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JP7495556B2 - Polymers and cement admixtures - Google Patents

Polymers and cement admixtures Download PDF

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JP7495556B2 JP2023101518A JP2023101518A JP7495556B2 JP 7495556 B2 JP7495556 B2 JP 7495556B2 JP 2023101518 A JP2023101518 A JP 2023101518A JP 2023101518 A JP2023101518 A JP 2023101518A JP 7495556 B2 JP7495556 B2 JP 7495556B2
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Description

本発明は、重合体並びにセメント混和剤に関する。より詳しくは、セメントペースト、モルタル、コンクリート等のセメント組成物に好適に用いることができる重合体及びこれを含むセメント混和剤に関する。 The present invention relates to a polymer and a cement admixture. More specifically, the present invention relates to a polymer that can be suitably used in cement compositions such as cement paste, mortar, and concrete, and a cement admixture containing the polymer.

セメント混和剤はセメントペースト、モルタル、コンクリート等のセメント組成物を減水して流動性を高めるために用いられる。セメント混和剤には減水性能の他、建築物の施工時の作業性や、硬化物の強度・耐久性等の品質も同時に求められるため、現在も各種検討がされている。 Cement admixtures are used to reduce water in cement compositions such as cement paste, mortar, and concrete, and to increase their fluidity. In addition to water-reducing properties, cement admixtures are also required to have qualities such as workability during construction of buildings, and strength and durability of the hardened product, so various investigations are currently being conducted.

セメント混和剤として、従来はナフタレン系等の減水剤が使用されていたが、一方で(ポリ)オキシアルキレン鎖を含有するポリカルボン酸系減水剤が提案されている。(ポリ)オキシアルキレン鎖は、その立体反発によりセメント粒子を分散させる分散基として作用するため、セメント組成物の流動性を改善する上で有効である。 Conventionally, naphthalene-based water-reducing agents have been used as cement admixtures, but polycarboxylic acid-based water-reducing agents containing (poly)oxyalkylene chains have been proposed. (Poly)oxyalkylene chains act as dispersing groups that disperse cement particles due to their steric repulsion, and are therefore effective in improving the fluidity of cement compositions.

(ポリ)オキシアルキレン鎖を含有するポリカルボン酸系減水剤として、例えば、メタリルアルコールや3-メチル-3-ブテン-1-オールの水酸基部分に、エチレンオキシド等を作用させて得たポリカルボン酸系減水剤が報告されている(特許文献1及び2)。 As a polycarboxylic acid-based water-reducing agent containing a (poly)oxyalkylene chain, for example, a polycarboxylic acid-based water-reducing agent obtained by reacting ethylene oxide or the like with the hydroxyl group portion of methallyl alcohol or 3-methyl-3-butene-1-ol has been reported (Patent Documents 1 and 2).

特開2015-157761号公報JP 2015-157761 A 特開2014-166948号公報JP 2014-166948 A

上記(ポリ)オキシアルキレン鎖を含有するポリカルボン酸系減水剤は、対応する単量体中に1つの(ポリ)オキシアルキレン鎖を有する。しかしながら、セメント混和剤の減水性能やセメント組成物の流動性などの品質を制御する目的で、これらの重合体を用いる場合、(ポリ)オキシアルキレン鎖の含有量は、単量体に含まれる(ポリ)オキシアルキレン基の重合度に依拠するため、この重合度を制御する以外に方法はない。そのため、これら重合体を含むセメント混和剤を用いたセメント組成物の設計・配合の自由度は小さく、セメント組成物の流動性等の性能改善にも限界がある。 The polycarboxylic acid-based water-reducing agents containing the above-mentioned (poly)oxyalkylene chains have one (poly)oxyalkylene chain in the corresponding monomer. However, when these polymers are used for the purpose of controlling the quality such as the water-reducing performance of the cement admixture or the fluidity of the cement composition, the content of the (poly)oxyalkylene chain depends on the degree of polymerization of the (poly)oxyalkylene group contained in the monomer, and there is no way other than to control this degree of polymerization. Therefore, the degree of freedom in designing and blending cement compositions using cement admixtures containing these polymers is small, and there is also a limit to improving the performance such as the fluidity of the cement composition.

本発明は前記の課題を鑑みてなされたものであって、セメント混和剤に適した水溶性の重合体、減水性能に優れるセメント混和剤、流動性に優れるセメント組成物、及びセメント組成物を硬化してなるセメントを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a water-soluble polymer suitable for use as a cement admixture, a cement admixture with excellent water-reducing performance, a cement composition with excellent fluidity, and a cement obtained by hardening the cement composition.

本発明者らは鋭意検討した結果、分子中に2以上の(ポリ)オキシアルキレン鎖を有する化合物を単量体とする重合体を用いることにより、セメント混和剤の減水性能を高めることができて、さらにそのセメント減水剤をセメント組成物に用いることにより、セメント組成物の流動性を改善することを見出し、当該知見に基づいてさらに検討を重ねて本発明を完成させた。 As a result of intensive research, the inventors have discovered that the water-reducing performance of a cement admixture can be improved by using a polymer whose monomer is a compound having two or more (poly)oxyalkylene chains in the molecule, and that the use of this cement water-reducing agent in a cement composition improves the fluidity of the cement composition. Based on this knowledge, they have conducted further research and completed the present invention.

本発明は、下記[1]~[11]を提供する。
[1]下記一般式(I)に由来する構造単位及び下記一般式(II)に由来する構造単位を含む重合体。
[一般式(I)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立して水素原子、メチル基又はエチル基を表し、Rは炭素数2~18のアルキレン基を表す。nは0~3の任意の整数を表し、oは1~200の任意の整数を表し、pは1~3の任意の整数を表す。]
[一般式(II)中、R、R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を表し、Mは水素原子、一価の金属原子、二価の金属原子及びアンモニウムからなる群より選ばれる少なくとも1つを表す。]
[2]一般式(II)に由来する構造単位及び下記一般式(III)に由来する構造単位を含む重合体。
[一般式(III)中、R及びRはそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表し、R及びRはそれぞれ独立して炭素数2~18のアルキレン基を表す。lは0~4の任意の整数を表し、mは1~200の任意の整数を表す。]
[3]さらに一般式(III)に由来する構造単位を含む、[1]に記載の重合体。
[4]一般式(II)中、Mが水素原子、一価の金属原子及び二価の金属原子からなる群より選ばれる少なくとも1つである、[1]~[3]のいずれかに記載の重合体。
[5]一般式(I)中、R、R及びRが水素原子であり、Rがメチル基であり、Rがエチレン基であり、nが1であり、pが2又は3である、[1]、[3]、[4]のいずれかに記載の重合体。
[6]一般式(III)中、R及びRが水素原子、R及びRはエチレン基であり、lが2である、[2]~[5]のいずれかに記載の重合体。
[7][1]~[6]のいずれかに記載の重合体を含む、セメント混和剤。
[8][7]に記載のセメント混和剤を含む、セメント組成物。
[9][8]に記載のセメント組成物を硬化してなる、コンクリート。
[10]下記一般式(IV)で表される化合物。
[一般式(IV)中、oは1~200の任意の整数を表し、pは2又は3である。]
[11]下記一般式(V)で表される化合物。
[一般式(V)中、R及びRはそれぞれ独立して炭素数2~18のアルキレン基を表す。lは0~4の任意の整数を表し、mは1~200の任意の整数を表す。]
The present invention provides the following [1] to [11].
[1] A polymer comprising a structural unit derived from the following general formula (I) and a structural unit derived from the following general formula (II):
[In general formula (I), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, R a represents an alkylene group having 2 to 18 carbon atoms, n represents an integer of 0 to 3, o represents an integer of 1 to 200, and p represents an integer of 1 to 3.]
[In general formula (II), R 5 , R 6 and R 7 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and M represents at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a monovalent metal atom, a divalent metal atom and ammonium.]
[2] A polymer comprising a structural unit derived from general formula (II) and a structural unit derived from the following general formula (III):
[In general formula (III), R8 and R9 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, Rb and Rc each independently represent an alkylene group having 2 to 18 carbon atoms, l represents an integer of 0 to 4, and m represents an integer of 1 to 200.]
[3] The polymer according to [1], further comprising a structural unit derived from general formula (III).
[4] The polymer according to any one of [1] to [3], wherein in general formula (II), M is at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a monovalent metal atom, and a divalent metal atom.
[5] The polymer according to any one of [1], [3], and [ 4 ], in which, in general formula (I), R 1 , R 2 , and R 4 are hydrogen atoms, R 3 is a methyl group, R a is an ethylene group, n is 1, and p is 2 or 3.
[6] The polymer according to any one of [2] to [5], wherein in general formula (III), R 8 and R 9 are hydrogen atoms, R b and R c are ethylene groups, and l is 2.
[7] A cement admixture comprising the polymer according to any one of [1] to [6].
[8] A cement composition comprising the cement admixture according to [7].
[9] Concrete obtained by hardening the cement composition according to [8].
[10] A compound represented by the following general formula (IV):
[In general formula (IV), o represents an integer of 1 to 200, and p is 2 or 3.]
[11] A compound represented by the following general formula (V):
[In general formula (V), R b and R c each independently represent an alkylene group having 2 to 18 carbon atoms, l represents an integer of 0 to 4, and m represents an integer of 1 to 200.]

本発明によれば、セメント混和剤に適した水溶性の重合体、減水性能に優れるセメント混和剤、流動性に優れるセメント組成物及びセメント組成物を硬化してなるコンクリートが提供される。 The present invention provides a water-soluble polymer suitable for use as a cement admixture, a cement admixture with excellent water-reducing performance, a cement composition with excellent fluidity, and concrete obtained by hardening the cement composition.

[重合体]
本発明は、下記一般式(I)に由来する構造単位及び下記一般式(II)に由来する構造単位を含む重合体であり、この重合体は特に水への溶解性に優れ、セメント組成物に対し優れた混和性を有する。
[Polymer]
The present invention relates to a polymer containing a structural unit derived from the following general formula (I) and a structural unit derived from the following general formula (II). This polymer has particularly excellent solubility in water and excellent miscibility with cement compositions.

