KR20120035563A - Polymer for early strength concrete admixture and method for preparing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A copolymer for early-strength concrete admixture is provided to obtain early-strength because of the reduction of unit number according to high strength and high durability, thereby reducing construction period. CONSTITUTION: A copolymer comprises 10-60 parts by weight of one or more kinds of unsaturated (meth)polyoxyalkylene urethane compounds in chemical formula 1, 5-30 parts by weight of one or more kinds of amine compounds in chemical formula 2, and 10-40 parts by weight of one or more kinds of unsaturated anionic organic compounds in chemical formula 3. The weight average molecular weight(Mw) of the copolymer is 5,000-150,000. The (meth)polyoxyalkylene urethane compound in chemical formula 1 is manufactured by adding urethane derivative-polyoxyalkylene. A concrete admixture comprises the copolymer.

Description

조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체 및 이를 포함하는 콘크리트 혼화제{POLYMER FOR EARLY STRENGTH CONCRETE ADMIXTURE AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}POLYMER FOR EARLY STRENGTH CONCRETE ADMIXTURE AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}

본 발명은 새로운 화학 구조를 갖는 콘크리트 혼화제용 공중합체 및 이를 포함하는 콘크리트 혼화제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a), 불포화 아민계 화합물(b) 및 불포화 음이온성 화합물(c)을 포함하는 우레탄기 및 아민기를 포함하는 콘크리트 혼화제용 공중합체, 및 상기 공중합체를 포함하는 조기 강도 발현용 콘크리트 혼화제에 관한 것이다.The present invention relates to a copolymer for concrete admixtures having a new chemical structure and to concrete admixtures including the same, and more particularly to (meth) polyoxyalkylene urethane compounds (a), unsaturated amine compounds (b) and unsaturated anions The present invention relates to a copolymer for concrete admixtures comprising a urethane group and an amine group containing an active compound (c), and a concrete admixture for early strength development comprising the copolymer.

콘크리트 혼화제는 시멘트 반죽, 모르타르, 콘크리트 등과 같은 콘크리트 조성물에 있어서 성능 개량을 위해 첨가하는 첨가제로서, 감수제 및 유동화제로서 널리 사용되고 있으며, 토목 건축 분야의 구조물 등의 건설을 위해 주로 사용된다. 콘크리트 혼화제는 표면 장력이 큰 특성을 가지고 있어서, 콘크리트 조성물에 첨가시 그 농도에 따른 변화가 적기 때문에, 첨가제로서 첨가하여도 콘크리트 시공체의 물성에 악영향을 미치지 아니하며, 강도를 증대시키는 장점을 갖는다. 따라서, 현재 구조물 건설 분야에서 콘크리트 혼화제는 콘크리트 조성물에 첨가되어야 할 필수적인 구성요소로 인정되고 있다. Concrete admixtures are additives for improving performance in concrete compositions such as cement paste, mortar, concrete, and the like, and are widely used as water reducing agents and fluidizing agents, and are mainly used for construction of structures in the field of civil construction. The concrete admixture has a property of having a large surface tension, and therefore, does not adversely affect the physical properties of the concrete body even when added as an additive, and thus increases strength. Therefore, concrete admixtures are currently recognized in the field of structural construction as an essential component to be added to concrete compositions.

현재 사용 중인 콘크리트 혼화제의 종류로는 폴리카르복실산계, 또는 황산염 형태의 나프탈렌계, 멜라민계 또는 리그닌계 등이 있다. 기존의 콘크리트 혼화제 중 나프탈렌계, 멜라민계, 리그닌계 콘크리트 혼화제 등은 황산염 형태로 사용되는데, 이러한 황산염 형태의 콘크리트 혼화제를 해양 콘크리트에 사용하는 경우 상기 황산염에 의해 콘크리트 구조체의 균열이 발생하여 구조물의 열화를 촉진시키는 문제점이 있다. 한편, 폴리카르복실산계 고분자 콘크리트 혼화제는 기존의 리그닌계 혼화제나 폴리나프탈렌 술폰산계 콘크리트 혼화제에 비해 높은 감수력과 유동성을 갖지만, 염화물이 침투하는 것을 소량 차단 효과가 있지만 완전히 차단하는 것에는 무리가 있다. Types of concrete admixtures currently in use include polycarboxylic acids or sulfates of naphthalene, melamine or lignin. Among the existing concrete admixtures, naphthalene-based, melamine-based, and lignin-based concrete admixtures are used in the form of sulphate. When the sulphate-type admixture is used in marine concrete, the deterioration of the structure is caused by the sulphate cracking. There is a problem that promotes. On the other hand, polycarboxylic acid-based polymer concrete admixtures have higher sensitivity and fluidity than conventional lignin-based admixtures or polynaphthalene sulfonic acid-based concrete admixtures, but they have a small blocking effect on the penetration of chloride, but are difficult to completely block. .

한편, 토목 건축 분야에서는, 인구 증가와 한정된 지형적 제약을 해결하기 위해 초고층 건축물의 필요성이 부각되고 있으며, 건설사의 공사기간 단축으로 인한 공사 비용을 절감하는데 초점을 두고 있다. 따라서, 콘크리트 조성물로 시공시 조기 강도 발현 특성을 갖도록 하는 것이 중요하다. 기존 폴리카르복실산계 콘크리트 혼화제는 감수력과 유동성이 황산염 형태의 혼화제에 비하여 우수함에도 불구하고, 시공 후 시공된 콘크리트 구조물의 조기 강도 발현에는 아직 미흡하다. On the other hand, in the field of civil construction, the necessity of high-rise buildings is emerging to solve population growth and limited topographical constraints, and focuses on reducing construction costs due to the shortening of construction period by the builders. Therefore, it is important to have early strength development characteristics when constructing a concrete composition. Conventional polycarboxylic acid-based concrete admixtures, although excellent in water-resistance and fluidity compared to the sulphate-type admixtures, it is still insufficient in the early strength of the concrete structure after construction.

따라서, 이에 대한 해결책으로, 콘크리트 구조물의 조기 강도 발현을 촉진시키기 위해 현재 사용되고 있는 것은, 염화칼슘 등 무기 금속 염화물 첨가제 또는 아민계 유기 첨가제이다. 무기 금속 염화물 첨가제의 경우 콘크리트 구조물의 조기 강도 발현을 촉진시키나, 콘크리트 구성물의 염화물의 함유량이 증가하여 콘크리트 구조물의 내구성이 떨어지게 되고, 아민계 유기 첨가제의 경우 조기 강도 발현이 미흡하며, 사용량 또한 지나치게 증가하여, 콘크리트 조성물의 물성에 악영향을 미치게 된다. 그러므로 새로운 종류의 조기 강도 발현 콘크리트용 혼화제의 필요성이 부각되고 있는 실정이다.Therefore, as a solution to this, what is currently used to promote early strength development of concrete structures are inorganic metal chloride additives such as calcium chloride or amine organic additives. Inorganic metal chloride additives promote early strength development of concrete structures, but the chloride content of concrete components increases the durability of concrete structures, and amine-based organic additives have insufficient early strength development and excessive usage. This adversely affects the physical properties of the concrete composition. Therefore, the necessity of a new kind of concrete admixture for early strength development is emerging.

한편 기존의 폴리카르복실산 콘크리트 혼화제의 예로 일본 공개공보 10-0003085호에는 알킬(메트)아크릴레이트 화합물 20몰% 내지 60몰% 및 폴리알킬렌글리콜 불포화 화합물 15 몰% 내지 40 몰%을 포함하고, 중량 평균 분자량이 20,000이하인 폴리카르복실산 콘크리트 혼화제가 개시된 바 있다.Meanwhile, as an example of a conventional polycarboxylic acid concrete admixture, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-0003085 includes 20 mol% to 60 mol% of an alkyl (meth) acrylate compound and 15 mol% to 40 mol% of a polyalkylene glycol unsaturated compound. Polycarboxylic acid concrete admixtures having a weight average molecular weight of 20,000 or less have been disclosed.

일본 공개공보 소59-18338호에는 폴리알킬렌글리콜 모노(메트)아크릴레이트 에스테르 화합물 및 (메트)아크릴산 화합물의 공중합에 의해 제조되는 시멘트 분산제가 개시되어 있다. 상기 특허문헌의 명세서에 개시된 시멘트 분산제는 폴리알킬렌글리콜 사슬을 가지며, 시멘트 입자의 응집 흡착력을 낮추어 주므로 분산성은 양호한 반면에, 시멘트의 응고 지연 효과가 약하다. JP-A-59-18338 discloses a cement dispersant prepared by copolymerization of a polyalkylene glycol mono (meth) acrylate ester compound and a (meth) acrylic acid compound. The cement dispersant disclosed in the specification of the patent document has a polyalkylene glycol chain and lowers the cohesive adsorption force of the cement particles, so that the dispersibility is good, while the cement coagulation delay effect is weak.

미국 특허 5,661,206호에서는 폴리카르복실산계 화합물의 공중합체 및 알콕시 폴리알킬렌글리콜 모노(메트)아릴에테르 화합물과 폴리카르복실산 화합물의 공중합체를 유동화제로 사용하여, 시멘트 슬러리의 유동성을 높이고, 경시적인 슬럼프 감소 문제를 해결할 수 있음을 개시하고 있다.U.S. Patent No. 5,661,206 uses a copolymer of a polycarboxylic acid compound and a copolymer of an alkoxy polyalkylene glycol mono (meth) arylether compound and a polycarboxylic acid compound as a fluidizing agent to increase the fluidity of the cement slurry, It is disclosed that the slump reduction problem can be solved.

또한, 일본 공개공보 2003-0065580 호에는 폴리에틸렌이민EO 부가물에 불포화 유기산으로 불포화 결합을 도입한 불포화 폴리에틸렌이민EO부가물 화합물과 불포화 유기산 화합물을 사용하여 초고강도 콘크리트 혼화제로 사용하여 콘크리트 조성물의 감수력과 작업성을 향상시킬 수 있음을 제시하고 있다.In addition, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2003-0065580 discloses the ability of a concrete composition to be used as an ultrahigh strength concrete admixture using an unsaturated polyethyleneimine EO adduct compound and an unsaturated organic acid compound in which an unsaturated bond is introduced as an unsaturated organic acid into the polyethyleneimine EO adduct. It also suggests that workability can be improved.

그러나, 상기 특허 문헌들에 개시되어 있는 콘크리트 혼화제는 비교적 높은 감수력을 발현하는 반면에 콘크리트 조성물의 점성을 증가시켜 작업성 향상이 저조하고, 콘크리트 조성물의 장기 강도는 증진시키나 조기 강도 발현이 미흡하다.However, the concrete admixtures disclosed in the above patent documents exhibit relatively high sensitivity, while increasing the viscosity of the concrete composition, resulting in poor workability, and improving the long-term strength of the concrete composition, but insufficient early strength development. .

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 감수력을 지닌 동시에 작업성 향상에 양호할 뿐만 아니라, 콘크리트 조성물의 수화 반응을 촉진시켜 조기 강도를 증진시키는 콘크리트 혼화제로 적용이 가능한 폴리카르복실산계 공중합체 및 이를 포함하는 콘크리트 혼화제를 제공하는데 있다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is a polycarboxylic acid-based copolymer that can be applied as a concrete admixture that not only has a high sensitivity but also improves workability and promotes hydration reaction of the concrete composition to promote early strength. And to provide a concrete admixture comprising the same.

본 발명의 일 구현예는 1종 이상의 하기 화학식 1의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a), 1종 이상의 하기 화학식 2의 불포화 아민계 화합물(b), 및 1종 이상의 하기 화학식 3의 불포화 음이온성 유기 화합물(c)의 공중합체를 제공한다. One embodiment of the present invention is at least one unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound of formula (a), at least one unsaturated amine compound (b) of formula (2), and at least one formula (3) A copolymer of unsaturated anionic organic compound (c) is provided.

화학식 1Formula 1

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서, X1, Y1 및 Z1는 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, 각각 수소(-H), 메틸기(-CH3) 또는 카르복실산기(-COOH)이고, R1은 탄소수 1내지 6의 탄화수소기 또는 케톤기이고, R2은 탄소수 6개의 방향족기, 탄소수 3 내지 12의 환형 탄화수소기 또는 탄소수 1 내지 6의 탄화수소기이고, R3은 수소(-H), 또는 탄소수 1내지 6의 탄화수소기이고, PlO는 1종 이상의 탄소수 2 내지 20인 옥시알킬렌기이고, m은 옥시알킬렌기의 평균부가 몰수로서 2 내지 100의 정수이며, n은 반복 단위의 평균 부가 몰수로서 1 내지 50의 정수이고, 및 총 옥시알킬렌기의 평균 몰수(m*n+m)는 50 내지 100의 정수이다.In Chemical Formula 1, X 1 , Y 1 and Z 1 are the same as or different from each other independently, and each is hydrogen (-H), methyl group (-CH 3 ) or carboxylic acid group (-COOH), and R 1 is carbon number 1 Is a hydrocarbon group or ketone group of 6 to 6, R 2 is an aromatic group having 6 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, R 3 is hydrogen (-H), or 1 to and 6 a hydrocarbon group, P l O is an alkyl of 1 2 to 20 carbon atoms or more species oxy group, m is from 2 to 100 constant as the mean molecular number of added oxyalkylene group, n is an average addition mole number of the repeating units 1 Is an integer from 50 to 50, and the average number of moles (m * n + m) of the total oxyalkylene groups is an integer from 50 to 100.

화학식 2Formula 2

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 2에서, X2, Y2 및 Z2는 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 각각 수소(-H), 메틸기(-CH3)로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 단 X2, Y2 및 Z2 중 어느 하나는 수소이고, R4는 탄소수 1내지 6의 탄화수소기 또는 케톤기이고, R5는 탄소수 1 내지 6의 탄화수소기이고, 및 R6, R7은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 각각 수소(-H), 수산화기(-OH), 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬 알코올기로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.In Formula 2, X 2 , Y 2 and Z 2 are the same as or different from each other independently, and are each selected from the group consisting of hydrogen (—H), methyl group (—CH 3 ), provided that X 2 , Y 2 and Z Any one of 2 is hydrogen, R 4 is a hydrocarbon group or ketone group having 1 to 6 carbon atoms, R 5 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and R 6 , R 7 are the same as or different from each other independently, Each selected from the group consisting of hydrogen (-H), hydroxyl (-OH), or an alkyl alcohol group having 1 to 6 carbon atoms.

