JP6199474B2 - Surface coating agent - Google Patents
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Description
本発明は、表面被覆無機粒子及びその製造方法、表面被覆剤、並びに、水硬性組成物の製造方法に関する。 The present invention relates to surface-coated inorganic particles and a method for producing the same, a surface coating agent, and a method for producing a hydraulic composition.
水硬性粒子には、水の存在下で水和反応が生じるような狭義の水硬性粒子の他、水だけでは水和しないものの、刺激剤と称される少量の物質の存在下で水和反応が生じるような潜在水硬性粒子がある。一般に、水硬性粒子は、分散剤、水、及び、必要に応じて細骨材や粗骨材等と併用され、セメントペーストやモルタル、コンクリート等の水硬性組成物を得るために使用される。例えば、フレッシュな(生)コンクリートを製造するには、ミキサーの中に、セメント等の狭義の水硬性粒子、分散剤、水、細骨材や粗骨材、及び、必要に応じてシリカフューム、高炉スラグ、フライアッシュ等の微粉末を投入した後、一定時間混合し、分散剤がペーストを分散させ流動性が一定になるまで、つまり流動性が安定するまで混練する手法が行われている。分散剤は減水剤とも称され、水硬性組成物に流動性を付与する添加剤として使用されるものであり、通常は、予め水と混合されて、水硬性粒子に添加される。このように水硬性粒子に(分散剤入りの)水を加えた後、流動性が安定化するまでの時間を、混練時間又は練上がりまでの時間と称するが、流動性が安定化するまでには一定の時間を要するのが通常である。 In addition to the narrowly defined hydraulic particles that cause a hydration reaction in the presence of water, the hydraulic particles do not hydrate with water alone, but in the presence of a small amount of substance called a stimulant. There are latent hydraulic particles that cause In general, hydraulic particles are used in combination with a dispersant, water, and fine aggregates, coarse aggregates, and the like, if necessary, to obtain hydraulic compositions such as cement paste, mortar, and concrete. For example, to produce fresh (raw) concrete, in a mixer, in a narrow sense, hydraulic particles such as cement, dispersant, water, fine aggregate and coarse aggregate, and if necessary silica fume, blast furnace A method is employed in which fine powders such as slag and fly ash are added and then mixed for a certain period of time and kneaded until the dispersing agent disperses the paste and the fluidity becomes constant, that is, until the fluidity becomes stable. The dispersant is also referred to as a water reducing agent, and is used as an additive for imparting fluidity to the hydraulic composition. Usually, the dispersant is mixed with water in advance and added to the hydraulic particles. The time until the fluidity is stabilized after adding water (with a dispersant) to the hydraulic particles is referred to as the kneading time or the time until the kneading, but before the fluidity is stabilized. Usually takes a certain amount of time.
分散剤を含む水硬性組成物としては、例えば、特許文献1に、所定の物性値を示すカルシウムアルミネート化合物と減水剤とを含有するセメント混和材が開示されている。この文献では、減水剤は、水に減水剤成分が溶解した液状のものや粉末状のものを使用することができる旨が記載されている。 As a hydraulic composition containing a dispersant, for example, Patent Document 1 discloses a cement admixture containing a calcium aluminate compound having a predetermined physical property value and a water reducing agent. In this document, it is described that a water reducing agent can be used in a liquid or powder form in which a water reducing agent component is dissolved in water.
上述したように、混練時間には一定時間を要するのが通常である。特に、水/水硬性粒子の質量比率が低い超高強度コンクリートほど、流動性が安定化するまでの時間、すなわち混練時間は長くなる傾向にある。これを改善して混練時間を短縮することができれば、例えば、コンクリート製造工場での1バッチあたりの製造時間等を短縮することができ、生産性向上に大きく寄与できる。しかし、このような課題を充分に解決できる技術は、まだ見いだされていないのが現状である。なお、特許文献1に記載の技術において、分散剤を粉末化して使用しても混練時間の短縮には寄与しない(後述の試験例3−1)。 As described above, the kneading time usually requires a certain time. In particular, the ultra high strength concrete having a low water / hydraulic particle mass ratio tends to increase the time until the fluidity is stabilized, that is, the kneading time. If this can be improved and the kneading time can be shortened, for example, the manufacturing time per batch in a concrete manufacturing plant can be shortened, which can greatly contribute to the improvement of productivity. However, at present, no technology that can sufficiently solve such problems has been found. In the technique described in Patent Document 1, even if the dispersant is used in powder form, it does not contribute to shortening the kneading time (Test Example 3-1 described later).
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、混練時間を著しく短縮することができ、流動性に優れる水硬性組成物を生産性よく与えることができる表面被覆無機粒子及びその製造方法を提供することを目的とする。本発明はまた、このような表面被覆無機粒子を得るために特に好適な表面被覆剤、及び、この表面被覆無機粒子を用いた水硬性組成物の製造方法を提供することも目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and provides a surface-coated inorganic particle capable of significantly reducing the kneading time and capable of giving a hydraulic composition excellent in fluidity with high productivity and a method for producing the same. The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide a surface coating agent particularly suitable for obtaining such surface-coated inorganic particles, and a method for producing a hydraulic composition using the surface-coated inorganic particles.
本発明者は、水硬性組成物の生産技術について種々検討の結果、水硬性組成物の製造に、水硬性無機粒子の表面の一部又は全部が有機系分散剤で被覆されてなり、かつ粒子表面又は表面近辺の炭素含有比率(炭素濃度)が所定範囲にある表面被覆無機粒子を用いると、流動性が安定化するまでの混練時間を著しく短縮でき、高い流動性を示す水硬性組成物を与えることができることを見いだした。また、これと同様の現象が、ポゾラン活性無機粒子を用いた表面被覆無機粒子についても生じることを見いだした。水/水硬性粒子の質量比率が低い場合であっても、このような表面被覆無機粒子を用いれば、高い流動性を示す水硬性組成物を短時間で容易に得ることができるため、生産性に非常に優れることになる。また、ポリアルキレングリコールを含有するポリカルボン酸系重合体を含む表面被覆剤は、水硬性無機粒子やポゾラン活性無機粒子への吸着性、及び、吸着後(すなわち表面被覆後)の粒子分散性に極めて優れるため、これら無機粒子用の表面被覆剤としての用途に特に適することも見いだした。そして、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達した。 As a result of various studies on the production technique of the hydraulic composition, the present inventor has produced a hydraulic composition in which part or all of the surface of the hydraulic inorganic particle is coated with an organic dispersant, and the particle When surface-coated inorganic particles having a carbon content ratio (carbon concentration) in the surface or in the vicinity of the surface are in a predetermined range, a kneading time until fluidity is stabilized can be remarkably shortened, and a hydraulic composition exhibiting high fluidity can be obtained. I found what I could give. It was also found that the same phenomenon occurs with surface-coated inorganic particles using pozzolanic active inorganic particles. Even when the mass ratio of water / hydraulic particles is low, if such surface-coated inorganic particles are used, a hydraulic composition exhibiting high fluidity can be easily obtained in a short time, so that productivity is improved. It will be very good. Moreover, the surface coating agent containing the polycarboxylic acid-based polymer containing polyalkylene glycol has the adsorptivity to the hydraulic inorganic particles and the pozzolanic active inorganic particles, and the particle dispersibility after the adsorption (that is, after the surface coating). It has also been found to be particularly suitable for use as a surface coating agent for these inorganic particles because it is extremely excellent. Then, the inventors have arrived at the present invention by conceiving that the above problems can be solved brilliantly.
ここで、上述した特許文献2には、添加剤であるコンクリート流動化剤13で被覆されたセメント粒子(例えば、図中の粒子コーティング22等)が記載されているが、コンクリート流動化剤13は、少量の水と一緒に噴霧により供給されるため、流動化剤13がセメント表面を充分に被覆することができず、また、添加する水の量が少ないため、表面被覆時にセメント粒子を充分に分散することができない。特許文献3には、所定構造のポリマーAを含有する水性組成物を、セメント粉砕助剤として使用することが記載されている。このセメント粉砕助剤は、少量の水を必須に含む水性組成物としてクリンカー(セメント原料)に添加されるため、この場合もセメント粉砕時に表面を充分に被覆することができず、粉砕時にセメント粒子を充分に分散することができない。また、特許文献2、3の技術は、溶媒に水を使用したり、粒子表面が充分に分散剤で被覆されていないため、流動化剤の分散性が発揮しない(後述の試験例7−1)。したがって、これら特許文献2、3の技術によっては、流動性の向上と混練時間のより一層の短縮とを図ることはできない。 Here, in Patent Document 2 described above, cement particles (for example, particle coating 22 in the figure) coated with a concrete fluidizing agent 13 as an additive are described. Since it is supplied by spraying together with a small amount of water, the fluidizing agent 13 cannot sufficiently coat the cement surface, and since the amount of water to be added is small, the cement particles are sufficiently applied during the surface coating. Cannot be distributed. Patent Document 3 describes that an aqueous composition containing polymer A having a predetermined structure is used as a cement grinding aid. This cement grinding aid is added to the clinker (cement raw material) as an aqueous composition that essentially contains a small amount of water, and in this case as well, the surface cannot be sufficiently coated during cement grinding, and cement particles are produced during grinding. Cannot be sufficiently dispersed. Moreover, since the technique of patent document 2, 3 uses water for a solvent, or the particle | grain surface is not fully coat | covered with the dispersing agent, the dispersibility of a fluidizing agent does not exhibit (the below-mentioned test example 7-1). ). Therefore, according to these techniques of Patent Documents 2 and 3, it is not possible to improve the fluidity and further shorten the kneading time.
本発明は、以下の発明(I)〜(VII)からなる。
(I)水硬性無機粒子及びポゾラン活性無機粒子からなる群より選択される少なくとも1種の無機粒子の表面の一部又は全部が有機系分散剤で被覆されてなり、粒子表面のケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度をXPSによって測定したときに、炭素(C)の相対表面濃度が0.35〜50であり、かつ粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均の炭素(C)の相対表面濃度が0.15〜50である表面被覆無機粒子。
(II)上記表面被覆無機粒子であって、かつ、有機系分散剤単位量あたりの無機粒子表面のケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度が0.6〜10であり、かつ粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均の炭素(C)の相対表面濃度が0.2〜5である表面被覆無機粒子。
(III)上記表面被覆無機粒子であって、かつ該無機粒子の水和度が0.1以下である表面被覆無機粒子。
(IV)上記表面被覆無機粒子を含有する水硬性無機粒子。
(V)上記表面被覆無機粒子を用いる水硬性組成物の製造方法。
(VI)上記表面被覆無機粒子を製造する方法であって、該製造方法は、水硬性無機粒子及びポゾラン活性無機粒子からなる群より選択される少なくとも1種の無機粒子を、有機系分散剤を含む溶媒に分散させた後、該溶媒を留去し、粉末化する工程を含む表面被覆無機粒子の製造方法。
(VII)上記表面被覆無機粒子を得るために使用される無機粒子の表面被覆剤であって、該無機粒子は、水硬性無機粒子及びポゾラン活性無機粒子からなる群より選択される少なくとも1種であり、該表面被覆剤は、ポリアルキレングリコールを含有するポリカルボン酸系重合体を含む表面被覆剤。
以下に本発明を詳述する。なお、以下に記載される本発明の個々の好ましい形態を2又は3以上組み合わせた形態も本発明の好ましい形態である。
The present invention comprises the following inventions (I) to (VII).
(I) Part or all of the surface of at least one inorganic particle selected from the group consisting of hydraulic inorganic particles and pozzolanic active inorganic particles is coated with an organic dispersant, and silicon (Si) on the particle surface And the relative surface concentration of carbon (C) with respect to calcium (Ca) is measured by XPS, the relative surface concentration of carbon (C) is 0.35 to 50, and the depth at 1 to 2 nm from the particle surface Surface-coated inorganic particles having an average carbon (C) relative surface concentration of 0.15 to 50.
(II) The surface-coated inorganic particles, and the relative surface concentration of carbon (C) with respect to silicon (Si) and calcium (Ca) on the surface of the inorganic particles per unit amount of the organic dispersant is 0.6 to 10 And surface-coated inorganic particles having a relative surface concentration of carbon (C) having an average depth of 1 to 2 nm from the particle surface of 0.2 to 5.
(III) The surface-coated inorganic particles, wherein the surface-coated inorganic particles have a hydration degree of 0.1 or less.
(IV) Hydraulic inorganic particles containing the surface-coated inorganic particles.
(V) A method for producing a hydraulic composition using the surface-coated inorganic particles.
(VI) A method for producing the surface-coated inorganic particles, wherein the production method comprises at least one inorganic particle selected from the group consisting of hydraulic inorganic particles and pozzolanic active inorganic particles, an organic dispersant A method for producing surface-coated inorganic particles, which comprises a step of dispersing in a solvent and then distilling the solvent to powder.
(VII) A surface coating agent for inorganic particles used for obtaining the surface-coated inorganic particles, wherein the inorganic particles are at least one selected from the group consisting of hydraulic inorganic particles and pozzolanic active inorganic particles. And the surface coating agent comprises a polycarboxylic acid-based polymer containing polyalkylene glycol.
The present invention is described in detail below. In addition, the form which combined each preferable form of this invention described below 2 or 3 or more is also a preferable form of this invention.
〔表面被覆無機粒子〕
本発明の表面被覆無機粒子は、所定の無機粒子の表面の一部又は全部が有機系分散剤で被覆された形態からなる。
上記表面被覆無機粒子は、例えば、平均粒径として0.01〜100μmの範囲であることが好適である。このような範囲にあることで、混練時間をより短縮することができるとともに、得られる水硬性組成物により均質な流動性を与えることが可能になる。より好ましくは0.05〜75μm、更に好ましくは0.1〜50μmの範囲である。
[Surface coated inorganic particles]
The surface-coated inorganic particles of the present invention have a form in which part or all of the surface of predetermined inorganic particles is coated with an organic dispersant.
The surface-coated inorganic particles are preferably in the range of, for example, 0.01 to 100 μm as an average particle size. By being in such a range, the kneading time can be further shortened, and it becomes possible to give a uniform fluidity to the obtained hydraulic composition. More preferably, it is 0.05-75 micrometers, More preferably, it is the range of 0.1-50 micrometers.
(粒径測定法)
本明細書中、粒子の粒径は、市販の粒度分布測定装置を用いて測定することができる。例として、HORIBA社製、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置LA−910を用いて、試料をエタノールで超音波分散させた後、相対屈折率1.10の条件で測定することができる。
(Particle size measurement method)
In the present specification, the particle size of the particles can be measured using a commercially available particle size distribution measuring device. As an example, the sample can be ultrasonically dispersed with ethanol using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer LA-910 manufactured by HORIBA, and then measured under the conditions of a relative refractive index of 1.10.
上記表面被覆無機粒子を得るための無機粒子は、水硬性無機粒子及びポゾラン活性無機粒子からなる群より選択される少なくとも1種である。これら無機粒子は、例えば、平均粒径として、0.001〜100μmの範囲であることが好適である。好ましくは0.01〜100μm、より好ましくは0.05〜75μmの範囲である。
なお、上記水硬性無機粒子及びポゾラン活性無機粒子は、未だ水和(硬化)していない状態にあること、すなわち未水和であることが好適である。
The inorganic particles for obtaining the surface-coated inorganic particles are at least one selected from the group consisting of hydraulic inorganic particles and pozzolanic active inorganic particles. These inorganic particles preferably have an average particle diameter in the range of 0.001 to 100 μm, for example. Preferably it is 0.01-100 micrometers, More preferably, it is the range of 0.05-75 micrometers.
It is preferable that the hydraulic inorganic particles and the pozzolanic active inorganic particles are not yet hydrated (cured), that is, unhydrated.
上記水硬性無機粒子において、「水硬性」とは、水の存在下で水和反応が生じ、固体として硬化していくような狭義の「水硬性」の他、水だけでは水和しないものの、刺激剤と称される少量の物質の存在下で水和反応が生じ、固体として硬化していくような「潜在水硬性」をも意味する。 In the above-mentioned hydraulic inorganic particles, “hydraulic” means “hydraulic” in a narrow sense that a hydration reaction occurs in the presence of water and hardens as a solid, but it is not hydrated only with water, It also means “latent hydraulic” in which a hydration reaction takes place in the presence of a small amount of substance called an irritant and hardens as a solid.
上記水硬性無機粒子としては、例えば、セメント、アルミナ等の狭義の水硬性無機粒子;スラグ等の潜在水硬性無機粒子;等が挙げられ、これらの1種又は2種以上からなるものであってもよい。中でも、セメント、高炉スラグが好ましく、これにより、混練時間を短縮するという本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。 Examples of the hydraulic inorganic particles include narrowly defined hydraulic inorganic particles such as cement and alumina; latent hydraulic inorganic particles such as slag; and the like, and are composed of one or more of these. Also good. Among these, cement and blast furnace slag are preferable, and thereby, the operational effect of the present invention of shortening the kneading time can be more fully exhibited.
上記セメントとして具体的には、ポルトランドセメント(普通、早強、超早強、低熱、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、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造されたセメント)等が挙げられる。 Specific examples of the cement include Portland cement (ordinary, early strength, ultra-early strength, low heat, moderate heat, sulfate resistant and low alkali type), 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 heat cement (low heat blast furnace cement, fly ash mixing) Low exothermic type blast furnace cement, cement with high belite content), ultra-high strength cement, cement-based solidified material, eco-cement (cement produced from one or more of municipal waste incineration ash and sewage sludge incineration ash) .
上記ポゾラン活性無機粒子とは、ポゾラン活性を有する無機粒子を意味し、例えば、シリカフューム、フライアッシュ、シンダーアッシュ、ハスクアッシュ、火山灰等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を使用することができる。中でも、シリカフューム、フライアッシュが好ましく、これにより、混練時間を短縮するという本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。 The pozzolanic active inorganic particles mean inorganic particles having pozzolanic activity, and examples thereof include silica fume, fly ash, cinder ash, husk ash, volcanic ash, etc., and one or more of these may be used. it can. Among these, silica fume and fly ash are preferable, and thereby, the effect of the present invention of shortening the kneading time can be more fully exhibited.
上記無機粒子として特に好ましくは、セメント、シリカフューム、フライアッシュ及びスラグからなる群より選択される少なくとも1種である。これにより、混練時間を短縮するという本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。このように上記無機粒子が、セメント、シリカフューム、フライアッシュ及びスラグからなる群より選択される少なくとも1種である形態は、本発明の好適な形態の1つである。 The inorganic particles are particularly preferably at least one selected from the group consisting of cement, silica fume, fly ash and slag. As a result, the effect of the present invention of shortening the kneading time can be more fully exhibited. Thus, the form in which the inorganic particles are at least one selected from the group consisting of cement, silica fume, fly ash and slag is one of the preferred forms of the present invention.
本発明ではまた、セメント表面の一部又は全部が有機系分散剤で被覆された表面被覆無機粒子と、シリカフューム、フライアッシュ及び/又はスラグの表面の一部又は全部が有機系分散剤で被覆された表面被覆無機粒子とを、併用することが特に好適である。通常、シリカフュームやフライアッシュ等の無機粒子は、粒子径が細かいため、該無機粒子をこのまま(すなわち被覆処理を施さずに)水硬性組成物の製造に使用した場合には、混練時間が長くなり生産性が充分ではない。しかし、これらの無機粒子の表面の一部又は全部を有機系分散剤で被覆した後、このような表面被覆無機粒子を混合して得られる粒子を使用すれば、水と混合したときに、混練時間を著しく短縮し、高い流動性を有するシリカフュームセメントやフライアッシュセメント、高炉スラグセメントを与えることができる。 In the present invention, the surface-coated inorganic particles in which part or all of the cement surface is coated with an organic dispersant, and part or all of the surface of silica fume, fly ash and / or slag are coated with an organic dispersant. It is particularly preferred to use the surface-coated inorganic particles together. Normally, inorganic particles such as silica fume and fly ash have a small particle size, so when the inorganic particles are used as they are (that is, without being subjected to a coating treatment) for producing a hydraulic composition, the kneading time becomes long. Productivity is not enough. However, if particles obtained by mixing a part or all of the surface of these inorganic particles with an organic dispersant and then mixing such surface-coated inorganic particles are used, when mixed with water, kneading The silica fume cement, fly ash cement, and blast furnace slag cement having a high fluidity can be provided by significantly shortening the time.
上記無機粒子の表面の一部又は全部が有機系分散剤で被覆された形態とは、上記無機粒子の表面に有機系分散剤が吸着又は付着していることを意味する。有機系分散剤は炭素原子を有するため、無機粒子中に有機系分散剤が存在し、表面(又は表面付近)の炭素含有率(炭素濃度)が向上していれば、無機粒子の表面に有機系分散剤が吸着又は付着している、すなわち無機粒子の表面の一部又は全部が有機系分散剤で被覆されていると推測される。
なお、粒子表面に有機系分散剤が吸着又は付着していることは、例えば、X線光電子分光法等を用いて粒子表面の炭素含有率(炭素濃度)を測定すること等により確認することができる。
The form in which a part or all of the surface of the inorganic particles is coated with the organic dispersant means that the organic dispersant is adsorbed or adhered to the surface of the inorganic particles. Since the organic dispersant has carbon atoms, if the organic dispersant is present in the inorganic particles and the carbon content (carbon concentration) on the surface (or the vicinity of the surface) is improved, the surface of the inorganic particles is organic. It is presumed that the system dispersant is adsorbed or adhered, that is, part or all of the surface of the inorganic particles is coated with the organic dispersant.
In addition, it can be confirmed that the organic dispersant is adsorbed or adhered to the particle surface by, for example, measuring the carbon content (carbon concentration) on the particle surface using X-ray photoelectron spectroscopy or the like. it can.
X線光電子分光法とは、高真空下で軟X線により固体表面を励起し、表面より放出される光電子を測定する分析方法である(以下、XPS分析法又はXPSと称する)。本分析法により、表面近傍数ナノメートルに存在する元素の酸化状態や濃度等に関する情報が得られ、表面のSi(ケイ素)、Ca(カルシウム)に対するC(炭素)の相対濃度を特定できると考えられる。 X-ray photoelectron spectroscopy is an analysis method in which a solid surface is excited with soft X-rays under high vacuum and photoelectrons emitted from the surface are measured (hereinafter referred to as XPS analysis method or XPS). This analysis provides information on the oxidation state and concentration of elements present in the vicinity of a few nanometers near the surface, and the relative concentration of C (carbon) relative to Si (silicon) and Ca (calcium) on the surface can be identified. It is done.
(XPS分析法)
本発明では、表面被覆無機粒子におけるSi及びCaに対するCの相対表面濃度を測定する。Si及びCaに対するCの相対表面濃度は、縦軸が毎秒あたりのカウント数、横軸が結合エネルギーを示すXPSのチャートから、C1sのピーク面積をC1sの感度係数で除した値を、Si2pのピーク面積をSi2pの感度係数で除した値と、Ca2pのピーク面積をCa2pの感度係数で除した値との合計値で、除した値であり、下記数式(1)で表される。
(XPS analysis method)
In the present invention, the relative surface concentration of C with respect to Si and Ca in the surface-coated inorganic particles is measured. The relative surface concentration of C to Si and Ca are counts per vertical axis per second, the horizontal axis XPS chart showing the binding energy, the value of the peak area was divided by the sensitivity coefficient of the C 1s of C 1s, Si Table the peak area of 2p and divided by the sensitivity coefficient of the Si 2p, in total of the value of the peak area was divided by the sensitivity coefficient of the Ca 2p of Ca 2p, a value obtained by dividing, by the following equation (1) Is done.