一般式(I)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立して水素原子、メチル基又はエチル基を表し、Rは炭素数2~18のアルキレン基を表す。nは0~3の任意の整数を表し、oは1~200の任意の整数を表し、pは1~3の任意の整数を表す。 In general formula (I), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, and R a represents an alkylene group having 2 to 18 carbon atoms, n represents an integer of 0 to 3, o represents an integer of 1 to 200, and p represents an integer of 1 to 3.

一般式(I)において、炭素数2~18のアルキレン基としては、エチレン基、n-プロピレン基、n-ブチレン基、n-ペンチレン基、n-へキシレン基、n-ヘプチレン基、n-オクチレン基、n-ノニレン基、n-デシレン基等の直鎖状のアルキレン基、2-メチルプロピレン基、2-メチルへキシレン基、テトラメチルエチレン基等の分岐鎖状のアルキレン基等が挙げられ、これらは1種又は2種以上を含んでいてもよい。 In general formula (I), examples of the alkylene group having 2 to 18 carbon atoms include linear alkylene groups such as ethylene, n-propylene, n-butylene, n-pentylene, n-hexylene, n-heptylene, n-octylene, n-nonylene, and n-decylene, and branched alkylene groups such as 2-methylpropylene, 2-methylhexylene, and tetramethylethylene, and these may be used alone or in combination of two or more.

一般式(I)において、oはオキシアルキレン基(RO)の平均付加モル数である。前記平均付加モル数は1~200であり、好ましくは1~80であり、より好ましくは4~70であり、さらに好ましくは4~70であり、特に好ましくは4~60である。oが1未満であると、十分なセメント分散性能が発揮されず好ましくない。一方、oが200を超えると、セメント組成物としたときに粘性が高くなり、取り扱いにくくなる傾向である。なお、本明細書において「平均付加モル数」とは、一般式(I)及び後述する一般式(III)の各成分1モル中において付加しているオキシアルキレン基のモル数の相加平均値を意味する。また、oが2以上の数である場合、一般式(I)におけるROで表されるオキシアルキレン基は同一の化合物中に2個以上必須に存在するが、2個以上の複数のオキシアルキレン基を有する際、それぞれはランダム、ブロック、交互等のいずれの形態を有していてもよい。 In the general formula (I), o is the average number of moles of oxyalkylene groups (R a O) added. The average number of moles added is 1 to 200, preferably 1 to 80, more preferably 4 to 70, even more preferably 4 to 70, and particularly preferably 4 to 60. If o is less than 1, sufficient cement dispersion performance is not exhibited, which is not preferable. On the other hand, if o exceeds 200, the viscosity increases when the cement composition is made, and the composition tends to be difficult to handle. In addition, in this specification, the "average number of moles added" means the arithmetic mean value of the number of moles of oxyalkylene groups added in 1 mole of each component of the general formula (I) and the general formula (III) described later. In addition, when o is a number of 2 or more, two or more oxyalkylene groups represented by R a O in the general formula (I) are necessarily present in the same compound, but when there are two or more oxyalkylene groups, each of them may have any form such as random, block, or alternating.

一般式(I)において、水への溶解性が良好で、重合時の二重結合部分の反応性を保ちつつ1分子で2つのオキシアルキレン基を導入できる観点から、R、R及びRが水素原子であり、Rがメチル基であり、Rがエチレン基であり、nが1であり、pが2又は3であることが好ましい。 In general formula (I), from the viewpoints of good solubility in water and of being able to introduce two oxyalkylene groups in one molecule while maintaining the reactivity of the double bond moiety during polymerization, it is preferable that R 1 , R 2 and R 4 are hydrogen atoms, R 3 is a methyl group, R a is an ethylene group, n is 1, and p is 2 or 3.

一般式(I)に由来する構造単位を重合体に導入するためには、下記一般式(IV)で表される化合物を用いることが好ましい。この化合物を用いることにより、容積効率に優れ生産性の向上が可能であり、重合時の二重結合部分の反応性を保ちつつ1分子で2つのオキシアルキレン基を導入できる。 In order to introduce a structural unit derived from general formula (I) into a polymer, it is preferable to use a compound represented by the following general formula (IV). By using this compound, it is possible to improve productivity with excellent volumetric efficiency, and two oxyalkylene groups can be introduced in one molecule while maintaining the reactivity of the double bond portion during polymerization.

一般式(IV)中、oは1~200の任意の整数を表し、pは2又は3である。 In general formula (IV), o represents any integer from 1 to 200, and p is 2 or 3.

一般式(II)中、R、R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を表し、Mは水素原子、一価の金属原子、二価の金属原子及びアンモニウムからなる群より選ばれる1つを表す。すなわち、一般式(II)はイオン対を形成している。 In general formula (II), R5 , R6 and R7 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and M represents one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a monovalent metal atom, a divalent metal atom and ammonium. That is, general formula (II) forms an ion pair.

一般式(II)において、一価の金属原子としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属原子等が挙げられ、二価金属原子としては、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ土類金属原子等が挙げられる。 In general formula (II), examples of monovalent metal atoms include alkali metal atoms such as lithium, sodium, and potassium, and examples of divalent metal atoms include alkaline earth metal atoms such as calcium and magnesium.

一般式(II)において、アンモニウムは窒素原子を含む分子状の1価の陽イオンであり、水素原子を含んでいてもよい。かかるアンモニウムとしては、例えば、メチルアンモニウム、エチルアンモニウム、ジメチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウムなどのアルキルアンモニウム;エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ヒドロキシエチルジイソプロパノールアミン、ジヒドロキシエチルイソプロパノールアミン、テトラキス(2-ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、ペンタキス(2-ヒドロキシプロピル)ジエチレントリアミンなどのアルカノールアンモニウムなどが挙げられる。 In general formula (II), ammonium is a molecular monovalent cation containing a nitrogen atom and may contain a hydrogen atom. Examples of such ammonium include alkyl ammonium such as methylammonium, ethylammonium, dimethylammonium, diethylammonium, trimethylammonium, and triethylammonium; and alkanol ammonium such as ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, monoisopropanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, hydroxyethyldiisopropanolamine, dihydroxyethylisopropanolamine, tetrakis(2-hydroxypropyl)ethylenediamine, and pentakis(2-hydroxypropyl)diethylenetriamine.

一般式(II)において、入手容易性の観点から、Mは、水素原子、一価の金属原子及び二価の金属原子からなる群より選ばれる1つであることが好ましく、水素原子又はナトリウムであることがより好ましい。 In general formula (II), from the viewpoint of availability, M is preferably one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a monovalent metal atom, and a divalent metal atom, and more preferably a hydrogen atom or sodium.

一般式(II)で表される不飽和カルボン酸系単量体の具体例として、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム、アクリル酸アンモニウム、メタクリル酸アンモニウム等が挙げられ、これらの2種以上が併用されてもよい。 Specific examples of the unsaturated carboxylic acid monomer represented by general formula (II) include acrylic acid, methacrylic acid, sodium acrylate, sodium methacrylate, ammonium acrylate, ammonium methacrylate, etc., and two or more of these may be used in combination.

前記不飽和カルボン酸系単量体としては、(メタ)アクリル酸が好ましく用いられ、メタクリル酸が最も好ましく用いられる。これらの化合物は、市販されている化合物を用いてもよい。 As the unsaturated carboxylic acid monomer, (meth)acrylic acid is preferably used, and methacrylic acid is most preferably used. These compounds may be commercially available compounds.

本発明は、前記一般式(II)に由来する構造単位及び下記一般式(III)に由来する構造単位を含む重合体であり、この重合体は特に水への溶解性に優れ、セメント組成物に対し優れた混和性を有する。 The present invention relates to a polymer that contains a structural unit derived from the above general formula (II) and a structural unit derived from the following general formula (III), and this polymer has particularly excellent solubility in water and excellent miscibility with cement compositions.

一般式(III)中、R及びRはそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表し、R及びRはそれぞれ独立して炭素数2~18のアルキレン基を表す。lは0~4の任意の整数を表し、mは1~200の任意の整数を表す。 In formula (III), R8 and R9 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, Rb and Rc each independently represent an alkylene group having 2 to 18 carbon atoms, l represents an integer of 0 to 4, and m represents an integer of 1 to 200.

本発明において、一般式(II)の例示と好ましい態様は、前記一般式(I)に由来する構造単位及び下記一般式(II)に由来する構造単位を含む重合体のものと同じである。 In the present invention, examples and preferred embodiments of general formula (II) are the same as those of the polymer containing the structural unit derived from general formula (I) above and the structural unit derived from general formula (II) below.

一般式(III)において、炭素数1~6のアルキルとしては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられる。 In general formula (III), examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, and a hexyl group.

一般式(III)において、炭素数2~18のアルキレン基としては、エチレン基、n-プロピレン基、n-ブチレン基、n-ペンチレン基、n-へキシレン基、n-ヘプチレン基、n-オクチレン基、n-ノニレン基、n-デシレン基等の直鎖状のアルキレン基、2-メチルプロピレン基、2-メチルへキシレン基、テトラメチルエチレン基等の分岐鎖状のアルキレン基等が挙げられ、これらは1種又は2種以上を含んでいてもよい。 In general formula (III), examples of the alkylene group having 2 to 18 carbon atoms include linear alkylene groups such as ethylene, n-propylene, n-butylene, n-pentylene, n-hexylene, n-heptylene, n-octylene, n-nonylene, and n-decylene, and branched alkylene groups such as 2-methylpropylene, 2-methylhexylene, and tetramethylethylene, and these may be used alone or in combination of two or more.

