JP4943007B2 - リン酸エステル系重合体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リン酸エステル系重合体の製造方法に関する。

水硬性組成物用混和剤の中で、流動性付与効果の大きい高性能減水剤と呼ばれているものがある。その代表的なものに、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物塩（ナフタレン系）、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物塩（メラミン系）、ポリオキシアルキレン鎖を有するポリカルボン酸系等がある。

近年、代表的な水硬性組成物である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。水量を低減するのに減水性と流動保持性に優れるポリカルボン酸系減水剤を使用することが主流となっている。しかし、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。

このような背景から、特許文献１には、高鎖長のオキシアルキレン基と特定の単量体を含むビニル共重合体を必須成分とするコンクリート混和剤が開示されている。また、特許文献２には、水の配合比にかかわらず優れた流動特性と高い分散効果と早い凝結性を発現できるセメント用分散剤を得るために、ポリアルキレングリコール鎖を有するモノエステル又はモノエーテルと、不飽和結合及び燐酸基を有する単量体との重合物を用いることを提案している。

一方、特許文献３には、導電性皮膜形成用組成物の成分として、リン酸基を有するエチレン系不飽和化合物の重合体や該重合体と重合性単量体との共重合体を用いることが記載されている。
特開平１１−７９８１１号公報 特開２０００−３２７３８６号公報 特開昭４８−３４２２１号公報

一般に、リン酸エステル単量体は、モノエステル体とジエステル体を含む混合物として入手される。このうち、ジエステル体は架橋により高分子量化（ゲル化）しやすいため、その性質を利用した分野、例えば増粘剤、接着剤、被覆剤等の用途では、このような混合物を製造上の制限をあまり受けることなく好適に使用できる。一方、水硬性組成物用の混和剤（分散剤、減水剤等）では、リン酸基を含む重合体は水硬性物質に対する吸着力に優れるため好ましい。

しかし、水硬性組成物用の混和剤は、重合体を水に均一に溶解（分散）させた後、水硬性物質に均一に吸着させて効果を発揮する為、ゲル化してしまうと均一に溶解（分散）できず、分散性や粘性低減化効果が劣る点で好ましくない。

特許文献３は、リン酸系重合体の硬化皮膜を得るためのものであり、用途、形態が極めて限定される。

本発明の課題は、水硬性粉体を含む水硬性組成物に対して、優れた分散効果あるいは粘性低減効果、更にこれら両方の優れた効果を付与でき、性能の良好な水硬性組成物用分散剤に使用できるリン酸エステル系重合体を、工業的に実用性のあるレベルで製造できる方法を提供することである。

本発明は、下記一般式（１）で表される単量体１〔以下、単量体１という〕と、下記一般式（２）で表される単量体２〔以下、単量体２という〕と、下記一般式（３）で表される単量体３〔以下、単量体３という〕とを、有機溶媒を含む反応溶媒を用いて共重合するリン酸エステル系重合体の製造方法に関する。

〔式中、Ｒ¹、Ｒ²は、それぞれ水素原子又はメチル基、Ｒ³は水素原子又は-ＣＯＯ(ＡＯ)_nＸ、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基又はオキシスチレン基、ｎはＡＯの平均付加モル数であり、３〜２００の数、Ｘは水素原子又は炭素数１〜１８のアルキル基を表す。〕

〔式中、Ｒ⁴は水素原子又はメチル基、Ｒ⁵は炭素数２〜１２のアルキレン基、ｍ１は１〜３０の数、Ｍは水素原子、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を表す。〕

〔式中、Ｒ⁶、Ｒ⁸は、それぞれ水素原子又はメチル基、Ｒ⁷、Ｒ⁹は、それぞれ炭素数２〜１２のアルキレン基、ｍ２、ｍ３は、それぞれ１〜３０の数、Ｍは水素原子、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を表す。〕

また、本発明は、上記本発明の製造方法で得られるリン酸エステル系重合体を含有する水硬性組成物用分散剤に関する。

本発明によれば、ゲル化せずに水溶性のリン酸エステル系重合体ーを工業的に安定生産することが可能である。また、連鎖移動剤の使用量を低減できるために重合体の悪臭を無くすことができる。

《リン酸エステル系重合体の製造方法》
本発明は、単量体１と、単量体２と、単量体３とを、有機溶媒を含む反応溶媒を用いて共重合するリン酸エステル系重合体の製造方法に関する。本発明のリン酸エステル系重合体は、何れも、この製造方法によって製造することができる。また、単量体２及び単量体３を含有する混合単量体を用いることも好ましい。

