JPH061811A - セメント改質剤に適する多段階重合体ラテックスの製造方法 - Google Patents

セメント改質剤に適する多段階重合体ラテックスの製造方法

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JPH061811A
JPH061811A JP5024420A JP2442093A JPH061811A JP H061811 A JPH061811 A JP H061811A JP 5024420 A JP5024420 A JP 5024420A JP 2442093 A JP2442093 A JP 2442093A JP H061811 A JPH061811 A JP H061811A
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JP5024420A
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John G Brodnyan
ジョージ ブロッドンヤン ジョン
Mark Peter De Grandpre
ピーター デ グランドプレ マーク
Shang-Jaw Chiou
− ジョウ チオウ シャング
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Rohm and Haas Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 セメント質材料のための改質剤として有効な
多段階重合体の提供。 【構成】 アルカリ不溶性重合体とアルカリ可溶性重合
体を有する多段階重合体プロセスおよび組成物が2段階
序列の乳化重合方法によって製造される。この本発明の
多段階重合体をセメント改質剤として使用した場合に
は、セメントモルタルの物理的性質の改良が実現され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】発明の分野 本発明は2段階の水性乳化重合方法によって製造した多
段階重合体に関する。本発明の多段階重合体はセメント
質材料(cementitious material) のための改質剤として
特に有効である。本発明の多段階重合体は優れた物理的
性質を有しており、そしてセメント改質剤として使用し
た場合には、強度および多様な基体への付着性を付与す
る一方で、改質セメントの引張、屈曲および圧縮強さの
ようなその他諸性質を維持せしめる。
【0002】発明の背景 多段階重合体は米国特許第4,916,171号に記載
されているように以前の混合物やブレンドより有意に改
良されていることが知られている。多段階重合体を生成
するために一方の成分をもう一方の存在下で重合させる
ことによって、安定性やレオロジーや耐水性における改
良が実現された。
【0003】また、セメント混合物中へのアクリル重合
体の添加は、モルタルの強度や、多様な基体たとえばセ
メント、木材およびポリスチレン発泡体への付着性のよ
うな、モルタル性質を改良することが知られている。し
かしながら、多段階乳化重合体の添加が強度や付着特性
における若干の改良をなした一方で、更なる改良が要求
されている。
【0004】モルタルまたは改質したセメント質材料の
強度や付着性のような一般的な物理的性質は一般に、重
合体の剛性、ガラス転移温度(Tg)および最低皮膜形
成温度 (minimum film forming temperature)(MFF
T)と一致している。一般に、セメント混合物中に使用
した重合体のTgおよびMFFTが高いほど、改質され
た混合物の強度および付着性は大きい (Ohama 他の、AC
I Materials Journal,vol. 88, pp. 56-61 (1991))。M
FFTはラテックス重合体が連続皮膜を形成する温度で
ある。しかしながら、改質剤として高Tg重合体を使用
することの不利はより高い硬化温度を必要とすることで
ある。より高温で硬化する重合体は、高い硬化温度がた
いていは達成可能であるところでは、問題ない。しかし
ながら、より高い硬化温度を必要とするということは高
Tg重合体を一年の秋期や初冬期の間に改質剤として使
用することを有意に制約する。これら期間中のより低い
周囲温度は高Tg重合体の使用を有意に制約する。他
方、より低いTgのラテックス重合体はより低い硬化時
間およびより低い硬化温度が周囲温度のより低くなる冬
