JP4538035B2 - セメント分散剤およびセメント組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、セメント分散剤およびセメント組成物に関する。詳しくは、特定の温度範囲でアルキレンオキシドを付加反応したポリアルキレングリコールエーテル系単量体を用いて合成した、高い減水率を達成できるセメント分散剤、および、そのようなセメント分散剤を含んでなるセメント組成物に関する。
昨今のコンクリート業界では、コンクリート建造物の耐久性と強度の向上が強く求められ、単位水量の低減が重要な課題であり、高性能ＡＥ減水剤の開発が各混和剤メーカーで精力的に行われている。これらの中で、ポリカルボン酸系高性能ＡＥ減水剤は、他のナフタレン系等の高性能ＡＥ減水剤では達成できない極めて高い減水性を発揮するという優れた特徴を有するが、減水性能は未だ十分ではない。
本発明の目的は、減水性能を改善するセメント分散剤およびそれを含んでなるセメント組成物を提供することにある。
本発明者らは、特定のセメント分散剤用ポリカルボン酸が高い減水性能を発揮する優れたセメント分散剤であることを見い出し、本発明を完成するに到った。即ち、本発明は、以下に説明する、高い減水性能を発揮するセメント分散剤およびそれを含んでなるセメント組成物を提供するものである。
本発明にかかるセメント分散剤は、ポリアルキレングリコールを側鎖に有するポリアルキレングリコール系単量体単位およびカルボン酸系単量体単位を含むポリカルボン酸を含有してなるセメント分散剤であって、
該ポリアルキレングリコール系単量体単位を与えるポリアルキレングリコール系単量体として、３−メチル−３−ブテン−１−オールに炭素数２〜４のアルキレンオキシドを８０〜１５５℃の温度範囲で５〜１００モル付加反応させて得られるポリアルキレングリコールエーテル系単量体が用いられており、
この単量体は、分子量分布のメインピークの高分子量側にピークを有しないか、または、ピークを有する場合には、前記高分子量側のピークとメインピークの合計面積に対する前記高分子量側のピークの面積が８％以下の単量体である、
ことを特徴とする。
上記の本発明において、前述した諸目的は、側鎖となるポリアルキレングリコールがアルキレンオキシドを８０〜１５５℃の範囲で付加してなるものであって、かつ、該ポリアルキレングリコール系単量体単位を与えるポリアルキレングリコール系単量体として、分子量分布のメインピークの高分子量側にピークを有しないか、または、ピークを有する場合には、前記高分子量側のピークとメインピークの合計面積に対する前記高分子量側のピークの面積が８％以下のものを用いることによって達成される。
本発明にかかるセメント分散剤は、ポリアルキレングリコールを側鎖に有するポリアルキレングリコール系単量体単位およびカルボン酸系単量体単位を含むポリカルボン酸を含有してなるセメント分散剤であって、
該ポリアルキレングリコール系単量体単位を与えるポリアルキレングリコール系単量体として、３−メチル−３−ブテン−１−オールに炭素数２〜４のアルキレンオキシドを８０〜１５５℃の温度範囲で５〜１００モル付加反応させて得られるポリアルキレングリコールエーテル系単量体が用いられており、
この単量体は、分子量分布のメインピークの高分子量側にピークを有しないか、または、ピークを有する場合には、前記高分子量側のピークとメインピークの合計面積に対する前記高分子量側のピークの面積が８％以下の単量体である、
ことを特徴とする。
上記の本発明において、前述した諸目的は、側鎖となるポリアルキレングリコールがアルキレンオキシドを８０〜１５５℃の範囲で付加してなるものであって、かつ、該ポリアルキレングリコール系単量体単位を与えるポリアルキレングリコール系単量体として、分子量分布のメインピークの高分子量側にピークを有しないか、または、ピークを有する場合には、前記高分子量側のピークとメインピークの合計面積に対する前記高分子量側のピークの面積が８％以下のものを用いることによって達成される。
また、（３）
活性水素含有化合物にアルキレンオキシドを８０〜１５５℃の範囲で付加させることを特徴とするポリアルキレングリコールを側鎖に有するセメント分散剤用ポリカルボン酸の製造方法によっても達成される。
さらに、（４）
繰り返し単位として、一般式（１）
活性水素含有化合物にアルキレンオキシドを８０〜１５５℃の範囲で付加させることを特徴とするポリアルキレングリコールを側鎖に有するセメント分散剤用ポリカルボン酸の製造方法によっても達成される。
さらに、（４）
繰り返し単位として、一般式（１）
（但し、式中Ｒ１〜Ｒ３はそれぞれ独立に水素又はメチル基を表わし、Ｒ５Ｏは炭素数２〜４のオキシアルキレン基の１種又は２種以上の混合物を表わし、２種以上の場合はブロック状に付加していてもランダム状に付加していても良く、Ｒ６は水素又は炭素数１〜２２のアルキル基、フェニル基又はアルキルフェニル基（アルキルフェニル基中のアルキル基の炭素数は１〜２２である）を表わし、Ｒ４は−ＣＨ２−、−（ＣＨ２）２−又は−Ｃ（ＣＨ３）２−を表わし、ｐは１〜３００の整数を表わす。）
で示されるポリアルキレングリコールエーテル系単位（Ｉ）と、
一般式（２）
で示されるポリアルキレングリコールエーテル系単位（Ｉ）と、
一般式（２）
（但し、式中Ｍ１、Ｍ２はそれぞれ独立に水素、一価金属、二価金属、アンモニウム又は有機アミンを表わし、Ｘは−ＯＭ２又は−Ｙ−（Ｒ７Ｏ）ｒＲ８を表わし、Ｙは−Ｏ−又は−ＮＨ−を表わし、Ｒ７Ｏは炭素数２〜４のオキシアルキレン基の１種又は２種以上の混合物を表わし、２種以上の場合はブロック状に付加していてもランダム状に付加していても良く、Ｒ８は水素、炭素数１〜２２のアルキル基、フェニル基、アミノアルキル基、アルキルフェニル基又はヒドロキシルアルキル基（アミノアルキル基、アルキルフェニル基、ヒドロキシルアルキル基中のアルキル基の炭素数は１〜２２である）を表わし、ｒは０〜３００の整数を表わす。但し、Ｍ１が結合している酸素と、Ｘが結合している炭素とが結合して酸無水物基（−ＣＯ−Ｏ−ＣＯ−）を構成しているものを含む。この場合Ｍ１とＸは存在しない。）
で示されるジカルボン酸系単位（ＩＩ）を含むセメント分散剤用ポリカルボン酸の製造方法において、繰り返し単位である一般式（Ｉ）を与えるポリアルキレングリコールエーテル系単量体として
一般式（３）
で示されるジカルボン酸系単位（ＩＩ）を含むセメント分散剤用ポリカルボン酸の製造方法において、繰り返し単位である一般式（Ｉ）を与えるポリアルキレングリコールエーテル系単量体として
一般式（３）
（但し、式中Ｒ１〜Ｒ３はそれぞれ独立に水素又はメチル基を表わし、Ｒ４は−ＣＨ２−、−（ＣＨ２）２−又は−Ｃ（ＣＨ３）２−を表わす。）
で示される不飽和アルコール（Ｂ−１）に炭素数２〜４のアルキレンオキシドを８０〜１５５℃の範囲で付加反応させることにより得られるポリアルキレングリコールエーテル系単量体を用いることを特徴とするセメント分散剤用ポリカルボン酸の製造方法によっても達成される。
さらにまた、（５）
繰り返し単位として、一般式（４）
で示される不飽和アルコール（Ｂ−１）に炭素数２〜４のアルキレンオキシドを８０〜１５５℃の範囲で付加反応させることにより得られるポリアルキレングリコールエーテル系単量体を用いることを特徴とするセメント分散剤用ポリカルボン酸の製造方法によっても達成される。
さらにまた、（５）
繰り返し単位として、一般式（４）
（但し、式中Ｒ９は水素又はメチル基を表わし、Ｒ１０Ｏは炭素数２〜４のオキシアルキレン基の１種又は２種以上の混合物を表わし、２種以上の場合はブロック状に付加していてもランダム状に付加していても良く、Ｒ１１は炭素数１〜２２のアルキル基、フェニル基又はアルキルフェニル基（アルキルフェニル基中のアルキル基の炭素数は１〜２２である）を表わし、ｓは１〜３００の整数を表わす。）
で示されるポリアルキレングリコールエステル系単位（ＩＩＩ）と、
一般式（５）
で示されるポリアルキレングリコールエステル系単位（ＩＩＩ）と、
一般式（５）
（但し、式中Ｒ１２は水素又はメチル基を表わし、Ｍ３は水素、一価金属、二価金属、アンモニウム又は有機アミンを表わす。）
で示されるモノカルボン酸単位（ＩＶ）を含むセメント分散剤用ポリカルボン酸の製造方法において、繰り返し単位（ＩＩＩ）を与えるポリアルキレングリコールエステル系単量体を
一般式（６）
