KR102569805B1 - 시멘트 첨가제 및 이를 포함하는 시멘트 조성물 - Google Patents

시멘트 첨가제 및 이를 포함하는 시멘트 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR102569805B1
KR102569805B1 KR1020160180047A KR20160180047A KR102569805B1 KR 102569805 B1 KR102569805 B1 KR 102569805B1 KR 1020160180047 A KR1020160180047 A KR 1020160180047A KR 20160180047 A KR20160180047 A KR 20160180047A KR 102569805 B1 KR102569805 B1 KR 102569805B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
meth
acrylate
glycol
weight
cement
Prior art date
Application number
KR1020160180047A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180076005A (ko
Inventor
김임규
류동조
고창범
김효민
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020160180047A priority Critical patent/KR102569805B1/ko
Publication of KR20180076005A publication Critical patent/KR20180076005A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102569805B1 publication Critical patent/KR102569805B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F216/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
    • C08F216/12—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an ether radical
    • C08F216/14—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F216/1416—Monomers containing oxygen in addition to the ether oxygen, e.g. allyl glycidyl ether
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F220/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/12—Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F220/16—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
    • C08F220/18—Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms with acrylic or methacrylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/20—Esters of polyhydric alcohols or phenols, e.g. 2-hydroxyethyl (meth)acrylate or glycerol mono-(meth)acrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/26—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/26—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen
    • C08F220/28—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety
    • C08F220/285—Esters containing oxygen in addition to the carboxy oxygen containing no aromatic rings in the alcohol moiety and containing a polyether chain in the alcohol moiety
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • C08L33/08—Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters

Abstract

본 발명은 시멘트 조성물에 첨가 시에 유동성을 현저히 개선시킬 수 있는 시멘트 첨가제 및 이를 포함하는 시멘트 조성물에 관한 것이다.

Description

시멘트 첨가제 및 이를 포함하는 시멘트 조성물{CEMENT ADDITIVE AND CEMENT COMPOSITION COMPRISING THE SAME}
본 발명은 시멘트 첨가제 및 이를 포함하는 시멘트 조성물에 관한 것이다.
시멘트 페이스트, 모르타르, 콘크리트 등의 시멘트 조성물은 물과의 반응으로 경화되는 수경성 반응물로, 건축재로 널리 사용되고 있다.
이러한 시멘트 조성물은 물의 사용량에 따라서 경화 후 압축강도 등의 물리적 특성이 다르다. 보통 물의 사용량의 증가는 작업성을 향상시키는 반면에 압축강도 등을 저하시키고 균열 발생을 초래하게 되며, 물의 첨가 후의 경과 시간에 따라 조성물의 유동성이 현저히 저하되어 작업성이 저하되는 등의 문제가 있다.
시멘트 조성물의 유동성을 높이기 위하여 각종의 시멘트 분산제가 사용되고 있으나, 일반적으로 시멘트 분산제를 사용하여 고도로 감수된 수경성 조성물을 조제하면 슬럼프 로스가 현저하고, 작업성 및 시공성이 저하한다는 문제가 있었다.
이에, 슬럼프 로스의 방지를 꾀하기 위해 그 자체에 슬럼프 로스 방지 성능을 갖는 수용성 폴리카본산계 공중합체를 시멘트 분산제로 사용하려는 시도가 있었다. 상기 수용성 폴리카본산계 공중합체의 예로는 메타크릴산염을 공중합하여 얻어지는 수용성 비닐 공중합체, 무수 말레인산과 알케닐 에테르와의 공중합체나 그 유도체 등이 있다. 그러나, 상기 수용성 공중합체를 시멘트 분산제로서 사용하는 종래 방법에서는 슬럼프 로스 방지가 불충분하다는 결점이 있다.