화학식 3Formula 3

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 화학식 3에서, X3, Y3 및 Z3은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 각각 수소(-H), 메틸기(-CH3) 및 카르복실산기(-COOH)로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 단 X3, Y3 및 Z3 중 어느 하나는 수소이고; 및 R8는 카르복실산기(-COOH) 또는 니트릴기(-CN)를 나타낸다.In Formula 3, X 3 , Y 3 and Z 3 are the same as or different from each other independently, and are each selected from the group consisting of hydrogen (-H), methyl group (-CH 3 ) and carboxylic acid group (-COOH), Provided that any one of X 3 , Y 3 and Z 3 is hydrogen; And R 8 represents a carboxylic acid group (-COOH) or a nitrile group (-CN).

본 발명의 일 구현예에 따르는 공중합체는 또한 상기 화학식 1의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a) 10중량부 내지 60중량부, 상기 화학식 2의 불포화 아민계 화합물(b) 5중량부 내지 30중량부 및 상기 화학식 3의 불포화 음이온성 유기 화합물(c) 10중량부 내지 40중량부를 포함할 수 있다.Copolymer according to an embodiment of the present invention is also 10 parts by weight to 60 parts by weight of the unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound (a) of Formula 1, 5 parts by weight of the unsaturated amine compound (b) of Formula 2 Part to 30 parts by weight and 10 to 40 parts by weight of the unsaturated anionic organic compound (c) of the formula (3).

상기 본 발명의 일 구현예에 따르는 공중합체는 중량평균 분자량(Mw)은 5,000 내지 150,000이다. The copolymer according to the embodiment of the present invention has a weight average molecular weight (Mw) of 5,000 to 150,000.

또한, 상기 화학식 1에서, m은 6 내지 50일 수 있다. In addition, in Chemical Formula 1, m may be 6 to 50.

상기 화학식 1의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물은 불포화 유기산과 우레탄 유도체-폴리옥시알킬렌을 부가하여 제조될 수 있다. The unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound of Formula 1 may be prepared by adding an unsaturated organic acid and a urethane derivative-polyoxyalkylene.

상기 화학식 2의 불포화 아민계 화합물은 불포화 유기산과 아민계 유도체를 부가하여 제조될 수 있다. The unsaturated amine compound of Formula 2 may be prepared by adding an unsaturated organic acid and an amine derivative.

상기 화학식 3의 불포화 음이온성 유기 화합물은 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산, 이타콘산, 시트라콘산, 푸마르산; 이들의 1 가 금속염, 2 가 금속염, 암모늄기, 유기 아민기 및 이들의 무수물로 이루어지는 그룹으로부터 선택될 수 있다. The unsaturated anionic organic compound of Formula 3 may be acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, fumaric acid; It may be selected from the group consisting of monovalent metal salts thereof, divalent metal salts, ammonium groups, organic amine groups and anhydrides thereof.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 1종 이상의 하기 화학식 1의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a), 1종 이상의 하기 화학식 2의 불포화 아민계 화합물(b), 및 1종 이상의 하기 화학식 3의 불포화 음이온성 유기 화합물(c)의 공중합체를 포함하는 콘크리트 혼화제를 제공한다. According to one embodiment of the present invention, at least one unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound (a) of Formula 1, at least one unsaturated amine compound (b) of Formula 2, and at least one It provides a concrete admixture comprising a copolymer of unsaturated anionic organic compound of formula (c).

화학식 1Formula 1

Figure pat00004
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상기 화학식 1에서, X1, Y1 및 Z1는 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, 각각 수소(-H), 메틸기(-CH3) 또는 카르복실산기(-COOH)이고, R1은 탄소수 1내지 6의 탄화수소기 또는 케톤기이고, R2은 탄소수 6개의 방향족기, 탄소수 3 내지 12의 환형 탄화수소기 또는 탄소수 1 내지 6의 탄화수소기이고, R3은 수소(-H), 또는 탄소수 1내지 6의 탄화수소기이고, PlO는 1종 이상의 탄소수 2 내지 20인 옥시알킬렌기이고, m은 옥시알킬렌기의 평균부가 몰수로서 2 내지 100의 정수이며, n은 반복 단위의 평균 부가 몰수로서 1 내지 50의 정수이고, 총 옥시알킬렌기의 평균 몰수(m*n+m)는 50 내지 100의 정수이다.In Chemical Formula 1, X 1 , Y 1 and Z 1 are the same as or different from each other independently, and each is hydrogen (-H), methyl group (-CH 3 ) or carboxylic acid group (-COOH), and R 1 is carbon number 1 Is a hydrocarbon group or ketone group of 6 to 6, R 2 is an aromatic group having 6 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, R 3 is hydrogen (-H), or 1 to and 6 hydrocarbon group, P l O is an alkyl of 1 2 to 20 carbon atoms or more species oxy group, m is from 2 to 100 constant as the mean molecular number of added oxyalkylene group, n is an average addition mole number of the repeating units 1 Is an integer from 50 to 50, and the average number of moles (m * n + m) of the total oxyalkylene groups is an integer from 50 to 100.

화학식 2Formula 2

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 화학식 2에서, X2, Y2 및 Z2는 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 각각 수소(-H), 메틸기(-CH3) 로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 단 X2, Y2 및 Z2 중 어느 하나는 수소이고, R4는 탄소수 1내지 6의 탄화수소기 또는 케톤기이고, R5는 탄소수 1내지 6의 탄화수소기이고; 및 R6, R7은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 각각 수소(-H), 수산화기(-OH), 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬 알코올기로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.In Chemical Formula 2, X 2 , Y 2 and Z 2 are the same as or different from each other independently, and are each selected from the group consisting of hydrogen (—H) and methyl group (—CH 3 ), provided that X 2 , Y 2 and Z Any one of 2 is hydrogen, R 4 is a hydrocarbon group or ketone group having 1 to 6 carbon atoms, and R 5 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms; And R 6 , R 7 are the same or different independently from each other, and are each selected from the group consisting of hydrogen (-H), hydroxyl (-OH), or an alkyl alcohol group having 1 to 6 carbon atoms.

화학식 3Formula 3

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 화학식 3에서, X3, Y3 및 Z3은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 각각 수소(-H), 메틸기(-CH3) 및 카르복실산기(-COOH)로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 단 X3, Y3 및 Z3 중 어느 하나는 수소이고; 및 R8는 카르복실산기(-COOH) 또는 니트릴기(-CN)를 나타낸다.In Formula 3, X 3 , Y 3 and Z 3 are the same as or different from each other independently, and are each selected from the group consisting of hydrogen (-H), methyl group (-CH 3 ) and carboxylic acid group (-COOH), Provided that any one of X 3 , Y 3 and Z 3 is hydrogen; And R 8 represents a carboxylic acid group (-COOH) or a nitrile group (-CN).

본 발명의 일 구현예에 따르는 콘크리트 혼화제는 상기 화학식 1의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a) 10중량부 내지 60중량부, 상기 화학식 2의 불포화 아민계 화합물(b) 5중량부 내지 30중량부 및 상기 화학식 3의 불포화 음이온성 유기 화합물(c) 10중량부 내지 40중량부를 포함할 수 있다. Concrete admixture according to an embodiment of the present invention is 10 to 60 parts by weight of the unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound (a) of Formula 1, 5 parts by weight of unsaturated amine compound (b) of Formula 2 To 30 parts by weight and 10 to 40 parts by weight of the unsaturated anionic organic compound (c) of the formula (3).

상기 콘크리트 혼화제에 포함되는 공중합체의 중량평균 분자량(Mw)은 5,000 내지 150,000이다. 또한, 상기 화학식 1에서 m은 6 내지 50일 수 있다. The weight average molecular weight (Mw) of the copolymer included in the concrete admixture is 5,000 to 150,000. In addition, m in Formula 1 may be 6 to 50.

상기 화학식 1의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물은 불포화 유기산과 우레탄 유도체-폴리옥시알킬렌을 부가하여 제조될 수 있다. The unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound of Formula 1 may be prepared by adding an unsaturated organic acid and a urethane derivative-polyoxyalkylene.

상기 화학식 2의 불포화 아민계 화합물은 불포화 유기산과 아민계 유도체를 부가하여 제조될 수 있다. The unsaturated amine compound of Formula 2 may be prepared by adding an unsaturated organic acid and an amine derivative.

상기 화학식 3의 불포화 음이온성 유기 화합물은 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산, 이타콘산, 시트라콘산, 푸마르산; 이들의 1 가 금속염, 2 가 금속염, 암모늄기, 유기 아민기 및 이들의 무수물로 이루어지는 그룹으로부터 선택될 수 있다.The unsaturated anionic organic compound of Formula 3 may be acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, fumaric acid; It may be selected from the group consisting of monovalent metal salts thereof, divalent metal salts, ammonium groups, organic amine groups and anhydrides thereof.

본 발명에 따르는 콘크리트 혼화제는 콘크리트의 고강도, 고내구화 지향에 따른 단위수량 저감과 조기 강도 발현을 통한 콘크리트 구조물의 공사 기간 단축 및 조기 강도 발현할 수 있다. Concrete admixture according to the present invention can reduce the construction period and early strength of the concrete structure through the reduction of unit quantity and early strength according to the high strength, high durability of the concrete.

도 1은 실시예 1과 비교예 1에서 제조한 공중합체의 총 유기 탄소 분석 그래프로, (a) 실시예 1에서 제조한 공중합체의 총 유기 탄소 분석 결과이고, (b) 비교예 2에서 제조한 공중합체의 총 유기 탄소 분석 결과이다.1 is a graph of the total organic carbon analysis of the copolymers prepared in Example 1 and Comparative Example 1, (a) the total organic carbon analysis of the copolymer prepared in Example 1, (b) prepared in Comparative Example 2 Total organic carbon analysis of one copolymer.

본 명세서에서, 용어 '콘크리트 조성물'은 콘크리트 시공체를 제조하기 위한 시멘트, 물 등을 포함하는 여러 가지 성분의 혼합물을 말하며, 본원에서는 '시멘트 조성물'과 상호교환적으로 사용한다. As used herein, the term 'concrete composition' refers to a mixture of various components including cement, water, etc. for producing a concrete construction body, and is used herein interchangeably with 'cement composition'.

본 발명은 1종 이상의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a), 1종 이상의 불포화 아민계 화합물(b) 및 1종 이상의 불포화 음이온성 화합물(c)을 함유하는 화합물을 중합개시제(d)와 함께 중합시킴으로써 수득되는 공중합체, 및 이를 포함하는 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제에 관한 것이다.The present invention provides a polymerization initiator (d) for a compound containing at least one unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound (a), at least one unsaturated amine compound (b) and at least one unsaturated anionic compound (c). ), And copolymers obtained by polymerizing together with early strength developing concrete admixtures comprising the same.

본 발명에 따르는 공중합체는 기본적으로 3원 공중합체라고 할 수 있으며, 상기 언급된 3종의 화합물이 공중합되는 한 기타 화합물도 함께 공중합될 수 있다. 즉, 본 발명에 따르는 공중합체는 상기 언급된 3원 공중합체로 제한되는 것은 아니며, 상기 언급된 3종의 화합물 이외에 이들 화합물과 공중합될 수 있는 다른 화합물이 함께 첨가되어 공중합될 수 있다. 상기 언급된 3종의 화합물이 아닌 다른 화합물이 함께 공중합되는 경우, 상기 언급된 3종의 화합물이 공중합되는 화합물의 구성성분 중의 주성분인 것이 바람직하다.The copolymer according to the present invention can be basically referred to as a ternary copolymer, and other compounds can be copolymerized together as long as the above-mentioned three compounds are copolymerized. That is, the copolymer according to the present invention is not limited to the above-mentioned tertiary copolymer, and other compounds which may be copolymerized with these compounds in addition to the above-mentioned three compounds may be added together and copolymerized. When compounds other than the above-mentioned three compounds are copolymerized together, it is preferable that the above-mentioned three compounds are the main components in the constituents of the compound to be copolymerized.

상기 언급된 3종의 각 화합물은 단독으로 사용될 수 있거나, 둘 이상이 조합되어 사용될 수 있다. 상기 화합물을 포함하는 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체는 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄이 측쇄로서 주사슬에 결합되어 있으며, 주쇄에 아민계 화합물이 결합되어 있는 구조를 갖는 공중합체로서, 측쇄 내에 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄을 함유하며, 주쇄에 아민계 화합물이 존재하는 공중합체이다.Each of the three compounds mentioned above may be used alone or in combination of two or more thereof. The copolymer for the early strength-expressing concrete admixture containing the compound is a copolymer having a structure in which (meth) polyoxyalkylene urethane is bonded to the main chain as a side chain and an amine compound is bonded to the main chain, It is a copolymer containing (meth) polyoxyalkylene urethane and in which an amine compound exists in a principal chain.

본 발명에 따르는 공중합체는 화학식 1의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a)로부터 유래한 반복단위에 함유되어 있는 입체 장애(steric hindrance)를 가지는 비이온성 친수성기인 (메트)폴리옥시알킬렌기로 인해 친수성 및 콘크리트 조성물의 분산력을 갖게 된다. 또한, 본 발명에 따르는 공중합체는 화학식 2의 불포화 아민계 화합물(b)로부터 유래하는 반복단위에 함유되어 있는 아민기로 인해 상기 공중합체가 콘크리트 조성물 중의 시멘트의 수화 반응을 촉진시키는 특성을 가질 수 있게 되고, 화학식 3의 불포화 음이온성 화합물(c)로부터 유래된 반복단위에 함유되어 있는 음이온기로 인해 상기 공중합체는 콘크리트 조성물 중의 시멘트 입자 표면에 보다 잘 흡착되는 특성을 가질 수 있게 된다. 또한, 상기와 같은 화합물의 중합조성비를 한정함으로써 본 발명의 효과가 나타날 수 있다.The copolymer according to the present invention is a (meth) polyoxyalkyl which is a nonionic hydrophilic group having steric hindrance contained in a repeating unit derived from the unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound (a) of the formula (1). The len group gives the hydrophilicity and the dispersibility of the concrete composition. In addition, the copolymer according to the present invention is due to the amine group contained in the repeating unit derived from the unsaturated amine compound (b) of formula (2) so that the copolymer can have the property of promoting the hydration reaction of the cement in the concrete composition In addition, the anionic group contained in the repeating unit derived from the unsaturated anionic compound (c) of Formula 3 allows the copolymer to have a better adsorption property on the surface of the cement particles in the concrete composition. In addition, the effect of the present invention can be exhibited by limiting the polymerization composition ratio of the compound as described above.

