JP7539864B2 - Solid cement dispersant, its manufacturing method, and cement composition - Google Patents
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Description
本発明は、固形状セメント分散剤及びその製造方法、並びにセメント組成物に関する。The present invention relates to a solid cement dispersant, a method for producing the same, and a cement composition.
リグニンは、樹木中に存在する天然高分子物質であり、木材の約30%を占めている。リグニンは、クラフトパルプ製造における廃液(クラフトパルプ廃液)、亜硫酸パルプ製造における廃液(亜硫酸パルプ廃液)等に多く含まれている。近年の環境負荷低減の観点から、リグニンはバイオマス資源の一つとして注目される傾向にある。Lignin is a natural polymeric substance found in trees, accounting for approximately 30% of wood. Lignin is found in large amounts in waste liquor from kraft pulp production (kraft pulp waste liquor) and waste liquor from sulfite pulp production (sulfite pulp waste liquor). In recent years, from the perspective of reducing environmental impact, lignin has tended to attract attention as a biomass resource.
クラフトパルプ廃液中に含まれているクラフトリグニン、亜硫酸パルプ廃液中に含まれるリグニンスルホン酸は、それぞれ異なった物性を有しており、様々な用途に使用されている。
また、クラフトリグニンを亜硫酸塩とホルムアルデヒドによりスルホメチル化したリグニン誘導体、リグニンスルホン酸又はリグニンスルホン酸の塩を部分的に脱スルホン化したリグニン誘導体、及び限外濾過処理によって精製したリグニン精製物は、リグニン系分散剤として、染料、セメント、無機顔料、有機顔料、石膏、石炭-水スラリー、農薬、窯業など広範囲な工業分野で多用されている。
Kraft lignin contained in kraft pulp waste liquor and lignosulfonic acid contained in sulfite pulp waste liquor each have different physical properties and are used for various purposes.
In addition, lignin derivatives obtained by sulfomethylating kraft lignin with sulfite and formaldehyde, lignin derivatives obtained by partially desulfonating lignosulfonic acid or a salt of lignosulfonic acid, and lignin purified products obtained by ultrafiltration are widely used as lignin-based dispersants in a wide range of industrial fields, such as dyes, cement, inorganic pigments, organic pigments, gypsum, coal-water slurries, agricultural chemicals, and ceramics.
さらに、バイオマス資源としてのリグニンの有効利用を図ることを目的とし、セメント、染料、油田掘削用泥水など用途を問わず、各種の被分散体の分散性を向上させ得るリグニン誘導体が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に開示されたリグニン誘導体は、リグニンスルホン酸系化合物と水溶性単量体の反応物である。実施例によれば、リグニン誘導体は、共重合体水溶液として得られている。
Furthermore, with the aim of making effective use of lignin as a biomass resource, lignin derivatives have been proposed that can improve the dispersibility of various dispersed substances, regardless of their application, such as cement, dyes, and oil field drilling mud (see, for example, Patent Document 1).
The lignin derivative disclosed in Patent Document 1 is a reaction product of a lignin sulfonic acid compound and a water-soluble monomer. According to the examples, the lignin derivative is obtained as an aqueous copolymer solution.
ところで、分散剤のうち、セメント分散剤を運搬する場合、運搬効率の観点から、液状のセメント分散剤よりも固形状のセメント分散剤が好ましい形態と考えられる。By the way, when transporting cement dispersants, a solid cement dispersant is considered to be a more preferable form than a liquid cement dispersant from the standpoint of transportation efficiency.
また、分散剤のうち、セメント分散剤は、投入直後の分散性(初期分散性)を向上させる目的で使用される場合と、投入から所定時間経過した後の分散性(分散保持性)を保持する目的で使用される場合がある。このうち、投入から所定時間経過した後の分散性(分散保持性)を保持する目的でセメント分散剤を使用する場合、時間の経過に伴う分散剤の凝集による分散性の低下を抑制する必要がある。そのため、投入直後に系内に分散する液状のセメント分散剤よりも、投入から溶解まで時間を要する固形状のセメント分散剤が好ましい形態と考えられる。
従って、運搬の観点や分散保持性を維持する目的から、固形状のセメント分散剤の開発が望まれている。
Among dispersants, cement dispersants are sometimes used for the purpose of improving dispersibility (initial dispersibility) immediately after addition, and sometimes for the purpose of maintaining dispersibility (dispersion retention) after a certain time has elapsed since addition. Of these, when a cement dispersant is used for the purpose of maintaining dispersibility (dispersion retention) after a certain time has elapsed since addition, it is necessary to suppress the decrease in dispersibility due to the aggregation of the dispersant over time. Therefore, a solid cement dispersant that takes time to dissolve after addition is considered to be a more preferable form than a liquid cement dispersant that disperses in the system immediately after addition.
Therefore, from the viewpoint of transportation and for the purpose of maintaining dispersion retention, the development of a solid cement dispersant is desired.
一方、投入直後の初期分散性を向上させる目的でセメント分散剤を使用する場合、投入直後に均一に拡散することが効果の発現の点から好ましいと考えられる。そのため、固形状のセメント分散剤よりも液状のセメント分散剤が好ましい形態と考えられる。On the other hand, when using a cement dispersant to improve the initial dispersibility immediately after addition, it is considered preferable in terms of the manifestation of the effect that the cement dispersant diffuses uniformly immediately after addition. Therefore, a liquid cement dispersant is considered to be in a more preferable form than a solid cement dispersant.
即ち、セメント分散剤は、使用の目的や運搬の観点から好ましい形態が異なる。
そのため、分散保持性の維持と運搬性に適しており、さらには初期分散性に優れる固形状セメント分散剤の開発も望まれている。
That is, the preferred form of the cement dispersant varies depending on the purpose of use and the viewpoint of transportation.
Therefore, there is a need for the development of a solid cement dispersant that is suitable for maintaining dispersion retention and transportability, and further has excellent initial dispersibility.
本発明の課題は、分散保持性の維持と運搬性に適した固形状セメント分散剤を提供すること、好ましくは、上記に加え、初期分散性にも優れる固形状セメント分散剤を提供することである。The objective of the present invention is to provide a solid cement dispersant that is suitable for maintaining dispersion retention and transportability, and preferably, to provide a solid cement dispersant that, in addition to the above, also has excellent initial dispersibility.
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、所定の構成単位で構成される共重合体と、リグニン誘導体を含む、固形状物とすることにより、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。また、固形状物の溶解度を6.0未満に設定することにより、初期分散性にも優れるという課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明者らは、下記の〔1〕~〔8〕を提供する。
〔1〕成分(A):下記一般式(1)で表される単量体に由来する構成単位(I)、下記一般式(2)で表される単量体に由来する構成単位(II)、及び下記一般式(3)で表される単量体に由来する構成単位(III)からなる群から選択される少なくとも2種の構成単位を有する共重合体、及び成分(B):リグニン誘導体、を少なくとも含む固形状セメント分散剤。
〔2〕前記成分(B)の含有量が、40重量%以上である、上記〔1〕に記載の固形状セメント分散剤。
〔3〕前記成分(A)の含有量が、1~70重量%である、上記〔1〕又は〔2〕に記載の固形状セメント分散剤。
〔4〕前記成分(B)が、リグニンスルホン酸又はその塩の含有量が50重量%以上である、上記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の固形状セメント分散剤。
〔5〕下記数式(α)で表される溶解度が6.0未満である、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の固形状セメント分散剤。
〔6〕下記数式(α)で表される溶解度が6.0以上であり、前記構成単位(I)が、下記一般式(1-1)で表される単量体に由来する構成単位である、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の固形状セメント分散剤。
〔7〕成分(A):下記一般式(1)で表される単量体に由来する構成単位(I)、下記一般式(2)で表される単量体に由来する構成単位(II)、及び下記一般式(3)で表される単量体に由来する構成単位(III)からなる群から選択される少なくとも2種の構成単位を有する共重合体、及び成分(B):リグニン誘導体、を少なくとも含む液状物を乾燥固形化して、固形状セメント分散剤を製造する、固形状セメント分散剤の製造方法。
〔8〕上記〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の固形状セメント分散剤を含有する、セメント組成物。
As a result of intensive research into the above-mentioned problems, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by forming a solid material containing a copolymer composed of predetermined structural units and a lignin derivative, and have completed the present invention. In addition, the present inventors have found that the problem of excellent initial dispersibility can be solved by setting the solubility of the solid material to less than 6.0, and have completed the present invention.
That is, the present inventors provide the following [1] to [8].
[1] A solid cement dispersant comprising at least: component (A): a copolymer having at least two kinds of structural units selected from the group consisting of a structural unit (I) derived from a monomer represented by the following general formula (1), a structural unit (II) derived from a monomer represented by the following general formula (2), and a structural unit (III) derived from a monomer represented by the following general formula (3), and component (B): a lignin derivative.
[2] The solid cement dispersant according to [1] above, wherein the content of the component (B) is 40% by weight or more.
[3] The solid cement dispersant according to [1] or [2] above, wherein the content of the component (A) is 1 to 70% by weight.
[4] The solid cement dispersant according to any one of [1] to [3] above, wherein the component (B) has a lignin sulfonic acid or a salt thereof content of 50% by weight or more.
[5] The solid cement dispersant according to any one of [1] to [4] above, having a solubility represented by the following mathematical formula (α) of less than 6.0.
[6] The solid cement dispersant according to any one of [1] to [4] above, wherein the solubility represented by the following formula (α) is 6.0 or more, and the structural unit (I) is a structural unit derived from a monomer represented by the following general formula (1-1).
[7] A method for producing a solid cement dispersant, comprising drying and solidifying a liquid containing at least component (A): a copolymer having at least two kinds of structural units selected from the group consisting of structural units (I) derived from a monomer represented by the following general formula (1), structural units (II) derived from a monomer represented by the following general formula (2), and structural units (III) derived from a monomer represented by the following general formula (3), and component (B): a lignin derivative.
[8] A cement composition comprising the solid cement dispersant according to any one of [1] to [6] above.
本発明によれば、分散保持性の維持と運搬性に適した固形状セメント分散剤、好ましくは、上記に加え、初期分散性にも優れる固形状セメント分散剤を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a solid cement dispersant that is suitable for maintaining dispersion retention and transportability, and preferably a solid cement dispersant that in addition to the above also has excellent initial dispersibility.
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
なお、本明細書中、「AA~BB」と表記する場合、AA以上BB以下を表す。また、「(メタ)アクリル」と表記する場合、アクリル及び/又はメタクリルを表す。
The present invention will be described in detail below based on preferred embodiments thereof.
In this specification, the term "AA-BB" means AA or higher and BB or lower, and the term "(meth)acrylic" means acrylic and/or methacrylic.
[1.固形状セメント分散剤]
本発明の固形状セメント分散剤は、成分(A):所定の構成単位を有する共重合体、及び成分(B):リグニン誘導体、を少なくとも含む。
固形状のセメント分散剤は、投入から徐々に溶解していくため、凝集したとしても新たに溶解することにより放出されるセメント分散剤により、分散保持性に優れると考えられる。
本発明者等は、固形状のセメント分散剤を検討したところ、所定の構成単位を有する共重合体と、リグニン誘導体と、を含む、固形状セメント分散剤については、分散保持性の保持率が高いことを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
[1. Solid cement dispersant]
The solid cement dispersant of the present invention contains at least component (A): a copolymer having a predetermined structural unit, and component (B): a lignin derivative.
Since solid cement dispersants gradually dissolve after being added, even if they aggregate, they are thought to have excellent dispersion retention properties due to the newly released cement dispersant that dissolves.
The present inventors have investigated solid cement dispersants and found that a solid cement dispersant containing a copolymer having a predetermined structural unit and a lignin derivative has a high dispersion retention rate, which led to the completion of the present invention.
また、上記した通り、セメント分散剤は、溶解度が高い固形状のセメント分散剤よりも、溶解度が低い固形状のセメント分散剤の方が、投入から徐々に溶解していくため、凝集したとしても新たに溶解することにより放出されるセメント分散剤により、分散保持性に優れると考えられる。
本発明者等は、固形状のセメント分散剤を検討したところ、所定の構成単位を有する共重合体と、リグニン誘導体と、を含む、固形状セメント分散剤については、予想に反し、数式(α)で表される溶解度が6.0以上と高い値とすることで分散保持性の保持率が高いことを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
In addition, as described above, a solid cement dispersant with low solubility dissolves more gradually from the time of addition than a solid cement dispersant with high solubility, and therefore, even if the cement dispersant aggregates, it is considered to have excellent dispersion retention properties due to the newly released cement dispersant that dissolves.
The present inventors have studied solid cement dispersants and have unexpectedly found that a solid cement dispersant containing a copolymer having a predetermined structural unit and a lignin derivative has a high dispersion retention rate when the solubility represented by the mathematical formula (α) is set to a high value of 6.0 or more, and have thus completed the present invention.
さらに、セメント分散剤は、投入直後に均一に拡散するため、固形状よりも液状のほうが初期分散性に優れると考えられる。一方で、分散保持性の維持や運搬性を考慮すると、固形状のセメント分散剤が好ましい。
本発明者等は、初期分散性にも優れる固形状のセメント分散剤を検討したところ、所定の構成単位を有する共重合体と、リグニン誘導体と、を含み、数式(α)で表される溶解度が6.0未満のセメント分散剤が、分散保持性の維持と運搬性に適することに加え、初期分散性にも優れることを見出し、本発明を完成するに至ったものである
Furthermore, since the cement dispersant disperses uniformly immediately after being added, it is believed that the initial dispersibility is superior in a liquid form than in a solid form. On the other hand, in consideration of maintaining dispersion retention and transportability, a solid cement dispersant is preferable.
The present inventors have investigated solid cement dispersants having excellent initial dispersibility, and have found that a cement dispersant containing a copolymer having a predetermined structural unit and a lignin derivative and having a solubility of less than 6.0 represented by the mathematical formula (α) is suitable for maintaining dispersion retention and transportability, and is also excellent in initial dispersibility, thereby completing the present invention.
固形状セメント分散剤の「固形状」とは、セメント分散剤の水分量が50質量%以下であるこという。セメント分散剤の水分量は、30質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。
なお、セメント分散剤の水分量は、赤外線水分計(株式会社ケツト科学研究所製)を用いて測定し得る。
The term "solid" in the solid cement dispersant means that the water content of the cement dispersant is 50% by mass or less. The water content of the cement dispersant is preferably 30% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less.
The moisture content of the cement dispersant can be measured using an infrared moisture meter (manufactured by Kett Electric Laboratory, Ltd.).
固形状セメント分散剤の溶解度は、特に限定されるものではない。
一実施形態として、固形状セメント分散剤の溶解度は、6.0以上が好ましく、7.0以上がより好ましい。なお、一実施形態の溶解度の上限値は、通常、8.0以下である。
他の実施形態として、固形状セメント分散剤の溶解度は、6.0未満が好ましく、4.0未満がより好ましく、2.0以下がさらに好ましい。なお、他の実施形態の溶解度の下限値は、通常、0.5以上である。
なお、溶解度は、上記数式(α)で特定される値である。Daを特定する際に使用される、固形状セメント分散剤を溶解する水は、水温10~20℃の脱イオン水である。本明細書中、溶解の基準は、マグネチックスターラーにて30秒間攪拌した後、回転子に固形物が付着しなくなったこととする。
The solubility of the solid cement dispersant is not particularly limited.
In one embodiment, the solubility of the solid cement dispersant is preferably 6.0 or more, more preferably 7.0 or more. Note that the upper limit of the solubility in one embodiment is usually 8.0 or less.
In another embodiment, the solubility of the solid cement dispersant is preferably less than 6.0, more preferably less than 4.0, and even more preferably 2.0 or less. Note that the lower limit of the solubility in another embodiment is usually 0.5 or more.
The solubility is a value specified by the above formula (α). The water used to dissolve the solid cement dispersant when specifying Da is deionized water at a temperature of 10 to 20° C. In this specification, the criterion for dissolution is that no solid matter adheres to the rotor after stirring with a magnetic stirrer for 30 seconds.
