JP4421247B2 - リン酸エステル又はその塩の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はセメント等を含有する水硬性組成物用の添加剤として用いられるリン酸エステル又はその塩の製造方法に関する。

従来より、水硬性組成物用添加剤として、リン酸エステル系の添加剤を用いる技術が開示されている。例えば、特許文献１には、特定のポリカルボン酸系セメント分散剤と、特定の非イオン化合物と、ＡＥ剤に用いる化合物から選ばれた１種としてポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステルとを含有する添加剤組成物を使用する技術が開示されている。特許文献２には、セメント分散剤として特定構造のリン酸エステルと特定の非イオン界面活性剤との組成物が開示されている。

一方、リン酸エステルの製造方法について特許文献３には、以下の従来技術が開示されている。
（１）有機ヒドロキシ化合物（Ｒ'ＯＨ以下と記す）に五酸化リンを反応させる方法（特許文献３の従来の技術中、１の方法）。
（２）Ｒ'ＯＨにあらかじめ一定の水を添加してから五酸化リンを反応させる方法（特許文献３の従来の技術中、２の方法）。
（３）Ｒ'ＯＨにオルトリン酸及び五酸化リンを反応させる方法（特許文献３のの従来の技術中、３の方法）。
（４）Ｒ'ＯＨとポリリン酸を反応させる方法（特許文献３のの従来の技術中、４の方法）。
（５）特定のリン酸化剤、水及びＲ'ＯＨを特定モル比で反応させる方法（特許文献３のの従来の技術中、５の方法）。

更に、当該特許文献３には、以下の技術が開示されている。
（６）（５）の方法で得られたリン酸エステル中のピロリン酸のピロリン酸結合を、特定条件下で、加水分解して得る方法。
特許２５０８１１３号明細書 特開平１−２１９０５０号公報 特公平３−３３１６０号公報

近年、コンクリートの高耐久化指向が強まってきており、例えば、コンクリートに使用される単位水量を低減して高強度化することが行われており、この傾向は今後も増加するものと予測される。単位水量の低減には、減水性と流動保持性に優れるポリカルボン酸系減水剤が用いられている。しかし、単位水量の低減に伴い、フレッシュ・コンクリート粘性（以下、コンクリート粘性ともいう）が増加し、ポンプ圧送、打ち込み、型枠への充填といった作業性、施工性が低下するという問題もある。この粘性増大の問題については、ポリカルボン酸系減水剤でもまだ十分解決されておらず、よりコンクリート粘性低減効果の高い添加剤が望まれている。

しかし、特許文献１は、当該水硬性組成物に対する粘性低減効果の点では要求を完全に満たしてはおらず、特許文献２の技術を用いても、リン酸エステルと界面活性剤の合計の濃度を実用上要望される２０重量％以上とした溶液を調製すると、当該溶液の粘性が大きくなったり、均一な溶液を得ることができなくなり、水硬性組成物へ添加する際の取扱いがし難い物となる。

また、特許文献３では、得られるリン酸エステルの水硬性組成物用添加剤としての適否は何ら開示されていない。

本発明の課題は、水硬性組成物に対して、優れた粘性低減効果及び流動性（以上を、「フレッシュ性状」ともいう）を示し、水溶液性状、即ち、水溶液自身が適度な粘性を有し、かつ、均一であるため、水硬性組成物への添加作業性が良く、添加後の水硬性組成物のフレッシュ性状を安定に得ることができる性能の良好な水硬性組成物用添加剤が得られるリン酸エステル又はその塩の製造方法を提供することである。

本発明は、リン酸化剤を用いて、下記一般式（１）で表されるポリエーテル化合物をリン酸化して得られたピロリン酸結合を有する反応生成物に、水を加えて、ピロリン酸結合を加水分解する工程を有する、水硬性組成物用添加剤として用いられるリン酸エステル又はその塩の製造方法に関する。
Ｒ¹−Ｏ(ＡＯ)_n−Ｈ （１）
〔式中、Ｒ¹はヘテロ原子を含んでいても良い炭化水素基、ＡＯはオキシアルキレン基、ｎは平均付加モル数を示す。〕

本発明により製造されたリン酸エステルは、水硬性組成物用添加剤に要求される性能、すなわち、水硬性組成物に対する粘性低減効果や水溶液性状が良好であるため、優れた水硬性組成物用添加剤を得ることができる。

