JP2017066013A

JP2017066013A - セメント混和用アクリル樹脂エマルジョン

Info

Publication number: JP2017066013A
Application number: JP2015196447A
Authority: JP
Inventors: 亮太元木; Ryota Motoki
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Current assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2017-04-06

Abstract

【課題】セメントの改質性に優れ、セメントとの混和の際にゲル化や急激な増粘が生じにくいセメント混和用アクリル樹脂エマルジョンを提供する。【解決手段】アクリル系単量体として、アクリロニトリルまたは水酸基含有単量体を含み、反応性不飽和基を有するノニオン性界面活性剤が乳化剤として用いられ、ガラス転移温度が−３０℃以上であり、乾燥皮膜の伸びが１０００％以上かつ皮膜強度が０．２MPa以上であることを特徴とするセメント混和用アクリル樹脂エマルジョンをセメント混和材として用いる。【選択図】なし

Description

本発明はセメントの改質性に優れ、セメントとの混和の際にゲル化や急激な増粘が生じにくいセメント混和用アクリル樹脂エマルジョンに関する。

セメントの吸水性、強度、密着性などを改質するため、各種合成樹脂エマルジョンが混和用樹脂として使用されている。中でもアクリル樹脂エマルジョンは樹脂設計の自由度が大きいため、セメントモルタルの物性を調整しやすい利点がある。
一方、セメントモルタルはアルカリ性であり充填材を多く含むため、アクリルエマルジョンと混和させた際に不安定になりやすく、混和安定性を向上させる試みがなされている。

特許文献１には、アンモニウム塩型界面活性剤を用いた樹脂が開示されているが、経時でアンモニアを発生する点が課題であった。特許文献２には、アニオン系反応性界面活性剤を用いた樹脂が開示されているが、混和時の安定性は十分ではなく改良の余地があった。
特開2005-220009号公報特開2011-46546号公報

本発明の課題は、セメントの改質性に優れ、セメントとの混和の際にゲル化や急激な増粘が生じにくいセメント混和用アクリル樹脂エマルジョンを提供することである。

本発明は反応性不飽和基を有するノニオン性界面活性剤が乳化剤として用いられたことを特徴とするセメント混和用アクリル樹脂エマルジョンである。

本発明のセメント混和用アクリル樹脂エマルジョンは、セメントの改質性に優れ、セメントとの混和の際にゲル化や急激な増粘が生じにくい。したがって、作業性に優れたセメント混和材となる。

本発明のセメント混和用アクリル樹脂エマルジョンは、反応性不飽和基を有するノニオン性界面活性剤が乳化剤として用いられたことを特徴とする。アクリル樹脂エマルジョンの製造方法としては、反応性不飽和基を有するノニオン性界面活性剤の存在下、アクリル系単量体に重合開始剤を添加して加熱する方法等が挙げられる。

アクリル系単量体としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ｎ−オクチルアクリレート、イソノニルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレートなどのアクリル酸アルキルエステル系単量体、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ステアリルメタクリレートなどのメタクリル酸アルキルエステル単量体、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン等の芳香族ビニル系単量体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バーサチック酸ビニル等の飽和脂肪酸ビニル系単量体、アクロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル系単量体、エチレン、プロピレン、ブタジエンなどのオレフィン系単量体、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシメタクリレートなどの水酸基含有単量体、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、シトラコン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸などのカルボキシル基含有単量体、無水マレイン酸等のエチレン系カルボン酸無水物、モノブチルマレイン酸などのエチレン系ジカルボン酸のモノアルキルエステル、およびこれらのアンモニウム塩もしくはアルカリ金属塩などのエチレン系カルボン酸塩類、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドなどのエチレン系カルボン酸の酸アミド類、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレートなどのエチレン系カルボン酸とアミノ基を有するアルコールとのエステル類などを単独または２種以上を組み合わせて用いることができる。また、必要に応じてさらにジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、ジアリルフタレートなどの多官能単量体を用いることができる。

中でもセメントの曲げ強度発現において、アクリル系単量体としてアクリロニトリルまたは水酸基含有単量体を用いることが好ましく、アクリロニトリルおよび水酸基含有単量体を用いることがより好ましい。

本発明では、界面活性剤として少なくとも反応性不飽和基を有するノニオン性界面活性剤を用いる。具体例としては、ビニル基、アリル基、プロペニル基などの反応性不飽和基およびポリオキシアルキレン構造などの親水性基を有する界面活性剤が挙げられる。これにより、混和安定性および物性に優れた混和材が得られる。

また、本発明の効果を損なわない範囲において、他の界面活性剤を併用することができる。例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシアルキレンアルキルフェノールエーテル類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックポリマー等の非イオン性界面活性剤、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、アルキルスルホコハク酸エステル塩類及びその誘導体類、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシアルキレンアルキルアリルエーテル硫酸エステル類等の陰イオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、ポリオキシエチルアルキルアミン等の陽イオン性界面活性剤、アルキルベタイン等の両性界面活性剤が挙げられる。またノニオン性以外の反応性不飽和基を有する界面活性剤も使用することができる。
界面活性剤は単量体の全量に対して通常０．１〜１０重量％用いられ、乳化重合の反応適性や、得られるアクリル系樹脂エマルジョンの各種安定性及び耐水性等の観点から約０．５〜７重量％用いるのが好ましい。

