフト:32Karat
使用キャピラリー:シリカ素管、50cm EfectiveLength、75μm I.D、375μm
O.D
溶離液:ホウ酸1.546gをイオン交換水498.45gに溶解させたもの
検出器:UV電圧:20kV
キャピラリー温度:25℃
測定時間:60分
試料濃度:溶離液で2%に調整した。
<CE analysis method>
Equipment: Beckman Coulter MDQ analysis software: 32 Karat
Capillary used: Silica tube, 50 cm Effective Length, 75 μm D, 375 μm
O. D
Eluent: Boric acid (1.546 g) dissolved in ion-exchanged water (498.45 g) Detector: UV voltage: 20 kV
Capillary temperature: 25 ° C
Measurement time: 60 minutes Sample concentration: Adjusted to 2% with eluent.
<製造例1:PAGジチオール化合物1の製造>
(1.トシル化工程)
撹拌機を備えたガラス製反応器内に、エチレンオキシドの平均付加モル数25のポリエチレングルコール(PEG25)を11.18部、トシルクロライド(TsCl)を4.576部、トリエチルアミン(Et3N)を3.036部、ジクロロメタン(CH2Cl2)を100.0部仕込んだ。反応系内を撹拌しながら、24時間反応を行った後、ろ過により塩を取り除き、ろ液を減圧下で脱溶媒を実施し、PEG25の両末端トシル化体(PEG25−2OTs)を得た。
<Production Example 1: Production of PAG dithiol compound 1>
(1. Tosylation step)
In a glass reactor equipped with a stirrer, 11.18 parts of polyethylene glycol (PEG25) having an average addition mole number of ethylene oxide of 25, 4.576 parts of tosyl chloride (TsCl), and triethylamine (Et 3 N) were added. 3.036 parts and 100.0 parts of dichloromethane (CH 2 Cl 2 ) were charged. After reacting for 24 hours while stirring the reaction system, the salt was removed by filtration, and the filtrate was desolvated under reduced pressure to obtain tosylated PEG25 at both ends (PEG25-2OTs).
(2.チオアセチル化工程)
撹拌機を備えたガラス製反応器内に、PEG25−2OTsを14.27部、チオ酢酸カリウム(CH3COSK)を2.741部、アセトニトリル(CH3CN)を100.0部仕込んだ。反応系内を撹拌しながら、24時間反応を行った後、ろ過により塩を取り除き、減圧下で脱溶媒を実施しPEG25の両末端チオアセチル化体(PEG25−2SAc)を得た。
(2. Thioacetylation process)
In a glass reactor equipped with a stirrer, 14.27 parts of PEG25-2OTs, 2.741 parts of potassium thioacetate (CH 3 COSK), and 100.0 parts of acetonitrile (CH 3 CN) were charged. After reacting for 24 hours while stirring the reaction system, the salt was removed by filtration, and the solvent was removed under reduced pressure to obtain a thioacetylated compound at both ends of PEG25 (PEG25-2SAc).
(3.加水分解工程)
撹拌機を備えたガラス製反応器内に、合成したPEG25−2SAcを12.34部、メタノール(MeOH)を50.00部仕込みPEG25−2SAcを溶解させ、1Nの水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液を25.00部投入し10分間撹拌した後、1Nの塩酸(HCl)を25.00部投入しさらに10分間撹拌し、ジクロロメタンを投入し抽出を行い、有機層を回収し、減圧下で脱溶媒を実施しPAGジチオール化合物1を得た。得られた目的化合物のNMR分析結果は、PEG25一分子に対する平均SH導入数は2.0個であった。
(3. Hydrolysis step)
In a glass reactor equipped with a stirrer, 12.34 parts of synthesized PEG25-2SAc and 50.00 parts of methanol (MeOH) were charged to dissolve PEG25-2SAc, and 1N aqueous sodium hydroxide (NaOH) solution was added. After 25.00 parts were added and stirred for 10 minutes, 25.00 parts of 1N hydrochloric acid (HCl) was added and stirred for another 10 minutes, dichloromethane was added to perform extraction, the organic layer was recovered, and the solvent was removed under reduced pressure. To obtain PAG dithiol compound 1. As a result of NMR analysis of the obtained target compound, the average number of introduced SH per PEG25 molecule was 2.0.