일본공개특허공보 평8-12396호 등은 폴리카르본산계 콘크리트 혼화제의 경화 지연과 옥시알킬렌기의 상관관계에 대하여 언급하고 있으며, 폴리알킬렌글리콜 모노 에스테르계 단량체에 부가된 옥시알킬렌기가 특정 범위에서 경화 특성이 우수하다고 기재하고 있다. 이들 시멘트 혼화제들은 종래의 폴리카르본산계 혼화제와 비교하여 알킬렌 옥사이드의 부가 몰수를 증가시킴으로써 어느 정도 경화 지연을 개선시키는 효과는 지니고 있으나, 슬럼프 유지력이 만족할 만한 수준이 아니며 아직은 조기 강도 물성이 충분하지 않아 더욱 성능 향상이 요구되고 있다.
현재 당업계에는 시멘트 혼화제에 폴리알킬렌 글리콜 모노(메트)아크릴레이트/(메트)아크릴산 공중합체 및 불포화폴리알킬렌 글리콜 모노알케닐 에테르/말레산 공중합체를 조합적으로 사용하는 것을 포함하는 기술이 공지되어 있다. 그러나, 현재 충분한 초기 분산성 및 슬럼프 유지력을 모두 갖춘 시멘트 혼화제는 아직 공지된 바 없으며, 충분한 초기 분산성의 발현을 위하여 대량의 분산제를 첨가하는 것이 필요하다.
또한, 한국공개특허 제2014-0025083호에는 알콕시폴리알킬렌글리콜모노(메타)아크릴산 에스테르계 단량체, (메타)아크릴산계 단량체, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 및 폴리옥시알킬렌알케닐에테르 설페이트 염을 포함하는 단량체의 혼합물의 공중합체를 첨가제로 사용하는 기술이 개시되어 있으나, 상기 조성의 경우, 초기 감수력을 어느 정도 확보할 수 있으나, 폴리옥시알킬렌알케닐에테르 설페이트 염에 의한 슬럼프 유지 능력은 충분하지 못한 문제점이 있다.
이에, 감수 특성 및 슬럼프 유지 특성을 동시에 구현할 수 있는 시멘트 첨가제에 대한 연구가 필요하다.
일본공개특허공보 평8-12396호 한국공개특허 제2014-0025083호
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 시멘트 조성물에 첨가 시에 감수 특성과 슬럼프 유지 특성을 동시에 개선시킬 수 있는 시멘트 첨가제 및 이를 포함하는 시멘트 조성물을 제공한다.
본 명세서에서, (알콕시)폴리알킬렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트계 단량체 (A); (메타)아크릴산계 단량체 (B); (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 (C); 및 알킬렌글리콜알릴에테르계 단량체(D)를 포함하는 단량체 혼합물을 공중합시킨 시멘트 첨가제로서, 상기 알킬렌글리콜알릴에테르계 단량체(D)를 상기 단량체 혼합물 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부로 포함하는, 시멘트 첨가제를 제공한다.
단량체 혼합물 100 중량부를 기준으로 상기 (알콕시)폴리알킬렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트계 단량체 (A) 70 내지 90 중량부, (메타)아크릴산계 단량체 (B) 5 내지 20 중량부, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 (C) 1 내지 10 중량부 및 알킬렌글리콜알릴에테르계 단량체(D) 1 내지 5 중량부로 포함할 수 있다.
상기 (알콕시)폴리알킬렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트계 단량체 (A)는, 메톡시폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜폴리프로필렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리에틸렌글리콜폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리에틸렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리프로필렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 및 에톡시폴리에틸렌글리콜폴리프로필렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 (메타)아크릴산계 단량체 (B)는 아크릴산, 메타크릴산, 및 이들 산의 1 가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 (C)는 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 히드록시프로필아크릴레이트 및 이들의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 알킬렌글리콜알릴에테르계 단량체(D)는 에틸렌글리콜알릴에테르 또는 프로필렌글리콜알릴에테르일 수 있다.
상기 시멘트 첨가제는 중량 평균 분자량이 35,000 내지 50,000일 수 있다.
또한, 본 명세서에서, 시멘트 100중량부에 대하여, 제1항의 시멘트 첨가제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는, 시멘트 조성물을 제공한다.