乳化重合を行う際、重合開始剤として過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウムなどの過硫酸塩、過酸化水素水、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイドなどの水性ラジカル重合開始剤またはこれらの混合物を用いることができる。重合開始剤の使用量は、重合性単量体全量に対して通常は０．１〜５重量部、好ましくは０．１〜２重量部である。
また、還元剤の存在下で重合開始剤を用いることにより、レドックス系を形成することができる。そのような還元剤としては亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、ピロ亜硫酸塩などのアルカリ金属塩やアンモニウム塩、Ｌ−アスコルビン酸、酒石酸などのカルボン酸類が挙げられる。還元剤の使用量は重合性単量体全量に対して０．１〜５重量部、好ましくは０．１〜２重量部である。

乳化重合は、例えば、還流冷却管、温度計、攪拌機、モノマー滴下孔などを備えた反応容器に水と一部の乳化剤を添加して６０℃以上に昇温し、残りの乳化剤、水および単量体を配合・攪拌して予め乳化した乳化液と、重合開始剤の水溶液とを攪拌しつつ滴下して進行させることができる。

本発明のアクリル樹脂エマルジョンにはさらに、必要により可塑剤、造膜助剤、濡れ性向上剤などを配合してもよい。可塑剤としては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等のフタル酸エステル類、トリブトキシエチルホスフェート等のリン酸エステル類、ジメチルアジピン酸等のアジピン酸エステル類等が挙げられる。造膜助剤としては、アルコール類、グリコールエーテル類等が挙げられる。上記の各種成分以外に消泡剤、防腐剤、を含むことができる。

以下、本発明について実施例、比較例を挙げてより詳細に説明するが、具体例を示すものであって、特にこれらに限定するものではない。

実施例１
冷却管、温度計、窒素ライン、ステンレス製撹拌羽根をそなえた反応容器にイオン交換水 31 重量部を仕込み、150 rpmにて撹拌・窒素置換した。
ついでアクリル酸エチル（ＥＡ）41 重量部、アクリル酸ブチル（ＢＡ）40重量部、アクリロニトリル（ＡＮ）15重量部、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル（２−ＨＥＭＡ）3重量部、メタクリル酸（ＭＡＡ）1 重量部からなる単量体混合液に対して、イオン交換水 30 重量部、反応性不飽和基を有するアニオン性界面活性剤であるアクアロンBC-1025 (第一工業製薬社製、商品名) 1 重量部、反応性不飽和基を有するノニオン性界面活性剤であるアデカリアソープER-30（ADEKA社製、商品名）5 重量部からなる界面活性剤水溶液を加えて撹拌し、乳化モノマー液を調製した。
内温65 ℃に維持した反応容器に乳化モノマー液のうち4% を反応容器に投入し、ついで過硫酸アンモニウム 20 %水溶液、重亜硫酸ソーダ20%水溶液をそれぞれ各7 重量部を添加してシード重合を開始した。
20分後に内温を 70 ℃に維持し、乳化モノマー液の残り全量を4.5 時間かけて滴下した。その後内温を70 ℃に維持し、60分後にt-ブチルヒドロキシパーオキシド 0.2 重量部、エリソルビン酸 0.2 重量部を加えて未反応モノマーを除去した。その後30分間内温を 70 ℃に維持することにより、実施例１のアクリル樹脂エマルジョンを得た。

実施例１で用いた原材料の他、単量体として２−エチルヘキシルアクリレート（２−ＥＨＡ）、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、アクリル酸（ＡＡ）、アクリルアミド（ＡＡｍ）、非反応性アニオン性界面活性剤であるテイカパワーBN2060A（テイカ社製、商品名）、非反応性アニオン性界面活性剤であるアデカリアソープSR-10（ADEKA社製、商品名）、非反応性アニオン性界面活性剤であるハイテノールNF-17（第一工業製薬社製、商品名）、非反応性ノニオン性界面活性剤であるDKS NL-450（第一工業製薬社製、商品名）を用い、単量体および界面活性剤の配合割合を表１記載のように変更した他は実施例１と同様に行い、実施例２〜６、比較例１〜６の各アクリル樹脂エマルジョンを得た。

セメント混和性
各アクリル樹脂エマルジョンの樹脂分100重量部に対してセメントを250重量部混合した際に急激な増粘がない場合は○、ゲル化または急激な増粘が発生した場合は×とした。結果は表に示す。

可使時間
エマルジョン（樹脂分）100重量部に対してセメントを250重量部混合した際に初期と1時間後の粘度差が1.5倍以下の場合は○、1.5倍を超える場合は×とした。

皮膜物性
0.3mm厚にて作成したエマルジョン皮膜をJIS4号ダンベルにて打ち抜き、C.H.S.300mm/分にて垂直方向に引張り、破断時の伸び率および最大皮膜強度を測定した。

反応性基含有ノニオン性界面活性剤を使用した実施例1〜6は良好なセメント混和性、可使時間を保ちつつ、皮膜強度1000%以上、最大皮膜強度0.2MPa以上となる結果が得られた。一方、反応性基含有ノニオン性界面活性剤を使用しない系では皮膜の伸び・強度が両立できておらず、ノニオン性界面活性剤を使用しない系ではセメント混和性・可使時間が不足する結果となった。

Claims

反応性不飽和基を有するノニオン性界面活性剤が乳化剤として用いられたことを特徴とするセメント混和用アクリル樹脂エマルジョン。
アクリル樹脂エマルジョンを構成するアクリル系単量体として、アクリロニトリルまたは水酸基含有単量体を含むことを特徴とする請求項１記載のセメント混和用アクリル樹脂エマルジョン。
ガラス転移温度が−３０℃以上であり、乾燥皮膜の伸びが１０００％以上かつ皮膜強度が０．２MPa以上であることを特徴とする請求項１または２記載のセメント混和用アクリル樹脂エマルジョン。