<製造例2、3:PAGジチオール化合物2、3の製造>
製造例2、3は製造例1と同様の処方でPAGジチオール化合物2、3を合成した。各原料の仕込み量は表1〜3に示す通りである。
<Production Examples 2 and 3: Production of PAG dithiol compounds 2 and 3>
In Production Examples 2 and 3, PAG dithiol compounds 2 and 3 were synthesized according to the same formulation as in Production Example 1. The charged amount of each raw material is as shown in Tables 1-3.
下記に表1〜3における記号をまとめると、PEG25、PEG50、PEG100は、それぞれエチレンオキシドの平均付加モル数25、50、100のポリエチレングルコール、PEG25−2OTs、PEG50−2OTs、PEG100−2OTsは、それぞれMPEG25、50、100のジトシル化体、PEG25−2SAc、PEG50−2SAc、PEG100−2SAcは、それぞれPEG25、50、100のジチオアセチル化体である。
以下の表においても同様である。
The symbols in Tables 1 to 3 are summarized below. PEG25, PEG50, and PEG100 are respectively polyethylene glycol having an average addition mole number of ethylene oxide of 25, 50, and 100, PEG25-2OTs, PEG50-2OTs, and PEG100-2OTs are respectively MPEG25, 50 and 100 ditosylated products, PEG25-2SAc, PEG50-2SAc and PEG100-2SAc are dithioacetylated products of PEG25, 50 and 100, respectively.
The same applies to the following tables.
<比較製造例1、2:PAGジチオール化合物4、5の製造>
(1.脱水エステル化工程)
ジムロート冷却管付のディーン・スターク装置、テフロン(登録商標)製の撹拌翼と撹拌シール付の撹拌器、ガラス保護管付温度センサーを備えたガラス製反応器内に、エチレンオキシドの平均付加モル数25のポリエチレングリコール(PEG25)を100.00部、3−メルカプトイソ酪酸(MiBA)を23.64部、p−トルエンスルホン酸一水和物(PTS・1H2O)を2.473部、フェノチアジン(PTZ)0.6182部、シクロへキサン(CyH)を6.182部仕込んだ。ディーン・スターク装置をシクロへキサンで満たした後、反応系内を撹拌しながら、還流するまで加温した。また、加温用オイルバスの温度は120±5℃とした。反応系内の温度が110±5℃になるように途中でシクロヘキサンを加え、65.0時間水を留去しながら加温還流し反応を行った。
<Comparative Production Examples 1 and 2: Production of PAG Dithiol Compounds 4 and 5>
(1. Dehydration esterification process)
Dean Stark apparatus with Jimroth condenser, Teflon (registered trademark) stirrer blade and stirrer with stir seal, glass reactor equipped with temperature sensor with glass protective tube, average added mole number of ethylene oxide 25 Polyethylene glycol (PEG25) of 100.00 parts, 3-mercaptoisobutyric acid (MiBA) 23.64 parts, p-toluenesulfonic acid monohydrate (PTS · 1H 2 O) 2.473 parts, phenothiazine ( 0.6182 parts of PTZ) and 6.182 parts of cyclohexane (CyH) were charged. After the Dean-Stark apparatus was filled with cyclohexane, the reaction system was heated to reflux while stirring. The temperature of the heating oil bath was 120 ± 5 ° C. Cyclohexane was added on the way so that the temperature in the reaction system became 110 ± 5 ° C., and the reaction was carried out by heating under reflux while distilling off water for 65.0 hours.