および秋の間でのそれらの使用を実行可能にするので、
その点では好ましいかも知れない。
【0005】より低いTgの重合体の使用による固有の
問題はその重合体によって改質した材料の強度および付
着性が損なわれることである。従つて、必要とされてい
るものは一般に周囲温度がより冷える秋や初冬にかなり
入ったときにセメント質材料のための改質剤として有効
であろうラテックス重合体である。より低いTgの重合
体をより低い温度で使用することが、改質した材料の強
度および付着性に悪影響を与えることなく達成されなけ
ればならない。
【0006】セメント質材料のための改質剤としての多
段階重合体の更なる評価において、本発明者らは、イオ
ン的に可溶性の重合体の組成的変性およびそれの製造方
法はより低い温度で硬化するセメント質材料用エマルジ
ョン改質剤を提供し、それでいて、その改質した材料の
強度および付着性は損なわれていないことを見出した。
また、このより低い硬化温度は、その重合体によって改
質した材料のその他の諸性質たとえば引張強さに悪影響
を与えることなく、得られる。
【0007】本発明は序列乳化重合方法によつて製造さ
れた新規な多段階乳化重合体を開示し、その重合体はセ
メント改質剤として使用されたときに物理的性質たとえ
ば強度および付着性を改良し、それでいてセメントのそ
の他の諸性質たとえば引張、屈曲および圧縮強さは維持
される。
【0008】先行技術の説明 2段階乳化重合体は、第一段階重合体と第二段階重合体
の相対的な親水性、混和性および分子量を含めて多数の
ファクターによって決まる多数の形態学的形態をもって
存在することが知られている。いわゆる「コア−シェル
(core-shell)」重合体は、第一段階重合体の別個の区画
すなわち「コア」のまわりに第二段階重合体が「シェ
ル」すなわち被覆を形成するときに生成される。かかる
コア−シェル重合体の例は米国特許第4,916,17
1号に開示されており、その特許の開示は本願明細書中
に記載の一部として組み入れられる。また、米国特許第
4,876,313号は得られる皮膜の諸性質たとえば
安定性、耐水性およびレオロジーを改良するためにはシ
ェルをコアに化学的にグラフトまたは結合させるための
多官能性化合物を使用することを開示している。米国特
許第4,876,313号の開示は本願明細書中に記載
の一部として組み入れられる。
【0009】米国特許第4,876,313号に開示さ
れているような「反転コア−シェル(inverse core-shel
l)」乳化重合体も知られている。反転コア−シェル重合
体は、第二段階重合体がコアになり、そして第一段階重
合体として製造されたシェルによって囲まれているもの
である。これら反転組成物は第一段階重合体が第二段階
単量体よりも親水性である場合に生成することができる
(Lee とIshikawaの、「反転コア−シェルラテックスの
生成(The Formation of Inversed Core-ShellLattices)
」、J. Polymer Science, vol. 21, pp. 147-154 (198
3))。
【0010】多段階重合体は化学物質および水に対する
抵抗性、安定性およびレオロジーのようなかかる重合体
性質において有意な改良をなしたが、更なる改良が要求
されている。従って、多段階重合体がセメント質配合物
に特に有効であるためには、それはセメントと混和性で
なければならず、それは硬化プロセスを有意に遅延させ
ることなく塊状モルタル硬化能力を有していなければな
らず、かつそれはより低い周囲硬化温度で有効でありな
がら優れた強度および様々な基体への付着性を実証しな
ければならない。
【0011】従って、本発明の目的はより冷たい周囲温
度で使用したとき、セメント質材料と混和性であり、塊
状モルタルの硬化を可能にし、そして様々な基体に付着
しながら優れた強度および靱性を有する、新規な多段階
乳化重合体およびその製造方法を提供する。
【0012】発明の概要 本発明はアルカリ不溶性乳化重合体段階とアルカリ可溶
性乳化重合体段階を有する組成物を提供する。本発明の
この多段階重合体は、第一段階において単量体の混合物
を生成し、この混合物を重合して不溶性乳化重合体を生
成し、第二段階において酸およびヒドロキシ官能性を有
する単量体の混合物を生成し、重合した第一段階単量体
に第二段階単量体混合物を添加し、そして第二段階単量
体を重合してアルカリ可溶性乳化重合体を生成すること
による、2段階序列の乳化重合方法において製造され