一般式(III)及び後述する一般式(V)において、mはオキシアルキレン基(RO及びRO)の平均付加モル数である。前記平均付加モル数は1~200の数であり、好ましくは1~80の数であり、より好ましくは4~70の数であり、さらに好ましくは4~70の数であり、よりさらに好ましくは4~60の数である。mが1未満であると、十分なセメント分散性能が発揮されず好ましくない。一方、mが200を超えると、セメント組成物としたときに粘性が高くなり、取り扱いにくくなる傾向である。RO及びROで表されるオキシアルキレン基のそれぞれはランダム付加、ブロック付加、交互付加等のいずれの付加形態を有していてもよい。 In the general formula (III) and the general formula (V) described later, m is the average number of moles of oxyalkylene groups (R b O and R c O). The average number of moles is a number from 1 to 200, preferably a number from 1 to 80, more preferably a number from 4 to 70, even more preferably a number from 4 to 70, and even more preferably a number from 4 to 60. When m is less than 1, sufficient cement dispersion performance is not exhibited, which is not preferable. On the other hand, when m exceeds 200, the viscosity increases when it is made into a cement composition, and it tends to be difficult to handle. Each of the oxyalkylene groups represented by R b O and R c O may have any addition form such as random addition, block addition, or alternating addition.

一般式(III)において、十分な重合性を有し、かつ1分子で2つのオキシアルキレン基を導入する観点から、R及びRは、それぞれ独立して水素原子又は炭素数1~6のアルキル基が好ましく、それぞれ独立して水素原子又は炭素数1~4のアルキル基がより好ましく、それぞれ独立して水素原子又は炭素数1~2のアルキル基がさらに好ましく、水素原子がよりさらに好ましい。 In general formula (III), from the viewpoint of having sufficient polymerizability and introducing two oxyalkylene groups per molecule, R 8 and R 9 are preferably each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, even more preferably each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, and still more preferably a hydrogen atom.

一般式(III)において、原料の入手容易性の観点から、R及びRが水素原子、R及びRはエチレン基であり、lが2であることが好ましい。 In the general formula (III), from the viewpoint of easy availability of raw materials, it is preferred that R 8 and R 9 are hydrogen atoms, R b and R c are ethylene groups, and l is 2.

一般式(III)に由来する構造単位を重合体に導入するためには、下記一般式(V)で表される化合物を用いることが好ましい。この化合物を用いることにより、十分な重合性を有しながらも、1分子につき2つのオキシアルキレン基を導入することができ、オキシアルキレン基密度が高い重合体が得られる。 In order to introduce a structural unit derived from general formula (III) into a polymer, it is preferable to use a compound represented by the following general formula (V). By using this compound, two oxyalkylene groups can be introduced per molecule while maintaining sufficient polymerizability, resulting in a polymer with a high oxyalkylene group density.

一般式(V)中、R及びRはそれぞれ独立して炭素数2~18のアルキレン基を表す。lは0~4の任意の整数を表し、mは1~200の任意の整数を表す。 In formula (V), R b and R c each independently represent an alkylene group having 2 to 18 carbon atoms, l represents an arbitrary integer of 0 to 4, and m represents an arbitrary integer of 1 to 200.

一般式(I)又は一般式(III)で表される単量体は、種々の方法で製造することができるが、代表的な製造方法は、次に示すとおりである。
2-(1-メチルエテニル)-1,3-プロパンジオールや、3-メチレン-1,5-ペンタンジオール等の炭素数2~10のアルケニル基を有する不飽和ジオール類に、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ触媒や、三フッ化ホウ素、四塩化スズ等の酸触媒の存在下、炭素数2~18のアルキレンオキシドを1~100モル付加することにより、一般式(I)又は一般式(III)で表される単量体を得ることができる。
The monomers represented by the general formula (I) or (III) can be produced by various methods, and a representative production method is as follows.
A monomer represented by general formula (I) or general formula (III) can be obtained by adding 1 to 100 moles of an alkylene oxide having 2 to 18 carbon atoms to an unsaturated diol having an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, such as 2-(1-methylethenyl)-1,3-propanediol or 3-methylene-1,5-pentanediol, in the presence of an alkali catalyst such as potassium hydroxide or sodium hydroxide, or an acid catalyst such as boron trifluoride or tin tetrachloride.

本発明の重合体は、一般式(I)及び(II)に加え、さらに(III)に由来する構造単位を含んでもよい、これらの構造単位を含むことにより、水溶性に優れた重合体が得られる。 The polymer of the present invention may further contain structural units derived from general formulas (I) and (II) and (III). By containing these structural units, a polymer with excellent water solubility can be obtained.

本発明の重合体は、一般式(I)又は一般式(III)で表される単量体、及び一般式(II)で表される不飽和カルボン酸系単量体を必須として含む成分を共重合して製造することができるが、製造方法としてはこれに限定されない。例えば、不飽和(ポリ)オキシアルキレン鎖を含有する単量体の代わりに、アルキレンオキシドを付加する前の単量体、すなわち2-(1-メチルエテニル)-1,3-プロパンジオール等の不飽和アルコールを用い、これを重合開始剤の存在下で不飽和カルボン酸系単量体と共重合させ、さらに必要に応じ、これらの単量体と共重合可能なその他の単量体を更に共重合させ、その後、アルキレンオキシドを平均1~200モル付加する方法によっても得ることができる。上記共重合反応は、通常の重合開始剤を用いて行うことができ、溶媒中での重合や塊状重合等の方法により行うことができる。 The polymer of the present invention can be produced by copolymerizing components essentially containing a monomer represented by general formula (I) or general formula (III) and an unsaturated carboxylic acid monomer represented by general formula (II), but the production method is not limited thereto. For example, instead of a monomer containing an unsaturated (poly)oxyalkylene chain, a monomer before the addition of alkylene oxide, i.e., an unsaturated alcohol such as 2-(1-methylethenyl)-1,3-propanediol, is used, and this is copolymerized with an unsaturated carboxylic acid monomer in the presence of a polymerization initiator, and if necessary, other monomers copolymerizable with these monomers are further copolymerized, and then an average of 1 to 200 moles of alkylene oxide are added. The copolymerization reaction can be carried out using a normal polymerization initiator, and can be carried out by a method such as polymerization in a solvent or bulk polymerization.

上記溶媒中での重合は連続式でも回分式でも行うことが可能で、その際使用される溶媒としては、水;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコール;ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ノルマルヘキサン等の芳香族又は脂肪族炭化水素;酢酸エチル等のエステル化合物;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン化合物が好ましい。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。原料単量体及び得られる重合体の溶解性並びに上記重合体の使用時の溶解性から、水及び炭素原子数1~4の低級アルコールよりなる群から選ばれた少なくとも1種を用いることが好ましい。 Polymerization in the above solvents can be carried out either continuously or batchwise. The solvents used in this case are preferably water; lower alcohols such as methanol, ethanol, and isopropyl alcohol; aromatic or aliphatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, cyclohexane, and normal hexane; ester compounds such as ethyl acetate; and ketone compounds such as acetone and methyl ethyl ketone. These may be used alone or in combination of two or more. In view of the solubility of the raw material monomers and the resulting polymer, and the solubility of the polymer during use, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of water and lower alcohols having 1 to 4 carbon atoms.

水溶液重合を行う場合は、ラジカル重合開始剤として、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩;過酸化水素;2,2′-アゾビス-2-メチルプロピオンアミジン塩酸塩等のアゾアミジン化合物、2,2′-アゾビス-2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン塩酸塩等の環状アゾアミジン化合物、2-カルバモイルアゾイソブチロニトリル等のアゾニトリル化合物等の水溶性アゾ系開始剤等が使用され、この際、亜硫酸水素ナトリウム等のアルカリ金属亜硫酸塩、メタ二亜硫酸塩、次亜燐酸ナトリウム、モール塩等のFe(II)塩、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム二水和物、ヒドロキシルアミン塩酸塩、チオ尿素、L-アスコルビン酸(塩)、エリソルビン酸(塩)等の促進剤を併用することもできる。なお、水溶性の重合開始剤として過酸化水素を用いる場合は、L-アスコルビン酸(塩)等の促進剤と組み合わせて用いることが好ましい。 When performing aqueous polymerization, the radical polymerization initiator may be, for example, a persulfate such as ammonium persulfate, sodium persulfate, or potassium persulfate; hydrogen peroxide; an azoamidine compound such as 2,2'-azobis-2-methylpropionamidine hydrochloride; a cyclic azoamidine compound such as 2,2'-azobis-2-(2-imidazolin-2-yl)propane hydrochloride; or a water-soluble azo-based initiator such as an azonitrile compound such as 2-carbamoylazoisobutyronitrile. In this case, an accelerator such as an alkali metal sulfite such as sodium hydrogen sulfite, a metabisulfite, sodium hypophosphite, or an Fe(II) salt such as Mohr's salt, sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate, hydroxylamine hydrochloride, thiourea, L-ascorbic acid (salt), or erythorbic acid (salt) may also be used in combination. When hydrogen peroxide is used as a water-soluble polymerization initiator, it is preferable to use it in combination with an accelerator such as L-ascorbic acid (salt).

また、低級アルコール、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、エステル化合物又はケトン化合物を溶媒とする重合には、ベンゾイルパーオキシドやラウロイルパーオキシド等のパーオキシド;クメンハイドロパーオキシド等のハイドロパーオキシド;アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物等が重合開始剤として用いられる。この際アミン化合物等の促進剤を併用することもできる。更に、水-低級アルコール混合溶剤を用いる場合には、上述した種々の重合開始剤又は重合開始剤と促進剤との組み合わせの中から適宜選択して用いることができる。重合温度は、用いる溶媒や重合開始剤により適宜定められるが、通常0~120℃で行われる。 For polymerization using lower alcohols, aromatic hydrocarbons, aliphatic hydrocarbons, ester compounds, or ketone compounds as the solvent, peroxides such as benzoyl peroxide and lauroyl peroxide; hydroperoxides such as cumene hydroperoxide; and azo compounds such as azobisisobutyronitrile are used as polymerization initiators. In this case, accelerators such as amine compounds can also be used in combination. Furthermore, when using a water-lower alcohol mixed solvent, an appropriate polymerization initiator or combination of a polymerization initiator and an accelerator can be selected from the above-mentioned various polymerization initiators or combinations of a polymerization initiator and an accelerator. The polymerization temperature is determined appropriately depending on the solvent and polymerization initiator used, but is usually carried out at 0 to 120°C.