で示されるモノカルボン酸単位（ＩＶ）を含むセメント分散剤用ポリカルボン酸の製造方法において、繰り返し単位（ＩＩＩ）を与えるポリアルキレングリコールエステル系単量体を
一般式（６）
（但し、式中Ｒ１０Ｏは炭素数２〜４のオキシアルキレン基の１種又は２種以上の混合物を表わし、２種以上の場合はブロック状に付加していてもランダム状に付加していても良く、Ｒ１１は炭素数１〜２２のアルキル基、フェニル基又はアルキルフェニル基（アルキルフェニル基中のアルキル基の炭素数は１〜２２である）を表わし、ｓは１〜３００の整数を表わす。）
で示されるポリアルキレングリコール（６）と（メタ）アクリル酸とのエステル化または該ポリアルキレングリコール（６）と（メタ）アクリル酸アルキルエステル（（メタ）アクリル酸アルキルエステル中のアルキル基の炭素数は１〜２２である）とのエステル交換により製造する際に、
一般式（７）
で示されるポリアルキレングリコール（６）と（メタ）アクリル酸とのエステル化または該ポリアルキレングリコール（６）と（メタ）アクリル酸アルキルエステル（（メタ）アクリル酸アルキルエステル中のアルキル基の炭素数は１〜２２である）とのエステル交換により製造する際に、
一般式（７）
（Ｒ１１は炭素数１〜２２のアルキル基、フェニル基又はアルキルフェニル基（アルキルフェニル基中のアルキル基の炭素数は１〜２２である）を表わす。）
で示されるアルコール（Ｂ−２）に炭素数２〜４のアルキレンオキシドを８０〜１５５℃の範囲で付加反応させて得られたポリアルキレングリコール（６）を用いることを特徴とするセメント分散剤用ポリカルボン酸の製造方法によっても達成される。
さらにまた、（６）
アルキレンオキシドの付加反応を塩基触媒の存在下に行なうことを特徴とする上記（３）〜（５）のいずれかに示されるセメント分散剤用ポリカルボン酸の製造方法によっても達成される。
で示されるアルコール（Ｂ−２）に炭素数２〜４のアルキレンオキシドを８０〜１５５℃の範囲で付加反応させて得られたポリアルキレングリコール（６）を用いることを特徴とするセメント分散剤用ポリカルボン酸の製造方法によっても達成される。
さらにまた、（６）
アルキレンオキシドの付加反応を塩基触媒の存在下に行なうことを特徴とする上記（３）〜（５）のいずれかに示されるセメント分散剤用ポリカルボン酸の製造方法によっても達成される。
さらにまた、（７）
上記（３）〜（６）に示されるのいずれかの製造方法によって得られたセメント分散剤用ポリカルボン酸を含有してなるセメント分散剤によっても達成される。
さらにまた、（８）
少なくとも、水とセメントとセメント分散剤とを含んでなるセメント組成物において、
前記セメント分散剤として、（１）、（２）又は（７）に示されるセメント分散剤を含有することを特徴とするセメント組成物によっても達成される。
上記（３）〜（６）に示されるのいずれかの製造方法によって得られたセメント分散剤用ポリカルボン酸を含有してなるセメント分散剤によっても達成される。
さらにまた、（８）
少なくとも、水とセメントとセメント分散剤とを含んでなるセメント組成物において、
前記セメント分散剤として、（１）、（２）又は（７）に示されるセメント分散剤を含有することを特徴とするセメント組成物によっても達成される。
本発明のセメント分散剤を用いれば、コンクリート、モルタル等のセメント組成物の高減水率化を達成することができる。
活性水素含有化合物にアルキレンオキシドを付加させてなるポリアルキレングリコールを側鎖に有するポリカルボン酸としては、繰り返し単位（Ｉ）と（ＩＩ）とを含むポリカルボン酸、および、繰り返し単位（ＩＩＩ）と（ＩＶ）とを含むポリカルボン酸が挙げられる。
繰り返し単位（Ｉ）は前記一般式（１）で示されるものである。このような繰り返し単位を与える単量体としては、例えばアリルアルコール、メタリルアルコール、３−メチル−３−ブテン−１−オール、３−メチル−２−ブテン−１−オール、２−メチル−３−ブテン−２−オール等の不飽和アルコールにアルキレンオキシドを１〜３００モル付加した化合物を挙げることができ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
繰り返し単位（Ｉ）は前記一般式（１）で示されるものである。このような繰り返し単位を与える単量体としては、例えばアリルアルコール、メタリルアルコール、３−メチル−３−ブテン−１−オール、３−メチル−２−ブテン−１−オール、２−メチル−３−ブテン−２−オール等の不飽和アルコールにアルキレンオキシドを１〜３００モル付加した化合物を挙げることができ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
高い減水性能を得る為には、繰り返し単位（Ｉ）が含有するポリアルキレングリコール鎖による立体反発と親水性でセメント粒子を分散させることが重要である。その為には、ポリアルキレングリコール鎖にはオキシエチレン基が多く導入されることが好ましい。また、オキシアルキレン基の平均付加モル数が１〜３００のポリアルキレングリコール鎖を用いることが最も好ましいが、重合性と親水性の面からは、１〜１００、もしくは５〜１００のポリアルキレングリコール鎖が適当である。
繰り返し単位（ＩＩ）は前記一般式（２）で示されるものである。繰り返し単位（ＩＩ）を与える単量体の例としては、マレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸と炭素数１〜２２のアルコールとのハーフエステル、マレイン酸と炭素数１〜２２のアミンとのハーフアミド、マレイン酸と炭素数１〜２２のアミノアルコールとのハーフアミドもしくはハーフエステル、これらのアルコールに炭素数２〜４のオキシアルキレンを１〜３００モル付加させた化合物（Ｃ）とマレイン酸とのハーフエステル、該化合物（Ｃ）の片末端の水酸基をアミノ化した化合物とマレイン酸とのハーフアミド、マレイン酸と炭素数２〜４のグリコールもしくはこれらのグリコールの付加モル数２〜１００のポリアルキレングリコールとのハーフエステル、マレアミン酸と炭素数２〜４のグリコールもしくはこれらのグリコールの付加モル数２〜１００のポリアルキレングリコールとのハーフアミド、並びにそれらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩、等を挙げることができ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
繰り返し単位（ＩＩ）は前記一般式（２）で示されるものである。繰り返し単位（ＩＩ）を与える単量体の例としては、マレイン酸、無水マレイン酸、マレイン酸と炭素数１〜２２のアルコールとのハーフエステル、マレイン酸と炭素数１〜２２のアミンとのハーフアミド、マレイン酸と炭素数１〜２２のアミノアルコールとのハーフアミドもしくはハーフエステル、これらのアルコールに炭素数２〜４のオキシアルキレンを１〜３００モル付加させた化合物（Ｃ）とマレイン酸とのハーフエステル、該化合物（Ｃ）の片末端の水酸基をアミノ化した化合物とマレイン酸とのハーフアミド、マレイン酸と炭素数２〜４のグリコールもしくはこれらのグリコールの付加モル数２〜１００のポリアルキレングリコールとのハーフエステル、マレアミン酸と炭素数２〜４のグリコールもしくはこれらのグリコールの付加モル数２〜１００のポリアルキレングリコールとのハーフアミド、並びにそれらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩、等を挙げることができ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
繰り返し単位（ＩＩＩ）は前記一般式（４）で示されるものである。繰り返し単位（ＩＩＩ）を与える単量体の例としては、メトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコールポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコールと（メタ）アクリル酸とのエステル化物を挙げることができ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
高い減水性能を得る為には、繰り返し単位（ＩＩＩ）が含有するポリアルキレングリコール鎖による立体反発と親水性でセメント粒子を分散させることが重要である。その為には、ポリアルキレングリコール鎖にはオキシエチレン基が多く導入されることが好ましい。また、オキシアルキレン基の平均付加モル数が１〜３００のポリアルキレングリコール鎖を用いることが最も好ましいが、重合性と親水性の面からは、１〜１００、もしくは５〜１００のポリアルキレングリコール鎖が適当である。