(2.脱溶媒工程)
反応終了後、固化しないように撹拌しながら60℃まで放冷した後、30%NaOH水溶液1.647部にイオン交換水(PW)288.50部を加えた水溶液を、速やかに反応器内に投入した。続いて徐々に約100℃まで加温し、シクロへキサンを留去した。加温を停止し、放冷しながら窒素を30mL/分で90分バブリングして残存シクロへキサンを除去し、PAGジチオール化合物4の水溶液を得た。
得られた目的化合物のLC分析結果は、PEGの消費率92.0%、PEG25一分子に対する平均SH導入数は1.84個であった。
比較製造例2は比較製造例1と同様の処方で合成した。各原料の仕込み量は表4に示す通りである。
(2. Desolvation step)
After completion of the reaction, the mixture was allowed to cool to 60 ° C. with stirring so as not to solidify, and then an aqueous solution obtained by adding 288.50 parts of ion-exchanged water (PW) to 1.647 parts of 30% NaOH aqueous solution was quickly put into the reactor. I put it in. Subsequently, the temperature was gradually raised to about 100 ° C., and cyclohexane was distilled off. Heating was stopped, nitrogen was bubbled at 30 mL / min for 90 minutes while cooling, and the remaining cyclohexane was removed to obtain an aqueous solution of PAG dithiol compound 4.
As a result of LC analysis of the obtained target compound, the PEG consumption rate was 92.0%, and the average number of SH introduced per molecule of PEG25 was 1.84.
Comparative Production Example 2 was synthesized with the same formulation as Comparative Production Example 1. The amount of each raw material charged is as shown in Table 4.
<製造例4〜11:共重合体1〜8の製造>
(4.ブロック重量工程)
温度計、攪拌機、滴下装置、窒素導入官及び還流冷却装置を備えたガラス製反応装置に、イオン交換水15.0部を仕込み、攪拌下に反応装置を窒素置換し、窒素雰囲気下で80℃に昇温した後、そこへメタクリル酸(MAA)2.160部とイオン交換水(PW)8.640部からなる水溶液(A)(酸水溶液)を4.0時間かけ滴下し、(A)を滴下し始めると同時にPAGジチオール化合物1を2.840部とイオン交換水6.627部からなる水溶液(B)(PAGチオール水溶液)を4.0時間かけ滴下し、(A)を滴下し始めると同時にアゾ開始剤2,2’−アゾビス−2−メチルプロピオンアミジン塩酸塩[2,2’−azobis(2−methylpropionamidine)dihydrochloride](和光純薬工業株式会社製 V−50)0.1360部とイオン交換水9.733部からなる水溶液(C)を5.0時間かけ滴下した。その後、1時間引続いて80℃に温度を維持した後、冷却して、重合を終了し、本発明の共重合体1(好ましい実施形態であるセメント混和剤用共重合体を含む水溶液)を得た。GPCとLC、CEにより反応率(消費率)を求めたところ、PAGジチオール化合物1の反応率(表中では消費率(%)のチオールの欄に示した)は95.00%、メタクリル酸の反応率(表中では消費率(%)の酸の欄に示した)はそれぞれ95.00%であった。
<Production Examples 4 to 11: Production of copolymers 1 to 8>
(4. Block weight process)
A glass reactor equipped with a thermometer, a stirrer, a dripping device, a nitrogen introducer, and a reflux cooling device was charged with 15.0 parts of ion-exchanged water, and the reactor was purged with nitrogen under stirring. Then, an aqueous solution (A) (acid aqueous solution) composed of 2.160 parts of methacrylic acid (MAA) and 8.640 parts of ion-exchanged water (PW) was dropped into the solution over 4.0 hours, and (A) At the same time, an aqueous solution (B) (PAG thiol aqueous solution) composed of 2.840 parts of PAG dithiol compound 1 and 6.627 parts of ion-exchanged water is dropped over 4.0 hours, and (A) starts to be dropped. At the same time, the azo initiator 2,2′-azobis-2-methylpropionamidine hydrochloride [2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride] (Wako Chemical Industries Co., Ltd. V-50) 0.1360 parts of an aqueous solution comprising an ion-exchanged water 9.733 parts (C) 5.0 hour period was added dropwise. Thereafter, after maintaining the temperature at 80 ° C. for 1 hour, the mixture was cooled to complete the polymerization, and the copolymer 1 of the present invention (an aqueous solution containing a copolymer for cement admixture which is a preferred embodiment) was prepared. Obtained. When the reaction rate (consumption rate) was determined by GPC, LC, and CE, the reaction rate of PAG dithiol compound 1 (shown in the column of thiol of consumption rate (%) in the table) was 95.00%, of methacrylic acid The reaction rate (shown in the column of acid of consumption rate (%) in the table) was 95.00%.