[1-1.成分(A)]
本発明の固形状セメント分散剤は、成分(A)を少なくとも含む。
成分(A)は、一般式(1)で表される単量体に由来する構成単位(I)、一般式(2)で表される単量体に由来する構成単位(II)、及び一般式(3)で表される単量体に由来する構成単位(III)からなる群から選択される少なくとも2種の構成単位を有する共重合体である。
[1-1. Component (A)]
The solid cement dispersant of the present invention contains at least component (A).
Component (A) is a copolymer having at least two types of structural units selected from the group consisting of structural units (I) derived from a monomer represented by general formula (1), structural units (II) derived from a monomer represented by general formula (2), and structural units (III) derived from a monomer represented by general formula (3).
本発明の固形状セメント分散剤中、成分(A)の含有量は、1~70重量%が好ましく、1~60重量%がより好ましく、1~50重量%がさらに好ましく、20~50重量%がさらにより好ましい。成分(A)の含有量が斯かる範囲であると、乾燥後により良好な水溶性を有する固形状セメント分散剤とし得る。そのため、良好な使用性のセメント組成物とし得る。
以下、各構成単位の詳細を記載する。
In the solid cement dispersant of the present invention, the content of component (A) is preferably 1 to 70% by weight, more preferably 1 to 60% by weight, even more preferably 1 to 50% by weight, and even more preferably 20 to 50% by weight. When the content of component (A) is within this range, a solid cement dispersant having good water solubility after drying can be obtained. Therefore, a cement composition with good usability can be obtained.
Details of each constituent unit are given below.
(構成単位(I))
構成単位(I)は、下記一般式(1)で表される単量体に由来する構成単位である。
(Structural Unit (I))
The structural unit (I) is a structural unit derived from a monomer represented by the following general formula (1).
一般式(1)中、R1~R3は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1~3のアルキル基を表す。pは、0~2の整数を表す。qは、0~1の整数を表す。A1Oは、同一又は異なっていてもよい、炭素原子数2~18のオキシアルキレン基を表す。nは、1~300の整数を表す。R4は、水素原子又は炭素原子数1~30の炭化水素基を表す。
R1は、水素原子であることが好ましい。R2は、水素原子又は炭素原子数1~3のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。R3は、水素原子が好ましい。
In general formula (1), R 1 to R 3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. p represents an integer of 0 to 2. q represents an integer of 0 to 1. A 1 O may be the same or different and represent an oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms. n represents an integer of 1 to 300. R 4 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms.
R 1 is preferably a hydrogen atom. R 2 is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a methyl group. R 3 is preferably a hydrogen atom.
一般式(1)中、A1Oは、同一又は異なっていてもよい、炭素原子数2~18のオキシアルキレン基を表す。該オキシアルキレン基(アルキレングリコール単位)としては、例えば、オキシエチレン基(エチレングリコール単位)、オキシプロピレン基(プロピレングリコール単位)、オキシブチレン基(ブチレングリコール単位)が挙げられる。中でも、オキシエチレン基、オキシプロピレン基が好ましい。 In general formula (1), A 1 O may be the same or different and represent an oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms. Examples of the oxyalkylene group (alkylene glycol unit) include an oxyethylene group (ethylene glycol unit), an oxypropylene group (propylene glycol unit), and an oxybutylene group (butylene glycol unit). Of these, an oxyethylene group and an oxypropylene group are preferred.
上記「同一又は異なっていてもよい」とは、一般式(1)中にA1Oが複数含まれる場合(nが2以上の場合)、それぞれのA1Oが同一のオキシアルキレン基であってもよく、互いに異なる(2種類以上の)オキシアルキレン基であってもよいことを意味する。一般式(1)中にA1Oが複数含まれる場合の態様としては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基及びオキシブチレン基からなる群から選択される2以上のオキシアルキレン基が混在する態様が挙げられる。より詳細には、オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが混在する態様、又はオキシエチレン基とオキシブチレン基とが混在する態様であることが好ましく、オキシエチレン基とオキシプロピレン基とが混在する態様であることがより好ましい。
異なるオキシアルキレン基が混在する態様において、2種類以上のオキシアルキレン基の付加は、ブロック状の付加であってもよく、ランダム状の付加であってもよい。
The above "may be the same or different" means that when a plurality of A 1 O's are contained in the general formula (1) (when n is 2 or more), each A 1 O's may be the same oxyalkylene group or may be different (two or more kinds) oxyalkylene groups. When a plurality of A 1 O's are contained in the general formula (1), an embodiment in which two or more oxyalkylene groups selected from the group consisting of an oxyethylene group, an oxypropylene group, and an oxybutylene group are mixed can be mentioned. More specifically, an embodiment in which an oxyethylene group and an oxypropylene group are mixed, or an embodiment in which an oxyethylene group and an oxybutylene group are mixed, is preferable, and an embodiment in which an oxyethylene group and an oxypropylene group are mixed is more preferable.
In an embodiment in which different oxyalkylene groups are mixed, the addition of two or more types of oxyalkylene groups may be in a block form or a random form.
一般式(1)中のnは、オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、1~300の整数を表す。nは、1~200であることが好ましい。平均付加モル数とは、単量体1モルに付加しているオキシアルキレン基のモル数の平均値を意味する。In general formula (1), n is the average number of moles of oxyalkylene groups added and represents an integer of 1 to 300. n is preferably 1 to 200. The average number of moles added means the average number of moles of oxyalkylene groups added to 1 mole of monomer.
一般式(1)中、R4は、水素原子又は炭素原子数1~30の炭化水素基を表す。R4は、水素原子又は炭素原子数1~10の炭化水素基が好ましく、水素原子又は炭素原子数1~5の炭化水素基がより好ましく、水素原子又はメチル基がさらに好ましい。R4の炭素原子数がこの範囲であれば、炭素原子数が大きくなりすぎないため、セメント組成物の分散性が良好に発揮される。 In general formula (1), R4 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms. R4 is preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms, and even more preferably a hydrogen atom or a methyl group. If the number of carbon atoms of R4 is within this range, the number of carbon atoms will not be too large, and the dispersibility of the cement composition will be excellent.
一般式(1)で表される単量体の製造方法としては、例えば、アリルアルコール、メタリルアルコール、3-メチル-3-ブテン-1-オール等の不飽和アルコールにアルキレンオキサイドを1~300モル付加する方法が挙げられる。この方法で製造され得る単量体としては、例えば、(ポリ)エチレングリコールアリルエーテル、(ポリ)エチレングリコールメタリルエーテル、(ポリ)エチレングリコール3-メチル-3-ブテニルエーテル、(ポリ)エチレングリコール(ポリ)プロピレングリコールアリルエーテル、(ポリ)エチレングリコール(ポリ)プロピレングリコールメタリルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコールアリルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコールメタリルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコール3-メチル-3-ブテニルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコールアリルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコールメタリルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコール3-メチル-3-ブテニルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレングリコールアリルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレングリコールメタリルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレングリコール3-メチル-3-ブテニルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコールアリルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコールメタリルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコール3-メチル-3-ブテニルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコールアリルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコールメタリルエーテル、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコール3-メチル-3-ブテニルエーテルが挙げられる。
これらの中でも、親水性及び疎水性のバランスの観点から、(ポリ)エチレングリコール(メタ)アリルエーテル、(ポリ)エチレングリコール(ポリ)プロピレングリコール(メタ)アリルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコール(メタ)アリルエーテル、(ポリ)エチレングリコール3-メチル-3-ブテニルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコール3-メチル-3-ブテニルエーテルが好ましい。
Examples of the method for producing the monomer represented by the general formula (1) include a method in which 1 to 300 moles of alkylene oxide are added to an unsaturated alcohol such as allyl alcohol, methallyl alcohol, 3-methyl-3-buten-1-ol, etc. Examples of monomers that can be produced by this method include (poly)ethylene glycol allyl ether, (poly)ethylene glycol methallyl ether, (poly)ethylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether, (poly)ethylene glycol (poly)propylene glycol allyl ether, (poly)ethylene glycol (poly)propylene glycol methallyl ether, (poly)ethylene (poly)propylene glycol allyl ether, (poly)ethylene (poly)propylene glycol methallyl ether, (poly)ethylene (poly)propylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether, (poly)ethylene (poly)butylene glycol allyl ether, (poly)ethylene (poly)butylene glycol methallyl ether, (poly)ethylene (poly) butylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether, methoxy(poly)ethylene glycol allyl ether, methoxy(poly)ethylene glycol methallyl ether, methoxy(poly)ethylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether, methoxy(poly)ethylene (poly)propylene glycol allyl ether, methoxy(poly)ethylene (poly)propylene glycol methallyl ether, methoxy(poly)ethylene (poly)propylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether, methoxy(poly)ethylene (poly)butylene glycol allyl ether, methoxy(poly)ethylene (poly)butylene glycol methallyl ether, methoxy(poly)ethylene (poly)butylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether.
Among these, from the viewpoint of the balance between hydrophilicity and hydrophobicity, (poly)ethylene glycol (meth)allyl ether, (poly)ethylene glycol (poly)propylene glycol (meth)allyl ether, (poly)ethylene (poly)propylene glycol (meth)allyl ether, (poly)ethylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether, and (poly)ethylene (poly)propylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether are preferred.
また、一般式(1)で表される単量体の他の製造方法としては、(メタ)アクリル酸等の不飽和モノカルボン酸と、(ポリ)エチレングリコール、(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコール、(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコール、メトキシ(ポリ)エチレングリコール、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコール、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコール等の(ポリ)アルキレングリコールと、をエステル化する方法が挙げられる。この方法で製造され得る単量体としては、例えば、(ポリ)エチレングリコール(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコール(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコール(メタ)アクリレート等の(ポリ)アルキレングリコール(メタ)アクリレート;メトキシ(ポリ)エチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシ(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコール(メタ)アクリレート等のメトキシ(ポリ)アルキレングリコール(メタ)アクリレートが挙げられる。
これらの中でも、(ポリ)アルキレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシ(ポリ)エチレングリコール(メタ)アクリレートが好ましく、メトキシ(ポリ)エチレングリコール(メタ)アクリレートがより好ましい。
Another method for producing the monomer represented by general formula (1) is to esterify an unsaturated monocarboxylic acid such as (meth)acrylic acid with a (poly)alkylene glycol such as (poly)ethylene glycol, (poly)ethylene (poly)propylene glycol, (poly)ethylene (poly)butylene glycol, methoxy(poly)ethylene glycol, methoxy(poly)ethylene (poly)propylene glycol, methoxy(poly)ethylene (poly)butylene glycol, etc. Monomers that can be produced by this method include, for example, (poly)alkylene glycol (meth)acrylates such as (poly)ethylene glycol (meth)acrylate, (poly)ethylene (poly)propylene glycol (meth)acrylate, (poly)ethylene (poly)butylene glycol (meth)acrylate, etc.; and methoxy(poly)alkylene glycol (meth)acrylates such as methoxy(poly)ethylene glycol (meth)acrylate, methoxy(poly)ethylene (poly)propylene glycol (meth)acrylate, methoxy(poly)ethylene (poly)butylene glycol (meth)acrylate, etc.
Among these, (poly)alkylene glycol (meth)acrylate and methoxy(poly)ethylene glycol (meth)acrylate are preferred, and methoxy(poly)ethylene glycol (meth)acrylate is more preferred.
共重合体が構成単位(I)を有する場合、構成単位(I)を1種のみ有するものであってもよく、互いに異なる単量体に由来する2種以上の構成単位(I)を有していてもよい。When the copolymer has structural unit (I), it may have only one type of structural unit (I), or it may have two or more types of structural unit (I) derived from different monomers.
固形状セメント分散剤の溶解度が6.0以上である場合、下記一般式(1-1)で表される単量体に由来する構成単位であることが好ましい。When the solubility of the solid cement dispersant is 6.0 or more, it is preferable that the constituent unit is derived from a monomer represented by the following general formula (1-1).
一般式(1-1)中、EOは、同一又は異なっていてもよい、炭素原子数2~18のオキシアルキレン基を表す。nは、1~300の整数を表す。In general formula (1-1), EO may be the same or different and represents an oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms. n represents an integer of 1 to 300.
一般式(1-1)中のEOは、同一又は異なっていてもよい、炭素原子数2~18のオキシアルキレン基を示す。該オキシアルキレン基としては、例えば、オキシエチレン基(エチレングリコール)、オキシプロピレン基(プロピレングリコール)、オキシブチレン基(ブチレングリコール)が挙げられる。
これらの中でも、該オキシアルキレン基は、オキシエチレン基(エチレングリコール)、オキシプロピレン基(プロピレングリコール)が好ましい。
In the general formula (1-1), EO may be the same or different and represents an oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms. Examples of the oxyalkylene group include an oxyethylene group (ethylene glycol), an oxypropylene group (propylene glycol), and an oxybutylene group (butylene glycol).
Of these, the oxyalkylene group is preferably an oxyethylene group (ethylene glycol) or an oxypropylene group (propylene glycol).
上記「同一又は異なっていてもよい」とは、一般式(1-1)中にEOが複数含まれる場合(nが2以上の場合)、複数のEOが同一のオキシアルキレン基であってもよいし、異なる(2種類以上の)オキシアルキレン基であってもよい、ことを意味する。
一般式(1)中にEOが複数含まれる場合の態様としては、オキシエチレン基(エチレングリコール単位)、オキシプロピレン基(プロピレングリコール単位)及びオキシブチレン基(ブチレングリコール単位)からなる群から選ばれる2以上のオキシアルキレン基が混在する態様が挙げられる。これらの中でも、好ましくはオキシエチレン基(エチレングリコール単位)とオキシプロピレン基(プロピレングリコール単位)が混在する態様又はオキシエチレン基(エチレングリコール単位)とオキシブチレン基(ブチレングリコール単位)とが混在する態様であり、より好ましくはオキシエチレン基(エチレングリコール単位)とオキシプロピレン基(プロピレングリコール単位)とが混在する態様である。
オキシエチレン基とオキシプロピレン基が混在する態様である場合、オキシエチレン基とオキシプロピレン基の平均付加モル数の比率((オキシエチレン基の平均付加モル数)/(オキシプロピレン基の平均付加モル数))は、(50~99.9)%/(0.1~50)%が好ましい。
なお、異なるオキシアルキレン基が混在する態様において、2種類以上のオキシアルキレン基の付加は、ブロック状の付加であってもよく、ランダム状の付加であってもよい。
The above phrase "may be the same or different" means that when a plurality of EOs are contained in general formula (1-1) (when n is 2 or more), the plurality of EOs may be the same oxyalkylene group or different (two or more types) oxyalkylene groups.
In the case where multiple EOs are contained in general formula (1), the embodiment includes a mixture of two or more oxyalkylene groups selected from the group consisting of oxyethylene group (ethylene glycol unit), oxypropylene group (propylene glycol unit) and oxybutylene group (butylene glycol unit).Among these, the embodiment in which oxyethylene group (ethylene glycol unit) and oxypropylene group (propylene glycol unit) are mixed or the embodiment in which oxyethylene group (ethylene glycol unit) and oxybutylene group (butylene glycol unit) are mixed is preferred, and the embodiment in which oxyethylene group (ethylene glycol unit) and oxypropylene group (propylene glycol unit) are mixed is more preferred.
In the case where oxyethylene groups and oxypropylene groups are mixed, the ratio of the average number of moles of oxyethylene groups to the average number of moles of oxypropylene groups ((average number of moles of oxyethylene groups)/(average number of moles of oxypropylene groups)) is preferably (50 to 99.9)%/(0.1 to 50)%.
In an embodiment in which different oxyalkylene groups are mixed, the addition of two or more types of oxyalkylene groups may be in a block form or a random form.
一般式(1-1)中のnは、オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、1~300の数を示す。nは、1~200が好ましく、1~70がより好ましく、5~70がさらに好ましく、8~70がさらにより好ましい。In general formula (1-1), n is the average number of moles of oxyalkylene groups added, and is a number from 1 to 300. n is preferably from 1 to 200, more preferably from 1 to 70, even more preferably from 5 to 70, and even more preferably from 8 to 70.
一般式(1-1)で表される単量体の製造方法は、例えば、アリルアルコール、メタリルアルコール、3-メチル-3-ブテン-1-オール等の不飽和アルコールにアルキレンオキサイドを1~200モル付加する方法が挙げられる。 A method for producing the monomer represented by general formula (1-1) includes, for example, adding 1 to 200 moles of alkylene oxide to an unsaturated alcohol such as allyl alcohol, methallyl alcohol, or 3-methyl-3-buten-1-ol.