本発明者等は、本発明の課題の一つである水硬性組成物の粘性低減に、特定のリン酸エステル由来の重合体が有用であることを見出した。更に、かかる重合体を工業化に適した製造方法を見出した。

以下、単量体１〜３を用いたリン酸エステル系重合体の製造方法について説明する。

上記の通り、工業的には、通常、リン酸エステル単量体は、モノエステル体（単量体２）とジエステル体（単量体３）を含む混合物として入手される。このうち、ジエステル体は架橋により高分子量化（ゲル化）しやすいため、その性質を利用した分野、例えば増粘剤、接着剤、被覆剤等の用途では、このような混合物を製造上の制限をあまり受けることなく好適に使用できる。一方、水硬性組成物用の混和剤（分散剤、減水剤等）では、リン酸基を含む共重合体は水硬性物質に対する吸着力に優れるため好ましいが、高分子量化すると分散性や粘性低減化効果が低下し、取り扱い性の点でも好ましくない。しかしながら、水硬性組成物の用途や経済的な性質からして、かかるリン酸エステルの混合物からモノエステル体とジエステル体とを分離して原料とすることは工業的に不利である。本発明の製造方法では上記単量体１と、リン酸エステル単量体である単量体２と単量体３とを有機溶媒を含む反応溶媒を用いて共重合する。この製造方法により、リン酸エステル系重合体の水硬性組成物用分散剤としての優れた性能を維持できるため、この製造方法は水硬性組成物の分野では極めて有利である。

本発明に係るリン酸エステル系重合体は、前記一般式（１）で表されるオキシアルキレン基を有する単量体１と、リン酸基を有する前記一般式（２）、（３）で表される単量体２、３とを共重合して得られる重合物である。

本発明に用いられる単量体１〜３の好ましいものはそれぞれ以下の通りであり、また市販品や反応生成物を使用することもできる。

［単量体１］
単量体１について、一般式（１）中のＲ³は水素原子が好ましく、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基が好ましく、エチレンオキシ基（以下、ＥＯ基）を含むことがより好ましく、ＥＯ基が全ＡＯ中７０モル％以上、更に８０モル％以上、更に９０モル％以上、特に全ＡＯがＥＯ基であることが好ましい。また、Ｘは水素原子又は炭素数１〜１８、更に１〜１２、更に１〜４、更に１、２のアルキル基が好ましく、特にメチル基が好ましい。具体的には、ω−メトキシポリオキシアルキレンメタクリル酸エステル、ω−メトキシポリオキシアルキレンアクリル酸エステル等を挙げることができ、ω−メトキシポリオキシアルキレンメタクリル酸エステルがより好ましい。ここで、（１）式中のｎは、平均付加モル数である。重合体の水硬性組成物に対する分散性と粘性付与効果の点で、ｎは３〜２００であり、好ましくは４〜１２０である。また、平均ｎ個の繰り返し単位中にＡＯが異なるもので、ランダム付加又はブロック付加又はこれらの混在を含むものであっても良い。ＡＯは、ＥＯ基以外にもプロピレンオキシ基等を含むこともできる。

［単量体２］
単量体２としては、有機ヒドロキシ化合物のリン酸モノエステルが挙げられる。具体的には、ポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレートアシッドリン酸エステル等が挙げられる。例えば、リン酸モノ−〔（２−ヒドロキシエチル）メタクリル酸〕エステル、リン酸モノ−〔（２−ヒドロキシエチル）アクリル酸エステル〕等が挙げられる。中でも、製造の容易さ及び製造物の品質安定性の観点から、リン酸モノ−〔（２−ヒドロキシエチル）メタクリル酸〕エステルが好ましい。

［単量体３］
単量体３としては、有機ヒドロキシ化合物のリン酸ジエステルが挙げられる。具体的には、ポリアルキレングリコールジ（メタ）アクリレートアシッドリン酸ジエステル等が挙げられる。例えば、リン酸ジ−〔（２−ヒドロキシエチル）メタクリル酸〕エステル、リン酸ジ−〔（２−ヒドロキシエチル）アクリル酸〕エステル等が挙げられる。中でも、製造の容易さ及び製造物の品質安定性の観点から、リン酸ジ−〔（２−ヒドロキシエチル）メタクリル酸〕エステルが好ましい。