製造例5〜11は製造例4と同様の処方で共重合体2〜8を合成した。各原料の仕込み量は表5に示す通りである。 In Production Examples 5 to 11, copolymers 2 to 8 were synthesized in the same manner as in Production Example 4. The amount of each raw material charged is as shown in Table 5.
表中、MAA個/SHはチオール末端に結合したMAAの重合度を示す。すなわち、(不飽和カルボン酸系単量体の個数)/(SHの個数)の値が上記式における(m1+m2)/2であり、1つのSHあたりの不飽和カルボン酸系単量体の平均重合個数となる。
また、PAGチオール水溶液におけるPAGチオール化合物の量をPAGチオール水溶液のチオールの欄に記載し、酸水溶液におけるメタクリル酸の量を酸水溶液の酸の欄に記載した。
In the table, MAA / SH indicates the degree of polymerization of MAA bonded to the thiol end. That is, the value of (number of unsaturated carboxylic acid monomers) / (number of SH) is (m 1 + m 2 ) / 2 in the above formula, and unsaturated carboxylic acid monomers per SH. The average number of polymerizations.
Moreover, the amount of the PAG thiol compound in the PAG thiol aqueous solution was described in the column of thiol in the PAG thiol aqueous solution, and the amount of methacrylic acid in the acid aqueous solution was described in the acid column of the acid aqueous solution.
<比較製造例3〜7:共重合体9〜13の製造>
温度計、攪拌機、滴下装置、窒素導入官及び還流冷却装置を備えたガラス製反応装置に、イオン交換水15.0部を仕込み、攪拌下に反応装置を窒素置換し、窒素雰囲気下で80℃に昇温した後、そこへメタクリル酸(MAA)2.160部とイオン交換水(PW)8.640部からなる水溶液(A)を4.0時間かけ滴下し、(A)を滴下し始めると同時にPAGジチオール化合物4水溶液(B)(PAGチオール水溶液)9.467部を4.0時間かけ滴下し、(A)を滴下し始めると同時にアゾ開始剤2,2’−アゾビス−2−メチルプロピオンアミジン塩酸塩[2,2’−azobis(2−methylpropionamidine)dihydrochloride](和光純薬工業株式会社製 V−50)0.1360部とイオン交換水9.733部からなる水溶液(C)を5.0時間かけ滴下した。その後、1時間引続いて80℃に温度を維持した後、冷却して、重合を終了し、比較の共重合体9(セメント混和剤用共重合体を含む水溶液)を得た。GPCとLC、CEにより反応率を求めたところ、PAGジチオール化合物4の反応率は95.00%、メタクリル酸の反応率はそれぞれ95.00%であった。
<Comparative Production Examples 3-7: Production of Copolymers 9-13>
A glass reactor equipped with a thermometer, a stirrer, a dripping device, a nitrogen introducer, and a reflux cooling device was charged with 15.0 parts of ion-exchanged water, and the reactor was purged with nitrogen under stirring. Then, an aqueous solution (A) composed of 2.160 parts of methacrylic acid (MAA) and 8.640 parts of ion-exchanged water (PW) is dropped over 4.0 hours, and (A) starts to be dropped. At the same time, 9.467 parts of PAG dithiol compound 4 aqueous solution (B) (PAG thiol aqueous solution) are added dropwise over 4.0 hours, and (A) starts to be added at the same time as the azo initiator 2,2′-azobis-2-methyl. Propionamidine hydrochloride [2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride] (V-50, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.1360 parts and Io Aqueous solution consisting exchanged water 9.733 parts (C) over a period of 5.0 hours was added dropwise. Thereafter, the temperature was maintained at 80 ° C. for 1 hour, followed by cooling to complete the polymerization, and a comparative copolymer 9 (an aqueous solution containing a cement admixture copolymer) was obtained. When the reaction rate was determined by GPC, LC, and CE, the reaction rate of PAG dithiol compound 4 was 95.00%, and the reaction rate of methacrylic acid was 95.00%.