上記C1s、Si2p及びCa2pのピーク面積は、以下の手順により測定し算出することができる。
測定装置:ULVAC−PKI社製、PHI Quantera SXMを用い、X線源はAlKα、ビーム径は100μm、ビーム出力は25W−15kVとする。
試料調整法:SUS製φ3ワッシャー内に、測定試料である粒子粉末を充填後、スパチュラを用いて指圧で固定化する。それをSUS製の冶具でサンプル台にセットする。カーボンテープ等のカーボン種の冶具は一切使用しない。
深さ方向の分析方法:Ar+イオン(2kV−25mA)によって、SiO2換算で8nm/分の速度でエッジングを行い、深さ方向分析を行う。
Si2p、Ca2p、C1sの測定では、パスエネルギーを280eV、エネルギーステップを0.5eVに設定する。
Si2pのピーク面積は100eV付近のピークを14回積算した後、Shirley法によりバックグラウンド除去して算出する。
Ca2pのピーク面積は345〜350eV付近のピークを14回積算した後、Shirley法によりバックグラウンド除去して算出する。
C1sのピーク面積は285eV付近のピークを14回積算した後、Shirley法によりバックグラウンド除去して算出する。
なお、感度係数は測定装置固有の値であり、当該装置のSi2p、Ca2p、C1sの感度係数は、それぞれ119.676、597.269及び87.799である。
The peak areas of C 1s , Si 2p and Ca 2p can be measured and calculated by the following procedure.
Measuring apparatus: PHI Quantera SXM manufactured by ULVAC-PKI is used, the X-ray source is AlKα, the beam diameter is 100 μm, and the beam output is 25 W-15 kV.
Sample preparation method: Particle powder as a measurement sample is filled in a SUS φ3 washer, and then fixed with finger pressure using a spatula. It is set on the sample table with a SUS jig. Never use carbon-type jigs such as carbon tape.
Depth direction analysis method: Ar + ions (2 kV-25 mA) are used to perform edging at a rate of 8 nm / min in terms of SiO 2 to perform depth direction analysis.
In the measurement of Si 2p , Ca 2p , and C 1s , the path energy is set to 280 eV and the energy step is set to 0.5 eV.
The peak area of Si 2p is calculated by accumulating 14 peaks around 100 eV and removing the background by the Shirley method.
The peak area of Ca 2p is calculated by integrating the peak around 345 to 350 eV 14 times, and then removing the background by the Shirley method.
The peak area of C 1s is calculated by accumulating 14 peaks around 285 eV and removing the background by the Shirley method.
The sensitivity coefficient is a value unique to the measuring apparatus, and the sensitivity coefficients of Si 2p , Ca 2p , and C 1s of the apparatus are 119.676, 597.269, and 87.799, respectively.
上記表面被覆無機粒子は、その粒子表面のSi及びCaに対するCの相対表面濃度をXPSによって測定したときに、粒子表面(深さ0nm)のSi及びCaに対するCの相対表面濃度が0.35〜50であり、かつ粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均のCの相対表面濃度が0.15〜50である。これにより、混練時間をより短縮することができ、流動性に優れる水硬性組成物を生産性よく与えることが可能になる。粒子表面(深さ0nm)のSi及びCaに対するCの相対表面濃度の下限値は、より好ましくは0.4以上、更に好ましくは0.5以上、特に好ましくは0.8以上である。また、上限値は、より好ましくは30以下、更に好ましくは10以下、特に好ましくは5以下、最も好ましくは3以下である。粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均のCの相対表面濃度の下限値は、より好ましくは0.18以上、更に好ましくは0.20以上、特に好ましくは0.25以上、一層好ましくは0.3以上である。また上限値は、より好ましくは30以下、更に好ましくは10以下、特に好ましくは5.0以下、最も好ましくは3.0以下である。 When the relative surface concentration of C relative to Si and Ca on the surface of the surface-coated inorganic particles is measured by XPS, the relative surface concentration of C relative to Si and Ca on the particle surface (depth 0 nm) is 0.35 to 0.35. And the relative surface concentration of C having an average depth of 1 to 2 nm from the particle surface is 0.15 to 50. Thereby, kneading | mixing time can be shortened more and it becomes possible to give the hydraulic composition excellent in fluidity | liquidity with sufficient productivity. The lower limit of the relative surface concentration of C with respect to Si and Ca on the particle surface (depth 0 nm) is more preferably 0.4 or more, still more preferably 0.5 or more, and particularly preferably 0.8 or more. The upper limit is more preferably 30 or less, still more preferably 10 or less, particularly preferably 5 or less, and most preferably 3 or less. The lower limit of the relative surface concentration of C having an average depth of 1 to 2 nm from the particle surface is more preferably 0.18 or more, further preferably 0.20 or more, particularly preferably 0.25 or more, and more preferably 0. .3 or more. The upper limit is more preferably 30 or less, still more preferably 10 or less, particularly preferably 5.0 or less, and most preferably 3.0 or less.
上記「粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均のCの相対表面濃度」とは、表面から1nmにおける深さでのCの相対表面濃度と、表面から2nmにおける深さでのCの相対表面濃度との平均値を意味する。粒子表面(深さ0nm)の炭素含有比率には表面汚れによる影響が存在し得るが、表面から1nm以上の深さの部分では、その影響が低減されるため、粒子表面に有機系分散剤が吸着又は付着していることをより正確に確認することができる。 The above-mentioned “relative surface concentration of C having an average depth of 1 to 2 nm from the particle surface” means the relative surface concentration of C at a depth of 1 nm from the surface and the relative surface of C at a depth of 2 nm from the surface. Mean value with concentration. The carbon content ratio on the particle surface (depth 0 nm) may have an effect due to surface contamination, but the effect is reduced at a depth of 1 nm or more from the surface, so an organic dispersant is present on the particle surface. It is possible to more accurately confirm that it is adsorbed or adhered.
また無機粒子中に有機系分散剤が存在していることを確認する方法としては、有機系分散剤で一部又は全部が被覆された粒子に水やアルコール等の溶媒を加え、所定時間撹拌した後、遠心分離等によって上澄み液を分離し、上澄み液を乾燥させ、NMR等で分析することで、確認することもできる。 As a method for confirming the presence of the organic dispersant in the inorganic particles, a solvent such as water or alcohol was added to the particles partially or wholly covered with the organic dispersant and stirred for a predetermined time. Thereafter, the supernatant can be separated by centrifugation or the like, and the supernatant can be dried and analyzed by NMR or the like.
上記有機系分散剤は特に限定されず、水硬性無機粒子の分散剤(減水剤とも称される)として通常使用されるものを1種又は2種以上を使用することができる。例えば、以下の化合物等が例示される。
リグニンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、メラミンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリスチレンスルホン酸塩、アミノスルホン酸塩(例えば、アミノアリールスルホン酸−フェノール−ホルムアルデヒド縮合物等、特開平1−113419号公報参照)等のスルホン酸塩;ポリオール誘導体;ポリオキシアルキレン基とアニオン性基とを有する重合体(例えば、3−メチル3−ブテン−1−オール等の特定の不飽和アルコールにエチレンオキシド等を付加したアルケニルエーテル系単量体及び不飽和カルボン酸系単量体を含む単量体成分を用いて得られる共重合体又はその塩(特開昭62−68808号公報、特開平10−236858号公報、特開2001−220417号公報参照);(メタ)アクリル酸のポリエチレン(プロピレン)グリコールエステル又はポリエチレン(プロピレン)グリコールモノ(メタ)アリルエーテル、(メタ)アリルスルホン酸(塩)及び(メタ)アクリル酸(塩)を用いた共重合体(特開昭62−216950号公報参照);(メタ)アクリル酸のポリエチレン(プロピレン)グリコールエステル、(メタ)アリルスルホン酸(塩)及び(メタ)アクリル酸(塩)を用いて得られる共重合体(特開平1−226757号公報参照);ポリエチレングリコールモノ(メタ)アリルエーテルとマレイン酸(塩)との共重合体(特開平4−149056号公報参照);ポリエチレングリコールモノ(メタ)アリルエーテル、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸(塩)、及び、(メタ)アリルスルホン酸(塩)又はp−(メタ)アリルオキシベンゼンスルホン酸(塩)を用いて得られる共重合体(特開平6−191918号公報参照);アルコキシポリアルキレングリコールモノアリルエーテルと無水マレイン酸との共重合体、その加水分解物又はその塩(特開平5−43288号公報参照);
The organic dispersant is not particularly limited, and one or more of the commonly used dispersants for hydraulic inorganic particles (also referred to as water reducing agents) can be used. For example, the following compounds are exemplified.
Lignin sulfonate, naphthalene sulfonic acid formalin condensate, melamine sulfonic acid formalin condensate, polystyrene sulfonate, amino sulfonate (for example, aminoaryl sulfonic acid-phenol-formaldehyde condensate, etc., JP-A-1-113419) A sulfonic acid salt such as a polymer; a polymer having a polyoxyalkylene group and an anionic group (for example, ethylene oxide or the like added to a specific unsaturated alcohol such as 3-methyl-3-buten-1-ol) Copolymer or salt thereof obtained using a monomer component containing an alkenyl ether monomer and an unsaturated carboxylic acid monomer (Japanese Patent Laid-Open Nos. 62-68808 and 10-236858, JP, 2001-220417, A); (meth) acrylic acid poly Copolymers using tylene (propylene) glycol ester or polyethylene (propylene) glycol mono (meth) allyl ether, (meth) allyl sulfonic acid (salt) and (meth) acrylic acid (salt) (JP-A-62-216950) A copolymer obtained by using polyethylene (propylene) glycol ester of (meth) acrylic acid, (meth) allylsulfonic acid (salt) and (meth) acrylic acid (salt) (Japanese Patent Laid-Open No. 1-2226757) A copolymer of polyethylene glycol mono (meth) allyl ether and maleic acid (salt) (see JP-A-4-149056); polyethylene glycol mono (meth) allyl ether, polyethylene glycol mono (meth) Acrylate, (meth) acrylic acid alkyl ester, (meth) Crylic acid (salt) and a copolymer obtained by using (meth) allylsulfonic acid (salt) or p- (meth) allyloxybenzenesulfonic acid (salt) (see JP-A-6-191918); A copolymer of an alkoxypolyalkylene glycol monoallyl ether and maleic anhydride, a hydrolyzate thereof or a salt thereof (see JP-A-5-43288);
(アルコキシ)ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリル酸エステル系単量体及び(メタ)アクリル酸系単量体を含む単量体成分から得られる共重合体(特公昭59−18338号公報参照);スルホン酸基を有する(メタ)アクリル酸エステル及び必要に応じてこれと共重合可能な単量体を用いた共重合体又はその塩(特公昭62−119147号公報参照);アルコキシポリアルキレングリコールモノアリルエーテルと無水マレイン酸との共重合体と、末端に水酸基を有するポリオキシアルキレン誘導体とのエステル化反応物(特開平6−298555号公報参照);ポリアルキレングリコールモノエステル系単量体と、(メタ)アクリル酸系単量体、不飽和ジカルボン酸系単量体及び/又は(メタ)アリルスルホン酸系単量体とを用いて得られる共重合体(特開平7−223852号公報参照);スチレンスルホン酸、スルホアルキル(メタ)アクリレート、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸及び/又はヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートモノリン酸エステルと、(アルコキシ)ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートと、不飽和カルボン酸系単量体とを用いて得られる共重合体又はその塩(特開平11−79811号公報参照);(アルコキシ)ポリアルキレングリコールモノビニルエーテル系単量体、不飽和カルボン酸系単量体及び(ヒドロキシ)アルキル(メタ)アクリレートを用いて得られる共重合体(特開2004−307590号公報参照);(アルコキシ)ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、リン酸モノエステル系単量体及びリン酸ジエステル系単量体を用いて得られる共重合体又はその塩(特開2006−52381号公報参照);不飽和(ポリ)アルキレングリコールエーテル系単量体と不飽和モノカルボン酸系単量体との共重合体(特開2002−121055号公報、特開2002−121056号公報参照);等。 A copolymer obtained from a monomer component containing a (alkoxy) polyalkylene glycol mono (meth) acrylic acid ester monomer and a (meth) acrylic acid monomer (see Japanese Patent Publication No. 59-18338); (Meth) acrylic acid ester having a sulfonic acid group and, if necessary, a copolymer or a salt thereof using a monomer copolymerizable therewith (see Japanese Patent Publication No. 62-119147); alkoxy polyalkylene glycol mono An esterification reaction product of a copolymer of allyl ether and maleic anhydride and a polyoxyalkylene derivative having a hydroxyl group at the terminal (see JP-A-6-298555); a polyalkylene glycol monoester monomer; (Meth) acrylic acid monomer, unsaturated dicarboxylic acid monomer and / or (meth) allylsulfonic acid monomer Copolymers obtained by use (see JP-A-7-223852); styrene sulfonic acid, sulfoalkyl (meth) acrylate, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and / or hydroxyalkyl (meth) acrylate monophosphoric acid A copolymer obtained by using an ester, an (alkoxy) polyalkylene glycol mono (meth) acrylate, and an unsaturated carboxylic acid monomer or a salt thereof (see JP-A-11-79811); (alkoxy) A copolymer obtained by using a polyalkylene glycol monovinyl ether monomer, an unsaturated carboxylic acid monomer and (hydroxy) alkyl (meth) acrylate (see JP 2004-307590 A); (alkoxy) poly Alkylene glycol mono (meth) acrylate, Copolymer obtained by using acid monoester monomer and phosphoric acid diester monomer or a salt thereof (see JP 2006-52381 A); unsaturated (poly) alkylene glycol ether monomer And a copolymer of an unsaturated monocarboxylic acid monomer (see JP 2002-121055 A and JP 2002-121056 A);
上記有機系分散剤の中でも、リグニンスルホン酸塩やナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物等のスルホン酸系分散剤、ポリカルボン酸系分散剤が好適である。より好ましくは、分散性能により優れ、かつ水硬性無機粒子やポゾラン活性無機粒子の表面への吸着性に優れる観点から、ポリカルボン酸系分散剤を少なくとも用いることが好適である。 Among the above organic dispersants, sulfonic acid dispersants such as lignin sulfonate and naphthalene sulfonate formalin condensate, and polycarboxylic acid dispersants are preferable. More preferably, it is preferable to use at least a polycarboxylic acid-based dispersant from the viewpoint of excellent dispersibility and excellent adsorptivity to the surface of hydraulic inorganic particles and pozzolanic active inorganic particles.
上記ポリカルボン酸系分散剤とは、カルボキシル基及び/又はその塩の構造部分を有する重合体(ポリカルボン酸系重合体)を含む分散剤であることが好ましく、中でも、分散性能により優れる観点から、ポリアルキレングリコールを含むものが好適である。上記有機系分散剤としてより好ましくは、ポリアルキレングリコールを含有するポリカルボン酸系重合体を含むことである。このように上記有機系分散剤がポリアルキレングリコールを含有するポリカルボン酸系重合体を含む形態は、本発明の好適な形態の1つである。このようなポリカルボン酸系重合体は、特に、上記無機粒子表面への吸着性が高く、しかも表面被覆後により充分な分散性を発揮することができる。 The polycarboxylic acid-based dispersant is preferably a dispersant containing a polymer having a carboxyl group and / or a structure portion of a salt thereof (polycarboxylic acid-based polymer). Among them, from the viewpoint of being superior in dispersion performance. Those containing polyalkylene glycol are preferred. More preferably, the organic dispersant includes a polycarboxylic acid polymer containing polyalkylene glycol. Thus, the form in which the organic dispersant contains a polycarboxylic acid polymer containing polyalkylene glycol is one of the preferred forms of the present invention. Such a polycarboxylic acid polymer is particularly highly adsorbable on the surface of the inorganic particles, and can exhibit sufficient dispersibility after surface coating.
上記ポリアルキレングリコールは、例えば、炭素数2〜18のオキシアルキレン基の1種又は2種以上により形成されたものが好適である。2種以上のオキシアルキレン基が存在する場合、その付加形態は、ランダム付加、ブロック付加、交互付加等のいずれの付加形態であってもよい。上記オキシアルキレン基の炭素数としては、2〜8が好ましく、より好ましくは2〜4である。更に好ましくは2である、すなわち上記ポリアルキレングリコールは、ポリエチレングリコールであることが好適である。 The polyalkylene glycol is preferably formed of one or more of 2 to 18 carbon oxyalkylene groups. When two or more types of oxyalkylene groups are present, the addition form may be any addition form such as random addition, block addition, and alternate addition. As carbon number of the said oxyalkylene group, 2-8 are preferable, More preferably, it is 2-4. More preferably, it is 2, that is, the polyalkylene glycol is preferably polyethylene glycol.
上記炭素数2〜18のオキシアルキレン基として具体的には、オキシエチレン基、オキシプロピレン、オキシブチレン基、オキシイソブチレン基、オキシブテン基(1−ブテンオキシド、2−ブテンオキシド等)等が挙げられるが、中でも、オキシエチレン基、オキシプロピレン基が好ましい。より好ましくは、オキシエチレン基が主体であるものである。
オキシエチレン基が主体であるとは、ポリアルキレングリコールが2種以上のオキシアルキレン基により形成される場合に、オキシアルキレン基を形成する全アルキレンオキシドのモル数において、エチレンオキシドが大半を占めるものであることを意味する。これにより、ポリカルボン酸系重合体の親水性と疎水性とのバランスがより良好なものとなり、該重合体の奏する効果がより充分に発揮されることとなる。具体的には、ポリアルキレングリコールを構成する全オキシアルキレン基100モル%中、オキシエチレン基が50〜100モル%であることが好ましい。より好ましくは60〜100モル%、更に好ましくは70〜100モル%、特に好ましくは80〜100モル%、最も好ましくは90〜100モル%である。
Specific examples of the oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms include oxyethylene group, oxypropylene, oxybutylene group, oxyisobutylene group, oxybutene group (1-butene oxide, 2-butene oxide, etc.) and the like. Of these, an oxyethylene group and an oxypropylene group are preferable. More preferably, the main component is an oxyethylene group.
An oxyethylene group is mainly composed of ethylene oxide when the polyalkylene glycol is formed of two or more oxyalkylene groups in the number of moles of all alkylene oxides forming the oxyalkylene group. Means that. Thereby, the balance between the hydrophilicity and the hydrophobicity of the polycarboxylic acid polymer becomes better, and the effect exhibited by the polymer is more fully exhibited. Specifically, the oxyethylene group is preferably 50 to 100 mol% in 100 mol% of all oxyalkylene groups constituting the polyalkylene glycol. More preferably, it is 60-100 mol%, More preferably, it is 70-100 mol%, Especially preferably, it is 80-100 mol%, Most preferably, it is 90-100 mol%.
上記ポリアルキレングリコールにおいて、アルキレングリコール(オキシアルキレン基)の平均繰り返し数(平均付加モル数)としては、例えば、2〜300の数であることが好適である。より好ましくは、5〜300の数である。更に好ましくは10〜150、特に好ましくは20〜100、一層好ましくは23〜75、最も好ましくは25〜75である。 In the polyalkylene glycol, the average number of repeating alkylene glycol (oxyalkylene group) (average number of added moles) is preferably, for example, 2 to 300. More preferably, it is a number of 5 to 300. More preferably, it is 10-150, Most preferably, it is 20-100, More preferably, it is 23-75, Most preferably, it is 25-75.
上記ポリカルボン酸系分散剤及びポリカルボン酸系重合体中のポリアルキレングリコールの存在形態は、単体で含まれていてもよいが、重合体の構造の一部として含まれることが好ましい。具体的には、上記有機系分散剤は、ポリアルキレングリコール鎖を有するポリカルボン酸系重合体を含むことが好適である。 The polycarboxylic acid dispersant and the polyalkylene glycol in the polycarboxylic acid polymer may be present alone but are preferably included as part of the polymer structure. Specifically, the organic dispersant preferably includes a polycarboxylic acid polymer having a polyalkylene glycol chain.
上記ポリアルキレングリコールを含有するポリカルボン酸系重合体としては、例えば、不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)由来の構成単位(A)と、不飽和カルボン酸系単量体(b)由来の構成単位(B)とを有する重合体であることが好適である。このような重合体は、水硬性無機粒子やポゾラン活性無機粒子への吸着性や、吸着後(すなわち表面被覆後)の粒子分散性により優れるため、水硬性組成物を得る際の混練時間をより短縮でき、かつ得られた水硬性組成物の流動性をより一層向上することができる。より好ましくは、不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)及び不飽和カルボン酸系単量体(b)を含む単量体成分を重合して得られる重合体である。単量体成分に含まれる各単量体は、それぞれ1種又は2種以上を使用することができる。
なお、各構成単位は、各単量体が有する重合性二重結合(炭素炭素二重結合)が単結合となった構造を意味する。
以下では、不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)を「単量体(a)」とも称し、不飽和カルボン酸系単量体(b)を「単量体(b)」とも称し、単量体(a)由来の構成単位(A)と単量体(b)由来の構成単位(B)とを有する重合体を「共重合体(I)」とも称する。
Examples of the polycarboxylic acid polymer containing the polyalkylene glycol include a structural unit (A) derived from an unsaturated polyalkylene glycol monomer (a) and an unsaturated carboxylic acid monomer (b). A polymer having the derived structural unit (B) is preferred. Such a polymer is superior in the adsorptivity to the hydraulic inorganic particles and the pozzolanic active inorganic particles and the particle dispersibility after the adsorption (that is, after the surface coating), so that the kneading time for obtaining the hydraulic composition is further increased. The fluidity of the obtained hydraulic composition can be further improved. More preferably, it is a polymer obtained by polymerizing a monomer component containing an unsaturated polyalkylene glycol monomer (a) and an unsaturated carboxylic acid monomer (b). Each monomer contained in the monomer component can be used alone or in combination of two or more.
In addition, each structural unit means the structure where the polymerizable double bond (carbon-carbon double bond) which each monomer has became a single bond.
Hereinafter, the unsaturated polyalkylene glycol monomer (a) is also referred to as “monomer (a)”, the unsaturated carboxylic acid monomer (b) is also referred to as “monomer (b)”, A polymer having the structural unit (A) derived from the monomer (a) and the structural unit (B) derived from the monomer (b) is also referred to as “copolymer (I)”.
<不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)>
上記不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)は、重合性不飽和基と、ポリアルキレングリコール鎖とを有する単量体であればよい。
上記ポリアルキレングリコール鎖としては、例えば、炭素数2〜18のオキシアルキレン基の1種又は2種以上により構成されることが好適である。2種以上のオキシアルキレン基が存在する場合、その付加形態は、ランダム付加、ブロック付加、交互付加等のいずれの付加形態であってもよい。上記オキシアルキレン基の炭素数としては、2〜8が好ましく、より好ましくは2〜4である。更に好ましくは2である、すなわち上記ポリアルキレングリコール鎖は、ポリエチレングリコール鎖であることが好適である。
上記炭素数2〜18のオキシアルキレン基の具体例及び好ましい形態については上述したとおりである。
<Unsaturated polyalkylene glycol monomer (a)>
The unsaturated polyalkylene glycol monomer (a) may be any monomer having a polymerizable unsaturated group and a polyalkylene glycol chain.
The polyalkylene glycol chain is preferably composed of, for example, one or more oxyalkylene groups having 2 to 18 carbon atoms. When two or more types of oxyalkylene groups are present, the addition form may be any addition form such as random addition, block addition, and alternate addition. As carbon number of the said oxyalkylene group, 2-8 are preferable, More preferably, it is 2-4. More preferably, it is 2, that is, the polyalkylene glycol chain is preferably a polyethylene glycol chain.
