WO2019020934A1 - Composition polymérique aqueuse et copolymère - Google Patents

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WO2019020934A1
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acid
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Clémentine CHAMPAGNE
Michel Melas
Laurie PARRENIN
Jean-Marc Suau
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Coatex
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    • C08F2438/03—Use of a di- or tri-thiocarbonylthio compound, e.g. di- or tri-thioester, di- or tri-thiocarbamate, or a xanthate as chain transfer agent, e.g . Reversible Addition Fragmentation chain Transfer [RAFT] or Macromolecular Design via Interchange of Xanthates [MADIX]

Definitions

  • the invention relates to an aqueous composition
  • the invention also relates to this copolymer as such and a process for its preparation as well as its use as a superplasticizer.
  • composition according to the invention is advantageously used in the technical field of mortars, concretes, plasters or other compositions based on hydraulic compounds or binders, especially cement or plaster.
  • Such compositions may advantageously be used in the fields of construction, public works or the exploitation of hydrocarbons.
  • Dispersant compounds of hydraulic binders are usually used for their ability to modify the rheology of the medium in which they are present, in particular for their ability to control the workability of this medium.
  • Workability is generally defined as the property of a composition comprising a hydraulic binder, in particular a slag or a grout of cement or mortar or else a concrete, for example a ready-to-use concrete or a precast concrete, to remain manageable for as long as possible.
  • controlling the workability makes it possible to transport or move the aqueous composition comprising the hydraulic binder, for example during transport or displacement from a reservoir to another reservoir.
  • Maneuverability also makes it possible to control the storage conditions of such an aqueous composition. It also makes it possible to pump or even pump easily, this composition. Controlling the maneuverability of such a composition therefore makes it possible to improve the conditions of use thereof, in particular to increase its duration of use under satisfactory or effective conditions.
  • an aqueous composition comprising a hydraulic binder can be evaluated by measuring the flow time of the hydraulic binder.
  • the hydraulic binder or the superplasticizing agent should make it possible to obtain a composition having a controlled and stable viscosity and, preferably, a stable viscosity over a prolonged period.
  • aqueous hydraulic compositions comprising a hydraulic binder
  • compositions comprising a small amount of water.
  • an important aspect of the invention is the provision of an aqueous composition comprising a hydraulic binder having improved workability time. Handling control should not lead to alteration of other properties, including mechanical properties, especially at younger ages.
  • the workability of the aqueous compositions comprising a hydraulic binder can be evaluated by measuring the slump, for example according to the EN 12350-2 standard. Indeed, sagging and handling are proportional.
  • the retention of fluidity is also a property to be controlled for aqueous compositions comprising a hydraulic binder.
  • Another aspect of the invention relates to obtaining an aqueous composition comprising a hydraulic binder for limiting or reducing shrinkage during drying.
  • the improvement of the properties of the aqueous compositions comprising a hydraulic binder should be obtained without modifying the setting of the composition, in particular without delaying this setting.
  • aqueous compositions comprising a hydraulic binder should also have a weight ratio water / hydraulic binder, usually water / cement or E / C, the lowest possible, without impairing their properties.
  • aqueous compositions comprising a hydraulic binder should make it possible to improve the mechanical properties of the materials obtained, in particular their mechanical properties at young ages, properties which can be evaluated by measuring the evolution over time of the resistance to the compression.
  • the compounds used for the preparation of aqueous compositions comprising a hydraulic binder should be used in reduced doses.
  • aqueous compositions comprising a hydraulic binder, in particular being miscible in all proportions with these other components, in order to avoid or limit the risks of segregation of the components of the aqueous composition. comprising a hydraulic binder.
  • the application US 2011 0186773 describes the preparation of polymers using dipropionate trithiocarbonate disodium without making any mention of improving the workability of a concrete composition or the reduction of water within such a composition.
  • the application US 2014 0343240 describes a polymeric additive for hydraulic composition; it is prepared by means of a chain transfer agent which is a thiol.
  • the application US 2014 0088250 relates to a method for preparing a polymer using dipropionate trithiocarbonate disodium.
  • the application US 2016 0289120 discloses a workability retaining agent for a concrete composition.
  • Dispersant compounds or superplasticizing agents which can be used in aqueous compositions comprising a hydraulic binder are known.
  • these compounds do not provide a solution to the problems encountered.
  • these compounds do not make it possible to maintain a good degree of initial fluidity of the aqueous compositions comprising a hydraulic binder in which they are incorporated, while maintaining their workability and without altering their mechanical properties, nor can they cause segregation phenomena.
  • the invention makes it possible to provide a solution to all or some of the problems encountered with the polymeric compositions of the state of the art.
  • the invention makes it possible to obtain copolymers by a particularly efficient preparation method, for example as regards the control of the temperature of the polymerization reaction.
  • it is essential to have available preparation processes that make it possible to overcome the low temperature maintenance of the reaction medium used in the polymerization reactions known from the state of the art.
  • the copolymers prepared may comprise residues of the comonomers in proportions that are identical or close to the proportions of the monomers used.
  • the invention provides an aqueous composition
  • aqueous composition comprising at least one copolymer whose polymolecularity index Ip is less than 3, obtained by at least one radical polymerization reaction in water and at a temperature ranging from 10 to 90 ° C. ,
  • - RI and R2 identical or different, independently represent H or CH3,
  • L independently represents a group chosen from (CH 2 -CH 2 O) x, (CH 2 CH (CH 3) O) y, (CH (CH 3) CH 2 O) and their combinations and
  • - x, y and z identical or different, independently represent an integer or decimal number between 0 and 150 and the sum x + y + z is between 10 and 150;
  • X independently represents H, Na or K
  • R is independently a Cl-C5-alkyl group
  • At least one radical-generating compound selected from hydrogen peroxide, ammonium persulfate, an alkali metal persulfate, mixtures thereof or combinations thereof with an alkali metal bisulfite or with an ion selected from Fe 11 , Fe 111 , Cu 1 , Cu 11 .
  • the invention also provides an aqueous composition comprising at least one copolymer chosen from:
  • - RI and R2 identical or different, independently represent H or CH3,
  • L independently represents a group selected from (CH 2 -CH 2 O) x, (CH 2 CH (CH 3 ) O) y , (CH (CH 3 ) CH 2 0) z and combinations thereof and
  • - x, y and z identical or different, independently represent an integer or decimal number between 0 and 150 and the sum x + y + z is between 10 and 150;
  • X independently represents H, Na or K
  • R is independently a Cl-C5-alkyl group
  • At least one radical generating compound selected from hydrogen peroxide, an alkali metal persulfate, mixtures thereof or combinations thereof with an alkali metal bisulfite or with an ion selected from Fe 11 , Fe 111 , Cu 1 , Cu 11 , and
  • - RI and R2 identical or different, independently represent H or CH3,
  • L is independently a group selected from (CH 2 -CH 2 O) x combined with (CH (CH 3) CH 2 O) and (CH 2 CH (CH 3) O) combined with (CH (CH 3) CH 2 O) and combinations thereof, and
  • - x, y and z identical or different, independently represent an integer or decimal number between 0 and 150 and the sum x + y + z is between 10 and 150;
  • X independently represents H, Na or K
  • R is independently a Cl-C5-alkyl group
  • At least one radical-generating compound selected from hydrogen peroxide, ammonium persulfate, an alkali metal persulfate, mixtures thereof or combinations thereof with an alkali metal bisulfite or with an ion selected from Fe 11 , Fe 111 , Cu 1 , Cu 11 .
  • the conditions of preparation of the composition according to the invention are particularly advantageous. Indeed, these conditions of preparation of the composition according to the invention make it possible to reduce or avoid the formation of homopolymer of the monomer (a).
  • the composition according to the invention does not comprise homopolymer of the monomer (a) relative to the amount by dry weight of copolymer.
  • the composition according to the invention comprises a quantity by weight reduced, low or very low homopolymer of the monomer (a) relative to the amount by dry weight of copolymer. In the same way, the invention makes it possible to avoid or strongly limit the formation of copolymers of different monomers (a).
  • the absence or the presence of a reduced, low or very small amount of homopolymer of the monomer (a) within the composition according to the invention makes it possible to avoid or limit the risk of inhibition. Crystallization of the concrete when the composition according to the invention is used for its plasticizing properties within a concrete formulation.
  • a homopolymer of the monomer (a) has dispersant properties of mineral material particles and can therefore disrupt or inhibit crystallization within a concrete formulation. The properties of the concrete formulation or the final material prepared from the concrete formulation can then be modified or altered.
  • the invention makes it possible to prepare a copolymer from monomers (a) and (b) while controlling the polymerization reaction of monomers (a) and (b).
  • the invention thus makes it possible to obtain an aqueous composition comprising a very small amount of residual monomer (a) relative to the amount by dry weight of copolymer.
  • the aqueous composition according to the invention comprises less than 2000 ppm by weight or less than 1500 ppm by weight of residual monomer (a) relative to the amount by dry weight of copolymer.
  • the aqueous composition according to the invention comprises less than 1000 ppm by weight or less than 500 ppm by weight of residual monomer (a) relative to the amount by dry weight of copolymer.
  • the aqueous composition according to the invention may comprise less than 200 ppm by weight or less than 100 ppm by weight of residual monomer (a) relative to the amount by dry weight of copolymer.
  • the aqueous composition according to the invention comprises at least one copolymer whose polymolecularity index Ip is less than 3.
  • the polymolecularity index Ip ranges from 1.5 to 3, more preferably from 1 to , 8 to 2.8 or 1.8 to 2.5, more preferably 2 to 2.8 or 2 to 2.5.
  • the copolymer of the aqueous composition according to the invention is obtained by at least one radical polymerization reaction in water and at a temperature ranging from 10 to 90.degree. C., preferably from 30 to 85.degree. temperature ranging from 40 to 75 ° C or from 50 to 70 ° C. More preferably, a single polymerization reaction radical is implemented.
  • the preparation of the aqueous composition according to the invention implements a radical polymerization reaction which is carried out in water in the presence of 0.05 to 5% by weight of at least one compound of formula (II) with respect to the amount of monomers.
  • this compound (i) is of formula (II) in which R represents a C 1 -C 3 -alkyl group, preferably a methyl group.
  • the preferred compound of formula (II) according to the invention is dipropionate trithiocarbonate disodium (DPTTC - CAS No. 86470-33-2).
  • the polymerization reaction uses the compound of formula (II) in an amount of 0.05 to 4% by weight, of 0.05 to 3% by weight, of 0.05 at 2% by weight, 0.5 to 4% by weight, 0.5 to 3% by weight, 0.5 to 2% by weight, 1 to 4% by weight, 1 to 3% by weight, weight, from 1 to 2% by weight relative to the amount of monomers.
  • the preparation of the aqueous composition according to the invention also implements at least one compound (ii) generating radicals which is particular. It is preferably chosen from hydrogen peroxide, ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate, their mixtures or their combinations with sodium bisulfite or with potassium bisulfite or with an ion chosen from Fe 11 , Fe 111 , Cu 1 , Cu 11 . It is more preferentially selected from hydrogen peroxide, sodium persulfate, potassium persulfate, their mixtures or their combinations with sodium bisulfite or with potassium bisulfite or with an ion selected from Fe 11 , Fe 111 , Cu 1 , Cu 11 .
  • the Fe 11 , Fe 111 , Cu 1 or Cu 11 ions can be used by means of at least one compound chosen from iron sulphate, hydrated iron sulphate, hemihydrated iron sulphate and sulphate. of iron heptahydrate, iron carbonate, hydrated iron carbonate, hemihydrated iron carbonate, iron chloride, copper carbonate, hydrated copper carbonate, hemihydrated copper carbonate, copper acetate, copper sulphate, sulphate of copper pentahydrate, copper hydroxide, copper halide.
  • the particular radical generating compound is more preferably selected from hydrogen peroxide, ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate, sodium bisulfite and potassium bisulfite, especially sodium persulfate or bisulphite. sodium.
  • the particular radical generating compound is even more preferentially selected from hydrogen peroxide, sodium persulfate and potassium persulfate.
  • the polymerization reaction is carried out in the absence of a compound comprising phosphorus at the oxidation state I, especially in the absence of hypophosphorous acid (H3PO2) or a derivative of hypophosphorous acid (H3PO2), such as compounds comprising at least one hypophosphite ion (H2PO2), in particular in the absence of a compound selected from sodium hypophosphite (H 2 PO 2 Na), potassium hypophosphite (H2PO2K), hypophosphite of calcium ([H 2 PO 2 ] 2 Ca).
  • hypophosphorous acid H3PO2
  • H3PO2K a derivative of hypophosphorous acid
  • H2PO2K hypophosphite of calcium
  • the amounts of monomers (a) and (b) used can vary quite widely.
  • the polymerization reaction uses:
  • the polymerization reaction uses:
  • the polymerization reaction uses:
  • the polymerization reaction uses:
  • the polymerization reaction uses:
  • the invention comprises the implementation of a radical polymerization reaction in water of at least one anionic monomer (a) comprising at least one polymerizable olefinic unsaturation and at least one carboxylic acid function or a salt thereof .
  • the composition according to the invention comprises a copolymer prepared by a polymerization reaction using an anionic monomer (a) comprising a polymerizable olefinic unsaturation and a carboxylic acid functional group or one of its salts.
  • the monomer (a) used is selected from acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, an acrylic acid salt, a methacrylic acid salt, an itaconic acid salt, a maleic acid salt and mixtures thereof.
  • the monomer (a) used is chosen from acrylic acid, methacrylic acid, an acrylic acid salt, a methacrylic acid salt and mixtures thereof, especially acrylic acid or an acid salt. acrylic, especially a sodium salt of acrylic acid.
  • the invention also comprises the use of at least one monomer (b) of formula (I).
  • the compound (b) of formula (I) is a compound for which:
  • x represents an integer or decimal number between 15 and 140
  • y + z represents an integer or decimal number between 10 and 135
  • x is strictly greater than y + z and the sum x + y + z is between 10 and 150 .