繰り返し単位（ＩＶ）は前記一般式（５）で示されるものである。繰り返し単位（ＩＶ）を与える単量体の例としては、（メタ）アクリル酸並びにこれらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩を挙げることができ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
繰り返し単位（ＩＶ）は前記一般式（５）で示されるものである。繰り返し単位（ＩＶ）を与える単量体の例としては、（メタ）アクリル酸並びにこれらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩を挙げることができ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
必要に応じて、繰り返し単位（Ｉ）、（ＩＩ）以外の繰り返し単位（Ｖ）を導入することができる。繰り返し単位（Ｖ）を与える単量体の例としては、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸などの不飽和ジカルボン酸類並びにこれらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩およびこれらの酸と炭素数１〜２０のアルキルアルコールおよび炭素数２〜４のグリコールもしくはこれらのグリコールの付加モル数２〜１００のポリアルキレングリコールとのモノエステル類、ジエステル類；マレイン酸と炭素数１〜２０のアルキルアルコールおよび炭素数２〜４のグリコールもしくはこれらのグリコールの付加モル数２〜１００のポリアルキレングリコールとのジエステル類；（メタ）アクリル酸ならびにこれらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩およびこれらの酸と炭素数１〜２０のアルキルアルコールおよび炭素数２〜４のグリコールもしくはこれらのグリコールの付加モル数２〜１００のポリアルキレングリコールとのエステル類；スルホエチル（メタ）アクリレート、２−メチルプロパンスルホン酸（メタ）アクリルアミド、スチレンスルホン酸等の不飽和スルホン酸類、並びにこれらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩；（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリルアルキルアミド等の不飽和アミド類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類；スチレン等の芳香族ビニル類；等を挙げることができ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
必要に応じて、繰り返し単位（ＩＩＩ）、（ＩＶ）以外の繰り返し単位（ＶＩ）を導入することができる。繰り返し単位（ＶＩ）を与える単量体の例としては、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸などの不飽和ジカルボン酸類並びにこれらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩およびこれらの酸と炭素数１〜２０のアルキルアルコールおよび炭素数２〜４のグリコールもしくはこれらのグリコールの付加モル数２〜１００のポリアルキレングリコールとのモノエステル類、ジエステル類；（メタ）アクリル酸と炭素数１〜２０のアルキルアルコールとのエステル類；スルホエチル（メタ）アクリレート、２−メチルプロパンスルホン酸（メタ）アクリルアミド、スチレンスルホン酸等の不飽和スルホン酸類、並びにこれらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩；（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリルアルキルアミド等の不飽和アミド類；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類；スチレン等の芳香族ビニル類；等を挙げることができ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
繰り返し単位（Ｉ）を与える単量体は活性水素含有化合物である不飽和アルコール（Ｂ−１）と炭素数２〜４のアルキレンオキシドとの付加反応から製造することができ、繰り返し単位（ＩＩＩ）を与える単量体は活性水素含有化合物であるアルコール（Ｂ−２）と炭素数２〜４のアルキレンオキシドとの付加反応により得られたポリアルキレングリコール（６）と（メタ）アクリル酸とのエステル化または該ポリアルキレングリコール（６）と（メタ）アクリル酸アルキルエステルとのエステル交換により得られる。
このような（メタ）アクリル酸アルキルエステルの例としては、例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸ペンチル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸ヘプチルを挙げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
このような（メタ）アクリル酸アルキルエステルの例としては、例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸ペンチル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸ヘプチルを挙げることができ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
不飽和アルコール（Ｂ−１）は前記一般式（３）で示されるものである。不飽和アルコール（Ｂ−１）の例としては、例えばアリルアルコール、メタリルアルコール、３−メチル−３−ブテン−１−オール、３−メチル−２−ブテン−１−オール、２−メチル−３−ブテン−２−オール等の不飽和アルコールを挙げることができ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
ポリアルキレングリコール（６）は前記一般式（６）で示されるものである。例としては、メトキシポリエチレングリコール、メトキシポリプロピレングリコール、メトキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコール、メトキシポリブチレングリコール等を挙げることができ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
ポリアルキレングリコール（６）は前記一般式（６）で示されるものである。例としては、メトキシポリエチレングリコール、メトキシポリプロピレングリコール、メトキシポリエチレングリコールポリプロピレングリコール、メトキシポリブチレングリコール等を挙げることができ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
アルコール（Ｂ−２）は前記一般式（７）で示されるものである。例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブタノール、ペンタノール、イソブタノール、イソプロパノール、フェノール等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
炭素数２〜４のアルキレンオキシドとしては、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。
不飽和アルコール（Ｂ−１）と炭素数２〜４のアルキレンオキシドとの付加反応、および、アルコール（Ｂ−２）と炭素数２〜４のアルキレンオキシドとの付加反応における付加温度は８０〜１５５℃の範囲内でなくてはならず、９０〜１５０℃の範囲内が好ましく、さらに好ましくは１００〜１４０℃の範囲内である。即ち、繰り返し単位（Ｉ）と（ＩＩ）を含む本発明のポリカルボン酸および繰り返し単位（ＩＩＩ）と（ＩＶ）を含む本発明のポリカルボン酸では、１５５℃を超える高温で付加反応させた単量体を用いて得られる共重合体では、単量体の重合性が低く、しかも重量平均分子量も所望の値まで自在に上がらず、その結果セメント分散剤として用いた場合に、過大な添加量が必要で採算が合わず、減水性能も低く、スランプロス防止効果も低い。逆に８０℃よりも低い温度では付加速度が遅く、生産性が低下する。このように付加反応温度にセメント分散剤の性能としての最適範囲があることの理由は不明であるが、驚くべきことではある。