Specific examples and preferred embodiments of the oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms are as described above.
上記ポリアルキレングリコール鎖において、アルキレングリコール(オキシアルキレン基)の平均繰り返し数(平均付加モル数)としては、例えば、2〜300の数であることが好適である。より好ましくは、5〜300の数である。このような範囲であることにより、単量体(a)の重合反応性及び共重合体(I)の親水性がより充分なものとなるため、本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。上記平均付加モル数として更に好ましくは10〜150、特に好ましくは20〜100、一層好ましくは23〜75、最も好ましくは25〜75である。 In the polyalkylene glycol chain, the average number of repeating alkylene glycols (oxyalkylene groups) (average number of added moles) is preferably, for example, 2 to 300. More preferably, it is a number of 5 to 300. By being in such a range, since the polymerization reactivity of the monomer (a) and the hydrophilicity of the copolymer (I) become more sufficient, the effects of the present invention can be fully exhibited. Is possible. The average added mole number is more preferably 10 to 150, particularly preferably 20 to 100, more preferably 23 to 75, and most preferably 25 to 75.
上記不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)として特に好ましくは、下記一般式(1)で表されるものである。このように上記ポリカルボン酸系重合体が、下記一般式(1)で表される不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)由来の構成単位(A)と、不飽和カルボン酸系単量体(b)由来の構成単位(B)とを有する重合体である形態は、本発明の好適な形態の1つである。このような重合体としては、下記一般式(1)で表される単量体(a)及び単量体(b)を含む単量体成分を重合して得られる重合体がより好ましい。 The unsaturated polyalkylene glycol monomer (a) is particularly preferably represented by the following general formula (1). Thus, the polycarboxylic acid polymer is composed of the structural unit (A) derived from the unsaturated polyalkylene glycol monomer (a) represented by the following general formula (1), and the unsaturated carboxylic acid single monomer. The form which is a polymer having the structural unit (B) derived from the body (b) is one of the preferred forms of the present invention. As such a polymer, a polymer obtained by polymerizing monomer components including the monomer (a) and the monomer (b) represented by the following general formula (1) is more preferable.
式中、R1及びR2は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を表す。pは、0〜2の整数を表す。qは、0又は1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。nは、AOで表されるオキシアルキレン基の平均付加モル数であり、2〜300の数である。R3は、水素原子又は炭素数1〜18の炭化水素基を表す。 In the formula, R 1 and R 2 are the same or different and each represents a hydrogen atom or a methyl group. p represents an integer of 0 to 2. q represents 0 or 1; AO is the same or different and represents an oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms. n is an average addition mole number of the oxyalkylene group represented by AO, and is a number of 2 to 300. R 3 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms.
上記一般式(1)において、−(AO)n−で表されるポリアルキレングリコール鎖については上述したとおりである。
上記一般式(1)において、R1及びR2は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を表し、pは、0、1又は2である。したがって、「C(R1)H=C(R2)−(CH2)p−」で表されるアルケニル基は、炭素数2〜6のアルケニル基に相当するが、このアルケニルの炭素数として好ましくは、3〜5である。
上記「C(R1)H=C(R2)−(CH2)p−」で表されるアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、メタリル基、3−ブテニル基、3−メチル−3−ブテニル基等が挙げられる。これらの中でも、ビニル基、アリル基、メタリル基、3−メチル−3−ブテニル基が好ましい。
なお、R1及びR2としては、R1が水素原子であり、かつR2がメチル基であることが好適であり、このような形態は本発明の好適な実施形態の1つである。
In the general formula (1), the polyalkylene glycol chain represented by-(AO) n- is as described above.
In the general formula (1), R 1 and R 2 are the same or different and each represents a hydrogen atom or a methyl group, and p is 0, 1 or 2. Therefore, the alkenyl group represented by “C (R 1 ) H═C (R 2 ) — (CH 2 ) p —” corresponds to an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms. Preferably, it is 3-5.
Examples of the alkenyl group represented by “C (R 1 ) H═C (R 2 ) — (CH 2 ) p —” include, for example, vinyl group, allyl group, methallyl group, 3-butenyl group, 3-methyl And a -3-butenyl group. Among these, a vinyl group, an allyl group, a methallyl group, and a 3-methyl-3-butenyl group are preferable.
As R 1 and R 2 , it is preferable that R 1 is a hydrogen atom and R 2 is a methyl group, and such a form is one of the preferred embodiments of the present invention.
上記一般式(1)において、R3は、水素原子又は炭素数1〜18の炭化水素基を表す。R3が炭化水素基を表す場合、共重合体(I)の親水性をより向上させる観点から、その炭素数(炭素原子数)は1〜12であることが好ましく、より好ましくは1〜8、更に好ましくは1〜4、特に好ましくは1〜3、最も好ましくは1〜2である。
上記炭化水素基としては、例えば、アルキル基(直鎖、分岐鎖又は環状)、フェニル基、アルキル置換フェニル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基等が好適である。中でも、アルキル基(直鎖、分岐鎖又は環状)がより好ましい。中でも、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、炭素数3〜12の脂環式アルキル基が好ましく、より好ましくは、炭素数1〜4の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、炭素数3〜4の脂環式アルキル基であり、更に好ましくは、炭素数1〜3の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、炭素数3の脂環式アルキル基である。
In the general formula (1), R 3 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms. When R 3 represents a hydrocarbon group, the number of carbon atoms (number of carbon atoms) is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 8, from the viewpoint of further improving the hydrophilicity of the copolymer (I). More preferably, it is 1-4, particularly preferably 1-3, and most preferably 1-2.
As the hydrocarbon group, for example, an alkyl group (straight chain, branched chain or cyclic), a phenyl group, an alkyl-substituted phenyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group and the like are preferable. Among these, an alkyl group (straight chain, branched chain or cyclic) is more preferable. Especially, a C1-C12 linear or branched alkyl group and a C3-C12 alicyclic alkyl group are preferable, More preferably, a C1-C4 linear or branched alkyl group is preferable. A alicyclic alkyl group having 3 to 4 carbon atoms, more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and an alicyclic alkyl group having 3 carbon atoms.
上記R3として特に好ましくは、水素原子、炭素数1〜3の直鎖状若しくは分岐鎖状アルキル基又は炭素数3の脂環式アルキル基であり、一層好ましくは、水素原子、メチル基又はエチル基であり、最も好ましくは水素原子である。 R 3 is particularly preferably a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or an alicyclic alkyl group having 3 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom, a methyl group or ethyl. A group, most preferably a hydrogen atom.
上記一般式(1)において、qは0又は1を表すが、q=0である場合、上記単量体(a)は、エーテル構造を有する単量体(エーテル系単量体とも称す)となる。また、q=1である場合、上記単量体(a)は、エステル構造を有する単量体(エステル系単量体とも称す)となる。これらの中でも、q=0であること、すなわち上記単量体(a)はエーテル系単量体であることが好ましく、これにより、分散性能をより高めることが可能になる。 In the general formula (1), q represents 0 or 1, and when q = 0, the monomer (a) is a monomer having an ether structure (also referred to as an ether monomer). Become. When q = 1, the monomer (a) is a monomer having an ester structure (also referred to as an ester monomer). Among these, it is preferable that q = 0, that is, the monomer (a) is an ether-based monomer, which makes it possible to further improve the dispersion performance.
上記単量体(a)がエーテル系単量体である場合、該単量体の具体例としては、不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体が挙げられる。具体的には、不飽和アルコールポリアルキレングリコール付加物、すなわち不飽和基を有するアルコール(不飽和アルコールと称す)にポリアルキレングリコール鎖が付加した構造を有する化合物が好ましい。このような化合物は、例えば、不飽和アルコールにアルキレングリコール(アルキレンオキサイドとも称す)を付加反応して得ることができる。 When the monomer (a) is an ether monomer, a specific example of the monomer includes an unsaturated polyalkylene glycol ether monomer. Specifically, an unsaturated alcohol polyalkylene glycol adduct, that is, a compound having a structure in which a polyalkylene glycol chain is added to an alcohol having an unsaturated group (referred to as an unsaturated alcohol) is preferable. Such a compound can be obtained, for example, by adding an alkylene glycol (also referred to as alkylene oxide) to an unsaturated alcohol.
上記不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体として特に好ましくは、下記一般式(2): The unsaturated polyalkylene glycol ether monomer is particularly preferably the following general formula (2):
(式中、R1及びR2は、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を表す。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。nは、AOで表されるオキシアルキレン基の平均付加モル数であり、2〜300の数である。Xは、炭素数1〜2の2価のアルキレン基、又は、直接結合を表す。R3は、水素原子又は炭素数1〜18の炭化水素基を表す。)で表される不飽和アルコールポリアルキレングリコール付加物である。 (In the formula, R 1 and R 2 are the same or different and represent a hydrogen atom or a methyl group. AO is the same or different and represents an oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms. N is a group represented by AO. The average added mole number of the oxyalkylene group is 2 to 300. X represents a divalent alkylene group having 1 to 2 carbon atoms or a direct bond, and R 3 represents a hydrogen atom or Represents a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms.)
上記一般式(2)において、R1、R2、AO、n及びR3は、それぞれ一般式(1)における各記号と同様である。
上記一般式(2)において、Xは、炭素数1〜2の2価のアルキレン基、又は、直接結合を表す。Xが直接結合を表す場合、一般式(2)中のXに結合している炭素原子と酸素原子とが直接に結合した形態を有することとなる。上記Xとしては、これらの中でも、炭素数1〜2の2価のアルキレン基であることが好ましい。すなわち、メチレン基又はエチレン基が好ましい。
In the general formula (2), R 1 , R 2 , AO, n, and R 3 are the same as the symbols in the general formula (1).
In the general formula (2), X represents a divalent alkylene group having 1 to 2 carbon atoms or a direct bond. When X represents a direct bond, it has a form in which a carbon atom bonded to X in the general formula (2) and an oxygen atom are directly bonded. Among these, X is preferably a C 1-2 divalent alkylene group. That is, a methylene group or an ethylene group is preferable.
上記一般式(2)で表される不飽和アルコールポリアルキレングリコール付加物としては、例えば、ポリエチレングリコールアリルエーテル、ポリエチレングリコールメタリルエーテル、(ポリ)エチレングリコール3−メチル−3−ブテニルエーテル、(ポリ)エチレングリコールテトラエチレングリコールモノビニルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコールアリルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコールメタリルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコール3−メチル−3−ブテニルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコールテトラエチレングリコールモノビニルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコールアリルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコールメタリルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコール3−メチル−3−ブテニルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコールテトラエチレングリコールモノビニルエーテル、メトキシポリエチレングリコールアリルエーテル、メトキシポリエチレングリコールメタリルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレングリコール3−メチル−3−ブテニルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレングリコールテトラエチレングリコールモノビニルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコールアリルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコールメタリルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコール3−メチル−3−ブテニルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコールテトラエチレングリコールモノビニルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコールアリルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコールメタリルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコール3−メチル−3−ブテニルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコールテトラエチレングリコールモノビニルエーテル等が好適である。本発明では、構成単位(A)を与える単量体(a)として、これらの1種又は2種以上を用いることが特に好適である。 Examples of the unsaturated alcohol polyalkylene glycol adduct represented by the general formula (2) include polyethylene glycol allyl ether, polyethylene glycol methallyl ether, (poly) ethylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether, (poly ) Ethylene glycol tetraethylene glycol monovinyl ether, (poly) ethylene (poly) propylene glycol allyl ether, (poly) ethylene (poly) propylene glycol methallyl ether, (poly) ethylene (poly) propylene glycol 3-methyl-3-butenyl Ether, (poly) ethylene (poly) propylene glycol tetraethylene glycol monovinyl ether, (poly) ethylene (poly) butylene glycol allyl ether, (poly) ethylene (poly Butylene glycol methallyl ether, (poly) ethylene (poly) butylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether, (poly) ethylene (poly) butylene glycol tetraethylene glycol monovinyl ether, methoxypolyethylene glycol allyl ether, methoxypolyethylene glycol methallyl ether , Methoxy (poly) ethylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether, methoxy (poly) ethylene glycol tetraethylene glycol monovinyl ether, methoxy (poly) ethylene (poly) propylene glycol allyl ether, methoxy (poly) ethylene (poly) Propylene glycol methallyl ether, methoxy (poly) ethylene (poly) propylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether, Xyl (poly) ethylene (poly) propylene glycol tetraethylene glycol monovinyl ether, methoxy (poly) ethylene (poly) butylene glycol allyl ether, methoxy (poly) ethylene (poly) butylene glycol methallyl ether, methoxy (poly) ethylene (poly) Butylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether, methoxy (poly) ethylene (poly) butylene glycol tetraethylene glycol monovinyl ether, and the like are suitable. In the present invention, it is particularly preferable to use one or more of these as the monomer (a) giving the structural unit (A).
上記単量体(a)が上記不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体等のエーテル系単量体である場合、該単量体(a)は種々の方法で製造することができるが、中でも、以下の製造方法1)〜3)のいずれかにより得ることが好適である。
1)上記一般式(1)中のR3が水素原子である場合、例えば、アルカリ触媒及び/又は酸触媒の存在下で、不飽和アルコールに、炭素数2〜18のアルキレンオキシドを所定モル付加することによって単量体(a)を得る方法。
なお、上記不飽和アルコールは、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−オール等の炭素数2〜6のアルケニル基を有するアルコールの1種又は2種以上が好適である。
上記アルカリ触媒は、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等が挙げられ、酸触媒としては、例えば、三フッ化ホウ素、四塩化スズ等が挙げられる。
When the monomer (a) is an ether monomer such as the unsaturated polyalkylene glycol ether monomer, the monomer (a) can be produced by various methods. It is preferable to obtain by any one of the following production methods 1) to 3).
1) When R 3 in the general formula (1) is a hydrogen atom, for example, a predetermined mole addition of an alkylene oxide having 2 to 18 carbon atoms to an unsaturated alcohol in the presence of an alkali catalyst and / or an acid catalyst To obtain the monomer (a).
The unsaturated alcohol is preferably, for example, one or more alcohols having an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms such as allyl alcohol, methallyl alcohol, and 3-methyl-3-buten-1-ol. It is.
Examples of the alkali catalyst include potassium hydroxide and sodium hydroxide, and examples of the acid catalyst include boron trifluoride and tin tetrachloride.
2)上記一般式(1)中のR3が炭素数1〜18のアルキル基である場合、上記製造方法1)によって得られた、不飽和アルコールにアルキレンオキシドが所定モル付加した化合物に、更に、アルカリ触媒の存在下、メチルクロリド等の炭素数1〜18のハロゲン化アルキルを反応させることによって単量体(a)を得る方法。 2) When R 3 in the general formula (1) is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, the compound obtained by the production method 1) obtained by adding a predetermined mole of an alkylene oxide to an unsaturated alcohol, A method of obtaining the monomer (a) by reacting an alkyl halide having 1 to 18 carbon atoms such as methyl chloride in the presence of an alkali catalyst.
3)上記一般式(1)中のR3が炭素数1〜18のアルキル基である場合、上記製造方法2)とは逆に、炭素数1〜18のアルコール類に炭素数2〜18のアルキレンオキシドを所定モル付加した化合物に、更に、アルカリ触媒の存在下、炭素数2〜6のハロゲン化アルケニルを反応させることによって単量体(a)を得る方法。
なお、炭素数1〜18のアルコール類は、メタノール、エタノール等の炭素数1〜18のアルコール類等が挙げられる。
炭素数2〜6のハロゲン化アルケニルは、例えば、アリルクロリド、メタリルクロリド等が挙げられる。
3) When R 3 in the general formula (1) is an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, contrary to the production method 2), the alcohol having 1 to 18 carbon atoms is substituted with an alcohol having 2 to 18 carbon atoms. A method of obtaining a monomer (a) by further reacting a alkenyl halide having 2 to 6 carbon atoms with a compound obtained by adding a predetermined mole of an alkylene oxide in the presence of an alkali catalyst.
In addition, as for C1-C18 alcohol, C1-C18 alcohols, such as methanol and ethanol, etc. are mentioned.
Examples of the alkenyl halide having 2 to 6 carbon atoms include allyl chloride and methallyl chloride.
上記単量体(a)がエステル系単量体である場合、該単量体の具体例としては、不飽和ポリアルキレングリコールエステル系単量体、すなわち不飽和基とポリアルキレングリコール鎖とがエステル結合を介して結合された構造を有する化合物が挙げられる。このような化合物の中でも、不飽和カルボン酸ポリアルキレングリコールエステル系化合物が好適であり、(アルコキシ)ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(ヒドロキシ)ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートがより好ましい。 When the monomer (a) is an ester monomer, specific examples of the monomer include unsaturated polyalkylene glycol ester monomers, that is, unsaturated groups and polyalkylene glycol chains are esters. Examples thereof include compounds having a structure bonded through a bond. Among such compounds, unsaturated carboxylic acid polyalkylene glycol ester compounds are preferable, and (alkoxy) polyalkylene glycol mono (meth) acrylate and (hydroxy) polyalkylene glycol mono (meth) acrylate are more preferable.
上記(アルコキシ)ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートとしては、例えば、アルコール類に炭素数2〜18のアルキレンオキシド基を1〜25モル付加したアルコキシポリアルキレングリコール類が好適である。より好ましくは、エチレンオキシドが主体であるアルコキシポリアルキレングリコール類と、(メタ)アクリル酸とのエステル化物である。 As said (alkoxy) polyalkylene glycol mono (meth) acrylate, the alkoxy polyalkylene glycol which added 1-25 mol of C2-C18 alkylene oxide groups to alcohol is suitable, for example. More preferably, it is an esterified product of an alkoxy polyalkylene glycol mainly composed of ethylene oxide and (meth) acrylic acid.
上記アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、オクタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、ノニルアルコール、ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール等の炭素数1〜30の脂肪族アルコール類;シクロヘキサノール等の炭素数3〜30の脂環族アルコール類;(メタ)アリルアルコール、3−ブテン−1−オール、3−メチル−3−ブテン−1−オール等の炭素数3〜30の不飽和アルコール類;等が挙げられる。 Examples of the alcohols include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 1-hexanol, and 2-hexanol. C1-C30 aliphatic alcohols such as 3-hexanol, octanol, 2-ethyl-1-hexanol, nonyl alcohol, lauryl alcohol, cetyl alcohol and stearyl alcohol; C3-C30 fats such as cyclohexanol Cyclic alcohols; (meth) allyl alcohol, 3-buten-1-ol, C3-C30 unsaturated alcohols such as 3-methyl-3-buten-1-ol; and the like.
上記エステル化物として具体的には、以下に示す(アルコキシ)ポリエチレングリコール(ポリ)(炭素数2〜4のアルキレングリコール)(メタ)アクリル酸エステル類、(ヒドロキシ)ポリエチレングリコール(ポリ)(炭素数2〜4のアルキレングリコール)(メタ)アクリル酸エステル類等が好適である。 Specific examples of the esterified product include the following (alkoxy) polyethylene glycol (poly) (alkylene glycol having 2 to 4 carbon atoms) (meth) acrylic acid esters, (hydroxy) polyethylene glycol (poly) (2 carbon atoms). ~ 4 alkylene glycol) (meth) acrylic acid esters and the like are preferred.
ヒドロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシ{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、ヒドロキシ{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、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、ヒドロキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール(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)プロピレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、エトキシ{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、エトキシ{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、エトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、プロポキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、プロポキシ{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、プロポキシ{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、プロポキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート、ブトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ブトキシ{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、ブトキシ{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、ブトキシ{ポリエチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール(ポリ)ブチレングリコール}モノ(メタ)アクリレート等。 Hydroxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, methoxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, hydroxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol} mono (meth) acrylate, methoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol} mono (meth) acrylate, Hydroxy {polyethylene glycol (poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate, methoxy {polyethylene glycol (poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate, hydroxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol (poly) butylene glycol} mono (meta) ) Acrylate, Methoxy {Polyethylene glycol (poly) propylene glycol (poly) butylene glycol } Mono (meth) acrylate, ethoxy polyethylene glycol mono (meth) acrylate, ethoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol} mono (meth) acrylate, ethoxy {polyethylene glycol (poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate, ethoxy { Polyethylene glycol (poly) propylene glycol (poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate, propoxypolyethyleneglycol mono (meth) acrylate, propoxy {polyethyleneglycol (poly) propyleneglycol} mono (meth) acrylate, propoxy {polyethyleneglycol (poly ) Butylene glycol} mono (meth) acrylate, propoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol (Poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate, butoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate, butoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol} mono (meth) acrylate, butoxy {polyethylene glycol (poly) butylene glycol} mono (Meth) acrylate, butoxy {polyethylene glycol (poly) propylene glycol (poly) butylene glycol} mono (meth) acrylate, and the like.
<不飽和カルボン酸系単量体(b)>
上記不飽和カルボン酸系単量体(b)は、重合性不飽和基と吸着基であるカルボキシル基及び/又はその塩の構造部分とを有する単量体であればよく特に限定されないが、(メタ)アクリル酸系単量体等の不飽和モノカルボン酸系単量体(b−1)であることが好ましい。具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、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等の1種又は2種以上を使用することができる。中でも、共重合性の観点から、(メタ)アクリル酸及び/又はこれらの塩が好ましく、より好ましくは、アクリル酸及び/又はその塩である。
<Unsaturated carboxylic acid monomer (b)>
The unsaturated carboxylic acid monomer (b) is not particularly limited as long as it is a monomer having a polymerizable unsaturated group and a carboxyl group which is an adsorbing group and / or a structural portion of a salt thereof. An unsaturated monocarboxylic acid monomer (b-1) such as a (meth) acrylic acid monomer is preferred. Specifically, one or more of acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, and these monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts, and organic amine salts can be used. Among these, from the viewpoint of copolymerization, (meth) acrylic acid and / or a salt thereof is preferable, and acrylic acid and / or a salt thereof is more preferable.
上記一価金属塩を構成する一価金属原子としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられ、二価金属塩を構成する二価金属原子としては、例えば、カルシウム、マグネシウム等が挙げられる。また、有機アミン塩を構成する有機アミン基としては、例えば、モノ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;モノエチルアミン基、ジエチルアミン基、トリエチルアミン基等のアルキルアミン基;エチレンジアミン基、トリエチレンジアミン基等のポリアミン基等が挙げられる。上記単量体(b)が塩である場合、中でも、アンモニウム塩又は一価金属塩であることが好ましい。より好ましくは一価金属塩であり、更に好ましくはアンモニウム塩、ナトリウム塩又はカリウム塩であり、特に好ましくはナトリウム塩である。 Examples of the monovalent metal atom that constitutes the monovalent metal salt include lithium, sodium, and potassium. Examples of the divalent metal atom that constitutes the divalent metal salt include calcium and magnesium. . Examples of the organic amine group constituting the organic amine salt include alkanolamine groups such as monoethanolamine group, diethanolamine group and triethanolamine group; alkylamine groups such as monoethylamine group, diethylamine group and triethylamine group; ethylenediamine And polyamine groups such as a triethylenediamine group. When the monomer (b) is a salt, it is preferably an ammonium salt or a monovalent metal salt. A monovalent metal salt is more preferable, an ammonium salt, a sodium salt or a potassium salt is more preferable, and a sodium salt is particularly preferable.