本発明者等は、種々製造方法で得られるリン酸エステル含有物の組成及びリン酸エステルの構造と水硬性組成物のフレシュ性状及び当該リン酸エステル化合物の水溶液性状との関係を検討した結果、以下の知見を得ることができた。

（１）リン酸エステルを水硬性組成物用添加剤として使用する場合、工業的な使い易さの観点から、リン酸エステルが水に可溶化することが必要である。リン酸エステルを水溶液にするには、リン酸エステルがリン酸と特定の基を有するポリエーテル化合物とのエステル（以下、リン酸ＡＯエステルともいう）を主成分とすることが必要である。

（２）リン酸ＡＯエステルを含む水硬性組成物用添加剤を水溶液として使用する場合、水硬性組成物のフレッシュ性状の安定性と工業的な使い易さの観点から、当該水溶液は粘性が低いことが好ましい。当該水溶液を適度な粘性に調整するには、リン酸ＡＯエステルを製造する際に生成するピロリン酸モノエステル及びピロリン酸ジエステル（以下、両者を合わせて、ピロリン酸エステルともいう）含有量が小さいことが必要である。その量が過剰になると、添加剤水溶液の粘度が増大したり、常温での添加剤水溶液の流動性が著しく低下したりするため、ポンプ輸送での水硬性組成物への添加が困難となる。また、添加剤を添加した水硬性組成物をミキサー等で混合する場合に、添加剤の溶け残りが生じることがあり、均一な混合ができず、水硬性組成物のフレッシュ性状（粘性及び流動性）が不安定となることがあることがわかった。

（３）水硬性組成物のフレッシュ性状において、水硬性組成物の粘性を低減するには、リン酸ＡＯエステル中のモノエステル体の含有比が大きいことが好ましい。

特許文献３の１による方法で製造されるリン酸ＡＯエステルでは、モノエステル体とジエステル体がほぼ等モル混合物となり、上記（３）の要件を具備しない。また、特許文献３の２、３、４、５による方法で製造されるリン酸ＡＯエステルでは、上記（２）の要件（ピロリン酸エステルの含有量が小さいこと）を具備しない。

特許文献３に係る発明により製造されるリン酸エステルは、アルキルリン酸エステルであるために、上記（１）の要件を具備しない。

本発明者等は、さらにリン酸エステルの構造と、その製造方法の観点から検討を進めた結果、特定構造のポリエーテル化合物をリン酸化した後、ピロリン酸結合を加水分解することで、本発明の課題を解決できるリン酸エステルが得られることを見出した。

本発明に係るリン酸エステル又はその塩（以下、（Ａ）成分という）の製造方法について説明する。通常、ポリエーテル化合物のリン酸化では、リン酸エステル（モノエステル体、ジエステル体、トリエステル体）、リン酸、ピロリン酸エステル（モノエステル体、ジエステル体、主としてジエステル体）、ピロリン酸などを含む混合物が得られると考えられる。本発明で製造される（Ａ）成分は、このうち、リン酸エステルのモノエステル体の比率が高いものが好ましい。

本発明では、リン酸化剤、好ましくはオルトリン酸に換算して１００重量％以上の濃度のリン酸化剤を用いて、ポリエーテル化合物をリン酸化して得られたピロリン酸結合を有する反応生成物に水を加えて、ピロリン酸結合を加水分解する方法により（Ａ）成分を製造する。ここで、ピロリン酸結合の加水分解とは、ピロリン酸結合を有する化合物、例えばピロリン酸モノエステル、ピロリン酸ジエステル等の化合物が加水分解されることを意味する。

リン酸化剤としては、水溶液性状及び水硬性組成物の硬化物性の観点から、無水リン酸、リン酸及びポリリン酸から選ばれる１種以上のリン酸化剤を用いることが好ましく、リン酸エステルの製造効率の観点から、無水リン酸及びリン酸から選ばれる１種以上のリン酸化剤を用いることがさらに好ましい。