구체적으로는 본 발명에 따르는 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체는 단위 화합물인 음이온기를 지닌 화합물 내에 적어도 1종의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a) 10중량부 내지 60중량부, 불포화 아민계 화합물(b) 5중량부 내지 30중량부 및 불포화 음이온성 화합물(c) 10중량부 내지 40중량부를 포함한다. Specifically, the copolymer for early strength-expressing concrete admixtures according to the present invention is 10 parts by weight to 60 parts by weight of at least one unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound (a) in a compound having an anionic group as a unit compound, unsaturated 5 to 30 parts by weight of the amine compound (b) and 10 to 40 parts by weight of the unsaturated anionic compound (c).

상기 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체의 중량 평균 분자량(Mw)은 바람직하게는 5,000 내지 150,000이다. 상기 중량 평균 분자량이 5,000 보다 적을 경우 시멘트 및 콘크리트 조성물의 초기 분산성이 현저히 떨어져 작업성이 개선되지 않으며, 상기 중량 평균 분자량이 150,000을 초과할 경우, 시멘트 및 콘크리트 조성물의 경시적인 분산 보유성이 충분히 개선되지 않을 수 있으며 충분한 작업성을 제공하지 않을 수 있다. The weight average molecular weight (Mw) of the copolymer for early strength-expressing concrete admixtures is preferably 5,000 to 150,000. When the weight average molecular weight is less than 5,000, the initial dispersibility of the cement and concrete composition is remarkably poor, and workability is not improved. When the weight average molecular weight is more than 150,000, the dispersion retention over time of the cement and concrete composition is sufficient. It may not be improved and may not provide sufficient workability.

조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체의 중량 평균 분자량은 겔투과 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography; 이하, "GPC"라 함)에 의해 측정했을 때의 중량 평균 분자량이며, 폴리에틸렌글리콜 당량으로 표현된다. 하기의 GPC 측정 조건에 의해 측정하는 것이 바람직하다.The weight average molecular weight of the copolymer for early strength-expressing concrete admixtures is a weight average molecular weight measured by Gel Permeation Chromatography (hereinafter referred to as "GPC"), and is expressed in polyethylene glycol equivalents. It is preferable to measure by the following GPC measurement conditions.

GPCGPC 분자량 측정 조건 Molecular Weight Measurement Condition

사용 컬럼: Ultrahydrogel Linear + Ultrahydrogel 120PKGD WatersUse column: Ultrahydrogel Linear + Ultrahydrogel 120PKGD Waters

용리액: 나트륨 나이트레이트 5g을 물 1,000g에 용해시킨 용액Eluent: a solution of 5 g of sodium nitrate dissolved in 1,000 g of water

용리액의 유속: 0.8㎖/minFlow rate of eluent: 0.8 ml / min

컬럼 온도: 40℃Column temperature: 40 ℃

표준 샘플: Poly Ethylene Glycol, 최대피크(peak-top) 분자량(Mp) 272500, 219300, 85000, 46000, 24000, 12600, 7100, 4250 및 1470Standard samples: Poly Ethylene Glycol, peak-top molecular weight (Mp) 272500, 219300, 85000, 46000, 24000, 12600, 7100, 4250 and 1470

검출기: Waters differential refractive index detector
Detector: Waters differential refractive index detector

이하에서는 본 발명에 따르는 공중합체의 화합물 성분을 구성하는 화합물에 대해 구체적으로 서술할 것이다.Hereinafter, the compounds constituting the compound component of the copolymer according to the present invention will be described in detail.

(1) 불포화 ((1) unsaturated ( 메트MET )) 폴리옥시알킬렌Polyoxyalkylene 우레탄 화합물(a) Urethane Compound (a)

본 발명에 따르는 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체를 구성하는 성분 중 하나인 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a)는 중합 가능한 불포화 작용기, 우레탄 유도체 및 옥시알킬렌 사슬을 함유하고, 우레탄 결합으로 연결된 구조이며, 하기 화학식 1로 나타낼 수 있다.Unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound (a), which is one of the components constituting the copolymer for the early strength-expressing concrete admixture according to the present invention, contains a polymerizable unsaturated functional group, a urethane derivative and an oxyalkylene chain, and It is a structure connected by a bond, it can be represented by the following formula (1).

화학식 1Formula 1

Figure pat00007
Figure pat00007

상기 화학식 1에서, X1, Y1 및 Z1는 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, 각각 수소(-H), 메틸기(-CH3) 또는 카르복실산기(-COOH)이고, R1은 탄소수 1내지 6의 탄화수소기 또는 케톤기이고, R2은 탄소수 6개의 방향족기, 탄소수 3 내지 12의 환형 탄화수소기 또는 탄소수 1 내지 6의 탄화수소기이고, R3은 수소(-H), 또는 탄소수 1내지 6의 탄화수소기이고, PlO는 1종 또는 2종 이상의 탄소수 2 내지 20의 옥시알킬렌기이고, m은 옥시알킬렌기의 평균부가 몰수로서 2 내지 100의 정수이며, n은 반복 단위의 평균 부가 몰수로서 1 내지 50의 정수이고, 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물에서의 총 옥시알킬렌기의 평균 부가 몰수 (m*n+m)는 50 내지 100의 정수이다.In Chemical Formula 1, X 1 , Y 1 and Z 1 are the same as or different from each other independently, and each is hydrogen (-H), methyl group (-CH 3 ) or carboxylic acid group (-COOH), and R 1 is carbon number 1 Is a hydrocarbon group or ketone group of 6 to 6, R 2 is an aromatic group having 6 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, R 3 is hydrogen (-H), or 1 to and 6 hydrocarbon group, and P l O is one kind or two kinds of a carbon number of 2 to 20 or more oxyalkylene group, m is an integer from 2 to 100 as a mean molecular number of added oxyalkylene group, n is the average addition the repeating unit It is an integer of 1-50 as molar number, and the average added mole number (m * n + m) of the total oxyalkylene group in an unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound is an integer of 50-100.

상기 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a)는 평균 부가 몰수(n)가 1 내지 50몰인 폴리옥시알킬렌-우레탄 유도체 사슬을 갖는다. 상기 평균 부가 몰수가 상기 범위 내인 경우, 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a)가 시멘트 조성물에서 입체 장애 효과 기능을 충분히 제공할 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 반복 단위의 평균 부가 몰수는 3몰 내지 30몰이다.The unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound (a) has a polyoxyalkylene-urethane derivative chain having an average added mole number n of 1 to 50 moles. When the average added mole number is within the above range, the unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound (a) can sufficiently provide the steric hindrance effect function in the cement composition. More preferably, the average added mole number of the said repeating unit is 3 mol-30 mol.

상기 화학식 1에서 PlO로 표시된 옥시알킬렌기는 1종 또는 2종 이상의 탄소수 2 내지 20의 알킬렌 옥사이드 부가물이다. 이러한 알킬렌 옥사이드 부가물은 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드 및 이소부틸렌 옥사이드와 같은 1종 또는 2종 이상의 알킬렌 옥사이드로부터 유래된 구조를 갖는다.In Formula 1 is an oxyalkylene group of the alkylene oxide addition product alone or in combination of two or more of 2 to 20 carbon atoms represented by P l O. Such alkylene oxide adducts have a structure derived from one or two or more alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide and isobutylene oxide.

상기 PlO로 나타내는 1종 또는 2종 이상의 옥시알킬렌기는 동일한 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a) 내에서 임의의 첨가 방식, 즉, 무작위 첨가, 블록 첨가, 교대 첨가 등에 의해 첨가될 수 있다. 상기 PlO가 2종 이상의 옥시알킬렌기로 이루어진 경우, 이들은 블록상으로 부가되거나 또는 불규칙하게 부가될 수 있다. The P l O by one or more, alone or in combination of two or represent oxyalkylene groups any added in the same unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound (a) method, i.e., random addition, block addition, the addition by alternately adding Can be. If the P l O is made up of two or more oxyalkylene groups, these may be added to add or irregular, into blocks.

상기 PlO로 나타내는 옥시알킬렌기의 평균 부가 몰수(m)는 바람직하게는 2 내지 100의 정수이다. m이 2 미만인 경우, 사슬의 유연성이 떨어져 시멘트 입자 등을 분산시키기에 충분한 입체 장애가 얻어질 수 없으며 옥시알킬렌기의 친수성도 분산력을 나타내기에 불충분해질 수 있다. m이 100 초과인 경우, 시멘트 및 콘크리트 조성물의 경시적인 분산 유지 성능이 떨어져 작업성을 충분히 개선시킬 수 없다. 더욱 바람직하게, 상기 옥시알킬렌기의 평균 부가 몰수(m)는 6 내지 50이다. 상기 옥시알킬렌기의 평균 부가 몰수(m)가 상기 범위일 경우, 사슬의 유연성 및 친수성이 개선이 되어 시멘트 및 콘크리트 조성물의 초기 분산 및 경시적인 분산 유지 성능을 충분히 개선시켜 작업성을 향상시킬 수 있다.Average addition mol number (m) of the oxyalkylene group represented by the above-mentioned l P O is preferably an integer of 2 to 100. When m is less than 2, the flexibility of the chain is poor, and a steric hindrance sufficient to disperse the cement particles and the like cannot be obtained, and the hydrophilicity of the oxyalkylene group may be insufficient to show the dispersing force. If m is greater than 100, the dispersion retention performance of the cement and concrete composition is poor over time, and workability cannot be sufficiently improved. More preferably, the average added mole number (m) of the said oxyalkylene group is 6-50. When the average added mole number (m) of the oxyalkylene group is in the above range, the flexibility and hydrophilicity of the chain may be improved to sufficiently improve the initial dispersion of the cement and concrete compositions and the retention of dispersion over time, thereby improving workability. .

상기 화학식 1의 화합물의 예로 불포화 유기산-폴리옥시알킬렌 우레탄 부가물을 들 수 있다. 불포화 유기산-폴리옥시알킬렌 우레탄 부가물은 폴리옥시알킬렌 우레탄 사슬이 불포화기를 함유하는 유기산에 부가되는 구조를 갖는 임의의 화합물일 수 있다. Examples of the compound of Formula 1 include unsaturated organic acid-polyoxyalkylene urethane adducts. The unsaturated organic acid-polyoxyalkylene urethane adduct may be any compound having a structure in which a polyoxyalkylene urethane chain is added to an organic acid containing an unsaturated group.

상기 화학식 1의 화합물의 제조 방법의 일 예인 불포화 유기산-폴리옥시알킬렌 우레탄 부가 반응은 하기의 반응식 1을 참고하여 간략하게 설명될 수 있다. An unsaturated organic acid-polyoxyalkylene urethane addition reaction, which is one example of a method of preparing the compound of Formula 1, may be briefly described with reference to Scheme 1 below.

반응식 1Scheme 1

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 반응식 1에서, R'은 수소기 또는 메틸기이고, R"은 수산화기(-OH), 또는 탄소수 1 내지 6의 옥시탄화수소기이고, m은 2 내지 100의 정수이고, n은 1 내지 50의 정수이다. In Scheme 1, R 'is a hydrogen group or a methyl group, R "is a hydroxyl group (-OH), or an oxyhydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, m is an integer of 2 to 100, n is an integer of 1 to 50 to be.

상기 반응식 1을 참조하면, 상기 우레탄 유도체와 디올을 부가시켜 우레탄 화합물을 생성하고, 그 후 상기 생성된 우레탄 화합물을 불포화 유기산 또는 불포화 알코올과 반응시킨다. 상기 우레탄 유도체의 예는 방향족 탄화수소기, 환형 탄화수소기 또는 선형 탄화수소기를 가진 디이소시아네이트 유도체를 들 수 있다. 방향족, 환형 또는 선형 탄화수소기를 가진 디이소시아네이트 유도체는, 보다 구체적으로, 예를 들어 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 메틸렌디페닐-4,4'-디이소시아네이트, 테트라메틸-1,3-자일렌 디이소시아네이트, 파라-페닐렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 이소프론 디이소시아네이트 또는 사이클로헥실메탄 디이소시아네이트이고, 이에 한정되는 것은 아니다. Referring to Scheme 1, the urethane derivative and the diol are added to produce a urethane compound, and then the resulting urethane compound is reacted with an unsaturated organic acid or unsaturated alcohol. Examples of the urethane derivatives include diisocyanate derivatives having aromatic hydrocarbon groups, cyclic hydrocarbon groups or linear hydrocarbon groups. Diisocyanate derivatives having aromatic, cyclic or linear hydrocarbon groups are more specifically, for example, 2,4-toluene diisocyanate, methylenediphenyl-4,4'-diisocyanate, tetramethyl-1,3-xylene di Isocyanate, para-phenylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, isopron diisocyanate or cyclohexylmethane diisocyanate.

또한, 상기 디올의 예는 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 또는 부틸렌 글리콜 이소부틸렌 글리콜을 들 수 있다. In addition, examples of the diol include polyethylene glycol, propylene glycol, or butylene glycol isobutylene glycol.

상기 반응에서 사용될 수 있는 불포화 유기산의 예로는, 예를 들어 아크릴산, 메트아크릴산과 같은 모노카르복실산; 및 말레인산, 이타콘산, 시트라콘산, 푸마르산 등, 및 이들의 1 가 금속염, 2 가 금속염, 암모늄염 또는 유기 아민염 중 하나, 또는 이들의 무수물과 같은 디카르복실산이다. 불포화 알코올로는, 예를 들어 비닐 알코올, (메트)알릴 알코올, 3-부텐-1-올, 이소프렌 알코올, 3-메틸-2-부텐-1-올, 2-메틸-3-부텐-1-올, 2-메틸-3-부텐-2-올 및 2-메틸-2-부텐-1-올 등이 있다. Examples of unsaturated organic acids that can be used in the reaction include, for example, monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid; And dicarboxylic acids such as maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, fumaric acid, and the like, and monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts or organic amine salts thereof, or anhydrides thereof. As an unsaturated alcohol, it is vinyl alcohol, (meth) allyl alcohol, 3-butene-1-ol, isoprene alcohol, 3-methyl-2- buten-1-ol, 2-methyl-3- butene-1-, for example. Ol, 2-methyl-3-buten-2-ol, 2-methyl-2-buten-1-ol and the like.