본 발명의 시멘트 첨가제에 따르면, 별도의 감수제 또는 슬럼프 유지제를 첨가하지 않고도, 우수한 유동성을 나타냄과 동시에 우수한 슬럼프 로스 방지 능력(슬럼프 유지력)을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 시멘트 첨가제 조성물에 따르면, 물과 혼합된 후 일정 시간이 경과한 후에도 상기 첨가제에 의해 적정 유동성을 유지할 수 있어, 매우 양호한 작업성을 가지며, 기계적 물성 또한 뛰어나다.
본 발명은, (알콕시)폴리알킬렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트계 단량체 (A); (메타)아크릴산계 단량체 (B); (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 (C); 및 알킬렌글리콜알릴에테르계 단량체(D)를 포함하는 단량체 혼합물을 공중합시킨 시멘트 첨가제로서, 상기 알킬렌글리콜알릴에테르계를 단량체(D)를 단량체 혼합물 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부로 포함하는 시멘트 첨가제 및 이를 포함하는 시멘트 조성물에 관한 것이다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 시멘트 첨가제 및 이를 포함하는 시멘트 조성물에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
<시멘트 첨가제>
시멘트 조성물은 물을 첨가한 후 일정 시간이 경과되는 경우 수화 반응으로 경화되어 작업성이 현저히 저하되는 문제가 있으며, 이를 방지하기 위해 사용되던 종래 첨가제의 경우, 시멘트 조성물의 강알칼리성에 의해 쉽게 분해되는 문제점 있었다. 이에 따라, 장기간 보관 및 이송 시에 시멘트 조성물의 유동성이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명자는 강알칼리 조건 하에서도 쉽게 분해되지 않고, 시멘트 조성물의 장기간 보관에도 조성물의 유동성을 유지할 수 있는 첨가제를 개발하였다.
본 발명의 일 구현예에 따른 시멘트 첨가제는, (알콕시)폴리알킬렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트계 단량체(A); (메타)아크릴산계 단량체 (B); (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 (C); 및 알킬렌글리콜알릴에테르계 단량체(D)를 포함하는 단량체 혼합물을 공중합시킨 것이며, 구체적으로는, 폴리카르본산계 공중합체일 수 있다.
본 발명에서, 상기 알킬렌글리콜알릴에테르계 단량체(D)는 단량체 혼합물 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부, 바람직하게는 2 내지 4 중량부로 포함됨으로써, 우수한 유동성을 나타내며, 강알칼리 조건 하에서도 분해가 지연되어, 시멘트 조성물에 첨가시 조성물의 슬럼프 유지 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 알킬렌글리콜알릴에테르계 단량체(D)는 단량체 혼합물 100 중량부 대비 1중량부 미만으로 포함되는 경우, 미량으로 유동성 향상 효과를 구현하기 어려우며, 5중량부 초과로 포함되는 경우, 충분한 중합성을 확보하지 못해 고분자 전환율이 감소될 수 있으며, 이에 따라, 시멘트 조성물의 기계적 물성 등이 저하될 수 있다,
본 발명의 일 구현예에 따른 시멘트 첨가제는, 다른 추가 단량체를 혼합하여 중합되지 않거나, 또는 다른 중합체와 혼합되지 않는 것으로서, 전술한 (알콕시)폴리알킬렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트계 단량체 (A); (메타)아크릴산계 단량체 (B); (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 (C); 및 알킬렌글리콜알릴에테르계 단량체(D)만을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 단량체 혼합물만으로 중합되어도 다른 물성의 저하 없이 우수한 유동성 향상 효과 및 슬럼프 유지력을 구현할 수 있어 바람직하다.
상기 (알콕시)폴리알킬렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트계 단량체 (A)는, 메톡시폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜폴리프로필렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리에틸렌글리콜폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리에틸렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리프로필렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 또는 에톡시폴리에틸렌글리콜폴리프로필렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 안니다.
상기 (알콕시)폴리알킬렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트계 단량체 (A)는, 단량체 혼합물 100 중량부를 기준으로, 70 내지 90 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는, 75 내지 85중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 포함되는 경우, 시멘트 조성물에 첨가 시 시멘트 입자와 흡착 후 말단 사슬 구조에 의해 적정 입체 방해 효과를 구현하여, 조성물의 유동성을 향상시킬 수 있다.