ポリエーテル化合物は、アルコール等にアルキレンオキサイドを付加したものであり、メタノール等の沸点の低いアルコールにアルキレンオキサイドを付加する場合は、水の発生を少なくできる触媒を選択することが望ましい。あるいは、市販されているアルコールのアルキレンオキサイド付加物を原料として、リン酸エステル化反応によって得ることもできる。アルコールとして、天然アルコールや合成アルコールを使用でき、リン酸エステルを含む添加剤水溶液の水溶液性状（水溶液の粘度及び水溶液の均一性）の観点から、環状骨格を持たない炭化水素基を有するものでは炭素数８〜２２、更に１０〜２０が好ましく、特にアルキル基では炭素数１２〜１６が好ましく、アルケニル基では炭素数１６〜２０がそれぞれ好ましく、特に好ましくはミリスチル基、オレイル基である。また、環状骨格を持つ炭化水素基を有するものでは炭素数６〜３５が好ましく、特に好ましくは２若しくは３のベンゼン環を有する炭化水素基、ロジン由来の炭化水素基を有するもの、ステロール骨格を有する炭化水素基を有するものである。なお、これらの炭化水素基は、一般式（１）のＲ¹に相当する。一般式（１）のＲ¹は、窒素、酸素、硫黄等のヘテロ原子を含んでいても良い炭化水素基であり、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アリール基を有する炭化水素基（水素原子の一部をアリール基で置換した炭化水素基）等が挙げられ、上記アルコールの記述から、具体的には、炭素数８〜２２の環状骨格を持たない炭化水素基（特に炭素数１２〜１６のアルキル基、なかでもミリスチル基及び炭素数１６〜２０のアルケニル基、なかでもオレイル基）及び炭素数６〜３５の環状骨格を持つ炭化水素基（特にロジン由来の炭化水素基、ステロール骨格を有する炭化水素基、ベンゼン環を有する炭化水素基）が挙げられる。

アルキレンオキサイドは炭素数２〜４のものが好ましく、エチレンオキサイド（以下、ＥＯと表記する）、プロピレンオキサイド（以下、ＰＯと表記する）、ブチレンオキサイドが挙げられ、好ましくはＥＯ、又はＥＯとＰＯの併用が好ましく、特に好ましくはＥＯである。ｎは平均付加モル数であり、好ましくは１〜５０の数を示す。水硬性組成物の流動性の観点から、ｎは３〜３５、更に５〜３０、特に１０〜２５の数が好ましい。また、アルカリ土類金属の水酸化物触媒、三フッ化ホウ素等の酸触媒、ハイドロタルサイト類あるいはＺｎ、Ａｌ、Ｍｇ等の複合酸化物を含有してなる触媒を使用して製造した、分子量分布範囲の狭いポリエーテル化合物（ナロー化エトキシレート）を使用することも可能であり、水硬性組成物の流動性の観点から、好ましい。これにより、一般式（１）で表されるポリエーテル化合物が得られる。

リン酸化反応は、通常の製造方法に準じて反応系、反応温度、反応時間等を設定すればよい。

本発明では、リン酸化反応により得られたピロリン酸結合を有する反応生成物に水を加えて、ピロリン酸結合を加水分解する。加水分解操作は、リン酸化した後、系内に存在するピロリン酸結合を有する化合物のピロリン酸結合を加水分解するに足りる量、すなわち、ピロリン酸結合を有する化合物と等モル以上の水を加え加水分解すればよいが、加水分解を速やかに行うためには過剰の水を加えるのが好ましい。

好ましくは仕込み原料の合計（ポリエーテル化合物とリン酸化剤の合計）に対して１〜１５重量％、更に３〜１０重量％の水を加えて加水分解を行う。この場合、系内に存在するピロリン酸結合の加水分解反応の確認は、³¹Ｐ−ＮＭＲ測定により行うことができる。また、（Ａ）成分のＡＶ１〔（Ａ）成分の１ｇを第一当量点まで中和するのに必要なＫＯＨのｍｇ数、以下同様〕、ＡＶ２〔（Ａ）成分の１ｇを第二当量点まで中和するのに必要なＫＯＨのｍｇ数、以下同様〕を、水を添加後測定していくと、ＡＶ２が上昇し（ＡＶ１は一定）やがてピロリン酸エステルの消滅と共に一定になることでも確認できる。

加水分解の温度は、５０〜１００℃が好ましく、加水分解反応を速やかに行いかつリン酸エステルの熱分解を避けるためには７０〜９０℃で行うのがより好ましい。

なお、加水分解のための水は、リン酸化反応の前や反応開始時に添加すると（Ａ）成分の生成が妨げられることがあるので、反応開始以降に添加する必要がある。

水硬性組成物の粘性の観点から、系内のリン酸エステルのモノエステル体とエステルの全量の重量比が、モノエステル体／エステルの全量で０．４以上、更に０．５〜０．９５、更に０．６５〜０．９５、特に０．７〜０．９５であることが好ましく、かかる含有率を達成するには、ジエステル体の生成を抑制しつつ、ピロリン酸エステルを効率よく加水分解し、モノエステル体を得ることが重要である。そのために、系中のピロリン酸エステルの割合が、リン酸化剤及びポリエーテル化合物の仕込全量に対して８重量％以上、さらに好ましくは２０重量％以上となっている状態で加水分解を開始することが好ましい。