  • the compound (b) of formula (I) is a compound for which:
  • x represents an integer or decimal number between 15 and 140
  • y + z represents an integer or decimal number between 1 and 135 and x is strictly greater than y + z and the sum x + y + z is between 10 and 150 .
  • the compound (b) is a compound of formula (I) for which x represents an integer or decimal number between 10 and 150 or between 30 and 120, y + z represents an integer or decimal number of between 10 and 150. and 135, x is strictly greater than y + z and the sum x + y + z is between 10 and 150.
  • the compound (b) is a compound of formula (I) for which x represents an integer or decimal number between 15 and 80 and y + z represents an integer or decimal number between 10 and 65, of preferably a compound of formula (I) for which x represents an integer or decimal number between 30 and 65 and y + z represents an integer or decimal number between 15 and 40 or between 10 and 25, in particular a compound of formula ( I) for which x represents an integer or decimal number between 40 and 60 and y + z represents an integer or decimal number between 20 and 30 or between 10 and 20.
  • the monomer (b) is a compound of formula (I) for which x is strictly greater than y + z.
  • a preferred compound (b) is a compound (b1) of formula (I) for which: R1 and R2 represent H,
  • L represents a (CH 2 -CH 2 O) x group
  • x represents an integer or decimal number between 10 and 150.
  • a preferred compound (b) is a compound (b2) of formula (I) for which:
  • R1 and R2 are H
  • L independently represents a group selected from (CH 2 CH (CH 3) O) y and (CH (CH 3) CH 2 O) z and
  • y and z identical or different, independently represent an integer or decimal number between 1 and 150 and the sum y + z is between 10 and 150.
  • a preferred compound (b) is a compound (b3) of formula (I) for which:
  • R1 and R2 are H
  • L independently represents a group selected from (CH 2 -CH 2 O) x, (CH 2 CH (CH 3) O) y, (CH (CH 3) CH 2 O) and
  • x, y and z identical or different, independently represent an integer or decimal number between 1 and 150 and the sum x + y + z is between 10 and 150.
  • a preferred compound (b) is a compound (b4) of formula (I) for which:
  • L represents a (CH 2 -CH 2 O) x group
  • x represents an integer or decimal number between 10 and 150.
  • a preferred compound (b) is a compound (b5) of formula (I) for which:
  • R1 and R2 represent CH3
  • L independently represents a group chosen from
  • y and z identical or different, independently represent an integer or decimal number between 1 and 150 and the sum y + z is between 10 and 150.
  • a preferred compound (b) is a compound (b6) of formula (I) for which:
  • R1 and R2 represent CH3
  • L independently represents a group selected from (CH 2 -CH 2 O) x, (CH 2 CH (CH 3) O) y, (CH (CH 3) CH 2 O) and
  • x, y and z identical or different, independently represent a number integer or decimal number between 1 and 150 and the sum x + y + z is between 10 and 150.
  • a preferred compound (b) is a compound (b7) of formula (I) for which:
  • RI H
  • R2 represents CH3
  • L represents a (CH 2 -CH 2 O) x group
  • x represents an integer or decimal number between 10 and 150.
  • a preferred compound (b) is a compound (b8) of formula (I) for which:
  • RI H
  • R2 represents CH3
  • L independently represents a group selected from (CH 2 CH (CH 3) O) y and (CH (CH 3) CH 2 O) z and
  • y and z identical or different, independently represent an integer or decimal number between 1 and 150 and the sum y + z is between 10 and 150.
  • a preferred compound (b) is a compound (b9) of formula (I) for which:
  • R2 represents CH3
  • L independently represents a group selected from (CH 2 -CH 2 O) x, (CH 2 CH (CH 3) O) y, (CH (CH 3) CH 2 O) and
  • x, y and z identical or different, independently represent an integer or decimal number between 1 and 150 and the sum x + y + z is between 10 and 150.
  • a preferred compound (b) is a compound (blO) of formula (I) for which:
  • RI CH3
  • R2 represents H
  • L represents a (CH 2 -CH 2 O) x group
  • x represents an integer or decimal number between 10 and 150.
  • a preferred compound (b) is a compound (b1) of formula (I) for which:
  • RI CH3
  • R2 represents H
  • L independently represents a group selected from (CH 2 CH (CH 3) O) y and (CH (CH 3) CH 2 O) z and
  • y and z identical or different, independently represent an integer or decimal number between 1 and 150 and the sum y + z is between 10 and 150.
  • a preferred compound (b) is a compound (b1) of formula (I) for which:
  • RI CH3
  • R2 represents H
  • L independently represents a group selected from (CH 2 -CH 2 O) x, (CH 2 CH (CH 3) O) y, (CH (CH 3) CH 2 O) and
  • the aqueous composition according to the invention comprises at least one copolymer obtained by at least one radical polymerization reaction in water of at least one monomer (a) and at least one monomer (b) of formula (I).
  • the polymerization reaction may also employ one or more other monomers.
  • the polymerization reaction then also implements at least one other monomer chosen from: ⁇ another anionic monomer, preferably chosen from acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, their salts and mixtures thereof;
  • a nonionic monomer comprising at least one polymerizable olefinic unsaturation, preferably at least one polymerizable ethylenic unsaturation and in particular a polymerizable vinyl function, more preferably a nonionic monomer chosen from esters of an acid comprising at least one monocarboxylic acid function, in particular an ester of an acid selected from acrylic acid, methacrylic acid, and mixtures thereof, for example hydroxyethylacrylate, hydroxypropylacrylate, hydroxyethylmethacrylate, hydroxypropylmethacrylate, styrene, vinylcaprolactam, alkyl acrylate, in particular C 1 -C 10 alkyl acrylate, preferably C 1 -C 4 -alkyl acrylate, more preferably methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, isobutyl acrylate, n-butyl acrylate, alkyl methacrylate, in particular
  • Ql represents a polymerizable acrylate group or a polymerizable methacrylate group
  • Q2 represents an H group or a CH3 group
  • L1 and L2 which may be identical or different, independently represent an ethylenoxy group or a propylenoxy group and m and n, which are identical or different, and of which at least one is different from 0, represent a number less than or equal to 150 and their sum m + n is less than 150;
  • - RI and R2 identical or different, independently represent H or CH3,
  • L represents a group chosen from (CH 2 -CH 2 O) x
  • - RI and R2 identical or different, independently represent H or CH3,
  • L independently represents a group selected from (CH 2 CH (CH 3) O) y (CH (CH 3) CH 2 O) and combinations thereof,
  • 2-acrylamido-2-methylpropanesulphonic acid a salt of 2-acrylamido-2-methylpropanesulphonic acid, 2- (methacryloyloxy) ethanesulphonic acid, a salt of 2- (methacryloyloxy) ethanesulphonic acid, methallyl sulfonate, sodium, styrene sulfonate and mixtures thereof.
  • the polymerization reaction may also employ a monomer of formula (IV):
  • T1 and T2 identical or different, independently represent H or CH3,
  • VI independently represents a group chosen from CH 2, CH 2 -CH 2, O-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2,
  • V 2 independently represents a group chosen from (CH 2 -CH 2 O) p, (CH 2 CH (CH 3) O) q, (CH (CH 3) CH 2 O) and their combinations and
  • - p, q and r identical or different, independently represent an integer or decimal number between 0 and 150, preferably p is strictly greater than q + r and the sum p + q + r is between 10 and 150.
  • this additional monomer is a compound of formula (IV) in which:
  • T1 and T2 represent H or CH3 or
  • VI represents a group selected from CH2 or
  • V2 represents a combination group (CH2-CH20) p and
  • p represents an integer or decimal number between 10 and 140 or q + r represents an integer or decimal number between 10 and 140 where p is strictly greater than q + r and the sum p + q + r is between 10 and 150 .
  • a more preferred compound of formula (IV) is a compound for which T 1 and T 2 represent H, V 1 represents CH 2 , V 2 represents a combination group (CH 2 -CH 2 O) P and CH 2 CH (CH 3 ) O) q or (CH (CH 3 ) CH 2 0) r , p represents an integer or decimal number between 10 and 140, q + r represents an integer or decimal number between 10 and 140 and p is strictly greater than q + r and the sum p + q + r is between 10 and 150.
  • a compound of formula (IV) which is also more preferred is a compound for which T 1 represents CH 3 , T 2 represents H, V 1 represents CH 2 , V 2 represents a combination group (CH 2 -CH 2 0 ) and P (CH 2 CH (CH 3) 0) q or (CH (CH 3) CH 2 0) r, p represents an integer or decimal number between 10 and 140, q + r is an integer or decimal number between 10 and 140 and p is strictly greater than q + r and the sum p + q + r is between 10 and 150.
  • a compound of formula (IV) which is also more preferred is a compound for which T 1 represents CH 3 , T 2 represents H, V 1 represents CH 2 , V 2 represents (CH 2 -CH 2 O) p , p represents an integer or decimal number between 10 and 140.
  • a compound of formula (IV) that is also more preferred is a compound for which T 1 and T 2 represent H, V 1 represents O-CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 , V 2 represents (CH 2) 2 -CH 2 0) p , p represents an integer or decimal number between 10 and 140.
  • a compound of formula (IV) which is also more preferred is a compound for which T 1 represents CH 3 , T 2 represents H, V 1 represents CH 2 -CH 2 , V 2 represents (CH 2 -CH 2 O ) p , p represents an integer or decimal number between 10 and 140.
  • a particular copolymer according to the invention is a non-crosslinked copolymer.
  • the invention provides an aqueous composition comprising at least one copolymer obtained by at least one radical polymerization reaction in water of at least one anionic monomer (a) comprising at least one polymerizable olefinic unsaturation and at least one carboxylic acid function or one of its salts and at least one monomer (b) of formula (I).
  • the invention also relates to such a copolymer as such, in particular such a copolymer obtained from an aqueous composition according to the invention and then separation of the copolymer according to the invention, in particular separation of water from the aqueous composition according to the invention. 'invention.
  • the invention therefore provides a copolymer whose polymolecularity index Ip is less than 3, obtained at least one radical polymerization reaction in water and at a temperature ranging from 10 to 90 ° C.
  • - RI and R2 identical or different, independently represent H or CH3,
  • L independently represents a group chosen from (CH 2 -CH 2 O) x, (CH 2 CH (CH 3) O) y, (CH (CH 3) CH 2 O) and their combinations and
  • - x, y and z identical or different, independently represent an integer or decimal number between 0 and 150 and the sum x + y + z is between 10 and 150;
  • X independently represents H, Na or K
  • R is independently a Cl-C5-alkyl group
  • At least one radical generating compound selected from hydrogen peroxide, ammonium persulfate, an alkali metal persulfate, mixtures thereof or combinations thereof with an alkali metal bisulfite or with an ion selected from Fell, FelII , Ass, Cuil.
  • the invention also provides a copolymer selected from:
  • - RI and R2 identical or different, independently represent H or CH3,
  • L independently represents a group chosen from (CH 2 -CH 2 O) x, (CH 2 CH (CH 3) O) y, (CH (CH 3) CH 2 O) and their combinations and
  • - x, y and z identical or different, independently represent an integer or decimal number between 0 and 150 and the sum x + y + z is between 10 and 150;
  • X independently represents H, Na or K
  • R is independently a Cl-C5-alkyl group
  • At least one radical-generating compound selected from hydrogen peroxide, an alkali metal persulfate, mixtures thereof or combinations thereof with an alkali metal bisulfite or with an ion selected from Fell, FelII, Cul, CuII and
  • - RI and R2 identical or different, independently represent H or CH3,
  • L independently represents a group selected from (CH 2 -CH 2 O) x combined with (CH (CH 3) CH 2 O) and (CH 2 CH (CH 3) O) combined with
  • - x, y and z identical or different, independently represent an integer or decimal number between 0 and 150 and the sum x + y + z is between 10 and 150;
  • X independently represents H, Na or K
  • R is independently a C 1 -C 6 -alkyl group
  • At least one radical-generating compound selected from hydrogen peroxide, ammonium persulfate, an alkali metal persulfate, mixtures thereof or combinations thereof with an alkali metal bisulfite or with an ion selected from Fe 11 , Fe 111 , Cu 1 , Cu 11 .
  • the copolymer according to the invention comprises:
  • the copolymer according to the invention comprises
  • the copolymer according to the invention comprises
  • the copolymer according to the invention comprises from 3 to 10% by weight of monomer (a) and
  • the copolymer according to the invention comprises:
  • the copolymer according to the invention may also be characterized by its weight-average molecular mass (Mw). Preferably, it has a weight-average molecular weight ranging from 8,000 g / mol to 600,000 g / mol or from 10,000 g / mol to 500,000 g / mol or from 12,000 g / mol to 200,000 g / mol. mol.
  • it has a molecular weight in weight ranging from 15,000 g / mol to 150,000 g / mol or from 15,000 g / mol to 90,000 g / mol or from 15,000 g / mol to 90,000 g / mol or 25,000 g / mol to 75,000 g / mol.
  • the molecular weight and the polymolecularity index of the copolymers is determined by Steric Exclusion Chromatography (SEC) or in English “Steric Exclusion Chromatography” (SEC).
  • SEC Steric Exclusion Chromatography
  • This technique uses a Waters liquid chromatography apparatus equipped with a detector. This detector is a Waters refractometric concentration detector.
  • This liquid chromatography apparatus is provided with a steric exclusion column in order to separate the different molecular weights of the copolymers studied.
  • the liquid elution phase is an aqueous phase adjusted to pH 9.00 using 1 N sodium hydroxide containing 0.05 M NaHCO 3 , 0.1 M NaNO, 0.02 M triethanolamine and 0.03% of Nope .