この方法で製造され得る単量体としては、例えば、(ポリ)エチレングリコールアリルエーテル、(ポリ)エチレングリコールメタリルエーテル、(ポリ)エチレングリコール3-メチル-3-ブテニルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコールアリルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコールメタリルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコール3-メチル-3-ブテニルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコールアリルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコールメタリルエーテル、(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコール3-メチル-3-ブテニルエーテル、(ポリ)エチレングリコール(ポリ)プロピレングリコールモノアリルエーテル、3-メチル-3-ブテン-1-オールのエチレンオキサイド付加物、及び3-メチル-3-ブテン-1-オールのエチレンオキサイドプロピレンオキサイド付加物が挙げられる。Monomers that can be produced by this method include, for example, (poly)ethylene glycol allyl ether, (poly)ethylene glycol methallyl ether, (poly)ethylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether, (poly)ethylene (poly)propylene glycol allyl ether, (poly)ethylene (poly)propylene glycol methallyl ether, (poly)ethylene (poly)propylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether, (poly)ethylene (poly)butylene glycol allyl ether, (poly)ethylene (poly)butylene glycol methallyl ether, (poly)ethylene (poly)butylene glycol 3-methyl-3-butenyl ether, (poly)ethylene glycol (poly)propylene glycol monoallyl ether, ethylene oxide adduct of 3-methyl-3-buten-1-ol, and ethylene oxide propylene oxide adduct of 3-methyl-3-buten-1-ol.
また、一般式(1-1)で表される単量体の他の製造方法としては、(メタ)アクリル酸等の不飽和モノカルボン酸と、(ポリ)エチレングリコール、(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコール、(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコール等の(ポリ)アルキレングリコールと、をエステル化する方法が挙げられる。Another method for producing the monomer represented by general formula (1-1) is to esterify an unsaturated monocarboxylic acid such as (meth)acrylic acid with a (poly)alkylene glycol such as (poly)ethylene glycol, (poly)ethylene (poly)propylene glycol, or (poly)ethylene (poly)butylene glycol.
この方法で製造され得る単量体としては、例えば、(ポリ)エチレングリコール(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレン(ポリ)プロピレングリコール(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレン(ポリ)ブチレングリコール(メタ)アクリレート等の(ポリ)アルキレングリコール(メタ)アクリレートが挙げられる。 Examples of monomers that can be produced by this method include (poly)alkylene glycol (meth)acrylates such as (poly)ethylene glycol (meth)acrylate, (poly)ethylene (poly)propylene glycol (meth)acrylate, and (poly)ethylene (poly)butylene glycol (meth)acrylate.
親水性及び疎水性のバランスがよいという理由で、一般式(1-1)で表される単量体は、好ましくは(ポリ)エチレングリコール(メタ)アリルエーテル、(ポリ)エチレングリコール(ポリ)プロピレングリコールモノアリルエーテル、3-メチル-3-ブテン-1-オールのエチレンオキサイド付加物、及び3-メチル-3-ブテン-1-オールのエチレンオキサイドプロピレンオキサイド付加物からなる群から選択される少なくとも1種を含み、より好ましくはこれらのいずれかである。
上記した通り、一般式(1-1)で表される単量体のオキシアルキレン基(ポリアルキレングリコール単位)の平均付加モル数は、1~200が好ましく、1~70がより好ましく、5~70がさらに好ましく、8~70がさらにより好ましい。
Because of a good balance between hydrophilicity and hydrophobicity, the monomer represented by general formula (1-1) preferably includes at least one selected from the group consisting of (poly)ethylene glycol (meth)allyl ether, (poly)ethylene glycol (poly)propylene glycol monoallyl ether, an ethylene oxide adduct of 3-methyl-3-buten-1-ol, and an ethylene oxide propylene oxide adduct of 3-methyl-3-buten-1-ol, and more preferably is any one of them.
As described above, the average number of moles of the oxyalkylene group (polyalkylene glycol unit) added in the monomer represented by the general formula (1-1) is preferably 1 to 200, more preferably 1 to 70, even more preferably 5 to 70, and still more preferably 8 to 70.
単量体(I)は、一般式(1-1)で表される単量体1種類であってもよいし、2種類以上の組み合わせであってもよい。Monomer (I) may be one type of monomer represented by general formula (1-1) or a combination of two or more types.
(構成単位(II))
構成単位(II)は、下記一般式(2)で表される単量体に由来する構成単位である。
(Structural unit (II))
The structural unit (II) is a structural unit derived from a monomer represented by the following general formula (2).
一般式(2)中、R5~R7は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基、又は-(CH2)rCOOM2基を表す。但し、-(CH2)rCOOM2基を表す場合、-COOM1基又は他の-(CH2)rCOOM2基と無水物基を形成してもよい。無水物基を形成する場合、それらの基のM1又はM2は存在しない。M1~M2は、それぞれ独立に、水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基、又は置換アルキルアンモニウム基を表す。rは、0~2の整数を表す。
R5は、水素原子が好ましい。R6は、水素原子、メチル基又は(CH2)rCOOM2が好ましい。R7は、水素原子が好ましい。
In general formula (2), R 5 to R 7 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group, or a -(CH 2 ) r COOM 2 group. However, when a -(CH 2 ) r COOM 2 group is represented, it may form an anhydride group with a -COOM 1 group or another -(CH 2 ) r COOM 2 group. When an anhydride group is formed, M 1 or M 2 of the group does not exist. M 1 to M 2 each independently represent a hydrogen atom, an alkali metal, an alkaline earth metal, an ammonium group, an alkylammonium group, or a substituted alkylammonium group. r represents an integer of 0 to 2.
R5 is preferably a hydrogen atom. R6 is preferably a hydrogen atom, a methyl group or ( CH2 ) rCOOM2 . R7 is preferably a hydrogen atom.
M1及びM2は、同一若しくは異なっていてもよい、水素原子、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム基、アルキルアンモニウム基又は置換アルキルアンモニウム基である。M1、M2は、それぞれ、水素原子、アルカリ金属、又はアルカリ土類金属が好ましい。 M 1 and M 2 may be the same or different and are a hydrogen atom, an alkali metal, an alkaline earth metal, an ammonium group, an alkylammonium group or a substituted alkylammonium group. M 1 and M 2 are preferably a hydrogen atom, an alkali metal or an alkaline earth metal, respectively.
rは、0~2の整数を表す。rは、0又は1が好ましく、0がより好ましい。 r represents an integer from 0 to 2. r is preferably 0 or 1, and more preferably 0.
一般式(2)で表される単量体としては、例えば、不飽和モノカルボン酸系単量体、不飽和ジカルボン酸系単量体等が挙げられる。不飽和モノカルボン酸系単量体の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等と、これらの一価金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩が挙げられる。不飽和ジカルボン酸の具体例としては、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、フマル酸等と、これらの一価金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩等、又は、これらの無水物が挙げられる。一般式(2)で表される単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸が好ましい。Examples of monomers represented by general formula (2) include unsaturated monocarboxylic acid monomers and unsaturated dicarboxylic acid monomers. Specific examples of unsaturated monocarboxylic acid monomers include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, and the like, and their monovalent metal salts, ammonium salts, and organic amine salts. Specific examples of unsaturated dicarboxylic acids include maleic acid, itaconic acid, citraconic acid, fumaric acid, and the like, and their monovalent metal salts, ammonium salts, and organic amine salts, or their anhydrides. As monomers represented by general formula (2), acrylic acid, methacrylic acid, and maleic acid are preferred.
共重合体が構成単位(II)を有する場合、構成単位(II)を1種のみ有するものであってもよく、互いに異なる単量体に由来する2種以上の構成単位(II)を有していてもよい。When the copolymer has structural unit (II), it may have only one type of structural unit (II), or it may have two or more types of structural unit (II) derived from different monomers.
(構成単位(III))
構成単位(III)は、下記一般式(3)で表される単量体に由来する構成単位である。
(Structural unit (III))
The structural unit (III) is a structural unit derived from a monomer represented by the following general formula (3).
一般式(3)中、R8~R10は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素原子数1~3のアルキル基を表す。R11は、炭素原子数1~4のヘテロ原子を含んでよい炭化水素基を表す。sは、0~2の整数を表す。
炭素原子数1~3のアルキル基の例は、R1~R3における例と同様である。R8は、水素原子が好ましい。R9は、水素原子が好ましい。R10は、水素原子が好ましい。
In formula (3), R 8 to R 10 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 11 represents a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms which may contain a heteroatom. s represents an integer of 0 to 2.
Examples of the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms are the same as those for R 1 to R 3. R 8 is preferably a hydrogen atom. R 9 is preferably a hydrogen atom. R 10 is preferably a hydrogen atom.
一般式(3)中、R11は、炭素原子数1~4のヘテロ原子を含んでもよい炭化水素基を表す。炭素原子数は、1~3が好ましく、2~3がより好ましく、3がさらに好ましい。ヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子、リン原子、ケイ素原子が挙げられる。これらの中でも、酸素原子が好ましい。炭素原子数1~4の炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基が挙げられる。R11が含むヘテロ原子の数は、1つであってもよく、2つ以上であってもよい。2つ以上のヘテロ原子を含む場合、それぞれのヘテロ原子は、同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。 In the general formula (3), R 11 represents a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, which may contain a heteroatom. The number of carbon atoms is preferably 1 to 3, more preferably 2 to 3, and even more preferably 3. Examples of the heteroatom include an oxygen atom, a nitrogen atom, a phosphorus atom, and a silicon atom. Among these, an oxygen atom is preferable. Examples of the hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, and a sec-butyl group. The number of heteroatoms contained in R 11 may be one, or may be two or more. When two or more heteroatoms are contained, the respective heteroatoms may be the same or different from each other.
R11は、ヘテロ原子を含む炭素原子数1~4の炭化水素基が好ましく、酸素原子を含む炭素原子数1~4の炭化水素基がより好ましい。該基としては、例えば、2-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシプロピル基、4-ヒドロキシブチル基、及びグリセリル基が挙げられる。これらの中でも、2-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシプロピル基が好ましい。 R 11 is preferably a hydrocarbon group containing a heteroatom and having 1 to 4 carbon atoms, more preferably a hydrocarbon group containing an oxygen atom and having 1 to 4 carbon atoms. Examples of such groups include a 2-hydroxyethyl group, a 2-hydroxypropyl group, a 4-hydroxybutyl group, and a glyceryl group. Of these, the 2-hydroxyethyl group and the 2-hydroxypropyl group are preferred.
一般式(3)中、sは、0~2の整数を表す。sは、0が好ましい。In general formula (3), s represents an integer from 0 to 2. s is preferably 0.
一般式(3)で表される単量体としては、例えば、不飽和モノカルボン酸のモノエステル体が挙げられる。不飽和モノカルボン酸モノエステルとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセリル(メタ)アクリレートが挙げられる。これらの中でも、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートが好ましい。 Examples of monomers represented by general formula (3) include monoesters of unsaturated monocarboxylic acids. Examples of unsaturated monocarboxylic acid monoesters include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, and glyceryl (meth)acrylate. Of these, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate and 2-hydroxypropyl (meth)acrylate are preferred.
共重合体が構成単位(III)を有する場合、構成単位(III)を1種のみ有するものであってもよく、互いに異なる単量体に由来する2種以上の構成単位(III)を有していてもよい。When the copolymer has structural unit (III), it may have only one type of structural unit (III), or it may have two or more types of structural unit (III) derived from different monomers.
共重合体が、上記構成単位(I)~(III)からなる群より選択される少なくとも2つの構成単位を有すると、成分(B)との共存性が高まり、セメント組成物中で成分(B)をより均一に分散することができる。When the copolymer has at least two structural units selected from the group consisting of the structural units (I) to (III) above, compatibility with component (B) is improved, and component (B) can be more uniformly dispersed in the cement composition.
共重合体は、構成単位(I)~(III)とは別に、構成単位(IV)を有していてもよい。The copolymer may have structural unit (IV) in addition to structural units (I) to (III).
(構成単位(IV))
構成単位(IV)は、上記一般式(1)~(3)で表される単量体と共重合可能な単量体に由来する構成単位である。上記一般式(1)~(3)で表される単量体と共重合可能な単量体は、上記一般式(1)~(3)により表される単量体と構造上区別される。構成単位(IV)を構成する単量体は特に限定されなく、例えば、下記の各単量体を挙げることができる。
なお、これらの単量体は1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることが可能である。
(Structural unit (IV))
The structural unit (IV) is a structural unit derived from a monomer copolymerizable with the monomers represented by the above general formulas (1) to (3). The monomers copolymerizable with the monomers represented by the above general formulas (1) to (3) are structurally distinct from the monomers represented by the above general formulas (1) to (3). The monomers constituting the structural unit (IV) are not particularly limited, and examples thereof include the following monomers:
These monomers can be used alone or in combination of two or more.
一般式(IV-1)で表される単量体;A monomer represented by general formula (IV-1);
一般式(IV-1)で表される単量体としては、例えば、4,4’-ジヒドロキシジフェニルプロパン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン等のビスフェノール類の3及び3’位アリル置換物等が挙げられる。Examples of monomers represented by general formula (IV-1) include 3- and 3'-allyl-substituted bisphenols such as 4,4'-dihydroxydiphenylpropane, 4,4'-dihydroxydiphenylmethane, and 4,4'-dihydroxydiphenylsulfone.
一般式(IV-2)で表される単量体;A monomer represented by general formula (IV-2):
上記一般式(IV-2)で表される単量体としては、例えば、4,4’-ジヒドロキシジフェニルプロパン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン等のビスフェノール類の3位アリル置換物等が挙げられる。Examples of monomers represented by the above general formula (IV-2) include 3-allyl-substituted bisphenols such as 4,4'-dihydroxydiphenylpropane, 4,4'-dihydroxydiphenylmethane, and 4,4'-dihydroxydiphenylsulfone.
一般式(IV-3)で表される単量体;A monomer represented by general formula (IV-3):
一般式(IV-3)で表される単量体としては、例えば、アリルフェノールが挙げられる。 An example of a monomer represented by general formula (IV-3) is allylphenol.
マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸等の不飽和ジカルボン酸類と炭素原子数1~30のアルコールとのハーフエステル、ジエステル類; Half esters and diesters of unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid, and citraconic acid with alcohols having 1 to 30 carbon atoms;
上記不飽和ジカルボン酸類と炭素原子数1~30のアミンとのハーフアミド、ジアミド類;Half amides and diamides of the above unsaturated dicarboxylic acids and amines having 1 to 30 carbon atoms;
上記アルコール又はアミンに、炭素原子数2~18のアルキレンオキシドを1~500モル付加させた(ポリ)オキシアルキレンアルキルエーテル又は(ポリ)オキシアルキレンアルキルアミンと、上記不飽和ジカルボン酸類との、ハーフエステル、ハーフアミド、ジエステル類、ジアミド類; Half esters, half amides, diesters, and diamides of (poly)oxyalkylene alkyl ethers or (poly)oxyalkylene alkyl amines in which 1 to 500 moles of alkylene oxide having 2 to 18 carbon atoms is added to the above alcohols or amines and the above unsaturated dicarboxylic acids;
上記不飽和ジカルボン酸類と、炭素原子数2~18のグリコール又はこれらのグリコールの付加モル数2~500のポリアルキレングリコールと、のハーフエステル、ジエステル類;Half esters and diesters of the above unsaturated dicarboxylic acids and glycols having 2 to 18 carbon atoms or polyalkylene glycols having 2 to 500 moles of addition of these glycols;
マレアミド酸と、炭素原子数2~18のグリコール又はこれらのグリコールの付加モル数2~500のポリアルキレングリコールと、のハーフアミド類;Half amides of maleamic acid and glycols having 2 to 18 carbon atoms or polyalkylene glycols having 2 to 500 moles of these glycols;
(メタ)アクリル酸等の不飽和モノカルボン酸類に対して炭素原子数2~18のアルキレンオキシドが1~500モル付加した、(ポリ)エチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(ポリ)ブチレングリコールモノ(メタ)アクリレート類(但し、一般式(1)~(3)で表される単量体を除く); (Poly)ethylene glycol mono(meth)acrylate, (poly)propylene glycol mono(meth)acrylate, (poly)butylene glycol mono(meth)acrylates (excluding monomers represented by general formulas (1) to (3)) in which 1 to 500 moles of alkylene oxide having 2 to 18 carbon atoms are added to unsaturated monocarboxylic acids such as (meth)acrylic acid;
トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコール(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等の(ポリ)アルキレングリコールジ(メタ)アクリレート類;(Poly)alkylene glycol di(meth)acrylates such as triethylene glycol di(meth)acrylate, (poly)ethylene glycol di(meth)acrylate, polypropylene glycol di(meth)acrylate, (poly)ethylene glycol (poly)propylene glycol di(meth)acrylate;
ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート類; Polyfunctional (meth)acrylates such as hexanediol di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, and trimethylolpropane di(meth)acrylate;
トリエチレングリコールジマレート、ポリエチレングリコールジマレート等の(ポリ)アルキレングリコールジマレート類;(Poly)alkylene glycol dimaleates such as triethylene glycol dimaleate and polyethylene glycol dimaleate;
ビニルスルホネート、(メタ)アリルスルホネート、2-(メタ)アクリロキシエチルスルホネート、3-(メタ)アクリロキシプロピルスルホネート、3-(メタ)アクリロキシ-2-ヒドロキシプロピルスルホネート、3-(メタ)アクリロキシ-2-ヒドロキシプロピルスルホフェニルエーテル、3-(メタ)アクリロキシ-2-ヒドロキシプロピルオキシスルホベンゾエート、4-(メタ)アクリロキシブチルスルホネート、(メタ)アクリルアミドメチルスルホン酸、(メタ)アクリルアミドエチルスルホン酸、2-メチルプロパンスルホン酸(メタ)アクリルアミド、スチレンスルホン酸等の不飽和スルホン酸類、並びに、それらの一価金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩; Unsaturated sulfonic acids such as vinyl sulfonate, (meth)allyl sulfonate, 2-(meth)acryloxyethyl sulfonate, 3-(meth)acryloxypropyl sulfonate, 3-(meth)acryloxy-2-hydroxypropyl sulfonate, 3-(meth)acryloxy-2-hydroxypropyl sulfophenyl ether, 3-(meth)acryloxy-2-hydroxypropyloxysulfobenzoate, 4-(meth)acryloxybutyl sulfonate, (meth)acrylamidomethyl sulfonic acid, (meth)acrylamidoethyl sulfonic acid, 2-methylpropanesulfonic acid (meth)acrylamide, and styrenesulfonic acid, as well as their monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts, and organic amine salts;
メチル(メタ)アクリルアミド等の不飽和モノカルボン酸類と炭素原子数1~30のアミンとのアミド類;Amides of unsaturated monocarboxylic acids such as methyl (meth)acrylamide and amines having 1 to 30 carbon atoms;
スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、p-メチルスチレン等のビニル芳香族類; Vinyl aromatics such as styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, and p-methylstyrene;
1,5-ペンタンジオールモノ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート等のアルカンジオールモノ(メタ)アクリレート類(但し、一般式(3)で表される単量体を除く。); Alkanediol mono(meth)acrylates such as 1,5-pentanediol mono(meth)acrylate and 1,6-hexanediol mono(meth)acrylate (excluding monomers represented by general formula (3));
ブタジエン、イソプレン、2-メチル-1,3-ブタジエン、2-クロル-1,3-ブタジエン等のジエン類; Dienes such as butadiene, isoprene, 2-methyl-1,3-butadiene, and 2-chloro-1,3-butadiene;
(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアルキルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド等の不飽和アミド類; Unsaturated amides such as (meth)acrylamide, (meth)acrylalkylamide, N-methylol (meth)acrylamide, and N,N-dimethyl (meth)acrylamide;
(メタ)アクリロニトリル、α-クロロアクリロニトリル等の不飽和シアン類; Unsaturated cyanides such as (meth)acrylonitrile and α-chloroacrylonitrile;
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等の不飽和エステル類; Unsaturated esters such as vinyl acetate and vinyl propionate;
(メタ)アクリル酸アミノエチル、(メタ)アクリル酸メチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノプロピル、(メタ)アクリル酸ジブチルアミノエチル、ビニルピリジン等の不飽和アミン類(但し、一般式(3)で表される単量体を除く。);Unsaturated amines such as aminoethyl (meth)acrylate, methylaminoethyl (meth)acrylate, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, dimethylaminopropyl (meth)acrylate, dibutylaminoethyl (meth)acrylate, and vinylpyridine (excluding monomers represented by general formula (3));
ジビニルベンゼン等のジビニル芳香族類;トリアリルシアヌレート等のシアヌレート類;Divinyl aromatics such as divinylbenzene; cyanurates such as triallyl cyanurate;
(メタ)アリルアルコール、グリシジル(メタ)アリルエーテル等のアリル類; Allyls such as (meth)allyl alcohol and glycidyl (meth)allyl ether;
メトキシポリエチレングリコールモノビニルエーテル、ポリエチレングリコールモノビニルエーテル、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アリルエーテル、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アリルエーテル等のビニルエーテル又はアリルエーテル類(但し、一般式(1)で表される単量体を除く。); Vinyl ethers or allyl ethers such as methoxypolyethylene glycol monovinyl ether, polyethylene glycol monovinyl ether, methoxypolyethylene glycol mono(meth)allyl ether, and polyethylene glycol mono(meth)allyl ether (excluding the monomer represented by the general formula (1));
ポリジメチルシロキサンプロピルアミノマレインアミド酸、ポリジメチルシロキサンアミノプロピレンアミノマレインアミド酸、ポリジメチルシロキサン-ビス-(プロピルアミノマレインアミド酸)、ポリジメチルシロキサン-ビス-(ジプロピレンアミノマレインアミド酸)、ポリジメチルシロキサン-(1-プロピル-3-アクリレート)、ポリジメチルシロキサン-(1-プロピル-3-メタクリレート)、ポリジメチルシロキサン-ビス-(1-プロピル-3-アクリレート)、ポリジメチルシロキサン-ビス-(1-プロピル-3-メタクリレート)等のシロキサン誘導体(但し、一般式(3)で表される単量体を除く。)。Siloxane derivatives such as polydimethylsiloxane propylaminomaleamic acid, polydimethylsiloxane aminopropylene aminomaleamic acid, polydimethylsiloxane-bis-(propylaminomaleamic acid), polydimethylsiloxane-bis-(dipropyleneaminomaleamic acid), polydimethylsiloxane-(1-propyl-3-acrylate), polydimethylsiloxane-(1-propyl-3-methacrylate), polydimethylsiloxane-bis-(1-propyl-3-acrylate), polydimethylsiloxane-bis-(1-propyl-3-methacrylate) (excluding the monomer represented by general formula (3)).
共重合体は、構成単位(IV)を1種のみ有するものであってもよく、互いに異なる単量体に由来する2種以上の構成単位(IV)を有していてもよい。The copolymer may have only one type of structural unit (IV), or may have two or more types of structural units (IV) derived from different monomers.
共重合体において、各構成単位(I)~(IV)は、それぞれ、1種類の単量体から構成される構成単位であってもよく、2種類以上の単量体を組み合わせて構成される構成単位であってもよい。これらの中でも、共重合体は、構成単位(I)及び構成単位(II)の組み合わせである共重合体、又は構成単位(I)~(III)の組み合わせである共重合体が好ましい。In the copolymer, each of the structural units (I) to (IV) may be a structural unit composed of one type of monomer, or may be a structural unit composed of a combination of two or more types of monomers. Among these, the copolymer is preferably a copolymer that is a combination of the structural unit (I) and the structural unit (II), or a copolymer that is a combination of the structural units (I) to (III).
(共重合体の調製方法)
共重合体は、それぞれ所定の単量体を、公知の方法によって共重合して調製し得る。該方法としては、例えば、溶媒中での重合、塊状重合等の重合方法が挙げられる。
(Method of Preparing Copolymer)
The copolymer can be prepared by copolymerizing the respective predetermined monomers by a known method, such as polymerization in a solvent or bulk polymerization.
溶媒中での重合に使用される溶媒としては、例えば、水;メチルアルコール、エチルアルコール、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、キシレン等の芳香族炭化水素;シクロヘキサン、n-ヘキサン等の脂肪族炭化水素;酢酸エチル等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類等が挙げられる。原料単量体及び得られる共重合体の溶解性の観点から、水及び低級アルコールの少なくともいずれかの溶媒を用いることが好ましく、水を用いることがより好ましい。Examples of solvents used in the polymerization in a solvent include water; lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, and isopropyl alcohol; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene; aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane and n-hexane; esters such as ethyl acetate; and ketones such as acetone and methyl ethyl ketone. From the viewpoint of the solubility of the raw material monomers and the resulting copolymer, it is preferable to use at least one of water and lower alcohols, and it is more preferable to use water.
溶媒中で重合反応を行う場合、各単量体と重合開始剤を各々反応容器に連続滴下してもよく、各単量体の混合物と重合開始剤を各々反応容器に連続滴下してもよい。また、反応容器に溶媒を仕込み、単量体と溶媒の混合物と、重合開始剤溶液を各々反応容器に連続滴下してもよく、単量体の一部又は全部を反応容器に仕込み、重合開始剤を連続滴下してもよい。When the polymerization reaction is carried out in a solvent, each monomer and the polymerization initiator may be continuously dripped into a reaction vessel, or a mixture of each monomer and the polymerization initiator may be continuously dripped into a reaction vessel. Alternatively, the reaction vessel may be charged with a solvent, and the mixture of the monomers and the solvent and the polymerization initiator solution may be continuously dripped into the reaction vessel, or some or all of the monomers may be charged into the reaction vessel, and the polymerization initiator may be continuously dripped into the reaction vessel.
重合反応に使用し得る重合開始剤は、特に限定されない。水溶媒中で重合反応を行う際に使用し得る重合開始剤としては、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;t-ブチルハイドロパーオキサイド、過酸化水素等の水溶性過酸化物が挙げられる。この際、L-アスコルビン酸、亜硫酸水素ナトリウム、モール塩、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート等の促進剤を併用してもよい。低級アルコール、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、エステル類又はケトン類等の有機溶媒中で重合反応を行う際に使用し得る重合開始剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド等のパーオキサイド;クメンパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド;アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物等が挙げられる。この際、アミン化合物等の促進剤を併用してもよい。水-低級アルコール混合溶剤中で重合反応を行う場合に使用し得る重合開始剤は、前述の重合開始剤、又は重合開始剤と促進剤との組合せの中から適宜選択すればよい。
重合温度は、用いる溶媒、重合開始剤の種類等の重合条件によって適宜異なるけれども、通常は40~120℃である。
The polymerization initiator that can be used in the polymerization reaction is not particularly limited. Examples of polymerization initiators that can be used when performing a polymerization reaction in an aqueous solvent include persulfates such as ammonium persulfate, sodium persulfate, and potassium persulfate; and water-soluble peroxides such as t-butyl hydroperoxide and hydrogen peroxide. In this case, accelerators such as L-ascorbic acid, sodium hydrogen sulfite, Mohr's salt, and sodium formaldehyde sulfoxylate may be used in combination. Examples of polymerization initiators that can be used when performing a polymerization reaction in an organic solvent such as a lower alcohol, an aromatic hydrocarbon, an aliphatic hydrocarbon, an ester, or a ketone include peroxides such as benzoyl peroxide and lauryl peroxide; hydroperoxides such as cumene peroxide; and azo compounds such as azobisisobutyronitrile. In this case, accelerators such as amine compounds may be used in combination. The polymerization initiator that can be used when performing a polymerization reaction in a water-lower alcohol mixed solvent may be appropriately selected from the above-mentioned polymerization initiators or combinations of polymerization initiators and accelerators.
The polymerization temperature varies depending on the polymerization conditions such as the type of the solvent and the polymerization initiator used, but is usually 40 to 120°C.
重合反応においては、必要に応じて連鎖移動剤を用いて分子量を調整することができる。連鎖移動剤としては、例えば、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、2-メルカプトプロピオン酸、3-メルカプトプロピオン酸、チオリンゴ酸、チオグリコール酸オクチル、2-メルカプトエタンスルホン酸等の既知のチオール系化合物;亜リン酸、次亜リン酸、又はそれらの塩(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、又はそれらの塩(亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜二チオン酸ナトリウム、亜二チオン酸カリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸カリウム等)の低級酸化物又はそれらの塩等が挙げられる。
これらの連鎖移動剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
In the polymerization reaction, the molecular weight can be adjusted by using a chain transfer agent as necessary. Examples of the chain transfer agent include known thiol compounds such as mercaptoethanol, thioglycerol, thioglycolic acid, 2-mercaptopropionic acid, 3-mercaptopropionic acid, thiomalic acid, octyl thioglycolate, and 2-mercaptoethanesulfonic acid; phosphorous acid, hypophosphorous acid, or salts thereof (sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, etc.), sulfurous acid, hydrogen sulfite, dithionous acid, metabisulfite, or salts thereof (sodium sulfite, potassium sulfite, sodium hydrogen sulfite, potassium hydrogen sulfite, sodium dithionite, potassium dithionite, sodium metabisulfite, potassium metabisulfite, etc.), lower oxides or salts thereof.
These chain transfer agents may be used alone or in combination of two or more.
共重合体を得る際に水溶媒中で重合反応を行う場合、重合反応時のpHは通常不飽和結合を有する単量体の影響で強酸性となる。但し、これを適当なpHに調整してもよい。重合反応の際にpHの調整が必要な場合、リン酸、硫酸、硝酸、アルキルリン酸、アルキル硫酸、アルキルスルホン酸、(アルキル)ベンゼンスルホン酸等の酸性物質を用いてpHの調整を行えばよい。これら酸性物質の中では、pH緩衝作用がある等の理由から、リン酸を用いることが好ましい。但し、エステル系の単量体が有するエステル結合の不安定さを解消するために、pH2~7で重合反応を行うことが好ましい。また、pHの調整に用い得るアルカリ性物質に特に限定はなく、NaOH、Ca(OH)2等のアルカリ性物質が一般的である。pH調整は、重合反応前の単量体に対して行ってもよく、重合反応後の共重合体溶液に対して行ってもよい。また、これらは重合反応前に一部のアルカリ性物質を添加して重合を行った後、さらに共重合体に対してpH調整(例えば、pH3~7となるように調整)を行ってもよい。 When a polymerization reaction is carried out in an aqueous solvent to obtain a copolymer, the pH during the polymerization reaction is usually strongly acidic due to the influence of a monomer having an unsaturated bond. However, this may be adjusted to an appropriate pH. If pH adjustment is required during the polymerization reaction, the pH may be adjusted using an acidic substance such as phosphoric acid, sulfuric acid, nitric acid, alkyl phosphoric acid, alkyl sulfuric acid, alkyl sulfonic acid, or (alkyl)benzenesulfonic acid. Among these acidic substances, phosphoric acid is preferably used because of its pH buffering effect. However, in order to eliminate the instability of the ester bond of the ester monomer, it is preferable to carry out the polymerization reaction at a pH of 2 to 7. In addition, there is no particular limitation on the alkaline substance that can be used to adjust the pH, and alkaline substances such as NaOH and Ca(OH) 2 are common. The pH adjustment may be performed on the monomer before the polymerization reaction, or on the copolymer solution after the polymerization reaction. In addition, a part of the alkaline substance may be added before the polymerization reaction to carry out polymerization, and then the pH of the copolymer may be further adjusted (for example, adjusted to a pH of 3 to 7).
共重合体は、液状物として調製し得る。液状の溶媒としては、水性溶媒が例示される。水性溶媒としては、水、炭素数1~6のアルコール(エチルアルコール、メチルアルコール、エチレングリコール及びジエチレングリコール等)及び炭素数1~6のケトン(メチルイソブチルケトン及びアセトン等)等が挙げられる。これらの水性溶媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。水性溶媒としては、水が好ましい。
共重合体における固形分濃度の下限は、5重量%以上が好ましく、15重量%以上がより好ましい。また、その上限は、70重量%以下が好ましく、65重量%以下がより好ましい。
The copolymer may be prepared as a liquid. Examples of liquid solvents include aqueous solvents. Examples of aqueous solvents include water, alcohols having 1 to 6 carbon atoms (ethyl alcohol, methyl alcohol, ethylene glycol, diethylene glycol, etc.), and ketones having 1 to 6 carbon atoms (methyl isobutyl ketone, acetone, etc.). These aqueous solvents may be used alone or in combination of two or more. Water is preferred as the aqueous solvent.