上記塊状重合は、重合開始剤としてベンゾイルパーオキシドやラウロイルパーオキシド等のパーオキシド;クメンハイドロパーオキシド等のハイドロパーオキシド;アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物等を用い、50~200℃の温度で行われる。 The bulk polymerization is carried out at a temperature of 50 to 200°C using a polymerization initiator such as a peroxide, such as benzoyl peroxide or lauroyl peroxide; a hydroperoxide, such as cumene hydroperoxide; or an azo compound, such as azobisisobutyronitrile.

各単量体の反応容器への投入方法は特に限定されず、全量を反応容器に初期に一括投入する方法、全量を反応容器に分割若しくは連続投入する方法、一部を反応容器に初期に投入、残りを反応容器に分割若しくは連続投入する方法のいずれでも構わない。好ましい投入方法として、具体的には、下記の(1)~(4)の方法が挙げられる。
(1)単量体の全部を反応容器に連続投入する方法。
(2)不飽和(ポリ)オキシアルキレン鎖を含有する単量体の全部を反応容器に初期に投入し、その他の単量体の全部を反応容器に連続投入する方法。
(3)不飽和(ポリ)オキシアルキレン鎖を含有する単量体の一部を反応容器に初期に投入し、不飽和(ポリ)オキシアルキレン鎖を含有する単量体の残りとその他の単量体の全部を反応容器に連続投入する方法。
(4)不飽和(ポリ)オキシアルキレン鎖を含有する単量体の一部とその他の単量体の一部を反応容器に初期に投入し、不飽和(ポリ)オキシアルキレン鎖を含有する単量体の残りとその他の単量体の残りをそれぞれ反応容器に交互に数回に分けて分割投入する方法。更に、反応途中で各単量体の反応容器への投入速度を連続的又は段階的に変えることにより各単量体の単位時間当りの投入質量比を連続的又は段階的に変化させて、共重合体中の各構成単位の比率が異なる共重合体の混合物を重合反応中に合成するようにしてもよい。なお、ラジカル重合開始剤は反応容器に初めから仕込んでもよく、反応容器へ滴下してもよく、また目的に応じてこれらを組み合わせてもよい。
The method of feeding each monomer into the reaction vessel is not particularly limited, and may be any of the following: feeding the entire amount into the reaction vessel all at once at the beginning, feeding the entire amount into the reaction vessel in portions or continuously, feeding a portion into the reaction vessel at the beginning, and feeding the remainder into the reaction vessel in portions or continuously. Specific examples of preferred feeding methods include the following methods (1) to (4).
(1) A method in which all of the monomers are continuously charged into a reaction vessel.
(2) A method in which all of the monomers containing an unsaturated (poly)oxyalkylene chain are initially charged into a reaction vessel, and all of the other monomers are continuously charged into the reaction vessel.
(3) A method in which a part of the monomer containing an unsaturated (poly)oxyalkylene chain is initially charged into a reaction vessel, and the remainder of the monomer containing an unsaturated (poly)oxyalkylene chain and all of the other monomers are continuously charged into the reaction vessel.
(4) A method in which a part of the monomer containing an unsaturated (poly)oxyalkylene chain and a part of the other monomers are initially charged into a reaction vessel, and the remaining monomer containing an unsaturated (poly)oxyalkylene chain and the remaining monomers are alternately charged into the reaction vessel in several separate portions. Furthermore, the charging rate of each monomer into the reaction vessel during the reaction may be changed continuously or stepwise to change the charging mass ratio of each monomer per unit time continuously or stepwise, thereby synthesizing a mixture of copolymers having different ratios of each structural unit in the copolymer during the polymerization reaction. The radical polymerization initiator may be charged into the reaction vessel from the beginning, or may be added dropwise to the reaction vessel, or these may be combined depending on the purpose.

得られる重合体の分子量調節のために、連鎖移動剤を併用することもできる。連鎖移動剤としては、メルカプトエタノール、チオグリセロール、チオグリコール酸、3-メルカプトプロピオン酸、チオリンゴ酸、2-メルカプトエタンスルホン酸等のチオール系連鎖移動剤;イソプロピルアルコール等の2級アルコール;亜リン酸、次亜リン酸及びその塩(次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム等)、亜硫酸、亜硫酸水素、亜二チオン酸、メタ重亜硫酸及びその塩(亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜二チオン酸ナトリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム等)の低級酸化物及びその塩;等の公知の親水性連鎖移動剤を用いることができる。更に、疎水性連鎖移動剤を用いると、セメント組成物の粘性改善に有効である。疎水性連鎖移動剤としては、ブタンチオール、オクタンチオール、デカンチオール、ドデカンチオール、ヘキサデカンチオール、オクタデカンチオール、シクロヘキシルメルカプタン、チオフェノール、チオグリコール酸オクチル、3-メルカプトプロピオン酸オクチル等の炭素原子数3以上の炭化水素基を有するチオール系連鎖移動剤を用いることが好ましい。2種類以上の連鎖移動剤の併用も可能であり、親水性連鎖移動剤と疎水性連鎖移動剤とを組み合わせて用いてもよい。更に、重合体の分子量調整のためには、上記その他の共重合可能な単量体として、(メタ)アリルスルホン酸(塩)類等の連鎖移動性の高い単量体を用いることも有効である。 A chain transfer agent can be used in combination to adjust the molecular weight of the resulting polymer. Examples of chain transfer agents include thiol-based chain transfer agents such as mercaptoethanol, thioglycerol, thioglycolic acid, 3-mercaptopropionic acid, thiomalic acid, and 2-mercaptoethanesulfonic acid; secondary alcohols such as isopropyl alcohol; and lower oxides and salts of phosphorous acid, hypophosphorous acid, and salts thereof (sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, etc.), sulfurous acid, hydrogen sulfite, dithionous acid, metabisulfite, and salts thereof (sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, sodium dithionite, sodium metabisulfite, etc.). Furthermore, the use of a hydrophobic chain transfer agent is effective in improving the viscosity of the cement composition. As the hydrophobic chain transfer agent, it is preferable to use a thiol-based chain transfer agent having a hydrocarbon group with 3 or more carbon atoms, such as butanethiol, octanethiol, decanethiol, dodecanethiol, hexadecanethiol, octadecanethiol, cyclohexyl mercaptan, thiophenol, octyl thioglycolate, and octyl 3-mercaptopropionate. Two or more types of chain transfer agents can be used in combination, and a hydrophilic chain transfer agent and a hydrophobic chain transfer agent can be used in combination. Furthermore, in order to adjust the molecular weight of the polymer, it is also effective to use a monomer with high chain transfer property, such as (meth)allylsulfonic acid (salt), as the other copolymerizable monomers described above.

上記重合において、所定の分子量の重合体を再現性よく得るには、重合反応を安定に進行させることが必要であることから、溶液重合する場合には、使用する溶媒の25℃における溶存酸素濃度を5ppm以下とすることが好ましい。より好ましくは0.01~4ppm 、更に好ましくは0.01~2ppm、最も好ましくは0.01~1ppmである。なお、溶媒に単量体を添加後、窒素置換等を行う場合には、単量体をも含んだ系の溶存酸素濃度を上記範囲内とすることが好ましい。 In the above polymerization, in order to reproducibly obtain a polymer of a predetermined molecular weight, it is necessary to allow the polymerization reaction to proceed stably. Therefore, when carrying out solution polymerization, it is preferable to set the dissolved oxygen concentration of the solvent used at 25°C to 5 ppm or less. More preferably, it is 0.01 to 4 ppm, even more preferably 0.01 to 2 ppm, and most preferably 0.01 to 1 ppm. Note that, when nitrogen replacement or the like is carried out after adding a monomer to the solvent, it is preferable to set the dissolved oxygen concentration of the system including the monomer within the above range.

上記溶媒の溶存酸素濃度の調整は、重合反応槽で行ってもよく、予め溶存酸素量を調整したものを用いてもよく、溶媒中の酸素を追い出す方法としては、下記の(1)~(5)の方法が好適である。
(1)溶媒を入れた密閉容器内に窒素等の不活性ガスを加圧充填後、密閉容器内の圧力を下げることで溶媒中の酸素の分圧を低くする。窒素気流下で、密閉容器内の圧力を下げてもよい。
(2)溶媒を入れた容器内の気相部分を窒素等の不活性ガスで置換したまま液相部分を長時間攪拌する。
(3)容器内に入れた溶媒に窒素等の不活性ガスを長時間バブリングする。
(4)溶媒を一旦沸騰させた後、窒素等の不活性ガス雰囲気下で冷却する。
(5)配管の途中に静止型混合機(スタティックミキサー)を設置し、溶媒を重合反応槽に移送する配管内で窒素等の不活性ガスを混合する。
The adjustment of the dissolved oxygen concentration in the above-mentioned solvent may be carried out in a polymerization reaction tank, or a solvent in which the amount of dissolved oxygen has been adjusted in advance may be used. As a method for removing oxygen from the solvent, the following methods (1) to (5) are suitable.
(1) After filling a sealed container containing a solvent with an inert gas such as nitrogen under pressure, the pressure in the sealed container is reduced to reduce the partial pressure of oxygen in the solvent. The pressure in the sealed container may be reduced under a nitrogen stream.
(2) The gas phase in a vessel containing the solvent is replaced with an inert gas such as nitrogen while stirring the liquid phase for a long period of time.
(3) An inert gas such as nitrogen is bubbled through the solvent placed in a container for a long period of time.
(4) The solvent is boiled once and then cooled under an inert gas atmosphere such as nitrogen.
(5) A static mixer is installed in the middle of the piping, and an inert gas such as nitrogen is mixed in the piping that transports the solvent to the polymerization reaction tank.