炭素数２〜４のアルキレンオキシドとしては、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。
不飽和アルコール（Ｂ−１）と炭素数２〜４のアルキレンオキシドとの付加反応、および、アルコール（Ｂ−２）と炭素数２〜４のアルキレンオキシドとの付加反応における付加温度は８０〜１５５℃の範囲内でなくてはならず、９０〜１５０℃の範囲内が好ましく、さらに好ましくは１００〜１４０℃の範囲内である。即ち、繰り返し単位（Ｉ）と（ＩＩ）を含む本発明のポリカルボン酸および繰り返し単位（ＩＩＩ）と（ＩＶ）を含む本発明のポリカルボン酸では、１５５℃を超える高温で付加反応させた単量体を用いて得られる共重合体では、単量体の重合性が低く、しかも重量平均分子量も所望の値まで自在に上がらず、その結果セメント分散剤として用いた場合に、過大な添加量が必要で採算が合わず、減水性能も低く、スランプロス防止効果も低い。逆に８０℃よりも低い温度では付加速度が遅く、生産性が低下する。このように付加反応温度にセメント分散剤の性能としての最適範囲があることの理由は不明であるが、驚くべきことではある。
このような本発明のポリカルボン酸のポリアルキレングリコール系単量体単位（繰り返し単位（Ｉ）のポリアルキレングリコールエーテル系単量体単位、繰り返し単位（ＩＩＩ）のポリアルキレングリコールエステル系単量体単位等）を与えるポリアルキレングリコール系単量体（不飽和アルコール（Ｂ−１）にアルキレンオキシドを付加してなるポリアルキレングリコールエーテル系単量体、アルコール（Ｂ−２）にアルキレンオキシドを付加して得られるポリアルキレングリコールと（メタ）アクリル酸とのエステル化または該ポリアルキレングリコールアルコールと（メタ）アクリル酸アルキルエステルとのエステル交換により得られるポリアルキレングリコールエステル系単量体等）としては、分子量分布のメインピークの高分子量側にピークを有しないか、または有する場合には、前記高分子量側のピークとメインピークの合計面積に対する前記高分子量側のピークの面積が８％以下のもの、好ましくは、６％以下のものを用いる。該高分子量側のピークは、活性水素含有化合物にアルキレンオキシドを付加する際に一部重合が起きてオリゴマー等が生成すること等に起因すると考えられる。この付加温度が高くなるにつれ該高分子量側のピークの面積比が大きくなり、付加温度が１５５℃を超えると面積比が８％を超え、カルボン酸系単量体との共重合において分子量が上がりにくくなり、上記したような欠点が見られるようになる。前記高分子量側のピークの形状としては、メインピークと独立したピークに限定されず、メインピークと一部重なっていてもよく、該高分子量側のピークがメインピークの肩を形成するような肩状ピークとなっているものも含まれる。
本発明のセメント分散剤用ポリカルボン酸を得るには、重合開始剤を用いて前記単量体成分を共重合させれば良い。セメント分散剤用ポリカルボン酸は、溶液重合や塊状重合などの公知の方法で行うことができる。
溶液重合は回分式でも連続式でも行なうことができ、その際に使用される溶媒としては、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或いは脂肪族炭化水素；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等が挙げられるが、原料単量体及び得られるセメント分散剤用ポリカルボン酸の溶解性から、水及び炭素数１〜４の低級アルコールよりなる群から選ばれた少なくとも１種を用いることが好ましく、その中でも水を溶媒に用いるのが、脱溶剤工程を省略できる点で更に好ましい。無水マレイン酸を共重合に用いる場合、有機溶剤を用いた重合が好ましい。
溶液重合は回分式でも連続式でも行なうことができ、その際に使用される溶媒としては、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或いは脂肪族炭化水素；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等が挙げられるが、原料単量体及び得られるセメント分散剤用ポリカルボン酸の溶解性から、水及び炭素数１〜４の低級アルコールよりなる群から選ばれた少なくとも１種を用いることが好ましく、その中でも水を溶媒に用いるのが、脱溶剤工程を省略できる点で更に好ましい。無水マレイン酸を共重合に用いる場合、有機溶剤を用いた重合が好ましい。
水溶液重合を行なう場合は、重合開始剤として、アンモニア又はアルカリ金属の過硫酸塩；過酸化水素；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、等の水溶性の重合開始剤が使用され、この際、亜硫酸水素ナトリウム、モール塩等の促進剤を併用することもできる。
また、低級アルコール、芳香族或いは脂肪族炭化水素、エステル化合物、或いはケトン化合物を溶媒とする溶液重合には、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等のパーオキシド；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；アゾイソブチロニトリル等のアゾ化合物、等が重合開始剤として用いられる。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−低級アルコール混合溶媒を用いる場合には、上記の種々の重合開始剤或いは重合開始剤と促進剤の組み合わせの中から適宜選択して用いることができる。
また、低級アルコール、芳香族或いは脂肪族炭化水素、エステル化合物、或いはケトン化合物を溶媒とする溶液重合には、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等のパーオキシド；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；アゾイソブチロニトリル等のアゾ化合物、等が重合開始剤として用いられる。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−低級アルコール混合溶媒を用いる場合には、上記の種々の重合開始剤或いは重合開始剤と促進剤の組み合わせの中から適宜選択して用いることができる。
塊状重合は、重合開始剤としてベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等のパーオキシド；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；アゾイソブチロニトリル等のアゾ化合物、等を用い、５０〜２００℃の温度範囲内で行なわれる。
このようにして得られたセメント分散剤用ポリカルボン酸は、そのままでもセメント分散剤の主成分として用いられるが、必要に応じて、更に共重合体をアルカリ性物質で中和して用いても良い。このようなアルカリ性物質としては、一価金属及び二価金属の水酸化物、塩化物及び炭酸塩等の無機塩；アンモニア；有機アミン等が好ましいものとして挙げられる。無水マレイン酸を共重合に用いた場合、得られた共重合体をそのままセメント分散剤として用いてもよいし、加水分解して用いてもよい。
このようにして得られたセメント分散剤用ポリカルボン酸は、そのままでもセメント分散剤の主成分として用いられるが、必要に応じて、更に共重合体をアルカリ性物質で中和して用いても良い。このようなアルカリ性物質としては、一価金属及び二価金属の水酸化物、塩化物及び炭酸塩等の無機塩；アンモニア；有機アミン等が好ましいものとして挙げられる。無水マレイン酸を共重合に用いた場合、得られた共重合体をそのままセメント分散剤として用いてもよいし、加水分解して用いてもよい。