  • the copolymer solution is diluted to 0.9% dry in the solubilization solvent of the CES, which corresponds to the liquid phase of elution of the CES, to which 0.04% of dimethylformamide which is added is added. the role of flow marker or internal standard. Then, it is filtered at 0.2 ⁇ . 100 ⁇ ⁇ are then injected into the chromatograph (eluent: an aqueous phase adjusted to pH 9.00 by N sodium hydroxide containing 0.05 M NaHC0, 0.1 M NaN0, 0.02 M triethanolamine and 0.03% NaN 3 ).
  • the liquid chromatography apparatus contains an isocratic pump (Waters 515) with a flow rate of 0.8 mL / min.
  • the chromatography apparatus also comprises an oven which itself comprises in series the following column system: a precolumn of the Guard Column Ultrahydrogel Waters type, 6 cm long and 40 mm inside diameter, and a linear column of the Ultrahydrogel Waters type. 30 cm in length and 7.8 mm inside diameter.
  • the detection system consists of a type RI Waters 410 refractometric detector. The oven is heated to a temperature of 60 ° C and the refractometer is heated to a temperature of 45 ° C.
  • Molecular weights are evaluated by dynamic light scattering detection by means of a Viscotek Dual 270 detector whereby the molecular weight is determined from the hydrodynamic volume of the copolymer.
  • copolymers according to the invention which are also particular, advantageous or preferred.
  • the aqueous composition and the copolymer according to the invention have particularly advantageous properties in many technical fields.
  • the aqueous composition or the copolymer according to the invention can take different forms. They can in particular be implemented in different formulations.
  • the invention therefore provides a formulation (Fl) comprising:
  • the invention also provides a formulation (F2) comprising:
  • formulations (Fl) and (F2) according to the invention comprise:
  • copolymer from 0.01 to 5% by dry weight of copolymer, respectively in the form of at least one aqueous composition according to the invention or of at least one copolymer according to the invention as such;
  • the formulations (F1) and (F2) according to the invention comprise: from 0.01 to 4% by dry weight or from 0.01 to 3% by dry weight of copolymer, respectively in the form of at least one aqueous composition according to the invention or of at least one copolymer according to the invention as such ; from 96 to 99.9% by dry weight or from 97 to 99.9% by dry weight of at least one hydraulic binder.
  • formulations (F1) and (F2) according to the invention comprise:
  • formulations (F1) and (F2) according to the invention comprise:
  • the formulations (Fl) and (F2) according to the invention comprise water in an amount by weight relative to the amount by weight of hydraulic binder less than 0.7, less than 0.65 or less at 0.6, preferably less than 0.5 or less than 0.4 or even less than 0.3 or less than 0.2.
  • Preferred ranges of amount of water by weight relative to the amount by weight of hydraulic binder in the formulations (F1) and (F2) are from 0.2 to 0.65 or from 0.2 to 0.6 or from 0.2 to 0.5 or 0.3 to 0.65 or 0.3 to 0.6 or 0.3 to 0.5.
  • the hydraulic binder or hydrolite can be selected from cement, mortar, plaster, grout, concrete.
  • the cement may be selected from Portland cement, white Portland cement, artificial cement, blast furnace cement, high strength cement, alumina cement, fast cement, magnesium phosphate cement, incineration cement, fly ash cement and mixtures thereof.
  • Other hydraulic binders may be selected from latent hydraulic binders, pozzolanic binders, ash, slag, slag.
  • the plaster may be selected from gypsum, calcium sulfate dihydrate, calcium sulfate, calcium sulfate hemihydrate, calcium sulfate anhydride and mixtures thereof.
  • the aggregate may be selected from sand, coarse aggregate, gravel, crushed stone, slag, recycled aggregate.
  • the aggregates are classified into several categories known as such by those skilled in the art, for example according to the French standard XP P 18-540. According to this standard, defining in particular the values d and D, the families of aggregates comprise:
  • the adjuvant of the formulations (Fl) or (F2) may be chosen from an antifoaming agent, a plasticizer or superplasticizer, a workability improving agent, a sludge reducing agent, an air-reducing agent, a coloring agent, a pigment, a water-reducing agent, a setting-retarding agent, a hygroscopic control agent, an anti-corrosion agent, an anti-corrosion agent, removal, an agent inhibiting silico-alkaline reactions, a water-repellent agent, a foaming agent.
  • the invention provides a method for modifying the rheology of a hydraulic formulation comprising the addition of at least one aqueous composition according to the invention or at least one copolymer according to the invention in the hydraulic formulation comprising water and a hydraulic binder.
  • composition according to the invention and of the copolymer are particularly useful in the field of hydraulic formulations.
  • the invention therefore provides a method for controlling the workability of a hydraulic formulation comprising the addition of at least one aqueous composition according to the invention or at least one copolymer according to the invention in a hydraulic formulation.
  • the invention provides a workability control method for which the workability of the hydraulic formulation is kept constant for a period of at least 1 hour, preferably at least 2 hours, more preferably at least 3 h, still more preferably at least 3.5 h or at least 4 h.
  • the invention also provides a method for reducing the setting time of a hydraulic formulation comprising the addition of at least one aqueous composition according to the invention or at least one copolymer according to the invention in a hydraulic formulation comprising water and a hydraulic binder.
  • the hydraulic formulation is chosen from a hydraulic formulation (F1) and a hydraulic formulation (F2).
  • the particular, advantageous or preferred characteristics of the hydraulic formulations (F1) and (F2) according to the invention define the methods for controlling the workability of a hydraulic formulation or for reducing the setting time of a hydraulic formulation according to the invention. which are also particular, advantageous or preferred.
  • Example 1 Preparation of Copolymers According to the Invention and a Comparative Copolymer
  • Example 1.1 Copolymer (PI) according to the invention
  • the reactor is kept at a temperature of 65 ⁇ 2 ° C. for 1 hour.
  • the product is cooled and then partially neutralized by addition of a 50% aqueous solution of sodium hydroxide (7.8 g).
  • the aqueous polymeric solution comprises less than 220 ppm of dry residual acrylic acid relative to the total amount of dry copolymer.
  • a copolymer (PI) comprising 12.8% by weight of acrylic acid and 87.2% by weight of monomer (bl2) is obtained. Its molecular weight Mw is 71,900 g / mol and its polymolecularity index Ip is 2.
  • Example 1.2 Copolymer (P2) According to the Invention
  • the reactor is kept at a temperature of 65 ⁇ 2 ° C. for 1 hour.
  • the product is cooled and then partially neutralized by addition of a 50% aqueous solution of sodium hydroxide (1.6 g).
  • the aqueous polymeric solution comprises less than
  • a copolymer (P2) comprising 12.8% by weight of acrylic acid and 87.2% by weight of monomer (b 12) is obtained. Its molecular weight Mw is 207,000 g / mol and its polymolecularity index Ip is 2.2.
  • Example 1.3 Copolymer (P3) According to the Invention
  • water (400 g), iron sulfate heptahydrate (0.11 g) and DPTTC in solution at 20% by weight in water (3.18 g) are introduced.
  • the reactor is heated to 65 ⁇ 2 ° C. 35% by weight aqueous hydrogen peroxide (22.4 g) is introduced.
  • the reactor is kept at a temperature of 65 ⁇ 2 ° C. for 1 hour.
  • the product is cooled and then partially neutralized by addition of a 50% aqueous solution of sodium hydroxide (6.7 g).
  • the aqueous polymeric solution comprises less than 25 ppm of residual methacrylic acid.
  • a copolymer (P3) comprising 7.4% by weight of methacrylic acid and 92.6% by weight of monomer (bl2) is obtained. Its molecular weight Mw is 168,600 g / mol and its polymolecularity index Ip is 2.
  • Example 1.4 Copolymer (P4) According to the Invention
  • the reactor is kept at a temperature of 65 ⁇ 2 ° C. for 30 minutes.
  • the product is cooled and then partially neutralized by addition of a 50% aqueous solution of sodium hydroxide (1.1 g).
  • the aqueous polymeric solution comprises less than
  • a copolymer (P4) comprising 7.4% by weight of methacrylic acid and
  • Example 1.5 Copolymer (P5) According to the Invention
  • water 100 g
  • iron sulphate heptahydrate (0.11 g)
  • a monomer bl2 with a molecular mass of 3000 g / mol (114.23 g)
  • a comonomer are introduced.
  • T 1 represents C3 ⁇ 4
  • T 2 represents H
  • V 1 represents CH 2
  • V 2 represents (CH 2 -CH 2 -0) p with a molecular weight of 2,400 g / mol, in solution at 60% mass in water (152.31 g), DPTTC in solution at 20% by weight in water (2.54 g).
  • the reactor is heated to 65 ⁇ 2 ° C. 35% by weight aqueous hydrogen peroxide (5.6 g) is introduced.
  • the product is cooled and then partially neutralized by addition of a 50% aqueous solution of sodium hydroxide (35 g).
  • the aqueous polymeric solution comprises less than 55 ppm of residual acrylic acid.
  • a copolymer (P5) comprising 13.6% by weight of acrylic acid, 38.4% by weight of comonomer of formula (IV) and 48.0% by weight of monomer (bl2) is obtained. Its molecular weight Mw is 238,000 g / mol and its polymolecularity index Ip is 2.9.
  • Example 1.6 Copolymer (P6) According to the Invention
  • the reactor is kept at a temperature of 65 ⁇ 2 ° C. for 1 hour.
  • the product is cooled and then neutralized by adding an aqueous solution of 50% sodium hydroxide to pH 7.5.
  • the aqueous polymeric solution comprises less than 1500 ppm of dry residual methacrylic acid relative to the total amount of dry copolymer.
  • a copolymer (P6) comprising 7.44% by weight of methacrylic acid and 92.56% by weight of monomer (bl2) is obtained. Its molecular weight Mw is 194 560 g / mol and its polymolecularity index Ip is 1.6.
  • the reactor is kept at a temperature of 65 ⁇ 2 ° C. for 1 hour.
  • the product is cooled and then neutralized by addition of a 50% aqueous sodium hydroxide solution to pH 7.2.
  • the aqueous polymeric solution comprises less than 2 ppm of dry residual methacrylic acid relative to the total amount of dry copolymer.
  • a copolymer (P7) comprising 7.44% by weight of methacrylic acid and 92.56% by weight of monomer (bl2) is obtained. Its molecular weight Mw is 202 755 g / mol and its polymolecularity index I p is 1.6.
  • the product is cooled and then partially neutralized by addition of a 50% aqueous solution of sodium hydroxide (4.1 g).
  • the aqueous polymer solution comprises more than 4930 ppm of dry residual acrylic acid based on the total amount of dry copolymer.
  • Mortar formulations are prepared whose composition is shown in the table
  • a comparative formulation (FC) of mortar not comprising a copolymer is prepared.
  • the water-reducing power of the copolymers according to the invention is evaluated from mortar formulations.
  • the workability T0 of the mortars formulated with the copolymers according to the invention was evaluated by measuring the spreading diameter (slump flow in English) according to the EN 12350-2 standard adapted to the mortar (mini-cone of Abrams).
  • the mortar filled cone is raised perpendicular to a horizontal plate while making a quarter turn.
  • the spread is measured after 5 minutes in two diameters at 90 ° with a ruler.
  • the result of the spread measurement is the average of the 2 values at ⁇ 1 mm.
  • the tests are carried out at 20 ° C.
  • the adjuvant dosage is determined so as to achieve a target spread of 220 mm ⁇ 5 mm.
  • the dosage is expressed in% by dry weight relative to the weight of the hydraulic binder or the mixture of hydraulic binders. The results are shown in Table 1.
  • the implementation of the copolymers according to the invention makes it possible to reduce the quantity of water by 25% in the hydraulic formulation, while maintaining an initial fluidity (handling) similar to that of the comparative formulation comprising no copolymer.
  • copolymers according to the invention can therefore be qualified as high water reducing agents according to the standard ADJUVANT NF EN 934-2. Indeed, they allow a reduction of water for the adjuvanted mortar by at least 12% compared to the control mortar.
  • copolymers according to the invention would make it possible to obtain similar results within the adjuvanted concrete by reducing the amount of water by at least 12% compared with a control concrete not comprising a copolymer according to the invention. invention.

Abstract

L'invention concerne une composition aqueuse comprenant un copolymère obtenu par une réaction de polymérisation particulière mettant en œuvre un monomère anionique comprenant une insaturation oléfinique polymérisable et une fonction acide carboxylique et un monomère de formule (I) : L'invention concerne également ce copolymère en tant que tel ainsi qu'un procédé pour sa préparation ainsi que son utilisation comme agent superplastifiant.

Description

COMPOSITION POLYMÉRIQUE AQUEUSE ET COPOLYMERE
DESCRIPTION
L'invention concerne une composition aqueuse comprenant un copolymère obtenu par une réaction de polymérisation particulière mettant en œuvre un monomère anionique comprenant une insaturation oléfinique polymérisable et une fonction acide carboxylique et un monomère de formule (I) :
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L'invention concerne également ce copolymère en tant que tel ainsi qu'un procédé pour sa préparation ainsi que son utilisation comme agent superplastifiant.
La composition selon l'invention est avantageusement utilisée dans le domaine technique des mortiers, des bétons, des plâtres ou d'autres compositions à base de composés ou de liants hydrauliques, spécialement de ciment ou de plâtre. De telles compositions peuvent avantageusement être mises en œuvre dans les domaines de la construction, des travaux publics ou de l'exploitation d'hydrocarbures.
Les composés dispersants de liants hydrauliques sont habituellement utilisés pour leur capacité à modifier la rhéologie du milieu dans lequel ils sont présents, notamment pour leur capacité à contrôler la maniabilité de ce milieu.