上述のようにして得られた各重合体は、そのままセメント混和剤に配合して用いることができるが、必要に応じて、更にアルカリ性物質で中和して用いてもよい。アルカリ性物質としては、一価金属又は二価金属の水酸化物や炭酸塩等の無機塩;アンモニア;有機アミンが好適である。また、反応終了後、必要ならば濃度調整を行うこともできる。なお、不飽和カルボン酸系単量体(一般式(II))を単量体成分として用いずに、対応する不飽和カルボン酸エステル系単量体を用いて共重合反応を行った後、pHを調整することによって、不飽和カルボン酸エステル系単量体に由来する構成単位のエステル結合部分を部分的に加水分解させて、不飽和カルボン酸系単量体に由来する構造(たとえば一般式(II))を重合体に導入することもできる。 The polymers obtained as described above can be used as they are in a cement admixture, but if necessary, they may be neutralized with an alkaline substance before use. As the alkaline substance, inorganic salts such as hydroxides and carbonates of monovalent or divalent metals, ammonia, and organic amines are suitable. In addition, after the reaction is completed, the concentration can be adjusted if necessary. In addition, instead of using an unsaturated carboxylic acid monomer (general formula (II)) as a monomer component, a copolymerization reaction can be carried out using the corresponding unsaturated carboxylic acid ester monomer, and then the ester bond portion of the constituent unit derived from the unsaturated carboxylic acid ester monomer can be partially hydrolyzed by adjusting the pH, thereby introducing a structure derived from the unsaturated carboxylic acid monomer (for example, general formula (II)) into the polymer.

[セメント混和剤]
本発明のセメント混和剤は、本発明の重合体を含むことにより、減水性能に優れるものとなる。さらに必要に応じて、アルケニル基を有しない非重合性の(ポリ)アルキレングリコールを含有していてもよく、本発明の重合体をアルカリ性物質で中和し、重合体塩として用いてもよい。このようなアルカリ性物質としては、一価金属及び二価金属の水酸化物、塩化物及び炭素塩等の無機物;アンモニア;有機アミン等が好ましいものとして挙げられる。
[Cement admixture]
The cement admixture of the present invention has excellent water reducing performance by containing the polymer of the present invention. If necessary, it may further contain a non-polymerizable (poly)alkylene glycol having no alkenyl group, or the polymer of the present invention may be neutralized with an alkaline substance and used as a polymer salt. As such an alkaline substance, preferred examples include inorganic substances such as hydroxides, chlorides and carbonates of monovalent and divalent metals; ammonia; organic amines, etc.

また、本発明の重合体をセメント混和剤として用いる際、重合体の重量平均分子量(Mw)としては、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」という)によるポリスチレン換算で500~500,000、特に5,000~300,000の範囲とすることが好ましい。重量平均分子量が500未満では、セメント混和剤としての減水性能が低下するため好ましくない。一方、重量平均分子量が500,000を超えると、セメント混和剤としての減水性能、スランプロス防止能が低下するために好ましくない。 When the polymer of the present invention is used as a cement admixture, the weight average molecular weight (Mw) of the polymer is preferably in the range of 500 to 500,000, particularly 5,000 to 300,000, as calculated as polystyrene by gel permeation chromatography (hereinafter referred to as "GPC"). A weight average molecular weight of less than 500 is undesirable because the water-reducing performance as a cement admixture is reduced. On the other hand, a weight average molecular weight of more than 500,000 is undesirable because the water-reducing performance and slump loss prevention performance as a cement admixture are reduced.

また、本発明の重合体は、単独で、又は2種以上の混合物としてそのままセメント混和剤として使用することができる。また、本発明の重合体を主成分とし、他の公知のセメント混和剤と組み合わせて使用することもできる。このような公知のセメント混和剤としては、例えば従来のセメント分散剤、空気連行剤、セメント湿潤剤、膨張材、防水剤、遅延剤、急結剤、水溶性高分子物質、増粘剤、凝集剤、乾燥収縮低減剤、強度増進剤、硬化促進剤、消泡剤等を挙げることできる。 The polymer of the present invention can be used as a cement admixture either alone or as a mixture of two or more kinds. It can also be used in combination with other known cement admixtures, with the polymer of the present invention as the main component. Examples of such known cement admixtures include conventional cement dispersants, air entraining agents, cement wetting agents, expansive agents, waterproofing agents, retarders, quick-setting agents, water-soluble polymeric substances, thickeners, flocculants, drying shrinkage reducing agents, strength enhancers, hardening accelerators, and defoamers.

なお、公知のセメント分散剤を用いる場合、本発明の重合体(塩)と公知のセメント分散剤との配合質量比は、それぞれ固形分換算での重量割合(重量%)として、1/99~99/1が好ましく、5/95~95/5がより好ましく、10/90~90/10がさらに好ましい。 When a known cement dispersant is used, the blending mass ratio of the polymer (salt) of the present invention to the known cement dispersant, expressed as a weight ratio (weight %) converted to solid content, is preferably 1/99 to 99/1, more preferably 5/95 to 95/5, and even more preferably 10/90 to 90/10.

上記併用する公知のセメント分散剤としては、例えば、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物等のポリアルキルアリールスルホン酸塩系;メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物等のメラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩系;アミノアリールスルホン酸-フェノール-ホルムアルデヒド縮合物等の芳香族アミノスルホン酸塩系;リグニンスルホン酸塩、変成リグニンスルホン酸塩等のリグニンスルホン酸塩系;ポリスチレンスルホン酸塩系等の分子中にスルホン酸基を有する各種スルホン酸系分散剤などのセメント分散剤が挙げられる。 Examples of known cement dispersants that can be used in combination with the above include polyalkylarylsulfonate-based dispersants such as naphthalenesulfonic acid formaldehyde condensates; melamine formalin resin sulfonate-based dispersants such as melamine sulfonic acid formaldehyde condensates; aromatic aminosulfonate-based dispersants such as aminoarylsulfonic acid-phenol-formaldehyde condensates; lignin sulfonate-based dispersants such as lignin sulfonate and modified lignin sulfonate; and various sulfonic acid-based dispersants having sulfonic acid groups in the molecule, such as polystyrene sulfonate-based dispersants.

また、消泡剤としては、以下の(1)~(2)に例示するような公知の消泡剤が好適である。
(1)オキシアルキレン系消泡剤:(ポリ)オキシエチレン(ポリ)オキシプロピレン付加物等のポリオキシアルキレン類;ジエチレングリコールヘプチルエーテル等のポリオキシアルキレンアルキルエーテル類;ポリオキシアルキレンアセチレンエーテル類;(ポリ)オキシアルキレン脂肪酸エステル類;ポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル類;ポリオキシアルキレンアルキル(アリール)エーテル硫酸エステル塩類;ポリオキシアルキレンアルキルリン酸エステル類;ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンラウリルアミン(プロピレンオキシド1~20モル付加、エチレンオキシド1~20モル付加物等)、アルキレンオキシドを付加させた硬化牛脂から得られる脂肪酸由来のアミン(プロピレンオキシド1~20モル付加、エチレンオキシド1~20モル付加物等)等のポリオキシアルキレンアルキルアミン類;ポリオキシアルキレンアミド等。
(2)オキシアルキレン系以外の消泡剤:鉱油系、油脂系、脂肪酸系、脂肪酸エステル系、アルコール系、アミド系、リン酸エステル系、金属石鹸系、シリコーン系等の消泡剤。
As the defoaming agent, known defoaming agents such as those exemplified in (1) and (2) below are suitable.
(1) Oxyalkylene-based defoaming agents: polyoxyalkylenes such as (poly)oxyethylene (poly)oxypropylene adducts; polyoxyalkylene alkyl ethers such as diethylene glycol heptyl ether; polyoxyalkylene acetylene ethers; (poly)oxyalkylene fatty acid esters; polyoxyalkylene sorbitan fatty acid esters; polyoxyalkylene alkyl (aryl) ether sulfates; polyoxyalkylene alkyl phosphates; polyoxypropylene polyoxyethylene laurylamine (1 to 20 moles of propylene oxide, 1 to 20 moles of ethylene oxide, etc.), amines derived from fatty acids obtained from hardened beef tallow to which alkylene oxide has been added (1 to 20 moles of propylene oxide, 1 to 20 moles of ethylene oxide, etc.), polyoxyalkylene alkylamines such as polyoxyalkylene amides, etc.
(2) Defoamers other than oxyalkylene-based ones: Defoamers based on mineral oils, oils, fatty acids, fatty acid esters, alcohols, amides, phosphates, metal soaps, silicones, and the like.

本発明に係るセメント混和剤は、ポルトランドセメント、ビーライト高含有セメント、アルミナセメント、各種混合セメント等の水硬セメント、あるいは、石膏などのセメント以外の水硬材料などに用いることができる。 The cement admixture of the present invention can be used with hydraulic cements such as Portland cement, high-belite cement, alumina cement, and various blended cements, or with hydraulic materials other than cement, such as gypsum.

本発明のセメント混和剤は、各種水硬性材料、すなわち、セメントや、石膏等のセメント以外の水硬性材料に用いることができる。そして、水硬性材料と水と本発明のセメント混和剤とを含有し、更に必要に応じて細骨材(砂等)や粗骨材(砕石等)を含む水硬性組成物としては、セメントペースト、モルタル、コンクリート、プラスターが好適である。 The cement admixture of the present invention can be used for various hydraulic materials, i.e., cement and hydraulic materials other than cement, such as gypsum. As hydraulic compositions containing a hydraulic material, water, and the cement admixture of the present invention, and further containing fine aggregate (sand, etc.) and coarse aggregate (crushed stone, etc.) as necessary, cement paste, mortar, concrete, and plaster are suitable.

[セメント組成物]
上記水硬性組成物の中では、水硬性材料としてセメントを使用するセメント組成物が最も一般的であり、そのようなセメント組成物は、本発明のセメント混和剤、セメント及び水を必須成分として含むことになる。このようなセメント組成物もまた、本発明の1つである。
[Cement composition]
Among the above hydraulic compositions, the most common is a cement composition using cement as the hydraulic material, and such a cement composition contains the cement admixture of the present invention, cement, and water as essential components. Such a cement composition also constitutes the present invention.