上記共重合体(I)において、単量体(a)由来の構成単位(A)と、単量体(b)由来の構成体(B)との構成比率((A)/(B))は、55〜90/10〜45(質量比)であることが好適である。より好ましくは70〜90/10〜30であり、これにより本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。このように不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)由来の構成単位(A)と不飽和カルボン酸系単量体(b)由来の構成単位(B)との構成比率((A)/(B))が70〜90/10〜30(質量比)である形態は、本発明の好適な形態の1つである。更に好ましくは75〜85/15〜25、特に好ましくは79〜85/15〜21、最も好ましくは80〜85/15〜20である。
なお、特に、上記単量体(b)として不飽和モノカルボン酸系単量体(b−1)の1種又は2種以上を使用する場合は、構成単位(A)と、不飽和モノカルボン酸系単量体(b−1)由来の構成単位(B−1)との構成比率((A)/(B−1))が70〜90/10〜30(質量比)であることが好適であり、これにより本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。より好ましくは75〜85/15〜25、更に好ましくは79〜85/15〜21、特に好ましくは80〜85/15〜20である。
In the copolymer (I), the structural ratio ((A) / (B)) of the structural unit (A) derived from the monomer (a) and the structural body (B) derived from the monomer (b) Is preferably 55 to 90/10 to 45 (mass ratio). More preferably, it is 70-90 / 10-30, and it becomes possible to exhibit the effect of this invention more fully by this. Thus, the structural ratio of the structural unit (A) derived from the unsaturated polyalkylene glycol monomer (a) and the structural unit (B) derived from the unsaturated carboxylic acid monomer (b) ((A) / The form in which (B)) is 70 to 90/10 to 30 (mass ratio) is one of the preferred forms of the present invention. More preferably, it is 75-85 / 15-25, Most preferably, it is 79-85 / 15-21, Most preferably, it is 80-85 / 15-20.
In particular, when one or more unsaturated monocarboxylic acid monomers (b-1) are used as the monomer (b), the structural unit (A) and the unsaturated monocarboxylic acid are used. The structural ratio ((A) / (B-1)) to the structural unit (B-1) derived from the acid monomer (b-1) is 70 to 90/10 to 30 (mass ratio). This makes it possible to exhibit the effects of the present invention more fully. More preferably, it is 75-85 / 15-25, More preferably, it is 79-85 / 15-21, Most preferably, it is 80-85 / 15-20.
本明細書中、不飽和カルボン酸系単量体(b)由来の構成単位(B)の割合を計算する場合は、構成単位(B)が、完全に中和された単量体(塩)由来の構成単位であるとして計算するものとする。また、不飽和カルボン酸系単量体(b)の割合を計算する場合は、単量体(b)が、完全に中和された単量体(塩)であるとして計算するものとする。例えば、単量体(b)としてアクリル酸を用い、重合反応において水酸化ナトリウムで完全中和する場合には、単量体(b)としてアクリル酸ナトリウムを用いたとして、質量割合(質量%)の計算をする。また、単量体(b)としてマレイン酸を用い、重合反応において水酸化ナトリウムで完全中和する場合には、単量体(b)としてマレイン酸二ナトリウムを用いたとして、質量割合(質量%)の計算をする。 In this specification, when calculating the proportion of the structural unit (B) derived from the unsaturated carboxylic acid monomer (b), the structural unit (B) is a completely neutralized monomer (salt). It shall be calculated as a structural unit derived from. When calculating the ratio of the unsaturated carboxylic acid monomer (b), it is assumed that the monomer (b) is a completely neutralized monomer (salt). For example, when using acrylic acid as the monomer (b) and completely neutralizing with sodium hydroxide in the polymerization reaction, it is assumed that sodium acrylate is used as the monomer (b). Calculate. In the case where maleic acid is used as the monomer (b) and complete neutralization with sodium hydroxide in the polymerization reaction, disodium maleate is used as the monomer (b). ).
上記不飽和カルボン酸系単量体(b)はまた、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、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等の不飽和ジカルボン酸系単量体(b−2)であってもよく、これらの1種又は2種以上を用いることができる。塩については上述したとおりである。これら不飽和ジカルボン酸系単量体(b−2)の中でも、共重合性の観点からマレイン酸及び/又はその塩が好ましい。 The unsaturated carboxylic acid monomer (b) also includes maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, and unsaturated dicarboxylic acids such as monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts and organic amine salts. It may be a system monomer (b-2), and one or more of these can be used. The salt is as described above. Among these unsaturated dicarboxylic acid monomers (b-2), maleic acid and / or a salt thereof is preferable from the viewpoint of copolymerization.
上記共重合体(I)はまた、単量体(a)、不飽和モノカルボン酸系単量体(b−1)及び不飽和ジカルボン酸系単量体(b−2)を含む単量体成分を重合して得られる共重合体であることも好適である。すなわち、構成単位(A)、構成単位(B−1)、及び、不飽和ジカルボン酸系単量体(b−2)由来の構成単位(B−2)を含む共重合体であることも好ましい。この場合の構成単位の構成比率((A)/(B−1)/(B−2))は、55〜85/10〜30/5〜15(質量比)であることが好適である。このように、上記不飽和カルボン酸系単量体(b)が不飽和モノカルボン酸系単量体(b−1)及び不飽和ジカルボン酸系単量体(b−2)であり、不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)由来の構成単位(A)と、不飽和モノカルボン酸系単量体(b−1)由来の構成単位(B−1)と、不飽和ジカルボン酸系単量体(b−2)由来の構成単位(B−2)との構成比率((A)/(B−1)/(B−2))が55〜85/10〜30/5〜15(質量比)である形態もまた、本発明の好適な形態の1つである。より好ましくは60〜85/10〜25/5〜15、更に好ましくは65〜80/15〜25/5〜10である。 The copolymer (I) also includes a monomer (a), an unsaturated monocarboxylic acid monomer (b-1), and an unsaturated dicarboxylic acid monomer (b-2). A copolymer obtained by polymerizing the components is also suitable. That is, the copolymer is preferably a copolymer containing the structural unit (A), the structural unit (B-1), and the structural unit (B-2) derived from the unsaturated dicarboxylic acid monomer (b-2). . In this case, the constituent ratio of the constituent units ((A) / (B-1) / (B-2)) is preferably 55 to 85/10 to 30/5 to 15 (mass ratio). Thus, the unsaturated carboxylic acid monomer (b) is an unsaturated monocarboxylic acid monomer (b-1) and an unsaturated dicarboxylic acid monomer (b-2), and is unsaturated. The structural unit (A) derived from the polyalkylene glycol monomer (a), the structural unit (B-1) derived from the unsaturated monocarboxylic acid monomer (b-1), and the unsaturated dicarboxylic acid based single The structural ratio ((A) / (B-1) / (B-2)) to the structural unit (B-2) derived from the monomer (b-2) is 55 to 85/10 to 30/5 to 15 ( The mass ratio) is also one of the preferred embodiments of the present invention. More preferably, it is 60-85 / 10-25-25 / 5, More preferably, it is 65-80 / 15-25 / 5-10.
<他の単量体>
上記単量体成分はまた、上記単量体(a)及び単量体(b)と共重合可能な単量体として、不飽和モノアクリル酸エステル系単量体(c)の1種又は2種以上を含んでもよい。すなわち、上記共重合体(I)は、更に、不飽和モノカルボン酸エステル系単量体(c)由来の構成単位(C)を含んでいてもよい。不飽和モノアクリル酸エステル系単量体(c)由来の構成単位(C)を更に含むことにより、流動性を一定時間保持することが期待できる。
<Other monomers>
The monomer component may also be one or two unsaturated monoacrylate monomers (c) as monomers copolymerizable with the monomer (a) and the monomer (b). It may contain more than seeds. That is, the copolymer (I) may further contain a structural unit (C) derived from the unsaturated monocarboxylic acid ester monomer (c). By further including the structural unit (C) derived from the unsaturated monoacrylate monomer (c), fluidity can be expected to be maintained for a certain period of time.
上記不飽和モノアクリル酸エステル系単量体(c)としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等が好ましい。中でも、メチルアクリレート、エチルアクリレート及び/又はブチルアクリレートがより好ましく、ブチルアクリレートが更に好ましい。 As the unsaturated monoacrylate monomer (c), for example, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate and the like are preferable. Among these, methyl acrylate, ethyl acrylate and / or butyl acrylate are more preferable, and butyl acrylate is still more preferable.
上記共重合体(I)が更に不飽和モノカルボン酸エステル系単量体(c)由来の構成単位(C)を含む場合、構成単位(A)と、構成単位(B)と、構成単位(C)との構成比率((A)/(B)/(C))は、65〜84/10〜30/1〜5(質量比)であることが好適である。このように上記共重合体が更に不飽和モノカルボン酸エステル系単量体(c)由来の構成単位(C)を含み、不飽和ポリアルキレングリコール系単量体(a)由来の構成単位(A)と、不飽和カルボン酸系単量体(b)由来の構成単位(B)と、不飽和モノカルボン酸エステル系単量体(c)由来の構成単位(C)との構成比率((A)/(B)/(C))が65〜84/10〜30/1〜5(質量比)である形態もまた、本発明の好適な形態の1つである。より好ましくは70〜83/15〜25/2〜5である。 When the copolymer (I) further contains a structural unit (C) derived from the unsaturated monocarboxylic acid ester monomer (c), the structural unit (A), the structural unit (B), and the structural unit ( The composition ratio ((A) / (B) / (C)) with C) is preferably 65 to 84/10 to 30/1 to 5 (mass ratio). Thus, the copolymer further contains a structural unit (C) derived from an unsaturated monocarboxylic acid ester monomer (c), and a structural unit derived from an unsaturated polyalkylene glycol monomer (a) (A ), The structural unit (B) derived from the unsaturated carboxylic acid monomer (b) and the structural unit (C) derived from the unsaturated monocarboxylic acid ester monomer (c) ((A ) / (B) / (C)) is also from 65 to 84/10 to 30/1 to 5 (mass ratio), which is also a preferred embodiment of the present invention. More preferably, it is 70-83 / 15-25 / 2-5.
上記共重合体(I)はまた、その他の共重合可能な単量体の1種又は2種以上に由来する構成単位を含んでいてもよい。このような構成単位は、上記共重合体(I)を構成する全構成単位100質量%中、30質量%以下であることが好適である。より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。 The copolymer (I) may also contain structural units derived from one or more of other copolymerizable monomers. Such a structural unit is preferably 30% by mass or less in 100% by mass of all the structural units constituting the copolymer (I). More preferably, it is 20 mass% or less, More preferably, it is 10 mass% or less.
上記その他の共重合可能な単量体としては、例えば、国際公開第2014/010572号〔0041〕〜〔0042〕に例示された、各種ジエステル類;ジアミド類;ハーフアミド類;(ポリ)アルキレングリコールジ(メタ)アクリレート類;多官能(メタ)アクリレート類;(ポリ)アルキレングリコールジマレート類;不飽和スルホン酸類及びその塩;メチル(メタ)アクリルアミド等のアミド類;ビニル芳香族類;アルカンジオールモノ(メタ)アクリレート類;ジエン類;不飽和アミド類;不飽和シアン類;不飽和エステル類;不飽和アミン類;ジビニル芳香族類;シアヌレート類;シロキサン誘導体;等が挙げられる。 Examples of the other copolymerizable monomers include various diesters; diamides; half amides; (poly) alkylene glycols exemplified in International Publication No. 2014/010572 [0041] to [0042]. Di (meth) acrylates; polyfunctional (meth) acrylates; (poly) alkylene glycol dimaleates; unsaturated sulfonic acids and salts thereof; amides such as methyl (meth) acrylamide; vinyl aromatics; alkanediol mono (Meth) acrylates; dienes; unsaturated amides; unsaturated cyanides; unsaturated esters; unsaturated amines; divinyl aromatics; cyanurates;
上記共重合反応は、重合開始剤を用いて行うことができ、溶媒中での重合や塊状重合等の方法により行うことができる。なお、上記共重合反応における各単量体の使用量は、重合体における各構成単位の割合が上述した範囲となるように、各単量体の共重合反応時の反応率を考慮して、適宜設定するのが好ましい。 The copolymerization reaction can be performed using a polymerization initiator, and can be performed by a method such as polymerization in a solvent or bulk polymerization. The amount of each monomer used in the copolymerization reaction is such that the proportion of each structural unit in the polymer is in the above-described range, taking into account the reaction rate during the copolymerization reaction of each monomer, It is preferable to set appropriately.
上記溶媒中での重合は回分式でも連続式でも行うことができ、その際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低級アルコール;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が好適である。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。原料単量体及び得られる共重合体(I)の溶解性、並びに、上記共重合体(I)の使用時の便からは、水及び炭素原子数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い。その場合、炭素数1〜4の低級アルコールの中でもメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等が特に有効である。 The polymerization in the solvent can be carried out batchwise or continuously. The solvent used in this case is water; lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol; benzene, toluene, xylene, cyclohexane, Aromatic or aliphatic hydrocarbons such as n-hexane; ester compounds such as ethyl acetate; ketone compounds such as acetone and methyl ethyl ketone are preferred. These may be used alone or in combination of two or more. From the solubility of the raw material monomer and the resulting copolymer (I), and convenience during use of the copolymer (I), it is selected from the group consisting of water and lower alcohols having 1 to 4 carbon atoms. It is preferable to use at least one selected from the above. In that case, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and the like are particularly effective among the lower alcohols having 1 to 4 carbon atoms.
上記水溶液重合を行う場合は、ラジカル重合開始剤として、水溶性の重合開始剤、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等の水溶性アゾ系開始剤等が使用され、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(B)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)等の促進剤を併用することもできる。 In the case of carrying out the aqueous solution polymerization, as a radical polymerization initiator, a water-soluble polymerization initiator, for example, a persulfate such as ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate; hydrogen peroxide; 2,2'-azobis- Azoamidine compounds such as 2-methylpropionamidine hydrochloride, cyclic azoamidine compounds such as 2,2′-azobis-2- (2-imidazolin-2-yl) propane hydrochloride, and azonitriles such as 2-carbamoylazoisobutyronitrile Water-soluble azo initiators such as compounds are used. In this case, alkali metal sulfites such as sodium hydrogen sulfite, metabisulphite, sodium hypophosphite, Fe (B) salts such as molle salt, hydroxymethanesulfine Acid sodium dihydrate, hydroxylamine hydrochloride, thiourea, L-ascorbic acid (salt), erythorbium It can also be used in combination accelerator acid (salt) and the like.
また低級アルコール、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、エステル化合物又はケトン化合物を溶媒とする重合には、ベンゾイルパーオキシドや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;アゾビス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剤を用いる場合には、上述した種々の重合開始剤又は重合開始剤と促進剤と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。重合温度は、用いる溶媒や重合開始剤により適宜定められるが、通常0〜120℃で行われる。 For polymerization using lower alcohols, aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, ester compounds or ketone compounds as solvents, peroxides such as benzoyl peroxide and lauroyl peroxide; hydroperoxides such as cumene hydroperoxide; azobis An azo compound such as isobutyronitrile is used as a polymerization initiator. In this case, an accelerator such as an amine compound can be used in combination. Furthermore, when a water-lower alcohol mixed solvent is used, it can be appropriately selected from the above-mentioned various polymerization initiators or combinations of polymerization initiators and accelerators. The polymerization temperature is appropriately determined depending on the solvent to be used and the polymerization initiator, but is usually 0 to 120 ° C.
上記塊状重合は、重合開始剤としてベンゾイルパーオキシドや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;アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物等を用い、50〜200℃の温度で行われる。 The bulk polymerization uses a peroxide such as benzoyl peroxide or lauroyl peroxide as a polymerization initiator; a hydroperoxide such as cumene hydroperoxide; an azo compound such as azobisisobutyronitrile, and the like, at a temperature of 50 to 200 ° C. Done in
各単量体の反応容器への投入方法は特に限定されず、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若しく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若しくは連続投入する方法のいずれでもよい。好適な投入方法として、具体的には、下記の(1)〜(4)の方法が挙げられる。
(1)単量体の全部を反応容器に連続投入する方法。
(2)単量体(a)の全部を反応容器に初期に投入し、その他の単量体の全部を反応容器に連続投入する方法。
(3)単量体(a)の一部を反応容器に初期に投入し、単量体(a)の残りとその他の単量体の全部を反応容器に連続投入する方法。
(4)単量体(a)の一部とその他の単量体の一部を反応容器に初期に投入し、単量体(a)の残りとその他の単量体の残りをそれぞれ反応容器に交互に数回に分けて分割投入する方法。
更に、反応途中で各単量体の反応容器への投入速度を連続的又は段階的に変えることにより各単量体の単位時間当りの投入質量比を連続的又は段階的に変化させて、共重合体中の各構成単位の比率が異なる共重合体の混合物を重合反応中に合成するようにしてもよい。なお、ラジカル重合開始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。
The method of charging each monomer into the reaction vessel is not particularly limited. The method of initially charging the entire amount into the reaction vessel at once, the method of dividing or continuously charging the entire amount into the reaction vessel, and the initial charging into the reaction vessel. Any method may be used in which the remainder is divided or continuously charged into the reaction vessel. Specific examples of a suitable charging method include the following methods (1) to (4).
(1) A method of continuously charging all of the monomers into the reaction vessel.
(2) A method in which all of the monomer (a) is initially charged into the reaction vessel and all other monomers are continuously charged into the reaction vessel.
(3) A method in which a part of the monomer (a) is initially charged into the reaction vessel, and the remainder of the monomer (a) and all other monomers are continuously charged into the reaction vessel.
(4) A part of the monomer (a) and a part of the other monomer are initially charged into the reaction vessel, and the remainder of the monomer (a) and the rest of the other monomer are respectively added to the reaction vessel. A method of splitting into several times alternately.
Furthermore, by changing the charging rate of each monomer into the reaction vessel during the reaction continuously or stepwise, the charging mass ratio of each monomer per unit time can be changed continuously or stepwise. You may make it synthesize | combine the mixture of the copolymer from which the ratio of each structural unit in a polymer differs in a polymerization reaction. The radical polymerization initiator may be charged into the reaction vessel from the beginning, may be dropped into the reaction vessel, or may be combined according to the purpose.
また得られる共重合体(I)の分子量調節のために、連鎖移動剤を併用することもできる。連鎖移動剤としては、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;等の通常使用される親水性連鎖移動剤を用いることができる。 Further, a chain transfer agent can be used in combination for adjusting the molecular weight of the obtained copolymer (I). Chain transfer agents include mercaptoethanol, thioglycerol, thioglycolic acid, 3-mercaptopropionic acid, thiomalic acid, 2-mercaptoethanesulfonic acid and other thiol chain transfer agents; isopropyl alcohol and other secondary alcohols; phosphorous acid Hypophosphorous acid and salts thereof (sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, etc.), sulfurous acid, hydrogen sulfite, dithionic acid, metabisulfite and salts thereof (sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, dithione) Commonly used hydrophilic chain transfer agents such as lower oxides of sodium acid, sodium metabisulfite and the like and salts thereof can be used.
上述のようにして得られた共重合体(I)は、そのまま水硬性無機粒子やポゾラン活性無機粒子用の表面被覆剤として用いることができるが、必要に応じて、上記共重合体(I)をアルカリ性物質で中和して用いてもよい。アルカリ性物質としては、一価金属又は二価金属の水酸化物や炭酸塩等の無機塩;アンモニア;有機アミンが好適である。また、反応終了後、必要ならば濃度調整を行うこともできる。 The copolymer (I) obtained as described above can be used as it is as a surface coating agent for hydraulic inorganic particles or pozzolanic active inorganic particles, but if necessary, the copolymer (I). May be used after neutralizing with an alkaline substance. As the alkaline substance, inorganic salts such as hydroxides or carbonates of monovalent metals or divalent metals; ammonia; organic amines are suitable. Further, after the reaction is completed, the concentration can be adjusted if necessary.
上記ポリカルボン酸系共重合体の重量平均分子量(Mw)は、水硬性無機粒子やポゾラン活性無機粒子への結合性(吸着性)や、これらの無機粒子の凝集作用、得られる水硬性組成物の流動保持性等を考慮すると、重量平均分子量(Mw)が3000〜50万であることが好適である。より好ましくは5000〜30万、更に好ましくは7000〜20万、特に好ましくは8000〜10万である。
重合体の重量平均分子量は、例えば、以下の測定条件の下、ポリエチレングリコールを標準物質として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPCとも称す)により測定することができる。
The weight average molecular weight (Mw) of the polycarboxylic acid-based copolymer is determined based on the binding property (adsorbability) to the hydraulic inorganic particles and the pozzolanic active inorganic particles, the aggregating action of these inorganic particles, and the resulting hydraulic composition. Considering the fluidity retention of the material, it is preferable that the weight average molecular weight (Mw) is 3000 to 500,000. More preferably, it is 5000-300,000, More preferably, it is 7000-200,000, Most preferably, it is 8000-100,000.
The weight average molecular weight of the polymer can be measured, for example, by gel permeation chromatography (also referred to as GPC) using polyethylene glycol as a standard substance under the following measurement conditions.
(GPC測定条件)
装置:Waters社製、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:東ソー社製、TSK guard column SWXL+TSKgelG4000SWXL+G3000SWXL+G2000SWXL
検出器:示差屈折率計(RI)検出器(Waters社製、Waters 2414)
溶離液:水10999g及びアセトニトリル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に調整した溶液
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)300000、200000、107000、50000、27700、11840、6450、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次式で作成流量:1.0mL/min
カラム温度:40℃
測定時間:45分
試料液注入量:100μL(試料濃度0.5質量%の溶離液調製溶液)
(GPC measurement conditions)
Apparatus: Waters Alliance (2695), manufactured by Waters
Analysis software: Waters, Empor professional + GPC option column: Tosoh, TSK guard column SWXL + TSKgel G4000SWXL + G3000SWXL + G2000SWXL
Detector: differential refractometer (RI) detector (Waters 2414, manufactured by Waters)
Eluent: 115.6 g of sodium acetate trihydrate dissolved in a mixed solvent of 10999 g of water and 6001 g of acetonitrile, and further adjusted to pH 6.0 with acetic acid, a standard substance for preparing a solution calibration curve: polyethylene glycol [peak top molecular weight (Mp 300000, 200000, 107000, 50000, 27700, 11840, 6450, 1470]
Calibration curve: Created by cubic equation based on Mp value and elution time of polyethylene glycol Flow rate: 1.0 mL / min
Column temperature: 40 ° C
Measurement time: 45 minutes Sample solution injection amount: 100 μL (eluent preparation solution with sample concentration of 0.5 mass%)
本発明の表面被覆無機粒子はまた、粒子表面(深さ0nm)における、有機系分散剤単位量あたりのケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度が、0.6〜10であることが好適である。これにより、混練時間を著しく短縮することができ、流動性に優れる水硬性組成物を生産性よく与えることができるという本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。より好ましくは0.7〜10、更に好ましくは0.8〜8、特に好ましくは0.9〜7、一層好ましくは1.0〜6、最も好ましくは1.1〜5である。更に、同様の方法で得られた、有機系分散剤単位量あたりの、粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均の炭素(C)の相対表面濃度が0.2〜5であることが好適である。これにより、本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。より好ましくは0.2〜4、更に好ましくは0.25〜3、特に好ましくは0.3〜3、一層好ましくは0.35〜2.5である。 The surface-coated inorganic particles of the present invention also have a relative surface concentration of carbon (C) with respect to silicon (Si) and calcium (Ca) per unit amount of organic dispersant on the particle surface (depth 0 nm) is 0.6. 10 to 10 is preferable. Thereby, the kneading time can be remarkably shortened, and the effect of the present invention that a hydraulic composition excellent in fluidity can be provided with high productivity can be more sufficiently exhibited. More preferably, it is 0.7-10, More preferably, it is 0.8-8, Especially preferably, it is 0.9-7, More preferably, it is 1.0-6, Most preferably, it is 1.1-5. Furthermore, the relative surface concentration of carbon (C) having an average depth of 1 to 2 nm from the particle surface per unit amount of the organic dispersant obtained by the same method is preferably 0.2 to 5. It is. Thereby, it becomes possible to fully exhibit the effect of this invention. More preferably, it is 0.2-4, More preferably, it is 0.25-3, Especially preferably, it is 0.3-3, More preferably, it is 0.35-2.5.