ここに、エステルの全量とは、系内のリン酸基を含む全てのエステル（リン酸エステル型の結合を有する全ての化合物）をいい、ピロリン酸エステルとはモノエステル体とジエステル体をいう。従って上記における「エステル」には、本発明で定義する「リン酸エステル」以外の化合物も含まれ得る。

リン酸エステル水溶液の粘性の観点から、系内のピロリン酸エステル、特にピロリン酸ジエステルの含有率は低いことが好ましいので、系内に存在するピロリン酸エステルの割合が、反応生成物中に５重量％未満となるまで加水分解を行うことが好ましい。特には、系内に存在するピロリン酸エステルの割合が、系内のエステルの全量に対して５重量％未満、更に３重量％未満、特に２重量％未満となるまで加水分解を行うことが好ましい。

次に、上記製造方法により製造された（Ａ）成分について説明する。
本発明の方法により製造された（Ａ）成分を、水硬性組成物用添加剤として用いることで、コンクリート等の水硬性組成物のフレッシュ性状が良好で水溶液性状に優れた添加剤が得られる。

（Ａ）成分の塩として、例えばアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩が挙げられ、好ましくはアルカリ金属塩、水酸基置換アルキルアミン塩であり、特に好ましくはカリウム塩、ナトリウム塩、トリエタノールアミン塩であり、水溶液性状の観点から、さらに特に好ましくはナトリウム塩、カリウム塩、最も好ましくはカリウム塩である。（Ａ）成分の製造工程において、塩は加水分解終了後、アルカリ又はアルカリ水溶液を添加することにより形成できる。塩は、（Ａ）成分の全部でも一部でもよい。

（Ａ）成分のモノエステル体とジエステル体は、それぞれ一般式（１−１）で表される構造のものが好ましい。

〔式中、Ｒ¹は、炭素数１２〜１６のアルキル基、好ましくはミリスチル基、炭素数１６〜２０のアルケニル基、好ましくはオレイル基、ロジン由来の炭素数６〜３５の炭化水素基、ステロール骨格を有する炭素数６〜３５の炭化水素基、又はベンゼン環を有する炭素数６〜３５の炭化水素基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、ｎは平均付加モル数であり１〜５０の数を示す。ｋは１又は２、Ｍは水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基又は水酸基置換アルキルアンモニウム基を示す。〕

一般式（１−１）において、ｋが１のときの２個のＭ、ｋが２のときの２個のＲ¹とｎは、ぞれぞれ異なっていてもよい。

本発明により製造された（Ａ）成分は、（Ｂ１）炭素数８〜２６のアルキル基もしくはアルケニル基又は環状骨格を持つ炭素数６〜３５の炭化水素基と、炭素数２〜４のオキシアルキレン基から構成され、平均付加モル数が３〜４００であるポリオキシアルキレン基とを有する非イオン性化合物〔以下、（Ｂ１）成分という〕、及び（Ｂ２）炭素数８〜２６のアルキル基もしくはアルケニル基又は環状骨格を持つ炭素数６〜３５の炭化水素基と、炭素数２〜４のオキシアルキレン基から構成され、平均付加モル数が５〜４００であるポリオキシアルキレン基とを有するイオン性化合物（前記（Ａ）成分を除く）〔以下、（Ｂ２）成分という〕より選ばれる１種類以上の化合物（Ｂ）〔以下、（Ｂ）成分という〕を含有する水硬性組成物用添加剤に用いられることが好ましい。該添加剤の水溶液性状の観点から、（Ｂ１）の方が、（Ｂ２）よりも好ましい。