본 발명의 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체 제조 시 상기 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a)은 10중량부 내지 60중량부로 포함된다. 상기 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a)의 함량이 10중량부 미만인 경우, 콘크리트 조성물의 감수력과 작업성이 충분히 개선될 수 없게 되고, 상기 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a)로부터 유래된 구조 단위의 비율이 60중량부 초과인 경우, 시멘트 입자 표면에 흡착할 수 있는 흡착기가 충분하지 않아 시멘트 및 콘크리트 조성물의 초기 분산 성능이 떨어진다. 더욱 바람직하게는 상기 비율은 30중량부 내지 60중량부이다. The unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound (a) is included in an amount of 10 parts by weight to 60 parts by weight when preparing a copolymer for early strength-expressing concrete admixture of the present invention. When the content of the unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound (a) is less than 10 parts by weight, the susceptibility and workability of the concrete composition cannot be sufficiently improved, and the unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound When the proportion of the structural unit derived from (a) is more than 60 parts by weight, there is not enough adsorber capable of adsorbing to the surface of the cement particles, resulting in poor initial dispersion performance of the cement and concrete composition. More preferably, the ratio is 30 parts by weight to 60 parts by weight.

상기 불포화 유기산-폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물은 우레탄 유도체기와 같은 딱딱한(hard) 부분과 폴리에틸렌 글리콜과 같은 부드러운(soft) 부분을 동시에 가지는 비이온 친수성 화합물로, 본 발명에 따르는 콘크리트 혼화제용 공중합체 중에서 측쇄로 존재한다.
The unsaturated organic acid-polyoxyalkylene urethane compound is a nonionic hydrophilic compound having both a hard portion such as a urethane derivative group and a soft portion such as polyethylene glycol, and is a side chain in the copolymer for concrete admixture according to the present invention. Exists as.

(2) 불포화 (2) unsaturated 아민계Amine 화합물(b) Compound (b)

본 발명에 따르는 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체를 구성하는 성분 중 하나인 불포화 아민계 화합물(b)는 중합 가능한 불포화기 및 아민계 작용기를 함유하고, 에스터 결합으로 연결된 구조로, 하기 화학식 2로 나타낸다.Unsaturated amine compound (b), which is one of the components constituting the copolymer for early strength-expressing concrete admixtures according to the present invention, contains a polymerizable unsaturated group and an amine functional group and is connected by an ester bond. Indicates.

화학식 2Formula 2

Figure pat00009
Figure pat00009

상기 화학식 2에서, X2, Y2 및 Z2는 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 각각 수소(-H) 또는 메틸기(-CH3)이고, 단 X2, Y2 및 Z2 중 어느 하나는 수소이고, R4는 탄소수 1 내지 6의 탄화수소기 또는 케톤기이고, R5는 탄소수 1 내지 6의 탄화수소기이고, 및 R6 및 R7은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 각각 수소(-H), 수산화기(-OH), 및 탄소수 1 내지 6의 알킬 알코올기로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. In Chemical Formula 2, X 2 , Y 2, and Z 2 are the same as or different from each other independently, and are each hydrogen (—H) or a methyl group (—CH 3 ), provided that any one of X 2 , Y 2, and Z 2 is Hydrogen, R 4 is a hydrocarbon group or ketone group having 1 to 6 carbon atoms, R 5 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and R 6 and R 7 are the same as or different from each other independently, and each hydrogen (-H ), A hydroxyl group (-OH), and an alkyl alcohol group having 1 to 6 carbon atoms.

상기 화학식 2로 나타내는 불포화 아민계 화합물(b)은 예를 들어 불포화 유기산-아민계 화합물이다. 상기 불포화 유기산-아민계 화합물은 유기 아민계 화합물이 불포화기를 함유하는 유기산에 부가되는 구조를 갖는 임의의 화합물일 수 있다.The unsaturated amine compound (b) represented by the formula (2) is, for example, an unsaturated organic acid-amine compound. The unsaturated organic acid-amine compound may be any compound having a structure in which the organic amine compound is added to an organic acid containing an unsaturated group.

상기 화학식 2의 화합물은 예를 들어 불포화 유기산-아민계 화합물 부가 반응으로 하기의 반응식 2에 예시된 방법에 따라 제조될 수 있다. The compound of Formula 2 may be prepared according to the method illustrated in Scheme 2 below, for example, by an unsaturated organic acid-amine compound addition reaction.

Figure pat00010
Figure pat00010

상기 반응식 2에서, R100은 수소기(-H) 또는 메틸기(-CH3)이며, 및 R101은 수소기(-H) 또는 옥시알킬렌기이다. In Scheme 2, R 100 is a hydrogen group (-H) or a methyl group (-CH 3 ), and R 101 is a hydrogen group (-H) or an oxyalkylene group.

상기 반응식 2을 참조하면, 불포화 유기산 또는 불포화 알코올과 유기 아민을 에스터 반응시켜 불포화 유기산-유기 아민 부가물이 수득된다. Referring to Scheme 2, an unsaturated organic acid-organic amine adduct is obtained by esterifying an unsaturated organic acid or unsaturated alcohol with an organic amine.

상기 불포화 유기산-유기 아민 부가물을 제조하기 위하여 사용되는 유기 아민의 예로는 아민에 수산화기 또는 선형의 알킬 알코올이 부가된 유기 아민 유도체를 들 수 있다. 보다 구체적으로, 수산화기 또는 선형의 알킬 알코올을 가진 유기 아민 유도체는, 예를 들어 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 디에탄올 이소프로판올 아민, 에탄올 이소프로판올 아민, 디이소프로판올 에탄올 아민, 트리이소프로판올 아민 등을 들 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. Examples of the organic amine used to prepare the unsaturated organic acid-organic amine adduct include an organic amine derivative in which a hydroxyl group or a linear alkyl alcohol is added to the amine. More specifically, examples of the organic amine derivative having a hydroxyl group or a linear alkyl alcohol include, for example, diethanolamine, triethanolamine, diethanol isopropanol amine, ethanol isopropanol amine, diisopropanol ethanol amine, triisopropanol amine, and the like. It is not limited to this.

또한, 상기 반응에서 사용될 수 있는 불포화 유기산의 예로는, 예를 들어 아크릴산, 메트아크릴산과 같은 모노카르복실산; 및 말레인산, 이타콘산, 시트라콘산, 푸마르산 등, 및 이들의 1 가 금속염, 2 가 금속염, 암모늄염 또는 유기 아민염 중 하나, 또는 이들의 무수물과 같은 디카르복실산이 적합하며, 불포화 알코올로는, 예를 들어, 비닐 알코올, (메트)알릴 알코올, 3-부텐-1-올, 이소프렌 알코올, 3-메틸-2-부텐-1-올, 2-메틸-3-부텐-1-올, 2-메틸-3-부텐-2-올 및 2-메틸-2-부텐-1-올 등이 적합하다. In addition, examples of the unsaturated organic acid that can be used in the reaction include, for example, monocarboxylic acids such as acrylic acid and methacrylic acid; And dicarboxylic acids such as maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, fumaric acid and the like, and monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts or organic amine salts thereof, or anhydrides thereof, and as the unsaturated alcohol, For example, vinyl alcohol, (meth) allyl alcohol, 3-butene-1-ol, isoprene alcohol, 3-methyl-2-buten-1-ol, 2-methyl-3-buten-1-ol, 2- Methyl-3-buten-2-ol and 2-methyl-2-buten-1-ol and the like are suitable.

본 발명의 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체 제조 시 상기 불포화 아민계 화합물(b)은 5중량부 내지 30중량부로 포함된다. 상기 불포화 아민계 화합물 (b)의 함량이 5중량부 미만일 경우, 콘크리트 조성물의 조기 강도 발현이 충분히 개선될 수 없게 되며, 30중량부 이상일 경우, 콘크리트 조성물의 감수력과 작업성이 충분히 개선될 수 없다. 더욱 바람직하게, 상기 불포화 아민계 화합물(b)의 함량은 15중량부 내지 25중량부이다. The unsaturated amine compound (b) is included in an amount of 5 parts by weight to 30 parts by weight when preparing a copolymer for early strength-expressing concrete admixture of the present invention. When the content of the unsaturated amine compound (b) is less than 5 parts by weight, the early strength of the concrete composition may not be sufficiently improved, and when more than 30 parts by weight, the susceptibility and workability of the concrete composition may be sufficiently improved. none. More preferably, the content of the unsaturated amine compound (b) is 15 parts by weight to 25 parts by weight.

상기 불포화 유기산-유기 아민 부가물과 같은 불포화 아민계 화합물(b)은 화합물 내에 중합이 가능한 불포화기와 측쇄로 존재하는 유기 아민계가 동시에 존재하는 화합물로, 상기 불포화 아민계 화합물(b)로부터 유래한 부분은 본 발명에 따르는 콘크리트 혼화제용 공중합체 내에서 콘크리트 조성물의 조기 강도 발현에 기여한다.
An unsaturated amine compound (b), such as the unsaturated organic acid-organic amine adduct, is a compound in which a polymerizable unsaturated group and a side chain-containing organic amine are present at the same time, and a portion derived from the unsaturated amine compound (b). Contributes to the early strength development of the concrete composition in the copolymer for concrete admixtures according to the invention.

(3) 불포화 (3) unsaturated 음이온성Anionic 유기 화합물(c) Organic compound (c)

본 발명의 불포화 음이온성 유기 화합물(c)는 중합 가능한 불포화기 및 음이온을 형성할 수 있는 기를 갖는 화합물들 중 임의의 것 일 수 있다. 불포화 카르복실산 화합물 또는 불포화 니트릴계 화합물이 바람직하다. 이는 하기 화학식 3으로 나타낸다.The unsaturated anionic organic compound (c) of the present invention may be any of compounds having a polymerizable unsaturated group and a group capable of forming an anion. Preferred are unsaturated carboxylic acid compounds or unsaturated nitrile compounds. This is represented by the following formula (3).

화학식 3Formula 3

Figure pat00011
Figure pat00011

상기 화학식 3에서, X3, Y3 및 Z3은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 각각 수소(-H), 메틸기(-CH3) 및 카르복실산기(-COOH)로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 단 X3, Y3 및 Z3 중 어느 하나는 수소이고; 및 R8는 카르복실산기(-COOH) 또는 니트릴기(-CN)를 나타낸다. In Formula 3, X 3 , Y 3 and Z 3 are the same as or different from each other independently, and are each selected from the group consisting of hydrogen (-H), methyl group (-CH 3 ) and carboxylic acid group (-COOH), Provided that any one of X 3 , Y 3 and Z 3 is hydrogen; And R 8 represents a carboxylic acid group (-COOH) or a nitrile group (-CN).

상기 불포화 음이온성 유기 화합물은, 예를 들어 불포화 모노카르복실산 화합물, 불포화 디카르복실산 화합물 및 불포화 니트릴계 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. The unsaturated anionic organic compound can be selected from the group consisting of, for example, unsaturated monocarboxylic acid compounds, unsaturated dicarboxylic acid compounds and unsaturated nitrile compounds.

상기 불포화 모노카르복실산 화합물은 하나의 불포화기 및 분자 내에 카르복실산 음이온을 형성할 수 있는 작용기를 갖는 화합물 중 임의의 것이 될 수 있다. 상기 불포화 모노카르복실산 화합물의 예로서, 아크릴산, 메트아크릴산에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. The unsaturated monocarboxylic acid compound may be any of compounds having one unsaturated group and a functional group capable of forming a carboxylic acid anion in the molecule. Examples of the unsaturated monocarboxylic acid compound may be selected from acrylic acid and methacrylic acid, but are not limited thereto.

상기 불포화 디카르복실산 화합물은 하나의 불포화기 및 분자 내에 카르복실 음이온을 형성할 수 있는 2개의 작용기(functional group)를 갖는 화합물들 중 임의의 것이 될 수 있다. 상기 불포화 디카르복실산 화합물의 예로서, 말레인산, 이타콘산, 시트라콘산, 푸마르산 등, 및 이들의 1 가 금속염, 2 가 금속염, 암모늄염 또는 유기 아민염 중 하나, 또는 이들의 무수물 중에서 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.The unsaturated dicarboxylic acid compound may be any of compounds having one unsaturated group and two functional groups capable of forming carboxyl anions in the molecule. Examples of the unsaturated dicarboxylic acid compound may be selected from maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, fumaric acid, and the like, and monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts or organic amine salts thereof, or anhydrides thereof. It is not limited thereto.

상기 불포화 니트릴계 화합물은 하나의 불포화기 및 니트릴기를 갖는 화합물들 중 임의의 것이 될 수 있다. 불포화 니트릴계 화합물의 예로서, 아크릴로니트릴이 선택될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. The unsaturated nitrile compound may be any of compounds having one unsaturated group and a nitrile group. As an example of the unsaturated nitrile compound, acrylonitrile may be selected, but is not limited thereto.

본 발명의 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체 제조 시 상기 불포화 음이온성 유기 화합물(c) 은 10중량부 내지 40중량부이다. 상기 불포화 음이온성 유기 화합물(c)가 10중량부 미만일 경우에는 중합체가 시멘트 입자에 충분히 흡착될 수 없으며, 40중량부를 초과할 경우에는 콘크리트의 경시적인 분산 유지성능을 발휘하는데 악영향을 미칠 수 있다. 더욱 바람직하게는, 15중량부 내지 30중량부이다.The unsaturated anionic organic compound (c) is 10 parts by weight to 40 parts by weight when preparing a copolymer for early strength-expressing concrete admixture of the present invention. If the unsaturated anionic organic compound (c) is less than 10 parts by weight, the polymer may not be sufficiently adsorbed to the cement particles, and if it exceeds 40 parts by weight, it may adversely affect the performance of maintaining the dispersion of concrete over time. More preferably, it is 15 weight part-30 weight part.