ここで、「有機系分散剤単位量あたりのケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度」は、以下の方法で求められる値である。
1、まず表面被覆無機粒子(すなわち、表面の一部又は全部が有機系分散剤で被覆されている、水硬性無機粒子及び/又はポゾラン活性無機粒子を意味する。)内に存在する有機系分散剤の量を求める。この「表面被覆無機粒子内に存在する有機系分散剤の量」とは、該表面被覆無機粒子を電気炉の中で加熱して求められる、150℃における強熱減量率(これを(p)とする)と、450℃における強熱減量率(これを(q)とする)との差(=p−q)である。ここでの各温度の強熱減量率は、各温度に加熱後の質量残存率(質量%)を意味する。
2、次に、表面被覆無機粒子のXPSを測定してケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度の値(これを(x)とする)を求めた後、該表面被覆無機粒子を電気炉の中で加熱し、550℃で3時間加熱した後の無機粒子のXPSを測定してケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度の値(これを(y)とする)を求め、これらの差(=x−y)を算出する。
3、上記2で求めた相対表面濃度の差(x−y)を、上記1で求めた表面被覆無機粒子内に存在する有機系分散剤の量(p−q)で除す。このように「(x−y)/(p−q)」により求められる値を、「有機系分散剤単位量あたりのケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度(z)」とする。
Here, “the relative surface concentration of carbon (C) with respect to silicon (Si) and calcium (Ca) per unit amount of organic dispersant” is a value obtained by the following method.
1. First, organic dispersion present in surface-coated inorganic particles (that is, hydraulic inorganic particles and / or pozzolanic active inorganic particles in which part or all of the surface is coated with an organic dispersant). Determine the amount of agent. This “amount of the organic dispersant present in the surface-coated inorganic particles” means an ignition loss rate at 150 ° C. (this is expressed by (p)) obtained by heating the surface-coated inorganic particles in an electric furnace. ) And the ignition loss rate at 450 ° C. (this is defined as (q)) (= p−q). The ignition loss rate at each temperature here means the mass residual rate (mass%) after heating at each temperature.
2. Next, the XPS of the surface-coated inorganic particles was measured to determine the value of the relative surface concentration of carbon (C) with respect to silicon (Si) and calcium (Ca) (this is defined as (x)). Value of relative surface concentration of carbon (C) with respect to silicon (Si) and calcium (Ca) by measuring XPS of inorganic particles after heating surface-coated inorganic particles in an electric furnace and heating at 550 ° C. for 3 hours (This is defined as (y)), and the difference between these (= xy) is calculated.
3. Divide the relative surface concentration difference (xy) determined in 2 above by the amount of organic dispersant (pq) present in the surface-coated inorganic particles determined in 1 above. Thus, the value obtained by “(xy) / (pq)” is expressed as “relative surface concentration of carbon (C) relative to silicon (Si) and calcium (Ca) per unit amount of organic dispersant ( z) ".
本発明では特に、粒子表面における、有機系分散剤単位量あたりのケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度をXPSによって測定したときに、炭素(C)の相対表面濃度が0.6〜10であり、かつ粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均の炭素(C)の相対表面濃度が0.2〜5であることが好適である。これによって、混練時間を著しく短縮することができ、流動性に優れる水硬性組成物を生産性よく与えることができるという本発明の作用効果を更に一層発揮することが可能となる。 Particularly in the present invention, when the relative surface concentration of carbon (C) with respect to silicon (Si) and calcium (Ca) per unit amount of organic dispersant on the particle surface is measured by XPS, the relative surface of carbon (C) It is preferable that the concentration is 0.6 to 10 and the relative surface concentration of carbon (C) having an average depth of 1 to 2 nm from the particle surface is 0.2 to 5. As a result, the kneading time can be remarkably shortened, and the operational effect of the present invention that can provide a hydraulic composition excellent in fluidity with high productivity can be further exhibited.
本発明の表面被覆無機粒子はまた、水和度が0.1以下であることが好適である。これにより、水硬性無機粒子の水和特性を損なうことなく、水和活性の高い水硬性粒子を得ることができ、本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。より好ましくは0.07以下、更に好ましくは0.04以下である。水和度の下限は、0であることが好ましい。すなわち水和度は0〜0.1であることが好ましく、より好ましくは0〜0.07、更に好ましくは0〜0.04である。 The surface-coated inorganic particles of the present invention preferably have a degree of hydration of 0.1 or less. Thereby, hydraulic particles having high hydration activity can be obtained without impairing the hydration characteristics of the hydraulic inorganic particles, and the effects of the present invention can be more fully exhibited. More preferably, it is 0.07 or less, More preferably, it is 0.04 or less. The lower limit of the hydration degree is preferably 0. That is, the degree of hydration is preferably 0 to 0.1, more preferably 0 to 0.07, and still more preferably 0 to 0.04.
本明細書中、「水和度」とは、以下の方法で測定される値を意味する。
表面被覆無機粒子(すなわち、表面の一部又は全部が有機系分散剤で被覆されている、水硬性無機粒子及び/又はポゾラン活性無機粒子を意味する。)を電気炉の中で加熱し、450℃における強熱減量率(これを(q)とする)と、550℃における強熱減量率(これを(r)とする)との差(=q−r)を、水和度とする。
ここでの各温度の強熱減量率とは、各温度に加熱後の質量残存率(質量%)を意味する。
In the present specification, “degree of hydration” means a value measured by the following method.
Surface-coated inorganic particles (that is, hydraulic inorganic particles and / or pozzolanic active inorganic particles whose surface is partially or entirely coated with an organic dispersant) are heated in an electric furnace, and 450 The difference (= q−r) between the ignition loss rate at ℃ (this is (q)) and the ignition loss rate at 550 ° C. (this is (r)) is defined as the degree of hydration.
Here, the ignition loss rate at each temperature means the mass residual rate (mass%) after heating at each temperature.
〔水硬性無機粒子〕
本発明はまた、上述した本発明の表面被覆無機粒子を含有する水硬性無機粒子でもある。このような水硬性無機粒子は、例えば、上記表面被覆無機粒子とともに、表面が被覆されていない水硬性無機粒子及び/又はポゾラン活性無機粒子を含むものが挙げられる。この場合、上記表面被覆無機粒子による作用効果をより充分に発現させるため、無機粒子の総量100質量%に対し、上記表面被覆無機粒子が2質量%以上であることが好ましく、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは10質量%以上、特に好ましくは20質量%以上、一層好ましくは30質量%以上、最も好ましくは100質量%である。
(Hydraulic inorganic particles)
The present invention is also hydraulic inorganic particles containing the surface-coated inorganic particles of the present invention described above. Such hydraulic inorganic particles include, for example, those containing hydraulic inorganic particles and / or pozzolanic active inorganic particles whose surfaces are not coated together with the surface-coated inorganic particles. In this case, the surface-coated inorganic particles are preferably 2% by mass or more, more preferably 5% by mass with respect to the total amount of inorganic particles of 100% by mass, in order to more fully express the effect of the surface-coated inorganic particles. % Or more, more preferably 10% by mass or more, particularly preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and most preferably 100% by mass.
特に、表面被覆無機粒子がシリカフュームである場合、この表面被覆無機粒子は、当該表面被覆無機粒子と表面が被覆されていない無機粒子との合計量100質量%に対して、2〜15質量%含まれるのが好ましく、5〜10質量%含まれるのが更に好ましい。
表面被覆無機粒子がフライアッシュやスラグである場合、この表面被覆無機粒子は、当該表面被覆無機粒子と表面が被覆されていない無機粒子との合計量100質量%に対して、10〜70質量%含まれるのが好ましく、更に好ましくは20〜60質量%であり、一層好ましくは30〜50質量%である。
In particular, when the surface-coated inorganic particles are silica fume, the surface-coated inorganic particles are contained in an amount of 2 to 15% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the surface-coated inorganic particles and the inorganic particles whose surface is not coated. It is preferable that 5-10 mass% is contained.
When the surface-coated inorganic particles are fly ash or slag, the surface-coated inorganic particles are 10 to 70% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of the surface-coated inorganic particles and the inorganic particles whose surface is not coated. It is preferably contained, more preferably 20 to 60% by mass, and still more preferably 30 to 50% by mass.
表面被覆無機粒子が狭義の水硬性無機粒子である場合(この表面被覆無機粒子を「表面被覆水硬性無機粒子」とも称す)、この表面被覆無機粒子に、表面が被覆されていないシリカフュームやフライアッシュ、スラグを混合することができる。
この混合系において、表面が被覆されていない無機粒子がシリカフュームである場合、表面被覆水硬性無機粒子と表面が被覆されていない無機粒子との合計量100質量%に対して、表面被覆水硬性無機粒子は、2〜15質量%含まれるのが好ましく、5〜10質量%含まれるのが更に好ましい。
また上記混合系において、表面が被覆されていない無機粒子がフライアッシュやスラグである場合、表面被覆水硬性無機粒子と表面が被覆されていない無機粒子との合計量100質量%に対して、表面被覆水硬性無機粒子は、10〜70質量%含まれるのが好ましく、更に好ましくは20〜60質量%であり、一層好ましくは30〜50質量%である。
When the surface-coated inorganic particles are narrowly defined hydraulic inorganic particles (this surface-coated inorganic particles are also referred to as “surface-coated hydraulic inorganic particles”), silica fume or fly ash whose surface is not coated on the surface-coated inorganic particles , Slag can be mixed.
In this mixed system, when the inorganic particles whose surface is not coated are silica fume, the surface-coated hydraulic inorganic material is 100% by mass with respect to the total amount of the surface-coated hydraulic inorganic particles and the inorganic particles whose surface is not coated. The particles are preferably contained in an amount of 2 to 15% by mass, and more preferably 5 to 10% by mass.
In the above mixed system, when the inorganic particles whose surface is not coated are fly ash and slag, the surface is based on the total amount of 100% by mass of the surface-coated hydraulic inorganic particles and the inorganic particles whose surface is not coated. The coated hydraulic inorganic particles are preferably contained in an amount of 10 to 70% by mass, more preferably 20 to 60% by mass, and still more preferably 30 to 50% by mass.
〔表面被覆無機粒子の製造方法〕
本発明の表面被覆無機粒子は、水硬性無機粒子及びポゾラン活性無機粒子からなる群より選択される少なくとも1種の無機粒子を、有機系分散剤を含む溶媒に分散させた後、該溶媒を留去し、粉末化する工程を含む製造方法により得られるものが好ましく、このような製造方法は、本発明の1つである。なお、上記製造方法は、通常の製造手段で採用される他の工程(例えば、洗浄工程等)を更に含んでもよい。
[Method for producing surface-coated inorganic particles]
In the surface-coated inorganic particles of the present invention, at least one inorganic particle selected from the group consisting of hydraulic inorganic particles and pozzolanic active inorganic particles is dispersed in a solvent containing an organic dispersant, and then the solvent is retained. What is obtained by the manufacturing method including the process of leaving and pulverizing is preferable, and such a manufacturing method is one of this invention. In addition, the said manufacturing method may further include the other process (for example, washing | cleaning process etc.) employ | adopted by a normal manufacturing means.
上記製造方法ではまず、上記無機粒子を、有機系分散剤と溶媒とに加え、スラリー状態になるまで溶媒に分散させる(分散工程とも称す)。分散手段としては特に限定されず、通常行われる撹拌(混練)等の手法を用いることが好適である。
なお、上記無機粒子については、上述したとおりである。
In the production method, first, the inorganic particles are added to an organic dispersant and a solvent and dispersed in a solvent until a slurry is formed (also referred to as a dispersion step). The dispersing means is not particularly limited, and it is preferable to use a commonly used technique such as stirring (kneading).
The inorganic particles are as described above.
上記溶媒は、有機系分散剤を含み、かつ上記無機粒子が分散することができるものであればよい。例えば、有機溶媒又は水を含むことが好適である。このように上記溶媒が有機溶媒を含む形態、及び、上記溶媒が水を含む形態は、いずれも、本発明の好適な形態である。中でも、上記無機粒子の水和を制御するためにも、上記溶媒が有機溶媒を含むことが好ましい。
なお、上記溶媒が水と有機溶媒とを含む場合、上記溶媒中の有機溶媒と水との総量100質量%に対し、水が50質量%以下であることが好適である。これにより、水硬性無機粒子の水和を制御することが可能になる。有機溶媒と水との総量100質量%に対する水の割合としてより好ましくは30質量%以下、更に好ましくは10質量%以下、特に好ましくは5質量%以下、一層好ましくは1質量%以下、最も好ましくは水を実質的に含まないこと、すなわち有機溶媒を用いる場合は水を実質的に含まないことが最も好ましい。
The said solvent should just contain the organic type dispersing agent and the said inorganic particle can disperse | distribute. For example, it is preferable to contain an organic solvent or water. Thus, both the form in which the said solvent contains an organic solvent, and the form in which the said solvent contains water are suitable forms of this invention. Especially, in order to control the hydration of the said inorganic particle, it is preferable that the said solvent contains an organic solvent.
In addition, when the said solvent contains water and an organic solvent, it is suitable that water is 50 mass% or less with respect to 100 mass% of the total amount of the organic solvent and water in the said solvent. Thereby, it becomes possible to control the hydration of the hydraulic inorganic particles. More preferably, it is 30 mass% or less, More preferably, it is 10 mass% or less, Especially preferably, it is 5 mass% or less, More preferably, it is 1 mass% or less, Most preferably, it is as a ratio of the water with respect to 100 mass% of the total amount of an organic solvent and water. It is most preferable that water is not substantially included, that is, when an organic solvent is used, water is not substantially included.
上記有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、グリセリン等のアルコール類;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート等のエステル類;トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素類;クロロホルム;ジメチルホルムアルデヒド等のアミド類;等の1種又は2種以上を使用することができる。好ましくは、アルコール類、エーテル類、ケトン類、エステル類を用いることであり、より好ましくは、アルコール類、又は、アルコール類と他の有機溶媒との混合溶媒である。 Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, and glycerin; ethers such as tetrahydrofuran, diethyl ether, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether. Ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone; esters such as ethyl acetate, butyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate and 3-methoxybutyl acetate; aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and ethylbenzene Use one or more of chloroform, amides such as dimethylformaldehyde, etc. It can be. Preferably, alcohols, ethers, ketones, and esters are used, and alcohols or mixed solvents of alcohols and other organic solvents are more preferable.
上記分散工程において、溶媒の量は、有機系分散剤を含み、かつ上記無機粒子が分散することができる量であることが好適である。具体的には、表面被覆される無機粒子100重量部に対し、溶媒を5〜2000重量部用いることが好適である。より好ましくは10重量部以上、更に好ましくは14重量部以上であり、また、より好ましくは300重量部以下、更に好ましくは200重量部以下、特に好ましくは100重量部以下、最も好ましくは50重量部以下である。なお、溶媒の量が少ないと、無機粒子を充分に分散することができず、無機粒子同士が凝集を防止できないため、混練時間の短縮が望めない。溶媒の量が多すぎると、溶媒を留去するためのエネルギーや時間が多く必要となり、経済的ではない。
また、溶媒の量は、表面被覆無機粒子中の有機系分散剤の量100重量部に対して、500〜100000重量部とすることが好適である。より好ましくは1000重量部以上、更に好ましくは1400重量部以上、特に好ましくは2000重量部以上、最も好ましくは2300重量部以上であり、また、より好ましくは50000重量部以下、更に好ましくは30000重量部以下、特に好ましくは20000重量部以下である。
In the dispersion step, it is preferable that the amount of the solvent includes an organic dispersant and is an amount capable of dispersing the inorganic particles. Specifically, it is preferable to use 5 to 2000 parts by weight of the solvent with respect to 100 parts by weight of the inorganic particles to be surface-coated. More preferably 10 parts by weight or more, still more preferably 14 parts by weight or more, more preferably 300 parts by weight or less, still more preferably 200 parts by weight or less, particularly preferably 100 parts by weight or less, and most preferably 50 parts by weight. It is as follows. If the amount of the solvent is small, the inorganic particles cannot be sufficiently dispersed and the inorganic particles cannot be prevented from agglomerating, so that the kneading time cannot be shortened. If the amount of the solvent is too large, a large amount of energy and time are required for distilling off the solvent, which is not economical.
The amount of the solvent is preferably 500 to 100,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the organic dispersant in the surface-coated inorganic particles. More preferably 1000 parts by weight or more, further preferably 1400 parts by weight or more, particularly preferably 2000 parts by weight or more, most preferably 2300 parts by weight or more, more preferably 50000 parts by weight or less, still more preferably 30000 parts by weight. The amount is particularly preferably 20000 parts by weight or less.
上記有機系分散剤の使用量は、上記無機粒子の物性や、得られる表面被覆無機粒子の分散性等を考慮して適宜決定すればよいが、例えば、上記無機粒子100重量部に対し、0.01〜10重量部とすることが好適である。この範囲内であれば、上記無機粒子をより充分に、かつ効率的に被覆することができるとともに、得られる表面被覆無機粒子の分散性がより充分に発揮される。より好ましくは0.01〜5重量部、更に好ましくは0.05〜4重量部、更に好ましくは0.05〜3重量部である。 The amount of the organic dispersant used may be appropriately determined in consideration of the physical properties of the inorganic particles, the dispersibility of the resulting surface-coated inorganic particles, and the like. It is preferable that the content be 0.01 to 10 parts by weight. Within this range, the inorganic particles can be more fully and efficiently coated, and the dispersibility of the resulting surface-coated inorganic particles is more fully exhibited. More preferably, it is 0.01-5 weight part, More preferably, it is 0.05-4 weight part, More preferably, it is 0.05-3 weight part.
上記製造方法では、上記分散工程後に、溶媒を留去し、粉末化を行う(粉末化工程とも称す)。溶媒の留去手段は特に限定されず、例えば、加熱や乾燥により溶媒を揮発させてもよいし、また、減圧条件下で溶媒を留去することも好適である。粉末化手段も特に限定されず、原料粉砕機等を用いて粉砕を行ってもよい。
なお、粉末化工程後に、篩(例えば、JIS試験篩等)を用いて、得られる表面被覆無機粒子の粒径を調整することが好適である。
In the said manufacturing method, after the said dispersion | distribution process, a solvent is distilled off and pulverization is performed (it is also called a pulverization process). The means for distilling off the solvent is not particularly limited. For example, the solvent may be volatilized by heating or drying, and it is also suitable to distill off the solvent under reduced pressure. The powdering means is not particularly limited, and pulverization may be performed using a raw material pulverizer or the like.
In addition, it is suitable to adjust the particle diameter of the surface-coated inorganic particles obtained using a sieve (for example, a JIS test sieve) after the powdering step.
〔表面被覆剤〕
本発明はまた、上記表面被覆無機粒子を得るために使用される無機粒子の表面被覆剤であって、該無機粒子は、水硬性無機粒子及びポゾラン活性無機粒子からなる群より選択される少なくとも1種であり、該表面被覆剤は、ポリアルキレングリコールを含有するポリカルボン酸系重合体を含む表面被覆剤でもある。
ポリアルキレングリコールを含有するポリカルボン酸系重合体は、上述したとおり、水硬性無機粒子やポゾラン活性無機粒子の表面への吸着性が高く、しかも表面被覆後に高い分散性を付与することができるため、上記表面被覆無機粒子を得るための表面被覆剤として特に適している。
(Surface coating agent)
The present invention also provides a surface coating agent for inorganic particles used to obtain the surface-coated inorganic particles, wherein the inorganic particles are at least one selected from the group consisting of hydraulic inorganic particles and pozzolanic active inorganic particles. It is a seed and the surface coating agent is also a surface coating agent containing a polycarboxylic acid-based polymer containing polyalkylene glycol.
As described above, the polycarboxylic acid-based polymer containing polyalkylene glycol has high adsorptivity to the surface of hydraulic inorganic particles and pozzolanic active inorganic particles, and can impart high dispersibility after surface coating. Particularly suitable as a surface coating agent for obtaining the above surface-coated inorganic particles.
上記ポリアルキレングリコールを含有するポリカルボン酸系重合体については上述したとおりであり、中でも特に、上記一般式(1)で表される不飽和ポリアルキレングリコールエーテル系単量体(a)由来の構成単位と、不飽和カルボン酸系単量体(b)由来の構成単位とを有する重合体であ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を含有するポリカルボン酸系重合体の、水硬性無機粒子及びポゾラン活性無機粒子からなる群より選択される少なくとも1種の無機粒子の表面被覆剤としての使用も、本発明の好適な形態の1つである。また、上記一般式(1)中のqは、0であることが好ましい。 The polycarboxylic acid-based polymer containing the polyalkylene glycol is as described above, and in particular, the structure derived from the unsaturated polyalkylene glycol ether monomer (a) represented by the general formula (1). A polymer having a unit and a structural unit derived from the unsaturated carboxylic acid monomer (b) is preferred. Thus, the use of the polycarboxylic acid-based polymer containing the polyalkylene glycol as a surface coating agent for at least one inorganic particle selected from the group consisting of hydraulic inorganic particles and pozzolanic active inorganic particles, This is one of the preferred forms of the present invention. Moreover, q in the general formula (1) is preferably 0.
上記表面被覆剤はまた、無機粒子の表面被覆作用とともに、無機粒子の粉砕を助ける作用も有する。したがって、無機粒子製造時の粉砕工程における粉砕助剤として、上述した表面被覆剤を使用することも好適である。しかし、本発明を達成するためには、無機粒子の粉砕時に粒子同士が分散することが必要であり、上記一定量の溶媒を含んだ形態で粉砕することが好ましい。 The surface coating agent also has an effect of assisting the pulverization of the inorganic particles as well as the surface coating effect of the inorganic particles. Therefore, it is also suitable to use the above-mentioned surface coating agent as a grinding aid in the grinding process during the production of inorganic particles. However, in order to achieve the present invention, it is necessary for the particles to be dispersed during the pulverization of the inorganic particles, and it is preferable to pulverize in a form containing the above-mentioned certain amount of solvent.
〔水硬性組成物〕
本発明の表面被覆無機粒子は、水と混合されることで、水硬性組成物を与えることができる。このような上記表面被覆無機粒子及び水を含む水硬性組成物は、本発明の好適な実施形態の1つである。水硬性組成物としては、例えば、セメントペースト、モルタル、コンクリート、プラスター等が挙げられる。
(Hydraulic composition)
The surface-coated inorganic particles of the present invention can be mixed with water to give a hydraulic composition. Such a hydraulic composition containing the above surface-coated inorganic particles and water is one of the preferred embodiments of the present invention. Examples of the hydraulic composition include cement paste, mortar, concrete, plaster and the like.
上記水硬性組成物は、必要に応じて、細骨材(砂等)や粗骨材(砕石等)等の骨材を含んでもよい。具体的には、例えば、砂利、砕石、水砕スラグ、再生骨材等の他、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も使用可能である。 The hydraulic composition may contain aggregates such as fine aggregate (sand, etc.) and coarse aggregate (crushed stone, etc.) as necessary. Specifically, for example, gravel, crushed stone, granulated slag, recycled aggregate, etc., siliceous, clay, zircon, high alumina, silicon carbide, graphite, chrome, chromic, magnesia Fireproof aggregates such as can also be used.