セメント分散剤用ポリカルボン酸の繰り返し単位は、重量比で、（Ｉ）／（ＩＩ）／（Ｖ）＝１〜９９／９９〜１／０〜５０、好ましくは（Ｉ）／（ＩＩ）／（Ｖ）＝５０〜９９／５０〜１／０〜４９、更に好ましくは（Ｉ）／（ＩＩ）／（Ｖ）＝６０〜９５／４０〜５／０〜３０、更に好ましくは（Ｉ）／（ＩＩ）／（Ｖ）＝７０〜９５／３０〜５／０〜１０の範囲であることが好ましい。また、重量比で、（ＩＩＩ）／（ＩＶ）／（ＶＩ）＝１〜９９／９９〜１／０〜５０、好ましくは（ＩＩＩ）／（ＩＶ）／（ＶＩ）＝５０〜９９／５０〜１／０〜４９、更に好ましくは（ＩＩＩ）／（ＩＶ）／（ＶＩ）＝６０〜９５／４０〜５／０〜３０、更に好ましくは（ＩＩＩ）／（ＩＶ）／（ＶＩ）＝７０〜９５／３０〜５／０〜１０の範囲であることが好ましい。また、セメント分散剤用ポリカルボン酸の重量平均分子量は、５，０００〜２００，０００、好ましくは１０，０００〜１００，０００である。これらの成分比率と重量平均分子量の範囲を外れると高い減水性能とスランプロス防止性能を発揮するセメント分散剤が得られない。
用いられるセメントに制限はないが、普通ポルトランドセメント、アルミナセメント、各種混合セメント等の水硬セメントが一般的である。
セメント分散剤用ポリカルボン酸は、これらそれぞれの単独または混合物を水溶液の形態でそのままセメント分散剤の主成分として使用することができるし、他の公知のセメント混和剤と組み合わせて使用しても良い。このような公知のセメント混和剤としては、例えば従来のセメント分散剤、空気連行剤、セメント湿潤剤、膨張材、防水剤、遅延剤、急結剤、水溶性高分子物質、増粘剤、凝集剤、乾燥収縮低減剤、強度増進剤、硬化促進剤、消泡剤等を挙げることができる。
セメント分散剤用ポリカルボン酸は、これらそれぞれの単独または混合物を水溶液の形態でそのままセメント分散剤の主成分として使用することができるし、他の公知のセメント混和剤と組み合わせて使用しても良い。このような公知のセメント混和剤としては、例えば従来のセメント分散剤、空気連行剤、セメント湿潤剤、膨張材、防水剤、遅延剤、急結剤、水溶性高分子物質、増粘剤、凝集剤、乾燥収縮低減剤、強度増進剤、硬化促進剤、消泡剤等を挙げることができる。
本発明のセメント組成物は、少なくとも、水とセメントとセメント分散剤とを含み、セメント分散剤として本発明のセメント分散剤用ポリカルボン酸を含有するものである。セメント分散剤用ポリカルボン酸は、セメント組成物中でセメント重量の０．０１〜１．０％、好ましくは０．０２〜０．５％となる比率の量を添加すれば良い。この添加により、単位水量の低減、強度の増大、耐久性の向上、等の各種の好ましい諸効果がもたらされる。使用量が０．０１％未満では性能的に不十分であり、逆に１．０％を超える量を使用しても、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。
本発明のセメント組成物を作製する方法としては、特に限定はされないが、従来のセメント組成物と同様の方法、たとえば、セメントと水と必要に応じその他の配合材料とを混合する時にセメント分散剤、その水分散液または水溶液を配合して一緒に混合する方法；セメントと水と必要に応じその他の配合材料とを予め混合しておき、得られた混合物にセメント分散剤、その水分散液または水溶液を添加混合する方法；セメントと必要に応じその他の配合材料とを予め混合しておき、得られた混合物にセメント分散剤、その水分散液または水溶液と水とを添加混合する方法；セメントと、セメント分散剤、その水分散液または水溶液と、必要に応じその他の配合材料とを予め混合しておき、得られた混合物に水を添加混合する方法等が挙げられる。
本発明のセメント組成物を作製する方法としては、特に限定はされないが、従来のセメント組成物と同様の方法、たとえば、セメントと水と必要に応じその他の配合材料とを混合する時にセメント分散剤、その水分散液または水溶液を配合して一緒に混合する方法；セメントと水と必要に応じその他の配合材料とを予め混合しておき、得られた混合物にセメント分散剤、その水分散液または水溶液を添加混合する方法；セメントと必要に応じその他の配合材料とを予め混合しておき、得られた混合物にセメント分散剤、その水分散液または水溶液と水とを添加混合する方法；セメントと、セメント分散剤、その水分散液または水溶液と、必要に応じその他の配合材料とを予め混合しておき、得られた混合物に水を添加混合する方法等が挙げられる。
なお、セメント分散剤がポリカルボン酸以外の分散剤をも含む場合には、ポリカルボン酸とその他の分散剤を別々に添加することもできる。
セメント組成物の形態としては、セメント水ペースト（セメント水スラリー）、モルタルまたはコンクリート等が挙げられる。セメント水ペーストはセメントと水とセメント分散剤とを必須成分として含む。モルタルは、上記セメント水ペーストに、さらに砂を必須成分として含む。コンクリートは、上記モルタルに、さらに石を必須成分として含む。
セメント組成物の形態としては、セメント水ペースト（セメント水スラリー）、モルタルまたはコンクリート等が挙げられる。セメント水ペーストはセメントと水とセメント分散剤とを必須成分として含む。モルタルは、上記セメント水ペーストに、さらに砂を必須成分として含む。コンクリートは、上記モルタルに、さらに石を必須成分として含む。
以下に実施例を挙げ、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれだけに限定されるものではない。なお、例中、特にことわりのない限り、％は重量％を、また、部は重量部を表すものとする。
以下の製造例１、２、比較製造例１において分子量分布は、次の条件にしたがい測定した。
［分子量分布測定］
機種 東ソー（株）製 ＧＰＣ ＨＬＣ−８０２０
溶離液 種類 テトラヒドロフラン
流量 １．０（ｍｌ／ｍｉｎ）
カラム 種類 東ソー（株）製
ＴＳＫｇｅｌ Ｇ４００００ＨＸＬ＋Ｇ３０００ＨＸＬ＋Ｇ３０００ＨＸＬ＋Ｇ２０００ＨＸＬ
各 ７．８ｍｌＩ．Ｄ ×３００ｍｌ
検量線 ポリスチレン基準
また、製造例４、５と参考製造例６、比較製造例３、４において分子量分布は、ポリエチレングリコール換算で測定した。
＜＜製造例１＞＞
（不飽和アルコール系単量体のアルキレンオキシド付加物（１）（ポリアルキレングリコールエーテル系単量体（１））の製造）
温度計、撹拌機、窒素及び酸素導入管を備えたステンレス製高圧反応器に３−メチル−３−ブテン−１−オール９９９部、水素化ナトリウム５部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で１４０℃まで加熱した。そして、安全圧下で１４０℃を保持したままエチレンオキシド５１１７部を５時間で反応器内に導入し、その後２時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均１０モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（以下ＩＰＮ−１０と称す。）を得た。続いてこの反応器を５０℃まで冷却し、ＩＰＮ−１０を３１９８部抜き出した後、窒素雰囲気下で１４０℃まで加熱した。そして、安全圧下で１４０℃を保持したままエチレンオキシド６３０２部を８時間で反応器内に導入し、その後２時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均３５モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（以下、ＩＰＮ−３５と称す。）を得た。メインピークの高分子量側の肩状ピークの面積比は４．７０％であった。ＧＰＣチャートを図１に示す。
＜＜製造例２＞＞
（不飽和アルコール系単量体のアルキレンオキシド付加物（２）（ポリアルキレングリコールエーテル系単量体（２））の製造）
温度計、撹拌機、窒素及び酸素導入管を備えたステンレス製高圧反応器に３−メチル−３−ブテン−１−オール９９９部、水素化ナトリウム５部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で１００℃まで加熱した。そして、安全圧下で１００℃を保持したままエチレンオキシド５１１７部を８時間で反応器内に導入し、その後２．５時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均１０モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（以下ＩＰＮ−１０と称す。）を得た。続いてこの反応器を５０℃まで冷却し、ＩＰＮ−１０を３１９８部抜き出した後、窒素雰囲気下で１００℃まで加熱した。そして、安全圧下で１００℃を保持したままエチレンオキシド６３０２部を１０時間で反応器内に導入し、その後３時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均３５モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（以下、ＩＰＮ−３５と称す。）を得た。メインピークの高分子量側の肩状ピークの面積比は２．８９％であった。ＧＰＣチャートを図２に示す。