単量体２、３の何れも、塩であってもよく、これらの化合物のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アルキルアンモニウム塩などであっても良い。

単量体２のｍ１及び単量体３のｍ２、ｍ３は、それぞれ１〜２０が好ましく、１〜１０が更に好ましく、１〜５が特に好ましい。

また、本発明の製造方法では、単量体２及び単量体３を含む混合単量体を用いることができる。

このような単量体２及び単量体３を含む混合単量体としては、モノエステル体とジエステル体とを含む市販品を使用することができ、例えば、ホスマーＭ、ホスマーＰＥ、ホスマーＰ（ユニケミカル）、ＪＡＭＰ５１４、ＪＡＭＰ５１４Ｐ、ＪＭＰ１００（何れも城北化学）、ライトエステルＰ−１Ｍ、ライトアクリレートＰ−１Ａ（いずれも共栄社化学）、ＭＲ２００（大八化学）、カヤマー（日本化薬）、Ethyleneglycol methacrylate phosphate（アルドリッチ試薬）などとして入手できる。

また、単量体２、単量体３を含む混合単量体は、例えば、一般式（４）で表される有機ヒドロキシ化合物と無水リン酸（Ｐ₂Ｏ₅）及び水を所定の仕込み比で反応させることで、反応生成物として製造することもできる。

単量体２、３は、不飽和結合とヒドロキシル基を有する単量体のリン酸エステル化物であり、上記の市販品や反応生成物にはモノエステル体（単量体２）とジエステル体（単量体３）以外の化合物を含んでいる事が確認されている。それらの他の化合物は、重合性、非重合性のものが混在していると考えられるが、本発明ではこのような混合物（混合単量体）をそのまま使用することができる。

混合単量体中の単量体２、３の含有量は、³¹Ｐ−ＮＭＲの測定結果に基づき算出することができる。
＜³¹Ｐ-ＮＭＲ測定条件＞
・逆ゲート付きデカップリング法（inverse-gated-decoupling method）
・測定範囲6459.9Hz
・パルス遅延時間30sec
・観測データポイント10336
・パルス幅（5.833μsec）35°パルス
・溶媒ＣＤ₃ＯＨ（重メタノール）（30重量％）
・積算回数128

この条件では、得られたチャートのシグナルは以下の化合物に帰属するので、その面積比から相対的な量比を決めることが可能である。

例えば、有機ヒドロキシ化合物が「メタクリル酸２−ヒドロキシエチル」のリン酸化物の場合、以下のように帰属できる。
・1.8ppm〜2.6ppm：リン酸
・0.5ppm〜1.1ppm：単量体２（モノエステル体）
・-0.5ppm〜0.1ppm：単量体３（ジエステル体）
・-1.0ppm〜-0.6ppm：トリエステル体
・-11.1ppm〜-10.9ppm、-12.4ppm〜-12.1ppm：ピロリン酸モノエステル
・-12.0ppm〜-11.8ppm：ピロリン酸ジエステル
・-11.2ppm〜-11.1ppm：ピロリン酸
・それ以外のピーク：不明物

本発明では、混合単量体中のリン酸含量を定量して、混合単量体中の単量体２及び単量体３の比率を決める。具体的には以下のようにして算出する。

ガスクロマトグラフィーによって試料中のリン酸含量の絶対量（重量％）を求める。³¹P-NMRの結果から試料中のリン酸、モノ体、ジ体の相対モル比が求まるので、リン酸の絶対量を基準にして、モノ体、ジ体の絶対量を算出する。

［リン酸含量］
ガスクロマトグラフィーの条件は以下の通り。
サンプル：ジアゾメタンによりメチル化
例）0.1gの試料にジアゾメタンのジエチルエーテル溶液1〜1.5ccを加えてメチル化する
カラム：Ｕｌｔｒａ ＡＬＬＯＹ、１５ｍ×０．２５ｍｍ（内径）×０．１５μｍｄｆ
キャリアガス：Ｈｅ、スプリット比５０：１
カラム温度：４０℃（５ｍｉｎ）（保持）→１０℃／ｍｉｎ（昇温）→３００℃到達後１５ｍｉｎ保持
注入口温度：３００℃
検出器温度：３００℃
上記条件で9分前後にリン酸由来のピークが検出され、検量線法により未知試料中のリン酸含量を算出する事が出来る。