상기 (메타)아크릴산계 단량체 (B)는 아크릴산, 메타크릴산, 및 이들 산의 1 가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 (메타)아크릴산계 단량체 (B)는, 단량체 혼합물 100 중량부를 기준으로, 5 내지 20 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는, 5 내지 15중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 포함되는 경우, 시멘트 조성물에 첨가 시 시멘트 분자와 적정 흡착력을 구현하여, 조성물의 초기 유동성을 향상시킬 수 있다.
상기 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 (C)는 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 히드록시프로필아크릴레이트 및 이들의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 (C)는, 단량체 혼합물 100 중량부를 기준으로, 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는, 1 내지 7중량부로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위로 포함되는 경우, 슬럼프 유지력을 적정 범위로 구현할 수 있다.
상기 알킬렌글리콜알릴에테르계 단량체(D)는 에틸렌글리콜알릴에테르 또는 프로필렌글리콜알릴에테르일 수 있으며, 상기 알킬렌글리콜알릴에테르계 단량체(D)의 함량은 전술한 바와 같이, 단량체 혼합물 100중량부을 기준으로, 1 내지 5 중량부로 포함된다.
본 발명의 일 구현예에 따른 시멘트 첨가제는, 전술한 단량체 성분의 혼합물을 공중합시킨 것으로서, 공중합시 별도의 중합 개시제를 사용한 것일 수 있다.
공중합 방법은 용액 중합이나 괴상 중합 등의 방법에 의해 실시될 수 있으나, 이에 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들면, 물을 용매로 사용하여 중합할 경우, 사용되는 용액 중합 개시제는 암모늄 또는 알칼리 금속의 과황산염 또는 과산화 수소 등의 수용성 중합 개시제가 사용될 수 있고, 저급 알코올, 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소, 에스테르 화합물 또는 케톤 화합물을 용매로 하는 중합에는, 벤조일퍼옥사이드나 라우로일퍼옥사이드쿠멘하이드로퍼옥사이드 등의 하이드로퍼옥사이드, 아조비스이소부티로니트릴 등의 방향족 아조화합물 등이 중합 개시제로 사용될 수 있다. 이때 아민 화합물 등의 촉진제를 병용할 수도 있다. 또한, 물-저급알콜 혼합 용제를 사용하는 경우에는 상기 각종의 중합 개시제 또는 중합 개시제와 촉진제의 조합 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
적절한 중합개시제의 사용량은, 상세하게는, 상기 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부일 수 있고, 중합온도는 사용하는 용매나 중합개시제의 종류에 따라서, 상세하게는, 0 내지 120℃의 범위에서 선택할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 시멘트 첨가제는, 분자량 조절을 위해 티올계 연쇄 이동제를 함께 사용할 수도 있다.
이때 사용되는 티올계 연쇄 이동제는 메르캅토 에탄올, 티오글리세롤, 티오글리콜산, 2-메르캅토 프로피온산, 3-메르캅토 프로피온산, 티오사과산, 티오글리콜산 옥틸, 3-메르캅토 프로피온산 옥틸로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상의 물질일 수 있다. 이러한 티올계 연쇄 이동제의 사용량은, 상세하게는, 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5 중량부일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 시멘트 첨가제는, 전술한 단량체 혼합물((A), (B), (C) 및 (D))를 중합하여 형성된 것으로서, 폴리카르본산계 공중합체이며, 첨가제의 중량 평균 분자량이 GPC(Gel Permeation Chromatography) 법으로 측정하였을 때, 35,000 내지 50,000일 수 있으며, 바람직하게는, 37,000 내지 45,000일 수 있다. 상기 범위의 중량 평균 분자량을 갖는 경우, 시멘트 조성물에 첨가시 시멘트와 효과적인 흡착 및 분산 효과를 나타내어 우수한 초기 감수력 및 유지 성능을 구현할 수 있다.
<시멘트 조성물>
본 발명에서는, 전술한 시멘트 첨가제를 포함하는 시멘트 조성물을 제공하며, 상기 시멘트 첨가제에 의해 물과 혼합된 후 일정 시간이 경과한 후에도 상기 첨가제에 의해 적정 유동성을 유지할 수 있어, 매우 양호한 작업성을 가진다.