上記水硬性組成物はまた、必要に応じて、分散剤を含んでもよい。本発明の表面被覆無機粒子は、その表面の一部又は全部が有機系分散剤で被覆されているため、これを含む水硬性組成物は、別途分散剤を含まなくても充分な流動性を示すことができるが、必要に応じて、更に分散剤を含んでもよい。分散剤としては、通常使用されるものを1種又は2種以上使用することができる。具体例は上述したとおりである。 The hydraulic composition may also contain a dispersant as required. Since the surface-coated inorganic particles of the present invention are partially or wholly coated with an organic dispersant, the hydraulic composition including the surface-coated inorganic particles has sufficient fluidity even without a separate dispersant. Although it can be shown, if necessary, a dispersant may be further contained. As the dispersant, one or more commonly used ones can be used. Specific examples are as described above.
上記水硬性組成物は更に、必要に応じて、上記表面被覆無機粒子に加えて、表面が被覆されていない水硬性無機粒子及び/又はポゾラン活性無機粒子を含んでもよい。この場合、上記表面被覆無機粒子による作用効果をより充分に発現させるため、無機粒子の総量100質量%に対し、上記表面被覆無機粒子が2質量%以上であることが好ましく、より好ましくは5質量%以上である。また、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは30質量%以上、特に好ましくは50質量%以上、一層好ましくは80質量%以上、最も好ましくは100質量%である。 The hydraulic composition may further include hydraulic inorganic particles and / or pozzolanic active inorganic particles that are not coated on the surface, in addition to the surface-coated inorganic particles, if necessary. In this case, the surface-coated inorganic particles are preferably 2% by mass or more, more preferably 5% by mass with respect to the total amount of inorganic particles of 100% by mass, in order to more fully express the effect of the surface-coated inorganic particles. % Or more. More preferably, it is 10 mass% or more, More preferably, it is 30 mass% or more, Especially preferably, it is 50 mass% or more, More preferably, it is 80 mass% or more, Most preferably, it is 100 mass%.
上記水硬性組成物において、その1m3あたりの単位水量、水硬性粒子(Bと称す)の総量(使用B量)、及び、水/B比(質量比)は、単位水量=100〜185kg/m3、使用B量=250〜800kg/m3、水/B比=0.1〜0.7とすることが好ましい。より好ましくは、単位水量=120〜175kg/m3、使用B量=270〜800kg/m3、水/B比=0.1〜0.65であり、貧配合〜富配合まで幅広く使用可能であるが、単位水量が500kg/m3以上の高強度コンクリートや、900kg/m3以上の超高強度コンクリートにも非常に有効である。また、本発明では、水/B比が低い水硬性組成物においても、混練時間が速く、かつ優れた流動性を発揮することができるという効果を有するが、このような効果は、例えば、水/B比が0.5以下の形態でより充分に確認することができる。水/B比としてより好ましくは0.4以下、より更に好ましくは0.35以下、更に好ましくは0.3以下、特に好ましくは0.25以下、最も好ましくは0.2以下である。 In the hydraulic composition, the unit water amount per 1 m 3, the total amount of hydraulic particles (referred to as B) (the amount used B), and the water / B ratio (mass ratio) are unit water amount = 100 to 185 kg / m 3, use B amount = 250~800kg / m 3, it is preferable that the water / B ratio = 0.1 to 0.7. More preferably, the unit water amount is 120 to 175 kg / m 3 , the used B amount is 270 to 800 kg / m 3 , and the water / B ratio is 0.1 to 0.65, and can be used widely from poor blends to rich blends. However, it is also very effective for high-strength concrete having a unit water amount of 500 kg / m 3 or more and ultrahigh-strength concrete having 900 kg / m 3 or more. Further, in the present invention, a hydraulic composition having a low water / B ratio has an effect that the kneading time is fast and excellent fluidity can be exhibited. It can be confirmed more sufficiently when the / B ratio is 0.5 or less. The water / B ratio is more preferably 0.4 or less, still more preferably 0.35 or less, still more preferably 0.3 or less, particularly preferably 0.25 or less, and most preferably 0.2 or less.
上記水硬性組成物はまた、例えば、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、遠心成形コンクリート、振動締め固めコンクリート、蒸気養生コンクリート、吹付けコンクリート等に有効であり、更に、中流動コンクリート(スランプ値が22〜25cm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。 The hydraulic composition is also effective, for example, for ready-mixed concrete, concrete for secondary concrete products (precast concrete), centrifugal molded concrete, vibration compacted concrete, steam-cured concrete, shotcrete, etc. High fluidity of medium fluidity concrete (concrete with slump value of 22-25cm), high fluidity concrete (concrete with slump value of 25cm or more, slump flow value of 50-70cm), self-filling concrete, self-leveling material, etc. It is also effective for required mortar and concrete.
上記水硬性組成物は更に、通常、セメント添加剤(材)として使用されているものを1種又は2種以上含んでもよい。例えば、国際公開第2014/010572号〔0066〕〜〔0072〕に例示された、水溶性高分子物質;高分子エマルジョン;遅延剤;早強剤・促進剤;鉱油系消泡剤;油脂系消泡剤;脂肪酸系消泡剤;脂肪酸エステル系消泡剤;オキシアルキレン系消泡剤;アルコール系消泡剤;アミド系消泡剤;リン酸エステル系消泡剤;金属石鹸系消泡剤;シリコーン系消泡剤;AE剤;その他界面活性剤;防水剤;防錆剤;ひび割れ低減剤;膨張材;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;等が挙げられる。 The hydraulic composition may further include one or more of those usually used as a cement additive (material). For example, water-soluble polymer materials exemplified in International Publication No. 2014/010572 [0066] to [0072]; polymer emulsion; retarder; early strengthening agent / accelerator; mineral oil-based antifoaming agent; Foaming agent; fatty acid-based antifoaming agent; fatty acid ester-based antifoaming agent; oxyalkylene-based antifoaming agent; alcohol-based antifoaming agent; amide-based antifoaming agent; phosphate ester-based antifoaming agent; Silicone antifoaming agent; AE agent; other surfactants; waterproofing agent; rust preventive agent; cracking reducing agent; expansion material; cement wetting agent; thickening agent; separation reducing agent; Agents, self-leveling agents, rust preventives, coloring agents, fungicides, and the like.
〔水硬性組成物の製造方法〕
上記表面被覆無機粒子を用いる水硬性組成物の製造方法もまた、本発明の1つである。このような製造方法としては、例えば、上記表面被覆無機粒子と、水と、上述した必要に応じて添加される他の成分とを混合する工程を含むことが好適であり、その他の工程は特に限定されない。本発明では、上記表面被覆無機粒子を用いることにより、高い流動性を示す水硬性組成物を短時間で容易に得ることができるため、このような水硬性組成物の製造方法は、水硬性組成物を使用する技術分野において極めて有用である。
[Method for producing hydraulic composition]
A method for producing a hydraulic composition using the surface-coated inorganic particles is also one aspect of the present invention. As such a production method, for example, it is preferable to include a step of mixing the surface-coated inorganic particles, water, and other components added as necessary, and the other steps are particularly It is not limited. In the present invention, by using the above surface-coated inorganic particles, a hydraulic composition exhibiting high fluidity can be easily obtained in a short time. Therefore, the method for producing such a hydraulic composition includes a hydraulic composition. This is extremely useful in the technical field where products are used.
本発明の表面被覆無機粒子は、上述のような構成であるので、混練時間を著しく短縮することができ、水硬性組成物の生産性を大幅に向上することができるものである。また、このような表面被覆無機粒子を用いた水硬性組成物は、極めて流動性に優れるものであるため、コンクリートを取り扱う土木・建設分野等で多大の貢献をなすものである。更に、ポリアルキレングリコールを含有するポリカルボン酸系重合体を含む表面被覆剤は、水硬性無機粒子やポゾラン活性無機粒子への吸着及び付着性、並びに、吸着及び付着後(すなわち表面被覆後)の粒子分散性に極めて優れるため、水硬性無機粒子又はポゾラン活性無機粒子用の表面被覆剤としての用途に特に適する。 Since the surface-coated inorganic particles of the present invention are configured as described above, the kneading time can be remarkably shortened, and the productivity of the hydraulic composition can be greatly improved. Moreover, since the hydraulic composition using such surface-coated inorganic particles is extremely excellent in fluidity, it greatly contributes to the civil engineering / construction field and the like that handle concrete. Furthermore, the surface coating agent containing a polycarboxylic acid-based polymer containing polyalkylene glycol is adsorbed and adhered to hydraulic inorganic particles and pozzolanic active inorganic particles, and after adsorption and adhesion (that is, after surface coating). Since it is extremely excellent in particle dispersibility, it is particularly suitable for use as a surface coating agent for hydraulic inorganic particles or pozzolanic active inorganic particles.
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、調製例で得た重合体の重量平均分子量は、上述したGPC測定方法にて測定した。また、粒子の粒径、及び、表面Si2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度は、上述した方法にて測定した。
試験例で得たセメントペーストのフロー値測定は、以下のように行った。
<フロー値の測定>
調製したペーストを、水平なテーブル上に置いた直径55mm、高さ50mmの中空円筒の容器に詰め、次いで、この中空円筒の容器を垂直に持ち上げた後、テーブルに広がったペーストの直径を縦横2方向について測定し、この平均値をフロー値とした。
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. In addition, the weight average molecular weight of the polymer obtained in the preparation example was measured by the GPC measurement method described above. Moreover, the particle size of the particles and the relative surface concentration of C 1s with respect to the surface Si 2p and Ca 2p were measured by the methods described above.
The flow value of the cement paste obtained in the test example was measured as follows.
<Measurement of flow value>
The prepared paste was packed in a hollow cylindrical container having a diameter of 55 mm and a height of 50 mm placed on a horizontal table, and then the hollow cylindrical container was lifted vertically, and the diameter of the paste spread on the table was adjusted to 2 The direction was measured, and this average value was taken as the flow value.
調製例1(ポリカルボン酸系分散剤(1)の調製)
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、イオン交換水209.0gと3−メチル−3−ブテン−1−オールにエチレンオキシド(EO)を平均50モル付加した不飽和ポリアルキレングリコールエーテル(MBO−50)444.8gを仕込み、撹拌下に反応装置を窒素置換し、58℃に昇温した。次に、アクリル酸85.2gをイオン交換水154.3gで希釈した水溶液を5時間かけて滴下した。それと同時に、イオン交換水48.9gにL−アスコルビン酸0.94g及び3−メルカプトプロピオン酸8.0gを溶解させた水溶液並びにイオン交換水44.0gに過硫酸アンモニウム4.9gを溶解させた水溶液を5時間かけて滴下した。滴下終了後、58℃にて1時間攪拌を続け重合反応を終了し、重量平均分子量(Mw)が9200であるポリカルボン酸系共重合体の水溶液を得た。得られたポリカルボン酸系共重合体を50℃にて減圧(50mmHg)乾燥し、粉砕して、JIS試験篩メッシュ換算表における70メッシュを通過する粉末状のポリカルボン酸系共重合体に調製した。これをポリカルボン酸系分散剤(1)と称す。
Preparation Example 1 (Preparation of polycarboxylic acid dispersant (1))
In a glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a dropping funnel, a nitrogen introducing tube and a reflux condenser, 209.0 g of ion-exchanged water and 3-methyl-3-buten-1-ol were averaged with ethylene oxide (EO). Then, 444.8 g of an unsaturated polyalkylene glycol ether (MBO-50) added in an amount of 50 mol was charged, the reaction apparatus was purged with nitrogen under stirring, and the temperature was raised to 58 ° C. Next, an aqueous solution obtained by diluting 85.2 g of acrylic acid with 154.3 g of ion-exchanged water was dropped over 5 hours. At the same time, an aqueous solution in which 0.94 g of L-ascorbic acid and 8.0 g of 3-mercaptopropionic acid were dissolved in 48.9 g of ion-exchanged water, and an aqueous solution in which 4.9 g of ammonium persulfate was dissolved in 44.0 g of ion-exchanged water. It was dripped over 5 hours. After completion of dropping, stirring was continued at 58 ° C. for 1 hour to complete the polymerization reaction, and an aqueous solution of a polycarboxylic acid copolymer having a weight average molecular weight (Mw) of 9200 was obtained. The obtained polycarboxylic acid copolymer was dried at 50 ° C. under reduced pressure (50 mmHg), pulverized, and prepared into a powdery polycarboxylic acid copolymer that passed 70 mesh in the JIS test sieve mesh conversion table. did. This is referred to as a polycarboxylic acid dispersant (1).
調製例2(ポリカルボン酸系分散剤(2)の調製)
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、イオン交換水350gを仕込み、撹拌下に反応装置を窒素置換し、80℃に昇温した。次に、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(エチレンオキシドの付加モル数:23モル)315.2g、メタクリル酸83.7g、3−メルカプトプロピオン酸8.5gをイオン交換水171.4gで溶解させた水溶液を3時間かけて滴下した。それと同時に、イオン交換水63.5gに過硫酸ナトリウム6.6gを溶解させた水溶液を4時間かけて滴下した。滴下終了後、80℃にて1時間攪拌を続け重合反応を終了し、重量平均分子量(Mw)が9500であるポリカルボン酸系共重合体の水溶液を得た。得られたポリカルボン酸系共重合体を50℃にて減圧(50mmHg)乾燥し、粉砕して、JIS試験篩メッシュ換算表における70メッシュを通過する粉末状のポリカルボン酸系共重合体に調製した。これをポリカルボン酸系分散剤(2)と称す。
Preparation Example 2 (Preparation of polycarboxylic acid dispersant (2))
A glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a dropping funnel, a nitrogen introduction tube and a reflux condenser was charged with 350 g of ion-exchanged water, and the reactor was purged with nitrogen under stirring, and the temperature was raised to 80 ° C. Next, an aqueous solution prepared by dissolving 315.2 g of methoxypolyethylene glycol methacrylate (addition mole number of ethylene oxide: 23 mol), 83.7 g of methacrylic acid, and 8.5 g of 3-mercaptopropionic acid with 171.4 g of ion-exchanged water for 3 hours. It was dripped over. At the same time, an aqueous solution in which 6.6 g of sodium persulfate was dissolved in 63.5 g of ion-exchanged water was dropped over 4 hours. After completion of the dropping, stirring was continued at 80 ° C. for 1 hour to complete the polymerization reaction, and an aqueous solution of a polycarboxylic acid copolymer having a weight average molecular weight (Mw) of 9500 was obtained. The obtained polycarboxylic acid copolymer was dried at 50 ° C. under reduced pressure (50 mmHg), pulverized, and prepared into a powdery polycarboxylic acid copolymer that passed 70 mesh in the JIS test sieve mesh conversion table. did. This is referred to as a polycarboxylic acid dispersant (2).
製造例1(表面被覆無機粒子(1)の製造)
宇部三菱社製シリカフュームセメント700gをHobertミキサーに投入し、調製例1で得たポリカルボン酸系分散剤(1)を4.2g(セメント固形分に対して0.6質量%)溶解させたエタノール溶液102.2g(エタノールは98g、エタノール/セメント質量比=0.14)をミキサー内に投入した。投入後、1速にて120秒撹拌した後、撹拌を停止し、30秒かけて容器壁面に付着するペーストを掻き落とした。エタノール溶液を投入してから180秒後に2速に切替え、撹拌を再開し、180秒間撹拌した後、撹拌を停止した。得られたペーストをバットに移し、50℃条件下で減圧乾燥(50mmHg)を行い、エタノールを完全に留去した。乾燥後、粉砕を行い、JIS試験篩メッシュ換算表における70メッシュに相当する篩を用いて粒径を調整し、ポリカルボン酸系分散剤(1)で表面を被覆したシリカフュームセメント(表面被覆無機粒子(1)とも称す)を得た。
Production Example 1 (Production of surface-coated inorganic particles (1))
Ethanol in which 700 g of silica fume cement manufactured by Mitsubishi Ube Co., Ltd. was charged into a Hobart mixer, and 4.2 g (0.6% by mass with respect to the solid content of cement) of the polycarboxylic acid-based dispersant (1) obtained in Preparation Example 1 was dissolved. 102.2 g of the solution (98 g of ethanol, ethanol / cement mass ratio = 0.14) was charged into the mixer. After the addition, the mixture was stirred at the first speed for 120 seconds, and then the stirring was stopped, and the paste adhering to the container wall surface was scraped off over 30 seconds. 180 seconds after the addition of the ethanol solution, the speed was switched to the second speed, stirring was resumed, stirring was stopped for 180 seconds, and stirring was stopped. The obtained paste was transferred to a vat and dried under reduced pressure (50 mmHg) at 50 ° C. to completely remove ethanol. Silica fume cement (surface-coated inorganic particles) whose surface is coated with a polycarboxylic acid dispersant (1) after drying, pulverizing, adjusting the particle size using a sieve corresponding to 70 mesh in the JIS test sieve mesh conversion table (Also referred to as (1)).
試験例1−1
製造例1で得たシリカフュームセメント(表面被覆無機粒子(1))600gをHobertミキサーに投入し、水84gをミキサーに投入した(水/セメント質量比=0.14)。投入後、1速にて120秒撹拌した後、撹拌を停止し、30秒かけて容器壁面に付着するペーストを掻き落とした。水投入後180秒後に、2速で撹拌を再開し、更に180秒間撹拌を継続した。セメント及び水投入時を0秒とし、ペーストの軟らかさが目視で一定になるまでの時間を「混練時間」として表2に記載した。また、撹拌時の状態を経時的に撮影した写真を図2に示す。得られたペーストについて、フロー値を測定した結果を表2に示す。
なお、試験例1−1に用いた表面被覆シリカフュームセメント(表面被覆無機粒子(1))について、その粒子表面のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度をXPSにより測定した。結果を表1及び図1に示す。
Test Example 1-1
600 g of the silica fume cement (surface-coated inorganic particles (1)) obtained in Production Example 1 was charged into a Hobart mixer, and 84 g of water was charged into the mixer (water / cement mass ratio = 0.14). After the addition, the mixture was stirred at the first speed for 120 seconds, and then the stirring was stopped, and the paste adhering to the container wall surface was scraped off over 30 seconds. After 180 seconds from the addition of water, stirring was resumed at the second speed, and stirring was continued for 180 seconds. The time until cement and water were added was set to 0 second, and the time until the softness of the paste became visually constant was described as “kneading time” in Table 2. Moreover, the photograph which image | photographed the state at the time of stirring over time is shown in FIG. The results of measuring the flow value of the obtained paste are shown in Table 2.
For the surface-coated silica fume cement (surface-coated inorganic particles (1)) used in Test Example 1-1, the relative surface concentration of C 1s with respect to Si 2p and Ca 2p on the particle surface was measured by XPS. The results are shown in Table 1 and FIG.
試験例2−1
宇部三菱社製シリカフュームセメント600gをHobertミキサーに投入し、調製例1で得たポリカルボン酸系分散剤(1)3.6gを溶解させた水84g(ポリカルボン酸系分散剤の添加量=セメント固形分に対し0.6質量%)をミキサー内に投入した(水/セメント質量比=0.14)。投入後、1速にて120秒撹拌した後、撹拌を停止し、30秒かけて容器壁面に付着するペーストを掻き落とした。水投入後180秒後に、2速で撹拌を再開し、更に180秒間撹拌を継続した。セメント及び水投入時を0秒とし、ペーストの軟らかさが目視で一定になるまでの時間を「混練時間」として表2に記載した。また、撹拌時の状態を経時的に撮影した写真を図3に示す。得られたペーストについて、フロー値を測定した結果を表2に示す。
なお、試験例2−1に用いた表面被覆を施していない宇部三菱社製シリカフュームセメントについて、その粒子表面のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度をXPSにより測定した。結果を表1及び図1に示す。
Test Example 2-1
84 g of water in which 600 g of silica fume cement manufactured by Mitsubishi Ube Co., Ltd. was charged into a Hobart mixer and 3.6 g of the polycarboxylic acid dispersant (1) obtained in Preparation Example 1 was dissolved (addition amount of polycarboxylic acid dispersant = cement) 0.6% by mass with respect to the solid content) was charged into the mixer (water / cement mass ratio = 0.14). After the addition, the mixture was stirred at the first speed for 120 seconds, and then the stirring was stopped, and the paste adhering to the container wall surface was scraped off over 30 seconds. After 180 seconds from the addition of water, stirring was resumed at the second speed, and stirring was continued for 180 seconds. The time until cement and water were added was set to 0 second, and the time until the softness of the paste became visually constant was described as “kneading time” in Table 2. Moreover, the photograph which image | photographed the state at the time of stirring with time is shown in FIG. The results of measuring the flow value of the obtained paste are shown in Table 2.
In addition, about the silica fume cement made from Ube Mitsubishi Corp. which is not performing the surface coating used for Test Example 2-1, the relative surface concentration of C 1s with respect to Si 2p and Ca 2p on the particle surface was measured by XPS. The results are shown in Table 1 and FIG.
試験例3−1
調製例1で得た粉末状ポリカルボン酸系分散剤(1)4.2gを、宇部三菱社製シリカフュームセメント700gに混合し、粉末状ポリカルボン酸系分散剤(1)を含有するプレミックスセメントを得た。
このプレミックスセメント600gをHobertミキサーに投入し、水84gをミキサー内に投入した(水/セメント質量比=0.14)。投入後、試験例1−1と同様にしてセメントペーストを作製した。ただし、水投入後180秒後に2速で撹拌を再開してから、更に240秒間撹拌を継続した。セメント及び水投入時を0秒とし、ペーストの軟らかさが目視で一定になるまでの時間を「混練時間」として表2に記載した。また、得られたペーストについて、フロー値を測定した結果を表2に示す。
なお、試験例3−1に用いたプレミックスセメントについて、その粒子表面のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度をXPSにより測定した。結果を表1及び図1に示す。
Test Example 3-1
Premix cement containing 4.2 g of the powdered polycarboxylic acid-based dispersant (1) obtained in Preparation Example 1 and 700 g of silica fume cement manufactured by Ube Mitsubishi Corp. and containing the powdered polycarboxylic acid-based dispersant (1) Got.
600 g of this premix cement was put into a Hobart mixer, and 84 g of water was put into the mixer (water / cement mass ratio = 0.14). After the addition, a cement paste was produced in the same manner as in Test Example 1-1. However, stirring was resumed at the second speed 180 seconds after the addition of water, and then stirring was continued for 240 seconds. The time until cement and water were added was set to 0 second, and the time until the softness of the paste became visually constant was described as “kneading time” in Table 2. In addition, Table 2 shows the result of measuring the flow value of the obtained paste.
In addition, about the premix cement used for Test Example 3-1, the relative surface concentration of C 1s with respect to Si 2p and Ca 2p on the particle surface was measured by XPS. The results are shown in Table 1 and FIG.
上記の各試験例では、水/セメント質量比(W/C)が0.14(14%)と、非常に低い条件で行った。なお、一般的なコンクリートではW/C=0.45〜0.6(45〜60%)であり、高強度コンクリートでもW/C=0.3(30%)である。
試験例2−1は、通常のセメントを用いた例であり、該セメントは、セメント粒子表面(深さ0nm)のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度(表1中の「C/(Si+Ca)」)が0.32、粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均のC1sの相対表面濃度が0.11となるものである。この場合、セメントペーストが一定の流動性を発現するまで(つまり流動性が安定化するまで)に約300秒(5分)要した。これに対し、本発明の表面被覆無機粒子を用いた試験例1−1では、シリカフュームセメントの粒子表面(深さ0nm)のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度が1.02、粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均のC1sの相対表面濃度が0.32と、非常に高い。そして、試験例2−1と同じW/C条件下にも関わらず、一定の流動性を発現するまでに要した時間は90秒程度となり、著しい混練時間の短縮を達成できたことが分かった。
なお、試験例1−1でセメント粒子の表面被覆剤として使用した有機系分散剤は、試験例2−1でセメントに投入された分散剤と同じものであることから、試験例1−1で確認された混練時間の短縮効果は、セメント粒子表面の炭素含有比率の差に起因することが分かった。
In each of the above test examples, the water / cement mass ratio (W / C) was 0.14 (14%), which was very low. In addition, it is W / C = 0.45-0.6 (45-60%) in general concrete, and W / C = 0.3 (30%) also in high-strength concrete.