［モノ体、ジ体含量］
上記に求めたリン酸含量を基準にすると、後述する実施例等で用いた試薬中のモノ体、ジ体の合計量は以下のように算出された。なお、ピロリン酸モノエステル、ピロリン酸ジエステル及びピロリン酸は重合過程で加水分解することを考慮して、分解物をリン酸とモノエステル体に帰属させて計算した。
・ホスマーＭ（ユニケミカル（株））：８１．８重量％

上記の結果とNMRの結果とから、モノ体、ジ体の内訳に基づいて単量体の仕込みモル比を計算すると、製造例１の場合、以下のようになる。
・ω−メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート（エチレンオキサイドの平均付加モル数２３：新中村化学製ＮＫエステルＭ２３０Ｇ）＝５１モル％
・リン酸モノ−〔（２−ヒドロキシエチル）メタクリル酸〕エステル＝３４モル％
・リン酸ジ−〔（２−ヒドロキシエチル）メタクリル酸〕エステル＝１５モル％

流動性及び粘性低減性の観点からは、モノエステル体を多く含有しているリン酸エステルの混合物を用いる方が良好であるが、ジエステル体を多く含有する場合でも、単量体１との共重合モル比を制御することで、流動性や粘性低減性を調整することができる。

単量体の共重合に際しては、単量体１と、単量体２、３とのモル比は、単量体１／（単量体２＋単量体３）＝５／９５〜９５／５、更に、１０／９０〜９０／１０が好ましい。また、単量体１と単量体２と単量体３のモル比は、単量体１／単量体２／単量体３＝５〜９５／３〜９０／１〜８０／、更に５〜９６／３〜８０／１〜６０（ただし合計は１００である）が好ましい。なお、単量体２と単量体３については、酸型の化合物に基づきモル比やモル％を算出するものとする（以下、同様）。

また、本発明では、単量体３の比率を、反応に用いる全単量体中、１〜６０モル％、更に１〜３０モル％とすることができる。
また、単量体２と単量体３のモル比を、単量体２／単量体３＝９９／１〜４／９６、更に９９／１〜５／９５とすることができる。
このような範囲で単量体３を含有する単量体原料は、一般にゲル化が著しいと予想されるため、通常は水硬性組成物用分散剤のための重合体の製造原料としては適さないと考えられる。しかし、本発明では、単量体を有機溶媒を含む重合溶媒中で反応させることで、ゲル化が抑制され、水硬性組成物用分散剤として好適なリン酸エステル系重合体を再現性よく安定的に工業的に実用性のあるレベルで製造することができる。

本発明の製造方法においては、単量体２と３の反応率は６０％以上、更に７０％以上を目標に行うことが好ましい。ここに、単量体２と３の反応率は、下記の式によって算出する。

なお、反応開始時と反応終了時の反応系中のリン含有化合物中の単量体２と単量体３の割合（モル％）は、¹Ｈ−ＮＭＲの測定結果に基づき算出することができる。

なお、本発明のリン酸エステル系重合体は、下記条件の¹Ｈ−ＮＭＲにより、単量体由来の二重結合が消失していることから、単量体１、２、３にそれぞれ由来する構成単位を有することが示唆される。
［¹Ｈ−ＮＭＲ条件］
水に溶解した重合体を減圧乾燥したものを３〜４重量％の濃度で重メタノールに溶解し、¹Ｈ−ＮＭＲを測定する。二重結合の残存率は、５．５〜６．２ｐｐｍの積分値により測定される。なお、¹Ｈ−ＮＭＲの測定は、Varian社製「Mercury 400 NMR」を用い、データポイント数４２０５２、測定範囲６４１０．３Ｈｚ、パルス幅４．５μｓ、パルス待ち時間１０Ｓ、測定温度２５．０℃の条件で行う。

すなわち、上記のようなＭｗを持つ本発明のリン酸エステル系重合体は、その構成単位として、単量体１由来の構成単位、単量体２由来の構成単位及び単量体３由来の構成単位を含む。これらの構成単位は、単量体１、２、及び３のエチレン性不飽和結合が開裂して付加重合することにより重合体中に取り込まれた各単量体由来の構成単位である。重合体中のこれら構成単位の比率は、仕込み比率に依存し、共重合に用いる単量体が単量体１〜３のみの場合、各構成単位のモル比は、単量体の仕込みモル比とほぼ一致すると考えられる。