The lower limit of the solid content concentration in the copolymer is preferably 5% by weight or more, more preferably 15% by weight or more, and the upper limit is preferably 70% by weight or less, more preferably 65% by weight or less.
成分(A)は、共重合体の原料である上記一般式(1)~(3)からなる群から選択される少なくとも1種の単量体を含んでいてもよい。共重合体を得る際には、必要に応じて反応溶媒の除去、濃縮、精製等の処理を行ってもよい。これらの処理方法は、従来公知の方法であってもよい。 Component (A) may contain at least one monomer selected from the group consisting of the above general formulas (1) to (3), which are raw materials for the copolymer. When obtaining the copolymer, treatments such as removal of the reaction solvent, concentration, purification, etc. may be carried out as necessary. These treatment methods may be conventionally known methods.
共重合体の重量平均分子量(Mw)の下限は、5000以上が好ましく、6000以上がより好ましい。成分(A)としてこの重量平均分子量を有する共重合体を用いることにより、セメント組成物の分散性が十分発揮され得る。そのため、流動性又は作業性を改善し得る。重量平均分子量の上限は、60000以下が好ましく、50000以下がより好ましい。成分(A)としてこの重量平均分子量を有する共重合体を用いることにより、セメント組成物中の粒子の凝集作用が抑制され、作業性を良好にし得る。重量平均分子量は、5000~60000が好ましく、6000~50000がより好ましい。The lower limit of the weight average molecular weight (Mw) of the copolymer is preferably 5000 or more, more preferably 6000 or more. By using a copolymer having this weight average molecular weight as component (A), the dispersibility of the cement composition can be fully exhibited. Therefore, the fluidity or workability can be improved. The upper limit of the weight average molecular weight is preferably 60,000 or less, more preferably 50,000 or less. By using a copolymer having this weight average molecular weight as component (A), the aggregation action of particles in the cement composition can be suppressed, and the workability can be improved. The weight average molecular weight is preferably 5,000 to 60,000, more preferably 6,000 to 50,000.
共重合体の分子量分布(Mw/Mn)の下限は、1.0以上が好ましく、1.2以上がより好ましい。上限は、3.0以下が好ましく、2.5以下がより好ましい。分子量分布は、1.0~3.0の範囲が好ましく、1.2~3.0の範囲がより好ましく、1.2~2.5の範囲がさらに好ましい。The lower limit of the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the copolymer is preferably 1.0 or more, more preferably 1.2 or more. The upper limit is preferably 3.0 or less, more preferably 2.5 or less. The molecular weight distribution is preferably in the range of 1.0 to 3.0, more preferably in the range of 1.2 to 3.0, and even more preferably in the range of 1.2 to 2.5.
重量平均分子量は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)にてポリエチレングリコール換算の公知の方法にて測定することができる。GPCの測定条件は特に限定されるものではなく、例えば、以下の条件を挙げることができる。なお、後段の実施例における重量平均分子量は、この条件で測定した値である。
測定装置;東ソー製
使用カラム;Shodex Column OH-pak SB-806HQ、SB-804HQ、SB-802.5HQ
溶離液;0.05mM硝酸ナトリウム/アセトニトリル 8/2(v/v)
標準物質;ポリエチレングリコール(東ソー社製又はGLサイエンス社製)
検出器;示差屈折計(東ソー社製)
検量線;ポリエチレングリコール基準
The weight average molecular weight can be measured by a known method using gel permeation chromatography (GPC) in terms of polyethylene glycol. The measurement conditions for GPC are not particularly limited, and the following conditions can be mentioned, for example. The weight average molecular weight in the examples described later is a value measured under these conditions.
Measurement equipment: Tosoh Columns used: Shodex Column OH-pak SB-806HQ, SB-804HQ, SB-802.5HQ
Eluent: 0.05 mM sodium nitrate/acetonitrile 8/2 (v/v)
Standard substance: polyethylene glycol (manufactured by Tosoh Corporation or GL Sciences Co., Ltd.)
Detector: Differential refractometer (Tosoh Corporation)
Calibration curve: Polyethylene glycol standard
[1-2.成分(B)]
本発明の固形状セメント分散剤は、成分(B)を含有する。
成分(B)は、リグニン誘導体である。ここで、リグニンスルホン酸は、リグニン又はその誘導体の少なくとも一部がスルホン酸(塩)基で置換されている化合物をいう。
[1-2. Component (B)]
The solid cement dispersant of the present invention contains component (B).
Component (B) is a lignin derivative. Here, lignin sulfonic acid refers to a compound in which at least a portion of lignin or a derivative thereof is substituted with a sulfonic acid (salt) group.
リグニン誘導体の化学構造を、一般式などで一律に特定することは困難である。その理由は、リグニン誘導体を構成するリグニンスルホン酸系化合物の骨格であるリグニンが非常に複雑な分子構造をしているためである。また、リグニン誘導体には、リグニンスルホン酸又はその塩に加えて、還元性糖類及び/又は糖変性物、無機塩を含む。還元性糖類及び/又は糖変性物の存在でも、一律に特定することを困難にし得る。It is difficult to uniformly specify the chemical structure of a lignin derivative using a general formula or the like. This is because lignin, which is the skeleton of the lignin sulfonic acid compound that constitutes the lignin derivative, has a very complex molecular structure. Furthermore, lignin derivatives include reducing sugars and/or sugar-modified products, and inorganic salts in addition to lignin sulfonic acid or its salts. The presence of reducing sugars and/or sugar-modified products can also make it difficult to uniformly specify the structure.
「還元性糖類」とは、還元性を示す糖類をいい、塩基性溶液中でアルデヒド基又はケトン基を生じる糖類をいう。還元性糖類としては、例えば、すべての単糖類;マルトース、ラクトース、アラビノース、スクロースの転化糖等の二糖類;多糖類が挙げられる。還元性糖類は、通常、セルロース、ヘミセルロース、及びそれらの分解物を含む。セルロース及びヘミセルロースの分解物としては、例えば、ラムノース、ガラクトース、アラビノース、キシロース、グルコース、マンノース、フルクトース等の単糖類;キシロオリゴ糖、セロオリゴ糖等のオリゴ糖類が挙げられる。
また、「糖変性物」とは、糖が酸化、スルホン化等の化学変性を受けてなる変性物をいう。糖変性物は、例えば、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、及びスルホ基等の官能基が糖の骨格中に導入された糖誘導体、当該糖誘導体2つ(2種)以上が結合した化合物が挙げられる。
"Reducing sugars" refers to sugars that exhibit reducing properties, and are sugars that generate aldehyde or ketone groups in a basic solution. Examples of reducing sugars include all monosaccharides; disaccharides such as maltose, lactose, arabinose, and invert sugars of sucrose; and polysaccharides. Reducing sugars generally include cellulose, hemicellulose, and their decomposition products. Examples of decomposition products of cellulose and hemicellulose include monosaccharides such as rhamnose, galactose, arabinose, xylose, glucose, mannose, and fructose; and oligosaccharides such as xylooligosaccharides and cellooligosaccharides.
The term "sugar modified product" refers to a product obtained by chemically modifying sugar, such as oxidation, sulfonation, etc. Examples of sugar modified products include sugar derivatives in which functional groups such as hydroxyl groups, aldehyde groups, carbonyl groups, and sulfo groups have been introduced into the sugar skeleton, and compounds in which two or more of the sugar derivatives (two types) are bound together.
本発明の固形状セメント分散剤中、成分(B)の含有量は、40重量%以上が好ましく、45重量%以上がより好ましく、50重量%以上がさらに好ましい。成分(B)の含有量が40重量%以上であると、良好な粉体流動性を有する固形状セメント分散剤を高収率で得られる。また、その上限は特に限定されないけれども、通常、90重量%以下であり、好ましくは80重量%以下であり、さらに好ましくは70重量%以下である。In the solid cement dispersant of the present invention, the content of component (B) is preferably 40% by weight or more, more preferably 45% by weight or more, and even more preferably 50% by weight or more. When the content of component (B) is 40% by weight or more, a solid cement dispersant having good powder fluidity can be obtained in high yield. In addition, although there is no particular limit to the upper limit, it is usually 90% by weight or less, preferably 80% by weight or less, and more preferably 70% by weight or less.
リグニン誘導体中のリグニンスルホン酸又はその塩の含有量は、50重量%以上が好ましく、60重量%以上がより好ましく、70重量%以上がさらに好ましく、80重量%以上がさらにより好ましい。リグニンスルホン酸又はその塩の含有量が斯かる範囲のリグニン誘導体を用いることにより、セメント分散剤とした際に、液状よりも固形状の方が初期分散性に優れる。また、その上限値は特に限定されないけれども、通常、98重量%以下であり、好ましくは90重量%以下である。
リグニン誘導体中のリグニンスルホン酸又はその塩の含有量は、リグニン化学研究法Methods in Lignin Chemistry(監修中野順三、ユニ出版株式会社)に記載のViebock及びSchwappach法によるメトキシル基の定量法に則ってメトキシル基の値を算出し、その値をリグニン含有量に換算することにより算出できる。
The content of lignin sulfonic acid or its salt in the lignin derivative is preferably 50% by weight or more, more preferably 60% by weight or more, even more preferably 70% by weight or more, and even more preferably 80% by weight or more. By using a lignin derivative with a content of lignin sulfonic acid or its salt in this range, the initial dispersibility is superior in the solid form to that in the liquid form when used as a cement dispersant. The upper limit is not particularly limited, but is usually 98% by weight or less, and preferably 90% by weight or less.
The content of lignin sulfonic acid or a salt thereof in the lignin derivative can be calculated by calculating the value of methoxyl groups according to the quantitative determination method of methoxyl groups by the Viebock and Schwappach method described in Methods in Lignin Chemistry (edited by Junzo Nakano, Uni Publishing Co., Ltd.) and converting the value into the lignin content.
リグニン誘導体中の還元性糖類及び/又は糖変性物の含有量は、50重量%以下が好ましく、20重量%以下がより好ましい。還元性糖類及び/又は糖変性物の含有量が斯かる範囲のリグニン誘導体を用いることにより、セメント分散剤とした際に、初期分散性を向上し得る。また、その下限値は特に限定されないけれども、通常、1重量%以上である。
リグニン誘導体中の還元性糖類及び/又は糖変性物の含有量は、全体の重量から、リグニンスルホン酸又はその塩の含有量と、無機塩の含有量を引くことによって算出できる。
The content of reducing sugars and/or sugar-modified substances in the lignin derivative is preferably 50% by weight or less, more preferably 20% by weight or less. By using a lignin derivative having a content of reducing sugars and/or sugar-modified substances in this range, the initial dispersibility can be improved when the lignin derivative is used as a cement dispersant. The lower limit is not particularly limited, but is usually 1% by weight or more.
The content of reducing sugars and/or modified sugars in the lignin derivative can be calculated by subtracting the content of lignosulfonic acid or a salt thereof and the content of inorganic salts from the total weight.
リグニン誘導体としては、調製したものを使用してもよく、市販品を用いてもよい。ここで、リグニン誘導体の調製方法を以下に例示する。しかしながら、リグニン誘導体は、下記の調製方法で調製されたものに限定されない。The lignin derivative may be prepared or may be a commercially available product. Here, the preparation method of the lignin derivative is exemplified below. However, the lignin derivative is not limited to the one prepared by the preparation method described below.
(リグニン誘導体の調製方法)
リグニン誘導体の調製方法としては、例えば、リグノセルロース原料を亜硫酸処理して調製する方法、好ましくは、リグノセルロース原料を亜硫酸蒸解処理して調製する方法が挙げられる。
(Method for preparing lignin derivative)
The lignin derivative can be prepared, for example, by subjecting a lignocellulosic raw material to a sulfite treatment, preferably by subjecting a lignocellulosic raw material to a sulfite cooking treatment.
リグノセルロース原料は、構成体中にリグノセルロースを含むものであれば特に限定されるものではない。例えば、木材、非木材等のパルプ原料が挙げられる。
木材としては、例えば、エゾマツ、アカマツ、スギ、ヒノキ等の針葉樹木材;シラカバ、ブナ等の広葉樹木材が挙げられる。木材の樹齢、採取部位は問わない。そのため、互いに樹齢の異なる樹木から採取された木材や、互いに樹木の異なる部位から採取された木材を組み合わせて用いてもよい。
非木材としては、例えば、竹、ケナフ、葦、稲が挙げられる。
リグノセルロース原料は、これらの材料を1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
The lignocellulose raw material is not particularly limited as long as it contains lignocellulose in the structure, and examples thereof include pulp raw materials such as wood and non-wood.
Examples of wood include coniferous wood such as Yezo spruce, red pine, cedar, and cypress; and broad-leaved wood such as white birch and beech. The age and part of the tree from which the wood is harvested do not matter. Therefore, wood harvested from trees of different ages or from different parts of a tree may be used in combination.
Non-wood materials include, for example, bamboo, kenaf, reed, and rice.
The lignocellulosic raw material may be one of these materials alone or two or more of them may be combined.
亜硫酸処理は、亜硫酸及び亜硫酸塩の少なくともいずれかをリグノセルロース原料に接触させて行うことができ、中間生成物を得る処理である。亜硫酸処理の条件は、特に限定されず、リグノセルロース原料に含まれるリグニンの側鎖のα炭素原子にスルホン酸(塩)基が導入され得る条件であればよい。Sulfite treatment is a process in which at least one of sulfurous acid and a sulfite salt is brought into contact with lignocellulosic raw materials to obtain an intermediate product. The conditions for the sulfite treatment are not particularly limited, and may be any conditions under which a sulfonic acid (salt) group can be introduced to the α-carbon atom of the side chain of the lignin contained in the lignocellulosic raw material.
亜硫酸処理は、亜硫酸蒸解法により行うことが好ましい。これにより、リグノセルロース原料中のリグニンをより定量的にスルホン化することができる。
亜硫酸蒸解法は、亜硫酸及び亜硫酸塩の少なくともいずれかの溶液(例えば、水溶液:蒸解液)中で、リグノセルロース原料を高温下で反応させる方法である。当該方法は、サルファイトパルプの製造方法として工業的に確立されており、実施されている。そのため、亜硫酸処理を亜硫酸蒸解法により行うことにより、経済性及び実施容易性を高めることができる。
The sulfite treatment is preferably carried out by a sulfite cooking method, which allows more quantitative sulfonation of the lignin in the lignocellulosic raw material.
The sulfite cooking method is a method in which lignocellulosic raw materials are reacted at high temperatures in a solution of at least one of sulfurous acid and a sulfite salt (e.g., an aqueous solution: cooking liquor). This method has been established and is being used industrially as a method for producing sulfite pulp. Therefore, by carrying out the sulfite treatment by the sulfite cooking method, it is possible to improve the economic efficiency and ease of implementation.
亜硫酸塩の塩としては、亜硫酸蒸解を行う場合、例えば、マグネシウム塩、カルシウム塩、ナトリウム塩、アンモニウム塩が挙げられる。 When sulfite cooking is performed, examples of sulfite salts include magnesium salts, calcium salts, sodium salts, and ammonium salts.
亜硫酸及び亜硫酸塩の少なくともいずれかの溶液における亜硫酸(SO2)濃度は、特に限定されないけれども、溶液100mLに対するSO2の質量(g)の比率は、1g/100mL以上が好ましい。 The sulfurous acid (SO 2 ) concentration in the solution of at least any one of sulfurous acid and a sulfite salt is not particularly limited, but the ratio of the mass (g) of SO 2 to 100 mL of the solution is preferably 1 g/100 mL or more.