Test Example 2-1 is an example using ordinary cement, and the cement has a relative surface concentration of C 1s with respect to Si 2p and Ca 2p on the cement particle surface (depth 0 nm) (“C / (Si + Ca) ”) is 0.32, and the relative surface concentration of C 1s having an average depth of 1 to 2 nm from the particle surface is 0.11. In this case, it took about 300 seconds (5 minutes) until the cement paste exhibited a certain fluidity (that is, until the fluidity was stabilized). On the other hand, in Test Example 1-1 using the surface-coated inorganic particles of the present invention, the relative surface concentration of C 1s with respect to Si 2p and Ca 2p on the particle surface (depth 0 nm) of the silica fume cement was 1.02. The relative surface concentration of C 1s with an average depth of 1 to 2 nm from the surface is as high as 0.32. And despite the same W / C conditions as in Test Example 2-1, the time required to develop a certain fluidity was about 90 seconds, and it was found that significant shortening of the kneading time could be achieved. .
Since the organic dispersant used as the surface coating agent for cement particles in Test Example 1-1 is the same as the dispersant added to the cement in Test Example 2-1, It was found that the confirmed effect of shortening the kneading time was due to the difference in the carbon content ratio on the cement particle surface.
試験例3−1は、試験例1−1及び試験例2−1で用いたのと同じ有機系分散剤を、粉末のままセメント粒子と混合して得たプレミックスセメントを用いた例であり、該セメントは、セメント粒子表面(深さ0nm)のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度が0.34、粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均のC1sの相対表面濃度が0.12となるものである。この場合、試験例2−1よりも混練時間が更に長くなった。したがって、有機系分散剤を粉末化しても、混練時間の短縮には寄与せず、むしろ混練時間は長時間化することが分かった。 Test Example 3-1 is an example using a premix cement obtained by mixing the same organic dispersant as used in Test Example 1-1 and Test Example 2-1 with cement particles as a powder. , the cement, Si relative surface concentration of C 1s for 2p and Ca 2p 0.34 cement particle surface (depth 0 nm), the relative surface concentration of C 1s of the average depth in 1~2nm from the particle surface of 0.12. In this case, the kneading time was longer than that in Test Example 2-1. Therefore, it was found that even when the organic dispersant was powdered, it did not contribute to shortening the kneading time, but rather the kneading time was prolonged.
図1及び2からは、以下のことが分かった。
試験例1−1では、有機系分散剤が無機粒子に被覆されているため、図2に示されるように、水投入直後、無機粒子同士の凝集は発生しなかった。無機粒子の凝集体が構築されないため、水が速やかに無機粒子に行き渡り、短時間(90秒)で分散と凝集との平衡状態に達した。これに対し、試験例2−1では、図3で示されるように、有機系分散剤入りの水を投入直後、無機粒子同士の凝集が瞬時に起こり、凝集体の中に分散剤入りの水が拘束され、ダマの状態になり(0〜90秒)、分散と凝集が平衡状態に達するまで、300秒を要した。
1 and 2 show the following.
In Test Example 1-1, since the organic dispersant was coated with the inorganic particles, as shown in FIG. 2, the aggregation of the inorganic particles did not occur immediately after the addition of water. Since an aggregate of inorganic particles was not constructed, water quickly spread to the inorganic particles, and reached an equilibrium state between dispersion and aggregation in a short time (90 seconds). On the other hand, in Test Example 2-1, as shown in FIG. 3, immediately after adding water containing an organic dispersant, aggregation of inorganic particles occurs instantaneously, and water containing a dispersant is contained in the aggregate. Was constrained to become lumpy (0 to 90 seconds), and it took 300 seconds for dispersion and aggregation to reach equilibrium.
試験例1−2
製造例1で得た表面被覆シリカフュームセメント(表面被覆無機粒子(1))を坩堝内に精密天秤を使用し、小数点第4位まで秤量(5g程度)した。電気炉(ADVANTEC社製KM−600)に、秤量したシリカフュームセメントを含む坩堝を入れ、450℃、空気雰囲気下(流量2L/分)で、3時間加熱した。3時間後、電気炉から坩堝を取り出し、デシケーターの中で室温になるまで放冷し、該シリカフュームセメントを精密天秤で、小数点第4位まで秤量し、仕込み量と残存量との比から加熱後の残存率(q)を測定した。続いて、同じ坩堝を再び電気炉に入れ、550℃、窒素雰囲気下(流量2L/分)で3時間加熱した。3時間後、同様にデシケーター内で放冷し、550℃における加熱後の残存率(r)を測定した。
450℃の残存率(q)と550℃の残存率(r)との差から、シリカフュームセメント中の化学結合水の水和度(=q−r)を計算した。結果を表3に示す。
Test Example 1-2
The surface-coated silica fume cement (surface-coated inorganic particles (1)) obtained in Production Example 1 was weighed to the fourth decimal place (about 5 g) using a precision balance in the crucible. A crucible containing a weighed silica fume cement was placed in an electric furnace (AD-VANTEC KM-600) and heated at 450 ° C. in an air atmosphere (flow rate 2 L / min) for 3 hours. After 3 hours, take out the crucible from the electric furnace, let it cool to room temperature in a desiccator, weigh the silica fume cement with a precision balance to the fourth decimal place, and heat it from the ratio of the charged amount and the remaining amount. The residual rate (q) of was measured. Subsequently, the same crucible was put into the electric furnace again and heated at 550 ° C. in a nitrogen atmosphere (flow rate 2 L / min) for 3 hours. After 3 hours, the mixture was allowed to cool in a desiccator, and the residual rate (r) after heating at 550 ° C. was measured.
From the difference between the residual rate (q) at 450 ° C. and the residual rate (r) at 550 ° C., the hydration degree (= q−r) of chemically bonded water in the silica fume cement was calculated. The results are shown in Table 3.
試験例2−2
試験例2−1に用いた表面被覆を施していない宇部三菱社製シリカフュームセメントについて、試験例1−2と同様に水和度を測定した。結果を表3に示す。
Test Example 2-2
The degree of hydration was measured in the same manner as in Test Example 1-2 for the silica fume cement manufactured by Ube-Mitsubishi Corporation that was not subjected to the surface coating used in Test Example 2-1. The results are shown in Table 3.
試験例3−2
試験例3−1に用いた粉末状ポリカルボン酸系分散剤(1)を含有するプレミックスセメントについて、試験例1−2と同様に水和度を測定した。結果を表3に示す。
Test Example 3-2
The degree of hydration was measured in the same manner as in Test Example 1-2 for the premix cement containing the powdered polycarboxylic acid dispersant (1) used in Test Example 3-1. The results are shown in Table 3.
試験例1−2及び試験例2−2では、450℃から550℃におけるセメントの重量変化は小さく、セメント中の化学結合水の量が少ないことが分かった。試験例3−2では、粉末状ポリカルボン酸系分散剤(1)が450℃で充分に熱分解しなかったため、450℃から550℃におけるセメントの重量変化は大きくなったと推測される。加熱後の重量変化からも、表面被覆セメント(すなわち、製造例1で得た表面被覆無機粒子(1))と、表面被覆を施していないセメント(すなわち、市販シリカフュームセメント)と、粉末状ポリカルボン酸分散剤を含有するプレミックスセメント(すなわち、粉末状ポリカルボン酸系分散剤(1)を含有するプレミックスセメント)とでは、性質が異なることが分かった。 In Test Example 1-2 and Test Example 2-2, it was found that the change in the weight of the cement from 450 ° C. to 550 ° C. was small, and the amount of chemically bonded water in the cement was small. In Test Example 3-2, the powdered polycarboxylic acid-based dispersant (1) was not sufficiently thermally decomposed at 450 ° C., so that the weight change of the cement from 450 ° C. to 550 ° C. was estimated to be large. Even from the weight change after heating, the surface-coated cement (that is, the surface-coated inorganic particles (1) obtained in Production Example 1), the surface-coated cement (that is, commercially available silica fume cement), and the powdered polycarboxylic acid It was found that the properties were different from those of the premix cement containing the acid dispersant (that is, the premix cement containing the powdered polycarboxylic acid dispersant (1)).
なお、製造例1で得た表面被覆無機粒子(1)について、後述する試験例4−2と同様にして、有機系分散剤単位量あたりのケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度(z)を求めたところ、粒子表面における、有機系分散剤単位量あたりのケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度は0.84であり、粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均の炭素(C)の相対表面濃度は0.24であった。 In addition, about the surface coating inorganic particle (1) obtained by manufacture example 1, it is the carbon (C) with respect to silicon (Si) and calcium (Ca) per unit amount of organic dispersing agent similarly to test example 4-2 mentioned later. ) Relative surface concentration (z), the relative surface concentration of carbon (C) relative to silicon (Si) and calcium (Ca) per unit amount of organic dispersant on the particle surface is 0.84, The relative surface concentration of carbon (C) having an average depth of 1 to 2 nm from the particle surface was 0.24.
製造例2(表面被覆無機粒子(2)の製造)
宇部三菱社製シリカフュームセメント700gをHobertミキサーに投入し、調製例2で得たポリカルボン酸系分散剤(2)を4.2g(セメント固形分に対して0.6質量%)溶解させたエタノール溶液102.2g(エタノールは98g、エタノール/セメント質量比=0.14)をミキサー内に投入した。投入後、1速にて120秒撹拌した後、撹拌を停止し、30秒かけて容器壁面に付着するペーストを掻き落とした。エタノール溶液を投入してから180秒後に2速に切替え、撹拌を再開し、180秒間撹拌した後、撹拌を停止した。得られたペーストをバットに移し、50℃条件下で減圧乾燥(50mmHg)を行い、エタノールを完全に留去した。乾燥後、粉砕を行い、JIS試験篩メッシュ換算表における70メッシュに相当する篩を用いて粒径を調整し、ポリカルボン酸系分散剤(2)で表面を被覆したシリカフュームセメント(表面被覆無機粒子(2)とも称す)を得た。
Production Example 2 (Production of surface-coated inorganic particles (2))
Ethanol in which 700 g of silica fume cement manufactured by Mitsubishi Ube Co., Ltd. was charged into a Hobart mixer, and 4.2 g (0.6% by mass with respect to the solid content of cement) of the polycarboxylic acid-based dispersant (2) obtained in Preparation Example 2 was dissolved. 102.2 g of the solution (98 g of ethanol, ethanol / cement mass ratio = 0.14) was charged into the mixer. After the addition, the mixture was stirred at the first speed for 120 seconds, and then the stirring was stopped, and the paste adhering to the container wall surface was scraped off over 30 seconds. 180 seconds after the addition of the ethanol solution, the speed was switched to the second speed, stirring was resumed, stirring was stopped for 180 seconds, and stirring was stopped. The obtained paste was transferred to a vat and dried under reduced pressure (50 mmHg) at 50 ° C. to completely remove ethanol. Silica fume cement (surface-coated inorganic particles) whose surface is coated with a polycarboxylic acid dispersant (2) after drying, pulverizing, adjusting the particle size using a sieve corresponding to 70 mesh in the JIS test sieve mesh conversion table (Also referred to as (2)).
製造例3(表面被覆無機粒子(3)の製造)
宇部三菱社製シリカフュームセメント700gをHobertミキサーに投入し、調製例2で得たポリカルボン酸系分散剤(2)を2.8g(セメント固形分に対して0.4質量%)溶解させたエタノール溶液100.8g(エタノールは98g、エタノール/セメント質量比=0.14)をミキサー内に投入した。投入後、1速にて120秒撹拌した後、撹拌を停止し、30秒かけて容器壁面に付着するペーストを掻き落とした。エタノール溶液を投入してから180秒後に2速に切替え、撹拌を再開し、180秒間撹拌した後、撹拌を停止した。得られたペーストをバットに移し、50℃条件下で減圧乾燥(50mmHg)を行い、エタノールを完全に留去した。乾燥後、粉砕を行い、JIS試験篩メッシュ換算表における70メッシュに相当する篩を用いて粒径を調整し、ポリカルボン酸系分散剤(2)で表面を被覆したシリカフュームセメント(表面被覆無機粒子(3)とも称す)を得た。
Production Example 3 (Production of surface-coated inorganic particles (3))
Ethanol in which 700 g of Ube-Mitsubishi silica fume cement was charged into a Hobart mixer and 2.8 g of polycarboxylic acid dispersant (2) obtained in Preparation Example 2 was dissolved (0.4% by mass with respect to the solid content of cement) was dissolved. 100.8 g of solution (98 g of ethanol, ethanol / cement mass ratio = 0.14) was put into the mixer. After the addition, the mixture was stirred at the first speed for 120 seconds, and then the stirring was stopped, and the paste adhering to the container wall surface was scraped off over 30 seconds. 180 seconds after the addition of the ethanol solution, the speed was switched to the second speed, stirring was resumed, stirring was stopped for 180 seconds, and stirring was stopped. The obtained paste was transferred to a vat and dried under reduced pressure (50 mmHg) at 50 ° C. to completely remove ethanol. Silica fume cement (surface-coated inorganic particles) whose surface is coated with a polycarboxylic acid dispersant (2) after drying, pulverizing, adjusting the particle size using a sieve corresponding to 70 mesh in the JIS test sieve mesh conversion table (3) is also obtained.
製造例4(表面被覆無機粒子(4)の製造)
宇部三菱社製シリカフュームセメント700gをHobertミキサーに投入し、1速にて240秒撹拌した。撹拌と同時に、調製例2で得たポリカルボン酸系分散剤(2)を4.2g(セメント固形分に対して0.6質量%)溶解させた水溶液21g(水は16.8g、水/セメント質量比=0.024)をミキサー内のセメントに240秒かけてスプレー噴霧し、セメント粒子にポリカルボン酸系分散剤(2)を均一に被覆させた。撹拌を停止し、得られた粉末をバットに移し、50℃条件下で減圧乾燥(50mmHg)を行い、蒸発可能な水を完全に留去した(一部結合水として残存)。乾燥後、JIS試験篩メッシュ換算表における70メッシュに相当する篩を用いて粒径を調整し、ポリカルボン酸系分散剤(2)で表面を被覆したシリカフュームセメント(表面被覆無機粒子(4)とも称す)を得た。
Production Example 4 (Production of surface-coated inorganic particles (4))
700 g of silica fume cement manufactured by Ube-Mitsubishi Co., Ltd. was put into a Hobart mixer and stirred at the first speed for 240 seconds. Simultaneously with stirring, 21 g of an aqueous solution in which 4.2 g (0.6% by mass based on the solid content of cement) of the polycarboxylic acid dispersant (2) obtained in Preparation Example 2 was dissolved (16.8 g of water, water / The cement mass ratio = 0.024) was sprayed onto the cement in the mixer over 240 seconds to uniformly coat the polycarboxylic acid dispersant (2) on the cement particles. Stirring was stopped, and the resulting powder was transferred to a vat and dried under reduced pressure (50 mmHg) at 50 ° C. to completely evaporate water that can be evaporated (partially remains as bound water). After drying, the particle size is adjusted using a sieve corresponding to 70 mesh in the JIS test sieve mesh conversion table, and the silica fume cement (surface-coated inorganic particles (4) is coated with the polycarboxylic acid dispersant (2). Obtained).
試験例4−1
製造例2で得たシリカフュームセメント(表面被覆無機粒子(2))600gをHobertミキサーに投入し、水84gをミキサーに投入した(水/セメント質量比=0.14)。投入後、1速にて120秒撹拌した後、撹拌を停止し、30秒かけて容器壁面に付着するペーストを掻き落とした。水投入後180秒後に、2速で撹拌を再開し、更に180秒間撹拌を継続した。セメント及び水投入時を0秒とし、ペーストの軟らかさが目視で一定になるまでの時間を「混練時間」として表5に記載した。得られたペーストについて、フロー値を測定した結果を表5に示す。
なお、試験例4−1に用いた表面被覆シリカフュームセメント(表面被覆無機粒子(2))について、その粒子表面のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度をXPSにより測定した。結果を表4に示す。
Test Example 4-1
600 g of the silica fume cement (surface-coated inorganic particles (2)) obtained in Production Example 2 was charged into a Hobart mixer, and 84 g of water was charged into the mixer (water / cement mass ratio = 0.14). After the addition, the mixture was stirred at the first speed for 120 seconds, and then the stirring was stopped, and the paste adhering to the container wall surface was scraped off over 30 seconds. After 180 seconds from the addition of water, stirring was resumed at the second speed, and stirring was continued for 180 seconds. The time until cement and water were added was set to 0 second, and the time until the softness of the paste became visually constant was described as “kneading time” in Table 5. Table 5 shows the results of measuring the flow value of the obtained paste.
In addition, regarding the surface-coated silica fume cement (surface-coated inorganic particles (2)) used in Test Example 4-1, the relative surface concentration of C 1s with respect to Si 2p and Ca 2p on the particle surface was measured by XPS. The results are shown in Table 4.
試験例5−1
製造例3で得たシリカフュームセメント(表面被覆無機粒子(3))600gをHobertミキサーに投入し、調製例2で得たポリカルボン酸系分散剤(2)0.6gを含む水84g(ポリカルボン酸系分散剤の添加量=セメント固形分に対し0.1質量%)をミキサーに投入した(水/セメント質量比=0.14)。投入後、試験例4−1と同様にしてセメントペーストを作製した。セメント及び水投入時を0秒とし、ペーストの軟らかさが目視で一定になるまでの時間を「混練時間」として表5に記載した。得られたペーストについて、フロー値を測定した結果を表5に示す。
Test Example 5-1
600 g of the silica fume cement (surface-coated inorganic particles (3)) obtained in Production Example 3 was put into a Hobart mixer, and 84 g of water containing 0.6 g of the polycarboxylic acid-based dispersant (2) obtained in Preparation Example 2 (polycarboxylic acid). The amount of the acid dispersant added = 0.1% by mass with respect to the solid content of the cement) was charged into the mixer (water / cement mass ratio = 0.14). After the addition, a cement paste was prepared in the same manner as in Test Example 4-1. The time until cement and water were added was set to 0 second, and the time until the softness of the paste became visually constant was described as “kneading time” in Table 5. Table 5 shows the results of measuring the flow value of the obtained paste.
試験例6−1
宇部三菱社製シリカフュームセメント600gをHobertミキサーに投入し、調製例2で得たポリカルボン酸系分散剤(2)3.6gを溶解させた水84g(ポリカルボン酸系分散剤の添加量=セメント固形分に対し0.6質量%)をミキサー内に投入した(水/セメント質量比=0.14)。投入後、試験例4−1と同様にしてセメントペーストを作製した。セメント及び水投入時を0秒とし、ペーストの軟らかさが目視で一定になるまでの時間を「混練時間」として表5に記載した。得られたペーストについて、フロー値を測定した結果を表5に示す。
なお、試験例6−1に用いた表面被覆を施していない宇部三菱社製シリカフュームセメントについて、その粒子表面のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度をXPSにより測定した。結果を表4に示す。
Test Example 6-1
84 g of water in which 600 g of silica fume cement manufactured by Mitsubishi Ube Co., Ltd. was charged into a Hobart mixer and 3.6 g of the polycarboxylic acid dispersant (2) obtained in Preparation Example 2 was dissolved (addition amount of polycarboxylic acid dispersant = cement) 0.6% by mass with respect to the solid content) was charged into the mixer (water / cement mass ratio = 0.14). After the addition, a cement paste was prepared in the same manner as in Test Example 4-1. The time until cement and water were added was set to 0 second, and the time until the softness of the paste became visually constant was described as “kneading time” in Table 5. Table 5 shows the results of measuring the flow value of the obtained paste.
In addition, about the silica fume cement made from Ube Mitsubishi Corp. which is not performing the surface coating used for Test Example 6-1, the relative surface concentration of C 1s with respect to Si 2p and Ca 2p on the particle surface was measured by XPS. The results are shown in Table 4.
試験例7−1
製造例4で得たシリカフュームセメント(表面被覆無機粒子(4))600gをHobertミキサーに投入し、水84gをミキサーに投入した(水/セメント質量比=0.14)。投入後、試験例4−1と同様にしてセメントペーストを作製した。撹拌終了後においても、ペーストの軟らかさが目視で一定にならなかったため、「混練時間」を480秒以上として表5に記載した。得られたペーストについて、フロー値を測定した結果を表5に示す。
なお、試験例7−1に用いた水溶液によって表面被覆を施したシリカフュームセメント(表面被覆無機粒子(4))について、その粒子表面のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度をXPSにより測定した。結果を表4に示す。
Test Example 7-1
600 g of the silica fume cement (surface-coated inorganic particles (4)) obtained in Production Example 4 was charged into a Hobart mixer, and 84 g of water was charged into the mixer (water / cement mass ratio = 0.14). After the addition, a cement paste was prepared in the same manner as in Test Example 4-1. Even after the completion of stirring, the softness of the paste did not become visually constant. Therefore, the “kneading time” was set to 480 seconds or more and listed in Table 5. Table 5 shows the results of measuring the flow value of the obtained paste.
Incidentally measurement, the silica fume cement subjected to surface coating by aqueous solution used in Test Example 7-1 (surface-coated inorganic particles (4)), the relative surface concentration of C 1s for Si 2p and Ca 2p of the particle surface by XPS did. The results are shown in Table 4.
試験例4−2
製造例2で得た表面被覆シリカフュームセメント(表面被覆無機粒子(2))を坩堝内に精密天秤を使用し、小数点第4位まで秤量(5g程度)した。電気炉(ADVANTEC社製KM−600)に、秤量したシリカフュームセメントを含む坩堝を入れ、150℃、窒素雰囲気下(流量2L/分)で3時間加熱した。3時間後、電気炉から坩堝を取り出し、デシケーターの中で室温になるまで放冷し、該シリカフュームセメントを精密天秤で、小数点第4位まで秤量し、仕込み量と残存量との比から加熱後の残存率(p)を測定した。続いて、同じ坩堝を再び電気炉に入れ、450℃、空気雰囲気下(流量2L/分)で、3時間加熱した。3時間後、同様にデシケーター内で放冷し、450℃における加熱後の残存率(q)を測定した。150℃の残存率(p)と450℃の残存率(q)との差から、シリカフュームセメント中の有機系分散剤の含有量(=p−q)を計算した。
続いて、同じ坩堝を再び電気炉に入れ、550℃、窒素雰囲気下(流量2L/分)で3時間加熱した。3時間後、同様にデシケーター内で放冷し、550℃における加熱後の残存率(r)を測定した。450℃の残存率(q)と550℃の残存率(r)との差から、シリカフュームセメント中の化学結合水の水和度(=q−r)を計算した。結果を表6に示す。
550℃で加熱した後に得られたシリカフュームセメントについて、その粒子表面のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度をXPSにより測定した。結果を表7に示す。
表6と表7で得られた結果から、有機系分散剤単位量あたりのケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度(z)を算出した。結果を表8に示す。
Test Example 4-2
The surface-coated silica fume cement (surface-coated inorganic particles (2)) obtained in Production Example 2 was weighed to the fourth decimal place (about 5 g) using a precision balance in the crucible. A crucible containing a weighed silica fume cement was placed in an electric furnace (KM-600 manufactured by ADVANTEC), and heated at 150 ° C. in a nitrogen atmosphere (flow rate 2 L / min) for 3 hours. After 3 hours, take out the crucible from the electric furnace, let it cool to room temperature in a desiccator, weigh the silica fume cement with a precision balance to the fourth decimal place, and heat it from the ratio of the charged amount and the remaining amount. The residual ratio (p) of was measured. Subsequently, the same crucible was put into the electric furnace again and heated at 450 ° C. in an air atmosphere (flow rate 2 L / min) for 3 hours. After 3 hours, the mixture was allowed to cool in a desiccator, and the residual rate (q) after heating at 450 ° C. was measured. From the difference between the residual rate (p) at 150 ° C. and the residual rate (q) at 450 ° C., the content (= p−q) of the organic dispersant in the silica fume cement was calculated.