또한, 본 발명에 따르는 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체를 이루는 단위 화합물로는 상기 3종의 화합물 또는 화합물(a, b 및 c) 이외의 제4의 화합물 성분이 추가될 수도 있다. 이처럼 제4의 성분이 더욱 포함될 경우 그 비율은 0중량부 내지 30중량부인 것이 바람직하다. 제 4의 성분은 포함되지 않는 경우를 0중량부로 표시한다.
In addition, as the unit compound constituting the copolymer for the early strength-expressing concrete admixture according to the present invention, a fourth compound component other than the above three compounds or compounds (a, b and c) may be added. As such, when the fourth component is further included, the ratio is preferably 0 to 30 parts by weight. The case where a 4th component is not included is represented by 0 weight part.

(4) 중합 (4) polymerization 개시제Initiator (d) (d)

상기 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체는 상술한 2종의 화합물 (a, b 및 c)를 중합 개시제 (d)와 함께 중합반응시켜 제조한다. The copolymer for early strength-expressing concrete admixtures is prepared by polymerizing the aforementioned two compounds (a, b and c) together with a polymerization initiator (d).

상기 중합 개시제로는 퍼술페이트염, 과산화수소, 벤조일퍼옥사이드, 아조화합물, 디아실과산화물, 알킬히드로과산화물 등이 바람직하다. 이러한 중합 개시제는 단독 또는 둘 이상 조합하여 사용될 수 있다. As the polymerization initiator, persulfate salt, hydrogen peroxide, benzoyl peroxide, azo compound, diacyl peroxide, alkyl hydroperoxide and the like are preferable. Such polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.

본 발명에 따르는 공중합체의 제조시, 상기 중합 개시제의 함량은 당분야에 공지된 바에 따라 결정할 수 있다.
In preparing the copolymers according to the invention, the content of the polymerization initiator can be determined as known in the art .

(5) 기타 성분 (e)(5) other components (e)

또한 촉진제로서 환원제가 추가로 사용될 수 있다. 상기 환원제로는, 예컨대 나트륨 히드로겐 술파이트, 나트륨 술파이트, 포름 알데히드 나트륨 술폭실레이트, 칼륨 퍼술페이트 및 아스코브산 등과 아민 화합물, 예를 들어, 에틸렌 디아민, 나트륨 에틸렌 디아민 테트라 아세테이트 및 글리신을 조합하여 사용될 수 있다. 상기 환원제를 사용하는 경우 그 사용량은 당분야에 공지된 바에 따라, 적절하게 조절될 수 있다. In addition, reducing agents may further be used as promoters. As the reducing agent, for example, sodium hydrogen sulfite, sodium sulfite, formaldehyde sodium sulfoxylate, potassium persulfate and ascorbic acid and the like and an amine compound such as ethylene diamine, sodium ethylene diamine tetra acetate and glycine Can be used. When the reducing agent is used, the amount thereof may be appropriately adjusted as known in the art.

또한, 필요에 따라 연쇄 이동제가 사용될 수 있으며, 1 종 또는 2종 이상을 조합하여 사용될 수 있다. 상기 연쇄 이동제를 사용하는 경우, 당업자라면, 당분야의 공지된 내용에 따라 그 사용량을 적절하게 조절할 수 있다.
Moreover, a chain transfer agent can be used as needed and can be used 1 type or in combination of 2 or more types. In the case of using the chain transfer agent, those skilled in the art can appropriately adjust the amount used according to the known contents in the art.

이하에서는 상기 3종의 화합물 또는 화합물(a, b 및 c)를 중합 개시제 (d)와 함께 공중합시켜 본 발명에 따르는 콘크리트 혼화제용 공중합체를 제조하는 방법에 대해 서술한다.
Hereinafter, a method for producing a copolymer for concrete admixtures according to the present invention by copolymerizing the three compounds or compounds (a, b and c) with the polymerization initiator (d) will be described.

본 발명의 조기 강도 발현 콘크리트 Early strength development concrete of the present invention 혼화제용Admixture 공중합체의 제조 방법 Method of Preparation of Copolymer

본 발명은 또한 상기 3종의 화합물(a, b 및 c)를 중합 개시제(d)와 함께 공중합시켜 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체를 제조하는 방법을 제공한다. The present invention also provides a method of copolymerizing the three compounds (a, b and c) together with the polymerization initiator (d) to produce a copolymer for early strength development concrete admixtures.

본 발명의 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체의 제조 방법으로는 용액 중합 또는 벌크 중합과 같은 중합법을 들 수 있다. As a manufacturing method of the copolymer for the early strength expression concrete admixtures of this invention, the polymerization method like solution polymerization or bulk polymerization is mentioned.

중합은 배치식(batch), 연속식(continuous), 또는 반연속식(semi-continuous)으로 이루어질 수 있다. The polymerization can be batch, continuous, or semi-continuous.

중합 단계에 필요한 경우 사용되는 용매의 비제한적인 예로는 물, 알코올, 방향족 유기 화합물, 에스테르 및 케톤 등이 있다. 구체적인 예로는, 메틸 알코올, 에틸 알코올, 이소프로필 알코올, 벤젠, 톨루엔, 사이클로헥산, 자일렌, n-헵탄, 에틸 아세테이트, 아세톤, 메틸 에틸 케톤 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용될 수 있거나, 이들 중 둘 이상이 조합 사용될 수 있다.Non-limiting examples of solvents used when necessary for the polymerization step include water, alcohols, aromatic organic compounds, esters and ketones. Specific examples include methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, benzene, toluene, cyclohexane, xylene, n-heptane, ethyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone and the like. These may be used alone, or two or more of them may be used in combination.

상기 언급된 중합법의 예로 반응기에 화합물 성분, 중합 개시제 등을 첨가하는 방법에 관해서는 반응기에 모든 화합물을 충전시킨 후, 이에 중합 개시제를 적하하여 중합을 수행하는 방법; 화합물 성분 중 일부를 반응기에 충전시킨 후, 중합 개시제 및 잔류 화합물 성분을 이에 첨가하여 중합을 수행하는 방법; 또는 반응기에 중합 용매를 충전시킨 후 화합물 성분 및 중합 개시제의 전량을 이에 적하시키는 방법에서 선택된 방법을 들 수 있다. As a method of adding the compound component, a polymerization initiator, etc. to the reactor as an example of the above-mentioned polymerization method, a method of carrying out polymerization by charging all the compounds in the reactor and then dropping the polymerization initiator thereto; Charging some of the compound components into the reactor and then adding the polymerization initiator and the residual compound component thereto to effect polymerization; Or a method selected from a method in which a reactor is charged with a polymerization solvent, and then the total amount of the compound component and the polymerization initiator is added dropwise thereto.

상기 방법은, 중합 개시제 및 화합물 성분을 연속적으로 반응기에 적하하여 첨가하여 중합을 수행하는 것을 포함하는 방법, 연속식 중합을 한 후 2차 중합을 배치식으로 수행하는 것을 포함하는 방법, 또는 배치식 중합 후 연속식으로 2차 중합을 수행하는 것을 포함하는 방법이 바람직하다. 이는 생성되는 공중합체의 분자량을 균일하게 할 수 있으므로, 이로 인해 상기 공중합체를 혼화제로서 포함하는 시멘트 및 콘크리트 조성물에서 감수력과 유동성을 증가시켜 시멘트 및 콘크리트 조성물 내의 분산 유지력이 개선될 수 있기 때문이다.The method includes a step of continuously adding and dropping a polymerization initiator and a compound component into a reactor to perform the polymerization, a method including performing a secondary polymerization in a batch manner after the continuous polymerization, or a batch type Preference is given to a process comprising performing secondary polymerization continuously after polymerization. This is because the molecular weight of the resulting copolymer can be made uniform, which can increase the water-resistance and fluidity in cement and concrete compositions comprising the copolymer as admixtures, thereby improving the retention of dispersion in the cement and concrete compositions. .

조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체는, 구체적으로는 i) 반응기에 용매를 충전하는 단계; ii) 적어도 1종의 상기 화학식 1의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a), 적어도 1종의 상기 화학식 2의 불포화 아민계 화합물 (b), 및 적어도 1종의 상기 화학식 3의 불포화 음이온성 유기 화합물 (c) 및 중합 개시제 (d)를 적하하는 단계; 및 iii) 상기 수득된 반응물을 중합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법; 또는 i) 적어도 1종의 상기 화학식 1의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a), 적어도 1종의 상기 화학식 2의 불포화 아민계 화합물 (b), 적어도 1종의 상기 화학식 3의 불포화 음이온성 유기 화합물 (c) 중 적어도 하나의 화합물 또는 화합물 성분과 용매를 충전하는 단계; ii) 나머지 화합물 또는 화합물 성분, 및 중합 개시제(d)를 적하하는 단계; 및 iii) 상기 수득된 반응물을 중합하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다. Copolymers for early strength development concrete admixtures, specifically, i) filling the reactor with a solvent; ii) at least one unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound of formula (a), at least one unsaturated amine compound (b) of formula (2), and at least one unsaturated of formula (3) Dropping the anionic organic compound (c) and the polymerization initiator (d); And iii) polymerizing the obtained reactant; Or i) at least one unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound of Formula 1 (a), at least one unsaturated amine compound of Formula 2 (b), at least one unsaturated of Formula 3 Charging at least one compound or compound component of the anionic organic compound (c) and a solvent; ii) dropping the remaining compound or compound component and the polymerization initiator (d); And iii) polymerizing the obtained reactant.

상기 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체의 제조 방법은 상기 단계를 거쳐 수득된 공중합체를 알칼리성 물질로 중화하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 알칼리성 물질은 예를 들어, 1가 및 2가 금속의 수산화물, 클로라이드, 암모니아 및 유기 아민 중에서 선택될 수 있다. The method of preparing the copolymer for the early strength-expressing concrete admixture may further include neutralizing the copolymer obtained through the above step with an alkaline material. The alkaline material may be selected from among hydroxides, chlorides, ammonia and organic amines of monovalent and divalent metals, for example.

상기 중합 반응에는 중합 개시제 (d)와 더불어 적어도 하나의 촉진제 (e)가 더욱 사용될 수 있다. 상기 촉진제 (e)로는 환원제가 사용될 수 있다. 상기 환원제에 대한 설명은 상술한 바와 같으며, 중복되는 내용은 생략한다. In the polymerization reaction, at least one accelerator (e) may be further used in addition to the polymerization initiator (d). As the accelerator (e), a reducing agent may be used. Description of the reducing agent is the same as described above, and overlapping content is omitted.

또한, 필요에 따라 사슬 이동제가 사용될 수 있으며, 1 종 또는 2종 이상을 조합하여 사용될 수 있다. 상기 사슬 이동제로는 당분야에 공지된 사슬 이동제를 용이하게 선택하여 사용할 수 있다. Moreover, a chain transfer agent can be used as needed and can be used 1 type or in combination of 2 or more types. As the chain transfer agent, a chain transfer agent known in the art may be easily selected and used.

상기 중합법에서 중합 온도 및 다른 중합 조건은, 사용되는 중합법, 용매, 중합 개시제 및 사슬 이동제에 따라 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 일반적으로 중합 온도는 40℃ 내지 180℃이다. 구체적으로 60℃ 내지 100℃이다. 또한 중합 반응 시간은 약 1시간 내지 약 24시간 범위이다. 구체적으로 2시간 내지 12시간이다. In the polymerization method, the polymerization temperature and other polymerization conditions are preferably appropriately selected depending on the polymerization method, solvent, polymerization initiator and chain transfer agent used. Generally, the polymerization temperature is 40 ° C to 180 ° C. Specifically, it is 60 to 100 ° C. The polymerization reaction time also ranges from about 1 hour to about 24 hours. Specifically, it is 2 to 12 hours.

본 발명에 따르는 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체는 1종 이상이 콘크리트 조성물에 첨가되어 사용될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따르는 공중합체는 콘크리트 혼화제로 콘크리트 조성물로 첨가될 수 있으며, 또한 높은 감수력을 갖는 다른 콘크리트 혼화제와 함께 사용될 수 있다. The copolymer for early strength-expressing concrete admixtures according to the present invention may be used by adding one or more kinds to the concrete composition. Preferably, the copolymer according to the invention can be added to the concrete composition as a concrete admixture, and can also be used with other concrete admixtures having a high sensitivity.

상기 높은 감수력을 갖는 콘크리트 혼화제의 예로서, 우레탄 유도체-폴리에틸렌 글리콜 사슬 길이가 3몰 이상으로 긴 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체를 본질적으로 포함하는 콘크리트 혼화제를 들 수 있다. 상기 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체 형성을 위한 화합물 성분으로는, 필수 성분으로서 불포화 (메톡시)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물, 불포화 아민계 화합물 및 불포화 음이온성기를 함유한 음이온성 유기 화합물을 포함하며, 상기 우레탄 유도체-폴리에틸렌 글리콜 사슬 길이는 3몰 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 6 내지 150몰이며, 더욱더 바람직하게는 10 내지 100 몰이다.As an example of the concrete admixture having high water-resistance, a concrete admixture comprising essentially a copolymer for urethane derivative-polyethylene glycol chain admixture with an early strength-strengthening concrete admixture having a length of 3 mol or more is mentioned. The compound component for forming the copolymer for the early strength-expressing concrete admixture includes an anionic organic compound containing an unsaturated (methoxy) polyoxyalkylene urethane compound, an unsaturated amine compound and an unsaturated anionic group as essential components. The urethane derivative-polyethylene glycol chain length is preferably 3 mol or more, more preferably 6 to 150 mol, even more preferably 10 to 100 mol.