L'ouvrabilité est généralement définie comme la propriété d'une composition comprenant un liant hydraulique, notamment d'un laitier ou d'un coulis de ciment ou de mortier ou encore d'un béton, par exemple un béton prêt- à- emploi ou un béton de préfabrication, à rester maniable durant un temps aussi long que possible. De manière avantageuse, contrôler la maniabilité permet de transporter ou de déplacer la composition aqueuse comprenant le liant hydraulique, par exemple lors du transport ou du déplacement depuis un réservoir vers un autre réservoir. La maniabilité permet également de contrôler les conditions de stockage d'une telle composition aqueuse. Elle permet également de pouvoir pomper, voire de pomper facilement, cette composition. Contrôler la maniabilité d'une telle composition permet donc d'en améliorer les conditions d'utilisation, notamment d'augmenter sa durée d'utilisation dans des conditions satisfaisantes ou efficaces. Généralement, la maniabilité d'une composition aqueuse comprenant un liant hydraulique peut être évaluée par mesure du temps de fluidité du liant hydraulique. En particulier, le liant hydraulique ou l'agent superplastifiant devrait permettre d'obtenir une composition possédant une viscosité contrôlée et stable et, de préférence, une viscosité stable sur une période prolongée.
De manière préférée, l'amélioration de la maniabilité des compositions aqueuses hydrauliques comprenant un liant hydraulique devrait être possible pour des compositions comprenant une faible quantité d'eau.
Ainsi, un aspect important de l'invention réside dans la fourniture d'une composition aqueuse comprenant un liant hydraulique possédant un temps de maniabilité amélioré. Le contrôle de la maniabilité ne devrait pas conduire à une altération des autres propriétés, notamment des propriétés mécaniques, en particulier aux jeunes âges.
La maniabilité des compositions aqueuses comprenant un liant hydraulique peut être évaluée en mesurant l'affaissement {slump en anglais), par exemple selon la norme EN 12350-2. En effet, affaissement et maniabilité sont proportionnels.
La rétention de fluidité {slump rétention en anglais) est également une propriété à contrôler pour les compositions aqueuses comprenant un liant hydraulique.
Ces propriétés sont particulièrement recherchées pour certaines applications, par exemple lors du remplissage d'un coffrage au moyen d'une composition aqueuse comprenant un liant hydraulique.
Un autre aspect de l'invention concerne l'obtention d'une composition aqueuse comprenant un liant hydraulique permettant de limiter ou de réduire le retrait lors du séchage.
L' amélioration des propriétés des compositions aqueuses comprenant un liant hydraulique devrait être obtenue sans modifier la prise de la composition, en particulier sans retarder cette prise.
Les compositions aqueuses comprenant un liant hydraulique devraient aussi posséder un rapport en poids eau/liant hydraulique, généralement eau/ciment ou E/C, le plus faible possible, sans pour autant subir une altération de leurs propriétés.
Un effet également recherché pour les compositions aqueuses comprenant un liant hydraulique est de permettre de contrôler la quantité d'air occlus dans le matériau résultant de la prise de cette composition, permettant ainsi d'éviter ou de réduire la présence d'agent anti-mousse au sein de la composition hydraulique. De manière générale, les compositions aqueuses comprenant un liant hydraulique devraient permettre d'améliorer les propriétés mécaniques des matériaux obtenus, en particulier leurs propriétés mécaniques aux jeunes âges, propriétés qui peuvent être évaluées par mesure de l'évolution dans le temps de la résistance à la compression.
Également, les composés utilisés pour la préparation de compositions aqueuses comprenant un liant hydraulique devraient être utilisés à des doses réduites.
Ils devraient également posséder une compatibilité élevée voire totale avec les autres composantes des compositions aqueuses comprenant un liant hydraulique, notamment en étant miscibles en toutes proportions avec ces autres composantes, afin d'éviter ou de limiter les risques de ségrégation des composantes de la composition aqueuse comprenant un liant hydraulique.
L'augmentation de la durée de maintien des propriétés des compositions aqueuses comprenant un liant hydraulique doit également être recherchée.
La demande US 2011 0186773 décrit la préparation de polymères au moyen de dipropionate trithiocarbonate disodique sans faire aucune mention de l'amélioration de la maniabilité d'une composition de béton ni de la réduction d'eau au sein d'une telle composition. La demande US 2014 0343240 décrit un additif polymérique pour composition hydraulique ; il est préparé au moyen d'un agent de transfert de chaîne qui est un thiol. La demande US 2014 0088250 concerne une méthode de préparation de polymère en utilisant du dipropionate trithiocarbonate disodique. La demande US 2016 0289120 décrit un agent rétenteur de maniabilité pour composition de béton.
On connaît des composés dispersants ou agents superplastifiants utilisables dans des compositions aqueuses comprenant un liant hydraulique. Toutefois, ces composés ne permettent pas d'apporter de solution aux problèmes rencontrés. En particulier, ces composés ne permettent pas de maintenir un bon degré de fluidité initiale des compositions aqueuses comprenant un liant hydraulique dans lesquelles ils sont incorporés, tout en maintenant leur maniabilité et sans altérer leurs propriétés mécaniques, ni provoquer des phénomènes de ségrégation.
Il existe donc un besoin de disposer de composés dispersants ou superplastifiants pour compositions aqueuses comprenant un liant hydraulique qui permettent d'apporter une solution à tout ou partie des composés de l'état de la technique.
L'invention permet d'apporter une solution à tout ou partie des problèmes rencontrés avec les compositions polymériques de l'état de la technique. Notamment, l'invention permet d'obtenir des copolymères par un procédé de préparation particulièrement efficace, par exemple pour ce qui concerne le contrôle de la température de la réaction de polymérisation. En particulier, il est essentiel de pouvoir disposer de procédés de préparation qui permettent de s'affranchir du maintien à basse température du milieu réactionnel mis en œuvre lors des réactions de polymérisation connues de l'état de la technique.
Par ailleurs, il est également essentiel de pouvoir disposer de procédés de préparation qui permettent de polymériser des monomères insaturés de différentes masses moléculaires Mw, par exemple de masse moléculaire Mw allant de 800 à 5 000 g/mol mesurée par CES, en présence de comonomères comprenant des fonctions vinyliques.
De même, il est essentiel de pouvoir mettre en œuvre des réactions de polymérisation permettant de copolymériser des monomères possédant des réactivités limitant ou empêchant leur polymérisation lors de la mise en œuvre des procédés de l'état de la technique.
Il est également essentiel de pouvoir contrôler ces réactions de polymérisation, en particulier de contrôler les proportions des comonomères polymérisés par rapport aux proportions de ces comonomères introduits lors de la réaction. Ainsi, les copolymères préparés peuvent comprendre des résidus des comonomères en des proportions identiques ou proches des proportions des monomères utilisés.
Ainsi, l'invention fournit une composition aqueuse comprenant au moins un copolymère dont l'indice de polymolécularité Ip est inférieur à 3, obtenu par au moins une réaction de polymérisation radicalaire dans l'eau et à une température allant de 10 à 90°C,
(a) d'au moins un monomère anionique comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable et au moins une fonction acide carboxylique ou d'un de ses sels, et
(b) d'au moins un monomère de formule (I) :
Figure imgf000005_0001
O
(D dans laquelle :
- RI et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment H ou CH3,
- L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2-CH20)x, (CH2CH(CH3)0)y, (CH(CH3)CH20)z et leurs combinaisons et
- x, y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 0 et 150 et la somme x+y+z est comprise entre 10 et 150 ;
en présence :
(i) de 0,05 à 5 % en poids, par rapport à la quantité de monomères, d'au moins un composé de formule (II) :
Figure imgf000006_0001
ooc s^s coox
(Π)
dans laquelle :
- X représente indépendamment H, Na ou K,
- R représente indépendamment un groupement Cl-C5-alkyle ; et
(ii) d'au moins un composé générateur de radicaux choisi parmi peroxyde d'hydrogène, persulfate d'ammonium, un persulfate de métal alcalin, leurs mélanges ou leurs associations avec un bisulfite de métal alcalin ou avec un ion choisi parmi Fe11, Fe111, Cu1, Cu11.
L'invention fournit également une composition aqueuse comprenant au moins un copolymère choisi parmi :
• un copolymère dont l'indice de polymolécularité Ip est inférieur à 3, obtenu par au moins une réaction de polymérisation radicalaire dans l'eau et à une température allant de 10 à 90°C,
(a) d'au moins un monomère anionique comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable et au moins une fonction acide carboxylique ou d'un de ses sels, et
(b) d'au moins un monomère de formule (I) :
Figure imgf000007_0001
(I)
dans laquelle :
- RI et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment H ou CH3,
- L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2-CH20)x, (CH2CH(CH3)0)y, (CH(CH3)CH20)z et leurs combinaisons et
- x, y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 0 et 150 et la somme x+y+z est comprise entre 10 et 150 ;
en présence :
(i) de 0,05 à 5 % en poids, par rapport à la quantité de monomères, d'au moins un composé de formule (II) :
Figure imgf000007_0002
xooc s s cœx
(II)
dans laquelle :
- X représente indépendamment H, Na ou K,
- R représente indépendamment un groupement Cl-C5-alkyle ; et
(ii) d'au moins un composé générateur de radicaux choisi parmi peroxyde d'hydrogène, un persulfate de métal alcalin, leurs mélanges ou leurs associations avec un bisulfite de métal alcalin ou avec un ion choisi parmi Fe11, Fe111, Cu1, Cu11 , et
• un copolymère dont l'indice de polymolécularité Ip est inférieur à 3, obtenu par au moins une réaction de polymérisation radicalaire dans l'eau et à une température allant de 10 à 90°C,
(a) d'au moins un monomère anionique comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable et au moins une fonction acide carboxylique ou d'un de ses sels, et
(b) d'au moins un monomère de formule (I) :
Figure imgf000008_0001
(D
dans laquelle :
- RI et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment H ou CH3,
- L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2-CH20)x, combiné à (CH(CH3)CH20)z et (CH2CH(CH3)0)y combiné à (CH(CH3)CH20)z et leurs combinaisons, et
- x, y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 0 et 150 et la somme x+y+z est comprise entre 10 et 150 ;
en présence :
(i) de 0,05 à 5 % en poids, par rapport à la quantité de monomères, d'au moins un composé de formule (II) :
Figure imgf000008_0002
(Π)
dans laquelle :
- X représente indépendamment H, Na ou K,
- R représente indépendamment un groupement Cl-C5-alkyle ; et
(ii) d'au moins un composé générateur de radicaux choisi parmi peroxyde d'hydrogène, persulfate d'ammonium, un persulfate de métal alcalin, leurs mélanges ou leurs associations avec un bisulfite de métal alcalin ou avec un ion choisi parmi Fe11, Fe111, Cu1, Cu11.
Les conditions de préparation de la composition selon l'invention sont particulièrement avantageuses. En effet, ces conditions de préparation de la composition selon l'invention permettent de réduire ou d'éviter la formation d'homopolymère du monomère (a). Ainsi, de manière préférée, la composition selon l'invention ne comprend pas d'homopolymère du monomère (a) par rapport à la quantité en poids sec de copolymère. De manière également préférée, la composition selon l'invention comprend une quantité en poids réduite, faible ou très faible d'homopolymère du monomère (a) par rapport à la quantité en poids sec de copolymère. De la même manière, l'invention permet d'éviter ou de fortement limiter la formation de copolymères de monomères (a) différents. Selon l'invention, l'absence ou la présence d'une quantité réduite, faible ou très faible d'homopolymère du monomère (a) au sein de la composition selon l'invention permet d'éviter ou de limiter le risque d'inhibition de la cristallisation du béton lorsque la composition selon l'invention est utilisée pour ses propriétés plastifiantes au sein d'une formulation de béton. Généralement, un homopolymère du monomère (a) possède des propriétés dispersantes de particules de matière minérale et peut donc perturber ou inhiber la cristallisation au sein d'une formulation de béton. Les propriétés de la formulation de béton ou bien du matériau final préparé à partir de la formulation de béton peuvent alors être modifiées ou altérées.
De manière particulièrement avantageuse et particulièrement efficace, l'invention permet de préparer un copolymère à partir des monomères (a) et (b) tout en contrôlant la réaction de polymérisation des monomères (a) et (b). L'invention permet donc d'obtenir une composition aqueuse comprenant une quantité très faible de monomère résiduel (a) par rapport à la quantité en poids sec de copolymère. De manière préférée, la composition aqueuse selon l'invention comprend moins de 2 000 ppm en poids ou moins de 1 500 ppm en poids de monomère résiduel (a) par rapport à la quantité en poids sec de copolymère. De manière plus préférée, la composition aqueuse selon l'invention comprend moins de 1 000 ppm en poids ou moins de 500 ppm en poids de monomère résiduel (a) par rapport à la quantité en poids sec de copolymère. En particulier, la composition aqueuse selon l'invention peut comprendre moins de 200 ppm en poids ou moins de 100 ppm en poids de monomère résiduel (a) par rapport à la quantité en poids sec de copolymère.
La composition aqueuse selon l'invention comprend au moins un copolymère dont l'indice de polymolécularité Ip est inférieur à 3. De manière préférée selon l'invention, l'indice de polymolécularité Ip va de 1,5 à 3, plus préférentiellement de 1,8 à 2,8 ou de 1,8 à 2,5, bien plus préférentiellement de 2 à 2,8 ou de 2 à 2,5.
Le copolymère de la composition aqueuse selon l'invention est obtenu par au moins une réaction de polymérisation radicalaire dans l'eau et à une température allant de 10 à 90°C, de préférence allant de 30 à 85°C, plus préférentiellement à une température allant de 40 à 75°C ou de 50 à 70°C. De manière plus préférée, une seule réaction de polymérisation radicalaire est mise en œuvre.
La préparation de la composition aqueuse selon l'invention met en œuvre une réaction de polymérisation radicalaire qui est menée dans l'eau en présence de 0,05 à 5 % en poids d'au moins un composé de formule (II) par rapport à la quantité de monomères.
De manière préférée selon l'invention, ce composé (i) est de formule (II) dans laquelle R représente un groupement Ci-C3-alkyle, de préférence un groupement méthyle. Le composé de formule (II) préféré selon l'invention est le dipropionate trithiocarbonate disodique (DPTTC - numéro CAS 86470-33-2).