본 발명의 일 구현예 따른 시멘트 조성물은, 시멘트 100중량부에 대하여, 전술한 시멘트 첨가제 0.1 내지 5중량부를 포함하며, 바람직하게는, 0.5 내지 2 중량부를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 시멘트 조성물은 미량의 첨가제 사용으로도 유동성을 현저히 향상시킬 수 있으며, 이를 장시간 동안 유지할 수 있어 바람직하다. 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우, 미량으로 목적하는 효과가 구현되기 어려우며, 5 중량부를 초과하는 경우, 첨가량만큼의 효과를 구현하지 않으므로 경제성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 시멘트 조성물은 상기 시멘트에 물을 첨가하여 제조되는 시멘트 페이스트, 여기에 미세한 골재인 모래를 첨가하여 제조되는 모르타르, 또한 여기에 굵은 골재인 자갈을 추가적으로 첨가 혼합하여 제조되는 콘크리트를 비롯한 당기술 분야에 알려져 있는 시멘트 조성물을 모두 포함한다.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해 발명의 작용, 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시로서 제시된 것으로 이에 의해 발명의 권리범위가 어떠한 의미로든 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
실시예 1 - 첨가제의 제조
온도계, 교반기, 적하 깔때기, 질소 도입관 및 환류 냉각기를 구비한 1 L 용량의 유리 반응기에 물 160 중량부를 주입하고 교반 하에 반응 용기 내부를 질소로 치환하여 질소 분위기 하에서 80 ℃까지 가열시켰다.
상기 반응기에 4wt% 농도의 과황산 암모늄 20 중량부를 첨가하고 완용시킨 후, 중합 조성물로써 메톡시폴리에틸렌글리콜모노메타아크릴레이트(에틸렌옥사이드(EO)의 평균 부가 몰수 50 몰)(A) 332 중량부, 아크릴산(B) 36 중량부, 히드록시에틸아크릴레이트(C) 20중량부, 에틸렌글리콜알릴에테르(D) 8중량부, 2-메르캅토 에탄올 2.4중량부, 물 120중량부를 혼합한 용액과 4wt% 농도의 과황산 암모늄 80 중량부를 각각 4시간 동안 적하하였다. 적하 종료 후 1 시간 동안 계속해서 80 ℃로 온도를 유지시켜 중합 반응을 완결시켰다. 중합이 완료된 후 실온으로 냉각한 다음 약 30분 동안 30wt% 농도의 수산화 나트륨 수용액 9.7 중량부와 물 24 중량부를 투입해 고형분 50%의 첨가제를 제조하였다.
실시예 및 비교예
하기 표 1에 기재된 함량의 단량체 혼합물을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 첨가제를 제조하였다.
구분 중량평균 분자량 단량체(중량부)
A B C D(혼합 단량체 대비 함량)*
실시예 1 39,200 336 36 20 8(2 중량부)
실시예 2 41,000 332 36 20 12(3 중량부)
실시예 3 37,500 328 36 20 16(4 중량부)
비교예 1 40,300 344 36 20 0(0 중량부)
비교예 2 33,000 320 36 20 24(6 중량부)
중량평균분자량은 제조된 첨가제에 대해서 GPC법으로 측정한 중량평균분자량을 의미함.
A, B, C, D의 단량체는 실시예 1에서 사용한 단량체임.
D의 괄호 함량은 A + B + C + D의 혼합 단량체 100중량부를 기준으로 환산된 함량임.