본 발명에 따르는 콘크리트 혼화제용 공중합체를 사용하면 콘크리트 조성물의 슬러리 내의 강알카리 상태에서도 시멘트 입자 표면에 상기 공중합체 주쇄 부분의 다량의 음이온성 흡착기로 인해 흡착 속도가 빠르며, 상기 공중합체 측쇄 부분의 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 유도체가 입체 반반력을 유지하므로, 높은 감수력과 작업성을 확보할 수 있으며, 또한 주쇄에 존재하는 아민계 화합물에 의한 시멘트 수화반응 촉진으로 조기 강도 발현이 가능해진다. 따라서 공기 단축 지향에 따른 조기 강도 발현 콘크리트의 유동성을 조절이 용이하게 됨으로써, 구체적으로는, 높은 감수력을 가지면서도, 동시에 상기 감수력 증가로 물/시멘트 비를 낮춘 상태에서도 타설시의 작업성을 높일 수 있고, 또한 콘크리트 구조물의 조기 강도 발현이 가능하여 콘크리트 건축시 원재료비 절감 효과를 발휘한다. 따라서 물/시멘트(W/C) 비를 증가시키거나 과량의 유동화제를 첨가하여 발생되는 콘크리트의 강도 저하 및 재료 분리 현상을 방지할 수 있으며, 동절기 콘크리트 타설시 거푸집 회전율을 증가시켜 공기를 단축하여 원재료비를 절감시킬 수 있다. 뿐만 아니라 슬러리 상태에서 시공성을 개선하고 콘크리트 구조물의 장기 강도와 내구성 또한 증진시킬 수 있다.
When the copolymer for concrete admixtures according to the present invention is used, the adsorption rate is high due to the large amount of anionic adsorber of the copolymer main chain portion on the surface of the cement particles even in the strong alkali state in the slurry of the concrete composition. Since the meth) polyoxyalkylene urethane derivative maintains steric reaction force, high sensitivity and workability can be ensured, and early strength can be expressed by promoting cement hydration reaction by an amine compound present in the main chain. Therefore, it is easy to control the flowability of the concrete exhibiting early strength according to the shortening direction of air, specifically, it has a high water-resistance and at the same time, the workability at the time of pouring even in a state where the water / cement ratio is lowered by the increase in water-resistance. It can increase, and also the early strength of the concrete structure can be expressed, thereby reducing the raw material cost in concrete construction. Therefore, it is possible to prevent the decrease of strength and material separation caused by increasing water / cement (W / C) ratio or adding excessive fluidizing agent, and to shorten the air by increasing the turnover rate during concrete pouring in winter. Raw material costs can be reduced. In addition, it is possible to improve the workability in the slurry state and to increase the long-term strength and durability of the concrete structure.

이하 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세하게 설명할 것이지만, 상기 실시예는 예시를 위한 목적이며, 본 발명이 이들 실시예에만 국한되는 것은 아니다.Although the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, the above examples are for illustrative purposes, and the present invention is not limited to these examples.

불포화 Desaturation 폴리Poly ( ( 메트MET )) 옥시에틸렌Oxyethylene 우레탄 화합물 제조 Urethane compound

온도계, 교반기, 적하 깔대기, 질소 흡입관 및 환류 응축기가 구비된 유리로 된 1ℓ 반응기에 2,4-톨루엔 디이소시아네이트 26g, 디부틸틴 디라우레이트 0.02g 폴리에틸렌글리콜(에틸렌옥사이드 평균 부가 몰수: 45) 120g을 넣고 반응기 내부를 교반 하에 질소로 정화(purging)하고, 질소 대기 중에 60℃로 가열하였다. 3시간 동안 교반을 한 후, 적하 깔대기를 통해 메트아크릴산 18g, 페노티아진 소량과 순환 용매인 사이클로헥산을 전체 중량부의 외할로 6중량부 투입한다. 이 후, 100℃에서 12시간 동안 반응을 실행한다. 반응 종결 후 80℃에서 감압 증류를 통해 순환 용매를 제거한 후, 불포화기를 가진 폴리(메트)옥시에틸렌 우레탄 화합물(우레탄 유도체-옥시에틸렌 첨가 몰수 45)을 제조하였다.120 g of 2,4-toluene diisocyanate, dibutyltin dilaurate 0.02 g polyethylene glycol (average added mole number: 45) in a 1 liter glass reactor equipped with thermometer, stirrer, dropping funnel, nitrogen suction tube and reflux condenser The reactor was purged with nitrogen under stirring and heated to 60 ° C. in a nitrogen atmosphere. After stirring for 3 hours, 18 g of methacrylic acid, a small amount of phenothiazine and 6 parts by weight of cyclohexane as a circulating solvent were added to a total weight part of the outer shell through a dropping funnel. Thereafter, the reaction is carried out at 100 ° C. for 12 hours. After completion of the reaction, the circulating solvent was removed by distillation under reduced pressure at 80 ° C., and then a poly (meth) oxyethylene urethane compound having an unsaturated group (molecular weight of urethane derivative-oxyethylene addition 45) was prepared.

불포화 Desaturation 아민계Amine 화합물 제조 Compound manufacturing

온도계, 교반기, 적하 깔대기, 질소 흡입관 및 환류 응축기가 구비된 유리로 된 1ℓ 반응기에 에탄올 디이소프로판올 아민 102g, 메트아크릴산 170g, 페노티아진 소량과 순환 용매인 사이클로헥산을 전체 중량부의 외할 6중량부 투입하고 교반한다. 이 후, 100℃에서 12시간 동안 반응을 실행한다. 반응 종결 후 80℃에서 감압 증류를 통해 순환 용매를 제거한 후, 불포화기를 가진 아민계 화합물을 제조하였다.Into a 1-liter glass reactor equipped with a thermometer, agitator, dropping funnel, nitrogen suction tube and reflux condenser, 102 g of ethanol diisopropanol amine, 170 g of methacrylic acid, a small amount of phenothiazine and cyclohexane, a circulating solvent, 6 parts by weight And stir. Thereafter, the reaction is carried out at 100 ° C. for 12 hours. After completion of the reaction to remove the circulating solvent through distillation under reduced pressure at 80 ℃, an amine compound having an unsaturated group was prepared.

실시예Example 1 One

온도계, 교반기, 적하 깔대기, 질소 흡입관 및 환류 응축기가 구비된 유리로 된 1l 반응기에 증류수 285g을 충전하였다. 반응기 내부를 교반 하에 질소로 정화(purging)하고, 질소 대기 중에 80℃로 가열하였다. 이어서 반응기에 상기 반응을 통해 제조된 불포화 폴리(메타)옥시에틸렌 우레탄 화합물(a, 우레탄 유도체-옥시에틸렌 첨가 몰수 45) 170g, 불포화 아민계 화합물(b) 75g, 메트아크릴산 95g및 증류수 50g으로 이루어진 혼합 용액을 5시간에 걸쳐 적하하였다. 동시에 물 50g에 암모늄 퍼설페이트 0.85g을 용해시킨 수용액을 6시간에 걸쳐 이에 적하시켰다.285 g of distilled water was charged to a glass 1 l reactor equipped with a thermometer, stirrer, dropping funnel, nitrogen suction line and reflux condenser. The inside of the reactor was purged with nitrogen under stirring and heated to 80 ° C. in a nitrogen atmosphere. Then, a mixture consisting of 170 g of unsaturated poly (meth) oxyethylene urethane compound (a, number of moles of urethane derivative-oxyethylene addition 45) prepared through the above reaction in the reactor, 75 g of unsaturated amine compound (b), 95 g of methacrylic acid, and 50 g of distilled water The solution was added dropwise over 5 hours. At the same time, an aqueous solution in which 0.85 g of ammonium persulfate was dissolved in 50 g of water was added dropwise thereto over 6 hours.

적하 완료 후, 상기 반응 혼합물을 80℃에서 1시간 동안 유지하였다. 또한 수산화나트륨을 사용하여 반응물의 pH를 6으로 조정하여, 겔 침투 크로마토그래피에 의해 측정하여 폴리에틸렌글리콜 당량 기준으로 표현했을 때 중량평균 분자량이 41,000인 본 발명의 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체 (S-1)을 수득 하였다.After completion of dropping, the reaction mixture was maintained at 80 ° C. for 1 hour. In addition, the copolymer for the early strength-expressing concrete admixture of the present invention having a weight average molecular weight of 41,000 when the pH of the reaction product was adjusted to 6 using sodium hydroxide and measured by gel permeation chromatography and expressed in terms of polyethylene glycol equivalent (S -1) was obtained.

실시예Example 2 내지  2 to 실시예Example 3 3

사용된 화합물의 함량을 하기 표 1에 개시된 양으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조 방법으로 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체 (S-2) 내지 (S-3)을 제조하였다.The copolymers (S-2) to (S-3) for early strength-expressing concrete admixtures were prepared in the same manner as in Example 1, except that the amount of the compound used was in the amount shown in Table 1 below.

비교예Comparative example 1 One

온도계, 교반기, 적하 깔대기, 질소 흡입관 및 환류 응축기가 구비된 유리로 된 1ℓ 반응기에 증류수 285g을 충전하였다. 반응기 내부를 교반 하에 질소로 정화(purging)하고, 질소 대기 중에 80℃로 가열하였다. 이어서 반응기에 불포화 폴리메톡시폴리에틸렌글리콜 모노메트아크릴레이트(옥시에틸렌 첨가 몰수 45) 170g, 불포화 아민계 화합물 (b) 75g, 메트아크릴산 95g 및 증류수 50g으로 이루어진 혼합 용액을 5시간에 걸쳐 적하하였다. 동시에 물 50g 에 암모늄 퍼설페이트 0.85g을 용해시킨 수용액을 6시간에 걸쳐 이에 적하시켰다.285 g of distilled water was charged to a glass 1 L reactor equipped with thermometer, stirrer, dropping funnel, nitrogen suction tube and reflux condenser. The inside of the reactor was purged with nitrogen under stirring and heated to 80 ° C. in a nitrogen atmosphere. Then, a mixed solution consisting of 170 g of unsaturated polymethoxy polyethylene glycol monomethacrylate (mole number of oxyethylene addition 45), 75 g of unsaturated amine compound (b), 95 g of methacrylic acid, and 50 g of distilled water was added dropwise to the reactor over 5 hours. At the same time, an aqueous solution in which 0.85 g of ammonium persulfate was dissolved in 50 g of water was added dropwise thereto over 6 hours.

적하 완료 후, 상기 반응 혼합물을 80℃에서 1시간 동안 유지하였다. 또한 수산화나트륨을 사용하여 반응물의 pH를 6으로 조정하여, 겔 침투 크로마토그래피에 의해 측정하여 폴리에틸렌 글리콜 당량 기준으로 표현했을 때 중량평균 분자량이 39,000인 비교용 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체 (C-1)을 수득 하였다.After completion of dropping, the reaction mixture was maintained at 80 ° C. for 1 hour. The comparative early strength-coating concrete admixture copolymer having a weight average molecular weight of 39,000 when measured by gel permeation chromatography and measured by gel permeation chromatography using sodium hydroxide (C- 1) was obtained.

비교예Comparative example 2 내지  2 to 비교예Comparative example 4 4

비교예 1 과 동일한 방식으로 하기 표 1에 나타난 화합물 조성물을 사용하여 비교용 조기 강도 발현용 콘크리트 혼화제용 공중합체 (C-2) 내지 (C-4)를 제조하였다.In the same manner as in Comparative Example 1, using the compound composition shown in Table 1 below, copolymers (C-2) to (C-4) for concrete admixtures for early strength expression were prepared.

비교예Comparative example 5 5

사용된 화합물의 종류 및 함량을 하기 표 1에 개시된 바와 같이 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 제조 방법으로 조기 강도 발현 콘크리트 혼화제용 공중합체 (C-5)를 제조하였다.A copolymer (C-5) for early strength-expressing concrete admixtures was prepared in the same manner as in Example 1 except that the type and content of the compound used were as described in Table 1 below.

공중합체
No.
Copolymer
No.
공중합체의 조성비 (중량부)Composition ratio of copolymer (parts by weight) 개시제Initiator 용매menstruum 중량 평균 분자량Weight average molecular weight
실시예 1Example 1 S-1S-1 POEU-45:ACM:MAA
= 50:22:28
POEU-45: ACM: MAA
= 50:22:28
APSAPS water 41,00041,000
실시예 2Example 2 S-2S-2 POEU-45:ACM:MAA
= 42:30:28
POEU-45: ACM: MAA
= 42:30:28
APSAPS water 39,80039,800
실시예 3Example 3 S-3S-3 POEU-45:ACM:MAA
= 60:10:30
POEU-45: ACM: MAA
= 60:10:30
APSAPS water 41,00041,000
비교예 1Comparative Example 1 C-1C-1 MPEG-45:ACM:MAA
= 50:22:28
MPEG-45: ACM: MAA
= 50:22:28
APSAPS water 39,00039,000
비교예 2Comparative Example 2 C-2C-2 MPEG-45:ACM:MAA
= 42:30:28
MPEG-45: ACM: MAA
= 42:30:28
APSAPS water 41,00041,000
비교예 3Comparative Example 3 C-3C-3 MPEG-45:ACM:MAA
= 60:10:30
MPEG-45: ACM: MAA
= 60:10:30
APSAPS water 38,00038,000
비교예 4Comparative Example 4 C-4C-4 MPEG-45: MAA
= 70:30
MPEG-45: MAA
= 70:30
APSAPS water 35,70035,700
비교예 5Comparative Example 5 C-5C-5 POEU-45:MAA
= 70:30
POEU-45: MAA
= 70:30
APSAPS water 40,00040,000

POEU-45: 불포화 (메트)폴리옥시에틸렌 우레탄 화합물(a)POEU-45: unsaturated (meth) polyoxyethylene urethane compound (a)

(우레탄 유도체-옥시에틸렌 평균 부가 몰수 45)(Urethane derivative-oxyethylene average added mole number 45)

ACM: 불포화 아민계 화합물(b)ACM: unsaturated amine compound (b)

MPEG-45: 불포화 폴리 메톡시폴리에틸렌글리콜 모노메트아크릴레이트 (에틸렌옥사이드 평균 부가 몰수 45)MPEG-45: Unsaturated polymethoxypolyethylene glycol monomethacrylate (average added mole number 45 of ethylene oxide)

MAA: 메트아크릴산(c)MAA: methacrylic acid (c)

APS: 암모늄 퍼설페이트(중합 개시제)APS: ammonium persulfate (polymerization initiator)

시험예Test Example 1: 공중합체의 총 유기 탄소 분석 1: Total Organic Carbon Analysis of Copolymers

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 제조한 공중합체들의 경시 변화에 따른 시멘트 입자 표면에 흡착력의 세기를 평가하기 위하여 총 유기 탄소 측정기(TOC; total organic carbon contents analyzer)를 이용하여 분석을 수행하였다.In order to evaluate the strength of the adsorption force on the surface of the cement particles according to the aging change of the copolymers prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 using TOC (total organic carbon contents analyzer) Was performed.