亜硫酸処理のpH値は特に限定されないが、10以下が好ましく、亜硫酸蒸解を行う場合には5以下がより好ましい。pH値の下限は、0.1以上が好ましく、亜硫酸蒸解を行う場合には0.5以上がより好ましい。亜硫酸処理の際のpH値は、0.1~10が好ましく、亜硫酸蒸解を行う場合には0.5~5がより好ましい。The pH value of the sulfurous acid treatment is not particularly limited, but is preferably 10 or less, and more preferably 5 or less when sulfite cooking is performed. The lower limit of the pH value is preferably 0.1 or more, and more preferably 0.5 or more when sulfite cooking is performed. The pH value during the sulfurous acid treatment is preferably 0.1 to 10, and more preferably 0.5 to 5 when sulfite cooking is performed.
亜硫酸処理の温度は特に限定されないが、170℃以下が好ましい。下限は、70℃以上が好ましい。The temperature of the sulfite treatment is not particularly limited, but is preferably 170°C or less. The lower limit is preferably 70°C or more.
亜硫酸処理においては、カウンターカチオン(塩)を供給する化合物を添加することが好ましい。カウンターカチオンを供給する化合物を添加することにより、亜硫酸処理におけるpH値を一定に保つことができる。カウンターカチオンを供給する化合物としては、例えば、MgO、Mg(OH)2、CaO、Ca(OH)2、CaCO3、NH3、NH4OH、NaOH、NaHCO3、Na2CO3が挙げられる。カウンターカチオンは、ナトリウムイオン、マグネシウムイオンが好ましい。
なお、無機塩としてはリグニン誘導体中では通常3~20%程度含まれ、公知の方法で測定することができる。
In the sulfite treatment, it is preferable to add a compound that supplies a counter cation (salt). By adding a compound that supplies a counter cation, the pH value in the sulfite treatment can be kept constant. Examples of compounds that supply counter cations include MgO, Mg(OH) 2 , CaO, Ca(OH) 2 , CaCO 3 , NH 3 , NH 4 OH, NaOH, NaHCO 3 , and Na 2 CO 3. The counter cation is preferably a sodium ion or a magnesium ion.
The inorganic salts are usually contained in the lignin derivative in an amount of about 3 to 20%, and can be measured by a known method.
亜硫酸処理において、亜硫酸及び亜硫酸塩の少なくともいずれかの溶液を用いる場合、溶液には必要に応じて、SO2のほかに、上記カウンターカチオン(塩)、蒸解浸透剤(例えば、アントラキノンスルホン酸塩、アントラキノン、テトラヒドロアントラキノン等の環状ケトン化合物)を含ませてもよい。 In the sulfurous acid treatment, when a solution of at least one of sulfurous acid and sulfite is used, the solution may contain, in addition to SO2 , the above-mentioned counter cation (salt) and a digestion and penetration agent (for example, a cyclic ketone compound such as anthraquinone sulfonate, anthraquinone, or tetrahydroanthraquinone), as necessary.
亜硫酸処理を行う際に用いる設備に限定はなく、例えば、一般に知られている溶解パルプの製造設備等を用いることができる。There are no limitations on the equipment used for sulfite treatment; for example, commonly known dissolving pulp manufacturing equipment can be used.
亜硫酸及び亜硫酸塩の少なくともいずれかの溶液から中間生成物を分離するには、常法に従って行えばよい。分離方法としては、例えば、亜硫酸蒸解後の亜硫酸蒸解排液の分離方法が挙げられる。The intermediate product can be separated from the solution of at least one of sulfurous acid and sulfite salts according to a conventional method. For example, the separation method may be a method for separating the sulfurous acid digestion effluent after sulfurous acid digestion.
次に、中間組成物を洗浄及び脱水する工程を経て亜硫酸処理物を得る。洗浄及び脱水により、中間組成物に含まれる、亜硫酸処理により除去しきれない成分を除去し得る。Next, the intermediate composition is washed and dehydrated to obtain a sulfite-treated product. By washing and dehydrating, components contained in the intermediate composition that cannot be completely removed by the sulfite treatment can be removed.
洗浄は、亜硫酸蒸解法により得られる未晒亜硫酸パルプの洗浄と同様にして行えばよい。洗浄は、一段階の洗浄であってもよく、多段階の洗浄であってもよい。多段階の洗浄をすることにより、洗浄を十分に行うことができる。なお、多段階の洗浄を行う場合、脱水はその都度行ってもよく、一部の回のみ行ってもよい。
洗浄は、通常、洗浄機を用いる。洗浄に使用する洗浄機は、特に限定されるものではない。例えば、置換洗浄型洗浄機、希釈脱水洗浄型洗浄機が挙げられる。
The washing may be carried out in the same manner as the washing of unbleached sulfite pulp obtained by the sulfite cooking method. The washing may be a single-stage washing or a multi-stage washing. By carrying out multi-stage washing, the washing can be carried out sufficiently. When carrying out multi-stage washing, dehydration may be carried out each time, or may be carried out only for some of the times.
Washing is usually performed using a washing machine. The washing machine used for washing is not particularly limited. For example, a displacement washing type washing machine and a dilution dehydration washing type washing machine can be mentioned.
脱水は、通常の条件で行うことができ、例えば、亜硫酸蒸解法において得られる洗浄後の未晒亜硫酸パルプの脱水と同様にして行えばよい。
脱水は、通常、脱水機を用いる。脱水に使用する脱水機は、特に限定されるものではない。例えば、ドラム型絞り脱水機、ロータリープレス、連続圧搾脱水機が挙げられる。
The dehydration can be carried out under ordinary conditions, for example, in the same manner as in the dehydration of unbleached sulfite pulp after washing obtained in the sulfite cooking method.
Dehydration is usually performed using a dehydrator. The type of dehydrator used for dehydration is not particularly limited. For example, a drum-type squeeze dehydrator, a rotary press, or a continuous squeeze dehydrator may be used.
その後、洗浄、脱水した亜硫酸処理物を分離精製して、所望のリグニン誘導体が得られる。分離精製は、例えば、アルカリ酸化処理する工程、限外濾過処理工程が挙げられる。 The sulfite-treated product is then washed and dehydrated, and separated and purified to obtain the desired lignin derivative. Examples of separation and purification include an alkaline oxidation process and an ultrafiltration process.
アルカリ酸化処理する場合、亜硫酸処理物をアルカリ酸化処理した後、不溶物を遠心分離し、上澄み液として回収し得る。When alkaline oxidation treatment is performed, the sulfite-treated material is subjected to alkaline oxidation treatment, and then the insoluble matter can be centrifuged and recovered as the supernatant.
アルカリ酸化処理は、亜硫酸処理物をアルカリ性条件下におけばよい。アルカリ性条件下におくとは、通常、pH値が8以上、好ましくはpH値が9以上の水溶液下におくことをいう。pH値の上限は、通常、14である。The alkaline oxidation treatment can be carried out by placing the sulfurous acid-treated material under alkaline conditions. Placing under alkaline conditions usually means placing the material in an aqueous solution with a pH value of 8 or higher, preferably a pH value of 9 or higher. The upper limit of the pH value is usually 14.
アルカリ酸化処理においては、通常、アルカリ性物質を亜硫酸処理物に接触させる。アルカリ性物質は、特に限定されないが、例えば、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニアが挙げられる。中でも、水酸化ナトリウムが好ましい。
なお、アルカリ性物質は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
In the alkaline oxidation treatment, an alkaline substance is usually brought into contact with the sulfite treatment product. The alkaline substance is not particularly limited, but examples thereof include calcium hydroxide, magnesium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, and ammonia. Among these, sodium hydroxide is preferred.
The alkaline substances may be used alone or in combination of two or more.
亜硫酸処理物にアルカリ性物質を接触させる方法としては、亜硫酸処理物の分散液又は溶液(例えば、水分散液、水溶液)を調製し、該分散液又は溶液中にアルカリ性物質を添加する方法や、亜硫酸処理物にアルカリ性物質の溶液又は分散液(例えば、水分散液、水溶液)を添加する方法が例示される。Examples of methods for contacting an alkaline substance with the sulfurous acid-treated product include preparing a dispersion or solution (e.g., an aqueous dispersion or aqueous solution) of the sulfurous acid-treated product and adding the alkaline substance to the dispersion or solution, and adding a solution or dispersion (e.g., an aqueous dispersion or aqueous solution) of the alkaline substance to the sulfurous acid-treated product.
アルカリ酸化処理の温度は特に限定されないが、40℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましい。上限は、150℃以下が好ましい。The temperature of the alkaline oxidation treatment is not particularly limited, but is preferably 40°C or higher, and more preferably 60°C or higher. The upper limit is preferably 150°C or lower.
アルカリ酸化処理におけるアルカリ性物質の量は、亜硫酸処理物の固形分質量に対して、或いは、アルカリ処理抽出物を水性溶媒(例えば、水)に分散した水溶液又は分散液を調製する場合、水溶液又は分散液の質量に対して、0.5~20質量%が好ましく、1.0~15質量%がより好ましい。The amount of alkaline substance in the alkaline oxidation treatment is preferably 0.5 to 20% by mass, more preferably 1.0 to 15% by mass, based on the solids mass of the sulfite treated product, or, when preparing an aqueous solution or dispersion by dispersing the alkaline treated extract in an aqueous solvent (e.g., water), based on the mass of the aqueous solution or dispersion.
アルカリ酸化処理の時間は特に限定されないが、0.1時間以上が好ましく、0.5時間以上がより好ましい。上限は、10時間以下が好ましく、6時間以下がより好ましい。The time for the alkaline oxidation treatment is not particularly limited, but is preferably 0.1 hours or more, more preferably 0.5 hours or more. The upper limit is preferably 10 hours or less, more preferably 6 hours or less.
アルカリ酸化処理に先立ち、必要に応じて、亜硫酸処理物の溶解、分散処理、濃度の調整(水等の水性溶媒の溶液又は分散液の調製)を行ってもよい。分散処理は、ディスクリファイナーの通過、ミキサー、ディスパーザーへの添加、ニーダー処理等により行うことができる。濃度の調整は、例えば、水等の水性溶媒を用いて行うことができる。Prior to the alkaline oxidation treatment, the sulfite-treated product may be dissolved, dispersed, or its concentration adjusted (preparation of a solution or dispersion in an aqueous solvent such as water) as necessary. Dispersion can be performed by passing the product through a disc refiner, adding it to a mixer or disperser, or by kneading the product. The concentration can be adjusted, for example, by using an aqueous solvent such as water.
限外濾過処理工程は、限外濾過膜(以下、「UF膜」ともいう)を用いて行い得る。UF膜としては、公知のUF膜を用いることができる。例えば、中空糸膜、スパイラル膜、チューブラー膜、平膜が挙げられる。
UF膜の素材は公知のものを用いることができる。例えば、酢酸セルロース、芳香族ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、セラミックが挙げられる。なお、UF膜は市販品であってもよい。
The ultrafiltration process can be carried out using an ultrafiltration membrane (hereinafter also referred to as "UF membrane"). As the UF membrane, a known UF membrane can be used. For example, a hollow fiber membrane, a spiral membrane, a tubular membrane, and a flat membrane can be mentioned.
The material of the UF membrane may be any known material, such as cellulose acetate, aromatic polyamide, polyvinyl alcohol, polysulfone, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polyacrylonitrile, or ceramic. The UF membrane may be a commercially available product.
UF膜の分画分子量は、5,000~30,000が好ましく、10,000~25,000がより好ましく、15,000~23,000がさらに好ましい。分画分子量が5,000以上のUF膜を用いると、黒液の分離速度が過度に遅くなることを防止し得る。また、分画分子量が30,000以下のUF膜を用いると、黒液からリグニンが分離されなくなることを防止し得る。The molecular weight cutoff of the UF membrane is preferably 5,000 to 30,000, more preferably 10,000 to 25,000, and even more preferably 15,000 to 23,000. Using a UF membrane with a molecular weight cutoff of 5,000 or more can prevent the separation speed of the black liquor from slowing down excessively. Also, using a UF membrane with a molecular weight cutoff of 30,000 or less can prevent lignin from being unable to be separated from the black liquor.
UF膜を用いた限外濾過処理による濃縮倍率は任意に設定できる。すなわち、濃縮液の流出量が任意の量になった時に、限外濾過処理を停止すれば良い。The concentration ratio by ultrafiltration using a UF membrane can be set as desired. In other words, the ultrafiltration process can be stopped when the amount of concentrated liquid flowing out reaches the desired amount.
限外濾過処理時の黒液の温度は特に限定されない。例えば、20~80℃が好ましく、UF膜材質の耐熱面を考慮すると、20~70℃がより好ましい。
限外濾過処理時の黒液のpH値は、2~11が好ましい。
限外濾過処理時の黒液の固形分濃度(w/w)は、2~30%が好ましく、5~15%がより好ましい。
The temperature of the black liquor during ultrafiltration is not particularly limited. For example, it is preferably 20 to 80° C., and more preferably 20 to 70° C. in consideration of the heat resistance of the UF membrane material.
The pH value of the black liquor during the ultrafiltration treatment is preferably 2 to 11.
The solids concentration (w/w) of the black liquor during ultrafiltration is preferably 2 to 30%, more preferably 5 to 15%.
[1-3.他の成分]
本発明の固形状セメント分散剤は、本発明の効果を妨げない範囲において、上記の成分(A)及び成分(B)以外の任意成分を含有してもよい。
任意成分としては、例えば、水溶性高分子、硬化促進剤、増粘剤、高分子エマルジョン、空気連行剤、セメント湿潤剤、膨張剤、防水剤、凝集剤、乾燥収縮低減剤、強度増進剤、消泡剤、AE剤、界面活性剤等の公知のセメント組成物用添加剤が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
[1-3. Other ingredients]
The solid cement dispersant of the present invention may contain optional components other than the above-mentioned components (A) and (B) as long as the effects of the present invention are not impaired.
Examples of optional components include known additives for cement compositions such as water-soluble polymers, hardening accelerators, thickeners, polymer emulsions, air entraining agents, cement wetting agents, expansion agents, waterproofing agents, flocculants, drying shrinkage reducing agents, strength enhancing agents, antifoaming agents, AE agents, surfactants, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
水溶性高分子としては、ポリアルキレングリコールがある。より具体的には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンポリプロピレングリコール、ポリエチレンポリブチレングリコール等が挙げられる。水溶性高分子の含有量は、成分(A)に対して、0.01~50重量%であることが好ましい。 An example of a water-soluble polymer is a polyalkylene glycol. More specifically, examples include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene polypropylene glycol, and polyethylene polybutylene glycol. The content of the water-soluble polymer is preferably 0.01 to 50% by weight of component (A).
硬化促進剤としては、塩化カルシウム、亜硝酸カルシウム、硝酸カルシウム等の可溶性カルシウム塩類;塩化鉄、塩化マグネシウム等の塩化物類;チオ硫酸塩;ギ酸;ギ酸カルシウム等のギ酸塩類が挙げられる。硬化促進剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。硬化促進剤の含有量は、成分(A)に対して、0.01~50重量%であることが好ましい。 Examples of hardening accelerators include soluble calcium salts such as calcium chloride, calcium nitrite, and calcium nitrate; chlorides such as iron chloride and magnesium chloride; thiosulfates; formic acid; and formates such as calcium formate. The hardening accelerators may be used alone or in combination of two or more. The content of the hardening accelerator is preferably 0.01 to 50% by weight relative to component (A).
[2.固形状セメント分散剤の製造方法]
本発明の固形状セメント分散剤の製造方法は、成分(A):一般式(1)で表される単量体に由来する構成単位(I)、一般式(2)で表される単量体に由来する構成単位(II)、及び一般式(3)で表される単量体に由来する構成単位(III)からなる群から選択される少なくとも2種の構成単位を有する共重合体、及び成分(B):リグニン誘導体、を少なくとも含む液状物を乾燥固形化して、固形状セメント分散剤を製造する方法である。
各成分の詳細は、[1.固形状セメント分散剤]に記載した内容と同様である。
[2. Method for producing solid cement dispersant]
The method for producing a solid cement dispersant of the present invention is a method for producing a solid cement dispersant by drying and solidifying a liquid material containing at least component (A): a copolymer having at least two kinds of constituent units selected from the group consisting of constituent units (I) derived from a monomer represented by general formula (1), constituent units (II) derived from a monomer represented by general formula (2), and constituent units (III) derived from a monomer represented by general formula (3), and component (B): a lignin derivative.
Details of each component are the same as those described in [1. Solid cement dispersant].