本発明のセメント組成物において使用されるセメントとしては、ポルトランドセメント(普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩及びそれぞれの低アルカリ形)、各種混合セメント(高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント)、白色ポルトランドセメント、アルミナセメント、超速硬セメント(1クリンカー速硬性セメント、2クリンカー速硬性セメント、リン酸マグネシウムセメント)、グラウト用セメント、油井セメント、低発熱セメント(低発熱型高炉セメント、フライアッシュ混合低発熱型高炉セメント、ビーライト高含有セメント)、超高強度セメント、セメント系固化材、エコセメント(都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰の一種以上を原料として製造されたセメント)が好適であり、更に、高炉スラグ、フライアッシュ、シンダーアッシュ、クリンカーアッシュ、ハスクアッシュ、シリカヒューム、シリカ粉末、石灰石粉末等の微粉体や石膏を添加してもよい。また、骨材としては、砂利、砕石、水砕スラグ、再生骨材等以外に、珪石質、粘土質、ジルコン質、ハイアルミナ質、炭化珪素質、黒鉛質、クロム質、クロマグ質、マグネシア質等の耐火骨材が使用可能である。 Suitable cements for use in the cement composition of the present invention include Portland cement (normal, early strength, extra early strength, moderate heat, sulfate resistant and low alkali forms of each), various blended cements (blast furnace cement, silica cement, fly ash cement), white Portland cement, alumina cement, ultra-fast hardening cement (1 clinker fast hardening cement, 2 clinker fast hardening cement, magnesium phosphate cement), cement for grouting, oil well cement, low heat cement (low heat type blast furnace cement, low heat type blast furnace cement mixed with fly ash, high belite content cement), ultra-high strength cement, cement-based solidification material, ecocement (cement manufactured using one or more of municipal waste incineration ash and sewage sludge incineration ash as raw materials), and further, fine powders such as blast furnace slag, fly ash, cinder ash, clinker ash, husk ash, silica fume, silica powder, limestone powder, and gypsum may be added. In addition to gravel, crushed stone, granulated slag, and recycled aggregate, refractory aggregates such as silica, clay, zircon, high alumina, silicon carbide, graphite, chrome, chromium-magnesium, and magnesia can be used as aggregates.

本発明のセメント組成物における、その1mあたりの単位水量、セメント、フライアッシュ及びスラグ(これらを合わせて以降、「B」とも表す。)の合計使用量、並びに、水/B比としては、単位水量100~185kg/m、使用B量250~800kg/m、水/B比(質量比)=0.1~0.7とすることが好ましく、より好ましくは、単位水量120~175kg/m、使用B量270~800kg/m、水/B比(質量比)=0.2~0.65であり、貧配合~富配合まで幅広く使用可能であり、単位B量の多い高強度コンクリート、単位B量が300kg/m以下の貧配合コンクリートのいずれにも有効である。 In the cement composition of the present invention, the unit water amount per 1 m3, the total amount of cement, fly ash and slag (hereinafter collectively referred to as "B") used, and the water/B ratio are preferably 100-185 kg/ m3 , 250-800 kg/ m3 , and 0.1-0.7 (mass ratio), and more preferably 120-175 kg/ m3 , 270-800 kg/ m3 , and 0.2-0.65 (mass ratio). This allows for a wide range of use from lean to rich mixes, and is effective for both high-strength concrete with a high unit B amount and lean concrete with a unit B amount of 300 kg/ m3 or less.

本発明のセメント組成物における本発明のセメント混和剤の配合割合としては、例えば、水硬セメントを用いるモルタルやコンクリート等に使用する場合には、セメント、フライアッシュ及びスラグの合計質量に対して0.01~5.0%とすることが好ましい。この添加により、単位水量の低減、強度の増大、耐久性の向上等の各種の好ましい諸効果がもたらされる。上記配合割合が0.01%未満では性能的に不充分となるおそれがあり、逆に5.0%を超える多量を使用しても、その効果は実質上頭打ちとなり経済性の面からも不利となるおそれがある。より好ましくは0.02%以上であり、また、2.0%以下であり、更に好ましくは0.05%以上であり、また、1.0%以下であり、このような比率の量を添加すればよい。また、配合割合の好適範囲としては、より好ましくは0.02~2.0%であり、更に好ましくは0.05~1.0%である。 The mixing ratio of the cement admixture of the present invention in the cement composition of the present invention is preferably 0.01 to 5.0% based on the total mass of cement, fly ash and slag, for example, when used in mortar or concrete using hydraulic cement. This addition brings about various favorable effects such as reducing the unit water content, increasing strength and improving durability. If the mixing ratio is less than 0.01%, the performance may be insufficient, and conversely, even if a large amount exceeding 5.0% is used, the effect may substantially plateau and may be disadvantageous from an economic standpoint. More preferably, it is 0.02% or more and 2.0% or less, and even more preferably, it is 0.05% or more and 1.0% or less, and such a ratio may be added. Also, the preferred range of the mixing ratio is more preferably 0.02 to 2.0%, and even more preferably, 0.05 to 1.0%.

本発明のセメント混和剤は、従来のセメント分散剤として用いられているものと併用することが可能であり、複数のセメント分散剤との併用も可能である。なお、従来のセメント分散剤を用いる場合、本発明のセメント混和剤と該セメント分散剤との配合質量比は、該セメント分散剤の種類、配合及び試験条件等の違いにより一義的には決められないが、1~99/99~1が好ましく、5~95/95~5がより好ましく、10~90/90~10が更に好ましい。 The cement admixture of the present invention can be used in combination with conventional cement dispersants, and can also be used in combination with multiple cement dispersants. When a conventional cement dispersant is used, the blending mass ratio of the cement admixture of the present invention to the cement dispersant cannot be uniquely determined due to differences in the type, blending, and test conditions of the cement dispersant, but is preferably 1-99/99-1, more preferably 5-95/95-5, and even more preferably 10-90/90-10.

[コンクリート]
本発明のセメント組成物はまた、レディーミクストコンクリート、コンクリート2次製品(プレキャストコンクリート)用のコンクリート、遠心成形コンクリート、振動締め固めコンクリート、蒸気養生コンクリート、吹付けコンクリート等に有効であり、更に、中流動コンクリート(スランプ値が22~25cmのコンクリート)、高流動コンクリート(スランプ値が25cm以上で、スランプフロー値が50~70cmのコンクリート)、自己充填性コンクリート、セルフレベリング材等の高い流動性を要求されるモルタルやコンクリートにも有効である。
[concrete]
The cement composition of the present invention is also effective for ready-mixed concrete, concrete for secondary concrete products (precast concrete), centrifugally molded concrete, vibration compacted concrete, steam cured concrete, shotcrete, and the like, and further is effective for mortar and concrete that require high fluidity, such as medium fluidity concrete (concrete with a slump value of 22 to 25 cm), high fluidity concrete (concrete with a slump value of 25 cm or more and a slump flow value of 50 to 70 cm), self-compacting concrete, and self-leveling material.

以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples in any way.

製造例、実施例及び比較例で用いた各種材料を以下に示す。
・2-(1-メチルエテニル)-1,3-プロパンジオール:純度91%、J.AM.CHEM.Soc.,104,555(1984)に記載の製造方法などで製造することができる。
・3-メチレン-1,5-ペンタンジオール:純度95%、国際公開2018/143104号に記載の製造方法などにより製造することができる。
・3-メチル-3-ブテン-1-オール:株式会社クラレ製、純度98%
・エチレンオキシド:株式会社日本触媒製
・水酸化ナトリウム:和光純薬株式会社製
・過酸化水素水溶液:和光純薬株式会社製
・アクリル酸:和光純薬株式会社製
・L-アスコルビン酸:和光純薬株式会社製
・3-メルカプトプロピオン酸:東京化成工業株式会社製
The various materials used in the Production Examples, Examples and Comparative Examples are shown below.
2-(1-methylethenyl)-1,3-propanediol: purity 91%, can be produced by the production method described in J. AM. CHEM. Soc., 104, 555 (1984), etc.
・ 3-methylene-1,5-pentanediol: 95% purity, can be produced by the production method described in WO 2018/143104.
3-Methyl-3-buten-1-ol: manufactured by Kuraray Co., Ltd., purity 98%
Ethylene oxide: manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. Sodium hydroxide: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Hydrogen peroxide solution: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Acrylic acid: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. L-Ascorbic acid: manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 3-Mercaptopropionic acid: manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.

各例において、H-NMR、GPC、HPLC分析は以下の条件にて実施した。
[GPC分析条件]
分析機器:GPC-8020(東ソー株式会社製)
検出器:RI-8020(東ソー株式会社製)
使用カラム:Shodex GPC KF-802、KF-802.5、KF-803L、KF-G(ガードカラム)(昭和電工株式会社製)
分析条件
展開液:THF
流量:0.9mL/min
カラム温度:40℃
サンプル注入量:30μL
解析:GPC-modelII(東ソー株式会社製)
H-NMR分析]
分析機器:ULTRA SHIELD 400 PLUS(Bruker社製)
溶媒:重クロロホルム
室温下、積算回数120回
オキシアルキレン基の付加数:
製造した単量体のうち、不飽和アルコールとオキシアルキレン基に由来する各成分の積分比からモル比を求め、各成分の分子量をもとに質量比に換算することにより、オキシアルキレンの付加数を求めた。
[HPLC分析]
分析機器:Nexera X2(株式会社島津製作所製)
使用カラム:Mightysil RP-18(長さ250mm、内径4.6mm、粒子径5μm)(関東化学株式会社製)
検出器:SPD-M30A(株式会社島津製作所製)
展開液:水600g、メタノール400g、リン酸0.8gを混合した溶液
分析条件:流量1.0mL/min
カラム温度:40℃
サンプル注入量:100μL
In each example, 1 H-NMR, GPC and HPLC analyses were carried out under the following conditions.
[GPC analysis conditions]
Analytical instrument: GPC-8020 (manufactured by Tosoh Corporation)
Detector: RI-8020 (manufactured by Tosoh Corporation)
Columns used: Shodex GPC KF-802, KF-802.5, KF-803L, KF-G (guard column) (manufactured by Showa Denko K.K.)
Analysis conditions Developer: THF
Flow rate: 0.9 mL/min
Column temperature: 40°C
Sample injection volume: 30 μL
Analysis: GPC-model II (Tosoh Corporation)
[ 1H -NMR analysis]
Analytical equipment: ULTRA SHIELD 400 PLUS (manufactured by Bruker)
Solvent: deuterated chloroform, room temperature, cumulative number of times: 120 Number of oxyalkylene groups added:
Of the produced monomers, the molar ratio was calculated from the integral ratio of each component derived from the unsaturated alcohol and the oxyalkylene group, and the number of oxyalkylenes added was calculated by converting it into a mass ratio based on the molecular weight of each component.
HPLC Analysis
Analytical equipment: Nexera X2 (Shimadzu Corporation)
Column used: Mightysil RP-18 (length 250 mm, inner diameter 4.6 mm, particle size 5 μm) (Kanto Chemical Co., Ltd.)
Detector: SPD-M30A (Shimadzu Corporation)
Developing solution: A solution of 600 g of water, 400 g of methanol, and 0.8 g of phosphoric acid. Analysis conditions: Flow rate 1.0 mL/min.
Column temperature: 40°C
Sample injection volume: 100 μL