る。
【0013】本発明の多段階重合体はセメント質材料の
物理的性質を改良するのに特に有効である。
【0014】発明の詳細 本発明は2段階の水性乳化重合方法によつて製造した多
段階重合体、および、後でそれをセメント質材料のため
の改質剤として使用することに関する。本発明の方法を
使用することによって、多段階重合体生成物が生成され
るが、その多段階重合体は水不溶性重合体とアルカリ可
溶性重合体を有している。それは、多段階重合体には安
定性を、そしてその重合体により改質したセメント質混
合物には以前実現されなかった物理的性質を付与すると
考えられるものは、アルカリ可溶性重合体を溶解した後
のアルカリ不溶性重合体とアルカリ可溶性重合体の間の
結合または会合である。
【0015】本発明の多段階重合体を製造するための2
つの手法が存在する。手法(I) は、アルキルアクリレー
トまたはメタクリレート、スチレンまたは置換スチレ
ン、およびカルボン酸のヒドロキシアルキルエステルま
たはアクリルアミドまたはメタクリルアミド、メチロー
ル化アクリルアミドまたはメチロール化メタクリルアミ
ドを有する単量体の第一段階混合物を生成し、この混合
物を重合してアルカリ不溶性乳化重合体を生成し、カル
ボン酸または酸無水物を、アルキルアクリレートまたは
アルキルメタクリレートまたはスチレンまたは置換スチ
レン、アクリルアミドまたはメタクリレートまたはカル
ボン酸のヒドロキシアルキルエステルの中に有する単量
体の第二段階混合物を生成し、重合した第一段階単量体
に第二段階単量体混合物を添加し、そして第二段階単量
体を重合してアルカリ可溶性乳化重合体を生成すること
を提供する。
【0016】本発明の別の態様の手法(II)は、カルボン
酸または酸無水物、およびアルキルアクリレートまたは
アルキルメタクリレートまたはスチレンまたは置換スチ
レン、アクリルアミドまたはメタクリレートまたはカル
ボン酸のヒドロキシアルキルエステルを有する単量体の
第一段階混合物の乳化重合を提供し、第一段階単量体混
合物を重合してアルカリ可溶性乳化重合体を生成し、ア
ルキルアクリレートまたはメタクリレート、スチレンま
たは置換スチレン、および、カルボン酸のヒドロキシア
ルキルエステルまたはアルキルアンヒドリドまたはメタ
クリルアミド、メチロール化アクリルアミドまたはメタ
クリルアミドを有する単量体の第二段階混合物を生成
し、重合した第一段階単量体に第二段階単量体混合物を
添加し、そして第二段階単量体を重合してアルカリ不溶
性多段階重合体を生成する。手法IIは反転型重合方法で
ある。
【0017】本願明細書中では、用語「段階」は重合の
それぞれの序列中に生成される重合体に関係する。各段
階はまた、直前および/または直後の段階とは単量体組
成において少なくとも0.1重量%の差で異なっている
ものとして規定される。多段階重合体は懸濁重合、乳化
重合および分散重合のような周知の多様な方法によって
製造されてもよい。好ましくは、本発明の多段階重合体
は乳化重合によって製造される。
【0018】本発明の多段階重合体には2つの本質的な
特徴がある。一つは多段階重合体を生成するために使用
した重合過程であり、他方、もう一つはイオン的に可溶
性の乳化重合体の組成的変性にかかわる。本発明者らは
予想外にも、可溶性乳化重合体が低Tg重合体を使用し
て組成的に変性されており、そして2段階序列の乳化重
合過程によって重合されており、そして最終的にセメン
ト改質剤として使用されたときには、その重合体によっ
て改質した材料の強度および付着性の悪化を伴わずに、
その改質した材料がより低い温度で硬化するということ
を見出した。より詳しくは、本発明者らは、イオン的に
可溶性の重合体をヒドロキシエチルメタクリレート(H
EMA)によって変性することによって、より低い硬化
温度の改質した材料を得ることができることを見出し
た。HEMAがイオン的可溶性重合体の中に少なくとも
約5%の最低濃度レベルで使用された場合には、その重
合体によって改質した材料の強度および付着性は、その
改質した材料がより低い周囲温度で硬化された場合に
も、悪化しなかった。
【0019】また、本発明者らは、組成的に変性された
可溶性重合体を用いる2段階序列の乳化重合過程は、セ
メント改質剤として使用したときにその改質されたセメ
ント質材料の引張強さを維持しながら圧縮強さと付着性
を実証する多段階重合体を生成するということを見出し
た。本発明の多段階重合体は好ましいことに、セメント