乾燥方法としては、公知の方法で行い得る。例えば、カルシウム、マグネシウム等の二価金属の水酸化物で中和して多価金属塩とした後に乾燥する方法;シリカ系微粉末等の無機粉体に担持して乾燥する方法;乾燥装置(例えば、ドラム型乾燥装置、ディスク型乾燥装置又はベルト式乾燥装置)の支持体上に薄膜状に乾燥固化する方法;スプレードライヤによって乾燥固化する方法が挙げられる。Drying methods may be known. Examples include a method of neutralizing the salt with a hydroxide of a divalent metal such as calcium or magnesium to form a polyvalent metal salt and then drying it; a method of supporting the salt on an inorganic powder such as silica-based fine powder and drying it; a method of drying and solidifying the salt into a thin film on a support in a drying device (e.g., a drum-type drying device, a disk-type drying device, or a belt-type drying device); and a method of drying and solidifying the salt using a spray dryer.
[3.セメント組成物]
本発明のセメント組成物は、[1.固形状セメント分散剤]に記載の固形状セメント分散剤を含有する。より詳細には、セメント組成物は、固形状セメント分散剤を、セメント等の水硬性材料に添加して調製したセメントペースト、モルタル、コンクリート、プラスター等である。
[3. Cement Composition]
The cement composition of the present invention contains the solid cement dispersant described in [1. Solid cement dispersant]. More specifically, the cement composition is a cement paste, mortar, concrete, plaster, etc., prepared by adding the solid cement dispersant to a hydraulic material such as cement.
水硬性材料としては、例えば、セメント、石膏(半水石膏、二水石膏等)、ドロマイトが挙げられる。最も一般的な水硬性材料はセメントである。 Examples of hydraulic materials include cement, gypsum (hemihydrate, dihydrate, etc.), and dolomite. The most common hydraulic material is cement.
セメントとしては、特に限定はない。例えば、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1種以上を原料として製造されたセメント)等が挙げられる。セメントには、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、石膏等が添加されていてもよい。There are no particular limitations on the cement. Examples include Portland cement (normal, early strength, super 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, super rapid hardening cement (1 clinker rapid hardening cement, 2 clinker rapid 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), etc. Cement may contain blast furnace slag, fly ash, cinder ash, clinker ash, husk ash, silica fume, silica powder, limestone powder, and other fine powders, gypsum, etc.
また、セメント組成物は骨材を含んでいてもよい。骨材は、細骨材及び粗骨材のいずれであってもよい。骨材としては、例えば、砂、砂利、砕石、水砕スラグ、再生骨材等、珪石質、珪砂粉(シリカパウダー)、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挙げられる。The cement composition may also contain aggregate. The aggregate may be either fine aggregate or coarse aggregate. Examples of aggregate include sand, gravel, crushed stone, granulated slag, recycled aggregate, and refractory aggregates such as silica stone, silica sand powder, clay, zircon, high alumina, silicon carbide, graphite, chrome, chromium-magnesium, and magnesia.
セメント組成物における固形状セメント分散剤の添加量については、特に限定はない。例えば、セメント組成物が、モルタル又はコンクリートである場合、次の添加量であると、固形状セメント分散剤がセメントマトリックス中に均一に分散されると共に、フレッシュコンクリートの増粘が抑制され、流動性が良好なセメント組成物を調製し得る。なお、添加量は、水硬性材料(セメント)の全重量に対する比率である。There are no particular limitations on the amount of solid cement dispersant added to a cement composition. For example, when the cement composition is mortar or concrete, the following amounts are added so that the solid cement dispersant is uniformly dispersed in the cement matrix, thickening of fresh concrete is suppressed, and a cement composition with good fluidity can be prepared. The amount added is a ratio to the total weight of the hydraulic material (cement).
固形状セメント分散剤の添加量(配合量)の下限は、0.001重量%以上が好ましく、0.01重量%以上がより好ましく、0.1重量%以上がさらに好ましい。また、その上限は、30重量%以下が好ましく、25重量%以下がより好ましく、20重量%以下がさらに好ましい。即ち、0.001~30重量%が好ましく、0.01~25重量%がより好ましく、0.1~20重量%がさらに好ましい。The lower limit of the amount of solid cement dispersant added (mixture amount) is preferably 0.001% by weight or more, more preferably 0.01% by weight or more, and even more preferably 0.1% by weight or more. The upper limit is preferably 30% by weight or less, more preferably 25% by weight or less, and even more preferably 20% by weight or less. In other words, 0.001 to 30% by weight is preferable, 0.01 to 25% by weight is more preferable, and 0.1 to 20% by weight is even more preferable.
上記のセメント組成物は、例えば、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、遠心成形用コンクリート、振動締め固め用コンクリート、蒸気養生コンクリート、軽量気泡コンクリート、Autoclaved Lightweight aerated Concrete、吹付けコンクリート等のコンクリートとして有効である。
また、中流動コンクリート(スランプ値が22~25cmの範囲のコンクリート)、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の範囲のコンクリート)、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が要求されるモルタル又はコンクリート、としても有効である。
The above cement composition is useful as concrete, for example, ready-mixed concrete, concrete for secondary concrete products (precast concrete), concrete for centrifugal molding, concrete for vibration compaction, steam cured concrete, lightweight aerated concrete, autoclave lightweight aerated concrete, shotcrete, and the like.
It is also effective as a mortar or concrete that requires high fluidity, such as medium fluidity concrete (concrete with a slump value in the range of 22 to 25 cm), high fluidity concrete (concrete with a slump value of 25 cm or more and a slump flow value in the range of 50 to 70 cm), self-compacting concrete, and self-leveling material.
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。以下の実施例は、本発明を好適に説明するためのものであって、本発明を限定するものではない。なお、物性値等の測定方法は、別途記載がない限り、上記に記載した測定方法である。また、「部」とは、質量部を意味する。The present invention will be described in detail below with reference to examples. The following examples are provided to better explain the present invention, and are not intended to limit the present invention. The methods for measuring physical properties and the like are the same as those described above, unless otherwise specified. "Parts" refers to parts by mass.
[リグニン誘導体中のリグニンスルホン酸の含有量(重量%)]:リグニンスルホン酸含有量(重量%)は、リグニン化学研究法Methods in Lignin Chemistry(監修中野順三、ユニ出版株式会社)に記載のViebock及びSchwappach法によるメトキシル基の定量法に則り、試料10mg中に存在するメトキシル基量(重量%)を算出し、リグニンスルホン酸含有量(重量%)に換算した。[Lignosulfonic acid content (wt%) in lignin derivatives]: The lignosulfonic acid content (wt%) was calculated by calculating the amount of methoxyl groups (wt%) present in 10 mg of sample according to the quantitative determination of methoxyl groups by the Viebock and Schwappach method described in Methods in Lignin Chemistry (edited by Nakano Junzo, Uni Publishing Co., Ltd.), and converting this to the lignosulfonic acid content (wt%).
[リグニン誘導体中の無機塩の含有量(重量%)]:誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP、セイコー電子工業社製)を用いて、試料1g中に存在する無機塩量(重量%)を測定した。 [Content (wt%) of inorganic salts in lignin derivative]: The amount (wt%) of inorganic salts present in 1 g of sample was measured using an inductively coupled plasma optical emission spectrometer (ICP, manufactured by Seiko Electronic Industries Co., Ltd.).
[リグニン誘導体中の還元性糖類及び/又は糖変性物の含有量(重量%)]:還元性糖類及び/又は糖変性物の含有量は、以下の数式(β)にて求めた。 [Content of reducing sugars and/or modified sugars in lignin derivatives (wt %)]: The content of reducing sugars and/or modified sugars was calculated using the following formula (β).
[固形状セメント分散剤の固形分(重量%)]:赤外線水分計(株式会社ケツト科学研究所製)にて、専用のアルミカップ上に試料を5mg測り取った。これを、該機器にて105℃で加熱後、重量変化率0.05%未満になった際の質量減少数を基に固形分を算出した。[Solid content (wt%) of solid cement dispersant]: 5 mg of sample was weighed out in a dedicated aluminum cup using an infrared moisture meter (Kett Electric Laboratory Co., Ltd.). After heating this at 105°C using the same device, the solid content was calculated based on the mass loss when the weight change rate was less than 0.05%.
[モルタルフロー(mm)]:調製したモルタルについて、「JIS A 1171(ポリマーセメントモルタルの試験方法)」のフロー試験に準拠して、混練直後、混練開始からt分後のそれぞれのモルタルフローを測定した。 [Mortar flow (mm)]: The mortar flow of the prepared mortar was measured immediately after mixing and t minutes after the start of mixing in accordance with the flow test in "JIS A 1171 (Test method for polymer cement mortar)".
[保持率(%)]:混練開始からt分後のモルタルフローを、混練直後のモルタルフローで割り、100倍して算出した。 [Retention rate (%)]: Calculated by dividing the mortar flow t minutes after the start of mixing by the mortar flow immediately after mixing and multiplying by 100.
[溶解度(mL/g)]:製造した固形状セメント分散剤1gを、脱イオン水で完全に溶解した水量(mL)から算出した。なお、溶解したか否かの評価基準は、上段の通りである。 [Solubility (mL/g)]: Calculated from the amount of deionized water (mL) in which 1 g of the solid cement dispersant was completely dissolved. The evaluation criteria for whether or not it was dissolved are as shown in the upper row.
[粉体流動性の評価]:ステンレス製ロート(内径φ10mm)に、製造した固形状セメント分散剤1gを内壁面に載せた。その後、漏斗に対し手で振動を与えながら、固形状セメント分散剤が漏斗を通過するかを評価した。固形状セメント分散剤の通過具合から下記の基準で粉体流動性を判断した。
A:固形状セメント分散剤が漏斗を通過し、粉体流動性に優れる。
B:固形状セメント分散剤が漏斗壁面に付着するものの、漏斗を通過し、粉体流動性にやや優れる。
C:固形状セメント分散剤が漏斗を通過せず、粉体流動性に劣る。
[Evaluation of powder fluidity]: 1 g of the solid cement dispersant was placed on the inner wall of a stainless steel funnel (inner diameter φ10 mm). Then, while applying vibration to the funnel by hand, it was evaluated whether the solid cement dispersant passed through the funnel. The powder fluidity was evaluated based on the passing condition of the solid cement dispersant according to the following criteria.
A: The solid cement dispersant passes through the funnel and has excellent powder fluidity.
B: The solid cement dispersant adheres to the funnel wall, but passes through the funnel, and the powder fluidity is somewhat excellent.
C: The solid cement dispersant does not pass through the funnel, and the powder fluidity is poor.
(製造例1:成分(A-1)の製造)
温度計、攪拌装置、還流装置、窒素導入管及び滴下装置を備えたガラス反応容器に水172部、及びポリエチレングリコールモノアリルエーテル(エチレンオキサイドの平均付加モル数10個)168部を仕込み、攪拌下で反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で100℃に昇温した。その後、アクリル酸38部、及び水149部を混合したモノマー水溶液と、過硫酸アンモニウム3部、及び水47部の混合液とを、各々2時間で、100℃に保持した反応容器に連続滴下した。滴下終了後、温度を100℃に保持した状態で1時間さらに反応を行い、31%の水酸化ナトリウム水溶液にてpH7に調製することにより共重合体の水溶液を得た。液中の共重合体は、共重合体(A-1)(重量平均分子量16,100、Mw/Mn1.60)であった。
(Production Example 1: Production of Component (A-1))
A glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a reflux device, a nitrogen inlet tube and a dropping device was charged with 172 parts of water and 168 parts of polyethylene glycol monoallyl ether (average number of moles of ethylene oxide added: 10). The reaction vessel was replaced with nitrogen under stirring, and the temperature was raised to 100°C under a nitrogen atmosphere. Then, a monomer aqueous solution obtained by mixing 38 parts of acrylic acid and 149 parts of water, and a mixed solution of 3 parts of ammonium persulfate and 47 parts of water were continuously dropped into the reaction vessel held at 100°C for 2 hours each. After the dropwise addition, the reaction was further carried out for 1 hour while keeping the temperature at 100°C, and the pH was adjusted to 7 with a 31% aqueous sodium hydroxide solution to obtain an aqueous solution of the copolymer. The copolymer in the liquid was copolymer (A-1) (weight average molecular weight 16,100, Mw/Mn 1.60).
(製造例2:成分(A-2)の製造)
温度計、攪拌装置、還流装置、窒素導入管及び滴下装置を備えたガラス反応容器に水254部を仕込み、攪拌下で反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気下で100℃に昇温した。その後、メタクリル酸33部、メトキシポリエチレングリコールメタアクリレート(エチレンオキサイドの平均付加モル数14個)215部、3-メルカプトプロピオン酸3部、及び水43部を混合したモノマー水溶液と、過硫酸アンモニウム3部、及び水38部の混合液とを、各々2時間で、100℃に保持した反応容器に連続滴下した。滴下終了後、温度を100℃に保持した状態で1時間さらに反応を行い、31%の水酸化ナトリウム水溶液にてpH7に調製することにより共重合体の水溶液を得た。液中の共重合体は、共重合体(A-2)(重量平均分子量12,100、Mw/Mn1.40)であった。
(Production Example 2: Production of Component (A-2))
254 parts of water was charged into a glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a reflux device, a nitrogen inlet tube and a dropping device, and the inside of the reaction vessel was replaced with nitrogen under stirring, and the temperature was raised to 100 ° C. under a nitrogen atmosphere. Thereafter, a monomer aqueous solution obtained by mixing 33 parts of methacrylic acid, 215 parts of methoxypolyethylene glycol methacrylate (average number of moles of ethylene oxide added: 14), 3 parts of 3-mercaptopropionic acid, and 43 parts of water, and a mixed solution of 3 parts of ammonium persulfate and 38 parts of water were continuously dropped into a reaction vessel maintained at 100 ° C. for 2 hours each. After the dropwise addition was completed, the reaction was further carried out for 1 hour while maintaining the temperature at 100 ° C., and the pH was adjusted to 7 with a 31% aqueous sodium hydroxide solution to obtain an aqueous solution of the copolymer. The copolymer in the liquid was copolymer (A-2) (weight average molecular weight 12,100, Mw / Mn 1.40).
(製造例3:成分(A-3)の製造)
温度計、攪拌装置、還流装置、窒素導入管及び滴下装置を備えたガラス反応容器に、水180部、メタリルアルコールのエチレンオキサイド付加物(エチレンオキサイドの平均付加モル数53個)179部、及び過酸化水素0.6部を投入し、攪拌しながら反応容器を窒素置換した。窒素雰囲気下で40℃に昇温した後、アクリル酸19部、及び水76部を混合したモノマー水溶液と、L-アスコルビン酸1部、3-メルカプトプロピオン酸1部、及び水22部の混合液とを、各々2時間で、40℃に保持した反応容器に連続滴下した。滴下終了後、温度を保持した状態でさらに1時間反応を行い、共重合体の水溶液を得た。液中の共重合体は、共重合体(A-3)(重量平均分子量24,000、Mw/Mn1.55)であった。
(Production Example 3: Production of Component (A-3))
In a glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a reflux device, a nitrogen inlet tube and a dropping device, 180 parts of water, 179 parts of an ethylene oxide adduct of methallyl alcohol (average number of moles of ethylene oxide added: 53), and 0.6 parts of hydrogen peroxide were charged, and the reaction vessel was replaced with nitrogen while stirring. After heating to 40°C under a nitrogen atmosphere, a monomer aqueous solution containing 19 parts of acrylic acid and 76 parts of water, and a mixed solution containing 1 part of L-ascorbic acid, 1 part of 3-mercaptopropionic acid and 22 parts of water were continuously dropped into the reaction vessel held at 40°C for 2 hours each. After the dropping was completed, the reaction was continued for another 1 hour while maintaining the temperature, and an aqueous solution of a copolymer was obtained. The copolymer in the liquid was copolymer (A-3) (weight average molecular weight: 24,000, Mw/Mn: 1.55).