De manière également préférée selon l'invention, la réaction de polymérisation met en œuvre le composé de formule (II) en une quantité de 0,05 à 4 % en poids, de 0,05 à 3 % en poids, de 0,05 à 2 % en poids, de 0,5 à 4 % en poids, de 0,5 à 3 % en poids, de 0,5 à 2 % en poids, de 1 à 4 % en poids, de 1 à 3 % en poids, de 1 à 2 % en poids par rapport à la quantité de monomères.
La préparation de la composition aqueuse selon l'invention met également en œuvre au moins un composé (ii) générateur de radicaux qui est particulier. Il est préférentiellement choisi parmi peroxyde d'hydrogène, persulfate d'ammonium, persulfate de sodium, persulfate de potassium, leurs mélanges ou leurs associations avec du bisulfite de sodium ou avec du bisulfite de potassium ou avec un ion choisi parmi Fe11, Fe111, Cu1, Cu11. Il est plus préférentiellement choisi parmi peroxyde d'hydrogène, persulfate de sodium, persulfate de potassium, leurs mélanges ou leurs associations avec du bisulfite de sodium ou avec du bisulfite de potassium ou avec un ion choisi parmi Fe11, Fe111, Cu1, Cu11. Selon l'invention, les ions Fe11, Fe111, Cu1 ou Cu11 peuvent être mis en œuvre au moyen d'au moins un composé choisi parmi sulfate de fer, sulfate de fer hydraté, sulfate de fer hemi-hydraté, sulfate de fer heptahydraté, carbonate de fer, carbonate de fer hydraté, carbonate de fer hemi-hydraté, chlorure de fer, carbonate de cuivre, carbonate de cuivre hydraté, carbonate de cuivre hemi-hydraté, acétate de cuivre, sulfate de cuivre, sulfate de cuivre pentahydraté, hydroxyde de cuivre, halogénure de cuivre. Selon l'invention, le composé générateur de radicaux particulier est plus préférentiellement choisi parmi peroxyde d'hydrogène, persulfate d'ammonium, persulfate de sodium, persulfate de potassium, bisulfite de sodium et bisulfite de potassium, tout particulièrement persulfate de sodium ou bisulfite de sodium. Selon l'invention, le composé générateur de radicaux particulier est encore plus préférentiellement choisi parmi peroxyde d'hydrogène, persulfate de sodium et persulfate de potassium.
Selon l'invention, la réaction de polymérisation est réalisée en l'absence de composé comprenant du phosphore au degré d'oxydation I, notamment en l'absence d'acide hypophosphoreux (H3PO2) ou bien d'un dérivé de l'acide hypophosphoreux (H3PO2), tels que les composés comprenant au moins un ion hypophosphite (H2PO2 ), en particulier en l'absence d'un composé choisi parmi hypophosphite de sodium (H2P02Na), hypophosphite de potassium (H2PO2K), hypophosphite de calcium ([H2P02]2Ca).
Lors de la préparation du copolymère selon l'invention, les quantités de monomères (a) et (b) mises en œuvre peuvent varier assez largement. De manière préférée, la réaction de polymérisation met en œuvre :
de 1 à 25 % en poids de monomère (a) et
- de 75 à 99 % en poids de monomère (b).
De manière également préférée, la réaction de polymérisation met en œuvre :
de 2 à 25 % en poids de monomère (a) et
de 75 à 98 % en poids de monomère (b).
De manière également préférée, la réaction de polymérisation met en œuvre :
- de 3 à 15 % en poids de monomère (a) et
de 85 à 97 % en poids de monomère (b).
De manière également préférée, la réaction de polymérisation met en œuvre :
de 3 à 10 % en poids de monomère (a) et
de 90 à 97 % en poids de monomère (b).
De manière également préférée, la réaction de polymérisation met en œuvre :
de 5 à 10 % en poids de monomère (a) et
de 90 à 95 % en poids de monomère (b).
L'invention comprend la mise en œuvre d'une réaction de polymérisation radicalaire dans l'eau d'au moins un monomère (a) anionique comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable et au moins une fonction acide carboxylique ou d'un de ses sels. De préférence, la composition selon l'invention comprend un copolymère préparé par une réaction de polymérisation mettant en œuvre un monomère (a) anionique comprenant une insaturation oléfinique polymérisable et une fonction acide carboxylique ou d'un de ses sels. De manière plus préférée, le monomère (a) mis en œuvre est choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, acide itaconique, acide maléique, un sel d'acide acrylique, un sel d'acide méthacrylique, un sel d'acide itaconique, un sel d'acide maléique et leurs mélanges. De manière bien plus préférée, le monomère (a) mis en œuvre est choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, un sel d'acide acrylique, un sel d'acide méthacrylique et leurs mélanges, tout particulièrement acide acrylique ou un sel d'acide acrylique, en particulier un sel de sodium de l'acide acrylique.
Lors de la réaction de polymérisation radicalaire dans l'eau, l'invention comprend également la mise en œuvre d'au moins un monomère (b) de formule (I).
De manière préférée, le composé (b) de formule (I) est un composé pour lequel :
x représente un nombre entier ou décimal compris entre 15 et 140, y+z représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 135, x est strictement supérieur à y+z et la somme x+y+z est comprise entre 10 et 150.
De manière également préférée, le composé (b) de formule (I) est un composé pour lequel :
x représente un nombre entier ou décimal compris entre 15 et 140, y+z représente un nombre entier ou décimal compris entre 1 et 135 et x est strictement supérieur à y+z et la somme x+y+z est comprise entre 10 et 150.
De manière plus préférée, le composé (b) est un composé de formule (I) pour lequel x représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150 ou entre 30 et 120, y+z représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 135, x est strictement supérieur à y+z et la somme x+y+z est comprise entre 10 et 150.
De manière également plus préférée, le composé (b) est un composé de formule (I) pour lequel x représente un nombre entier ou décimal compris entre 15 et 80 et y+z représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 65, de préférence un composé de formule (I) pour lequel x représente un nombre entier ou décimal compris entre 30 et 65 et y+z représente un nombre entier ou décimal compris entre 15 et 40 ou bien entre 10 et 25, notamment un composé de formule (I) pour lequel x représente un nombre entier ou décimal compris entre 40 et 60 et y+z représente un nombre entier ou décimal compris entre 20 et 30 ou bien entre 10 et 20.
De manière également plus préférée, le monomère (b) est un composé de formule (I) pour laquelle x est strictement supérieur à y+z. Selon l'invention, un composé (b) préféré est un composé (bl) de formule (I) pour lequel : RI et R2 représentent H,
L représente un groupement (CH2-CH20)x, et
x représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150.
Selon l'invention, un composé (b) préféré est un composé (b2) de formule (I) pour lequel :
RI et R2 représentent H,
L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2CH(CH3)0)y et (CH(CH3)CH20)z et
y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 1 et 150 et la somme y+z est comprise entre 10 et 150.
Selon l'invention, un composé (b) préféré est un composé (b3) de formule (I) pour lequel :
RI et R2 représentent H,
L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2-CH20)x, (CH2CH(CH3)0)y, (CH(CH3)CH20)z et
x, y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 1 et 150 et la somme x+y+z est comprise entre 10 et 150.
Selon l'invention, un composé (b) préféré est un composé (b4) de formule (I) pour lequel :
- RI et R2 représentent CH3,
L représente un groupement (CH2-CH20)x, et
x représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150.
Selon l'invention, un composé (b) préféré est un composé (b5) de formule (I) pour lequel :
RI et R2 représentent CH3,
- L représente indépendamment un groupement choisi parmi
(CH2CH(CH3)0)y et (CH(CH3)CH20)z et
y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 1 et 150 et la somme y+z est comprise entre 10 et 150.
Selon l'invention, un composé (b) préféré est un composé (b6) de formule (I) pour lequel :
RI et R2 représentent CH3,
L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2-CH20)x, (CH2CH(CH3)0)y, (CH(CH3)CH20)z et
x, y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 1 et 150 et la somme x+y+z est comprise entre 10 et 150.
Selon l'invention, un composé (b) préféré est un composé (b7) de formule (I) pour lequel :
RI représente H,
- R2 représente CH3,
L représente un groupement (CH2-CH20)x, et
x représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150.
Selon l'invention, un composé (b) préféré est un composé (b8) de formule (I) pour lequel :
RI représente H,
- R2 représente CH3,
L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2CH(CH3)0)y et (CH(CH3)CH20)z et
y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 1 et 150 et la somme y+z est comprise entre 10 et 150.
Selon l'invention, un composé (b) préféré est un composé (b9) de formule (I) pour lequel :
RI représente H
R2 représente CH3,
L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2-CH20)x, (CH2CH(CH3)0)y, (CH(CH3)CH20)z et
x, y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 1 et 150 et la somme x+y+z est comprise entre 10 et 150.
Selon l'invention, un composé (b) préféré est un composé (blO) de formule (I) pour lequel :
RI représente CH3,
R2 représente H,
L représente un groupement (CH2-CH20)x, et
x représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 150.
Selon l'invention, un composé (b) préféré est un composé (bl l) de formule (I) pour lequel :
RI représente CH3,
R2 représente H
L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2CH(CH3)0)y et (CH(CH3)CH20)z et
y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 1 et 150 et la somme y+z est comprise entre 10 et 150.
Selon l'invention, un composé (b) préféré est un composé (bl2) de formule (I) pour lequel :
RI représente CH3,
R2 représente H,
L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2-CH20)x, (CH2CH(CH3)0)y, (CH(CH3)CH20)z et
x, y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 1 et 150 et la somme x+y+z est comprise entre 10 et 150. La composition aqueuse selon l'invention comprend au moins un copolymère obtenu par au moins une réaction de polymérisation radicalaire dans l'eau d'au moins un monomère (a) et d'au moins un monomère (b) de formule (I). La réaction de polymérisation peut également mettre en œuvre un ou plusieurs autres monomères. La réaction de polymérisation met alors également en œuvre au moins un autre monomère choisi parmi : · un autre monomère anionique, de préférence choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, acide itaconique, acide maléique, leurs sels et leurs mélanges ;
• un monomère non ionique comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable, de préférence au moins une insaturation éthylénique polymérisable et notamment une fonction vinylique polymérisable, plus préférentiellement un monomère non ionique choisi parmi les esters d'un acide comprenant au moins une fonction acide monocarboxylique, en particulier un ester d'un acide choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, et leurs mélanges, par exemple hydroxyethylacrylate, hydroxypropylacrylate, hydroxyethylméthacrylate, hydroxypropylméthacrylate, styrène, vinylcaprolactam, acrylate d'alkyle, en particulier acrylate de Ci-Cio-alkyl, préférentiellement acrylate de Ci-C4-alkyl, plus préférentiellement acrylate de méthyle, acrylate d'éthyle, acrylate de propyle, acrylate d'isobutyle, acrylate de n-butyle, méthacrylate d'alkyle, en particulier méthacrylate de Ci-Cio-alkyl, préférentiellement méthacrylate de Ci-C4-alkyl, plus préférentiellement méthacrylate de méthyle, méthacrylate d'éthyle, méthacrylate de propyle, méthacrylate d'isobutyle, méthacrylate de n-butyle, acrylate d'aryle, de préférence phénylacrylate, benzylacrylate, phénoxyéthylacrylate, méthacrylate d'aryle, de préférence phénylméthacrylate, benzylméthacrylate, phénoxyéthylméthacrylate, un composé de formule (III) :
(^-(L CL Q2
(III)
dans laquelle :
Ql représente un groupement acrylate polymérisable ou un groupement méthacrylate polymérisable,
- Q2 représente un groupement H ou un groupement CH3,
Ll et L2, identiques ou différents, représentent indépendamment un groupement éthylenoxy ou un groupement propylenoxy et m et n, identiques ou différents et dont au moins un est différent de 0, représentent un nombre inférieur ou égal à 150 et leur somme m+n est inférieure à 150 ;
• un autre monomère de formule (I), différent du composé (b), dans laquelle :
- RI et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment H ou CH3,
- L représente un groupement choisi parmi (CH2-CH20)x,
- x représente 1 ;
• un autre monomère de formule (I), différent du composé (b), dans laquelle :
- RI et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment H ou CH3,
- L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2CH(CH3)0)y, (CH(CH3)CH20)z et leurs combinaisons,
- y + z représente 1 ou 2 ; et
• acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique, un sel d'acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique, l'acide 2-(méthacryloyloxy)éthanesulfonique, un sel d'acide 2-(méthacryloyloxy)éthanesulfonique, méthallyl sulfonate de sodium, styrène sulfonate et leurs mélanges.
La réaction de polymérisation peut également mettre en œuvre un monomère de formule (IV) :
Figure imgf000017_0001
(IV)
dans laquelle :
- Tl et T2, identiques ou différents, représentent indépendamment H ou CH3,
- VI représente indépendamment un groupement choisi parmi CH2, CH2-CH2, 0-CH2-CH2-CH2-CH2,
- V2 représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2- CH20)p, (CH2CH(CH3)0)q, (CH(CH3)CH20)r et leurs combinaisons et
- p, q et r, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 0 et 150, de préférence p est strictement supérieur à q+r et la somme p+q+r est comprise entre 10 et 150.
De manière préférée selon l'invention, ce monomère supplémentaire est un composé de formule (IV) dans laquelle :
Tl et T2 représentent H ou CH3 ou
VI représente un groupement choisi parmi CH2 ou
V2 représente un groupement combinant (CH2-CH20)p et
(CH2CH(CH3)0)q ou (CH(CH3)CH20)r ou
p représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 140 ou q+r représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 140 ou p est strictement supérieur à q+r et la somme p+q+r est comprise entre 10 et 150.
Selon l'invention, un composé de formule (IV) plus préféré est un composé pour lequel T1 et T2 représentent H, V1 représente CH2, V2 représente un groupement combinant (CH2-CH20)P et (CH2CH(CH3)0)q ou (CH(CH3)CH20)r, p représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 140, q+r représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 140 et p est strictement supérieur à q+r et la somme p+q+r est comprise entre 10 et 150.