組成物の中で乳化重合体粒子として有効である。
【0020】本発明の不溶性および可溶性重合体の製造
に適するモノ官能性単量体は、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、デシルアクリレート、メチルメタ
クリレート、エチルメタクリレート、ヒドロキシエチル
メタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒ
ドロキシプロピルメタクリレート、アクリロニトリル、
アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、
フマル酸、無水アクリル酸、無水メタクリル酸、メチロ
ール化アクリルアミドおよびメチロール化メタクリルア
ミド、メタクリルアミド、アクリルアミド、ジビニルベ
ンゼン、マレイン酸やイタコン酸やフマル酸の半エステ
ル、、スチレン、置換スチレン、酢酸ビニルおよびその
他のC1〜C12アルキルアクリレートおよびメタクリレ
ートなどからなる群から選択される。
【0021】不溶性重合体:可溶性重合体の重量比は約
90:10〜約99:1、より好ましくは、約92:8
〜約98:2、最も好ましくは、約94:6〜約96:
4である。加水分解したサンプルについて水性ゲル パ
ーミエーション クロマトグラフイーにより測定したと
き、好ましくは、不溶性重合体は約100,000より
大きい重量平均分子量を有しており、そして可溶性重合
体は約2,500〜約12,000の平均分子量を有し
ている。「フォックス(Fox) 式」によって計算し求めた
とき、好ましくは、不溶性重合体のガラス転移温度 (T
g) は約−45℃〜約30℃であり、可溶性重合体のT
gは30℃より大きい。
【0022】以後、「第一段階」として引用される不溶
性重合体は約90〜約100%のアルキルアクリレート
またはメタクリレートと約0〜10%のカルボン酸とを
有する単量体の混合物から生成される。好ましい量は、
不溶性重合体の重量を基準にして約97%〜約100%
のアルキルアクリレートまたはメタクリレートと約0〜
約3%のカルボン酸である。不溶性重合体はそれがアル
カリに不溶性であるように、アルカリ溶解性を有する単
量体が10重量%未満でなければならないということに
留意すべきである。
【0023】本発明の可溶性重合体の製造に使用するの
に適する単量体は第一段階の製造に関して上記に列挙し
たものを包含する。しかしながら、本発明の多段階重合
体の製造には、アルカリ溶解性を誘導するために第一段
階重合体中よりも可溶性重合体中には高い量の酸含有単
量体を使用することが必須である。以後、「第二段階」
として引用される可溶性重合体は約40〜約80%のア
ルキルアクリレートまたはメタクリレートと約5〜約6
0%のカルボン酸と約5〜約60%のカルボン酸のヒド
ロキシエステルとを有する単量体の混合物から生成され
る。カルボン酸のヒドロキシエステルの好ましい量はシ
ェルの約5重量%〜約30重量%である。カルボン酸の
ヒドロキシエステルの最も好ましい量は15%である。
可溶性重合体のための酸含有単量体の好ましい量は可溶
性重合体の約5重量%〜約30重量%の範囲である。第
二段階重合体の製造に使用するための最も好ましい酸含
有単量体はメタクリル酸(MAA)である。カルボン酸
の最も好ましいヒドロキシエステルはヒドロキシエチル
メタクリレートである。酸無水物たとえば無水メタクリ
ル酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸などが、可溶性
重合体中の酸含有単量体の代わりに使用されてもよい。
好ましくは、第二段階重合体は約40重量%〜約80重
量%のメチルメタクリレートを有する。好ましくは、可
溶性重合体はゲル パーミエーション クロマトグラフ
ィーによって規定され測定されたときに約2,500〜
約12,000の重量平均分子量を有する。
【0024】米国特許第4,876,313号に記載さ
れているような、2個もしくはそれ以上の不飽和部位、
2個もしくはそれ以上の引き抜き可能な原子、または1
個もしくはそれ以上の不飽和部位と1個もしくはそれ以
上の引き抜き可能な原子を有する多官能性化合物は本発
明の可溶性重合体に不溶性重合体を化学的にグラフトさ
せるために本発明に使用されてもよく、その特許の開示
は本願明細書中に記載の一部として組み入れられる。米
国特許第4,565,839号に記載されている、グリ