＜＜比較製造例１＞＞
（比較不飽和アルコール系単量体のアルキレンオキシド付加物（１）（比較ポリアルキレングリコールエーテル系単量体（１））の製造）
温度計、撹拌機、窒素及び酸素導入管を備えたステンレス製高圧反応器に３−メチル−３−ブテン−１−オール９９９部、水素化ナトリウム５部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で１６０℃まで加熱した。そして、安全圧下で１６０℃を保持したままエチレンオキシド５１１７部を４時間で反応器内に導入し、その後１時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均１０モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（以下ＩＰＮ−１０と称す。）を得た。続いてこの反応器を５０℃まで冷却し、ＩＰＮ−１０を３１９８部抜き出した後、窒素雰囲気下で１６０℃まで加熱した。そして、安全圧下で１６０℃を保持したままエチレンオキシド６３０２部を６時間で反応器内に導入し、その後１時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均３５モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（以下、ＩＰＮ−３５と称す。）を得た。メインピークの高分子量側の肩状ピークの面積比は１１．８６％であった。ＧＰＣチャートを図３に示す。
＜＜参考製造例３＞＞
（ポリアルキレングリコールのメタクリル酸エステル（１）（ポリアルキレングリコールエステル系単量体（１））の製造）
温度計、撹拌機、窒素及び酸素導入管を備えたステンレス製高圧反応器にメタノール８．２部、水酸化ナトリウム０．２部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で１２０℃まで加熱した。そして、安全圧下で１２０℃を保持したままエチレンオキシド１１６．６部を１時間で反応容器内に導入し、その後１時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、メタノールに平均３モルのエチレンオキシドを付加したアルコールを得た。続いて１５５℃まで加熱して、エチレンオキシド８５５部を安全圧下に３時間で反応容器内に導入した。その後１時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、メタノールに平均２５モルのエチレンオキシドを付加したメトキシポリエチレングリコール（以下、ＰＧＭ−２５と称す。）を得た。
以下の製造例１、２、比較製造例１において分子量分布は、次の条件にしたがい測定した。
［分子量分布測定］
機種 東ソー（株）製 ＧＰＣ ＨＬＣ−８０２０
溶離液 種類 テトラヒドロフラン
流量 １．０（ｍｌ／ｍｉｎ）
カラム 種類 東ソー（株）製
ＴＳＫｇｅｌ Ｇ４００００ＨＸＬ＋Ｇ３０００ＨＸＬ＋Ｇ３０００ＨＸＬ＋Ｇ２０００ＨＸＬ
各 ７．８ｍｌＩ．Ｄ ×３００ｍｌ
検量線 ポリスチレン基準
また、製造例４、５と参考製造例６、比較製造例３、４において分子量分布は、ポリエチレングリコール換算で測定した。
＜＜製造例１＞＞
（不飽和アルコール系単量体のアルキレンオキシド付加物（１）（ポリアルキレングリコールエーテル系単量体（１））の製造）
温度計、撹拌機、窒素及び酸素導入管を備えたステンレス製高圧反応器に３−メチル−３−ブテン−１−オール９９９部、水素化ナトリウム５部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で１４０℃まで加熱した。そして、安全圧下で１４０℃を保持したままエチレンオキシド５１１７部を５時間で反応器内に導入し、その後２時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均１０モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（以下ＩＰＮ−１０と称す。）を得た。続いてこの反応器を５０℃まで冷却し、ＩＰＮ−１０を３１９８部抜き出した後、窒素雰囲気下で１４０℃まで加熱した。そして、安全圧下で１４０℃を保持したままエチレンオキシド６３０２部を８時間で反応器内に導入し、その後２時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均３５モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（以下、ＩＰＮ−３５と称す。）を得た。メインピークの高分子量側の肩状ピークの面積比は４．７０％であった。ＧＰＣチャートを図１に示す。
＜＜製造例２＞＞
（不飽和アルコール系単量体のアルキレンオキシド付加物（２）（ポリアルキレングリコールエーテル系単量体（２））の製造）
温度計、撹拌機、窒素及び酸素導入管を備えたステンレス製高圧反応器に３−メチル−３−ブテン−１−オール９９９部、水素化ナトリウム５部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で１００℃まで加熱した。そして、安全圧下で１００℃を保持したままエチレンオキシド５１１７部を８時間で反応器内に導入し、その後２．５時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均１０モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（以下ＩＰＮ−１０と称す。）を得た。続いてこの反応器を５０℃まで冷却し、ＩＰＮ−１０を３１９８部抜き出した後、窒素雰囲気下で１００℃まで加熱した。そして、安全圧下で１００℃を保持したままエチレンオキシド６３０２部を１０時間で反応器内に導入し、その後３時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均３５モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（以下、ＩＰＮ−３５と称す。）を得た。メインピークの高分子量側の肩状ピークの面積比は２．８９％であった。ＧＰＣチャートを図２に示す。
＜＜比較製造例１＞＞
（比較不飽和アルコール系単量体のアルキレンオキシド付加物（１）（比較ポリアルキレングリコールエーテル系単量体（１））の製造）
温度計、撹拌機、窒素及び酸素導入管を備えたステンレス製高圧反応器に３−メチル−３−ブテン−１−オール９９９部、水素化ナトリウム５部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で１６０℃まで加熱した。そして、安全圧下で１６０℃を保持したままエチレンオキシド５１１７部を４時間で反応器内に導入し、その後１時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均１０モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（以下ＩＰＮ−１０と称す。）を得た。続いてこの反応器を５０℃まで冷却し、ＩＰＮ−１０を３１９８部抜き出した後、窒素雰囲気下で１６０℃まで加熱した。そして、安全圧下で１６０℃を保持したままエチレンオキシド６３０２部を６時間で反応器内に導入し、その後１時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均３５モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（以下、ＩＰＮ−３５と称す。）を得た。メインピークの高分子量側の肩状ピークの面積比は１１．８６％であった。ＧＰＣチャートを図３に示す。
＜＜参考製造例３＞＞