Selon l'invention, un composé de formule (IV) également plus préféré est un composé pour lequel T1 représente CH3, T2 représente H, V1 représente CH2, V2 représente un groupement combinant (CH2-CH20)P et (CH2CH(CH3)0)q ou (CH(CH3)CH20)r, p représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 140, q+r représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 140 et p est strictement supérieur à q+r et la somme p+q+r est comprise entre 10 et 150.
Selon l'invention, un composé de formule (IV) également plus préféré est un composé pour lequel T1 représente CH3, T2 représente H, V1 représente CH2, V2 représente (CH2-CH20)p, p représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 140.
Selon l'invention, un composé de formule (IV) également plus préféré est un composé pour lequel T1 et T2 représentent H, V1 représente 0-CH2-CH2-CH2-CH2, V2 représente (CH2-CH20)p, p représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 140.
Selon l'invention, un composé de formule (IV) également plus préféré est un composé pour lequel T1 représente CH3, T2 représente H, V1 représente CH2-CH2, V2 représente (CH2-CH20)p, p représente un nombre entier ou décimal compris entre 10 et 140.
Un copolymère particulier selon l'invention est un copolymère non-réticulé.
L'invention fournit une composition aqueuse comprenant au moins un copolymère obtenu par au moins une réaction de polymérisation radicalaire dans l'eau d'au moins un monomère anionique (a) comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable et au moins une fonction acide carboxylique ou d'un de ses sels et d'au moins un monomère (b) de formule (I). L'invention concerne également un tel copolymère en tant que tel, notamment un tel copolymère obtenu à partir d'une composition aqueuse selon l'invention puis séparation du copolymère selon l'invention, notamment séparation de l'eau de la composition aqueuse selon l'invention.
L'invention fournit donc un copolymère dont l'indice de polymolécularité Ip est inférieur à 3, obtenu au moins une réaction de polymérisation radicalaire dans l'eau et à une température allant de 10 à 90°C,
(a) d'au moins un monomère anionique comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable et au moins une fonction acide carboxylique ou d'un de ses sels, et
(b) d'au moins un monomère de formule I) :
Figure imgf000018_0001
(D dans laquelle :
- RI et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment H ou CH3,
- L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2-CH20)x, (CH2CH(CH3)0)y, (CH(CH3)CH20)z et leurs combinaisons et
- x, y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 0 et 150 et la somme x+y+z est comprise entre 10 et 150 ;
en présence :
(i) de 0,05 à 5 % en poids, par rapport à la quantité de monomères, d'au moins un com osé de formule (II) :
Figure imgf000019_0001
xooc s^s coox
(Π)
dans laquelle :
- X représente indépendamment H, Na ou K,
- R représente indépendamment un groupement Cl-C5-alkyle ; et
(ii) d'au moins un composé générateur de radicaux choisi parmi peroxyde d'hydrogène, persulfate d'ammonium, un persulfate de métal alcalin, leurs mélanges ou leurs associations avec un bisulfite de métal alcalin ou avec un ion choisi parmi Fell, FelII, Cul, Cuil.
L'invention fournit également un copolymère choisi parmi :
• un copolymère dont l'indice de polymolécularité Ip est inférieur à 3, obtenu par au moins une réaction de polymérisation radicalaire dans l'eau et à une température allant de 10 à 90°C,
(a) d'au moins un monomère anionique comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable et au moins une fonction acide carboxylique ou d'un de ses sels, et
(b) d'au moins un monomère de formule (I) :
Figure imgf000019_0002
(I) dans laquelle :
- RI et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment H ou CH3,
- L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2-CH20)x, (CH2CH(CH3)0)y, (CH(CH3)CH20)z et leurs combinaisons et
- x, y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 0 et 150 et la somme x+y+z est comprise entre 10 et 150 ;
en présence :
(i) de 0,05 à 5 % en poids, par rapport à la quantité de monomères, d'au moins un com osé de formule (II) :
Figure imgf000020_0001
xooc s s cœx
(Π)
dans laquelle :
- X représente indépendamment H, Na ou K,
- R représente indépendamment un groupement Cl-C5-alkyle ; et
(ii) d'au moins un composé générateur de radicaux choisi parmi peroxyde d'hydrogène, un persulfate de métal alcalin, leurs mélanges ou leurs associations avec un bisulfite de métal alcalin ou avec un ion choisi parmi Fell, FelII, Cul, CuII et
• un copolymère dont l'indice de polymolécularité Ip est inférieur à 3, obtenu par au moins une réaction de polymérisation radicalaire dans l'eau et à une température allant de 10 à 90°C,
(a) d'au moins un monomère anionique comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable et au moins une fonction acide carboxylique ou d'un de ses sels, et
(b) d'au moins un monomère de formule (I) :
Figure imgf000020_0002
(I) dans laquelle :
- RI et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment H ou CH3,
- L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2-CH20)x, combiné à (CH(CH3)CH20)z et (CH2CH(CH3)0)y combiné à
(CH(CH3)CH20)z et leurs combinaisons, et
- x, y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 0 et 150 et la somme x+y+z est comprise entre 10 et 150 ;
en présence :
(i) de 0,05 à 5 % en poids, par rapport à la quantité de monomères, d'au moins un composé de formule (II) :
Figure imgf000021_0001
xooc s^s cœx
(Π)
dans laquelle :
- X représente indépendamment H, Na ou K,
- R représente indépendamment un groupement Ci-Cs-alkyle ; et
(ii) d'au moins un composé générateur de radicaux choisi parmi peroxyde d'hydrogène, persulfate d'ammonium, un persulfate de métal alcalin, leurs mélanges ou leurs associations avec un bisulfite de métal alcalin ou avec un ion choisi parmi Fe11, Fe111, Cu1, Cu11.
De manière préférée, le copolymère selon l'invention comprend :
de 1 à 25 % en poids de monomère (a) et
de 75 à 99 % en poids de monomère (b).
De manière également préférée, le copolymère selon l'invention comprend
de 2 à 25 % en poids de monomère (a) et
de 75 à 98 % en poids de monomère (b).
De manière également préférée, le copolymère selon l'invention comprend
de 3 à 15 % en poids de monomère (a) et
de 85 à 97 % en poids de monomère (b).
De manière également préférée, le copolymère selon l'invention comprend de 3 à 10 % en poids de monomère (a) et
de 90 à 97 % en poids de monomère (b).
De manière également préférée, le copolymère selon l'invention comprend :
de 5 à 10 % en poids de monomère (a) et
- de 90 à 95 % en poids de monomère (b).
Le copolymère selon l'invention peut également être caractérisé par sa masse moléculaire en poids (Mw). De manière préférée, il possède une masse moléculaire en poids allant de 8 000 g/mol à 600 000 g/mol ou de 10 000 g/mol à 500 000 g/mol ou encore de 12 000 g/mol à 200 000 g/mol. De manière plus préférée, il possède une masse moléculaire en poids allant de 15 000 g/mol à 150 000 g/mol ou de 15 000 g/mol à 90 000 g/mol ou encore de 15 000 g/mol à 90 000 g/mol ou de 25 000 g/mol à 75 000 g/mol.
Selon l'invention, le poids moléculaire et l'indice de polymolécularité des copolymères est déterminé par Chromatographie d'Exclusion Stérique (CES) ou en anglais « Steric Exclusion Chromatography » (SEC). Cette technique met en œuvre un appareil de chromatographie liquide de marque Waters doté d'un détecteur. Ce détecteur est un détecteur de concentration réfractométrique de marque Waters. Cet appareillage de chromatographie liquide est doté d'une colonne d'exclusion stérique afin de séparer les différents poids moléculaires des copolymères étudiés. La phase liquide d'élution est une phase aqueuse ajustée à pH 9,00 au moyen de soude 1 N contenant 0,05 M de NaHC03, 0,1 M de NaN0 , 0,02 M de triéthanolamine et 0,03 % de NaN .
Selon une première étape, on dilue à 0,9 % sec la solution de copolymère dans le solvant de solubilisation de la CES, qui correspond à la phase liquide d'élution de la CES à laquelle est ajoutée 0,04 % de diméthylformamide qui joue le rôle de marqueur de débit ou étalon interne. Puis, on filtre à 0,2 μιη. 100 μΐ^ sont ensuite injectés dans l'appareil de chromatographie (éluant : une phase aqueuse ajustée à pH 9,00 par de la soude IN contenant 0,05 M de NaHC0 , 0,1 M de NaN0 , 0,02 M de triéthanolamine et 0,03 % de NaN3).
L'appareil de chromatographie liquide contient une pompe isocratique (Waters 515) dont le débit est réglé à 0,8 mL/min. L'appareil de chromatographie comprend également un four qui lui-même comprend en série le système de colonnes suivant : une précolonne de type Guard Column Ultrahydrogel Waters de 6 cm de longueur et 40 mm de diamètre intérieur et une colonne linéaire de type Ultrahydrogel Waters de 30 cm de longueur et 7,8 mm de diamètre intérieur. Le système de détection se compose d'un détecteur réfractométrique de type RI Waters 410. Le four est porté à la température de 60°C et le réfractomètre est porté à la température de 45 °C.
Les masses moléculaires sont évaluées par détection de diffusion dynamique de la lumière au moyen d'un détecteur Viscotek Dual 270 grâce auquel la masse moléculaire est déterminée à partir du volume hydrodynamique du copolymère.
Les caractéristiques particulières, avantageuses ou préférées de la composition aqueuse selon l'invention définissent des copolymères selon l'invention qui sont également particuliers, avantageux ou préférés.
La composition aqueuse et le copolymère selon l'invention possèdent des propriétés particulièrement avantageuses dans de nombreux domaines techniques. Ainsi, selon le domaine technique dans lequel ces propriétés sont mises en œuvre, la composition aqueuse ou le copolymère selon l'invention peuvent prendre différentes formes. Ils peuvent notamment être mis en œuvre au sein de différentes formulations.
L'invention fournit donc une formulation (Fl) comprenant :
au moins une composition aqueuse selon l'invention ;
au moins un liant hydraulique ; éventuellement
- de l'eau ; éventuellement
au moins un agrégat ; éventuellement
au moins un adjuvant.
L'invention fournit également une formulation (F2) comprenant :
au moins un copolymère selon l'invention ;
- au moins un liant hydraulique ; éventuellement
de l'eau ; éventuellement
au moins un agrégat ; éventuellement
au moins un adjuvant.
De manière préférée, les formulations (Fl) et (F2) selon l'invention comprennent :
- de 0,01 à 5 % en poids sec de copolymère, respectivement sous la forme d'au moins une composition aqueuse selon l'invention ou d'au moins un copolymère selon l'invention en tant que tel ;
de 95 à 99,9 % en poids sec d'au moins un liant hydraulique. De manière plus préférée, les formulations (Fl) et (F2) selon l'invention comprennent : de 0,01 à 4 % en poids sec ou de 0,01 à 3 % en poids sec de copolymère, respectivement sous la forme d'au moins une composition aqueuse selon l'invention ou d'au moins un copolymère selon l'invention en tant que tel ; de 96 à 99,9 % en poids sec ou de 97 à 99,9 % en poids sec d'au moins un liant hydraulique.
De manière également plus préférée, les formulations (Fl) et (F2) selon l'invention comprennent :
de 0,03 à 5 % en poids sec ou de 0,03 à 4 % en poids sec ou de 0,03 à 3 % en poids sec de copolymère, respectivement sous la forme d'au moins une composition aqueuse selon l'invention ou d'au moins un copolymère selon l'invention en tant que tel ;
de 95 à 99,7 % en poids sec ou de 96 à 99,7 % en poids sec de 97 à 99,7 % en poids sec d'au moins un liant hydraulique.
De manière également plus préférée, les formulations (Fl) et (F2) selon l'invention comprennent :
de 0,05 à 5 % en poids sec ou de 0,05 à 4 % en poids sec ou de 0,05 à 3 % en poids sec ou de 0,05 à 2 % en poids sec ou de 0,05 à 1,5 % en poids sec de copolymère, respectivement sous la forme d'au moins une composition aqueuse selon l'invention ou d'au moins un copolymère selon l'invention en tant que tel ; - de 95 à 99,5 % en poids sec ou de 96 à 99,5 % en poids sec ou de 97 à
99,5 % en poids sec ou de 98 à 99,5 % en poids sec ou de 98,5 à 99,5 % en poids sec d'au moins un liant hydraulique.
De manière également préférée, les formulations (Fl) et (F2) selon l'invention comprennent de l'eau en une quantité en poids relative à la quantité en poids de liant hydraulique inférieure à 0,7, inférieure à 0,65 ou inférieure à 0,6, de préférence inférieure à 0,5 ou inférieure à 0,4 ou encore inférieure à 0,3 ou inférieure à 0,2. Des gammes préférées de quantité d'eau en poids par rapport à la quantité en poids de liant hydraulique dans les formulations (Fl) et (F2) vont de 0,2 à 0,65 ou de 0,2 à 0,6 ou de 0,2 à 0,5 ou de 0,3 à 0,65 ou de 0,3 à 0,6 ou de 0,3 à 0,5.
Selon l'invention, le liant hydraulique ou hydrolithe peut être choisi parmi ciment, mortier, plâtre, coulis, béton. Le ciment peut être choisi parmi ciment Portland, ciment Portland blanc, ciment artificiel, ciment de haut fourneau, ciment à haute résistance, ciment à l'alumine, ciment rapide, ciment au phosphate de magnésium, ciment à base de produits d'incinération, ciment de cendres volantes et leurs mélanges.
D'autres liants hydrauliques peuvent être choisis parmi liants hydrauliques latents, liants pouzzolaniques, cendres, scories, mâchefer.
Le plâtre peut être choisi parmi gypse, sulfate de calcium dihydraté, sulfate de calcium, hémihydrate de sulfate de calcium, anhydride de sulfate de calcium et leurs mélanges. L'agrégat peut être choisi parmi sable, agrégat grossier, gravier, pierre concassée, scories, agrégat recyclé.