シジル含有ビニル単量体およびビニルイソシアネートの
ような化合物は水性乳化重合において可溶性重合体に不
溶性重合体を化学的にグラフトさせる働きをしないの
で、本発明のための多官能性化合物としては不適であ
る。
【0025】本発明の酸含有第二段階重合体は何らかの
種類の塩基によって中和されてもよい。第二段階重合体
の中和に特に有効である塩基はアンモニア、トリエチル
アミン、モノエタノールアミン、ジメチルアミノエタノ
ール、水酸化ナトリウムや水酸化カルシウム、およびそ
の他の第IA族および第IIA族の全ての水酸化物および
類似物からなる群から選択される。中和されたが不溶性
の重合体と中和された可溶性重合体の水溶液とを生じる
ように可溶性重合体を中和しかつ部分的に溶解させるた
めに、可溶性重合体中の酸の当量を基準にして、0.8
〜約1.5当量の塩基が第二重合体に添加され、より好
ましくは、約0.9〜約1.1当量の塩基が添加され
る。セメント質材料が高度にアルカリ性の場合には本発
明の多段階重合体を中和なしで使用することも可能であ
る。
【0026】第二段階重合体は第二段階重合体の分子量
を制御する何らかの連鎖移動剤またはその混合物を含有
してもよい。既知の、アルキルメルカプタンのような、
普通の連鎖移動剤またはその混合物が分子量を制御する
ために使用され、好ましくは、C1 〜C6 アルキル−お
よびアルキルオキシ−メルカプタンなどが約0.1重量
%〜約10重量%の量で使用される。
【0027】多段階重合体バインダーの製造におよび/
または後の使用に有効な助剤(それらは重合反応中にま
たはその後に添加されてもよい)は補助界面活性剤; 消
泡剤、たとえば、単量体混合物の重量を基準にして約
0.001重量%〜約0.1重量%の量で使用されるス
ルフィノル(SURFYNOL)104Eやノプコ(Nopco) NX
Z; 均展剤、たとえば、単量体混合物の重量を基準にし
て約0.001重量%〜約0.1重量%の量で使用され
るサグ(Sag)(登録商標) シリコーン泡消剤47; 酸化防
止剤、たとえば、単量体混合物の重量を基準にして約
0.001重量%〜約5重量%の量で使用されるジエチ
ルヒドロキシアミンやイルガノックス(IRGANOX) 101
0; 可塑剤、たとえば、フレキソール(FLEXOL) (登録商
標) 可塑剤; および保存剤、たとえば、5〜250pp
mの量で使用されるカトン(KATHON) (登録商標) および
プロキセル(PROXEL) (登録商標) GXLを包含する。
【0028】本発明の多段階重合体はセメントモルタル
のための改質剤として特に有効である。本発明の方法に
よって製造された多段階重合体をセメント質組成物と混
合することによって、優れた物理的性質および性能特性
が実現される。
【0029】次に、実施例によって本発明をさらに説明
するが、実施例は本発明の範囲を如何ようにも制限する
ものとして解されるべきではない。
【0030】実施例 量は別に特定されていない限り、全て、g数である。
【0031】実施例1 2段階序列の多段階重合体プロセス 次の物質を含有する第一段階単量体エマルジョンをつく
った: DI水 503.4 SLS 10.1 トリトン(Triton)X−405 118.5 ブチルアクリレート 945.7 メチルメタクリレート 688.6 メタクリル酸 24.9 すすぎ用DI水 40.3
【0032】攪拌機、温度計および還流冷却器を装着し
た5リットルの四つ口の丸底フラスコに、1006.4
のDI(脱イオン)水を装填し、それを窒素雰囲気下で
83〜86℃に加熱した。同時に、83.0のDI水の
中の1.66の過硫酸アンモニウムの同時供給用溶液を
つくった。
【0033】その83〜86℃の反応釜の水と一緒に、
次の物質を反応釜に装填した: 過硫酸アンモニウム/DI水 5.8/19.9 アクリル重合体(41%固形分のアクリルラテックス) 67.6 すすぎ用DI水 20
【0034】これら装填後直ちに、第一段階単量体エマ
ルジョンおよび同時供給用触媒溶液を180分かけて添
加した。必要に応じて冷却することによって81〜84
℃の反応釜温度を維持した。
【0035】単量体エマルジョン(40.3gのすすぎ
水も含む)と同時供給触媒の供給が完了したら、そのバ
ッチをその温度に30分維持してから、ゆっくりと65
℃に冷却した。それから、次の溶液を加えた: 10.1
gのDI水の中の1.0gの70%t−ブチルヒドロペ
ルオキシド水溶液、1.3gの1%溶液のFeSO4