本発明に係るリン酸エステル系重合体の製造においては、上記単量体１〜３の他に、共重合可能なその他の単量体を用いることもできる。共重合可能な他の単量体としては、不飽和基を有するスルホン酸又はカルボン酸及びこれらの塩が挙げられる。例えば、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、これら何れかのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、又はアミン塩を挙げることができる。また、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸などのアクリル酸系単量体を挙げることができ、またこれらの何れか１種以上のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩、メチルエステル、エチルエステルや無水マレイン酸などの無水化合物であっても良い。更に、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、２−（メタ）アクリルアミド−２−メタスルホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−エタンスルホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−プロパンスルホン酸、スチレン、スチレンスルホン酸などが挙げられる。全単量体中、単量体１〜３の合計の割合は、３０〜１００モル％、更に５０〜１００モル％、特に７５〜１００モル％が好ましく、更に、本発明のリン酸エステル系重合体に記載した分散剤としての性能を達成する観点からは、９５モル％超〜１００モル％、更に９７〜１００モル％である。

反応系の単量体１、２、３及び共重合可能なその他の単量体の総量は、反応系中５〜８０重量％が好ましく、１０〜６５重量％がより好ましく、２０〜５０重量％が特に好ましい。

本発明の製造方法において、単量体１〜３の反応温度は、４０〜１００℃、更に６０〜９０℃が好ましく、反応圧力はゲージ圧で１０１．３〜１１１．５ｋＰａ（１〜１．１ａｔｍ）、更に１０１．３〜１０６．４ｋＰａ（１〜１．０５ａｔｍ）が好ましい。

本発明の製造方法では、適当な溶媒により調製した単量体２及び／又は単量体３を含有する単量体溶液を、好ましくは所定量の連鎖移動剤の存在下で、単量体１を含む他の単量体と、有機溶媒を含む反応溶媒中で共重合させる。また、共重合可能な他の単量体や重合開始剤等を用いても良い。

本発明の製造方法における重合反応は、具体的には、
（ｉ）単量体１〜３を含む単量体溶液を用いて共重合反応を開始する。
（ii）単量体１〜３を含む単量体溶液を、反応系に滴下する。
（iii）単量体１を含む単量体溶液と、単量体２を含む単量体溶液と、単量体３を含む単量体溶液を、別々に反応系（有機溶媒を含む反応溶媒）に滴下する。
（iv）上記を適宜組み合わせて有機溶媒を含む反応溶媒中で反応を行う。例えば、単量体１〜３を含む単量体溶液の一部を反応系に仕込んでおき、残りの単量体溶液を反応系に滴下する。

上記、（iii）及び（iv）では、設定した単量体モル比から逸脱せぬよう、滴下する単量体溶液の滴下条件を制御する必要がある。

［連鎖移動剤］
ゲル化抑制、好適分子量の調整及び水硬性組成物用分散剤の性能設計の観点から、連鎖移動剤を使用することが好ましい。連鎖移動剤は、ラジカル重合における連鎖移動反応（成長しつつある重合体ラジカルが他の分子と反応してラジカル活性点の移動が起こる反応）をもたらす機能を有し、連鎖単体の移動を目的として添加される物質である。本発明では、基本的に連鎖移動剤の使用は必要としないが、分子量の調整のために、少量、例えば単量体１〜３の合計モル数に対して０〜３モル％の範囲で使用してもよい。

連鎖移動剤としては、チオール系連鎖移動剤、ハロゲン化炭化水素系連鎖移動剤等が挙げられ、チオール系連鎖移動剤が好ましい。

チオール系連鎖移動剤としては、−ＳＨ基を有するものが好ましく、特に一般式ＨＳ−Ｒ−Ｅｇ（ただし、式中Ｒは炭素原子数１〜４の炭化水素由来の基を表し、Ｅは−ＯＨ、−ＣＯＯＭ、−ＣＯＯＲ’または−ＳＯ₃Ｍ基を表し、Ｍは水素原子、一価金属、二価金属、アンモニウム基または有機アミン基を表し、Ｒ’は炭素原子数１〜１０のアルキル基を表わし、ｇは１〜２の整数を表す。）で表されるものが好ましく、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、２−メルカプトプロピオン酸、３−メルカプトプロピオン酸、チオリンゴ酸、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が挙げられ、単量体１〜３を含む共重合反応での連鎖移動効果の観点から、メルカプトプロピオン酸、メルカプトエタノールが好ましく、メルカプトプロピオン酸が更に好ましい。これらの１種または２種以上を用いることができる。