（Ｂ）成分のうち、（Ｂ１）成分としては、一般式（２）で表される化合物、一般式（３）で表される化合物及び一般式（４）で表される化合物から選ばれる一種以上の化合物、及び、その他にポリオキシアルキレンソルビタンアルキルエステル、ポリオキシアルキレングリセリンアルキルエステル、ポリオキシアルキレン硬化ヒマシ油等が挙げられ、該添加剤の水溶液粘性の観点から、一般式（２）で表される化合物、一般式（３）で表される化合物及び一般式（４）で表される化合物から選ばれる一種以上の化合物が好ましい。（Ｂ１）成分としては、特に一般式（２）の非イオン性化合物が好ましい。
Ｒ²−Ｏ−(ＡＯ)_p−Ｒ （２）
Ｒ³−ＣＯＯ−(ＡＯ)_q−Ｒ⁴ （３）
Ｒ⁵−ＮＨ_(2-t)〔(ＡＯ)_s−Ｈ〕_t （４）
〔式中、Ｒ²、Ｒ³及びＲ⁵は、それぞれ炭素数８〜２６のアルキル基もしくはアルケニル基又は環状骨格を持つ炭素数６〜３５の炭化水素基、Ｒ及びＲ⁴は、それぞれ水素原子、炭素数１〜２６のアルキル基もしくはアルケニル基又は環状骨格を持つ炭素数６〜３５の炭化水素基、好ましくは水素原子、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基、ｐ、ｑ及びｓは、それぞれ平均付加モル数であり３〜４００、好ましくは５〜２００、より好ましくは８〜１５０の数、ｔは１又は２を示す。ｔが２のときの２個の(ＡＯ)_sは異なっていてもよい。〕

また、（Ｂ２）成分としては、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩やポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボン酸塩が好ましい。これらのポリオキシアルキレン部分の構造（炭素数、平均付加モル数等）やアルキル基の炭素数等については、（Ｂ１）成分と同様である。

水硬性組成物の粘性低減の観点から、（Ａ）／（Ｂ）の重量比は、９９／１〜１０／９０が好ましく、更に９０／１０〜３０／７０が好ましく、特に８０／２０〜４５／５５が好ましい。

本発明により製造された（Ａ）成分は、ポリカルボン酸系重合体、特に一般式（５）で表される単量体由来の構成単位と、一般式（６）で表される単量体由来の構成単位及び一般式（７）で表される単量体由来の構成単位から選ばれる一種以上の構成単位とを有する共重合体（Ｃ）〔以下、（Ｃ）成分という〕を含有する水硬性組成物用添加剤に用いられることが好ましい。当該添加剤は、（Ｂ）成分を含有することが好ましい。

〔式中、
Ｒ⁶、Ｒ⁷：それぞれ水素原子又はメチル基
ｍ：０〜２の数
Ｒ⁸：水素原子又は−ＣＯＯ(ＡＯ)_n1Ｙ
ｐ：０又は１の数
ＡＯ：炭素数２〜４のオキシアルキレン基又はオキシスチレン基
ｎ１：平均付加モル数であり１〜３００の数
Ｙ：水素原子又は炭素数１〜１８のアルキル基もしくはアルケニル基
を表す。〕

〔式中、
Ｒ⁹〜Ｒ¹¹：それぞれ、水素原子、メチル基又は(ＣＨ₂)_m1ＣＯＯＭ²であり、(ＣＨ₂)_m1ＣＯＯＭ²はＣＯＯＭ¹又は他の(ＣＨ₂)_m1ＣＯＯＭ²と無水物を形成していてもよく、その場合、それらの基のＭ¹、Ｍ²は存在しない。
Ｍ¹、Ｍ²：それぞれ、水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基又は水酸基置換アルキルアンモニウム基
ｍ１：０〜２の数

Ｚ：水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基又は水酸基置換アルキルアンモニウム基
を表す。〕

（Ｃ）成分の重量平均分子量〔ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法、ポリエチレングリコール換算、カラム：G4000PWXL ＋ G2500PWXL（東ソー（株）製）、溶離液：0.2Mリン酸緩衝液／アセトニトリル＝７／３（体積比）〕は、水硬性粉体に対する充分な流動性及び流動保持性を得るため、１０００〜２０万が好ましく、１．５万〜１０万が特に好ましい。

（Ａ）成分と（Ｃ）成分の重量比は、（Ａ）／（Ｃ）＝９９／１〜１０／９０、更に９０／１０〜３０／７０、特に８０／２０〜４５／５５であることが、粘性低減効果と流動保持効果の点で好ましい。

また、本発明の（Ａ）成分が用いられる水硬性組成物用添加剤は、ＡＥ剤、流動化剤、遅延剤、早強剤、促進剤、起泡剤、保水剤、増粘剤、防水剤、消泡剤、収縮低減剤、水溶性高分子、界面活性剤各種等や珪石粉末、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカフューム等を含有していてもよい。