7H2O、および15.1gのDI水の中の0.7gの
SSF。約15分後、まだ>60℃であり、10.1g
のDI水の中の1.0gの70%t−ブチルヒドロペル
オキシド水溶液と、15.1gのDI水の中の0.7g
のSSFを加えた。
【0036】第二段階単量体エマルジョン(ME#2)
を次のようにつくった: DI水 43.7 CO−436 6.0 トリトンX−405 6.2 メチルメタクリレート 61.1 メタクリル酸 13.1 ヒドロキシエチルメタクリレート 13.1 3−メルカプトプロピオン酸 1.7 すすぎ水 13.1
【0037】60℃で、第二段階単量体エマルジョン
を、第一段階ラテックスを含有している反応釜に装填
し、そして15〜20分間攪拌した。この混合物に、1
0.0のDI水の中の1.73gのt−BHPと、2
6.2gのDI水の中の1.18gのSSFを加えた。
5分以内に発熱が始まり、そして温度は5〜10分間で
1〜2℃上昇した。ピーク温度に達してから15分後
に、10.0gのDI水の中の1.73gのt−BHP
と、26.2gのDI水の中の1.18gのSSFを加
えた。それから、ラテックスを<50℃に冷却し、そし
て26.6gのDI水の中の5.2gのクエン酸ナトリ
ウムと、17.5gのエチレングリコールを加えた。そ
れから、139.7gのDI水を加えた。完成ラテック
スを周囲温度に放冷し、そして濾過して47.0%固形
分、pH2.9、BI−90粒子径259nmおよびブ
ルックフィールド粘度17cpsを有する生成物を生じ
た。
【0038】実施例2 実施例1のプロセスにおける可溶性重合体の変更 この実施例においては、第二段階単量体エマルジョン
は、 (A)60MMA/15MAA/25HEMA (B)60MMA/25MAA/15HEMA の第二段階を与えるようにメチルメタクリレートとメタ
クリル酸とヒドロキシエチルメタクリレートの比率を変
更したこと以外は実施例1と同じに保たれた。
【0039】さらに、別の例においては、メチルメタク
リレートを部分的にブチルアクリレートで置き換えて、 (C)35BA/35MMA/15MAA/15HEM
A の組成の第二段階を与えた。
【0040】実施例3 2段階重合体をポルトランドセメントの改質に使用 3砂/1ポルトランドセメントタイプ1ブレンドに実施
例1および実施例2のラテックスを、乾燥重合体/セメ
ント比が0.10になるように充分に添加した。水およ
び消泡剤(ノプコNXZ)を、水/セメント比が0.4
0および消泡剤/セメント比が0.005になるように
添加した。ホバート(Hobart)ミキサーを使用して2.0
の密度の湿潤モルタルをつくり、そしてこのモルタルか
ら、ASTM C−109−73による圧縮強さを試験
するための2インチのモルタル立方体、せん断結合付着
力を試験するためのコンクリート上の2個の0.8×2
×2インチのパッチ、およびASTM C−190−7
2による引張強さを試験するためのレンガ形試料を流延
した。
【0041】実施例1および2のラテックスによって優
れた性質が得られた(第1表参照)。比較のために、第1
表は第二段階重合体を含有しない市販の全アクリル共重
合体ラテックスを包含している。
【表1】
【0042】プロッツマン(Protzman)とブラウン(Brow
n) によって(J. Appl. Polymer Sci.4, 81 (1960) に)
記載されている装置によって測定したときのこれらラテ
ックスのMFFTは第2表に示されている。
【表2】
【0043】実施例1は比較用市販アクリル共重合体セ
メント改質剤よりも低いMFFTを有し(9℃対15
℃、第2表参照)、それによってより低い硬化温度で使
用することが可能になるにもかかわらず、、実施例1は
市販のラテックスよりも、より良好な圧縮強さを与える
ばかりでなく、より良好な、古いセメントに対する付着
性(せん断結合付着力、第1表参照)および強度(引張
強さ、第1表参照)を与えた。
【0044】本発明の多段階重合体の、より低い周囲温
度における性能を実証するために、サンプルを冷蔵庫で
40°F(約4.4℃)で、すなわち、市販のアクリル
共重合体のMFFTより充分に低い、そして実施例1の
MFFTより僅かに低い温度で、7日間硬化した。得ら
れた結果は第3表に示されている。
【表3】
【0045】硬化温度を下げると、実施例1の場合より
も市販のアクリル系の方が、付着性および強度が大きく
悪化した。
【0046】実施例4 ME#1が60.7%のブチルアクリレートと、37.