（ポリアルキレングリコールのメタクリル酸エステル（１）（ポリアルキレングリコールエステル系単量体（１））の製造）
温度計、撹拌機、窒素及び酸素導入管を備えたステンレス製高圧反応器にメタノール８．２部、水酸化ナトリウム０．２部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で１２０℃まで加熱した。そして、安全圧下で１２０℃を保持したままエチレンオキシド１１６．６部を１時間で反応容器内に導入し、その後１時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、メタノールに平均３モルのエチレンオキシドを付加したアルコールを得た。続いて１５５℃まで加熱して、エチレンオキシド８５５部を安全圧下に３時間で反応容器内に導入した。その後１時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、メタノールに平均２５モルのエチレンオキシドを付加したメトキシポリエチレングリコール（以下、ＰＧＭ−２５と称す。）を得た。
上記ＰＧＭ−２５とメタクリル酸とを、常法にしたがいエステル化反応を行なうことにより、メトキシポリエチレングリコールのメタクリル酸エステル（メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート）を得た。
＜＜参考比較製造例２＞＞
（比較ポリアルキレングリコールのメタクリル酸エステル（１）（比較ポリアルキレングリコールエステル系単量体（１））の製造）
温度計、撹拌機、窒素及び酸素導入管を備えたステンレス製高圧反応器にメタノール８．２部、水酸化ナトリウム０．２部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で１２０℃まで加熱した。そして、安全圧下で１２０℃を保持したままエチレンオキシド１１６．６部を１時間で反応容器内に導入し、その後１時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、メタノールに平均３モルのエチレンオキシドを付加したアルコールを得た。続いて１７０℃まで加熱して、エチレンオキシド８５５部を安全圧下に３時間で反応容器内に導入した。その後１時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、メタノールに平均２５モルのエチレンオキシドを付加したメトキシポリエチレングリコール（以下、ＰＧＭ−２５と称す。）を得た。
＜＜参考比較製造例２＞＞
（比較ポリアルキレングリコールのメタクリル酸エステル（１）（比較ポリアルキレングリコールエステル系単量体（１））の製造）
温度計、撹拌機、窒素及び酸素導入管を備えたステンレス製高圧反応器にメタノール８．２部、水酸化ナトリウム０．２部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で１２０℃まで加熱した。そして、安全圧下で１２０℃を保持したままエチレンオキシド１１６．６部を１時間で反応容器内に導入し、その後１時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、メタノールに平均３モルのエチレンオキシドを付加したアルコールを得た。続いて１７０℃まで加熱して、エチレンオキシド８５５部を安全圧下に３時間で反応容器内に導入した。その後１時間その温度を保持してアルキレンオキシド付加反応を完結させ、メタノールに平均２５モルのエチレンオキシドを付加したメトキシポリエチレングリコール（以下、ＰＧＭ−２５と称す。）を得た。
上記ＰＧＭ−２５とメタクリル酸とを、常法にしたがいエステル化反応を行なうことにより、メトキシポリエチレングリコールのメタクリル酸エステル（メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート）を得た。
＜＜製造例４＞＞
（セメント分散剤用ポリカルボン酸（１）の製造）
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に製造例１で製造した３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均３５モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（ＩＰＮ−３５）５０部、マレイン酸６．４部、及び水２４．２部を仕込み、撹拌下で６０℃まで加熱した。そして６％過硫酸アンモニウム水溶液１４．３部を３時間で滴下し、その後、１時間その温度を保持して共重合反応を完結させ、３０％ＮａＯＨ水溶液を滴下してｐＨ７．０まで中和し、重量平均分子量３３，４００の共重合体水溶液からなる本発明のセメント分散剤用ポリカルボン酸（１）を得た。
＜＜製造例５＞＞
（セメント分散剤用ポリカルボン酸（２）の製造）
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に製造例２で製造した３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均３５モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（ＩＰＮ−３５）５０部、マレイン酸６．４部、及び水２４．２部を仕込み、撹拌下で６０℃まで加熱した。そして６％過硫酸アンモニウム水溶液１４．３部を３時間で滴下し、その後、１時間その温度を保持して共重合反応を完結させ、３０％ＮａＯＨ水溶液を滴下してｐＨ７．０まで中和し、重量平均分子量４５，５００の共重合体水溶液からなる本発明のセメント分散剤用ポリカルボン酸（２）を得た。
＜＜比較製造例３＞＞
（比較セメント分散剤用ポリカルボン酸（１）の製造）
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に比較製造例１で製造した３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均３５モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（ＩＰＮ−３５）５０部、マレイン酸６．４部、及び水２４．２部を仕込み、撹拌下で６０℃まで加熱した。そして６％過硫酸アンモニウム水溶液１４．３部を３時間で滴下し、その後、１時間その温度を保持して共重合反応を完結させ、３０％ＮａＯＨ水溶液を滴下してｐＨ７．０まで中和し、重量平均分子量１５，３００の共重合体水溶液からなる比較セメント分散剤用ポリカルボン酸（１）を得た。
＜＜参考製造例６＞＞
（参考のセメント分散剤用ポリカルボン酸（３）の製造）
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に水１２０部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で８０℃まで加熱した。次に、参考製造例３で製造したメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート５０部、メタクリル酸１０部、メルカプトプロピオン酸０．５部及び水９０部を混合したモノマー水溶液、並びに２．３％過硫酸アンモニウム水溶液２４部を４時間で滴下し、滴下終了後、さらに２．３％過硫酸アンモニウム水溶液６部を１時間で滴下した。その後引き続いて８０℃に温度を維持し、重合反応を完結させ、重量平均分子量２０，０００の重合体水溶液からなる参考のセメント分散剤用ポリカルボン酸（３）を得た。
＜＜参考比較製造例４＞＞
（参考の比較セメント分散剤用ポリカルボン酸（２）の製造）
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に水１２０部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で８０℃まで加熱した。次に、参考比較製造例２で製造したメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート５０部、メタクリル酸１０部、メルカプトプロピオン酸０．５部及び水９０部を混合したモノマー水溶液、並びに２．３％過硫酸アンモニウム水溶液２４部を４時間で滴下し、滴下終了後、さらに２．３％過硫酸アンモニウム水溶液６部を１時間で滴下した。その後引き続いて８０℃に温度を維持し、重合反応を完結させ、重量平均分子量２０，０００の重合体水溶液からなる参考の比較セメント分散剤用ポリカルボン酸（２）を得た。