실험 방법
1. 모르타르 유동성 실험
보통 포틀랜드 시멘트(한일사) 665g, 모래(표준사) 1,350g에 실시예 및 비교예에 따른 시멘트 첨가제 2.66g(고형분 50% 기준), 및 물(상수도) 280 g를 모르타르 믹서에서 3 분간 중속으로 혼련하여 모르타르를 제조하였다. 각각 제조된 모르타르를 직경 60 mm, 높이 40 mm인 속이 빈 콘에 채운 후 상기 콘을 수직방향으로 제거하였다. 모르타르 유동값(mm)은 모르타르 직경을 두 방향에서 측정하고 측정된 직경의 평균으로 하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
2. 콘트리트 시편의 제조
보통 포틀랜드 시멘트(한일사) 3.53kg, 모래(표준사) 7.94 kg, 쇄석 10.01kg, 물(상수도) 1.66kg과 실시예 및 비교예에 따른 시멘트 첨가제 11.29g(고형분 50% 기준)을 혼련하여 콘크리트를 제조하였다. 제조된 각각의 콘크리트는 한국산업규격 KSF 2402, 및 KSF 2449에 의하여 슬럼프를 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
구분 모르타르 유동값(mm) 모르타르
유동값
변화량(mm)		 콘크리트 슬럼프(mm) 콘크리트
슬럼프
변화량(mm)
초기 40분 후 초기 40분 후
실시예 1 170 162 8 190 182 12
실시예 2 175 170 5 200 190 10
실시예 3 165 150 5 180 164 14
비교예 1 170 140 30 190 155 35
비교예 2 150 120 30 160 130 30
상기 표 2에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 첨가제를 사용한 경우, 비교예와 대비하여, 시간이 경과하여도 유동성이 뛰어나며, 슬럼프 로스도 현저히 작은 것을 확인할 수 있었다.
본 발명에 따른 에틸렌글리콜알릴에테르 단량체를 포함하지 않는 비교예 1의 경우, 다른 단량체 혼합물에 의해 시멘트 입자와의 적정 흡착력을 구현하게 되므로, 초기 유동성의 효과는 실시예와 유사한 수준을 나타내나, 그 유지력이 현저히 감소되어, 40분 경과 후에 유동성이 현저히 저하되고, 슬럼프 로스도 매우 큰 것을 확인할 수 있었다.
비교예 2의 경우, 에틸렌글리콜알릴에테르를 포함하나, 그 함량 범위가 본 발명이 한정한 범위를 초과함으로써 중합성이 저하되어, 40분 경과 후의 물성이 실시예 대비 현저히 저하되는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (8)

  1. 단량체 혼합물 100 중량부를 기준으로 (알콕시)폴리알킬렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트계 단량체 (A) 70 내지 90 중량부;
    (메타)아크릴산계 단량체 (B) 5 내지 20 중량부;
    (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 (C) 1 내지 10 중량부; 및
    알킬렌글리콜알릴에테르계 단량체(D) 1 내지 5 중량부를 포함하되, 다른 추가 단량체를 포함하지 않는 단량체 혼합물을 공중합시킨,
    시멘트 첨가제.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 (알콕시)폴리알킬렌글리콜 모노(메타)아크릴레이트계 단량체 (A)는, 메톡시폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜폴리프로필렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리에틸렌글리콜폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리에틸렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 에톡시폴리프로필렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 및 에톡시폴리에틸렌글리콜폴리프로필렌글리콜폴리부틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 시멘트 첨가제.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (메타)아크릴산계 단량체 (B)는 아크릴산, 메타크릴산, 및 이들 산의 1 가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 시멘트 첨가제.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (메타)아크릴산 에스테르계 단량체 (C)는 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시에틸아크릴레이트, 히드록시프로필아크릴레이트 및 이들의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 시멘트 첨가제.
  6. 제1항에 있어서, 상기 알킬렌글리콜알릴에테르계 단량체(D)는 에틸렌글리콜알릴에테르 또는 프로필렌글리콜알릴에테르인, 시멘트 첨가제.
  7. 제1항에 있어서, 중량 평균 분자량이 35,000 내지 50,000인, 시멘트 첨가제.
  8. 시멘트 100중량부에 대하여, 제1항의 시멘트 첨가제 0.1 내지 5 중량부를 포함하는, 시멘트 조성물.