ハロゲン化炭化水素系連鎖移動剤としては、四塩化炭素、四臭化炭素などが挙げられる。

その他の連鎖移動剤としては、α−メチルスチレンダイマー、ターピノーレン、α−テルピネン、γ−テルピネン、ジペンテン、２−アミノプロパン−１−オールなどを挙げることができる。連鎖移動剤は、１種又は２種以上を用いることができる。

［重合開始剤］
本発明の製造方法では、重合開始剤を使用することが好ましく、特に、単量体１〜３の合計モル数に対して重合開始剤を０．１モル％以上、更に０．１〜１５モル％、特に１〜１０モル％使用することが好ましい。

重合開始剤としては、過酸化物、アゾ系化合物等を用いることができる。例として２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）ジヒドロクロライド、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミド）ジハイドレート等のアゾ化合物が使用される。また、重合開始剤と併用して、亜硫酸水素ナトリウム、アミン化合物などの促進剤を使用することもできる。

［溶媒］
本発明の製造方法は、有機溶媒を含む反応溶媒を用いた溶液重合法で実施される。その際に使用される有機溶媒としては、アルコール、ケトン等が挙げられる。アルコールとしてはメタノール、エタノール、イソプロパノール等が、ケトンではアセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。好ましくはアルコールであり、なかでもイソプロパノールが好ましい。有機溶媒以外の溶媒としては水が挙げられる。有機溶媒の含有量は全溶媒中９０重量％以上が好ましく、９５重量％以上がより好ましい。

本発明の製造方法では、工業的な生産性及び廃液処理の観点から、重合濃度が１０重量％以上、更に２０重量％以上、更に２５重量％以上であることが好ましい。ここで重合濃度とは、反応に用いられる反応溶媒以外の全成分（例えば、単量体１〜３、重合開始剤、連鎖移動剤等）の合計重量を、これらと反応溶媒との合計重量で割った値を１００倍したものである。すなわち、重合濃度（重量％）＝〔（反応に用いられる反応溶媒以外の全成分の合計重量）／（反応に用いられる反応溶媒以外の全成分の合計重量＋反応溶媒の重量）〕×１００である。

また、得られる重合体の分子量制御及び重合体溶液の粘度の観点から、重合濃度が７０重量％以下、更に６０重量％以下、更に５０重量％以下であることが好ましい。

従って、工業的な生産性及び廃液処理、並びに得られる重合体の分子量制御及び重合体溶液の粘度の観点から、重合濃度は１０〜７０重量％が好ましく、更に２０〜６０重量％が好ましく、更に２５〜５０重量％が好ましい。

《リン酸エステル系重合体》
本発明のリン酸エステル系重合体は、単量体１と、単量体２と、単量体３とを、有機溶媒を含む反応溶媒を用いて共重合して得られるリン酸エステル系重合体である。単量体１〜３の好ましい構造は、上記の通りである。

本発明のリン酸エステル系重合体は、重量平均分子量（以下Ｍｗと表記する）が１０，０００〜１５０，０００であることが好ましい。分散効果の発現や粘性低減効果の観点から、Ｍｗが１０，０００以上が好ましく、より好ましくは１２，０００以上、さらに好ましくは１３，０００以上、さらに好ましくは１４，０００以上、特に好ましくは１５，０００以上で、架橋による高分子量化、ゲル化の抑制や性能面では分散効果や粘性低減効果の観点から、１５０，０００以下が好ましく、より好ましくは１３０，０００以下、さらに好ましくは１２０，０００以下、さらに好ましくは１１０，０００以下、特に好ましくは１００，０００以下であり、前記両者の観点から、好ましくは１２，０００〜１３０，０００、より好ましくは１３，０００〜１２０，０００、さらに好ましくは１４，０００〜１１０，０００、特に好ましくは１５，０００〜１００，０００である。

本発明のリン酸エステル系重合体のＭｗは、下記条件のゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法で測定されたものである。
［ＧＰＣ条件］
カラム：G4000PWXL+G2500PWXL（東ソー）
溶離液：0.2Ｍリン酸バッファー／CH₃CN＝9／1
流量：1.0mL/min
カラム温度：４０℃
検出：ＲＩ
サンプルサイズ：0.2ｍg/ｍL
標準物質：ポリエチレングリコール換算