총 유기 탄소 측정 분석은 Sievers InnovOx 기기(GE, 미국)를 이용하여 비휘발성 유기 탄소(NPOC; Non-purgeable organic carbon)를 측정하였다. 측정 조건은 시멘트 페이스트 실험을 수행하였으며 시험 조건은 하기와 같다.Total organic carbon measurement analysis measured non-purgeable organic carbon (NPOC) using a Sievers InnovOx instrument (GE, USA). Cement paste experiments were performed under measurement conditions, and the test conditions were as follows.

물/시멘트: 150%Water / cement: 150%

시멘트(한일 OPC): 700gCement (Korea-Japan OPC): 700g

혼화제 사용량: 8.4g(분체량의 1.2%)Admixture usage: 8.4g (1.2% of powder)

교반 시간: 120초Agitation time: 120 seconds

측정 간격: 30분 간격으로 120분까지Measuring interval: up to 120 minutes in 30 minute intervals

상기와 같은 조건을 통하여 수득된 시멘트 조성물을 원심분리기를 통하여 상등액을 얻은 후, 이를 0.45㎛ 필터를 이용하여 이물질을 제거한 후 유기 탄소 측정을 실행하였다.After obtaining the supernatant of the cement composition obtained through the above conditions through a centrifugal separator, the organic carbon measurement was performed after removing the foreign matter using a 0.45㎛ filter.

총 유기 탄소 측정을 통해, 수득된 결과는 도 1에 개시되어 있다. 도 1을 참조하면, 실시예 1에서 제조한 초고강도 콘크리트 혼화제용 공중합체의 측정 결과는 (a)로 표시된 그래프이고, 상기 그래프로부터 알 수 있듯이 초기 흡착 속도가 빠르고, 경시적인 변화에 따른 흡착량이 꾸준히 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이에 반하여 비교예 1에서 제조한 비교용 초고강도 콘크리트 혼화제용 공중합체의 측정 결과는 (b)로 표시된 그래프이고, 상기 그래프에서 알 수 있듯이, 실시예 3에서 제조한 공중합체에 비해 초기 흡착 속도와 경시적인 변화에 따른 흡착량이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 현상은 불포화 (메트)폴리옥시에틸렌 우레탄 화합물(a)에 존재하는 우레탄 유도체에서 작용하는 전자 공여 현상에 의해 주쇄에 존재하는 카르복실산기의 전자 흡인력이 비교예에서 제조된 공중합체에 비해 강하기 때문인 것으로 판단된다.
Through total organic carbon measurement, the results obtained are shown in FIG. 1. Referring to Figure 1, the measurement result of the copolymer for ultra-high strength concrete admixture prepared in Example 1 is a graph shown in (a), as can be seen from the graph, the initial adsorption rate is fast, the adsorption amount according to the change over time You will see a steady increase. On the contrary, the measurement result of the comparative ultra high strength concrete admixture prepared in Comparative Example 1 is a graph represented by (b), and as can be seen from the graph, the initial adsorption rate and It was confirmed that the adsorption amount was decreased due to changes over time. This phenomenon is because the electron attraction force of the carboxylic acid group present in the main chain is stronger than that of the copolymer prepared in the comparative example due to the electron donating phenomenon acting on the urethane derivative present in the unsaturated (meth) polyoxyethylene urethane compound (a). It seems to be.

시험예Test Example 2: 콘크리트 시험 2: concrete test

실시예 1 내지 3, 그리고 비교예 1 내지 5에서 수득된 공중합체를 콘크리트 혼화제로서 평가하였다. 결과는 표 2에 나타내었다. 상기 실험으로 콘크리트 공시체를 만들어 강도 테스트를 한 결과는 표 2에 나타내었다. 콘크리트 시험조건은 하기와 같다.The copolymers obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 were evaluated as concrete admixtures. The results are shown in Table 2. The results of the strength test of the concrete specimens by the above experiments are shown in Table 2. Concrete test conditions are as follows.

콘크리트 시험 조건Concrete test conditions

수돗물: 130 kg/㎥Tap water: 130 kg / ㎥

시멘트(한일 OPC): 448 kg/㎥Cement (Korea-Japan OPC): 448 kg / ㎥

물/시멘트: 22%Water / cement: 22%

미세 분말: 비산회(fly ash) 89 kg/㎥, 실리카 퓸(silica fume) 53 kg/㎥Fine powder: fly ash 89 kg / m 3, silica fume 53 kg / m 3

미립 응집체: 미사 277 kg/㎥, 부순 모래 508 kg/㎥ Fine aggregates: 277 kg / m3 of silt, 508 kg / m3 of crushed sand

조립 응집체: 25mm 자갈 974 kg/㎥Assembly Aggregate: 25mm Gravel 974 kg / ㎥

콘크리트 혼화제 첨가량: 실시예 1 내지 3 및 비교예 5의 경우 1.0%, 비교예 1 내지 4의 경우 1.2%Concrete admixture addition amount: 1.0% for Examples 1 to 3 and Comparative Example 5, 1.2% for Comparative Examples 1 to 4

(비교예 1 내지 4는 초기 분산력을 실시예와 동일 유사한 수준으로 맞추기 위해 사용량을 1.2%로 상향 조절함) (Comparative Examples 1 to 4 adjusts the usage amount to 1.2% in order to set the initial dispersing force to the same level as the Example)

상기 재료들을 강제식 팬 믹서(pan mixer)로 120초간 혼합하였다. 초기 슬럼프 플로우(Slump Flow)치는 50±5cm로 설정하여 혼합 직후 측정하였다.The materials were mixed for 120 seconds with a forced pan mixer. Initial slump flow value was set to 50 ± 5 cm and measured immediately after mixing.

공중합체
No.
Copolymer
No.
감수력, 분산 유지력
콘크리트 조건(cm)
Resistant, Distributed Retention
Concrete condition (cm)
즉시Immediately 30분30 minutes 60 분60 minutes 90 분90 mins 실시예 1Example 1 S-1S-1 5757 5454 5252 5050 실시예 2Example 2 S-2S-2 5353 4949 4646 4444 실시예 3Example 3 S-3S-3 5858 5555 4848 4242 비교예 1Comparative Example 1 C-1C-1 5656 5252 4848 4242 비교예 2Comparative Example 2 C-2C-2 4848 4242 3636 -- 비교예 3Comparative Example 3 C-3C-3 5353 5252 4444 3939 비교예 4Comparative Example 4 C-4C-4 4646 5050 4242 -- 비교예 5Comparative Example 5 C-5C-5 5050 5252 4747 4242

상기 표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 3에서 제조된 공중합체 (S-1) 내지 (S-3)를 콘크리트 혼화제는 비교예 1 내지 4에서 제조된 (C-1) 내지 (C-4)를 콘크리트 혼화제보다 적은 첨가량을 사용하였음에도 불구하고, 동등 이상의 감수력 및 분산 유지력을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 공중합체를 콘크리트 혼화제로서 콘크리트 조성물에 사용한 경우 수득되는 콘크리트 시공체가 비교예에 따른 공중합체를 사용하는 경우에 비하여 더욱 우수한 감수력과 분산 유지력을 갖는 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 2, the copolymer (S-1) to (S-3) prepared in Examples 1 to 3 (C-1) to (C-4) prepared in Comparative Examples 1 to 4 It can be seen that, despite the use of less than the amount of concrete admixtures, the same or more than the same water-resistance and dispersion retention. Therefore, when the copolymer according to the embodiment is used in the concrete composition as a concrete admixture, it can be confirmed that the concrete construct obtained has more excellent water-resistance and dispersion holding power than when the copolymer according to the comparative example is used.

상기 결과로부터 실시예에 따라 제조되는 공중합체 내에서 측쇄로서 존재하는 우레탄 유도체-폴리옥시알킬렌 사슬이 비교예에 따라 제조되는 공중합체 내의 메톡시폴리에틸렌클리콜 사슬보다 강알칼리의 콘크리트 조성물 슬러리 상태에서 입체 반발력이 우수하여 더 양호한 콘크리트 조성물의 분산 유지력을 가지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 3에서 구성 성분이 되는 각각의 화합물 (a), (b) 및 (c)의 함량을 상이하게 하여 중합 시, 분산 유지력의 차이가 있는 점을 확인할 수 있었다. 즉, 불포화 (메트)폴리옥시에틸렌 우레탄 화합물(a) 성분의 함량이 본 발명의 함량 범위 내에서 더 많이 포함될수록 감수력 및 분산 유지력이 향상됨을 확인할 수 있다.From the above results, the urethane derivative-polyoxyalkylene chain which is present as a side chain in the copolymer prepared according to the example is steric in the concrete composition slurry state of the stronger alkali than the methoxy polyethylene glycol chain in the copolymer prepared according to the comparative example. It can be confirmed that the repulsive force is excellent to have a better dispersion holding power of the concrete composition. In addition, in Examples 1 to 3, the content of each of the compounds (a), (b) and (c) used as constituents was different, and it was confirmed that there was a difference in dispersion holding power during polymerization. That is, the more the content of the unsaturated (meth) polyoxyethylene urethane compound (a) component is included within the content range of the present invention, it can be seen that the sensitivity and dispersion retention improve.

공중합체
No.
Copolymer
No.
압축 강도 (MPa)
(콘크리트 공시체 양생 온도: 13℃)
Compressive strength (MPa)
(Concrete specimen curing temperature: 13 ℃)
18시간18 hours 1일1 day 3 일3 days 7 일7 days 28 일28 days 실시예 1Example 1 S-1S-1 19.119.1 28.428.4 60.360.3 73.373.3 96.896.8 실시예 2Example 2 S-2S-2 20.120.1 29.129.1 61.261.2 74.274.2 97.597.5 실시예 3Example 3 S-3S-3 16.916.9 25.125.1 58.358.3 71.071.0 90.390.3 비교예 1Comparative Example 1 C-1C-1 15.415.4 21.221.2 54.254.2 68.168.1 87.287.2 비교예 2Comparative Example 2 C-2C-2 16.116.1 23.123.1 55.455.4 69.569.5 89.289.2 비교예 3Comparative Example 3 C-3C-3 10.110.1 19.719.7 49.249.2 65.265.2 83.283.2 비교예 4Comparative Example 4 C-4C-4 8.98.9 16.316.3 45.545.5 58.358.3 77.577.5 비교예 5Comparative Example 5 C-5C-5 11.011.0 20.220.2 55.255.2 66.466.4 85.185.1

상기 표 3을 참조하면, 동일한 물/시멘트(W/C)와 골재를 사용했을 때, 실시예 (S-1) 내지 (S-3)는 비교예 (C-1) 내지 (C-4) 보다 높은 조기 강도 및 장기 강도를 발현하는 것으로 보아 상기 실시예 (S-1) 내지 (S-3)에서 수득된 공중합체는 콘크리트 조성물에서 조기 강도 및 장기 강도 발현에 월등한 효과를 가짐을 확인할 수 있다. 또한, 불포화 아민계 화합물의 함량이 증가할수록 콘크리트 조성물의 조기 강도 발현 효과가 우수함을 확인할 수 있다. 상기 결과로부터, 불포화 아민계 화합물의 측쇄에 존재하는 아민 유도체가 콘크리트 조성물의 조기 강도 발현에 큰 효과를 가짐을 확인할 수 있는 부분이다. Referring to Table 3, Examples (S-1) to (S-3) are Comparative Examples (C-1) to (C-4) when the same water / cement (W / C) and aggregate are used. It can be seen that the copolymers obtained in Examples (S-1) to (S-3) have a superior effect on the early strength and long-term strength in the concrete composition. have. In addition, it can be seen that as the content of the unsaturated amine compound increases, the early strength expression effect of the concrete composition is excellent. From the above result, the amine derivative which exists in the side chain of an unsaturated amine compound is a part which can confirm that it has a big effect on the early strength expression of a concrete composition.

한편, 비교예 5의 경우 불포화 아민계 화합물(b)을 제외하고 제조된 공중합체로서 실시예 1 내지 3과 대비시, 수득되는 콘크리트 시공체의 조기 강도 및 장기 강도 모두 저조한 것을 확인할 수 있다. 따라서, 불포화 아민계 화합물(b)이 본 발명의 공중합체의 일 단량체로 포함됨으로써 콘크리트 조성물의 시공 시 조기 강도를 발현할 수 있게 하는 것을 알 수 있다. 뿐만 아니라 장기 강도 역시 실시예 1 내지 3에 따라서 제조된 공중합체의 콘크리트 혼화제를 사용하는 경우가 비교예 5의 공중합체를 사용하는 경우에 비하여 우수함을 확인할 수 있다. On the other hand, in the case of Comparative Example 5 compared to Examples 1 to 3 as a copolymer prepared except the unsaturated amine compound (b), it can be seen that both the early strength and the long-term strength of the obtained concrete construction body is low. Therefore, it can be seen that the unsaturated amine-based compound (b) is included as one monomer of the copolymer of the present invention, thereby making it possible to express early strength during construction of the concrete composition. In addition, the long-term strength can also be seen that the case of using the concrete admixture of the copolymer prepared according to Examples 1 to 3 is superior to the case of using the copolymer of Comparative Example 5.