Généralement, selon leur granulométrie, on classe les granulats en plusieurs catégories connues en tant que telles par l'homme du métier, par exemple selon la norme française XP P 18-540. Selon cette norme, définissant notamment les valeurs d et D, les familles de granulats comprennent :
- les fillers 0/D pour lesquels D < 2 mm avec au moins 70 % de passant à 0,063 mm,
- les sablons 0/D pour lesquels D < 1 mm avec moins de 70 % de passant à 0,063 mm,
- les sables 0/D pour lesquels 1< D < 6,3 mm,
- les graves 0/D pour lesquels D > 6,3 mm,
- les gravillons d/D pour lesquels d > 1 mm et D < 125 mm,
- les ballasts d/D pour lesquels d > 25 mm et D < 50 mm.
Des exemples de fillers sont des fumées de silice ou additions siliceuses, ou des additions calcaires comme du carbonate de calcium. Selon l'invention, l'adjuvant des formulations (Fl) ou (F2) peut être choisi parmi un agent anti-mousse, un agent plastifiant ou superplastifiant, un agent d'amélioration de l'ouvrabilité, un agent réducteur d'affaissement, un agent réducteur d'entraînement de l'air, un agent colorant, un pigment, un agent réducteur d'eau, un agent retardateur de prise, un agent de contrôle de l'hygroscopie, un agent anti-corrosion, un agent anti-retrait, un agent inhibiteur de réactions silico-alcalines, un agent hydrofuge, un agent moussant.
Les propriétés particulières de la composition aqueuse selon l'invention ou du copolymère selon l'invention permettent de les utiliser dans de nombreux domaines techniques, notamment pour leurs propriétés de contrôle ou de régulation de la rhéologie. Ainsi, l'invention fournit une méthode de modification de la rhéologie d'une formulation hydraulique comprenant l'addition d'au moins une composition aqueuse selon l'invention ou d'au moins un copolymère selon l'invention dans la formulation hydraulique comprenant de l'eau et un liant hydraulique.
Les propriétés de la composition selon l'invention et du copolymère sont particulièrement utiles dans le domaine des formulations hydrauliques.
L'invention fournit donc une méthode de contrôle de l'ouvrabilité d'une formulation hydraulique comprenant l'addition d'au moins une composition aqueuse selon l'invention ou d'au moins un copolymère selon l'invention dans une formulation hydraulique. De manière particulièrement avantageuse, l'invention fournit une méthode de contrôle de l'ouvrabilité pour laquelle l'ouvrabilité de la formulation hydraulique est maintenue constante pour une période d'au moins 1 h, de préférence d'au moins 2 h, plus préférentiellement d'au moins 3 h, encore plus préférentiellement d'au moins 3,5 h ou d'au moins 4 h.
L'invention fournit également une méthode de réduction du temps de prise d'une formulation hydraulique comprenant l'addition d'au moins une composition aqueuse selon l'invention ou d'au moins un copolymère selon l'invention dans une formulation hydraulique comprenant de l'eau et un liant hydraulique.
De manière préférée pour les méthodes de contrôle de l'ouvrabilité d'une formulation hydraulique ou de réduction du temps de prise d'une formulation hydraulique selon l'invention, la formulation hydraulique est choisie parmi une formulation hydraulique (Fl) et une formulation hydraulique (F2).
Les caractéristiques particulières, avantageuses ou préférées des formulations hydrauliques (Fl) et (F2) selon l'invention définissent les méthodes de contrôle de l'ouvrabilité d'une formulation hydraulique ou de réduction du temps de prise d'une formulation hydraulique selon l'invention qui sont également particulières, avantageuses ou préférées.
Les exemples qui suivent permettent d'illustrer les différents aspects de l'invention. Exemple 1: préparation de copolymères selon l'invention et d'un copolymère comparatif Exemple 1.1: copolymère (PI) selon l'invention
Dans un réacteur agité, on introduit de l'eau (230 g), du sulfate de fer heptahydraté (0, 11 g) et du DPTTC en solution à 20 % massique dans l'eau (3,18 g). On chauffe le réacteur à 65 ± 2°C. On ajoute de l'eau oxygénée en solution aqueuse à 35 % massique (22,4 g). Puis, durant 2 h, on injecte en parallèle dans le réacteur un mélange d'eau (50 g), d'acide acrylique (35,77 g) et de monomère (bl2) de masse moléculaire 3 000 g/mol (243,23 g), un mélange d'eau (50 g) et de DPTTC en solution à 20 % massique dans l'eau (12,69 g), ainsi qu'un mélange d'eau (40 g) et de bisulfite de sodium en solution aqueuse à 40 % massique (22,56 g).
Le réacteur est maintenu en température à 65 ± 2°C durant 1 h.
Le produit est refroidi puis partiellement neutralisé par ajout d'une solution aqueuse de soude à 50 % massique (7,8 g). La solution polymérique aqueuse comprend moins de 220 ppm d'acide acrylique résiduel sec par rapport à la quantité totale de copolymère sec. On obtient un copolymère (PI) comprenant 12,8 % en poids d'acide acrylique et 87,2 % en poids de monomère (bl2). Sa masse moléculaire Mw est de 71 900 g/mol et son indice de polymolécularité Ip est de 2.
Exemple 1.2 : copolymère (P2) selon l'invention
Dans un réacteur agité, on introduit de l'eau (350 g), on chauffe le réacteur à 65 ± 2°C. Puis, durant 2 h, on injecte en parallèle dans le réacteur un mélange d'eau (60 g), d'acide acrylique (50,39 g) et de monomère (bl2) de masse moléculaire 3 000 g/mol (342,65 g), un mélange d'eau (60 g) et de DPTTC en solution à 20 % massique dans l'eau (15 g) ainsi qu'un mélange d'eau (55 g) et de persulfate d'ammonium (5,64 g).
Le réacteur est maintenu en température à 65 ± 2°C durant 1 h.
Le produit est refroidi puis partiellement neutralisé par ajout d'une solution aqueuse de soude à 50 % massique (1,6 g). La solution polymérique aqueuse comprend moins de
610 ppm d'acide acrylique résiduel.
On obtient un copolymère (P2) comprenant 12,8 % en poids d'acide acrylique et 87,2 % en poids de monomère (b 12). Sa masse moléculaire Mw est de 207 000 g/mol et son indice de polymolécularité Ip est de 2,2.
Exemple 1.3 : copolymère (P3) selon l'invention Dans un réacteur agité, on introduit de l'eau (400 g), du sulfate de fer heptahydraté (0, 11 g) et du DPTTC en solution à 20 % massique dans l'eau (3, 18 g). On chauffe le réacteur à 65 ± 2°C. On introduit de l'eau oxygénée en solution aqueuse à 35 % massique (22,4 g). Puis, durant 2 h, on injecte en parallèle dans le réacteur un mélange d'eau (40 g), d'acide méthacrylique (29,73 g) et de monomère (bl2) de masse moléculaire 3 000 g/mol (370,03 g), un mélange d'eau (50 g) et de DPTTC en solution à 20 % massique dans l'eau (12,69 g) ainsi qu'un mélange d'eau (40 g) et de bisulfite de sodium en solution aqueuse à 40 % massique (22,56 g).
Le réacteur est maintenu en température à 65 ± 2°C durant 1 h.
Le produit est refroidi puis partiellement neutralisé par ajout d'une solution aqueuse de soude à 50 % massique (6,7 g). La solution polymérique aqueuse comprend moins de 25 ppm d'acide méthacrylique résiduel.
On obtient un copolymère (P3) comprenant 7,4 % en poids d'acide méthacrylique et 92,6 % en poids de monomère (bl2). Sa masse moléculaire Mw est de 168 600 g/mol et son indice de polymolécularité Ip est de 2.
Exemple 1.4 : copolymère (P4) selon l'invention
Dans un réacteur agité, on introduit de l'eau (380 g) et du DPTTC en solution à 20% massique dans l'eau (3,0 g). On chauffe le réacteur à 65 ± 2°C.
Puis, durant 2 h, on injecte en parallèle dans le réacteur un mélange d'eau (40 g), d'acide méthacrylique (29,73 g) et de monomère (bl2) de masse moléculaire 3 000 g/mol
(370,03 g), un mélange d'eau (60 g) et de DPTTC en solution à 20 % massique dans l'eau
(12 g) ainsi qu'un mélange d'eau (55 g) et de persulfate d'ammonium (5,64 g).
Une solution d'eau (5 g) et d'eau oxygénée à 35 % massique dans l'eau (5 g) est ajoutée pendant 30 min.
Le réacteur est maintenu en température à 65 ± 2°C durant 30 min.
Le produit est refroidi puis partiellement neutralisé par ajout d'une solution aqueuse de soude à 50 % massique (1, 1 g). La solution polymérique aqueuse comprend moins de
190 ppm d'acide méthacrylique résiduel.
On obtient un copolymère (P4) comprenant 7,4 % en poids d'acide méthacrylique et
92,6 % en poids de monomère (bl2). Sa masse moléculaire Mw est de 538 000 g/mol et son indice de polymolécularité Ip est de 2,2.
Exemple 1.5 : copolymère (P5) selon l'invention Dans un réacteur agité, on introduit de l'eau (100 g), du sulfate de fer heptahydraté (0,11 g), un monomère (bl2) de masse moléculaire 3 000 g /mol (114,23 g), un comonomère de formule (IV) dans laquelle T1 représente C¾, T2 représente H, V1 représente CH2 et V2 représente (CH2-CH2-0)p de masse moléculaire 2 400 g/mol, en solution à 60 % massique dans l'eau (152,31 g), du DPTTC en solution à 20 % massique dans l'eau (2,54 g). On chauffe le réacteur à 65 ± 2°C. On introduit de l'eau oxygénée en solution aqueuse à 35 % massique (5,6 g).
Puis, durant 1 h 15, on injecte en parallèle dans le réacteur un mélange d'eau (40 g) et d'acide acrylique (32,36 g), un mélange d'eau (50 g) et de DPTTC en solution à 20 % massique dans l'eau (10,15 g) ainsi qu'un mélange d'eau (55 g) et de bisulfite de sodium en solution aqueuse à 40 % massique (5,64 g) durant lh40 pour ce dernier mélange. Le réacteur est maintenu en température à 65 ± 2°C durant 1 h30.
Le produit est refroidi puis partiellement neutralisé par ajout d'une solution aqueuse de soude à 50 % massique (35 g). La solution polymérique aqueuse comprend moins de 55 ppm d'acide acrylique résiduel.
On obtient un copolymère (P5) comprenant 13,6 % en poids d'acide acrylique, 38,4 % en poids de comonomère de formule (IV) et 48,0 % en poids de monomère (bl2). Sa masse moléculaire Mw est de 238 000 g/mol et son indice de polymolécularité Ip est de 2,9.
Exemple 1.6: copolymère (P6) selon l'invention
Dans un réacteur agité, on introduit de l'eau (400 g), du sulfate de fer heptahydraté (0, 11 g) et du DPTTC en solution à 20 % massique dans l'eau (3,18 g). On chauffe le réacteur à 65 ± 2°C. On ajoute en une fois de l'eau oxygénée en solution aqueuse à 35 % massique (22,4 g).
Puis, durant 2 h, on injecte en parallèle dans le réacteur :
- un mélange d'eau (40 g), d'acide méthacrylique (29,73g) et de monomère (bl2) de masse moléculaire 3 000 g/mol (370,03 g),
- du DPTTC en solution à 20 % massique dans l'eau (12,69 g) avec 50 g d'eau
-un mélange d'eau (35 g) et de bisulfite de sodium en solution aqueuse à 40 % massique (33,84 g).
Le réacteur est maintenu en température à 65 ± 2°C durant 1 h.
Le produit est refroidi puis neutralisé par ajout d'une solution aqueuse de soude à 50 % massique jusqu'à pH 7,5. La solution polymérique aqueuse comprend moins de 1 500 ppm d'acide méthacrylique résiduel sec par rapport à la quantité totale de copolymère sec.
On obtient un copolymère (P6) comprenant 7,44 % en poids d'acide méthacrylique et 92,56 % en poids de monomère (bl2). Sa masse moléculaire Mw est de 194 560 g/mol et son indice de polymolécularité Ip est de 1.6.
Exemple 1.7: copolymère (P7) selon l'invention
Dans un réacteur agité, on introduit de l'eau (380 g), du sulfate de fer heptahydraté (0, 11 g) et du DPTTC en solution à 20 % massique dans l'eau (3 g). On chauffe le réacteur à 65 ± 2°C. On ajoute en une fois de l'eau oxygénée en solution aqueuse à 35 % massique (20 g).
Puis, durant 2 h, on injecte en parallèle dans le réacteur :
- un mélange d'eau (40 g), d'acide méthacrylique (29,73g) et de monomère (bl2) de masse moléculaire 3 000 g/mol (370,03 g),
- du DPTTC en solution à 20 % massique dans l'eau (12 g) avec 50g d'eau,
-un mélange d'eau (55 g) et de persulfate de sodium (8,46g).
Le réacteur est maintenu en température à 65 ± 2°C durant 1 h.
Le produit est refroidi puis neutralisé par ajout d'une solution aqueuse de soude à 50 % massique jusqu'à pH 7,2.
La solution polymérique aqueuse comprend moins de 2 ppm d'acide méthacrylique résiduel sec par rapport à la quantité totale de copolymère sec.
On obtient un copolymère (P7) comprenant 7,44 % en poids d'acide méthacrylique et 92,56 % en poids de monomère (bl2). Sa masse moléculaire Mw est de 202 755g/mol et son indice de polymolécularité Ip est de 1.6.
Exemple 1.8 : copolymère comparatif
Dans un réacteur agité, on introduit de l'eau (400 g) et on chauffe à 65 ± 2°C.