実施例１
以下の製造例Ａ−１〜Ａ−２に準じて表１に示す（Ａ）成分（便宜的に比較例も（Ａ）成分として表記した）を製造した。なお、表１中、リン酸化剤モル比は、原料化合物／リン酸化剤のモル比であり、リン酸化剤はオルトリン酸換算のモル数を用いた。また、水添加量は、仕込み原料の合計に対する重量％である。

（１）製造例Ａ−１
撹拌機付き反応容器に、オレイルアルコールのＥＯ付加物（平均付加モル数２０、水酸基価４９．９）５００ｇ（０．４４モル）を仕込み、撹拌しながら窒素置換し、窒素雰囲気とした。約８０℃まで加熱し、減圧下で含有水分を除去した。常圧、約４０℃に戻した後、市販無水リン酸（純度９８％）を３２．２ｇ（０．２２モル）添加した。無水リン酸の添加は３回に分けて行った。添加後、液温度を７０℃に調整し、約６時間熟成を行った。反応生成物の酸価１を測定し、酸価１に対して中和度が０．５から１．０であって、且つ濃度が２０重量％となるように、水道水と４８％−水酸化カリウム水溶液で調整し、表１中の（Ａ）成分ａ−１を得た。同様の方法によって（Ａ）成分ａ−９、ａ−１１を得た。また、ａ−２は市販無水リン酸（純度９８％）の添加量を２５．８ｇ（０．１８モル）とし、ａ−３は２１．５ｇ（０．１５モル）として得た。

（２）製造例Ａ−２
撹拌機付き反応容器に、オレイルアルコールのＥＯ付加物（平均付加モル数２０、水酸基価４９．９）５００ｇ（０．４４モル）を仕込み、撹拌しながら窒素置換し、窒素雰囲気とした。約８０℃まで加熱し、減圧下で含有水分を除去した。常圧、約４０℃に戻した後、市販無水リン酸（純度９８％）を３２．２ｇ（０．２２モル）添加した。無水リン酸の添加は３回に分けて行った。添加後、液温度を７０℃に調整し、約６時間熟成を行った。更に加水分解用水を添加し、表１に示した条件で加水分解反応を行った。反応生成物の酸価１を測定し、酸価１に対して中和度が０．５から１．０であって、且つ濃度が２０重量％となるように、水道水と４８％−水酸化カリウム水溶液で調整し、表１中の（Ａ）成分ａ−４を得た。

なお、この方法は、上記製造例Ａ−１のａ−１の反応後、更に加水分解を行う方法に相当し、上記製造例Ａ−１では、リン酸化反応がほぼ進行していることから、系内に存在するピロリン酸エステルのリン酸化剤及びポリエーテル化合物の仕込全量に対する割合は、系内に存在するピロリン酸エステルの系内に存在するエステルの全量に対する割合（表１中のピロリン酸エステル比率）とほぼ同じになる。従って、この製造例Ａ−２では、ａ−１について、実質的に、系内に存在するピロリン酸エステルの割合が、リン酸化剤及びポリエーテル化合物の仕込全量に対して３９重量％程度となっている状態で加水分解を開始したことになる。

同様に、ａ−２、ａ−９、ａ−１１について更に加水分解したものに相当するのが、それぞれａ−５、ａ−１０、ａ−１２であり、ａ−３について更に加水分解したものに相当するのが、ａ−６、ａ−７、ａ−８である。なお、ａ−５は、ａ−４の製法において、市販無水リン酸（純度９８％）の添加量を２５．８ｇ（０．１８モル）とし、ａ−６、ａ−７、ａ−８は、ａ−４の製法において、２１．５ｇ（０．１５モル）として得た。また、ａ−４と同様の方法によって（Ａ）成分ａ−１３、ａ−１４を得た。

（３）モノエステル体、ピロリン酸エステル比率
表１中のモノエステル体比率、ピロリン酸エステル体比率は、³¹Ｐ−ＮＭＲ測定により（Ａ）成分中に含まれるリン酸モノエステル、リン酸ジエステル、ピロリン酸モノエステル、ピロリン酸ジエステル、リン酸トリエステル、ピロリン酸、リン酸を定量して算出した（内部標準試料としてトリメチルフォスフェートを使用）。ここで、測定装置は、ＵＮＩＴＹ ＩＮＯＶＡ ３００（ＶＡＲＩＡＮ社）を用い、測定条件は、パルス幅９０°パルス（１７．２μｓ）、待ち時間３０ｓ（ｔ１の５倍以上）とした。スペクトル分解能向上のために、前処理として、２０重量％水溶液のサンプル１体積に対して、２体積の重メタノールを加え、更に上記で測定したサンプルの酸価３に対して中和度１．０に相当する水酸化カリウムを２０重量％水酸化カリウム水溶液で添加した。ポリエーテル化合物の分子量は、それぞれの水酸基価より求めた。