比較製造例4〜7は比較製造例3と同様の処方で共重合体9〜12を合成した。各原料の仕込み量は表6に示す通りである。 In Comparative Production Examples 4 to 7, copolymers 9 to 12 were synthesized with the same formulation as Comparative Production Example 3. The amount of each raw material charged is as shown in Table 6.
表中、MAA個/SHはチオール末端に結合したMAAの重合度を示す。
また、PAGチオール水溶液におけるPAGチオール化合物の量をPAGチオール水溶液のチオールの欄に記載し、酸水溶液におけるメタクリル酸の量を酸水溶液の酸の欄に記載した。
In the table, MAA / SH indicates the degree of polymerization of MAA bonded to the thiol end.
Moreover, the amount of the PAG thiol compound in the PAG thiol aqueous solution was described in the column of thiol in the PAG thiol aqueous solution, and the amount of methacrylic acid in the acid aqueous solution was described in the acid column of the acid aqueous solution.
<実施例1〜3、比較例1〜3>
共重合体1、6、7、9、11、12を用いてモルタル試験を実施した。
<Examples 1-3, Comparative Examples 1-3>
A mortar test was carried out using the copolymers 1, 6, 7, 9, 11, and 12.
<モルタル試験方法>
JIS−R5201−1997に準拠した機械練り用練混ぜ機、さじ、フローテーブル、フローコーンおよび突き棒を使用した。この際、特記しない限りは、JIS−R5201−1997に準拠してモルタル試験を行なった。
試験に使用した材料およびモルタルの配合は、太平洋セメント社製普通ポルトランドセメント587g、JIS−R5201−1997に準拠したセメント強さ試験用標準砂1350g、セメント混和剤用共重合体水溶液と消泡剤とを含むイオン交換水264.1g、である。共重合体水溶液中の固形分[不揮発成分]は、適量の共重合体水溶液を130℃で加熱乾燥することにより揮発成分を除去して測定し、セメントと配合する際に所定量の固形分[不揮発成分]が含まれるように共重合体水溶液を計量して使用した。消泡剤は、気泡がモルタル組成物の分散性に及ぼす影響を避けることを目的に添加し、空気量が3.0%以下になるようにした。具体的にはオキシアルキレン系消泡剤を、セメント混和剤用共重合体に対して0.1%になるような量で使用した。なお、モルタルの空気量が3.0%より大きい場合には、空気量が3.0%以下になるように消泡剤の添加量を調節した。
モルタルは、室温(20±2℃)にてホバート型モルタルミキサー(型番N−50、ホバート社製)を用いて、4分30秒間で調製した。具体的には、練り鉢に規定量のセメントを入れ、練混ぜ機に取り付け低速で始動させる。パドルを始動させて15秒後に規定量のセメント混和剤用共重合体および消泡剤を含んだ水を15秒間で入れる。その後、砂を入れ、低速で30秒間練混ぜた後、高速にして、引き続き30秒間練混ぜを続ける。練り鉢を練混ぜ機から取り外し、120秒間練混ぜを休止した後、再度練り鉢を練混ぜ機へ取り付け、高速で60秒間練混ぜた後(1番始めに低速で始動させてから4分30秒後)、さじで左右各10回かき混ぜる。練混ぜたモルタルをフローテーブル上に置いたフローコーンに2層に分けて詰める。各層は、突き棒の先端がその層の約1/2の深さまで入るように、全面にわたって各々15回突き、最後に不足分を補い、表面をならし、1番始めに低速で始動させてから6分後に、フローコーンを垂直に持ち上げた後、テーブルに広がったモルタルの直径を2方向について測定し、この平均値をフロー値とした。
<Mortar test method>
A kneader for mechanical kneading, a spoon, a flow table, a flow cone, and a stick according to JIS-R5201-1997 were used. At this time, unless otherwise specified, a mortar test was performed in accordance with JIS-R5201-1997.