[製造例1](I-A)
温度計、攪拌機、窒素及びエチレンオキシド導入管を備えたSUS製高圧反応器に、不飽和アルコールとして(2-(1-メチルエテニル)-1,3-プロパンジオール)30g、触媒として水酸化ナトリウム0.5gを仕込み、攪拌下で反応容器内を窒素置換し、内温100℃に昇温した。その後、100℃を保持したままエチレンオキシド910gを6時間かけて反応器内に導入し、その後2時間加熱攪拌を行った後、反応を終了し、下記式(I-A)で表される単量体を得た。H-NMRの測定結果を以下に示す。
[Production Example 1] (I-A)
A SUS high-pressure reactor equipped with a thermometer, a stirrer, nitrogen, and an ethylene oxide inlet tube was charged with 30 g of (2-(1-methylethenyl)-1,3-propanediol) as an unsaturated alcohol and 0.5 g of sodium hydroxide as a catalyst, and the atmosphere inside the reaction vessel was replaced with nitrogen while stirring, and the internal temperature was raised to 100° C. Thereafter, while maintaining the temperature at 100° C., 910 g of ethylene oxide was introduced into the reactor over 6 hours, and then heating and stirring were performed for 2 hours, after which the reaction was terminated and a monomer represented by the following formula (IA) was obtained. The measurement results of 1 H-NMR are shown below.

H NMR(400MHz、CDCl)δ1.8ppm(CH=C(C )-)、2.6ppm(CH=C(CH)C-)、3.5~3.9ppm(オキシアルキレン基)、4.8~4.9ppm(C =C(CH)-)。3.5~3.9ppmと4.8~4.9ppmの位置の積分比を取ると312となる。オキシアルキレン基は4プロトン分、OH鎖が2つ存在することから、原料の不飽和アルコールに平均80モルのエチレンオキシドが付加していた。 1H NMR (400MHz, CDCl3 ) δ1.8ppm ( CH2 =C( CH3 ) -), 2.6ppm ( CH2 =C( CH3 ) CH- ), 3.5-3.9ppm (oxyalkylene group), 4.8-4.9ppm ( C2 =C( CH3 )-). The integral ratio of the positions from 3.5-3.9ppm to 4.8-4.9ppm is 312. Since the oxyalkylene group has four protons and two OH chains, an average of 80 moles of ethylene oxide was added to the raw material unsaturated alcohol.

[製造例2](III-A)
不飽和アルコールとして2-(1-メチルエテニル)-1,3-プロパンジオールの代わりに3-メチレン-1,5-ペンタンジオール30gを使用したこと、触媒として水酸化ナトリウムの使用量を0.3g、エチレンオキシドの使用量を600gに変更した以外は、製造例1と同様の手順にて、下記(III-A)で表される単量体を得た。
[Production Example 2] (III-A)
A monomer represented by the following formula (III-A) was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that 30 g of 3-methylene-1,5-pentanediol was used instead of 2-(1-methylethenyl)-1,3-propanediol as the unsaturated alcohol, and that the amount of sodium hydroxide used as the catalyst was changed to 0.3 g and the amount of ethylene oxide used was changed to 600 g.

H NMR(400MHz、CDCl)δ2.4ppm(CH=C(C -)-)、3.5~3.9ppm(オキシアルキレン基)、4.8ppm(C =C(CH-)。3.5~3.9ppmと4.8ppmの位置の積分比を取ると209となる。オキシアルキレン基は4プロトン分、OH鎖が2つ存在することから、原料の不飽和アルコール一分子に対し、平均50モルのエチレンオキシドが付加していた。 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 2.4 ppm (CH 2 ═C( CH 2 ═) 2 —), 3.5-3.9 ppm (oxyalkylene group), 4.8 ppm (C H 2 ═C(CH 2 ) 2 —). The integral ratio of the positions from 3.5-3.9 ppm to 4.8 ppm is 209. Since the oxyalkylene group has four protons and two OH chains, an average of 50 moles of ethylene oxide were added to one molecule of the raw material unsaturated alcohol.

[製造例3]
不飽和アルコールとして3-メチル-3-ブテン-1-オール50g、触媒として水酸化ナトリウムを0.7g、エチレンオキシドを1304g使用した以外は、製造例1と同様の手順にて、下記(IV-A)で表される単量体を得た。
[Production Example 3]
A monomer represented by the following formula (IV-A) was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that 50 g of 3-methyl-3-buten-1-ol was used as the unsaturated alcohol, 0.7 g of sodium hydroxide as the catalyst, and 1,304 g of ethylene oxide were used.

H NMR(400MHz、CDCl)δ1.8ppm(CH=C(C )-)、2.4ppm(CH=C(CH)C -)、3.5~3.9ppm(オキシアルキレン基)、4.7~4.8ppm(C =C(CH-)。3.5~3.9ppmと4.7~4.8ppmの位置の積分比を取ると202となる。オキシアルキレン基は4プロトン分、OH鎖が1つ存在することから、これらの積分比から、原料の不飽和アルコールに平均50モルのエチレンオキシドが付加していた。 1H NMR (400MHz, CDCl3 ) δ1.8ppm ( CH2 =C( CH3 ) -), 2.4ppm ( CH2 =C( CH3 ) CH2- ) , 3.5-3.9ppm (oxyalkylene group), 4.7-4.8ppm ( CH2 = C( CH2 ) 2- ). The integral ratio of the positions from 3.5-3.9ppm to 4.7-4.8ppm is 202. Since the oxyalkylene group has four protons and one OH chain, these integral ratios show that an average of 50 moles of ethylene oxide had been added to the raw material unsaturated alcohol.

製造例1~製造例3で得た単量体の25℃及び50℃における性状と水への溶解性を評価した。結果を表1に示す。 The properties and water solubility of the monomers obtained in Production Examples 1 to 3 were evaluated at 25°C and 50°C. The results are shown in Table 1.

表1から製造例1又は製造例2で得た単量体は、製造例3で得た単量体と比べて、25℃における水への溶解量が多く、50℃においては任意の割合で水と混合することがわかる。この結果から、製造例1又は製造例2の単量体を用いた重合体は、従来使用されていた製造例3の単量体を用いた重合体よりも、水への溶解性に優れることが容易に推測できる。したがって、これら水への溶解性に優れる重合体をセメント混和剤として用いることにより、セメント混和剤を作成する際の水量を減らすことができ、このセメント混和剤を用いたセメント組成物は容積効率に優れ、生産性が高いことが示唆される。 From Table 1, it can be seen that the monomers obtained in Production Example 1 or Production Example 2 dissolve more in water at 25°C than the monomers obtained in Production Example 3, and can be mixed with water in any ratio at 50°C. From these results, it can be easily inferred that the polymers using the monomers in Production Example 1 or Production Example 2 have better water solubility than the polymers using the monomers in Production Example 3 that have been used conventionally. Therefore, by using these polymers with good water solubility as cement admixtures, the amount of water used in preparing the cement admixture can be reduced, suggesting that the cement composition using this cement admixture has good volumetric efficiency and is highly productive.

続いて、製造例1、製造例2及び製造例3を参考にして得た単量体を用いて重合体を製造し、得られた重合体をセメント混和剤として評価した。なお、条件を揃えるために、各実施例のイオン交換水は同量とした。 Next, polymers were produced using the monomers obtained by referring to Production Examples 1, 2, and 3, and the resulting polymers were evaluated as cement admixtures. Note that, in order to keep the conditions consistent, the same amount of ion-exchanged water was used in each example.

[実施例1]
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器を窒素置換し、イオン交換水29.3g、製造例1で得た単量体98.7gを仕込み、60℃に昇温する。そこへ4%過酸化水素水溶液4.8gを加えた。次に、アクリル酸8.2gをイオン交換水1.6gで希釈した水溶液を4時間かけて滴下した。同時に、イオン交換水31.8gにL-アスコルビン酸0.12g及び3-メルカプトプロピオン酸0.12gを溶解させた水溶液を4.5時間かけて滴下した。滴下終了後、1時間攪拌を続け重合反応を終了した。その後、重合反応温度以下の温度で、水酸化ナトリウム30%水溶液を用いて反応溶液をpH6.5に中和し、重量平均分子量(Mw)が30000のポリカルボン酸系共重合体の水溶液を得た。HPLC分析により、この時の単量体の転化率は47%、アクリル酸転化率は99.9%以上であった。得られた水溶液は、有効成分濃度が10.0%となるように希釈水を加えて調整した。
ここで、上記有効成分濃度とは、重合性モノマーである不飽和カルボン酸系単量体と製造例の単量体の各々の反応率を用いて算出される有効成分割合に固形分をかけた値であり、下記式で定義される値とする。下記の単量体の使用量とは、重合の際に用いた各単量体の使用量である。また、固形分とは実施例で得たポリカルボン酸系共重合体の水溶液を減圧留去し乾燥させたものである。
有効成分濃度=[(a+b)/(A+B)]×NV
上記式中の略号は以下の通りである。
A:不飽和カルボン酸系単量体の使用量
B:製造例の単量体の使用量
a:不飽和カルボン酸系単量体の使用量×転化率
b:製造例の単量体の使用量×転化率
NV:固形分
[Example 1]
A glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a dropping funnel, a nitrogen inlet tube and a reflux condenser was replaced with nitrogen, 29.3 g of ion-exchanged water and 98.7 g of the monomer obtained in Production Example 1 were charged, and the temperature was raised to 60°C. 4.8 g of a 4% aqueous hydrogen peroxide solution was added thereto. Next, an aqueous solution in which 8.2 g of acrylic acid was diluted with 1.6 g of ion-exchanged water was dropped over 4 hours. At the same time, an aqueous solution in which 0.12 g of L-ascorbic acid and 0.12 g of 3-mercaptopropionic acid were dissolved in 31.8 g of ion-exchanged water was dropped over 4.5 hours. After the dropwise addition, stirring was continued for 1 hour to terminate the polymerization reaction. Thereafter, the reaction solution was neutralized to pH 6.5 using a 30% aqueous sodium hydroxide solution at a temperature below the polymerization reaction temperature, and an aqueous solution of a polycarboxylic acid copolymer having a weight average molecular weight (Mw) of 30,000 was obtained. HPLC analysis revealed that the monomer conversion was 47% and the acrylic acid conversion was 99.9% or more. The aqueous solution was adjusted to an active ingredient concentration of 10.0% by adding dilution water.
Here, the above-mentioned active ingredient concentration is a value obtained by multiplying the active ingredient ratio calculated using the reactivity of the unsaturated carboxylic acid monomer, which is a polymerizable monomer, and the monomer of the production example by the solid content, and is a value defined by the following formula. The amount of the monomer used below is the amount of each monomer used during polymerization. The solid content is the amount obtained by distilling under reduced pressure and drying the aqueous solution of the polycarboxylic acid copolymer obtained in the examples.
Active ingredient concentration = [(a + b) / (A + B)] x NV
The abbreviations in the above formula are as follows.
A: Amount of unsaturated carboxylic acid monomer used B: Amount of monomer used in the production example a: Amount of unsaturated carboxylic acid monomer used x conversion b: Amount of monomer used in the production example x conversion NV: Solid content