＜＜実施例１、２と参考例１および比較例１と参考比較例１＞＞
「モルタル試験」
セメント分散剤用ポリカルボン酸（１）、（２）、（３）と比較セメント分散剤用ポリカルボン酸（１）、（２）を用いてモルタル試験を行った。
＜＜製造例４＞＞
（セメント分散剤用ポリカルボン酸（１）の製造）
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に製造例１で製造した３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均３５モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（ＩＰＮ−３５）５０部、マレイン酸６．４部、及び水２４．２部を仕込み、撹拌下で６０℃まで加熱した。そして６％過硫酸アンモニウム水溶液１４．３部を３時間で滴下し、その後、１時間その温度を保持して共重合反応を完結させ、３０％ＮａＯＨ水溶液を滴下してｐＨ７．０まで中和し、重量平均分子量３３，４００の共重合体水溶液からなる本発明のセメント分散剤用ポリカルボン酸（１）を得た。
＜＜製造例５＞＞
（セメント分散剤用ポリカルボン酸（２）の製造）
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に製造例２で製造した３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均３５モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（ＩＰＮ−３５）５０部、マレイン酸６．４部、及び水２４．２部を仕込み、撹拌下で６０℃まで加熱した。そして６％過硫酸アンモニウム水溶液１４．３部を３時間で滴下し、その後、１時間その温度を保持して共重合反応を完結させ、３０％ＮａＯＨ水溶液を滴下してｐＨ７．０まで中和し、重量平均分子量４５，５００の共重合体水溶液からなる本発明のセメント分散剤用ポリカルボン酸（２）を得た。
＜＜比較製造例３＞＞
（比較セメント分散剤用ポリカルボン酸（１）の製造）
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に比較製造例１で製造した３−メチル−３−ブテン−１−オールに平均３５モルのエチレンオキシドを付加した不飽和アルコール（ＩＰＮ−３５）５０部、マレイン酸６．４部、及び水２４．２部を仕込み、撹拌下で６０℃まで加熱した。そして６％過硫酸アンモニウム水溶液１４．３部を３時間で滴下し、その後、１時間その温度を保持して共重合反応を完結させ、３０％ＮａＯＨ水溶液を滴下してｐＨ７．０まで中和し、重量平均分子量１５，３００の共重合体水溶液からなる比較セメント分散剤用ポリカルボン酸（１）を得た。
＜＜参考製造例６＞＞
（参考のセメント分散剤用ポリカルボン酸（３）の製造）
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に水１２０部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で８０℃まで加熱した。次に、参考製造例３で製造したメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート５０部、メタクリル酸１０部、メルカプトプロピオン酸０．５部及び水９０部を混合したモノマー水溶液、並びに２．３％過硫酸アンモニウム水溶液２４部を４時間で滴下し、滴下終了後、さらに２．３％過硫酸アンモニウム水溶液６部を１時間で滴下した。その後引き続いて８０℃に温度を維持し、重合反応を完結させ、重量平均分子量２０，０００の重合体水溶液からなる参考のセメント分散剤用ポリカルボン酸（３）を得た。
＜＜参考比較製造例４＞＞
（参考の比較セメント分散剤用ポリカルボン酸（２）の製造）
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に水１２０部を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で８０℃まで加熱した。次に、参考比較製造例２で製造したメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート５０部、メタクリル酸１０部、メルカプトプロピオン酸０．５部及び水９０部を混合したモノマー水溶液、並びに２．３％過硫酸アンモニウム水溶液２４部を４時間で滴下し、滴下終了後、さらに２．３％過硫酸アンモニウム水溶液６部を１時間で滴下した。その後引き続いて８０℃に温度を維持し、重合反応を完結させ、重量平均分子量２０，０００の重合体水溶液からなる参考の比較セメント分散剤用ポリカルボン酸（２）を得た。
＜＜実施例１、２と参考例１および比較例１と参考比較例１＞＞
「モルタル試験」
セメント分散剤用ポリカルボン酸（１）、（２）、（３）と比較セメント分散剤用ポリカルボン酸（１）、（２）を用いてモルタル試験を行った。
試験に使用した材料およびモルタルの配合は、秩父小野田普通ポルトランドセメント４００ｇ、豊浦標準砂８００ｇ、各種重合体を含む水２６０ｇである。
モルタルはモルタルミキサーによる機械練りで調製し、直径５５ｍｍ、高さ５５ｍｍの中空円筒にモルタルを詰める。次に、円筒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、この平均をフロー値とした。結果を表１および表２に示す。
モルタルはモルタルミキサーによる機械練りで調製し、直径５５ｍｍ、高さ５５ｍｍの中空円筒にモルタルを詰める。次に、円筒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、この平均をフロー値とした。結果を表１および表２に示す。
表１より、マレイン酸およびＩＰＮ−３５の重合率は比較セメント分散剤用ポリカルボン酸（１）は７２％、５６．７％であるのに対して、本発明のセメント分散剤用ポリカルボン酸（１）は９８．９％、７７．８％、本発明のセメント分散剤用ポリカルボン酸（２）は９９．９％、７９．８％と非常に高い。したがって、本発明のセメント分散剤は比較セメント分散剤に比べて添加量が少なくなり、更にはセメント分散剤に適した分子量まで高分子量化できるため、減水性が向上しているのがわかる。
表２より、参考のセメント分散剤用ポリカルボン酸（３）と参考の比較セメント分散剤用ポリカルボン酸（２）とを、同じ添加量（０．１３％）で比較すると、参考のセメント分散剤用ポリカルボン酸（３）の方がモルタルフロー値が高く、分散性に優れていることがわかる。
本発明は、コンクリート、モルタル等のセメント組成物を用いるにあたり、高減水率化を求める場合に有利に利用できる。
Claims (4)
- ポリアルキレングリコールを側鎖に有するポリアルキレングリコール系単量体単位およびカルボン酸系単量体単位を含むポリカルボン酸を含有してなるセメント分散剤であって、
該ポリアルキレングリコール系単量体単位を与えるポリアルキレングリコール系単量体として、３−メチル−３−ブテン−１−オールに炭素数２〜４のアルキレンオキシドを８０〜１５５℃の温度範囲で５〜１００モル付加反応させて得られるポリアルキレングリコールエーテル系単量体が用いられており、
この単量体は、分子量分布のメインピークの高分子量側にピークを有しないか、または、ピークを有する場合には、前記高分子量側のピークとメインピークの合計面積に対する前記高分子量側のピークの面積が８％以下の単量体である、
ことを特徴とする、セメント分散剤。 - 前記ポリアルキレングリコールエーテル系単量体が、分子量分布のメインピークの高分子量側にピークを有し、前記高分子量側のピークとメインピークの合計面積に対する前記高分子量側のピークの面積が８％以下の単量体である、請求項１に記載のセメント分散剤。
- 前記単量体を得る際の付加反応の温度範囲が１００〜１５５℃である、請求項１または２に記載のセメント分散剤。
- 少なくとも、水とセメントとセメント分散剤とを含んでなるセメント組成物において、
前記セメント分散剤が請求項１から３までのいずれかに記載されているセメント分散剤であることを特徴とする、セメント組成物。
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