The material and mortar used in the test consisted of 587 g of ordinary portland cement manufactured by Taiheiyo Cement Co., 1350 g of standard sand for cement strength test in accordance with JIS-R5201-1997, an aqueous copolymer solution and an antifoaming agent for cement admixture. 264.1 g of ion-exchanged water containing The solid content [nonvolatile component] in the aqueous copolymer solution is measured by removing a volatile component by heating and drying an appropriate amount of the aqueous copolymer solution at 130 ° C., and a predetermined amount of solid content [ The aqueous copolymer solution was weighed and used so that the non-volatile component was included. The antifoaming agent was added for the purpose of avoiding the influence of air bubbles on the dispersibility of the mortar composition so that the air amount was 3.0% or less. Specifically, the oxyalkylene-based antifoaming agent was used in an amount so as to be 0.1% with respect to the cement admixture copolymer. When the amount of air in the mortar is larger than 3.0%, the amount of the antifoaming agent is adjusted so that the amount of air becomes 3.0% or less.
The mortar was prepared at room temperature (20 ± 2 ° C.) using a Hobart mortar mixer (model number N-50, manufactured by Hobart) for 4 minutes and 30 seconds. Specifically, a prescribed amount of cement is put in a kneading bowl, attached to a kneader and started at a low speed. 15 seconds after starting the paddle, a predetermined amount of water containing a copolymer for cement admixture and an antifoaming agent is added for 15 seconds. Then, sand is added and mixed at a low speed for 30 seconds, then at a high speed and continuously mixed for 30 seconds. Remove the kneader from the kneader and stop kneading for 120 seconds, then attach the kneader again to the kneader and knead for 60 seconds at high speed (4
表7に、試験実施サンプル(共重合体1、6、7、9、11、12)におけるMAA個/SHの値(1個のチオール基(SH)に付加重合したMAAの個数の平均値)、試験実施サンプルと共重合体1との添加量比(モルタル試験における共重合体(1)の添加量を1.000とし、それを基準として計算したモルタル試験における各共重合体の添加量)を示した。
図1には、横軸をMAA個/SH、縦軸を共重合体1との添加量比としたグラフを示した。縦軸の数値が低い方がセメント流動性が高い。これにより、少なくとも鎖長(エチレンオキシドの平均付加モル数)25、75いずれも0を超え40個/SH以下の範囲では非エステルタイプはエステルタイプと比較して、流動性が高くなることが判明した。
Table 7 shows MAA number / SH value (average value of the number of MAAs subjected to addition polymerization to one thiol group (SH)) in the test samples (Copolymers 1, 6, 7, 9, 11, 12). The ratio of the addition amount of the test sample to the copolymer 1 (the addition amount of each copolymer in the mortar test calculated based on the addition amount of the copolymer (1) in the mortar test as 1.000) showed that.