Puis, durant 3 h, on injecte en parallèle dans le réacteur un mélange d'eau (40 g), d'acide acrylique (49,35 g) et de monomère (bl2) de masse moléculaire 3 000 g/mol (312,81 g), un mélange d'eau (30 g), de DMDO (l,8-dimercapto-3,6-dioxaoctane) (1,80 g) et de monomère (bl2) de masse moléculaire 3 000 g/mol (50,00 g), ainsi qu'un mélange d'eau (84,9 g) et de persulfate d'ammonium (1,51 g). Le réacteur est maintenu en température à 65 + 2°C durant 1 h30. Le produit est refroidi puis partiellement neutralisé par ajout d'une solution aqueuse de soude à 50 % massique (4,1 g). La solution polymérique aqueuse comprend plus de 4 930 ppm d'acide acrylique résiduel sec par rapport à la quantité totale de copolymère sec.
Exemple 2: évaluation du pouvoir réducteur d'eau dans un mortier
On prépare des formulations de mortier dont la composition est présentée dans le tableau
1 selon la procédure :
incorporation de l'adjuvant et de l'eau dans le bol d'un malaxeur automatique Perrier pour ciments et mortiers normalisés,
incorporation de l'ensemble des fines (ciment et/ou liants hydrauliques), malaxage à vitesse lente de 140 tr/min,
incorporation du sable après 30 s,
malaxage à vitesse lente de 140 tr/min durant 60 s,
- arrêt durant 30 s et nettoyage des parois du bol,
malaxage à vitesse lente de 140 tr/min durant 90 s.
De manière similaire, on prépare une formulation (FC) comparative de mortier ne comprenant pas de copolymère. Le pouvoir réducteur d'eau des copolymères selon l'invention est évalué à partir de formulations de mortier.
La maniabilité T0 des mortiers formulés avec les copolymères selon l'invention a été évaluée par mesure du diamètre d'étalement {slump flow en anglais) selon la norme EN 12350-2 adaptée au mortier (mini-cône d'Abrams).
Pour effectuer l'étalement, on soulève le cône rempli de mortier formulé perpendiculairement à une plaque horizontale tout en effectuant un quart de tour. L'étalement est mesuré après 5 minutes selon deux diamètres à 90° avec un réglet. Le résultat de la mesure d'étalement est la moyenne des 2 valeurs à ± 1 mm. Les essais sont réalisés à 20°C. Le dosage en adjuvant est déterminé de manière à atteindre un étalement cible de 220 mm ± 5 mm. Le dosage est exprimé en % en poids sec par rapport au poids du liant hydraulique ou du mélange de liants hydrauliques. Les résultats sont présentés dans le tableau 1. Formulation Selon l'invention
FC Fl-1 Fl-2 Fl-3 Fl-4 Fl-5
Sable AFNOR (g) 1 350 1 350 1 350 1 350 1 350 1 350
Ciment CEM I 52.5N
450 450 450 450 450 450 VICAT (g)
Copolymère (% en poids PI P2 P3 P4
/ P5 (0,15) sec/poids sec de ciment) (0,11) (0,11) (0,11) (0,11)
Agent anti-mousse
/ 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 ( /adjuvant)
Eau (g) 266 200 200 200 200 200
Rapport en poids
0,59 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 eau/ciment
Maniabilité T0 220 215 220 225 225 220
Réduction d'eau (%) 0 25 25 25 25 25
Tableau 1
La mise en œuvre des copolymères selon l'invention permet de réduire la quantité d'eau de 25 % dans la formulation hydraulique, tout en maintenant une fluidité initiale (maniabilité) similaire à celle de la formulation comparative ne comprenant pas de copolymère.
Les copolymères selon l'invention peuvent donc être qualifiés d'agents haut réducteurs d'eau selon la norme ADJUVANT NF EN 934-2. En effet, ils permettent une réduction d'eau pour le mortier adjuvanté d'au moins 12 % par rapport au mortier témoin.
La mise en œuvre des copolymères selon l'invention permettrait d'obtenir des résultats similaires au sein de béton adjuvanté par réduction d'au moins 12 % de la quantité d'eau par rapport à un béton témoin ne comprenant pas de copolymère selon l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition aqueuse comprenant au moins un copolymère dont l'indice de polymolécularité Ip est inférieur à 3, obtenu par au moins une réaction de polymérisation radicalaire dans l'eau et à une température allant de 10 à 90°C,
(a) d'au moins un monomère anionique comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable et au moins une fonction acide carboxylique ou d'un de ses sels, et
(b) d'au moins un monomère de formule (I) :
Figure imgf000033_0001
O
(I)
dans laquelle :
- R1 et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment H ou CH3,
- L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2-CH20)X, (CH2CH(CH3)0)y, (CH(CH3)CH20)z et leurs combinaisons et
- x, y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 0 et 150 et la somme x+y+z est comprise entre 10 et 150 ; en présence :
(i) de 0,05 à 5 % en poids, par rapport à la quantité de monomères, d'au moins un composé de formule (II) :
Figure imgf000033_0002
xooc s s cœx
(Π)
dans laquelle :
- X représente indépendamment H, Na ou K,
- R représente indépendamment un groupement Ci-Cs-alkyle ; et
(ii) d'au moins un composé générateur de radicaux choisi parmi peroxyde d'hydrogène, persulfate d'ammonium, un persulfate de métal alcalin, leurs mélanges ou leurs associations avec un bisulfite de métal alcalin ou avec un ion choisi parmi Fe11, Fe111, Cu1, Cu11.
2. Composition selon la revendication 1 ne comprenant pas d'homopolymère du monomère (a) ou comprenant une quantité en poids réduite, faible ou très faible d'homopolymère du monomère (a) par rapport à la quantité en poids sec de copolymère.
3. Composition selon l'une des revendications 1 et 2 pour laquelle la réaction de polymérisation met en œuvre :
de 1 à 25 % en poids de monomère (a) et
de 75 à 99 % en poids de monomère (b).
4. Composition selon l'une des revendications 1 à 3 pour laquelle le copolymère comprend :
de 1 à 25 % en poids de monomère (a) et
de 75 à 99 % en poids de monomère (b).
5. Composition selon l'une des revendications 1 à 4 comprenant moins de 2 000 ppm en poids ou moins de 1 500 ppm en poids, de préférence moins de 1 000 ppm en poids ou moins de 500 ppm en poids, en particulier moins de 200 ppm en poids ou moins de 100 ppm en poids, de monomère résiduel (a) par rapport à la quantité en poids sec de copolymère.
6. Composition selon l'une des revendications 1 à 5 pour laquelle le monomère (a) mis en œuvre est choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, acide itaconique, acide maléique, un sel d'acide acrylique, un sel d'acide méthacrylique, un sel d'acide itaconique, un sel d'acide maléique et leurs mélanges.
7. Composition selon l'une des revendications 1 à 6 pour laquelle x est strictement supérieur à y+z.
8. Composition selon l'une des revendications 1 à 7 pour laquelle la réaction de polymérisation est mise en œuvre à une température allant de 30 à 85°C, de préférence de 40 à 75° ou de 50 à 70°C.
9. Composition selon l'une des revendications 1 à 8 pour laquelle la réaction de polymérisation met également en œuvre au moins un autre monomère choisi parmi :
• un autre monomère anionique, de préférence choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, acide itaconique, acide maléique, leurs sels et leurs mélanges ;
• un monomère non ionique comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable, de préférence au moins une insaturation éthylénique polymérisable et notamment une fonction vinylique polymérisable, plus préférentiellement un monomère non ionique choisi parmi les esters d'un acide comprenant au moins une fonction acide monocarboxylique, en particulier un ester d'un acide choisi parmi acide acrylique, acide méthacrylique, et leurs mélanges, par exemple hydroxyethylacrylate, hydroxypropylacrylate, hydroxyethylméthacrylate, hydroxypropylméthacrylate, styrène, vinylcaprolactam, acrylate d'alkyle, en particulier acrylate de Ci-Cio-alkyl, préférentiellement acrylate de Ci-C4-alkyl, plus préférentiellement acrylate de méthyle, acrylate d'éthyle, acrylate de propyle, acrylate d'isobutyle, acrylate de n-butyle, méthacrylate d'alkyle, en particulier méthacrylate de Ci-Cio-alkyl, préférentiellement méthacrylate de Ci-C4-alkyl, plus préférentiellement méthacrylate de méthyle, méthacrylate d'éthyle, méthacrylate de propyle, méthacrylate d'isobutyle, méthacrylate de n-butyle, acrylate d'aryle, de préférence phénylacrylate, benzylacrylate, phénoxyéthylacrylate, méthacrylate d'aryle, de préférence phénylméthacrylate, benzylméthacrylate, phénoxyéthylméthacrylate, un composé de formule (III) :
Q!-CL CL Q2
(III)
dans laquelle :
Q1 représente un groupement acrylate polymérisable ou un groupement méthacrylate polymérisable,
Q2 représente un groupement H ou un groupement CH3,
L1 et L2, identiques ou différents, représentent indépendamment un groupement éthylenoxy ou un groupement propylenoxy et m et n, identiques ou différents et dont au moins un est différent de 0, représentent un nombre inférieur ou égal à 150 et leur somme m+n est inférieure à 150 ;
• un autre monomère de formule (I), différent du composé (b), dans laquelle :
- R1 et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment H ou CH3,
- L représente un groupement choisi parmi (CH2-CH20)x,
- x représente 1 ;
• un autre monomère de formule (I), différent du composé (b), dans laquelle :
- R1 et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment H ou CH3,
- L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2CH(CH3)0)y, (CH(CH3)CH20)z et leurs combinaisons,
- y + z représente 1 ou 2 ; et
• acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique, un sel d'acide 2-acrylamido-2-méthylpropane sulfonique, l'acide 2-(méthacryloyloxy)éthanesulfonique, un sel d'acide 2-(méthacryloyloxy)éthanesulfonique, méthallyl sulfonate de sodium, styrène sulfonate et leurs mélanges.
10. Copolymère dont l'indice de polymolécularité Ip est inférieur à 3, obtenu au moins une réaction de polymérisation radicalaire dans l'eau et à une température allant de 10 à 90°C,
(a) d'au moins un monomère anionique comprenant au moins une insaturation oléfinique polymérisable et au moins une fonction acide carboxylique ou d'un de ses sels, et
(b) d'au moins un monomère de formule (I) :
Figure imgf000036_0001
(D
dans laquelle :
- R1 et R2, identiques ou différents, représentent indépendamment H ou CH3,
- L représente indépendamment un groupement choisi parmi (CH2-CH20)x, (CH2CH(CH3)0)y, (CH(CH3)CH20)z et leurs combinaisons et - x, y et z, identiques ou différents, représentent indépendamment un nombre entier ou décimal compris entre 0 et 150 et la somme x+y+z est comprise entre 10 et 150 ;
en présence :
(i) de 0,05 à 5 % en poids, par rapport à la quantité de monomères, d'au moins un composé de formule (II) :
Figure imgf000037_0001
(Π)
dans laquelle :
- X représente indépendamment H, Na ou K,
- R représente indépendamment un groupement Ci-Cs-alkyle ; et
(ii) d'au moins un composé générateur de radicaux choisi parmi peroxyde d'hydrogène, persulfate d'ammonium, un persulfate de métal alcalin, leurs mélanges ou leurs associations avec un bisulfite de métal alcalin ou avec un ion choisi parmi Fe11, Fe111, Cu1, Cu11.
11. Copolymère selon la revendication 11 comprenant :
de 1 à 25 % en poids de monomère (a) et
de 75 à 99 % en poids de monomère (b).
12. Formulation comprenant :
au moins une composition aqueuse selon l'une des revendications 1 à 9 ou au moins un copolymère selon l'une des revendications 10 et 11 ;
au moins un liant hydraulique ; éventuellement
de l'eau ; éventuellement
au moins un agrégat ; éventuellement
au moins un adjuvant.
13. Formulation selon la revendication 12 comprenant :
de 0,01 à 5 % en poids sec de copolymère, respectivement sous la forme d'au moins une composition aqueuse selon l'une des revendications 1 à 9 ou d'au moins un copolymère selon l'une des revendications 10 et 11 en tant que tel ; de 95 à 99,9 % en poids sec d'au moins un liant hydraulique.
14. Formulation selon l'une des revendications 12 et 13 comprenant de l'eau en une quantité en poids relative à la quantité en poids de liant hydraulique inférieure à 0,7, inférieure à 0,65 ou inférieure à 0,6, de préférence inférieure à 0,5 ou inférieure à 0,4 ou encore inférieure à 0,3 ou inférieure à 0,2 ou encore allant de 0,2 à 0,65 ou de 0,2 à 0,6 ou de 0,2 à 0,5 ou de 0,3 à 0,65 ou de 0,3 à 0,6 ou de 0,3 à 0,5.
15. Méthode de modification de la rhéologie d'une formulation hydraulique comprenant l'addition d'au moins une composition aqueuse selon l'une des revendications
1 à 9 ou d'au moins un copolymère selon l'une des revendications 10 et 11 dans la formulation hydraulique.
16. Méthode de contrôle de l'ouvrabilité d'une formulation hydraulique comprenant l'addition d'au moins une composition aqueuse selon l'une des revendications 1 à 9 ou d'au moins un copolymère selon l'une des revendications 10 et 11 dans une formulation hydraulique.
17. Méthode de contrôle de l'ouvrabilité selon la revendication 16 pour laquelle ouvrabilité de la formulation hydraulique est maintenue constante pour une période d' au moins 1 h, de préférence d'au moins 2 h, plus préférentiellement d'au moins 3 h, encore plus préférentiellement d'au moins 3,5 h ou d'au moins 4 h.
18. Méthode de réduction du temps de prise d'une formulation hydraulique comprenant addition d' au moins une composition aqueuse selon l'une des revendications
1 à 9 ou d'au moins un copolymère selon l'une des revendications 10 et 11 dans une formulation hydraulique.
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