8%のメチルメタクリレートと、1.5%のメタクリル
酸を含有したこと以外は、実施例1を繰り返した。この
初期共重合体はコアと称したものであり、そして実施例
4Aである。そのラテックスに、実施例1におけるME
#2と同じ組成の、即ち、70MMA/15MAA/1
5HEMAのアルカリ可溶性樹脂を添加した。それが
施例4Bである。
【0047】実施例4Cは実施例1のプロセスによって
製造した多段階の可溶性および不溶性の重合体であっ
た。
【0048】実施例4Dは共重合した均一組成物、5
7.7BA/39.4MMA/2.8MAA/0.75
HEMAであった。
【0049】上記実施例を用いてセメントモルタルを製
造した場合に得た結果が第4表に示されている。
【表4】
【0050】これら例において、実施例1に使用した重
合方法すなわち4Cは別の方法によって製造した同様の
組成物よりも、圧縮強さ、せん断結合付着力および引張
強さにおいて改良された性能を与えた。
【0051】HEMAを用いない多段階重合体をセメン
ト改質剤として使用した場合には、HEMAを組み入れ
たイオン的に可溶性の重合体組成を有する類似組成物の
場合よりも、せん断結合付着力が有意に低かった。第5
表において、不溶性重合体が、親水性単量体としてMA
Aだけを含有する可溶性重合体によって変性された場合
には、性能は改良されなかった。
【表5】
【0052】試験手順 圧縮強さ 圧縮強さを測定するために、2インチ立方体の試料を流
延し、そして特定条件下で、すなわち、7日間、75°
Fの恒温、50%の恒湿の室でコンディショニングした
(7D)、またはその条件の後に、7日間、バケツの水
の中でコンディショニングした(7Dと7W)。 コンデ
ィショニング後に試料をASTM C−109−73仕
様による圧縮モードの、ティニウス−オルセン(Tinius-
Olsen)スーパーL試験機に入れ、そして破壊が起こるま
で荷重を等速度で適用した。
【0053】せん断結合 セメントモルタルの付着性を測定するには、本発明者ら
の実験室で開発した試験を用いた。2個の、2インチ×
2インチ×0.5インチの、重合体で改質されたモルタ
ルのパッチを、6インチ×4インチ×1インチの硬化し
た未改質コンクリート基体片の上に流延した。これらサ
ンプルを、本発明者らの恒温恒湿の室で硬化した後に、
試験機に装着し、そして破壊が起こるまで不変速度でせ
ん断用負荷を2インチ×0.5インチの面上にかけた。
せん断結合付着強さは、パッチの界面面積(4平方イン
チ)によって破壊時負荷を割ることによって算出され
た。
【0054】引張強さ 黄銅製の型にレンガ形(ドッグボーン形)試料を流延
し、そして本発明者らの恒温恒湿の室でコンディショニ
ングした。コンディショニング後に、引張強さはAST
M C−190−72仕様によるティニウス−オルセン
試験機で測定した。
【0055】最低皮膜形成温度(MFFT) 最低皮膜形成温度は重合体ラテックスがその温度以上で
連続皮膜を形成するところのその温度である。MFFT
はプロッツマンとブラウンによって(J. Appl.Polymer S
ci. 4, 81 (1960) に) 記載されている装置によって測
定された。本質的に、その装置は一定の一様な温度勾配
を維持されているアルミニウム製厚板であった。測定さ
れるべきラテックスは数個のサンプル用溝の一つの中に
均一に展着された。乾燥したときに皮膜が丁度不連続に
なる温度がMFFTとして記録された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク ピーター デ グランドプレ アメリカ合衆国ペンシルバニア州ノース ウェールズ,コムリィ サークル 718 (72)発明者 シャング − ジョウ チオウ アメリカ合衆国ペンシルバニア州ロウアー グウィネッド,ストンブリッジ ロード 1010

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 a)第一段階においては、約90〜約1
    00%のアルキルアクリレートまたはメタクリレートと
    約0〜10%のカルボン酸とを含んでいる単量体の混合
    物を生成し、 b)この混合物を重合して不溶性重合体を生成し、 c)第二段階においては、約40〜80%のアルキルア
    クリレートまたはメタクリレートと約5〜60%のカル
    ボン酸と約5〜60%のカルボン酸のヒドロキシアルキ
    ルエステルとを含んでいる単量体の混合物を生成し、 d)重合した第一段階単量体に第二段階単量体混合物を