[実施例2]
製造例1で得た単量体98.7gの代わりに、2-(1-メチルエテニル)-1,3-プロパンジオール1モルに対し、平均100モルのエチレンオキシドが付加した単量体(すなわち、製造例2の単量体に対し、2倍量のエチレンオキシドを含む単量体)98.7gを用いた以外は、実施例1と同様にして、重量平均分子量(Mw)が26700のポリカルボン酸系共重合体の水溶液を得た。HPLC分析により、この時の単量体の転化率は49%、アクリル酸転化率は99.9%以上であった。得られた水溶液は、有効成分濃度が10.0%となるように希釈水を加えて調整した。
[Example 2]
An aqueous solution of a polycarboxylic acid copolymer having a weight average molecular weight (Mw) of 26,700 was obtained in the same manner as in Example 1, except that 98.7 g of a monomer in which an average of 100 moles of ethylene oxide was added to 1 mole of 2-(1-methylethenyl)-1,3-propanediol (i.e., a monomer containing twice the amount of ethylene oxide as compared with the monomer in Production Example 2) was used instead of 98.7 g of the monomer obtained in Production Example 1. HPLC analysis showed that the monomer conversion rate was 49% and the acrylic acid conversion rate was 99.9% or more. The obtained aqueous solution was adjusted by adding dilution water so that the active ingredient concentration was 10.0%.

[比較例1]
製造例1で得た単量体98.7gの代わりに、製造例3で得た単量体98.7gを用いた以外は、実施例1と同様にして、重量平均分子量(Mw)が25500のポリカルボン酸系共重合体の水溶液を得た。HPLC分析により、この時の単量体の転化率は58%、アクリル酸転化率は99.9%以上であった。得られた水溶液は、有効成分濃度が10.0%となるように希釈水を加えて調整した。
[Comparative Example 1]
An aqueous solution of a polycarboxylic acid copolymer having a weight average molecular weight (Mw) of 25,500 was obtained in the same manner as in Example 1, except that 98.7 g of the monomer obtained in Production Example 3 was used instead of 98.7 g of the monomer obtained in Production Example 1. HPLC analysis showed that the monomer conversion rate was 58% and the acrylic acid conversion rate was 99.9% or more. The aqueous solution obtained was adjusted by adding dilution water so that the active ingredient concentration was 10.0%.

次に、実施例1、実施例2並びに比較例1で製造した共重合体の水溶液を用いて、セメント混和剤(Ad)を調整し、このセメント混和剤を用いたセメントの物性測定を行った。 Next, a cement admixture (Ad) was prepared using the aqueous solutions of the copolymers produced in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, and the physical properties of the cement using this cement admixture were measured.

セメント(C)は、太平洋セメント株式会社製普通ポルトランドセメント(密度 3.16g/cm)を使用した。細骨材(S)は、静岡県大井川水系陸砂(表乾密度 2.66g/cm)を使用した。粗骨材(G)は、東京都青梅市産砂岩砕石2005(表乾密度 2.66g/cm)を使用した。練混ぜ水(W)は、神奈川県茅ケ崎市上水道水を使用した。試験に使用した骨材は、細骨材の表面水率を1%以下に、粗骨材が表面乾燥飽水状態となるよう調整した。なお、使用する材料は全て20℃の恒温恒湿室で保管し、使用直前に取り出して使用した。スランプフローは、JIS A 1150:2014「コンクリートのスランプフロー試験方法」によった。スランプは、JIS A 1101:2014「コンクリートのスランプ試験方法」によった。
コンクリートの練混ぜは、容量55Lの強制練りミキサパン形を用い、下記に示す手順によって行った。なお、コンクリートの練混ぜ量は30Lとした。
細骨材(半分量)、セメント、細骨材(半分量)を加え10秒後空練後、水、混和剤を添加する。練混ぜを30秒行い掻き落とし、粗骨材を加えさらに練混ぜ90秒行った後、排出・測定した。
Cement (C) was ordinary Portland cement (density 3.16 g/cm 3 ) manufactured by Taiheiyo Cement Corporation. Fine aggregate (S) was land sand from the Oi River water system in Shizuoka Prefecture (surface dry density 2.66 g/cm 3 ). Coarse aggregate (G) was sandstone crushed stone 2005 (surface dry density 2.66 g/cm 3 ) from Ome City, Tokyo. Mixing water (W) was water from Chigasaki City, Kanagawa Prefecture. The aggregate used in the test was adjusted so that the surface water rate of the fine aggregate was 1% or less and the coarse aggregate was in a surface dry water-saturated state. All materials used were stored in a constant temperature and humidity room at 20°C and taken out immediately before use. Slump flow was measured according to JIS A 1150:2014 "Test method for slump flow of concrete". Slump was measured according to JIS A 1101:2014 "Test method for slump flow of concrete".
The concrete was mixed using a forced mixing mixer pan type with a capacity of 55 L, according to the procedure shown below. The amount of concrete mixed was 30 L.
Add fine aggregate (half the amount), cement, and fine aggregate (half the amount), mix for 10 seconds, add water and admixture, mix for 30 seconds, scrape off, add coarse aggregate, mix for another 90 seconds, then discharge and measure.

コンクリートの配合比率を下記に示した。
The concrete mix ratio is shown below.

60分後のフロー値を、初期0分でのフロー値で割った値として定義される保持率を指標とし、保持性を下記評価基準に基づいて評価した。保持率の値が高いほど保持性に優れることを意味する。
保持性評価基準
評価A:保持率が50%以上
評価X:保持率が25%以上50%未満
The retention rate, defined as the flow value after 60 minutes divided by the flow value at the initial time 0 minutes, was used as an index, and the retention was evaluated according to the following evaluation criteria. A higher retention rate value means better retention.
Retention Evaluation Criteria Evaluation A: Retention rate is 50% or more Evaluation X: Retention rate is 25% or more but less than 50%

実施例3及び実施例4は従来のセメント混和剤である比較例2と比較して、フロー保持率として高い値を示すことが分かる。 It can be seen that Examples 3 and 4 show higher flow retention rates than Comparative Example 2, which is a conventional cement admixture.

Claims (7)

一般式(II)に由来する構造単位及び下記一般式(III)に由来する構造単位を含む重合体。
[一般式(II)中、R、R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はメチル基を表し、Mは水素原子、一価の金属原子、二価の金属原子及びアンモニウムからなる群より選ばれる少なくとも1つを表す。]
[一般式(III)中、R及びRはそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表し、R及びRはそれぞれ独立して炭素数2~18のアルキレン基を表す。lは0~4の任意の整数を表し、mは1~200の任意の整数を表す。]
A polymer comprising a structural unit derived from general formula (II) and a structural unit derived from the following general formula (III):
[In general formula (II), R 5 , R 6 and R 7 each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, and M represents at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a monovalent metal atom, a divalent metal atom and ammonium.]
[In general formula (III), R8 and R9 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, Rb and Rc each independently represent an alkylene group having 2 to 18 carbon atoms, l represents an integer of 0 to 4, and m represents an integer of 1 to 200.]
一般式(II)中、Mが水素原子、一価の金属原子及び二価の金属原子からなる群より選ばれる少なくとも1つである、請求項1に記載の重合体。 The polymer according to claim 1, wherein in general formula (II), M is at least one selected from the group consisting of a hydrogen atom, a monovalent metal atom, and a divalent metal atom. 一般式(III)中、R及びRが水素原子、R及びRはエチレン基であり、lが2である、請求項1又は2に記載の重合体。 3. The polymer according to claim 1, wherein in the general formula (III), R8 and R9 are hydrogen atoms, Rb and Rc are ethylene groups, and l is 2. 請求項1~3のいずれかに記載の重合体を含む、セメント混和剤。 A cement admixture comprising the polymer according to any one of claims 1 to 3. 請求項4に記載のセメント混和剤を含む、セメント組成物。 A cement composition comprising the cement admixture according to claim 4. 請求項5に記載のセメント組成物を硬化してなる、コンクリート。 Concrete obtained by hardening the cement composition according to claim 5. 下記一般式(V)で表される化合物。
[一般式(V)中、R及びRはそれぞれ独立して炭素数2~18のアルキレン基を表す。lは0~4の任意の整数を表し、mは1~200の任意の整数を表す。]
A compound represented by the following general formula (V):
[In general formula (V), R b and R c each independently represent an alkylene group having 2 to 18 carbon atoms, l represents an integer of 0 to 4, and m represents an integer of 1 to 200.]
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