また、上記条件でのＧＰＣ法で得られる分子量分布を示すチャートのパターンにおいて、分子量１０万以上の面積が当該チャート全体の面積の５％以下であることが、分散性（必要添加量低減）や粘性低減効果の点でより好ましい。

《水硬性組成物用分散剤》
本発明のリン酸エステル系重合体は、水硬性組成物用分散剤として、各種セメントを始めとし、水和反応によって硬化性を示すあらゆる無機系の水硬性粉体に使用することができる。本発明の重合体を含有する水硬性組成物用分散剤は粉末状でも液体状でもよい。液体状の場合は、作業性、環境負荷低減の観点から、水を溶媒ないし分散媒とするもの（水溶液等）が好ましい。本発明の分散剤中、本発明の重合体の含有量は、固形分中、好ましくは１０〜１００重量％、より好ましくは１５〜１００重量％、更に好ましくは２０〜１００重量％である。また、液体状の場合、固形分濃度は、製造容易性、作業性の観点から、好ましくは５〜４０重量％、より好ましくは１０〜４０重量％、更に好ましくは２０〜３５重量％である。また、本発明の分散剤は、水硬性粉体１００重量部に対し、重合体の固形分濃度で０．０２〜１重量部、０．０４〜０．４重量部の比率で用いられることが、分散効果の点で好ましい。

セメントとして、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、エコセメント（例えばＪＩＳ Ｒ５２１４等）が挙げられる。セメント以外の水硬性粉体として、高炉スラグ、フライアッシュ、シリカヒューム等が含まれてよく、また、非水硬性の石灰石微粉末等が含まれていてよい。セメントと混合されたシリカヒュームセメントや高炉セメントを用いてもよい。

本発明の水硬性組成物用分散剤は、その他の添加剤（材）を含有することもできる。例えば、樹脂石鹸、飽和もしくは不飽和脂肪酸、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、アルキルベンゼンスルホン酸（塩）、アルカンスルホネート、ポリオキシアルキレンアルキル（フェニル）エーテル、ポリオキシアルキレンアルキル（フェニル）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（フェニル）エーテルリン酸エステル（塩）、蛋白質材料、アルケニルコハク酸、α−オレフィンスルホネート等のＡＥ剤；グルコン酸、グルコヘプトン酸、アラボン酸、リンゴ酸、クエン酸等のオキシカルボン酸系、デキストリン、単糖類、オリゴ糖類、多糖類等の糖系、糖アルコール系等の遅延剤；起泡剤；増粘剤；珪砂；ＡＥ減水剤；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、沃化カルシウム等の可溶性カルシウム塩、塩化鉄、塩化マグネシウム等の塩化物等、硫酸塩、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸塩、チオ硫酸塩、蟻酸（塩）、アルカノールアミン等の早強剤又は促進剤；発泡剤；樹脂酸（塩）、脂肪酸エステル、油脂、シリコーン、パラフィン、アスファルト、ワックス等の防水剤；高炉スラグ；流動化剤；ジメチルポリシロキサン系、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステル系、鉱油系、油脂系、オキシアルキレン系、アルコール系、アミド系等の消泡剤；防泡剤；フライアッシュ；メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物系、アミノスルホン酸系、ポリマレイン酸系を含むポリカルボン酸系等の高性能減水剤；シリカヒューム；亜硝酸塩、燐酸塩、酸化亜鉛等の防錆剤；メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース系、β−１，３−グルカン、キサンタンガム等の天然物系、ポリアクリル酸アミド、ポリエチレングリコール、オレイルアルコールのエチレンオキシド付加物もしくはこれとビニルシクロヘキセンジエポキシドとの反応物等の合成系等の水溶性高分子；（メタ）アクリル酸アルキル等の高分子エマルジョンが挙げられる。

また、本発明の水硬性組成物用分散剤は、生コンクリート、コンクリート振動製品分野の外、セルフレベリング用、耐火物用、プラスター用、石膏スラリー用、軽量又は重量コンクリート用、ＡＥ用、補修用、プレパックド用、トレーミー用、地盤改良用、グラウト用、寒中用等の種々のコンクリートの何れの分野においても有用である。