    添加し、そして e)第二段階単量体を重合して可溶性重合体を生成する ことを含んでいる2段階序列の水性乳化重合方法によっ
    て製造した多段階重合体組成物。
  2. 【請求項2】 不溶性重合体:可溶性重合体の重量比率
    が約90:10〜約99:1、好ましくは約94:6〜
    約96:4である、請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 ゲル パーミエーション クロマトグラ
    フイーによって測定したときに、不溶性重合体が約10
    0,000より大きい平均分子量を有しており、そして
    可溶性重合体が約2,500〜約12,000の平均分
    子量を有している、請求項2の方法。
  4. 【請求項4】 可溶性重合体のTgが30℃より大き
    く、そして不溶性重合体のTgが約−45℃〜約+30
    ℃であり、そして最低皮膜形成温度MFFTが約0℃〜
    約30℃である、請求項3の方法。
  5. 【請求項5】 可溶性および不溶性重合体を構成する単
    量体の混合物が、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、デシルアクリレート、メチルメタクリレート、
    エチルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレー
    ト、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロ
    ピルメタクリレート、ブチルアクリレート、アクリロニ
    トリル、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレ
    イン酸、フマル酸、無水アクリル酸、無水メタクリル
    酸、メチロール化アクリルアミドおよびメチロール化メ
    タクリルアミド、メタクリルアミド、アクリルアミド、
    ジビニルベンゼン、マレイン酸の半エステル、無水イタ
    コン酸、無水フマル酸、スチレン、置換スチレン、酢酸
    ビニル、およびその他のC1 〜C12アルキルアクリレー
    トおよびメタクリレートからなる群から選択される、請
    求項1の方法。
  6. 【請求項6】 可溶性重合体を構成する単量体の混合物
    が可溶性重合体の重量を基準にして約50〜約90%の
    アルキルアクリレートまたはメタクリレートと約5〜約
    25%のカルボン酸と約5〜約25%のカルボン酸のヒ
    ドロキシアルキルエステルである、請求項5の方法。
  7. 【請求項7】 可溶性重合体を構成する単量体の混合物
    がメチルメタクリレートとメタクリル酸とヒドロキシエ
    チルメタクリレートである、請求項6の方法。
  8. 【請求項8】 不溶性重合体を構成する単量体の混合物
    が約90〜約100%のアルキルアクリレートまたはメ
    タクリレートと約0〜約10%のカルボン酸である、請
    求項5の方法。
  9. 【請求項9】 不溶性重合体を構成する単量体の混合物
    がブチルアクリレートおよびメタクリレートと、メタク
    リル酸である、請求項8の方法。
  10. 【請求項10】 アルカリ不溶性乳化重合体とアルカリ
    可溶性乳化重合体を有する多段階重合体を含んでおり、
    その不溶性重合体および可溶性重合体が乳化重合過程に
    よって順次に製造されたものである、請求項1の方法に
    よって製造された組成物。
  11. 【請求項11】 請求項1の多段階重合体の有効量を混
    合することを含んでいる、セメント質材料の改質方法。
  12. 【請求項12】 請求項10の多段階重合体の有効量を混
    合することを含んでいる、セメント質材料の改質方法。
  13. 【請求項13】 アルカリ不溶性乳化重合体とアルカル
    可溶性重合体を有する多段階重合体を含んでおり、その
    不溶性重合体および可溶性重合体が乳化重合過程によっ
    て順次に製造されたものである、請求項1の方法によっ
    て製造された多段階重合体。
JP5024420A 1992-02-14 1993-02-12 セメント改質剤に適する多段階重合体ラテックスの製造方法 Withdrawn JPH061811A (ja)

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