試験例１（水硬性組成物用添加剤の評価）
表１の（Ａ）成分と、表２の（Ｂ）成分及び表３の（Ｃ）成分を、表４、５の割合で用いて水硬性組成物用添加剤を調製し、以下の評価を行った。結果を表４、５に示す。

（１）水溶液の状態
添加剤水溶液〔（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分の合計の濃度が２０重量％となる水溶液〕の状態を水溶液調製後２０℃で２４時間静置後、目視で観察した。水溶液が均一である場合は、２０℃における粘度を、Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ ＤＶII＋（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ社製）を使用して測定し、以下の基準で水溶液の状態を評価した。この評価が△、○又は◎であれば、ポンプ輸送性等において問題のない水溶液性状を有する添加剤が提供できる。
◎：粘度が１５０ｍＰａ．ｓ未満
○：粘度が１５０ｍＰａ．ｓ以上３００ｍＰａ．ｓ未満
△：粘度が３００ｍＰａ・ｓ以上５００ｍＰａ．ｓ未満
×：粘度が５００ｍＰａ．ｓ以上、又は水溶液が不均一

（２）セメントに対する添加率の決定
（２−１）コンクリート配合
セメント：１２．３９ｋｇ（太平洋セメント株式会社製普通ポルトランドセメントと住友大阪セメント株式会社製普通ポルトランドセメントの１：１混合物、比重３．１６）
水道水：４．９５ｋｇ（添加剤及び消泡剤を含む）
砂：２３．７９ｋｇ（千葉県君津産陸砂、表乾比重２．６３）
砂利：２８．８ｋｇ（鳥形山産石灰砕石、表乾比重２．７２）

（２−２）評価方法
上記コンクリート配合における水道水（練り混ぜ水）に添加剤水溶液〔（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分の合計の濃度が２０重量％となる水溶液〕を添加した。このとき必要に応じて消泡剤として、脂肪酸エステル系消泡剤フォームレックス７９７（日華化学社製）とシリコーン系消泡剤アンチフォーム０１３Ｂ（ダウ・コーニング・アジア社製；ポリオルガノシロキサン系）を添加した。

次いで、パン型ミキサー（太平洋機工社製）に、砂利、約半量の砂、セメント、残部の砂の順に投入した。空練りを１０秒間行った後、すばやく上記練り混ぜ水を撹拌して均一にして添加し、６０秒間練り混ぜた。得られたコンクリートについて、ＪＩＳ Ａ １１０１に基づいてスランプフローを測定した。その際、スランプフロー４２０±２０mmとなるように添加剤の添加率を調整した。

表４、５のコンクリート流動性は、添加率を調整してもスランプフロー４２０±２０ｍｍにならない場合「×」とした。

（３）コンクリート流動性の安定性
上記（２）で得られた添加率で、上記（２−２）において練り混ぜ水を撹拌せずに使用し、同様にスランプフローを測定した。同様の試験を更に２回行い、合計３回のスランプフローの結果が、（２）のスランプフロー値と比較して全て±４０mm以内であればコンクリート流動性の安定性は○、１回でも±４０mm以上の差がでた場合にはコンクリート流動性安定性は×とした。○の場合は添加剤がコンクリート中で均一に溶解し、流動性を発揮しているが、×の場合はコンクリート中で溶け残ったりして、本来の流動性を発揮していないことを示している。

（４）コンクリート流動性の経時安定性
上記（２）において、製造されたコンクリートを角型コンテナー（通称練り板）に静置保管し、コンクリート混練直後より３０分後、６０分後、９０分後のコンクリートのスランプフロー（ＪＩＳ Ａ １１０１に基づいて）をそれぞれ測定した。ただし、測定前にスコップを用いて練り返しを行った。

（５）コンクリート粘性
コンクリート粘性を直接的に測定することは困難なので、上記（２）で調製したコンクリートをふるい（開き目４．７５ｍｍ）に通して採取したモルタルの粘性を測定し、コンクリート粘性として評価した。採取したモルタル２０００ｇを、１０００ｍｌステンレスビーカーに入れ、長さ（ビーカー直径方向の長さ）１０ｃｍ、高さ（ビーカー高さ方向の長さ）５ｃｍの撹拌羽を備えたスターラー（東京理化器械（株）製、マゼラＺ−２３１０）で、当該モルタルを１分間５０ｒｐｍで撹拌したときの、スターラーにかかる負荷電力（Ｗ）を求め、モルタル粘性の尺度とした。負荷電力が小さいほどモルタルの粘性が低い。