《水硬性組成物》
また、本発明の分散剤の対象となる水硬性組成物は、水／水硬性粉体比〔水硬性組成物中の水と水硬性粉体の重量百分率（重量％）、以下、Ｗ／Ｐと表記する。〕が６５％以下、更に１０〜６０％、より更に１２〜５７％、特に低粘性効果が発揮される点で、１５〜５５％、更に２０〜５５％であってもよい。

また、本発明の水硬性組成物は、水及び水硬性粉体（セメント）を含有する、ペースト、モルタル、コンクリート等であるが、骨材を含有してもよい。骨材として細骨材や粗骨材等が挙げられ、細骨材は山砂、陸砂、川砂、砕砂が好ましく、粗骨材は山砂利、陸砂利、川砂利、砕石が好ましい。用途によっては、軽量骨材を使用してもよい。なお、骨材の用語は、「コンクリート総覧」（１９９８年６月１０日、技術書院発行）による。

製造例１
ホスマーM（ユニケミカル社製、単量体２、単量体３を含む混合物、単量体２と３の総量81.8重量％）29ｇ、NKエステルM230G（新中村化学社製、ω−メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート：エチレンオキサイドの付加モル数23）113ｇとイソプロパノール60ｇとを混合しモノマー混合液を調整した。このモノマー混合液と開始剤溶液（2,2'−アゾビス（2,4−ジメチルバレロニトリル）2.31ｇとイソプロパノール40ｇの混合物）とを、イソプロパノールを258ｇ仕込んだフラスコに60分かけて滴下した。反応条件は80℃の窒素雰囲気下で行った。滴下終了後120分間80℃で反応し、その後冷却して、さらに水258ｇ加え30％水酸化ナトリウム水溶液17.7ｇで中和を行い、重合体溶液を得た。重合濃度は28.7重量%、重合終了後の単量体２と３の反応率は71％であり、重合体の重量平均分子量は43200であった。

製造例2
モノマー混合液として、ホスマーM 29ｇ、NKエステルM230G 113ｇ及び3‐メルカプトプロピオン酸0.59ｇとイソプロパノール60ｇとを用いた以外は、製造例１と同様にして重合体溶液を製造した。重合濃度は28.7重量%、重合終了後の単量体２と３の反応率は70％であり、重合体の重量平均分子量は31800であった。

水硬性組成物分散性能の評価
普通ポルトランドセメント（太平洋セメント製と住友大阪セメント製の等量混合品）300重量部に、固形分（溶媒以外の成分）で表１の添加量となる量の製造例１又は２の重合体溶液と、重合体溶液中の水との合計で75重量部となる量の水を加え、3分間ハンドミキサーで低速混合し、フローコーン（φ50mm×高さ51mm）に充填してペーストフローを測定した。結果を表１に示す。

Claims (3)

1. 下記一般式（１）で表される単量体１と、下記一般式（２）で表される単量体２と、下記一般式（３）で表される単量体３とを、有機溶媒を含む反応溶媒を用いて連鎖移動剤を使用せずに共重合するリン酸エステル系重合体の製造方法であって、
   前記有機溶媒がイソプロパノールであり、
   全反応溶媒中、前記有機溶媒の含有量が９０重量％以上であり、
   全単量体中、単量体１〜３の合計の割合が９５モル％超〜１００モル％である、
   リン酸エステル系重合体の製造方法。
   

   

   
   〔式中、Ｒ¹、Ｒ²は、それぞれ水素原子又はメチル基、Ｒ³は水素原子又は-ＣＯＯ(ＡＯ)_nＸ、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基又はオキシスチレン基、ｎはＡＯの平均
   付加モル数であり、３〜２００の数、Ｘは水素原子又は炭素数１〜１８のアルキル基を表す。〕
   

   

   
   〔式中、Ｒ⁴は水素原子又はメチル基、Ｒ⁵は炭素数２〜１２のアルキレン基、ｍ１は１〜３０の数、Ｍは水素原子、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を表す。〕
   

   

   
   〔式中、Ｒ⁶、Ｒ⁸は、それぞれ水素原子又はメチル基、Ｒ⁷、Ｒ⁹は、それぞれ炭素数２〜１２のアルキレン基、ｍ２、ｍ３は、それぞれ１〜３０の数、Ｍは水素原子、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を表す。〕
2. 重合濃度が１０重量％以上である請求項１記載のリン酸エステル系重合体の製造方法。
3. 得られたリン酸エステル系重合体の重量平均分子量が１０，０００〜１５０，０００である請求項１又は２記載のリン酸エステル系重合体の製造方法。