Subsequently, the same crucible was put into the electric furnace again and heated at 550 ° C. in a nitrogen atmosphere (flow rate 2 L / min) for 3 hours. After 3 hours, the mixture was allowed to cool in a desiccator, and the residual rate (r) after heating at 550 ° C. was measured. From the difference between the residual rate (q) at 450 ° C. and the residual rate (r) at 550 ° C., the hydration degree (= q−r) of chemically bonded water in the silica fume cement was calculated. The results are shown in Table 6.
About the silica fume cement obtained after heating at 550 degreeC , the relative surface concentration of C1s with respect to Si2p and Ca2p of the particle | grain surface was measured by XPS. The results are shown in Table 7.
From the results obtained in Tables 6 and 7, the relative surface concentration (z) of carbon (C) with respect to silicon (Si) and calcium (Ca) per unit amount of organic dispersant was calculated. The results are shown in Table 8.
試験例6−2
試験例6−1に用いた表面被覆を施していない宇部三菱社製シリカフュームセメントについて、試験例4−2と同様に強熱減量を測定し、有機系分散剤の含有量及び水和度を測定した。結果を表6に示す。550℃で加熱した後に得られたシリカフュームセメントについて、その粒子表面のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度をXPSにより測定した。結果を表7に示す。
表6と表7で得られた結果から、有機系分散剤単位量あたりのケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度(z)を算出した。結果を表8に示す。
Test Example 6-2
About the silica fume cement made from Ube Mitsubishi Corp. which has not been subjected to the surface coating used in Test Example 6-1, the ignition loss was measured in the same manner as in Test Example 4-2, and the content and hydration degree of the organic dispersant were measured. did. The results are shown in Table 6. About the silica fume cement obtained after heating at 550 degreeC , the relative surface concentration of C1s with respect to Si2p and Ca2p of the particle | grain surface was measured by XPS. The results are shown in Table 7.
From the results obtained in Tables 6 and 7, the relative surface concentration (z) of carbon (C) with respect to silicon (Si) and calcium (Ca) per unit amount of organic dispersant was calculated. The results are shown in Table 8.
試験例7−2
試験例7−1に用いた、製造例4で得た表面被覆シリカフュームセメント(表面被覆無機粒子(4))について、試験例4−2と同様に強熱減量を測定し、有機系分散剤の含有量及び水和度を測定した。結果を表6に示す。550℃で加熱した後に得られたシリカフュームセメントについて、その粒子表面のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度をXPSにより測定した。結果を表7に示す。
表6と表7で得られた結果から、有機系分散剤単位量あたりのケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度(z)を算出した。結果を表8に示す。
Test Example 7-2
For the surface-coated silica fume cement (surface-coated inorganic particles (4)) obtained in Production Example 4 used in Test Example 7-1, the ignition loss was measured in the same manner as in Test Example 4-2, and the organic dispersant was measured. Content and degree of hydration were measured. The results are shown in Table 6. About the silica fume cement obtained after heating at 550 degreeC , the relative surface concentration of C1s with respect to Si2p and Ca2p of the particle | grain surface was measured by XPS. The results are shown in Table 7.
From the results obtained in Tables 6 and 7, the relative surface concentration (z) of carbon (C) with respect to silicon (Si) and calcium (Ca) per unit amount of organic dispersant was calculated. The results are shown in Table 8.
表4〜8より、以下のことが分かった。
試験例6−1は、試験例2−1と同じ通常のシリカフュームセメントを用いた例であり、調製例2で得たポリカルボン酸系分散剤(2)を含有する水溶液を添加して混練したセメントペーストが一定の流動性を発現するまでに約285秒要した(表5)。
これに対し、本発明の表面被覆無機粒子(2)を用いた試験例4−1では、シリカフュームセメントの粒子表面(深さ0nm)のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度が1.18、粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均のC1sの相対表面濃度が0.32と、非常に高く、試験例6−1と同じW/C条件下にも関わらず、一定の流動性を発現するまでに要した時間は165秒程度となり、著しい混練時間の短縮を達成できたことが分かった(表5)。
なお、試験例4−1でセメント粒子の表面被覆剤として使用した有機系分散剤は、試験例6−1でセメントに投入された分散剤と同じものであることから、試験例4−1で確認された混練時間の短縮効果は、セメント粒子表面の炭素含有比率の差に起因することが分かった。
From Tables 4 to 8, the following was found.
Test Example 6-1 is an example using the same normal silica fume cement as Test Example 2-1, and an aqueous solution containing the polycarboxylic acid dispersant (2) obtained in Preparation Example 2 was added and kneaded. It took about 285 seconds for the cement paste to exhibit a certain fluidity (Table 5).
On the other hand, in Test Example 4-1 using the surface-coated inorganic particles (2) of the present invention, the relative surface concentration of C 1s with respect to Si 2p and Ca 2p on the particle surface (depth 0 nm) of the silica fume cement was 1. 18. The relative surface concentration of C 1s having an average depth of 1 to 2 nm from the particle surface was as high as 0.32, and the flow was constant despite the same W / C conditions as in Test Example 6-1. The time required to develop the property was about 165 seconds, and it was found that the kneading time was significantly shortened (Table 5).
Since the organic dispersant used as the cement particle surface coating agent in Test Example 4-1 is the same as the dispersant added to the cement in Test Example 6-1, It was found that the confirmed effect of shortening the kneading time was due to the difference in the carbon content ratio on the cement particle surface.
試験例5−1においては、製造例3で得た少量のポリカルボン酸系分散剤で表面被覆を施したシリカフュームセメント(表面被覆無機粒子(3))に、少量のポリカルボン酸系分散剤を含有する水溶液を添加して混練することにより、試験例4−1よりもトータルのポリカルボン酸系分散剤使用量が少ないにもかかわらず、同等以上の流動性と混練時間を達成できたことが分かった(表5)。 In Test Example 5-1, a small amount of the polycarboxylic acid-based dispersant was added to the silica fume cement (surface-coated inorganic particles (3)) that was surface-coated with the small amount of the polycarboxylic acid-based dispersant obtained in Production Example 3. By adding and kneading the aqueous solution to be contained, fluidity and kneading time equal to or higher than that of Test Example 4-1 were achieved even though the total amount of polycarboxylic acid-based dispersant used was smaller. Okay (Table 5).
試験例7−1は、製造例4で得られたセメント(表面被覆無機粒子(4))、すなわち分散剤を含む水溶液をセメントに噴霧して得た表面被覆セメントを用いた例である。この場合、シリカフュームセメントの粒子表面(深さ0nm)のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度が0.73、粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均のC1sの相対表面濃度が0.28と、試験例4−1と同じ分散剤量にも関わらず、試験例4−1に比べて小さい値となった(表4)。そして、一定の流動性を発現するまでに約480秒以上の時間を要し、フロー値も55mmと小さい値となった(表5)。
試験例7−1と同様に表面被覆無機粒子(4)を用いた場合には、表8の試験例7−2より、有機系分散剤単位量あたりのシリカフュームセメントの粒子表面(深さ0nm)のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度が0.53、粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均のC1sの相対表面濃度が0.19と、本発明の表面被覆無機粒子(2)を用いた試験例4−2の値に比べて、低い値を示した(表8)。
これらの結果から、表面被覆無機粒子(4)のように少量の水溶液を噴霧して被覆する方法では、分散剤がセメント表面に充分に被覆されていないため、セメント粒子の凝集を防ぐことができず、混練時間の短縮が認められなかったものと考えられる。
Test Example 7-1 is an example using the cement (surface-coated inorganic particles (4)) obtained in Production Example 4, that is, the surface-coated cement obtained by spraying an aqueous solution containing a dispersant onto the cement. In this case, the relative surface concentration of C 1s with respect to Si 2p and Ca 2p on the particle surface (depth 0 nm) of the silica fume cement is 0.73, and the average surface concentration of C 1s with an average depth of 1 to 2 nm from the particle surface is Although it was 0.28, which was the same amount of dispersant as in Test Example 4-1, the value was smaller than that in Test Example 4-1. Then, it took about 480 seconds or more to develop a certain fluidity, and the flow value was as small as 55 mm (Table 5).
When surface-coated inorganic particles (4) were used in the same manner as in Test Example 7-1, the particle surface of silica fume cement per unit amount of organic dispersant (depth 0 nm) from Test Example 7-2 in Table 8 The relative surface concentration of C 1s with respect to Si 2p and Ca 2p of 0.53, the relative surface concentration of C 1s having an average depth of 1 to 2 nm from the particle surface is 0.19, and the surface-coated inorganic particles of the present invention ( The value was lower than the value of Test Example 4-2 using 2) (Table 8).
From these results, in the method of spraying a small amount of aqueous solution as in the surface-coated inorganic particles (4), since the dispersant is not sufficiently coated on the cement surface, the aggregation of the cement particles can be prevented. Therefore, it is considered that the shortening of the kneading time was not recognized.
試験例4−2及び試験例6−2では、450℃から550℃におけるセメントの重量変化は小さく、セメント中の化学結合水の量が少ないことが分かった(表6)。試験例7−2では、450℃から550℃における変化率は大きい(表6)が、これは、水溶液を噴霧したため、セメント結合水が生成したことに起因する。試験例7−2では、分散剤が水和物に取り込まれてしまったため、流動性の向上も得られなかったと推測される。よって、水和度を低くするためには、有機溶剤を使用することが好ましいことが分かった。
また、特許文献2のような水溶液で噴霧する方式では、流動性の向上と混練時間の短縮が達成できないことが分かった。
In Test Example 4-2 and Test Example 6-2, it was found that the change in the weight of the cement from 450 ° C. to 550 ° C. was small, and the amount of chemically bonded water in the cement was small (Table 6). In Test Example 7-2, the rate of change from 450 ° C. to 550 ° C. is large (Table 6). This is because the cement-bound water was generated because the aqueous solution was sprayed. In Test Example 7-2, it is presumed that the fluidity was not improved because the dispersant was taken into the hydrate. Therefore, it was found that it is preferable to use an organic solvent in order to reduce the degree of hydration.
Further, it has been found that the method of spraying with an aqueous solution as in Patent Document 2 cannot achieve improvement in fluidity and reduction in kneading time.
なお、表には示していないが、製造例3で得た表面被覆無機粒子(3)について、試験例4−2と同様にして、有機系分散剤単位量あたりのケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度(z)を求め、粒子表面における、有機系分散剤単位量あたりのケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度は0.6〜10であり、粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均の炭素(C)の相対表面濃度は0.2〜5であることを確認している。また、製造例3で得た表面被覆無機粒子(3)の水和度についても、0.1以下であることを確認している。 Although not shown in the table, for the surface-coated inorganic particles (3) obtained in Production Example 3, in the same manner as in Test Example 4-2, silicon (Si) and calcium per unit amount of organic dispersant ( The relative surface concentration (z) of carbon (C) with respect to Ca) was determined, and the relative surface concentration of carbon (C) with respect to silicon (Si) and calcium (Ca) per unit amount of organic dispersant on the particle surface was 0.00. The relative surface concentration of carbon (C) having an average depth of 1 to 2 nm from the particle surface is confirmed to be 0.2 to 5. In addition, the degree of hydration of the surface-coated inorganic particles (3) obtained in Production Example 3 was also confirmed to be 0.1 or less.
製造例5(表面被覆無機粒子の製造)
エルケム社製シリカフューム(940−U)100gをHobertミキサーに投入し、調製例1で得たポリカルボン酸系分散剤(1)を14g(シリカフュームに対して14質量%)溶解させた水溶液214g(水は200g、水/シリカフューム質量比=2.0)をミキサー内に投入した。投入後、1速にて120秒撹拌した後、撹拌を停止した。得られたシリカフュームスラリーをバットに移し、50℃条件下で減圧乾燥(50mmHg)を行い、水を完全に留去した。乾燥後、粉砕を行い、JIS試験篩メッシュ換算表における93メッシュに相当する篩を用いて粒径を調整し、ポリカルボン酸系分散剤(1)で表面が被覆されたシリカフュームを得た。得られたシリカフュームについて、その粒子表面のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度をXPSにより測定した。結果を表9に示す。
次に得られたシリカフューム35gと市販の太平洋普通ポルトランドセメント665gとを混合(シリカフューム/シリカフューム混合セメント質量比=0.05)して、シリカフューム混合セメントを調製した。得られたシリカフューム混合セメントについても、その粒子表面の評価を行い、また、粒径を測定した。結果を表9に示す。
Production Example 5 (Production of surface-coated inorganic particles)
100 g of silica fume (940-U) manufactured by Elchem, Inc. was charged into a Hobart mixer, and 214 g (water) of 14 g (14% by mass with respect to silica fume) of the polycarboxylic acid dispersant (1) obtained in Preparation Example 1 was dissolved. 200 g, water / silica fume mass ratio = 2.0) was charged into the mixer. After the addition, the mixture was stirred at the first speed for 120 seconds, and then the stirring was stopped. The resulting silica fume slurry was transferred to a vat and dried under reduced pressure (50 mmHg) at 50 ° C. to completely distill off water. After drying, pulverization was performed, the particle size was adjusted using a sieve corresponding to 93 mesh in the JIS test sieve mesh conversion table, and silica fume whose surface was coated with the polycarboxylic acid dispersant (1) was obtained. About the obtained silica fume, the relative surface concentration of C 1s with respect to Si 2p and Ca 2p on the particle surface was measured by XPS. The results are shown in Table 9.
Next, 35 g of the obtained silica fume and 665 g of commercially available Pacific ordinary Portland cement were mixed (silica fume / silica fume mixed cement mass ratio = 0.05) to prepare a silica fume mixed cement. The obtained silica fume mixed cement was also evaluated on the particle surface, and the particle size was measured. The results are shown in Table 9.
試験例8
製造例5で得たシリカフューム混合セメント600gをHobertミキサーに投入し、水96gをミキサーに投入した(水/セメント質量比=0.16)。投入後、1速にて120秒撹拌した後、撹拌を停止し、30秒かけて容器壁面に付着するペーストを掻き落とした。水投入後180秒後に、2速で撹拌を再開し、更に240秒間撹拌を継続した。セメント及び水投入時を0秒とし、ペーストの軟らかさが目視で一定になるまでの時間を「混練時間」として表10に記載した。得られたペーストについて、フロー値を測定した結果を表10に示す。
Test Example 8
600 g of the silica fume mixed cement obtained in Production Example 5 was charged into a Hobart mixer, and 96 g of water was charged into the mixer (water / cement mass ratio = 0.16). After the addition, the mixture was stirred at the first speed for 120 seconds, and then the stirring was stopped, and the paste adhering to the container wall surface was scraped off over 30 seconds. After 180 seconds from the addition of water, stirring was resumed at the second speed, and stirring was continued for 240 seconds. The time until cement and water were added was set to 0 second, and the time until the softness of the paste became visually constant was described as “kneading time” in Table 10. Table 10 shows the result of measuring the flow value of the obtained paste.
製造例6
エルケム社製シリカフューム(940−U、粒子径0.1μm)100gをHobertミキサーに投入し、水200gをミキサー内に投入した。投入後、1速にて120秒撹拌した後、撹拌を停止した。得られたシリカフュームスラリーをバットに移し、50℃条件下で減圧乾燥(50mmHg)を行い、水を完全に留去した。乾燥後、粉砕を行い、JIS試験篩メッシュ換算表における93メッシュに相当する篩を用いて粒径を調整し、比較となるシリカフュームを得た。得られたシリカフュームについて、その粒子表面のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度をXPSにより測定した。結果を表9に示す。
次に得られたシリカフューム35gと市販の太平洋普通ポルトランドセメント665gを混合(シリカフューム/シリカフューム混合セメント質量比=0.05)して、比較となるシリカフューム混合セメントを調製した。得られたシリカフューム混合セメントについても、粒子表面の評価を行い、また、粒径を測定した。結果を表9に示す。
Production Example 6
100 g of silica fume (940-U, particle size 0.1 μm) manufactured by Elchem Co. was put into a Hobart mixer, and 200 g of water was put into the mixer. After the addition, the mixture was stirred at the first speed for 120 seconds, and then the stirring was stopped. The resulting silica fume slurry was transferred to a vat and dried under reduced pressure (50 mmHg) at 50 ° C. to completely distill off water. After drying, pulverization was performed, and the particle size was adjusted using a sieve corresponding to 93 mesh in the JIS test sieve mesh conversion table to obtain a silica fume for comparison. About the obtained silica fume, the relative surface concentration of C 1s with respect to Si 2p and Ca 2p on the particle surface was measured by XPS. The results are shown in Table 9.
Next, 35 g of the obtained silica fume and 665 g of commercially available Pacific ordinary Portland cement were mixed (silica fume / silica fume mixed cement mass ratio = 0.05) to prepare a comparative silica fume mixed cement. The obtained silica fume mixed cement was also evaluated on the particle surface and the particle size was measured. The results are shown in Table 9.
試験例9
製造例6で得たシリカフューム混合セメント600gをHobertミキサーに投入し、調製例1で得たポリカルボン酸系分散剤(1)を含む水99.6g(ポリカルボン酸系分散剤の添加量=セメント固形分に対し0.6質量%)をミキサー内に投入した(水/セメント質量比=0.16)。投入後、1速にて120秒撹拌した後、撹拌を停止し、30秒かけて容器壁面に付着するペーストを掻き落とした。水投入後180秒後に、2速で撹拌を再開し、更に15分間撹拌を継続した。セメント及び水投入時を0秒とし、ペーストの軟らかさが目視で一定になるまでの時間を「混練時間」として表10に記載した。得られたペーストについて、フロー値を測定した結果を表10に示す。
Test Example 9
600 g of the silica fume mixed cement obtained in Production Example 6 was put into a Hobart mixer, and 99.6 g of water containing the polycarboxylic acid dispersant (1) obtained in Preparation Example 1 (addition amount of polycarboxylic acid dispersant = cement) 0.6 mass% with respect to the solid content) was charged into the mixer (water / cement mass ratio = 0.16). After the addition, the mixture was stirred at the first speed for 120 seconds, and then the stirring was stopped, and the paste adhering to the container wall surface was scraped off over 30 seconds. After 180 seconds from the addition of water, stirring was resumed at the second speed and stirring was continued for another 15 minutes. The time until cement and water were added was set to 0 second, and the time until the softness of the paste became visually constant was described as “kneading time” in Table 10. Table 10 shows the result of measuring the flow value of the obtained paste.
試験例9では、セメントペーストが一定の流動性を発現するまでに約17分要した。これに対し、本発明の表面被覆無機粒子を用いた試験例8では、試験例9と同じW/C条件下にも関わらず、一定の流動性を発現するまでに要した時間は5分程度となり、著しい混練時間の短縮を達成できたことが分かった。 In Test Example 9, it took about 17 minutes for the cement paste to exhibit a certain fluidity. On the other hand, in Test Example 8 using the surface-coated inorganic particles of the present invention, the time required to develop a certain fluidity is about 5 minutes despite the same W / C conditions as in Test Example 9. Thus, it was found that the kneading time was significantly shortened.
シリカフューム粒子表面のSi2p及びCa2pに対するC1sの相対表面濃度(表9)を対比すると、試験例8に使用したシリカフューム(製造例5)と、試験例9で使用したシリカフューム(製造例6)とでは、顕著な差が確認されたため、製造例5で得たシリカフューム混合セメントは、その粒子表面の一部又は全部が有機系分散剤で充分に被覆されたものであることが確認されたといえる。 When comparing the relative surface concentration of C 1s with respect to Si 2p and Ca 2p on the silica fume particle surface (Table 9), the silica fume used in Test Example 8 (Production Example 5) and the silica fume used in Test Example 9 (Production Example 6) Thus, since a remarkable difference was confirmed, it can be said that the silica fume mixed cement obtained in Production Example 5 was confirmed to be one in which part or all of the particle surface was sufficiently coated with an organic dispersant. .
なお、表には示していないが、製造例5で得たシリカフューム及びシリカフューム混合セメントのそれぞれについて、試験例4−2と同様にして、有機系分散剤単位量あたりのケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度(z)を求め、いずれも、粒子表面における、有機系分散剤単位量あたりのケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度は0.6〜10であり、粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均の炭素(C)の相対表面濃度は0.2〜5であることを確認している。また、製造例5で得たシリカフューム及びシリカフューム混合セメントの水和度についても、いずれも0.1以下であることを確認している。 Although not shown in the table, for each of the silica fume and the silica fume mixed cement obtained in Production Example 5, in the same manner as in Test Example 4-2, silicon (Si) and calcium per unit amount of organic dispersant ( The relative surface concentration (z) of carbon (C) with respect to Ca) was determined, and both were the relative surface concentration of carbon (C) with respect to silicon (Si) and calcium (Ca) per unit amount of organic dispersant on the particle surface. Is 0.6 to 10, and it is confirmed that the relative surface concentration of carbon (C) having an average depth of 1 to 2 nm from the particle surface is 0.2 to 5. Moreover, also about the hydration degree of the silica fume obtained by manufacture example 5, and the silica fume mixing cement, it has confirmed that all are 0.1 or less.
Claims (2)
該無機粒子は、水硬性無機粒子及びポゾラン活性無機粒子からなる群より選択される少なくとも1種であり、
該表面被覆剤は、下記一般式(1):
該表面被覆無機粒子は、水硬性無機粒子及びポゾラン活性無機粒子からなる群より選択される少なくとも1種の無機粒子の表面の一部又は全部が有機系分散剤で被覆されてなり、粒子表面のケイ素(Si)及びカルシウム(Ca)に対する炭素(C)の相対表面濃度をXPSによって測定したとき(但し、測定装置として、ULVAC−PKI社製のPHI Quantera SXMを用いる。)に、炭素(C)の相対表面濃度が0.8〜50であり、かつ粒子表面から1〜2nmにおける深さの平均の炭素(C)の相対表面濃度が0.15〜50である
ことを特徴とする表面被覆剤。 A surface coating agent for inorganic particles used to obtain surface-coated inorganic particles,
The inorganic particles are at least one selected from the group consisting of hydraulic inorganic particles and pozzolanic active inorganic particles,
The surface coating agent has the following general formula (1):
The surface-coated inorganic particles are formed by coating part or all of the surface of at least one inorganic particle selected from the group consisting of hydraulic inorganic particles and pozzolanic active inorganic particles with an organic dispersant. When the relative surface concentration of carbon (C) with respect to silicon (Si) and calcium (Ca) is measured by XPS (however, PHI Quantera SXM manufactured by ULVAC-PKI is used as a measuring device), carbon (C). And a relative surface concentration of carbon (C) having an average depth of 1 to 2 nm from the particle surface is 0.15 to 50. .
ことを特徴とする組成物。 A composition comprising the surface coating agent according to claim 1 and an organic solvent.
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