FIG. 1 shows a graph in which the horizontal axis represents MAA / SH, and the vertical axis represents the addition amount ratio with the copolymer 1. The lower the value on the vertical axis, the higher the cement fluidity. As a result, it was found that at least the chain length (average added mole number of ethylene oxide) of 25 and 75 is more than 0 and 40 / SH or less, the non-ester type has higher fluidity than the ester type. .
<実施例4〜8、比較例4〜8>
共重合体1、2、6〜13を用いて加水分解試験を実施した。
<Examples 4-8, Comparative Examples 4-8>
Hydrolysis tests were performed using Copolymers 1, 2, 6-13.
<加水分解試験方法>
共重合体をNaOH水溶液に溶解させ2%水溶液を作成した。その際、水溶液のpHが12.5となるように予めNaOH水溶液のpHを調整しておく。2%水溶液を15分間撹拌し、その後35%HCl水溶液にて中和を行いpHを5.0とした。GPCにて反応前後のチャートから加水分解率を算出した。
<Hydrolysis test method>
The copolymer was dissolved in an aqueous NaOH solution to prepare a 2% aqueous solution. At that time, the pH of the NaOH aqueous solution is adjusted in advance so that the pH of the aqueous solution becomes 12.5. The 2% aqueous solution was stirred for 15 minutes, and then neutralized with a 35% HCl aqueous solution to adjust the pH to 5.0. The hydrolysis rate was calculated from the charts before and after the reaction by GPC.
表8に、試験実施サンプルの加水分解率を示した。
図2には、GPCチャートを載せた。
エステル型は試験後、ポリマーの分子量が低下し原料PEGのピークが増加する。このことから加水分解が進行していることがわかる。しかし、非エステル型では試験前後でチャートに変化がなく加水分解が実質的に進行しないことが判明した。
分解率計算方法を次に示す。
「分解前のポリマーArea」、「分解後のポリマーArea」は、それぞれ加水分解前(試験前)、加水分解後(試験後)におけるGPCチャートの分子量分布曲線の積分値(GPCチャートのX軸と分子量分布曲線とによる領域の面積)を表す。
Table 8 shows the hydrolysis rate of the test sample.
FIG. 2 is a GPC chart.
In the ester type, the molecular weight of the polymer decreases and the peak of the raw material PEG increases after the test. This shows that the hydrolysis is proceeding. However, it was found that in the non-ester type, there was no change in the chart before and after the test, and hydrolysis did not proceed substantially.
The decomposition rate calculation method is as follows.
“Polymer Area before Decomposition” and “Polymer Area after Decomposition” are the integrated values of the molecular weight distribution curves of the GPC chart before hydrolysis (before the test) and after hydrolysis (after the test) (the X axis of the GPC chart and The area of the region according to the molecular weight distribution curve).
Claims (7)
該(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体は、
前記高分子鎖(A)及び前記高分子鎖(B)が、高分子鎖(A)、高分子鎖(B)、高分子鎖(A)の順で結合部位(X)を介して結合した構造を有し、
前記結合部位(X)が、前記高分子鎖(B)の末端酸素原子とともにエステル結合を形成せず、かつ、硫黄原子を含むことを特徴とする(ポリ)アルキレングリコール系ブロック共重合体。 A structure in which a polymer chain (A) based on an unsaturated carboxylic acid monomer unit and a polymer chain (B) based on a (poly) alkylene glycol structural unit are bonded via a binding site (X) is essential. A (poly) alkylene glycol block copolymer,
The (poly) alkylene glycol block copolymer is
The polymer chain (A) and the polymer chain (B) are bonded via the binding site (X) in the order of the polymer chain (A), the polymer chain (B), and the polymer chain (A). Has a structure,
The (poly) alkylene glycol block copolymer, wherein the binding site (X) does not form an ester bond with the terminal oxygen atom of the polymer chain (B) and contains a sulfur atom.
下記一般式(1):
The following general formula (1):
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