表３中の製造例Ｃ−１〜Ｃ−３は、以下の通りである。

（１）製造例Ｃ−１
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び環流冷却器を備えたガラス製反応容器に、水３６６重量部を仕込み、窒素置換を行った。続いて窒素雰囲気下で８０℃まで昇温した後、メタノールＥＯ（平均付加モル数１２０）付加物・メタクリル酸モノエステルの６０％水溶液８９８重量部及びメタクリル酸３４．４重量部を混合した液と、５％−２−メルカプトエタノール水溶液６２．３重量部と、５％−過硫酸アンモニウム水溶液６８．４重量部の３液を同時に滴下し、３液とも９０分かけて滴下を終了させた。次に同温で１時間熟成した後、５％−過硫酸アンモニウム水溶液２２．８重量部を３０分かけて滴下し、滴下後同温で２時間熟成させた。更に、４８％−水酸化ナトリウム水溶液２３．３重量部を加えて中和した後、３５％−過酸化水素水８．０重量部を添加し、９０℃まで昇温し、同温にて１時間保持した後、冷却し重量平均分子量５３，０００の共重合体（ナトリウム塩、中和度７０％）ｃ−１を得た。

（２）製造例Ｃ−２
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び環流冷却器を備えたガラス製反応容器に、水７０モルを仕込み、撹拌しながら窒素置換し、窒素雰囲気下で７５℃まで昇温した、メタノールＥＯ（平均付加モル数１２０）付加物・メタクリル酸モノエステル０．１モルとアクリル酸メチル０．７モルとメタクリル酸０．２モルとを混合溶解したものと、２０％−過硫酸アンモニウム水溶液０．０５モル（有効分換算、以下、本製造例の水溶液について同様）と、２０％−２−メルカプトエタノール水溶液０．１モルとの３者を一緒に２時間かけて滴下した。次に２０％−過硫酸アンモニウム水溶液０．０２モルを３０分かけて滴下し、１時間同温度（７５℃）で熟成した。熟成後９５℃に昇温して３５％−過酸化水素水０．２モルを３０分かけて滴下し、２時間同温（９５℃）で熟成後、４８％−水酸化ナトリウム水溶液０．０７モルを添加し、重量平均分子量４０，０００の共重合体ｃ−２を得た。

（３）製造例Ｃ−３
特開２００１−１８０９９８号公報の実施例８に準じて共重合体ｃ−３を得た。但し、該公報における単量体（Ａ−IV）に代えて、メタノールＥＯ（平均付加モル数１２０）付加物・メタクリル酸モノエステルを使用した。

Claims (5)

1. リン酸化剤を用いて、下記一般式（１）で表されるポリエーテル化合物をリン酸化して得られたピロリン酸結合を有する反応生成物に、水を加えて、ピロリン酸結合を加水分解する工程を有する、水硬性組成物用添加剤として用いられるリン酸エステル又はその塩の製造方法であって、
   系内に存在するリン酸モノエステル又はその塩（以下、モノエステル体という）とエステルの全量の重量比が、モノエステル体／エステルの全量で０．６５〜０．９５となるまで加水分解を行う、
   リン酸エステル又はその塩の製造方法。
   Ｒ¹−Ｏ(ＡＯ)_n−Ｈ （１）
   〔式中、Ｒ¹はヘテロ原子を含んでいても良い、炭素数８〜２２の環状骨格を持たない炭化水素基、ＡＯはオキシアルキレン基、ｎは平均付加モル数を示し５〜３０の数である。〕
2. オルトリン酸に換算して１００重量％以上の濃度のリン酸化剤を用いる請求項１の製造方法。
3. リン酸化剤が、無水リン酸、ポリリン酸及びリン酸から選ばれる１種以上のリン酸化剤である請求項１又は２記載の製造方法。
4. 系内に存在するピロリン酸エステルの割合が、リン酸化剤及びポリエーテル化合物の仕込全量に対して８重量％以上となっている状態で加水分解を開始する、請求項１〜３の何れか記載の製造方法。
5. 系内に存在するピロリン酸エステルの割合が、系内のエステルの全量に対して５重量％未満となるまで加水分解を行う請求項１〜４の何れか１項記載の製造方法。