상기 공중합체의 총 유기 탄소 분석 및 콘크리트 시험을 통하여, 실시예에 따라 제조된 콘크리트 혼화제용 공중합체 (S-1) 내지 (S-3)와 비교예에 따라 제조된 콘크리트 혼화제용 공중합체 (C-1) 내지 (C-4)은 콘크리트 혼화제로 사용 시 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물과 불포화 유기산 화합물을 사용한 공중합체는 메톡시폴리에틸렌글리콜 메트아크릴레이트와 불포화 유기산 화합물을 사용한 공중합체보다 강한 초기 분산력과 경시적인 분산 유지력을 가지며, 또한 콘크리트 조성물의 작업성을 향상시키는 것이 확인되며, 불포화 아민계 화합물의 함량을 달리 중합한 공중합체는 불포화 아민계 화합물의 함량이 증가할수록 콘크리트 조성물의 조기 강도 발현을 촉진시킴을 확인할 수 있다. Through the total organic carbon analysis and concrete test of the copolymer, the copolymer for concrete admixtures prepared according to the examples (S-1) to (S-3) and the copolymer for concrete admixtures prepared according to the comparative example (C -1) to (C-4) are copolymers using unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compounds and unsaturated organic acid compounds when used as concrete admixtures, compared with those using methoxypolyethylene glycol methacrylate and unsaturated organic acid compounds. It has been confirmed that it has a strong initial dispersing force and a dispersing retention over time, and also improves the workability of the concrete composition, and the copolymers polymerized with different amounts of the unsaturated amine compound have a higher initial content of the concrete composition as the content of the unsaturated amine compound increases. It can be seen that it promotes strength expression.

이에 따라 콘크리트 조성물의 조기 강도 발현에 따른 공사 기간 단축 및 원재료비 저감이 가능한 조기 강도 발현 콘크리트용 혼화제로 사용이 가능한 공중합체를 제공할 수 있다.Accordingly, it is possible to provide a copolymer that can be used as an admixture for premature strength-expressing concrete capable of shortening the construction period and reducing raw material costs according to the early strength of the concrete composition.

Claims (14)

1종 이상의 하기 화학식 1의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a), 1종 이상의 하기 화학식 2의 불포화 아민계 화합물(b), 및 1종 이상의 하기 화학식 3의 불포화 음이온성 유기 화합물(c)의 공중합체:
화학식 1
Figure pat00012

(상기 화학식 1에서,
X1, Y1 및 Z1는 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, 각각 수소(-H), 메틸기(-CH3) 또는 카르복실산기(-COOH)이고,
R1은 탄소수 1내지 6의 탄화수소기 또는 케톤기이고,
R2은 탄소수 6개의 방향족기, 탄소수 3 내지 12의 환형 탄화수소기 또는 탄소수 1 내지 6의 탄화수소기이고,
R3은 수소(-H), 또는 탄소수 1내지 6의 탄화수소기이고,
PlO는 1종 이상의 탄소수 2 내지 20인 옥시알킬렌기이고,
m은 옥시알킬렌기의 평균부가 몰수로서 2 내지 100의 정수이며, n은 반복 단위의 평균 부가 몰수로서 1내지 50의 정수이고,
총 옥시알킬렌기의 평균 몰수(m*n+m)는 50 내지 100의 정수이다.)
화학식 2
Figure pat00013

(상기 화학식 2에서,
X2, Y2 및 Z2는 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 각각 수소(-H), 메틸기(-CH3)로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 단 X2, Y2 및 Z2 중 어느 하나는 수소이고,
R4는 탄소수 1내지 6의 탄화수소기 또는 케톤기이고,
R5는 탄소수 1내지 6의 탄화수소기이고; 및
R6, R7은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 각각 수소(-H), 수산화기(-OH), 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬 알코올기로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.)
화학식 3
Figure pat00014

(상기 화학식 3에서,
X3, Y3 및 Z3은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 각각 수소(-H), 메틸기(-CH3) 및 카르복실산기(-COOH)로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 단 X3, Y3 및 Z3 중 어느 하나는 수소이고; 및
R8는 카르복실산기(-COOH) 또는 니트릴기(-CN)를 나타낸다.)
At least one unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound of formula (a), at least one unsaturated amine compound (b) of formula (2), and at least one unsaturated anionic organic compound of formula (3) copolymer of c):
Formula 1
Figure pat00012

(In Formula 1,
X 1 , Y 1 and Z 1 are the same as or different from each other independently and are each hydrogen (-H), methyl group (-CH 3 ) or carboxylic acid group (-COOH),
R 1 is a hydrocarbon group or ketone group having 1 to 6 carbon atoms,
R 2 is an aromatic group having 6 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms,
R 3 is hydrogen (-H) or a hydrocarbon group of 1 to 6 carbon atoms,
P l is O, and the oxyalkylene groups and at least one 2 to 20 carbon atoms,
m is an integer of 2 to 100 as the mole number of the oxyalkylene group, n is an integer of 1 to 50 as the average number of moles of the repeating unit,
The average mole number (m * n + m) of the total oxyalkylene groups is an integer from 50 to 100.)
Formula 2
Figure pat00013

(In the formula (2)
X 2 , Y 2 and Z 2 are the same as or different from each other independently and are each selected from the group consisting of hydrogen (—H), methyl group (—CH 3 ), provided that any one of X 2 , Y 2 and Z 2 is Hydrogen,
R 4 is a hydrocarbon group or ketone group having 1 to 6 carbon atoms,
R 5 is a hydrocarbon group of 1 to 6 carbon atoms; And
R 6 , R 7 are the same as or different from each other independently and are each selected from the group consisting of hydrogen (-H), hydroxyl (-OH), or an alkyl alcohol group having 1 to 6 carbon atoms.)
Formula 3
Figure pat00014

(In Chemical Formula 3,
X 3 , Y 3 and Z 3 are the same or different independently from each other and are each selected from the group consisting of hydrogen (-H), methyl group (-CH 3 ) and carboxylic acid group (-COOH), provided that X 3 , Y One of 3 and Z 3 is hydrogen; And
R 8 represents a carboxylic acid group (-COOH) or a nitrile group (-CN).)
제1항에 있어서,
상기 화학식 1의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a) 10중량부 내지 60중량부, 상기 화학식 2의 불포화 아민계 화합물(b) 5중량부 내지 30중량부 및 상기 화학식 3의 불포화 음이온성 유기 화합물(c) 10중량부 내지 40중량부를 포함하는 것인 공중합체.
The method of claim 1,
10 parts by weight to 60 parts by weight of the unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound of Formula 1, 5 parts by weight to 30 parts by weight of the unsaturated amine compound of Formula 2, and an unsaturated anion of Formula 3 A copolymer comprising 10 parts by weight to 40 parts by weight of the organic compound (c).
제1항에 있어서,
상기 공중합체의 중량평균 분자량(Mw)은 5,000 내지 150,000인 것인 공중합체.
The method of claim 1,
The copolymer has a weight average molecular weight (Mw) of 5,000 to 150,000.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1에서, m은 6 내지 50인 것인 공중합체.
The method of claim 1,
In Formula 1, m is 6 to 50 will be a copolymer.
제1항에 있어서,
상기 화학식 1의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물은 불포화 유기산과 우레탄 유도체-폴리옥시알킬렌을 부가하여 제조되는 것인 공중합체.
The method of claim 1,
The unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound of Formula 1 is a copolymer prepared by adding an unsaturated organic acid and urethane derivative-polyoxyalkylene.
제1항에 있어서,
상기 화학식 2의 불포화 아민계 화합물은 불포화 유기산과 아민계 유도체를 부가하여 제조되는 것인 공중합체.
The method of claim 1,
The unsaturated amine compound of Formula 2 is a copolymer prepared by adding an unsaturated organic acid and an amine derivative.
제1항에 있어서,
상기 화학식 3의 불포화 음이온성 유기 화합물은 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산, 이타콘산, 시트라콘산, 푸마르산; 이들의 1 가 금속염, 2 가 금속염, 암모늄기, 유기 아민기 및 이들의 무수물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것인 공중합체.
The method of claim 1,
The unsaturated anionic organic compound of Formula 3 may be acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, fumaric acid; A copolymer selected from the group consisting of these monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium groups, organic amine groups and anhydrides thereof.
1종 이상의 하기 화학식 1의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a), 1종 이상의 하기 화학식 2의 불포화 아민계 화합물(b), 및 1종 이상의 하기 화학식 3의 불포화 음이온성 유기 화합물(c)의 공중합체를 포함하는 콘크리트 혼화제:
화학식 1
Figure pat00015

(상기 화학식 1에서,
X1, Y1 및 Z1는 서로 독립적으로 동일하거나 상이하며, 각각 수소(-H), 메틸기(-CH3) 또는 카르복실산기(-COOH)이고,
R1은 탄소수 1내지 6의 탄화수소기 또는 케톤기이고,
R2은 탄소수 6개의 방향족기, 탄소수 3 내지 12의 환형 탄화수소기 또는 탄소수 1 내지 6의 탄화수소기이고,
R3은 수소(-H), 또는 탄소수 1내지 6의 탄화수소기이고,
PlO는 1종 이상의 탄소수 2 내지 20인 옥시알킬렌기이고,
m은 옥시알킬렌기의 평균부가 몰수로서 2 내지 100의 정수이며, n은 반복 단위의 평균 부가 몰수로서 1내지 50의 정수이고,
총 옥시알킬렌기의 평균 몰수(m*n+m)는 50 내지 100의 정수이다.)
화학식 2
Figure pat00016

(상기 화학식 2에서,
X2, Y2 및 Z2는 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 각각 수소(-H), 메틸기(-CH3) 로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 단 X2, Y2 및 Z2 중 어느 하나는 수소이고,
R4는 탄소수 1내지 6의 탄화수소기 또는 케톤기이고,
R5는 탄소수 1내지 6의 탄화수소기이고; 및
R6, R7은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 각각 수소(-H), 수산화기(-OH), 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬 알코올기로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.)
화학식 3
Figure pat00017

(상기 화학식 3에서,
X3, Y3 및 Z3은 서로 독립적으로 동일하거나 상이하고, 각각 수소(-H), 메틸기(-CH3) 및 카르복실산기(-COOH)로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 단 X3, Y3 및 Z3 중 어느 하나는 수소이고; 및
R8는 카르복실산기(-COOH) 또는 니트릴기(-CN)를 나타낸다.)
At least one unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound of formula (a), at least one unsaturated amine compound (b) of formula (2), and at least one unsaturated anionic organic compound of formula (3) Concrete admixture comprising the copolymer of c):
Formula 1
Figure pat00015

(In Formula 1,
X 1 , Y 1 and Z 1 are the same as or different from each other independently and are each hydrogen (-H), methyl group (-CH 3 ) or carboxylic acid group (-COOH),
R 1 is a hydrocarbon group or ketone group having 1 to 6 carbon atoms,
R 2 is an aromatic group having 6 carbon atoms, a cyclic hydrocarbon group having 3 to 12 carbon atoms, or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms,
R 3 is hydrogen (-H) or a hydrocarbon group of 1 to 6 carbon atoms,
P l is O, and the oxyalkylene groups and at least one 2 to 20 carbon atoms,
m is an integer of 2 to 100 as the mole number of the oxyalkylene group, n is an integer of 1 to 50 as the average number of moles of the repeating unit,
The average mole number (m * n + m) of the total oxyalkylene groups is an integer from 50 to 100.)
Formula 2
Figure pat00016

(In the formula (2)
X 2 , Y 2 and Z 2 are the same or different independently from each other and are each selected from the group consisting of hydrogen (—H), methyl group (—CH 3 ), provided that any one of X 2 , Y 2 and Z 2 is Hydrogen,
R 4 is a hydrocarbon group or ketone group having 1 to 6 carbon atoms,
R 5 is a hydrocarbon group of 1 to 6 carbon atoms; And
R 6 , R 7 are the same as or different from each other independently and are each selected from the group consisting of hydrogen (-H), hydroxyl (-OH), or an alkyl alcohol group having 1 to 6 carbon atoms.)
Formula 3
Figure pat00017

(In Chemical Formula 3,
X 3 , Y 3 and Z 3 are the same or different independently from each other and are each selected from the group consisting of hydrogen (-H), methyl group (-CH 3 ) and carboxylic acid group (-COOH), provided that X 3 , Y One of 3 and Z 3 is hydrogen; And
R 8 represents a carboxylic acid group (-COOH) or a nitrile group (-CN).)
제8항에 있어서,
상기 화학식 1의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물(a) 10중량부 내지 60중량부, 상기 화학식 2의 불포화 아민계 화합물(b) 5중량부 내지 30중량부 및 상기 화학식 3의 불포화 음이온성 유기 화합물(c) 10중량부 내지 40중량부를 포함하는 것인 콘크리트 혼화제.
The method of claim 8,
10 parts by weight to 60 parts by weight of the unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound of Formula 1, 5 parts by weight to 30 parts by weight of the unsaturated amine compound of Formula 2, and an unsaturated anion of Formula 3 A concrete admixture comprising 10 parts by weight to 40 parts by weight of the organic compound (c).
제8항에 있어서,
상기 공중합체의 중량평균 분자량(Mw)은 5,000 내지 150,000인 것인 콘크리트 혼화제.
The method of claim 8,
Concrete copolymer having a weight average molecular weight (Mw) of 5,000 to 150,000.
제8항에 있어서,
상기 화학식 1에서, m은 6 내지 50인 것인 콘크리트 혼화제.
The method of claim 8,
In Formula 1, m is 6 to 50 concrete admixture.
제8항에 있어서,
상기 화학식 1의 불포화 (메트)폴리옥시알킬렌 우레탄 화합물은 불포화 유기산과 우레탄 유도체-폴리옥시알킬렌을 부가하여 제조되는 것인 콘크리트 혼화제.
The method of claim 8,
The unsaturated (meth) polyoxyalkylene urethane compound of Formula 1 is prepared by adding an unsaturated organic acid and urethane derivative-polyoxyalkylene concrete admixture.
제8항에 있어서,
상기 화학식 2의 불포화 아민계 화합물은 불포화 유기산과 아민계 유도체를 부가하여 제조되는 것인 콘크리트 혼화제.
The method of claim 8,
The unsaturated amine compound of Formula 2 is prepared by adding an unsaturated organic acid and an amine derivative concrete admixture.
제8항에 있어서,
상기 화학식 3의 불포화 음이온성 유기 화합물은 아크릴산, 메타크릴산, 말레인산, 이타콘산, 시트라콘산, 푸마르산; 이들의 1 가 금속염, 2 가 금속염, 암모늄기, 유기 아민기 및 이들의 무수물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것인 콘크리트 혼화제.
The method of claim 8,
The unsaturated anionic organic compound of Formula 3 may be acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, fumaric acid; Concrete admixture selected from the group consisting of monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium groups, organic amine groups and anhydrides thereof.
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