(製造例4:成分(A-4)の製造)
温度計、攪拌装置、還流装置、窒素導入管及び滴下装置を備えたガラス反応容器に、水654部、及びポリエチレングリコールモノアリルエーテル(エチレンオキサイドの平均付加モル数10個)17部を投入し、攪拌しながら反応容器を窒素置換した。窒素雰囲気下で80℃に昇温した後、メタクリル酸10部、アクリル酸0.1部、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(エチレンオキサイドの平均付加モル数25個)49部、2-ヒドロキシプロピルアクリレート81部、及び水144部を混合したモノマー水溶液と、過硫酸アンモニウム3部、及び水43部の混合液とを、各々2時間で、80℃に保持した反応容器に連続滴下した。滴下終了後、温度を100℃に保持した状態でさらに1時間反応させることにより共重合体の水溶液を得た。この液を30%NaOH水溶液でpH4に調整した。液中の共重合体は、共重合体(A-4)(重量平均分子量22,000、Mw/Mn2.10)であった。
(Production Example 4: Production of Component (A-4))
In a glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a reflux device, a nitrogen inlet tube and a dropping device, 654 parts of water and 17 parts of polyethylene glycol monoallyl ether (average number of moles of ethylene oxide added: 10) were charged, and the reaction vessel was replaced with nitrogen while stirring. After heating to 80°C under a nitrogen atmosphere, a monomer aqueous solution containing 10 parts of methacrylic acid, 0.1 parts of acrylic acid, 49 parts of methoxypolyethylene glycol methacrylate (average number of moles of ethylene oxide added: 25), 81 parts of 2-hydroxypropyl acrylate, and 144 parts of water, and a mixed solution of 3 parts of ammonium persulfate and 43 parts of water were continuously dropped into a reaction vessel maintained at 80°C for 2 hours each. After the dropwise addition, the temperature was maintained at 100°C and the reaction was continued for another 1 hour to obtain an aqueous solution of a copolymer. The pH of this solution was adjusted to 4 with a 30% aqueous NaOH solution. The copolymer in the liquid was copolymer (A-4) (weight average molecular weight: 22,000, Mw/Mn: 2.10).
(製造例5:成分(B-1)の製造)
亜硫酸マグネシウムを用いて木材(ラジアータパイン)を溶液pH2の条件下で140℃、3時間蒸解し、得られた亜硫酸蒸解廃液をpH5.0に調整した。これを、分画分子量20000のポリスルホン系限外濾過膜を用いて限外濾過処理を行い、その濃縮液をリグニン誘導体(B-1)とした。
(Production Example 5: Production of Component (B-1))
Wood (radiata pine) was digested with magnesium sulfite at 140° C. for 3 hours under the condition of a solution pH of 2, and the resulting sulfite digestion waste liquid was adjusted to pH 5.0. This was subjected to ultrafiltration using a polysulfone-based ultrafiltration membrane with a molecular weight cutoff of 20,000, and the concentrated liquid was used as the lignin derivative (B-1).
(製造例6:成分(B-2)の製造)
亜硫酸マグネシウムを用いて木材(ラジアータパイン)を溶液pH2の条件下で140℃、3時間蒸解し、得られた亜硫酸蒸解廃液をpH5.0に調整し、これをリグニン誘導体(B-2)とした。
(Production Example 6: Production of Component (B-2))
Wood (radiata pine) was digested at 140° C. for 3 hours using magnesium sulfite under the condition of a solution pH of 2, and the resulting sulfite digestion waste liquor was adjusted to pH 5.0 to obtain a lignin derivative (B-2).
(実施例1、5、7~9:固形状セメント分散剤の製造)
表1に記載した処方の、成分(A)及び成分(B)の混合物を、スプレードライヤにより乾燥した粉末状物である。
(Examples 1, 5, 7 to 9: Production of solid cement dispersants)
A mixture of components (A) and (B) having the formulation shown in Table 1 was dried in a spray dryer to obtain a powder.
(実施例2~4、6:固形状セメント分散剤の製造)
表1に記載した処方の、成分(A)及び成分(B)の混合物を、ドラムドライヤにより乾燥した粉末状物である。
(Examples 2 to 4, 6: Production of solid cement dispersants)
A mixture of components (A) and (B) according to the formulation shown in Table 1 was dried in a drum dryer to obtain a powder.
(比較例1~6:液状セメント分散剤の製造)
表1に記載した処方の成分(A)及び成分(B)を混合したものである。
(Comparative Examples 1 to 6: Production of Liquid Cement Dispersants)
The components (A) and (B) shown in Table 1 were mixed together.
(比較例7~8:固形状セメント分散剤の製造)
表1に記載した成分(B)をスプレードライヤにより乾燥した粉末状物である。
(Comparative Examples 7-8: Production of solid cement dispersants)
This is a powdery product obtained by drying the component (B) shown in Table 1 using a spray dryer.
上記の固形状セメント分散剤又は液状セメント分散剤の詳細について、下記表1に示す。Details of the above solid cement dispersants and liquid cement dispersants are shown in Table 1 below.
上記の固形状セメント分散剤又は液状セメント分散剤について、モルタルを作製し、モルタルフロー試験を行った。モルタルの作製条件を以下に示す。Mortar was prepared using the above solid cement dispersants or liquid cement dispersants, and a mortar flow test was conducted. The mortar preparation conditions are as follows:
環境温度(20℃)において、表2のように配合したセメント、水、及び表3に示す固形状又は液状セメント分散剤を投入して、モルタルミキサによる機械練りにより低速60秒間、高速90秒間練混ぜて、実施例及び比較例のモルタル(セメント組成物)を得た。このモルタルを用いて、モルタルフロー値の測定を行った。試験結果を表3に示す。At ambient temperature (20°C), cement, water, and the solid or liquid cement dispersant shown in Table 2 were added and mechanically mixed with a mortar mixer at low speed for 60 seconds and high speed for 90 seconds to obtain mortars (cement compositions) of the examples and comparative examples. Mortar flow values were measured using these mortars. The test results are shown in Table 3.
なお、表2中の記号の詳細を以下に記す。
C:以下のセメント3種を等量混合
普通ポルトランドセメント(宇部三菱セメント株式会社製、比重3.16)
普通ポルトランドセメント(太平洋セメント株式会社製、比重3.16)
普通ポルトランドセメント(株式会社トクヤマ製、比重3.16)
W:水道水
S:細骨材(掛川産陸砂 密度2.58)
Details of the symbols in Table 2 are given below.
C: Equal amounts of the following three types of cement: Ordinary Portland cement (manufactured by Ube Mitsubishi Cement Co., Ltd., specific gravity 3.16)
Ordinary Portland cement (manufactured by Taiheiyo Cement Corporation, specific gravity 3.16)
Ordinary Portland cement (Tokuyama Corporation, specific gravity 3.16)
W: Tap water S: Fine aggregate (Kakegawa land sand, density 2.58)
表3からわかるように、本発明の固形状セメント分散剤は、同じ構成の液状セメント分散剤に比べて、分散保持性の維持と運搬性に適しており、初期分散性に優れるものである(実施例1~6及び比較例1~6参照)。また、リグニンスルホン酸の含有量が低いリグニン誘導体を用いた場合であっても、分散保持性の維持と運搬性に適しており、初期分散性に優れている(実施例7~9参照)。
一方、リグニン誘導体単独では、同量以下のリグニン誘導体を含有する場合と比較して、初期分散性及び分散保持性に劣るものであった(実施例1及び8と比較例7~8参照)。
As can be seen from Table 3, the solid cement dispersant of the present invention is more suitable for maintaining dispersion retention and transportability, and has excellent initial dispersibility, compared to liquid cement dispersants of the same composition (see Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6). Even when a lignin derivative with a low content of lignin sulfonic acid is used, it is more suitable for maintaining dispersion retention and transportability, and has excellent initial dispersibility (see Examples 7 to 9).
On the other hand, the lignin derivative alone was inferior in initial dispersibility and dispersion retention compared to the case where the same amount or less of the lignin derivative was contained (see Examples 1 and 8 and Comparative Examples 7 to 8).
(製造例7:成分(A-5)の製造)
温度計、攪拌装置、還流装置、窒素導入管及び滴下装置を備えたガラス反応容器に、水180部、メタリルアルコールのエチレンオキサイド付加物(エチレンオキサイドの平均付加モル数53個)179部、及び過酸化水素0.6部を投入し、攪拌しながら反応容器を窒素置換した。窒素雰囲気下で40℃に昇温した後、アクリル酸19部、及び水76部を混合したモノマー水溶液と、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート1部、3-メルカプトプロピオン酸1部、及び水22部の混合液とを、各々2時間で、40℃に保持した反応容器に連続滴下した。滴下終了後、温度を保持した状態でさらに1時間反応を行って、共重合体の水溶液を得た。液中の共重合体は、共重合体(A-5)(重量平均分子量28,000、Mw/Mn1.73)であった。
(Production Example 7: Production of Component (A-5))
In a glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a reflux device, a nitrogen inlet tube and a dropping device, 180 parts of water, 179 parts of an ethylene oxide adduct of methallyl alcohol (average number of moles of ethylene oxide added: 53), and 0.6 parts of hydrogen peroxide were charged, and the reaction vessel was replaced with nitrogen while stirring. After heating to 40°C under a nitrogen atmosphere, a monomer aqueous solution containing 19 parts of acrylic acid and 76 parts of water, and a mixed solution containing 1 part of sodium formaldehyde sulfoxylate, 1 part of 3-mercaptopropionic acid, and 22 parts of water were continuously dropped into the reaction vessel held at 40°C for 2 hours each. After the dropping was completed, the reaction was continued for another 1 hour while maintaining the temperature, and an aqueous solution of a copolymer was obtained. The copolymer in the liquid was copolymer (A-5) (weight average molecular weight: 28,000, Mw/Mn: 1.73).
(製造例8:成分(B-3)の製造)
亜硫酸マグネシウムを用いて木材(ラジアータパイン)を溶液pH2の条件下で140℃、3時間蒸解し、得られた亜硫酸蒸解廃液をpH7.0に調整し、これをリグニン誘導体(B-3)とした。
(Production Example 8: Production of Component (B-3))
Wood (radiata pine) was digested at 140° C. for 3 hours using magnesium sulfite under the condition of a solution pH of 2, and the resulting sulfite digestion waste liquor was adjusted to pH 7.0 to obtain a lignin derivative (B-3).
(実施例10~11:固形状セメント分散剤の製造)
表4に記載した処方の、成分(A)及び成分(B)の液状混合物を、スプレードライヤにより乾燥した粉末状物である。
(Examples 10 to 11: Production of solid cement dispersants)
A liquid mixture of components (A) and (B) according to the formulation shown in Table 4 was dried in a spray dryer to form a powder.
(比較例9~10:液状セメント分散剤の製造)
表4に記載した処方の、成分(A)及び成分(B)の液状混合物である。
(Comparative Examples 9 to 10: Production of Liquid Cement Dispersant)
A liquid mixture of component (A) and component (B) having the formulation shown in Table 4.
(比較例11~12:固形状セメント分散剤の製造)
製造例5、8で製造した成分(B)を、スプレードライヤにより乾燥した粉末状物である。
(Comparative Examples 11 to 12: Production of solid cement dispersants)
This is a powdery product obtained by drying the component (B) produced in Production Examples 5 and 8 using a spray dryer.
(比較例13:液状セメント分散剤の製造)
製造例7で製造した成分(A)である。
(Comparative Example 13: Production of liquid cement dispersant)
This is the component (A) produced in Production Example 7.
上記の固形状セメント分散剤又は液状セメント分散剤の詳細について、下記表4に示す。Details of the above solid cement dispersants and liquid cement dispersants are shown in Table 4 below.
上記の固形状セメント分散剤又は液状セメント分散剤について、モルタルを作製し、モルタルフロー試験を行った。モルタルの作製条件を以下に示す。Mortar was prepared using the above solid cement dispersants or liquid cement dispersants, and a mortar flow test was conducted. The mortar preparation conditions are as follows:
環境温度(20℃)において、表5のように配合したセメント、水、及び表6に示す固形状又は液状セメント分散剤を投入して、モルタルミキサによる機械練りにより低速60秒間、高速90秒間練混ぜて、実施例及び比較例のモルタル(セメント組成物)を得た。このモルタルを用いて、モルタルフロー値の測定を行った。試験結果を表6に示す。At ambient temperature (20°C), cement, water, and the solid or liquid cement dispersant shown in Table 6 were added as shown in Table 5, and mechanically mixed with a mortar mixer at low speed for 60 seconds and high speed for 90 seconds to obtain mortars (cement compositions) of the examples and comparative examples. Mortar flow values were measured using these mortars. The test results are shown in Table 6.
なお、表5中の記号の詳細を以下に記す。
C:以下のセメント3種を等量混合
普通ポルトランドセメント(宇部三菱セメント株式会社製、比重3.16)
普通ポルトランドセメント(太平洋セメント株式会社製、比重3.16)
普通ポルトランドセメント(株式会社トクヤマ製、比重3.16)
W:水道水
S:細骨材(掛川産陸砂 密度2.58)
Details of the symbols in Table 5 are given below.
C: Equal amounts of the following three types of cement: Ordinary Portland cement (manufactured by Ube Mitsubishi Cement Co., Ltd., specific gravity 3.16)
Ordinary Portland cement (manufactured by Taiheiyo Cement Corporation, specific gravity 3.16)
Ordinary Portland cement (Tokuyama Corporation, specific gravity 3.16)
W: Tap water S: Fine aggregate (Kakegawa land sand, density 2.58)
表6からわかる通り、本発明のセメント分散剤を固形状とすることで、分散保持性を維持できることがわかる(実施例10及び11と比較例9及び10参照)。成分(B)のみを固形状としても、混練直後の分散性が低い。そのため、60分後の分散保持性が維持できるように見えても、モルタルフロー値が100mmであることから、分散保持性が全くないことがわかる(比較例11及び12参照)。さらに、成分(A)をそのまま液状として用いても、初期分散性は高くても、分散保持性が劣ることがわかる(比較例13参照)。
したがって、分散保持性の維持には、成分(A)及び成分(B)の固形状物であることが好ましいことがわかる。
As can be seen from Table 6, by making the cement dispersant of the present invention into a solid form, it is possible to maintain dispersion retention (see Examples 10 and 11 and Comparative Examples 9 and 10). Even if only component (B) is in a solid form, the dispersibility immediately after kneading is low. Therefore, even if it appears that the dispersion retention can be maintained after 60 minutes, it is found that there is no dispersion retention at all, since the mortar flow value is 100 mm (see Comparative Examples 11 and 12). Furthermore, even if component (A) is used as it is in a liquid form, it is found that the dispersion retention is poor, even if the initial dispersibility is high (see Comparative Example 13).
Therefore, it is clear that in order to maintain the dispersion retention, it is preferable that components (A) and (B) are in solid form.
Claims (8)
成分(B):リグノセルロース原料を亜硫酸処理した後分画分子量5,000~30,000の限外ろ過膜を用いて限外濾過処理して得られる、リグニンスルホン酸又はその塩、還元性糖類及び/又は糖変性物、及び無機塩を含むリグニン誘導体、を少なくとも含み、
水分量が10重量%以下である、
固形状セメント分散剤。
The moisture content is 10% by weight or less.
Solid cement dispersant.
前記構成単位(I)が、下記一般式(1-1)で表される単量体に由来する構成単位である、請求項1~4のいずれか1項に記載の固形状セメント分散剤。
The solid cement dispersant according to any one of claims 1 to 4, wherein the structural unit (I) is a structural unit derived from a monomer represented by the following general formula (1-1):
リグノセルロース原料を亜硫酸処理した後分画分子量5,000~30,000の限外ろ過膜を用いて限外濾過処理して、リグニンスルホン酸又はその塩、還元性糖類及び/又は糖変性物、及び無機塩を含むリグニン誘導体(成分(B))を調製する工程、
前記工程で調製された成分(A)及び(B)を少なくとも含む液状物を調製し、乾燥固形化して、水分量が10重量%以下である、固形状セメント分散剤を製造する、固形状セメント分散剤の製造方法。
a step of subjecting a lignocellulose raw material to a sulfite treatment and then subjecting the resultant to an ultrafiltration treatment using an ultrafiltration membrane having a molecular weight cutoff of 5,000 to 30,000 to prepare a lignin derivative (component (B)) containing lignosulfonic acid or a salt thereof, reducing sugars and/or sugar-modified products, and inorganic salts;
A method for producing a solid cement dispersant, comprising the steps of preparing a liquid containing at least the components (A) and (B) prepared in the above steps, and drying and solidifying the liquid to produce a solid cement dispersant having a water content of 10% by weight or less.
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