KR1020160180047A 2016-12-27 2016-12-27 시멘트 첨가제 및 이를 포함하는 시멘트 조성물 KR102569805B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160180047A KR102569805B1 (ko) 2016-12-27 2016-12-27 시멘트 첨가제 및 이를 포함하는 시멘트 조성물

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160180047A KR102569805B1 (ko) 2016-12-27 2016-12-27 시멘트 첨가제 및 이를 포함하는 시멘트 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180076005A KR20180076005A (ko) 2018-07-05
KR102569805B1 true KR102569805B1 (ko) 2023-08-22

Family

ID=62920270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160180047A KR102569805B1 (ko) 2016-12-27 2016-12-27 시멘트 첨가제 및 이를 포함하는 시멘트 조성물

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102569805B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104262548A (zh) 2014-09-23 2015-01-07 江苏奥莱特新材料有限公司 一种抗泥型聚羧酸系减水剂的制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3126617B2 (ja) 1994-04-26 2001-01-22 花王株式会社 高強度コンクリート組成物
KR101017512B1 (ko) * 2008-12-15 2011-02-25 호남석유화학 주식회사 폴리알킬렌글리콜계 알릴에테르 중합체 및 그의 제조방법
KR101539350B1 (ko) 2012-08-21 2015-07-24 주식회사 엘지화학 폴리카르본산계 공중합체를 포함하는 시멘트 조성물의 첨가제 및 이를 포함하는 시멘트 조성물
KR101717176B1 (ko) * 2014-11-11 2017-03-16 주식회사 엘지화학 폴리카르본산계 공중합체를 포함하는 시멘트 조성물 첨가제 및 이의 제조방법
KR101664911B1 (ko) * 2015-03-31 2016-10-12 주식회사 넥스켐 시멘트 조성물의 혼화제용 고분자 화합물

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104262548A (zh) 2014-09-23 2015-01-07 江苏奥莱特新材料有限公司 一种抗泥型聚羧酸系减水剂的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180076005A (ko) 2018-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4829281B2 (ja) 高性能減水効果を有するセメント混和剤及びその製造方法
JP6074517B2 (ja) スランプ保持型ポリカルボン酸塩系高性能流動化剤の製造方法
US9650297B2 (en) Additive including cross-linked polycarboxylic copolymer and cement composition comprising the same
KR101717176B1 (ko) 폴리카르본산계 공중합체를 포함하는 시멘트 조성물 첨가제 및 이의 제조방법
US9126867B2 (en) Additive including polycarboxylic copolymer and cement composition comprising the same
EP1655272A1 (en) Superplasticizers for extending the workability of mortars
KR100904607B1 (ko) 시멘트 혼화제, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 시멘트조성물
KR100914597B1 (ko) 시멘트 혼화제, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 시멘트조성물
KR100860470B1 (ko) 시멘트 혼화제 및 이를 포함하는 시멘트 조성물
KR101003695B1 (ko) 시멘트 혼화제, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 시멘트조성물
JP4877691B2 (ja) セメント混和剤及びセメント組成物の施工方法
KR102129573B1 (ko) 폴리카르본산계 공중합체를 포함하는 시멘트 첨가제 조성물
KR102454727B1 (ko) 폴리카르본산계 공중합체 및 이의 염을 포함하는 시멘트 첨가제 조성물
KR102569805B1 (ko) 시멘트 첨가제 및 이를 포함하는 시멘트 조성물
JP4497830B2 (ja) セメント混和剤及びその製造方法
KR102410007B1 (ko) 폴리카르본산계 공중합체 또는 이의 염을 포함하는 시멘트 첨가제
KR101617416B1 (ko) 폴리카르본산계 공중합체를 포함하는 시멘트 조성물의 첨가제 및 이를 포함하는 시멘트 조성물
JP6200319B2 (ja) 水硬性組成物の硬化体の製造方法
KR102235191B1 (ko) 시멘트 혼화제 및 이의 제조방법
KR101717180B1 (ko) 폴리카르본산계 공중합체를 포함하는 시멘트 조성물 첨가제 및 이의 제조방법
KR102561216B1 (ko) 시멘트 첨가제의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 시멘트 첨가제를 포함하는 시멘트 조성물
KR102029757B1 (ko) 시멘트 조성물 첨가제로 사용되는 폴리카르본산계 공중합체의 제조방법
KR102410622B1 (ko) 폴리카르본산계 공중합체를 포함하는 시멘트 첨가제 조성물 및 이의 제조 방법
JP2005126279A (ja) セメント混和剤

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant