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JP7650820B2 - Cement Additives - Google Patents
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JP7650820B2 - Cement Additives - Google Patents

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Description

本発明は、セメント添加剤に関する。より詳しくは、セメント組成物等に好適に用いることができるセメント添加剤に関する。The present invention relates to a cement additive. More specifically, the present invention relates to a cement additive that can be suitably used in cement compositions, etc.

ポリ(メタ)アクリル酸等のポリカルボン酸の側鎖にポリアルキレングリコールを有するポリカルボン酸系共重合体は、その優れたセメント分散性能により、セメントペースト、モルタル、コンクリート等のセメント組成物から土木・建築構造物等を構築するために欠かすことのできないものとなっている。
このような共重合体を含むセメント混和剤は、減水剤等として用いられ、セメント組成物の流動性を高めてセメント組成物を減水させることにより、硬化物の強度や耐久性等を向上させる作用を有することになる。なお、減水剤としては、従来、ナフタレン系等の減水剤が使用されていたが、これに比べてポリカルボン酸系共重合体等の共重合体を主成分とするセメント添加剤は高い減水性能を発揮できるため、高性能AE減水剤として多くの使用実績を有するに至っている。
Polycarboxylic acid copolymers having polyalkylene glycol on the side chain of a polycarboxylic acid such as poly(meth)acrylic acid have become indispensable for constructing civil engineering and architectural structures from cement compositions such as cement paste, mortar, and concrete due to their excellent cement dispersing performance.
Cement admixtures containing such copolymers are used as water reducing agents, etc., and have the effect of improving the strength, durability, etc. of the hardened product by increasing the fluidity of the cement composition and reducing the water in the cement composition. Conventionally, naphthalene-based water reducing agents have been used as water reducing agents, but compared to these, cement additives containing copolymers such as polycarboxylic acid-based copolymers as the main component can exhibit high water reducing performance, and have been widely used as high-performance air-entraining water reducing agents.

このようなセメント添加剤は、セメントの初期分散性を向上させることのみならず、セメントの流動性を長時間保持することも求められ、従来種々のポリカルボン酸系共重合体が開発されている。例えば、特許文献1、2には、特定の構造で表される単量体1と特定の構造で表される単量体2とを含む単量体と特定の構造で表される単量体3とを重合して得られる共重合体を含有する水硬性組成物用分散剤であって、該共重合体の構成単量体中、単量体1、単量体2、単量体3の比率が、それぞれ特定範囲にある水硬性組成物用分散剤が開示されている。特許文献3には、特定の構造で表される単量体1と特定の構造で表される単量体2と特定の構造で表される単量体3とを重合して得られる重量平均分子量が30000~60000の共重合体からなる水硬性組成物用分散保持剤であって、単量体2の少なくとも一部が、所定の関係を満たし、該共重合体の該共重合体の構成単量体中、単量体1が25~78重量%、単量体3が0~18重量%である、水硬性組成物用分散保持剤が開示されている。 Such cement additives are required not only to improve the initial dispersibility of cement but also to maintain the fluidity of cement for a long period of time, and various polycarboxylic acid copolymers have been developed so far. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a hydraulic composition dispersant containing a copolymer obtained by polymerizing a monomer containing a monomer 1 represented by a specific structure and a monomer 2 represented by a specific structure, and a monomer 3 represented by a specific structure, in which the ratios of the monomer 1, monomer 2, and monomer 3 among the constituent monomers of the copolymer are each within a specific range. Patent Document 3 discloses a dispersion-retaining agent for hydraulic compositions, which is composed of a copolymer having a weight-average molecular weight of 30,000 to 60,000 obtained by polymerizing a monomer 1 represented by a specific structure, a monomer 2 represented by a specific structure, and a monomer 3 represented by a specific structure, in which at least a part of the monomer 2 satisfies a predetermined relationship, and among the constituent monomers of the copolymer, the monomer 1 is 25 to 78% by weight and the monomer 3 is 0 to 18% by weight.

特開2009-096672号公報JP 2009-096672 A 特開2009-173527号公報JP 2009-173527 A 特開2009-221025号公報JP 2009-221025 A

しかし従来のポリカルボン酸系共重合体は、流動保持性において充分ではなかった。また、近年天然骨材資源の枯渇の問題から、低品質の骨材がコンクリート材料として用いられることがある。このような場合、セメント組成物の塑性粘度や降伏値等の粘性が上昇し、施工作業性が低下するという問題が生じる。そのため、セメント組成物の粘性を低減することも求められている。However, conventional polycarboxylic acid copolymers did not have sufficient fluid retention. Furthermore, in recent years, due to the problem of depletion of natural aggregate resources, low-quality aggregates are sometimes used as concrete materials. In such cases, the viscosity of the cement composition, such as its plastic viscosity and yield value, increases, causing problems such as reduced workability in construction. For this reason, there is also a demand for reducing the viscosity of cement compositions.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、セメントの流動保持性を改善し、かつ、セメントの粘性を低減することができるセメント添加剤を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned current situation, and aims to provide a cement additive that can improve the fluidity retention of cement and reduce the viscosity of cement.

本発明者は、セメント組成物等に用いることができる重合体について種々検討したところ、オキシアルキレン基の平均付加モル数が特定の範囲であるポリアルキレングリコール系単量体、不飽和モノカルボン酸系単量体及びカルボン酸ヒドロキシアルキルエステル由来の構造単位の含有割合が特定の範囲である共重合体がセメント組成物の流動保持性を向上させ、かつ、セメント組成物の粘性を低減することができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。The inventors conducted extensive research into polymers that can be used in cement compositions, etc., and found that a polyalkylene glycol monomer having an average added molar number of oxyalkylene groups within a specific range, an unsaturated monocarboxylic acid monomer, and a copolymer having a specific range of content of structural units derived from carboxylate hydroxyalkyl ester can improve the fluidity retention of a cement composition and reduce the viscosity of the cement composition. They then came to the conclusion that the above-mentioned problems can be solved brilliantly, and arrived at the present invention.

すなわち本発明は、ポリカルボン酸系共重合体を含むセメント添加剤であって、
上記ポリカルボン酸系共重合体は、下記式(1);
That is, the present invention provides a cement additive containing a polycarboxylic acid copolymer,
The polycarboxylic acid copolymer is represented by the following formula (1):

Figure 0007650820000001
Figure 0007650820000001

(式中、R、R及びRは、同一又は異なって、水素原子、又は、メチル基を表す。Rは、水素原子、又は、炭素数1~30の炭化水素基を表す。(RO)は、同一又は異なって、炭素数2~18のオキシアルキレン基を表す。nは、オキシアルキレン基の平均付加モル数を表し、5~24の数である。xは、0~4の数を表す。yは、0又は1を表す。)で表されるポリアルキレングリコール系単量体(A)由来の構造単位(a)、不飽和モノカルボン酸系単量体(B)由来の構造単位(b)及びカルボン酸ヒドロキシアルキルエステル(C)由来の構造単位(c)の含有割合がそれぞれ、全構造単位100質量%に対して50~99質量%、1~30質量%及び0~20質量%であるセメント添加剤である。 (wherein R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and represent a hydrogen atom or a methyl group; R 4 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms; (R 5 O) are the same or different and represent an oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms; n represents the average number of moles of oxyalkylene groups added and is a number from 5 to 24; x is a number from 0 to 4; and y is 0 or 1.) is a cement additive in which the contents of structural units (a) derived from a polyalkylene glycol monomer (A), structural units (b) derived from an unsaturated monocarboxylic acid monomer (B) and structural units (c) derived from a hydroxyalkyl carboxylate (C) are 50 to 99 mass%, 1 to 30 mass% and 0 to 20 mass%, respectively, relative to 100 mass% of all structural units.

上記ポリカルボン酸系共重合体は、前記式(1)におけるyが0であることが好ましい。 In the above polycarboxylic acid-based copolymer, it is preferable that y in formula (1) is 0.

上記カルボン酸ヒドロキシアルキルエステル(C)は、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートであることが好ましい。 It is preferable that the above-mentioned carboxylic acid hydroxyalkyl ester (C) is a hydroxyalkyl (meth)acrylate.

上記不飽和モノカルボン酸系単量体(B)は、(メタ)アクリル酸、マレイン酸と炭素数1~22のアルコール又は炭素数2~4のグリコールとのハーフエステル、フマル酸と炭素数1~22のアルコール又は炭素数2~4のグリコールとのハーフエステル、及び、これらの塩からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。It is preferable that the unsaturated monocarboxylic acid monomer (B) is at least one selected from the group consisting of (meth)acrylic acid, half esters of maleic acid and alcohols having 1 to 22 carbon atoms or glycols having 2 to 4 carbon atoms, half esters of fumaric acid and alcohols having 1 to 22 carbon atoms or glycols having 2 to 4 carbon atoms, and salts thereof.

上記ポリカルボン酸系共重合体は、ポリアルキレングリコール系単量体(A)、不飽和モノカルボン酸系単量体(B)及びカルボン酸ヒドロキシアルキルエステル(C)以外のその他の単量体(E)由来の構造単位(e)の割合が、全構造単位100質量%に対して0~10質量%であることが好ましい。 In the above polycarboxylic acid copolymer, it is preferable that the proportion of structural units (e) derived from other monomers (E) other than the polyalkylene glycol monomer (A), the unsaturated monocarboxylic acid monomer (B), and the carboxylic acid hydroxyalkyl ester (C) is 0 to 10 mass% relative to 100 mass% of all structural units.

上記ポリカルボン酸系共重合体は、重量平均分子量が3000~100000であることが好ましい。 It is preferable that the above polycarboxylic acid copolymer has a weight average molecular weight of 3,000 to 100,000.

本発明はまた、上記セメント添加剤とセメントとを含むセメント組成物でもある。 The present invention is also a cement composition comprising the above-mentioned cement additive and cement.

上記セメント組成物は、更に、上記セメント添加剤以外の他のセメント分散剤及び/又は減水剤を含むことが好ましい。 It is preferable that the above cement composition further contains other cement dispersants and/or water reducers other than the above cement additives.

本発明のセメント添加剤は、上述の構成よりなり、セメント組成物の流動保持性を向上させ、かつ、粘性を低減することができるため、セメント組成物等に好適に用いることができる。 The cement additive of the present invention has the above-mentioned configuration and can improve the fluidity retention of the cement composition and reduce the viscosity, and therefore can be suitably used in cement compositions, etc.

以下に本発明の好ましい形態について具体的に説明するが、本発明は以下の記載のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して適用することができる。なお、以下に記載される本発明の個々の好ましい形態を2又は3以上組み合わせた形態も、本発明の好ましい形態に該当する。 The preferred embodiments of the present invention are described in detail below, but the present invention is not limited to the following description, and can be modified and applied as appropriate within the scope that does not change the gist of the present invention. Note that a combination of two or more of the individual preferred embodiments of the present invention described below also falls under the preferred embodiments of the present invention.

〔ポリカルボン酸系共重合体〕
本発明のセメント添加剤に含まれるポリカルボン酸系共重合体(以下、本発明の共重合体ともいう。)は、上記式(1)で表されるポリアルキレングリコール系単量体(A)由来の構造単位(a)と不飽和モノカルボン酸系単量体(B)由来の構造単位(b)とを有する。
[Polycarboxylic acid copolymer]
The polycarboxylic acid copolymer contained in the cement additive of the present invention (hereinafter also referred to as the copolymer of the present invention) has a structural unit (a) derived from the polyalkylene glycol monomer (A) represented by the above formula (1) and a structural unit (b) derived from the unsaturated monocarboxylic acid monomer (B).

上記ポリカルボン酸系共重合体において、構造単位(a)の割合は、全構造単位100質量%に対して50~99質量%である。好ましくは60~95質量%であり、より好ましくは65~95質量%であり、更に好ましくは70~90質量%であり、最も好ましくは75~90質量%である。
上記ポリカルボン酸系共重合体における各構造単位の割合は高速液体クロマトグラフィーにより測定される各単量体の残存量に基づき算出することができる。
In the polycarboxylic acid copolymer, the proportion of the structural unit (a) is 50 to 99% by mass, preferably 60 to 95% by mass, more preferably 65 to 95% by mass, even more preferably 70 to 90% by mass, and most preferably 75 to 90% by mass, based on 100% by mass of all structural units.
The proportion of each structural unit in the polycarboxylic acid copolymer can be calculated based on the remaining amount of each monomer measured by high performance liquid chromatography.

上記ポリカルボン酸系共重合体において、構造単位(b)の割合は、全構造単位100質量%に対して1~30質量%である。好ましくは5~30質量%であり、より好ましくは10~30質量%であり、更に好ましくは15~30質量%であり、最も好ましくは15~25質量%である。なお、本発明において、上記構造単位(b)の全構造単位100質量%に対する質量割合(質量%)を計算する場合は、対応するナトリウム塩換算で計算するものとする。例えば、アクリル酸に由来する構造単位の質量割合は、対応するナトリウム塩であるアクリル酸ナトリウムに由来する構造単位の質量割合(質量%)として計算する。In the above polycarboxylic acid copolymer, the proportion of structural unit (b) is 1 to 30% by mass relative to 100% by mass of all structural units. It is preferably 5 to 30% by mass, more preferably 10 to 30% by mass, even more preferably 15 to 30% by mass, and most preferably 15 to 25% by mass. In the present invention, when calculating the mass proportion (mass%) of the above structural unit (b) relative to 100% by mass of all structural units, it is calculated in terms of the corresponding sodium salt. For example, the mass proportion of a structural unit derived from acrylic acid is calculated as the mass proportion (mass%) of a structural unit derived from the corresponding sodium salt, sodium acrylate.

上記ポリカルボン酸系共重合体は、更にカルボン酸ヒドロキシアルキルエステル(C)由来の構造単位(c)を有していてもよく、構造単位(c)の含有割合は、構造単位100質量%に対して0~20質量%である。好ましくは0~18質量%であり、これにより、セメント組成物の流動保持性をより向上させることができる。より好ましくは0~15質量%であり、更に好ましくは0~12質量%であり、最も好ましくは0~10質量%である。 The polycarboxylic acid copolymer may further have a structural unit (c) derived from a carboxylate hydroxyalkyl ester (C), and the content of the structural unit (c) is 0 to 20 mass% relative to 100 mass% of the structural units. It is preferably 0 to 18 mass%, which can further improve the fluidity retention of the cement composition. It is more preferably 0 to 15 mass%, even more preferably 0 to 12 mass%, and most preferably 0 to 10 mass%.

上記ポリカルボン酸系共重合体は、ポリアルキレングリコール系単量体(A)、不飽和モノカルボン酸系単量体(B)及びカルボン酸ヒドロキシアルキルエステル(C)以外のその他の単量体(E)由来の構造単位(e)を有していてもよい。
上記共重合体における構造単位(e)の割合は、全構造単位100質量%に対して0~10質量%であることが好ましい。
より好ましくは0~8質量%であり、更に好ましくは0~5質量%であり、最も好ましくは0質量%である。
The polycarboxylic acid copolymer may have a structural unit (e) derived from a monomer (E) other than the polyalkylene glycol monomer (A), the unsaturated monocarboxylic acid monomer (B), and the hydroxyalkyl carboxylate (C).
The proportion of the structural unit (e) in the copolymer is preferably 0 to 10% by mass relative to 100% by mass of all structural units.
It is more preferably 0 to 8% by mass, further preferably 0 to 5% by mass, and most preferably 0% by mass.

上記ポリカルボン酸系共重合体は、重量平均分子量が3000~100000であることが好ましい。これにより、セメント組成物の流動保持性をより向上させ、粘性をより低減することができる。より好ましくは3000~50000であり、更に好ましくは4000~30000あり、一層好ましくは4000~20000であり、より一層好ましくは4500~18000であり、特に好ましくは5000~15000である。
上記重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定することができる。
The polycarboxylic acid copolymer preferably has a weight average molecular weight of 3,000 to 100,000. This can further improve the fluidity retention of the cement composition and further reduce the viscosity. It is more preferably 3,000 to 50,000, even more preferably 4,000 to 30,000, even more preferably 4,000 to 20,000, still more preferably 4,500 to 18,000, and particularly preferably 5,000 to 15,000.
The weight average molecular weight can be measured by the method described in the Examples.

<ポリアルキレングリコール系単量体(A)>
上記ポリアルキレングリコール系単量体(A)(以下、単量体(A)ともいう。)は、上記式(1)で表される化合物である。
上記式(1)において、R~Rは、同一又は異なって、水素原子又はメチル基を表す。好ましくはR、Rが水素原子であって、Rが水素原子又はメチル基である。より好ましくは、R、Rが水素原子であって、Rがメチル基である。
<Polyalkylene glycol monomer (A)>
The polyalkylene glycol monomer (A) (hereinafter also referred to as monomer (A)) is a compound represented by the above formula (1).
In the above formula (1), R 1 to R 3 are the same or different and each represents a hydrogen atom or a methyl group. Preferably, R 1 and R 2 are hydrogen atoms, and R 3 is a hydrogen atom or a methyl group. More preferably, R 1 and R 2 are hydrogen atoms, and R 3 is a methyl group.

上記式(1)におけるRは、水素原子、又は、炭素数1~30の炭化水素基を表す。好ましくは炭素数1~20の炭化水素基又は水素原子であり、より好ましくは、水素原子又は炭素数1~18の炭化水素基、更に好ましくは、水素原子又は炭素数1~12の炭化水素基、特に好ましくは、水素原子又は炭素数1~8の炭化水素基、最も好ましくは、水素原子又は炭素数1~3の炭化水素基である。
炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、3-ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、イソオクチル基、2,3,5-トリメチルヘキシル基、4-エチル-5-メチルオクチル基及び2-エチルヘキシル基、テトラデシル基、オクタデシル基、イコシル基等の直鎖または分岐鎖のアルキル基;シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル及びシクロオクチル等の環状のアルキル基;フェニル基、ベンジル基、フェネチル基、o-,m-若しくはp-トリル基、2,3-若しくは2,4-キシリル基、メシチル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビフェニリル基、ベンズヒドリル基、トリチル基及びピレニル基等のアリール基等が挙げられる。これらの中でも、直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基が好ましい。
R 4 in the above formula (1) represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms. It is preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, even more preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, particularly preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, and most preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms.
Examples of the hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, a 3-pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, a decyl group, an undecyl group, a dodecyl group, an isooctyl group, a 2,3,5-trimethylhexyl group, a 4-ethyl-5-methyloctyl group, a 2-ethylhexyl group, a tetradecyl group, and an octadecyl group. linear or branched alkyl groups such as icosyl group, cyclic alkyl groups such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, and cyclooctyl, and aryl groups such as phenyl, benzyl, phenethyl, o-, m-, or p-tolyl, 2,3-, or 2,4-xylyl, mesityl, naphthyl, anthryl, phenanthryl, biphenylyl, benzhydryl, trityl, and pyrenyl. Of these, linear, branched, or cyclic alkyl groups are preferred.

上記式(1)中、ROは、「同一又は異なって、」炭素数2~18のオキシアルキレン基を表すが、これは、ポリアルキレングリコール中にn個存在するROのオキシアルキレン基が全て同一であってもよく、異なっていてもよいことを意味する。
上記オキシアルキレン基の炭素数は2~18であることが好ましい。より好ましくは2~12であり、更に好ましくは2~8であり、特に好ましくは2~4である。
上記式(1)中、ROで表されるオキシアルキレン基は、アルキレンオキシド付加物であり、このようなアルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、イソブチレンオキシド、1-ブテンオキシド、2-ブテンオキシド、スチレンオキシド等の炭素数2~8のアルキレンオキシドが挙げられる。より好ましくは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等の炭素数2~4のアルキレンオキシドであり、更に好ましくは、エチレンオキシド、プロピレンオキシドである。
また、上記ポリアルキレングリコールが、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド等の中から選ばれる任意の2種類以上のアルキレンオキシド付加物である場合、ランダム付加、ブロック付加、交互付加等のいずれの形態であってもよい。なお、親水性と疎水性とのバランス確保のため、ポリアルキレングリコール中のオキシアルキレン基として、オキシエチレン基を必須成分として有することが好ましく、50モル%以上がオキシエチレン基であることがより好ましく、90モル%以上がオキシエチレン基であることが更に好ましい。
In the above formula (1), R 5 O "may be the same or different" and represent an oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms, which means that the n oxyalkylene groups of R 5 O present in the polyalkylene glycol may all be the same or different.
The oxyalkylene group preferably has 2 to 18 carbon atoms, more preferably 2 to 12 carbon atoms, further preferably 2 to 8 carbon atoms, and particularly preferably 2 to 4 carbon atoms.
In the above formula (1), the oxyalkylene group represented by R 5 O is an alkylene oxide adduct, and examples of such alkylene oxides include alkylene oxides having 2 to 8 carbon atoms such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, isobutylene oxide, 1-butene oxide, 2-butene oxide, styrene oxide, etc. More preferred are alkylene oxides having 2 to 4 carbon atoms such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, and even more preferred are ethylene oxide and propylene oxide.
In addition, when the polyalkylene glycol is an adduct of any two or more kinds of alkylene oxides selected from ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide, etc., it may be in any form of random addition, block addition, alternating addition, etc. In order to ensure a balance between hydrophilicity and hydrophobicity, it is preferable that the oxyalkylene group in the polyalkylene glycol has an oxyethylene group as an essential component, more preferably 50 mol % or more of the oxyethylene group, and even more preferably 90 mol % or more of the oxyethylene group.

上記式(1)中、nは、オキシアルキレン基の平均付加モル数を表し、5~24である。これによりセメント組成物の粘性が低減される。nとしては好ましくは5~22であり、より好ましくは5~20であり、更に好ましくは5~18であり、特に好ましくは5~15である。In the above formula (1), n represents the average number of moles of oxyalkylene groups added and is 5 to 24. This reduces the viscosity of the cement composition. n is preferably 5 to 22, more preferably 5 to 20, even more preferably 5 to 18, and particularly preferably 5 to 15.

上記式(1)中、xは、0~4の数を表し、yは、0又は1を表す。
xは1~4であることが好ましい。yは0であることが好ましい。yが0である単量体(A)は安価であるため、低コストで本発明のポリカルボン酸系共重合体を製造することができる。
yが0である場合、xは1~4であることが好ましく、より好ましくは1又は2であり、更に好ましくは2である。xが1~4である場合、Rはメチル基であることが好ましい。
上記yが1の場合には、xは0であることが好ましい。この場合、Rは水素原子、又は、メチル基であることがより好ましい。
In the above formula (1), x represents a number from 0 to 4, and y represents 0 or 1.
x is preferably 1 to 4. y is preferably 0. Since the monomer (A) in which y is 0 is inexpensive, the polycarboxylic acid copolymer of the present invention can be produced at low cost.
When y is 0, x is preferably 1 to 4, more preferably 1 or 2, and further preferably 2. When x is 1 to 4, R3 is preferably a methyl group.
When the above y is 1, x is preferably 0. In this case, R3 is more preferably a hydrogen atom or a methyl group.

上記ポリアルキレングリコール系単量体(A)として具体的には、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等の(ポリ)アルキレングリコール(メタ)アクリレート及びこれらの末端を炭素数1~30の炭化水素基で疎水変性したアルコキシ(ポリ)アルキレングリコール(メタ)アクリレート;ビニルアルコール、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、3-メチル-2-ブテン-1-オール、2-メチル-3-ブテン-1-オール、2-メチル-2-ブテン-1-オール、3-アリルオキシ-1,2-プロパンジオール等の炭素数2~8の不飽和アルコールにアルキレンオキサイドを5~24モル付加させた化合物及びこれらの末端を炭素数1~30の炭化水素基で疎水変性した化合物等が挙げられる。これらの中でも、炭素数2~8の不飽和アルコールにアルキレンオキサイドを5~24モル付加させた化合物及びこれらの末端を炭素数1~30の炭化水素基で疎水変性した化合物が好ましい。より好ましくは炭素数2~8の不飽和アルコールにアルキレンオキサイドを5~24モル付加させた化合物であり、更に好ましくはメタリルアルコール又は3-メチル-3-ブテン-1-オールにアルキレンオキサイドを付加させたものである。 Specific examples of the polyalkylene glycol monomer (A) include (poly)alkylene glycol (meth)acrylates such as polyethylene glycol (meth)acrylate and alkoxy (poly)alkylene glycol (meth)acrylates whose ends are hydrophobically modified with a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms; vinyl alcohol, allyl alcohol, methallyl alcohol, 3-methyl-3-buten-1-ol, 3-methyl-2-buten-1-ol, 2-methyl-3-buten-1-ol, 2-methyl-2-buten-1-ol, 3-allyloxy-1,2-propanediol, and other unsaturated alcohols having 2 to 8 carbon atoms, with 5 to 24 moles of alkylene oxide added thereto, and compounds whose ends are hydrophobically modified with a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms. Among these, compounds whose ends are hydrophobically modified with a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms and 5 to 24 moles of alkylene oxide added thereto are preferred. More preferred are compounds in which 5 to 24 moles of an alkylene oxide are added to an unsaturated alcohol having 2 to 8 carbon atoms, and even more preferred are compounds in which an alkylene oxide is added to methallyl alcohol or 3-methyl-3-buten-1-ol.

<不飽和モノカルボン酸系単量体(B)>
上記不飽和モノカルボン酸系単量体(B)(以下、単量体(B)ともいう。)は、分子内に不飽和基とカルボアニオンを形成しうる基とを1つずつ有する単量体であればよく、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、チグリン酸、3-メチルクロトン酸、2-メチル-2-ペンテン酸、α-ヒドロキシアクリル酸等;これらの1価金属塩、2価金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩;下記不飽和ジカルボン酸系単量体と炭素数1~22のアルコール又は炭素数2~4のグリコールとのハーフエステル;不飽和ジカルボン酸系単量体と炭素数1~22のアミンとのハーフアミド等が挙げられる。
不飽和ジカルボン酸系単量体としては、分子内に不飽和基を1つとカルボアニオンを形成しうる基を2つとを有する単量体であればよく、マレイン酸、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、フマル酸等や、それらの1価金属塩、2価金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩等、それらの無水物が挙げられる。
上記不飽和モノカルボン酸系単量体(B)としては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸と炭素数1~22のアルコール又は炭素数2~4のグリコールとのハーフエステル、フマル酸と炭素数1~22のアルコール又は炭素数2~4のグリコールとのハーフエステル、及び、これらの塩が好ましい。より好ましくは(メタ)アクリル酸(塩)であり、更に好ましくはアクリル酸(塩)である。
<Unsaturated monocarboxylic acid monomer (B)>
The unsaturated monocarboxylic acid monomer (B) (hereinafter also referred to as monomer (B)) may be any monomer having one unsaturated group and one group capable of forming a carbanion in the molecule, and examples thereof include (meth)acrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, tiglic acid, 3-methylcrotonic acid, 2-methyl-2-pentenoic acid, α-hydroxyacrylic acid, etc.; monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts, and organic amine salts thereof; half esters of the following unsaturated dicarboxylic acid monomers and alcohols having 1 to 22 carbon atoms or glycols having 2 to 4 carbon atoms; and half amides of unsaturated dicarboxylic acid monomers and amines having 1 to 22 carbon atoms.
The unsaturated dicarboxylic acid monomer may be any monomer having one unsaturated group and two groups capable of forming a carbanion in the molecule, and examples thereof include maleic acid, itaconic acid, mesaconic acid, citraconic acid, fumaric acid, etc., their monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts, and organic amine salts, and their anhydrides.
The unsaturated monocarboxylic acid monomer (B) is preferably (meth)acrylic acid, a half ester of maleic acid with an alcohol having 1 to 22 carbon atoms or a glycol having 2 to 4 carbon atoms, a half ester of fumaric acid with an alcohol having 1 to 22 carbon atoms or a glycol having 2 to 4 carbon atoms, or a salt thereof, more preferably (meth)acrylic acid (salt), and even more preferably acrylic acid (salt).

上記炭素数1~22のアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ノナオール、デカノール、ウンデカノール、ドデカノール、トリデカノール、ペンタデカノール、ヘキサデカノール、ヘプタデカノール、オクタデカノール、ノナデカノール、イコサノール等が挙げられる。 Examples of the alcohols having 1 to 22 carbon atoms include methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, nonaol, decanol, undecanol, dodecanol, tridecanol, pentadecanol, hexadecanol, heptadecanol, octadecanol, nonadecanol, and icosanol.

上記炭素数2~4のグリコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール等が挙げられる。 Examples of glycols having 2 to 4 carbon atoms include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, etc.

上記炭素数1~22のアミンとしては、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ペンチルアミン、ジペンチルアミン、ヘキシルアミン、ジヘキシルアミン、ヘプチルアミン、ジヘプチルアミン、オクチルアミン、ジオクチルアミン、ドデシルアミン等が挙げられる。 Examples of the amines having 1 to 22 carbon atoms include methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, pentylamine, dipentylamine, hexylamine, dihexylamine, heptylamine, diheptylamine, octylamine, dioctylamine, dodecylamine, etc.

<カルボン酸ヒドロキシアルキルエステル(C)>
上記カルボン酸ヒドロキシアルキルエステル(C)(以下、単量体(C)ともいう。)は、不飽和カルボン酸アルキルエステルのアルキル基に水酸基を有するものが挙げられる。上記不飽和カルボン酸としては、上述の不飽和モノカルボン酸系単量体(B)や不飽和ジカルボン酸系単量体が挙げられる。
上記不飽和カルボン酸としては、不飽和モノカルボン酸系単量体(B)が好ましく、より好ましくは(メタ)アクリル酸であり、更に好ましくはアクリル酸である。すなわち、カルボン酸ヒドロキシアルキルエステル(C)として、好ましくはヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートである。
上記カルボン酸ヒドロキシアルキルエステル(C)は、炭素数1~12のヒドロキシアルキル基を有することが好ましい。ヒドロキシアルキル基の炭素数としてより好ましくは1~8であり、更に好ましくは1~6であり、特に好ましくは1~4である。
ヒドロキシアルキル基として具体的には、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシ-1-メチルエチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシブチル基、ヒドロキシペンチル基、ヒドロキシヘキシル基、ヒドロキシオクチル基、ヒドロキシノニル基、ヒドロキシデシル基等が挙げられる。
<Carboxylic Acid Hydroxyalkyl Ester (C)>
The carboxylic acid hydroxyalkyl ester (C) (hereinafter also referred to as monomer (C)) may be an unsaturated carboxylic acid alkyl ester having a hydroxyl group on the alkyl group. The unsaturated carboxylic acid may be the unsaturated monocarboxylic acid monomer (B) or the unsaturated dicarboxylic acid monomer.
The unsaturated carboxylic acid is preferably an unsaturated monocarboxylic acid monomer (B), more preferably (meth)acrylic acid, and even more preferably acrylic acid. That is, the carboxylic acid hydroxyalkyl ester (C) is preferably a hydroxyalkyl (meth)acrylate.
The hydroxyalkyl carboxylate (C) preferably has a hydroxyalkyl group having 1 to 12 carbon atoms. The hydroxyalkyl group more preferably has 1 to 8 carbon atoms, further preferably has 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably has 1 to 4 carbon atoms.
Specific examples of the hydroxyalkyl group include a hydroxymethyl group, a hydroxyethyl group, a 2-hydroxy-1-methylethyl group, a hydroxypropyl group, a hydroxybutyl group, a hydroxypentyl group, a hydroxyhexyl group, a hydroxyoctyl group, a hydroxynonyl group, and a hydroxydecyl group.

上記カルボン酸ヒドロキシアルキルエステル(C)として具体的には、ヒドロキシメチル(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、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-1-メチルエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチルアクリレート、3-ヒドロキシブチル(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、ヒドロキシペンチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。中でも好ましくは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、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートであり、より好ましくは2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートである。 Specific examples of the carboxylic acid hydroxyalkyl ester (C) include hydroxymethyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, 2-hydroxy-1-methylethyl (meth)acrylate, 2-hydroxybutyl acrylate, 3-hydroxybutyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, hydroxypentyl (meth)acrylate, etc. Among these, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, and 3-hydroxypropyl (meth)acrylate are preferred, and 2-hydroxyethyl (meth)acrylate is more preferred.

本発明の共重合体は、単量体(A)、(B)、(C)以外のその他の単量体(E)由来の構造単位(e)を有していてもよい。
その他の単量体(E)は、単量体(A)、(B)、(C)と共重合することができる限り特に制限されないが、例えば、3-(メタ)アリルオキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸、2-(メタ)アリルオキシエチレンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、p-スチレンスルホン酸、α-メチル-p-スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、ビニルスルファミン酸、(メタ)アリルスルホン酸、イソプレンスルホン酸、4-(アリルオキシ)ベンゼンスルホン酸、1-メチル-2-プロペン-1-スルホン酸、1,1-ジメチル-2-プロペン-1-スルホン酸、3-ブテン-1-スルホン酸、1-ブテン-3-スルホン酸、2-アクリルアミド-1-メチルプロパンスルホン酸、2-アクリルアミドプロパンスルホン酸、2-アクリルアミド-n-ブタンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-フェニルプロパンスルホン酸、2-((メタ)アクリロイルオキシ)エタンスルホン酸等の不飽和スルホン酸及びこれらの塩;3-(メタ)アリルオキシ-1,2-ジヒドロキシプロパン、1-アリルオキシ-3-ブトキシプロパン-2-オール等の水酸基含有エーテル類;N-ビニルピロリドン等のN-ビニルラクタム系単量体;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n-オクチル、(メタ)アクリル酸iso-ノニル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル等の(メタ)アクリル酸エステル類;(メタ)アクリルアミド、N-モノメチル(メタ)アクリルアミド、N-モノエチル(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N置換若しくは無置換の(メタ)アクリルアミド;スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、インデン、ビニルナフタレン、フェニルマレイミド、ビニルアニリン等のビニルアリール単量体;エチレン、プロピレン、ブタジエン、イソブチレン、オクテン等のアルケン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のカルボン酸ビニル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;ビニルエチレンカーボネート及びその誘導体;N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ビニルピリジン、ビニルイミダゾール及びこれらの塩またはこれらの4級化物等の不飽和アミン;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル系単量体等が挙げられる。
The copolymer of the present invention may have a structural unit (e) derived from a monomer (E) other than the monomers (A), (B) and (C).
The other monomer (E) is not particularly limited as long as it can be copolymerized with the monomers (A), (B), and (C). Examples of the other monomer (E) include 3-(meth)allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid, 2-(meth)allyloxyethylenesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, p-styrenesulfonic acid, α-methyl-p-styrenesulfonic acid, vinylsulfonic acid, vinylsulfamic acid, (meth)allyl sulfonic acid, isoprene sulfonic acid, 4-(allyloxy)benzenesulfonic acid, 1-methyl-2-propene-1-sulfonic acid, 1,1-dimethyl-2-propene-1-sulfonic acid, 3-butene-1- Unsaturated sulfonic acids and their salts, such as sulfonic acid, 1-butene-3-sulfonic acid, 2-acrylamido-1-methylpropanesulfonic acid, 2-acrylamidopropanesulfonic acid, 2-acrylamido-n-butanesulfonic acid, 2-acrylamido-2-phenylpropanesulfonic acid, and 2-((meth)acryloyloxy)ethanesulfonic acid; hydroxyl group-containing ethers, such as 3-(meth)allyloxy-1,2-dihydroxypropane and 1-allyloxy-3-butoxypropan-2-ol; N-vinyl lactam monomers, such as N-vinylpyrrolidone; methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, and (meth)acryloyloxy. (Meth)acrylic acid esters such as propyl (meth)acrylate, butyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, n-octyl (meth)acrylate, iso-nonyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, and stearyl (meth)acrylate; N-substituted or unsubstituted (meth)acrylamides such as (meth)acrylamide, N-monomethyl(meth)acrylamide, N-monoethyl(meth)acrylamide, and N,N-dimethyl(meth)acrylamide; styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, indene, vinylnaphthalene, phenylmaleimide, vinyl vinyl aryl monomers such as diphenyl aniline; alkenes such as ethylene, propylene, butadiene, isobutylene, octene, etc.; vinyl carboxylates such as vinyl acetate, vinyl propionate, etc.; vinyl ethers such as methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether, etc.; vinyl ethylene carbonate and derivatives thereof; unsaturated amines such as N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate, N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylamide, vinylpyridine, vinylimidazole, and salts or quaternized products thereof; and vinyl cyanide monomers such as acrylonitrile, methacrylonitrile, etc.

〔共重合体の製造方法〕
本発明のポリカルボン酸系共重合体の製造は特に制限されないが、単量体成分を重合することにより製造することができ、単量体成分の具体例及び好ましい例は、上述のとおりである。また、全単量体成分100質量%に対する各単量体成分の含有割合は、上述の全構造単位100質量%に対する構造単位(a)~(e)の割合に基づき決定することができる。ポリアルキレングリコール系単量体(A)について式(1)におけるyが0である場合、反応性の観点から、ポリアルキレングリコール系単量体(A)の使用量は、構造単位(a)の目的とする割合よりも多くすることが好ましい。
[Method for producing copolymer]
The production of the polycarboxylic acid copolymer of the present invention is not particularly limited, but can be produced by polymerizing a monomer component, and specific and preferred examples of the monomer component are as described above. The content ratio of each monomer component relative to 100% by mass of the total monomer components can be determined based on the ratio of the structural units (a) to (e) relative to 100% by mass of the total structural units described above. When y in formula (1) for the polyalkylene glycol monomer (A) is 0, it is preferable from the viewpoint of reactivity that the amount of the polyalkylene glycol monomer (A) used is greater than the desired ratio of the structural unit (a).

上記共重合体の製造において、得られる重合体の分子量調整のために、連鎖移動剤を使用することができる。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、3-メルカプトプロピオン酸、チオリンゴ酸、2-メルカプトエタンスルホン酸等のチオール系連鎖移動剤;イソプロピルアルコール等の2級アルコール;亜リン酸、次亜リン酸及びその塩(次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム等)、亜硫酸、亜硫酸水素、亜二チオン酸、メタ重亜硫酸及びその塩(亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜二チオン酸ナトリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム等)の低級酸化物及びその塩等の親水性連鎖移動剤が挙げられる。In the production of the copolymer, a chain transfer agent can be used to adjust the molecular weight of the resulting polymer. Examples of chain transfer agents include thiol-based chain transfer agents such as mercaptoethanol, thioglycerol, thioglycolic acid, 3-mercaptopropionic acid, thiomalic acid, and 2-mercaptoethanesulfonic acid; secondary alcohols such as isopropyl alcohol; and hydrophilic chain transfer agents such as lower oxides and salts of phosphorous acid, hypophosphorous acid, and salts thereof (sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, etc.), sulfurous acid, hydrogen sulfite, dithionous acid, metabisulfite, and salts thereof (sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, sodium dithionite, sodium metabisulfite, etc.).

上記連鎖移動剤としてはまた、疎水性連鎖移動剤を使用することもできる。疎水性連鎖移動剤としては、例えば、ブタンチオール、オクタンチオール、デカンチオール、ドデカンチオール、ヘキサデカンチオール、オクタデカンチオール、シクロヘキシルメルカプタン、チオフェノール、チオグリコール酸オクチル、3-メルカプトプロピオン酸オクチル等の炭素数3以上の炭化水素基を有するチオール系連鎖移動剤が好適に使用される。
また、共重合体の分子量調整のためには、単量体(E)として、(メタ)アリルスルホン酸(塩)類等の連鎖移動性の高い単量体を用いることも有効である。
As the chain transfer agent, a hydrophobic chain transfer agent can also be used. As the hydrophobic chain transfer agent, for example, a thiol-based chain transfer agent having a hydrocarbon group having 3 or more carbon atoms, such as butanethiol, octanethiol, decanethiol, dodecanethiol, hexadecanethiol, octadecanethiol, cyclohexyl mercaptan, thiophenol, octyl thioglycolate, or octyl 3-mercaptopropionate, is preferably used.
In order to adjust the molecular weight of the copolymer, it is also effective to use, as the monomer (E), a monomer having high chain transfer property, such as (meth)allylsulfonic acid (salts).

上記連鎖移動剤の使用量は、適宜設定すればよいが、単量体成分の総量100モルに対し、好ましくは0.1モル以上、より好ましくは0.25モル以上、更に好ましくは0.5モル以上であり、また、好ましくは20モル以下、より好ましくは15モル以下、更に好ましくは10モル以下である。The amount of the chain transfer agent used may be set appropriately, but is preferably 0.1 mol or more, more preferably 0.25 mol or more, and even more preferably 0.5 mol or more, per 100 mol of the total amount of monomer components, and is preferably 20 mol or less, more preferably 15 mol or less, and even more preferably 10 mol or less.

上記重合反応は、必要に応じてラジカル重合開始剤を使用し、溶液重合や塊状重合等の方法により行うことができる。溶液重合は、回分式でも連続式でも又はそれらの組み合わせでも行うことができ、その際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アルコール;ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、n-ヘキサン等の芳香族又は脂肪族炭化水素;酢酸エチル等のエステル化合物;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン化合物;テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル化合物等が挙げられる。中でも、水溶液重合法によって重合することが好適である。The above polymerization reaction can be carried out by a method such as solution polymerization or bulk polymerization, using a radical polymerization initiator as necessary. Solution polymerization can be carried out batchwise or continuously, or a combination thereof. Examples of the solvent used in this case include water; alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, and isopropyl alcohol; aromatic or aliphatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, cyclohexane, and n-hexane; ester compounds such as ethyl acetate; ketone compounds such as acetone and methyl ethyl ketone; and cyclic ether compounds such as tetrahydrofuran and dioxane. Among these, polymerization by the aqueous solution polymerization method is preferred.

上記水溶液重合を行う場合は、ラジカル重合開始剤として、水溶性の重合開始剤、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩;過酸化水素;2,2’-アゾビス-2-メチルプロピオンアミジン塩酸塩等のアゾアミジン化合物、2,2’-アゾビス-2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン塩酸塩等の環状アゾアミジン化合物、2-カルバモイルアゾイソブチロニトリル等のアゾニトリル化合物等の水溶性アゾ系開始剤等が使用され、この際、亜硫酸水素ナトリウム等のアルカリ金属亜硫酸塩、メタ二亜硫酸塩、次亜燐酸ナトリウム、モール塩等のFe(II)塩、ヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム二水和物、ヒドロキシルアミン塩酸塩、チオ尿素、L-アスコルビン酸(塩)、エリソルビン酸(塩)等の促進剤を併用することもできる。中でも、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩、過酸化水素とL-アスコルビン酸(塩)等の促進剤との組み合わせが好ましい。これらのラジカル重合開始剤や促進剤はそれぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、低級アルコール、芳香族若しくは脂肪族炭化水素、エステル化合物又はケトン化合物を溶媒とする溶液重合を行う場合、又は、塊状重合を行う場合には、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ナトリウムパーオキシド等のパーオキシド;t-ブチルハイドロパーオキシド、クメンハイドロパーオキシド等のハイドロパーオキシド;アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物等がラジカル重合開始剤として用いられる。この際アミン化合物等の促進剤を併用することもできる。更に、水-低級アルコール混合溶媒を用いる場合には、上記の種々のラジカル重合開始剤又はラジカル重合開始剤と促進剤の組み合わせの中から適宜選択して用いることができる。
When carrying out the aqueous solution polymerization, as the radical polymerization initiator, a water-soluble polymerization initiator, for example, persulfates such as ammonium persulfate, sodium persulfate, and potassium persulfate; hydrogen peroxide; azoamidine compounds such as 2,2'-azobis-2-methylpropionamidine hydrochloride, cyclic azoamidine compounds such as 2,2'-azobis-2-(2-imidazolin-2-yl)propane hydrochloride, and water-soluble azo-based initiators such as azonitrile compounds such as 2-carbamoylazoisobutyronitrile are used, and in this case, accelerators such as alkali metal sulfites such as sodium hydrogensulfite, metabisulfites, sodium hypophosphite, Fe(II) salts such as Mohr's salt, sodium hydroxymethanesulfinate dihydrate, hydroxylamine hydrochloride, thiourea, L-ascorbic acid (salt), and erythorbic acid (salt) may also be used in combination. Among these, preferred are persulfates such as ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate, etc., and combinations of hydrogen peroxide with an accelerator such as L-ascorbic acid (salt), etc. These radical polymerization initiators and accelerators may be used alone or in combination of two or more kinds.
When solution polymerization is carried out using a lower alcohol, an aromatic or aliphatic hydrocarbon, an ester compound, or a ketone compound as a solvent, or when bulk polymerization is carried out, peroxides such as benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, and sodium peroxide; hydroperoxides such as t-butyl hydroperoxide and cumene hydroperoxide; and azo compounds such as azobisisobutyronitrile are used as radical polymerization initiators. In this case, accelerators such as amine compounds can also be used in combination. Furthermore, when a water-lower alcohol mixed solvent is used, the above-mentioned various radical polymerization initiators or combinations of radical polymerization initiators and accelerators can be appropriately selected and used.

上記ラジカル重合開始剤の使用量は、単量体成分の総量100モルに対し、好ましくは0.001モル以上、より好ましくは0.01モル以上、更に好ましくは0.1モル以上、特に好ましくは0.2モル以上であり、また、好ましくは20モル以下、更により好ましくは10モル以下、特に好ましくは5モル以下、最も好ましくは3モル以下である。The amount of the radical polymerization initiator used is preferably 0.001 mol or more, more preferably 0.01 mol or more, even more preferably 0.1 mol or more, and particularly preferably 0.2 mol or more, per 100 mol of the total amount of monomer components, and is preferably 20 mol or less, even more preferably 10 mol or less, particularly preferably 5 mol or less, and most preferably 3 mol or less.

上記重合反応において、重合温度等の重合条件としては、用いられる重合方法、溶媒、重合開始剤、連鎖移動剤により適宜定められるが、重合温度としては、0℃以上であることが好ましく、また、150℃以下であることが好ましい。より好ましくは30℃以上であり、更に好ましくは50℃以上である。また、より好ましくは120℃以下であり、更に好ましくは100℃以下である。In the above polymerization reaction, polymerization conditions such as polymerization temperature are appropriately determined depending on the polymerization method, solvent, polymerization initiator, and chain transfer agent used, but the polymerization temperature is preferably 0°C or higher and 150°C or lower. It is more preferably 30°C or higher, and even more preferably 50°C or higher. It is also more preferably 120°C or lower, and even more preferably 100°C or lower.

各単量体成分の反応容器への投入方法は特に限定されず、全量を反応容器に初期に一括投入する方法;全量を反応容器に分割又は連続投入する方法;一部を反応容器に初期に投入し、残りを反応容器に分割又は連続投入する方法等が挙げられる。また、反応途中で各モノマーの反応容器への投入速度を連続的又は段階的に変えて、各単量体の単位時間あたりの投入重量比を連続的又は段階的に変化させることにより、モノマー比が異なる2種以上の共重合体を重合反応中に同時に合成するようにしてもよい。なお、ラジカル重合開始剤は反応容器に初めから仕込んでもよく、反応容器へ滴下してもよく、また目的に応じてこれらを組み合わせてもよい。
上記のようにして得られた各重合体は、そのままでも分散剤として用いることができるが、必要に応じて、更にアルカリ性物質で中和して用いてもよい。アルカリ性物質としては、一価金属又は二価金属の水酸化物や炭酸塩等の無機塩;アンモニア;有機アミンが好適である。また、反応終了後、必要ならば濃度調整を行うこともできる。
The method of feeding each monomer component into the reaction vessel is not particularly limited, and examples thereof include a method of feeding the entire amount into the reaction vessel at once at the beginning; a method of feeding the entire amount into the reaction vessel in portions or continuously; a method of feeding a part of the monomer component into the reaction vessel at the beginning and feeding the remainder into the reaction vessel in portions or continuously. In addition, the feeding speed of each monomer into the reaction vessel may be changed continuously or stepwise during the reaction, and the feeding weight ratio of each monomer per unit time may be changed continuously or stepwise, so that two or more copolymers having different monomer ratios are simultaneously synthesized during the polymerization reaction. The radical polymerization initiator may be charged into the reaction vessel from the beginning, or may be added dropwise to the reaction vessel, or these may be combined depending on the purpose.
The polymers obtained as described above can be used as dispersants as they are, but if necessary, they may be neutralized with an alkaline substance before use. Suitable alkaline substances include inorganic salts such as hydroxides and carbonates of monovalent or divalent metals, ammonia, and organic amines. After the reaction is completed, the concentration can be adjusted if necessary.

〔セメント添加剤〕
本発明のセメント添加剤は、本発明の共重合体を必須とするものであるが、上記共重合体を2種以上含んでいてもよく、上記共重合体と異なる共重合体を1種以上含んでいてもよい。
上記セメント添加剤における上記共重合体の含有量(2種以上の共重合体を含む場合は、その総含有量)は、特に制限されないが、セメント添加中の固形分(すなわち不揮発分)100質量%中、2質量%以上50質量%以下であることが好ましい。より好ましくは3質量%以上40質量%以下、更に好ましくは4質量%以上35質量%以下、特に好ましくは5質量%以上30質量%以下である。
なお、本明細書中、「セメント添加剤」とは、セメントペースト、モルタル、コンクリート等のセメント組成物へ添加される添加剤のことをいい、上記共重合体のみからなる剤であってもよいし、また、上記共重合体だけでなく、必要に応じて更に他の成分や添加剤等を含む剤であってもよい。
[Cement Additives]
The cement additive of the present invention essentially contains the copolymer of the present invention, but may contain two or more of the above copolymers, or may contain one or more copolymers different from the above copolymers.
The content of the copolymer in the cement additive (the total content when two or more types of copolymers are included) is not particularly limited, but is preferably 2% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 40% by mass or less, even more preferably 4% by mass or more and 35% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or more and 30% by mass or less, based on 100% by mass of the solid content (i.e., non-volatile content) in the cement additive.
In this specification, the term "cement additive" refers to an additive added to cement compositions such as cement paste, mortar, and concrete, and may be an agent consisting of the above-mentioned copolymer alone, or may contain not only the above-mentioned copolymer but also other components, additives, and the like as necessary.

上記セメント添加剤はまた、通常使用される他のセメント分散剤や減水剤を更に含有していてもよく、複数の併用も可能である。他のセメント分散剤(減水剤)としては特に限定されず、例えば、分子中にスルホン酸基を有する各種スルホン酸系分散剤(減水剤)や、分子中にポリオキシアルキレン鎖とカルボキシル基とを有する各種ポリカルボン酸系分散剤(減水剤)、分子中にリン酸基を有する各種リン酸系分散剤(減水剤)等が挙げられる。
本発明の共重合体と、通常使用される他のセメント分散剤(減水剤)とを併用する場合、本発明の共重合体は、流動性保持剤として、特に本発明の技術的意義を発揮することとなる。
上記セメント添加剤が本発明の共重合体と他のセメント分散剤及び/又は減水剤とを含む形態もまた、本発明の好ましい実施形態の1つである。
本発明の共重合体を他のセメント分散剤(減水剤)と併用する場合、本発明の共重合体の含有量は、他のセメント分散剤(減水剤)の含有量100質量%に対して5~100質量%であることが好ましい。より好ましくは5~40質量%である。
The above cement additive may further contain other commonly used cement dispersants and water reducing agents, and a combination of a plurality of them is also possible. The other cement dispersants (water reducing agents) are not particularly limited, and examples thereof include various sulfonic acid dispersants (water reducing agents) having a sulfonic acid group in the molecule, various polycarboxylic acid dispersants (water reducing agents) having a polyoxyalkylene chain and a carboxyl group in the molecule, and various phosphoric acid dispersants (water reducing agents) having a phosphoric acid group in the molecule.
When the copolymer of the present invention is used in combination with another commonly used cement dispersant (water reducing agent), the copolymer of the present invention particularly exerts the technical significance of the present invention as a fluidity retaining agent.
An embodiment in which the cement additive contains the copolymer of the present invention and another cement dispersant and/or water reducing agent is also one of the preferred embodiments of the present invention.
When the copolymer of the present invention is used in combination with another cement dispersant (water reducing agent), the content of the copolymer of the present invention is preferably 5 to 100 mass%, more preferably 5 to 40 mass%, based on 100 mass% of the content of the other cement dispersant (water reducing agent).

上記スルホン酸系分散剤(減水剤)としては、分子中にスルホン酸基又はスルホン酸の塩の基を有する化合物を含むものであればよい。スルホン酸基又はスルホン酸の塩の基を有する化合物としては、分子中に芳香環を有するものであることが好ましい。
上記スルホン酸系分散剤(減水剤)としては、例えば、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、メチルナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物、アントラセンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物等のポリアルキルアリールスルホン酸塩系分散剤(減水剤);メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物等のメラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩系分散剤(減水剤);アミノアリールスルホン酸-フェノール-ホルムアルデヒド縮合物等の芳香族アミノスルホン酸塩系分散剤(減水剤);リグニンスルホン酸塩、変性リグニンスルホン酸塩等のリグニンスルホン酸塩系減水剤;ポリスチレンスルホン酸塩系分散剤(減水剤)等が挙げられる。
上記スルホン酸系分散剤(減水剤)としては、ポリアルキルアリールスルホン酸塩系分散剤(減水剤)及びリグニンスルホン酸塩系分散剤(減水剤)が好ましく、より好ましくは、ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物である。
The sulfonic acid dispersant (water reducing agent) may be any compound having a sulfonic acid group or a sulfonic acid salt group in the molecule. The compound having a sulfonic acid group or a sulfonic acid salt group is preferably one having an aromatic ring in the molecule.
Examples of the sulfonic acid dispersant (water reducing agent) include polyalkylarylsulfonate dispersants (water reducing agents) such as naphthalenesulfonic acid formaldehyde condensates, methylnaphthalenesulfonic acid formaldehyde condensates, and anthracenesulfonic acid formaldehyde condensates; melamine formalin resin sulfonate dispersants (water reducing agents) such as melamine sulfonic acid formaldehyde condensates; aromatic aminosulfonate dispersants (water reducing agents) such as aminoarylsulfonic acid-phenol-formaldehyde condensates; lignin sulfonate water reducing agents such as lignin sulfonates and modified lignin sulfonates; and polystyrene sulfonate dispersants (water reducing agents).
As the sulfonic acid-based dispersant (water-reducing agent), polyalkylarylsulfonate-based dispersants (water-reducing agents) and ligninsulfonate-based dispersants (water-reducing agents) are preferred, and naphthalenesulfonate formaldehyde condensates are more preferred.

上記ポリカルボン酸系分散剤(減水剤)としては、不飽和カルボン酸系単量体と(ポリ)アルキレングリコール系単量体とを含む単量体成分を共重合して得られる重合体が好ましい。
不飽和カルボン酸系単量体としては、上述の単量体(B)と同様の単量体が挙げられる。
(ポリ)アルキレングリコール系単量体としては、具体的には例えば、炭素数2~8の不飽和アルコールにアルキレンオキサイドを1~300モル付加させた化合物及びこれらの末端疎水変性物や、不飽和カルボン酸系単量体と平均付加モル数1~300の(ポリ)アルキレングリコールとのエステル化物及びこれらの末端疎水変性物等が挙げられる。
The polycarboxylic acid dispersant (water reducing agent) is preferably a polymer obtained by copolymerizing a monomer component containing an unsaturated carboxylic acid monomer and a (poly)alkylene glycol monomer.
The unsaturated carboxylic acid monomer may be the same as the monomer (B) described above.
Specific examples of the (poly)alkylene glycol monomer include compounds in which 1 to 300 moles of alkylene oxide are added to unsaturated alcohols having 2 to 8 carbon atoms and terminal hydrophobically modified products thereof; esters of unsaturated carboxylic acid monomers and (poly)alkylene glycols having an average added mole number of 1 to 300 and terminal hydrophobically modified products thereof; and the like.

上記ポリカルボン酸系分散剤(減水剤)は、不飽和カルボン酸系単量体由来の構造単位の割合が、全構造単位100質量%に対して、5~45質量%であることが好ましい。より好ましくは10~30質量%である。
上記ポリカルボン酸系分散剤(減水剤)は、(ポリ)アルキレングリコール系単量体由来の構造単位の割合が、全構造単位100質量%に対して、55~95質量%であることが好ましい。より好ましくは70~90質量%である。
上記ポリカルボン酸系分散剤(減水剤)は、重量平均分子量が、5000~500000であることが好ましい。より好ましくは7000~200000であり、更に好ましくは8000~100000である。上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、後述する実施例に記載の条件で測定することができる。
In the polycarboxylic acid dispersant (water reducing agent), the proportion of structural units derived from unsaturated carboxylic acid monomers is preferably 5 to 45% by mass, more preferably 10 to 30% by mass, relative to 100% by mass of all structural units.
In the polycarboxylic acid dispersant (water reducing agent), the proportion of structural units derived from (poly)alkylene glycol monomers is preferably 55 to 95 mass%, more preferably 70 to 90 mass%, relative to 100 mass% of all structural units.
The polycarboxylic acid dispersant (water reducing agent) preferably has a weight average molecular weight of 5,000 to 500,000. More preferably, it is 7,000 to 200,000, and even more preferably, it is 8,000 to 100,000. The weight average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC) under the conditions described in the examples described later.

上記リン酸系分散剤(減水剤)としては、例えば、ポリアルキレングリコールを含むリン酸系重合体、リン酸系縮合物が挙げられる。
リン酸系重合体としては、(ポリ)アルキレングリコール系単量体とリン酸系単量体とを含む単量体成分を共重合して得られる重合体が好ましい。
上記リン酸系単量体としては、例えば、リン酸モノ(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリル酸エステル、リン酸ジ-{(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリル酸}エステル、(ポリ)アルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートアシッドリン酸エステル等が挙げられる。
リン酸系縮合物としては、例えば、リン酸エステルとアルデヒド化合物との縮合物が好適である。リン酸エステルとしては、リン酸類(塩であってもよい)と、水酸基含有化合物とのエステル化物であれば特に限定されず、1種又は2種以上を使用することができる。なお、リン酸モノエステル、リン酸ジエステル、リン酸トリエステルのいずれであってもよい。
Examples of the phosphoric acid-based dispersant (water-reducing agent) include phosphoric acid-based polymers containing polyalkylene glycol and phosphoric acid-based condensates.
The phosphoric acid polymer is preferably a polymer obtained by copolymerizing a monomer component containing a (poly)alkylene glycol monomer and a phosphoric acid monomer.
Examples of the phosphoric acid monomer include mono(2-hydroxyethyl)(meth)acrylic acid ester, di-{(2-hydroxyethyl)(meth)acrylic acid} ester, and (poly)alkylene glycol mono(meth)acrylate acid phosphoric acid ester.
As the phosphoric acid condensate, for example, a condensate of a phosphoric acid ester and an aldehyde compound is suitable. The phosphoric acid ester is not particularly limited as long as it is an esterification product of phosphoric acid (which may be a salt) and a hydroxyl group-containing compound, and one or more kinds can be used. In addition, any of phosphoric acid monoester, phosphoric acid diester, and phosphoric acid triester may be used.

また、上記セメント添加剤は、例えば、水溶性高分子物質、高分子エマルジョン、遅延剤、早強剤・促進剤、鉱油系消泡剤、油脂系消泡剤、脂肪酸系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤、オキシアルキレン系消泡剤、アルコール系消泡剤、アミド系消泡剤、リン酸エステル系消泡剤、金属石鹸系消泡剤、シリコーン系消泡剤、AE剤、界面活性剤、防水剤、防錆剤、ひび割れ低減剤、膨張材、セメント湿潤剤、増粘剤、分離低減剤、凝集剤、乾燥収縮低減剤、強度増進剤、セルフレベリング剤、防錆剤、着色剤、防カビ剤、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、石膏等のセメント添加剤(材)の1種又は2種以上を含んでいてもよい。 Furthermore, the above cement additives may contain one or more of the following cement additives (materials): water-soluble polymer substances, polymer emulsions, retarders, early strengthening agents/accelerators, mineral oil-based defoamers, oil-based defoamers, fatty acid-based defoamers, fatty acid ester-based defoamers, oxyalkylene-based defoamers, alcohol-based defoamers, amide-based defoamers, phosphate ester-based defoamers, metal soap-based defoamers, silicone-based defoamers, AE agents, surfactants, waterproofing agents, rust inhibitors, crack reducing agents, expansion agents, cement wetting agents, thickeners, separation reducing agents, coagulants, drying shrinkage reducing agents, strength enhancing agents, self-leveling agents, rust inhibitors, colorants, mold inhibitors, blast furnace slag, fly ash, cinder ash, clinker ash, husk ash, silica fume, silica powder, gypsum, etc.

〔セメント組成物〕
上記セメント添加剤は、各種水硬性材料、すなわちセメントや石膏等のセメント組成物やそれ以外の水硬性材料に用いることができる。このような水硬性材料と水と上記セメント添加剤とを含有し、更に必要に応じて細骨材(砂等)や粗骨材(砕石等)を含む水硬性組成物の具体例としては、セメントペースト、モルタル、コンクリート、プラスター等が挙げられる。これらの水硬性組成物の中でも、水硬性材料としてセメントを使用するセメント組成物が最も好ましく、上記セメント添加剤とセメントとを含むセメント組成物もまた、本発明の1つである。
[Cement Composition]
The above-mentioned cement additive can be used in various hydraulic materials, i.e., cement compositions such as cement and gypsum, and other hydraulic materials. Specific examples of hydraulic compositions containing such hydraulic materials, water, and the above-mentioned cement additive, and further containing fine aggregates (sand, etc.) and coarse aggregates (crushed stone, etc.) as necessary, include cement paste, mortar, concrete, plaster, etc. Among these hydraulic compositions, the most preferred is a cement composition using cement as the hydraulic material, and a cement composition containing the above-mentioned cement additive and cement is also one aspect of the present invention.

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

上記セメント組成物においては、その1mあたりの単位水量、セメント使用量及び水/セメント比は特に限定されず、例えば、単位水量100~185kg/m、使用セメント量250~800kg/m、水/セメント比(重量比)=0.12~0.74であることが好ましい。より好ましくは、単位水量120~175kg/m、使用セメント量270~800kg/m、水/セメント比(重量比)=0.15~0.65である。このように本発明のセメント組成物は、貧配合~富配合まで幅広く使用可能であり、単位セメント量の多い高強度コンクリート、単位セメント量が300kg/m以下の貧配合コンクリートのいずれにも有効である。また、本発明のセメント組成物は、比較的高減水率の領域、すなわち、水/セメント比(重量比)=0.15~0.5(好ましくは0.15~0.4)といった水/セメント比の低い領域においても、良好に使用することができる。 In the above cement composition, the unit water amount per 1 m3 , the amount of cement used, and the water/cement ratio are not particularly limited, and for example, the unit water amount is 100 to 185 kg/ m3 , the amount of cement used is 250 to 800 kg/ m3 , and the water/cement ratio (weight ratio) is 0.12 to 0.74. More preferably, the unit water amount is 120 to 175 kg/ m3 , the amount of cement used is 270 to 800 kg/ m3 , and the water/cement ratio (weight ratio) is 0.15 to 0.65. In this way, the cement composition of the present invention can be used widely from lean to rich mixes, and is effective for both high-strength concrete with a large unit cement amount and lean concrete with a unit cement amount of 300 kg/ m3 or less. In addition, the cement composition of the present invention can be used well in a relatively high water reduction ratio region, that is, a low water/cement ratio region such as a water/cement ratio (weight ratio) of 0.15 to 0.5 (preferably 0.15 to 0.4).

また本発明のセメント添加剤を使用することにより、得られるセメント組成物は幅広い配合において長時間の優れた作業性を有することから、特にレディーミクストコンクリート、吹付けコンクリート等に有効に適用できる。その一方で、コンクリート2次製品用のコンクリート(プレキャストコンクリート)、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等にも適用可能である。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500~700mm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を要求されるモルタルやコンクリートにも本発明のセメント添加剤は有効である。 In addition, by using the cement additive of the present invention, the resulting cement composition has excellent workability for a long time in a wide range of blends, and is therefore particularly effective for ready-mixed concrete, shotcrete, etc. On the other hand, it can also be applied to concrete for secondary concrete products (precast concrete), concrete for centrifugal molding, concrete for vibration compaction, steam curing concrete, etc. The cement additive of the present invention is also effective for mortar and concrete that require 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 500 to 700 mm), self-compacting concrete, and self-leveling materials.

上記セメント組成物において、本発明のセメント添加剤の配合割合としては、例えば、本発明の必須成分である共重合体(複数含む場合はその合計量)が、固形分換算で、セメント質量の全量100質量%に対して、0.005~10質量%となるように設定することが好ましい。0.005質量%未満では性能的に充分とはならないおそれがあり、逆に10質量%を超えると、その効果は実質上頭打ちとなり経済性の面からも不利となるおそれがある。より好ましくは0.01~5質量%であり、更に好ましくは0.02~3質量%である。なお、本明細書中、固形分含量は、以下のようにして測定することができる。
<固形分測定方法>
1.アルミ皿を精秤する。
2.1で精秤したアルミ皿に固形分測定物を精秤する。
3.窒素雰囲気下130℃に調温した乾燥機に2で精秤した固形分測定物を1時間入れる。
4.1時間後、乾燥機から取り出し、室温のデシケーター内で15分間放冷する。
5.15分後、デシケーターから取り出し、アルミ皿+測定物を精秤する。
6.5で得られた質量から1で得られたアルミ皿の質量を差し引き、2で得られた固形分測定物の質量で除することで固形分を測定する。
In the above cement composition, the blending ratio of the cement additive of the present invention is preferably set so that the copolymer (the total amount when multiple copolymers are included) which is an essential component of the present invention is 0.005 to 10 mass% based on 100 mass% of the total cement mass, calculated as solid content. If it is less than 0.005 mass%, the performance may not be sufficient, and conversely, if it exceeds 10 mass%, the effect may substantially plateau and may be disadvantageous from the economical point of view. It is more preferably 0.01 to 5 mass%, and even more preferably 0.02 to 3 mass%. In this specification, the solid content can be measured as follows.
<Solid content measurement method>
1. Accurately weigh the aluminum dish.
2. Accurately weigh the solids content measurement sample into the aluminum dish used in step 1.
3. The solid content measured in step 2 is placed in a dryer adjusted to 130° C. under a nitrogen atmosphere for 1 hour.
4. After 1 hour, remove from the dryer and allow to cool in a desiccator at room temperature for 15 minutes.
5. After 15 minutes, remove from the desiccator and accurately weigh the aluminum dish plus the sample.
6. The mass of the aluminum dish obtained in 1 is subtracted from the mass obtained in 5, and the result is divided by the mass of the solids measurement sample obtained in 2 to measure the solids content.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, "parts" means "parts by mass" and "%" means "% by mass."

<ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)>
ポリカルボン酸系共重合体の重量平均分子量は、以下の測定方法により測定した。
装置:Alliance(e2695)(Waters社製)
解析ソフト:Empower2プロフェッショナル+GPCオプション(Waters社製)
使用カラム:TSKguardcolumnsSWXL(内径:6.0mm×40mm)+TSKgel G4000SWXL(内径:7.8mm×300mm)+G3000SWXL(内径:7.8mm×300mm)+G2000SWXL(内径:7.8mm×300mm)(いずれも東ソー社製)
検出器:示差屈折率計(RI)検出器(Waters社製、Waters 2414)
溶離液:イオン交換水10999gとアセトニトリル6001gの混合溶媒に酢酸ナトリウム三水和物115.6gを溶解し、さらに酢酸でpH6.0に調整した溶液。
流量:1mL/分
カラム温度:40℃
測定時間:45分
試料液注入量:100μL(試料濃度0.5質量%の溶離液溶液)
GPC標準サンプル:東ソー(株)製のポリエチレングリコール、Mp=255000、200000、107000、72750、44900、31400、21300、11840、6450、4020、1470
検量線:上記ポリエチレングリコールのMp値を用いて3次式で作成した。
<Gel Permeation Chromatography (GPC)>
The weight average molecular weight of the polycarboxylic acid copolymer was measured by the following method.
Apparatus: Alliance (e2695) (Waters)
Analysis software: Empower2 Professional + GPC option (Waters)
Columns used: TSKguard columns SWXL (inner diameter: 6.0 mm x 40 mm) + TSKgel G4000SWXL (inner diameter: 7.8 mm x 300 mm) + G3000SWXL (inner diameter: 7.8 mm x 300 mm) + G2000SWXL (inner diameter: 7.8 mm x 300 mm) (all manufactured by Tosoh Corporation)
Detector: differential refractometer (RI) detector (Waters 2414, manufactured by Waters Corporation)
Eluent: A solution prepared by dissolving 115.6 g of sodium acetate trihydrate in a mixed solvent of 10,999 g of ion-exchanged water and 6,001 g of acetonitrile, and further adjusting the pH to 6.0 with acetic acid.
Flow rate: 1 mL/min Column temperature: 40° C.
Measurement time: 45 minutes Sample solution injection amount: 100 μL (eluent solution with sample concentration of 0.5% by mass)
GPC standard sample: polyethylene glycol manufactured by Tosoh Corporation, Mp=255000, 200000, 107000, 72750, 44900, 31400, 21300, 11840, 6450, 4020, 1470
Calibration curve: Prepared using a cubic equation using the Mp values of the above polyethylene glycol.

<高速液体クロマトグラフィー(LC)>
反応原料として用いた各単量体の残存量を、以下の条件で測定し、ポリカルボン酸系共重合体の組成計算に使用した。
装置:Alliance 2695(Waters社製)
解析ソフト:Empowerプロフェッショナル(Waters社製)
カラム:Atlantis dC18 5μm(内径4.6mm×長さ250mm)×2本(Waters社製)
検出器:示差屈折率計(RI)検出器(Waters 2414)、多波長可視紫外(PDA)検出器(Waters 2996)
溶媒:100mM酢酸ナトリウム水溶液とアセトニトリルを6:4の比率で混合した溶液流量:1mL/分
カラム温度:40℃
測定時間:30分
試料液注入量:100μL(試料濃度は1質量%)
<High performance liquid chromatography (LC)>
The remaining amount of each monomer used as a reaction raw material was measured under the following conditions and used to calculate the composition of the polycarboxylic acid copolymer.
Apparatus: Alliance 2695 (Waters)
Analysis software: Empower Professional (Waters)
Column: Atlantis dC18 5 μm (inner diameter 4.6 mm × length 250 mm) × 2 (Waters)
Detector: differential refractometer (RI) detector (Waters 2414), multi-wavelength visible ultraviolet (PDA) detector (Waters 2996)
Solvent: A solution of 100 mM sodium acetate aqueous solution and acetonitrile mixed in a ratio of 6:4 Flow rate: 1 mL/min Column temperature: 40°C
Measurement time: 30 minutes Sample solution injection amount: 100 μL (sample concentration: 1% by mass)

<モルタル試験方法>
モルタル試験は、温度が20℃±1℃、相対湿度が60%±15%の環境下で行った。モルタルは下記に示す材料を用いてC/S/W=900/1260/270(g)となるように配合した。
C:セメント(普通ポルトランドセメント、太平洋セメント社製)
S:細骨材(大井川産陸砂)
W:試料(共重合体)と消泡剤のイオン交換水溶液
なお、Wについては所定量の試料およびセメント質量に対して0.005質量%の消泡剤(マイクロエア404、BASFポゾリス社製)を含み、イオン交換水中充分に均一溶解させた。また各試料の添加量は、セメント質量に対する各試料の固形分の質量%で示した。
<Mortar test method>
The mortar test was carried out in an environment of a temperature of 20° C.±1° C. and a relative humidity of 60%±15%. The mortar was mixed with the materials shown below so that C/S/W=900/1260/270 (g).
C: Cement (ordinary Portland cement, manufactured by Taiheiyo Cement Corporation)
S: Fine aggregate (Oigawa land sand)
W: Ion-exchanged aqueous solution of sample (copolymer) and antifoaming agent W contained a predetermined amount of sample and 0.005% by mass of antifoaming agent (Microair 404, manufactured by BASF Pozzolith) based on the cement mass, and was sufficiently and uniformly dissolved in the ion-exchanged water. The amount of each sample added was shown as the mass % of the solid content of each sample based on the cement mass.

<モルタルの調製>
モルタルの調製は次のように行った。ハイパワーミキサー(丸東製作所製、型番:CB-34)を用い、混練容器へ上記C(セメント)および上記S(細骨材)を投入し、低速で10秒間混練した。さらに低速で混練しながら、W(試料と消泡剤のイオン交換水溶液)を15秒間かけて投入した。混練を始めてから40秒後にミキサーを停止し、20秒間かけて容器の壁に付着したモルタルの掻き落としを行った。その後、さらに高速で180秒間混練を行い、モルタルを調製した。
<Preparation of mortar>
The mortar was prepared as follows. Using a high-power mixer (manufactured by Maruto Seisakusho, model number: CB-34), the above C (cement) and S (fine aggregate) were charged into a mixing vessel and mixed at low speed for 10 seconds. While further mixing at low speed, W (an ion-exchanged aqueous solution of a sample and an antifoaming agent) was charged over 15 seconds. The mixer was stopped 40 seconds after the start of mixing, and the mortar adhering to the vessel wall was scraped off over 20 seconds. After that, mixing was continued at high speed for an additional 180 seconds to prepare the mortar.

<モルタルフロー値の測定方法>
上記のようにして得られたモルタルを、水平に設置したフロー測定板(鋼製平板、60cm×60cm)上に置かれたスランプコーン(JIS-A―1171に準拠、上端内径50mm、下端内径100mm、高さ150mm)に半量詰めて15回突き棒で突き、さらにモルタルをスランプコーンのすりきりいっぱいまで詰めて15回突き棒で突いた後、スランプコーンの表面をならした。その後、最初にミキサーを始動させてから11分後にスランプコーンを垂直に引き上げ、広がったモルタルの直径(最も長い部分の直径(長径)および該長径に対して90度をなす部分の直径)を2箇所測定し、その平均値をモルタルフロー値とした(初期フロー値)。なお、モルタルフロー値は、数値が大きいほど分散性能が優れていることを示す。同様にして、ミキサー始動開始より、60分経過後のモルタルフロー値を測定した。
<Method of measuring mortar flow value>
The mortar obtained as described above was half-filled into a slump cone (compliant with JIS-A-1171, upper end inner diameter 50 mm, lower end inner diameter 100 mm, height 150 mm) placed on a horizontally placed flow measurement plate (steel flat plate, 60 cm x 60 cm), and poked 15 times with a ramming rod. The mortar was further filled to the top of the slump cone and poked 15 times with a ramming rod, and the surface of the slump cone was smoothed. Then, 11 minutes after the first start of the mixer, the slump cone was lifted vertically, and the diameter of the spread mortar (the diameter of the longest part (major axis) and the diameter of the part at 90 degrees to the major axis) were measured at two points, and the average value was taken as the mortar flow value (initial flow value). The larger the mortar flow value, the better the dispersion performance. In the same manner, the mortar flow value was measured 60 minutes after the start of the mixer.

<ロート流下時間の測定方法>
得られたモルタルのロート流下時間は、土木学会規準JSCE-F541に準じて、J14ロートを用いて測定した。同様にして、ミキサー始動開始より60分経過後のモルタルのロート流下時間を測定した。
<Method of measuring funnel flow time>
The funnel flow time of the obtained mortar was measured using a J14 funnel in accordance with the Japan Society of Civil Engineers standard JSCE-F541. Similarly, the funnel flow time of the mortar was measured 60 minutes after the start of the mixer.

<減水性能、保持性能、及び粘性の評価>
上記モルタルフロー値と上記ロート流下時間より、各試料の性能を評価した。
<Evaluation of water reduction performance, retention performance, and viscosity>
The performance of each sample was evaluated based on the mortar flow value and the funnel flow time.

<減水性能>
混練直後(初期)のフロー値が250mmとなるために必要な試料の添加量に基づいてセメント(C)に占める割合([wt%/C])を算出した。
<Water reduction performance>
Based on the amount of sample added necessary to give a flow value of 250 mm immediately after mixing (initial stage), the proportion of the sample in the cement (C) ([wt %/C]) was calculated.

<保持性能>
上記混練直後(初期)のフロー値が250mmのモルタルを使用し、該モルタルの混練後60分経過後のフロー値を測定して、フロー保持率(60分後フロー値/初期フロー値)を算出した。
<Retention performance>
The mortar having a flow value of 250 mm immediately after mixing (initial value) was used, and the flow value of the mortar was measured 60 minutes after mixing to calculate the flow retention (flow value after 60 minutes/initial flow value).

<粘性>
混練直後(初期)のフロー値が250mmとなるように調製したモルタルを使用し、該初期フロー値のロート流下時間(初期流下時間)、及び混練後60分経過後のフロー値が280mmとなったロート流下時間(60分後流下時間)を測定した。なお、流下時間が短いほど、粘性が低いと評価した。
<Viscosity>
Mortar was prepared so that the flow value immediately after mixing (initial) was 250 mm, and the funnel flow time at the initial flow value (initial flow time) and the funnel flow time at which the flow value reached 280 mm 60 minutes after mixing (flow time after 60 minutes) were measured. The shorter the flow time, the lower the viscosity was evaluated to be.

<製造例1>
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に、イオン交換水282部、3-メチル-3-ブテン-1-オールにエチレンオキシドを平均10モル付加した不飽和ポリアルキレングリコール(IPN-10)を仕込み、65℃に昇温した後、そこへ過酸化水素1.47部とイオン交換水2.72部とを含む過酸化水素水溶液を添加した。次に、アクリル酸を反応容器内に5時間かけて滴下し、それと同時に、イオン交換水93.1部にL-アスコルビン酸0.76部及び3-メルカプトプロピオン酸7.62部を溶解させた水溶液を5.5時間かけて滴下した。その後、1時間引き続いて65℃に温度を維持し重合反応を終了した。その後、重合反応温度以下の温度で水酸化ナトリウム水溶液を用いて反応溶液をpH7に中和し、重量平均分子量5,000の共重合体1の水溶液を得た。IPN-10及びアクリル酸の合計の使用量は408部であり、LCにより測定した単量体の残存量に基づき共重合体における単量体組成の仕上がり比を算出した。
<Production Example 1>
In a glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a dropping funnel, a nitrogen inlet tube and a reflux condenser, 282 parts of ion-exchanged water, an unsaturated polyalkylene glycol (IPN-10) in which an average of 10 moles of ethylene oxide was added to 3-methyl-3-buten-1-ol, were charged, and the temperature was raised to 65 ° C., and then an aqueous hydrogen peroxide solution containing 1.47 parts of hydrogen peroxide and 2.72 parts of ion-exchanged water was added thereto. Next, acrylic acid was dropped into the reaction vessel over 5 hours, and at the same time, an aqueous solution in which 0.76 parts of L-ascorbic acid and 7.62 parts of 3-mercaptopropionic acid were dissolved in 93.1 parts of ion-exchanged water was dropped over 5.5 hours. Thereafter, the temperature was maintained at 65 ° C. for 1 hour to terminate the polymerization reaction. Thereafter, the reaction solution was neutralized to pH 7 using an aqueous sodium hydroxide solution at a temperature below the polymerization reaction temperature, and an aqueous solution of copolymer 1 having a weight average molecular weight of 5,000 was obtained. The total amount of IPN-10 and acrylic acid used was 408 parts, and the final monomer composition ratio in the copolymer was calculated based on the remaining amount of monomer measured by LC.

<製造例2>
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に、イオン交換水272部、3-メチル-3-ブテン-1-オールにエチレンオキシドを平均10モル付加した不飽和ポリアルキレングリコール(IPN-10)を仕込み、65℃に昇温した後、そこへ過酸化水素1.47部とイオン交換水2.72部とを含む過酸化水素水溶液を添加した。次に、アクリル酸を反応容器内に5時間かけて滴下し、それと同時に、イオン交換水105部にL-アスコルビン酸0.76部及び3-メルカプトプロピオン酸6.10部を溶解させた水溶液を5.5時間かけて滴下した。その後、1時間引き続いて65℃に温度を維持し重合反応を終了した。その後、重合反応温度以下の温度で水酸化ナトリウム水溶液を用いて反応溶液をpH7に中和し、重量平均分子量6,000の共重合体2の水溶液を得た。IPN-10及びアクリル酸の合計の使用量は408部であり、LCにより測定した単量体の残存量に基づき共重合体における単量体組成の仕上がり比を算出した。
<Production Example 2>
In a glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a dropping funnel, a nitrogen inlet tube and a reflux condenser, 272 parts of ion-exchanged water, an unsaturated polyalkylene glycol (IPN-10) in which an average of 10 moles of ethylene oxide was added to 3-methyl-3-buten-1-ol was charged, and the temperature was raised to 65 ° C., and then an aqueous hydrogen peroxide solution containing 1.47 parts of hydrogen peroxide and 2.72 parts of ion-exchanged water was added thereto. Next, acrylic acid was dropped into the reaction vessel over 5 hours, and at the same time, an aqueous solution in which 0.76 parts of L-ascorbic acid and 6.10 parts of 3-mercaptopropionic acid were dissolved in 105 parts of ion-exchanged water was dropped over 5.5 hours. Thereafter, the temperature was maintained at 65 ° C. for 1 hour to terminate the polymerization reaction. Thereafter, the reaction solution was neutralized to pH 7 using an aqueous sodium hydroxide solution at a temperature below the polymerization reaction temperature, and an aqueous solution of copolymer 2 having a weight average molecular weight of 6,000 was obtained. The total amount of IPN-10 and acrylic acid used was 408 parts, and the final monomer composition ratio in the copolymer was calculated based on the remaining amount of monomer measured by LC.

<製造例3>
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に、イオン交換水287部、3-メチル-3-ブテン-1-オールにエチレンオキシドを平均10モル付加した不飽和ポリアルキレングリコール(IPN-10)を仕込み、65℃に昇温した後、そこへ過酸化水素1.47部とイオン交換水2.72部とを含む過酸化水素水溶液を添加した。次に、アクリル酸を反応容器内に5時間かけて滴下し、それと同時に、イオン交換水91部にL-アスコルビン酸0.76部及び3-メルカプトプロピオン酸4.58部を溶解させた水溶液を5.5時間かけて滴下した。その後、1時間引き続いて65℃に温度を維持し重合反応を終了した。その後、重合反応温度以下の温度で水酸化ナトリウム水溶液を用いて反応溶液をpH7に中和し、重量平均分子量7,500の共重合体3の水溶液を得た。IPN-10及びアクリル酸の合計の使用量は408部であり、LCにより測定した単量体の残存量に基づき共重合体における単量体組成の仕上がり比を算出した。
<Production Example 3>
In a glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a dropping funnel, a nitrogen inlet tube and a reflux condenser, 287 parts of ion-exchanged water, an unsaturated polyalkylene glycol (IPN-10) in which an average of 10 moles of ethylene oxide was added to 3-methyl-3-buten-1-ol, were charged, and the temperature was raised to 65 ° C., and then an aqueous hydrogen peroxide solution containing 1.47 parts of hydrogen peroxide and 2.72 parts of ion-exchanged water was added thereto. Next, acrylic acid was dropped into the reaction vessel over 5 hours, and at the same time, an aqueous solution in which 0.76 parts of L-ascorbic acid and 4.58 parts of 3-mercaptopropionic acid were dissolved in 91 parts of ion-exchanged water was dropped over 5.5 hours. Thereafter, the temperature was maintained at 65 ° C. for 1 hour to terminate the polymerization reaction. Thereafter, the reaction solution was neutralized to pH 7 using an aqueous sodium hydroxide solution at a temperature below the polymerization reaction temperature, and an aqueous solution of copolymer 3 having a weight average molecular weight of 7,500 was obtained. The total amount of IPN-10 and acrylic acid used was 408 parts, and the final monomer composition ratio in the copolymer was calculated based on the remaining amount of monomer measured by LC.

<製造例4>
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に、イオン交換水317部、3-メチル-3-ブテン-1-オールにエチレンオキシドを平均10モル付加した不飽和ポリアルキレングリコール(IPN-10)を仕込み、65℃に昇温した後、そこへ過酸化水素1.91部とイオン交換水3.56部とを含む過酸化水素水溶液を添加した。次に、アクリル酸を反応容器内に5時間かけて滴下し、それと同時に、イオン交換水126部にL-アスコルビン酸2.32部及び3-メルカプトプロピオン酸3.10部を溶解させた水溶液を5.5時間かけて滴下した。その後、1時間引き続いて65℃に温度を維持し重合反応を終了した。その後、重合反応温度以下の温度で水酸化ナトリウム水溶液を用いて反応溶液をpH7に中和し、重量平均分子量10,000の共重合体4の水溶液を得た。IPN-10及びアクリル酸の合計の使用量は500.4部であり、LCにより測定した単量体の残存量に基づき共重合体における単量体組成の仕上がり比を算出した。
<Production Example 4>
In a glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a dropping funnel, a nitrogen inlet tube and a reflux condenser, 317 parts of ion-exchanged water, an unsaturated polyalkylene glycol (IPN-10) in which an average of 10 moles of ethylene oxide was added to 3-methyl-3-buten-1-ol was charged, and the temperature was raised to 65 ° C., and then an aqueous hydrogen peroxide solution containing 1.91 parts of hydrogen peroxide and 3.56 parts of ion-exchanged water was added thereto. Next, acrylic acid was dropped into the reaction vessel over 5 hours, and at the same time, an aqueous solution in which 2.32 parts of L-ascorbic acid and 3.10 parts of 3-mercaptopropionic acid were dissolved in 126 parts of ion-exchanged water was dropped over 5.5 hours. Thereafter, the temperature was maintained at 65 ° C. for 1 hour to terminate the polymerization reaction. Thereafter, the reaction solution was neutralized to pH 7 using an aqueous sodium hydroxide solution at a temperature below the polymerization reaction temperature, and an aqueous solution of copolymer 4 having a weight average molecular weight of 10,000 was obtained. The total amount of IPN-10 and acrylic acid used was 500.4 parts, and the final monomer composition ratio in the copolymer was calculated based on the remaining amount of monomer measured by LC.

<製造例5>
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に、イオン交換水268部、3-メチル-3-ブテン-1-オールにエチレンオキシドを平均10モル付加した不飽和ポリアルキレングリコール(IPN-10)を仕込み、65℃に昇温した後、そこへ過酸化水素2.12部とイオン交換水3.94部とを含む過酸化水素水溶液を添加した。次に、アクリル酸及びアクリル酸2-ヒドロキシエチル(HEA)を反応容器内に5時間かけて滴下し、それと同時に、イオン交換水213部にL-アスコルビン酸2.56部及び3-メルカプトプロピオン酸4.32部を溶解させた水溶液を5.5時間かけて滴下した。その後、1時間引き続いて65℃に温度を維持し重合反応を終了した。その後、重合反応温度以下の温度で水酸化ナトリウム水溶液を用いて反応溶液をpH7に中和し、重量平均分子量11,000の共重合体5の水溶液を得た。IPN-10、アクリル酸及びHEAの合計の使用量は500部であり、LCにより測定した単量体の残存量に基づき共重合体における単量体組成の仕上がり比を算出した。
<Production Example 5>
In a glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a dropping funnel, a nitrogen inlet tube and a reflux condenser, 268 parts of ion-exchanged water, an unsaturated polyalkylene glycol (IPN-10) in which an average of 10 moles of ethylene oxide was added to 3-methyl-3-buten-1-ol, were charged, and the temperature was raised to 65 ° C., and then an aqueous hydrogen peroxide solution containing 2.12 parts of hydrogen peroxide and 3.94 parts of ion-exchanged water was added thereto. Next, acrylic acid and 2-hydroxyethyl acrylate (HEA) were dropped into the reaction vessel over 5 hours, and at the same time, an aqueous solution in which 2.56 parts of L-ascorbic acid and 4.32 parts of 3-mercaptopropionic acid were dissolved in 213 parts of ion-exchanged water was dropped over 5.5 hours. Thereafter, the temperature was maintained at 65 ° C. for 1 hour to terminate the polymerization reaction. Thereafter, the reaction solution was neutralized to pH 7 using an aqueous sodium hydroxide solution at a temperature below the polymerization reaction temperature, and an aqueous solution of copolymer 5 having a weight average molecular weight of 11,000 was obtained. The total amount of IPN-10, acrylic acid and HEA used was 500 parts, and the final monomer composition ratio in the copolymer was calculated based on the remaining amount of the monomer measured by LC.

<製造例6>
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に、イオン交換水260部、3-メチル-3-ブテン-1-オールにエチレンオキシドを平均10モル付加した不飽和ポリアルキレングリコール(IPN-10)を仕込み、65℃に昇温した後、そこへ過酸化水素2.24部とイオン交換水4.16部とを含む過酸化水素水溶液を添加した。次に、アクリル酸及びアクリル酸2-ヒドロキシエチル(HEA)を反応容器内に5時間かけて滴下し、それと同時に、イオン交換水212部にL-アスコルビン酸2.71部及び3-メルカプトプロピオン酸4.86部を溶解させた水溶液を5.5時間かけて滴下した。その後、1時間引き続いて65℃に温度を維持し重合反応を終了した。その後、重合反応温度以下の温度で水酸化ナトリウム水溶液を用いて反応溶液をpH7に中和し、重量平均分子量10,000の共重合体6の水溶液を得た。IPN-10、アクリル酸及びHEAの合計の使用量は507.6部であり、LCにより測定した単量体の残存量に基づき共重合体における単量体組成の仕上がり比を算出した。
<Production Example 6>
In a glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a dropping funnel, a nitrogen inlet tube and a reflux condenser, 260 parts of ion-exchanged water, an unsaturated polyalkylene glycol (IPN-10) in which an average of 10 moles of ethylene oxide was added to 3-methyl-3-buten-1-ol, were charged, and the temperature was raised to 65 ° C., and then an aqueous hydrogen peroxide solution containing 2.24 parts of hydrogen peroxide and 4.16 parts of ion-exchanged water was added thereto. Next, acrylic acid and 2-hydroxyethyl acrylate (HEA) were dropped into the reaction vessel over 5 hours, and at the same time, an aqueous solution in which 2.71 parts of L-ascorbic acid and 4.86 parts of 3-mercaptopropionic acid were dissolved in 212 parts of ion-exchanged water was dropped over 5.5 hours. Thereafter, the temperature was maintained at 65 ° C. for 1 hour to terminate the polymerization reaction. Thereafter, the reaction solution was neutralized to pH 7 using an aqueous sodium hydroxide solution at a temperature below the polymerization reaction temperature, and an aqueous solution of copolymer 6 having a weight average molecular weight of 10,000 was obtained. The total amount of IPN-10, acrylic acid and HEA used was 507.6 parts, and the final monomer composition ratio in the copolymer was calculated based on the remaining amount of monomer measured by LC.

<製造例7>
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に、イオン交換水293部、3-メチル-3-ブテン-1-オールにエチレンオキシドを平均10モル付加した不飽和ポリアルキレングリコール(IPN-10)を仕込み、65℃に昇温した後、そこへ過酸化水素2.29部とイオン交換水4.25部とを含む過酸化水素水溶液を添加した。次に、アクリル酸及びアクリル酸2-ヒドロキシエチル(HEA)を反応容器内に5時間かけて滴下し、それと同時に、イオン交換水178部にL-アスコルビン酸2.77部及び3-メルカプトプロピオン酸4.96部を溶解させた水溶液を5.5時間かけて滴下した。その後、1時間引き続いて65℃に温度を維持し重合反応を終了した。その後、重合反応温度以下の温度で水酸化ナトリウム水溶液を用いて反応溶液をpH7に中和し、重量平均分子量10,000の共重合体7の水溶液を得た。IPN-10、アクリル酸及びHEAの合計の使用量は508.1部であり、LCにより測定した単量体の残存量に基づき共重合体における単量体組成の仕上がり比を算出した。
<Production Example 7>
In a glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a dropping funnel, a nitrogen inlet tube and a reflux condenser, 293 parts of ion-exchanged water, an unsaturated polyalkylene glycol (IPN-10) in which an average of 10 moles of ethylene oxide was added to 3-methyl-3-buten-1-ol, were charged, and the temperature was raised to 65 ° C., and then an aqueous hydrogen peroxide solution containing 2.29 parts of hydrogen peroxide and 4.25 parts of ion-exchanged water was added thereto. Next, acrylic acid and 2-hydroxyethyl acrylate (HEA) were dropped into the reaction vessel over 5 hours, and at the same time, an aqueous solution in which 2.77 parts of L-ascorbic acid and 4.96 parts of 3-mercaptopropionic acid were dissolved in 178 parts of ion-exchanged water was dropped over 5.5 hours. Thereafter, the temperature was maintained at 65 ° C. for 1 hour to terminate the polymerization reaction. Thereafter, the reaction solution was neutralized to pH 7 using an aqueous sodium hydroxide solution at a temperature below the polymerization reaction temperature, and an aqueous solution of copolymer 7 having a weight average molecular weight of 10,000 was obtained. The total amount of IPN-10, acrylic acid and HEA used was 508.1 parts, and the final monomer composition ratio in the copolymer was calculated based on the remaining amount of monomer measured by LC.

<製造例8>
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に、イオン交換水153部、3-メチル-3-ブテン-1-オールにエチレンオキシドを平均50モル付加した不飽和ポリアルキレングリコール(IPN-50)を仕込み、65℃に昇温した後、そこへ過酸化水素0.36部とイオン交換水6.77部とを含む過酸化水素水溶液を添加した。次に、アクリル酸及びアクリル酸2-ヒドロキシエチル(HEA)を反応容器内に3時間かけて滴下し、それと同時に、イオン交換水29.0部にL-アスコルビン酸0.46部及び3-メルカプトプロピオン酸1.39部を溶解させた水溶液を3.5時間かけて滴下した。その後、1時間引き続いて65℃に温度を維持し重合反応を終了した。その後、重合反応温度以下の温度で水酸化ナトリウム水溶液を用いて反応溶液をpH7に中和し、重量平均分子量30,000の共重合体8の水溶液を得た。IPN-10、アクリル酸及びHEAの合計の使用量は254.9部であり、LCにより測定した単量体の残存量に基づき共重合体における単量体組成の仕上がり比を算出した。
<Production Example 8>
In a glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a dropping funnel, a nitrogen inlet tube and a reflux condenser, 153 parts of ion-exchanged water, an unsaturated polyalkylene glycol (IPN-50) in which an average of 50 moles of ethylene oxide was added to 3-methyl-3-buten-1-ol was charged, and the temperature was raised to 65 ° C., and then an aqueous hydrogen peroxide solution containing 0.36 parts of hydrogen peroxide and 6.77 parts of ion-exchanged water was added thereto. Next, acrylic acid and 2-hydroxyethyl acrylate (HEA) were dropped into the reaction vessel over 3 hours, and at the same time, an aqueous solution in which 0.46 parts of L-ascorbic acid and 1.39 parts of 3-mercaptopropionic acid were dissolved in 29.0 parts of ion-exchanged water was dropped over 3.5 hours. Thereafter, the temperature was maintained at 65 ° C. for 1 hour to terminate the polymerization reaction. Thereafter, the reaction solution was neutralized to pH 7 using an aqueous sodium hydroxide solution at a temperature below the polymerization reaction temperature to obtain an aqueous solution of copolymer 8 having a weight average molecular weight of 30,000. The total amount of IPN-10, acrylic acid and HEA used was 254.9 parts, and the final monomer composition ratio in the copolymer was calculated based on the remaining amount of monomer measured by LC.

<製造例9>
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に、イオン交換水106部、3-メチル-3-ブテン-1-オールにエチレンオキシドを平均50モル付加した不飽和ポリアルキレングリコール(IPN-50)を仕込み、65℃に昇温した後、そこへ過酸化水素0.19部とイオン交換水3.59部とを含む過酸化水素水溶液を添加した。次に、アクリル酸を反応容器内に5時間かけて滴下し、それと同時に、イオン交換水49.3部にL-アスコルビン酸0.24部を溶解させた水溶液を5.5時間かけて滴下した。その後、1時間引き続いて65℃に温度を維持し重合反応を終了した。その後、重合反応温度以下の温度で水酸化ナトリウム水溶液を用いて反応溶液をpH7に中和し、重量平均分子量40,000の共重合体9の水溶液を得た。IPN-50及びアクリル酸の合計の使用量は274.7部であり、LCにより測定した単量体の残存量に基づき共重合体における単量体組成の仕上がり比を算出した。
<Production Example 9>
In a glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a dropping funnel, a nitrogen inlet tube and a reflux condenser, 106 parts of ion-exchanged water, an unsaturated polyalkylene glycol (IPN-50) in which an average of 50 moles of ethylene oxide was added to 3-methyl-3-buten-1-ol, was charged, and the temperature was raised to 65 ° C., and then an aqueous hydrogen peroxide solution containing 0.19 parts of hydrogen peroxide and 3.59 parts of ion-exchanged water was added thereto. Next, acrylic acid was dropped into the reaction vessel over 5 hours, and at the same time, an aqueous solution in which 0.24 parts of L-ascorbic acid was dissolved in 49.3 parts of ion-exchanged water was dropped over 5.5 hours. Thereafter, the temperature was maintained at 65 ° C. for 1 hour to terminate the polymerization reaction. Thereafter, the reaction solution was neutralized to pH 7 using an aqueous sodium hydroxide solution at a temperature below the polymerization reaction temperature, and an aqueous solution of copolymer 9 having a weight average molecular weight of 40,000 was obtained. The total amount of IPN-50 and acrylic acid used was 274.7 parts, and the final monomer composition ratio in the copolymer was calculated based on the remaining amount of monomer measured by LC.

<製造例10>
温度計、撹拌機、滴下ロート、窒素導入管及び還流冷却器を備えたガラス製反応容器に、イオン交換水277部、3-メチル-3-ブテン-1-オールにエチレンオキシドを平均50モル付加した不飽和ポリアルキレングリコール(IPN-50)を仕込み、65℃に昇温した後、そこへ過酸化水素0.67部とイオン交換水12.73部とを含む過酸化水素水溶液を添加した。次に、アクリル酸を反応容器内に3時間かけて滴下し、それと同時に、イオン交換水16.49部にL-アスコルビン酸0.87部及び3-メルカプトプロピオン酸1.57部を溶解させた水溶液を3.5時間かけて滴下した。その後、1時間引き続いて65℃に温度を維持し重合反応を終了した。その後、重合反応温度以下の温度で水酸化ナトリウム水溶液を用いて反応溶液をpH7に中和し、重量平均分子量30,000の共重合体10の水溶液を得た。IPN-50及びアクリル酸の合計の使用量は458.4部であり、LCにより測定した単量体の残存量に基づき共重合体における単量体組成の仕上がり比を算出した。
<Production Example 10>
In a glass reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a dropping funnel, a nitrogen inlet tube and a reflux condenser, 277 parts of ion-exchanged water, an unsaturated polyalkylene glycol (IPN-50) in which an average of 50 moles of ethylene oxide was added to 3-methyl-3-buten-1-ol, were charged, and the temperature was raised to 65 ° C., and then an aqueous hydrogen peroxide solution containing 0.67 parts of hydrogen peroxide and 12.73 parts of ion-exchanged water was added thereto. Next, acrylic acid was dropped into the reaction vessel over 3 hours, and at the same time, an aqueous solution in which 0.87 parts of L-ascorbic acid and 1.57 parts of 3-mercaptopropionic acid were dissolved in 16.49 parts of ion-exchanged water was dropped over 3.5 hours. Thereafter, the temperature was maintained at 65 ° C. for 1 hour to terminate the polymerization reaction. Thereafter, the reaction solution was neutralized to pH 7 using an aqueous sodium hydroxide solution at a temperature below the polymerization reaction temperature, and an aqueous solution of copolymer 10 having a weight average molecular weight of 30,000 was obtained. The total amount of IPN-50 and acrylic acid used was 458.4 parts, and the final monomer composition ratio in the copolymer was calculated based on the remaining amount of monomer measured by LC.

製造例1~10で得られた共重合体1~10における各構造単位の組成比(仕上がり比)、重量平均分子量を表1に示した。The composition ratio (finished ratio) and weight average molecular weight of each structural unit in copolymers 1 to 10 obtained in production examples 1 to 10 are shown in Table 1.

Figure 0007650820000002
Figure 0007650820000002

<実施例1~6及び比較例1、2>
製造例1~6、8及び9で得られた共重合体1~6、8及び9について上述の方法により流動性保持率、粘性の保持性を評価した。結果を表2に示した。
<Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2>
The fluidity retention and viscosity retention were evaluated by the above-mentioned methods for Copolymers 1 to 6, 8 and 9 obtained in Production Examples 1 to 6, 8 and 9. The results are shown in Table 2.

Figure 0007650820000003
Figure 0007650820000003

<実施例7~13及び比較例3、4>
製造例1~9で得られた共重合体1~9のいずれかとセメント分散剤として共重合体10とを7:3の質量比で混合して試料を調製した。これらについて上述の方法により流動性保持率、粘性の保持性を評価した。結果を表3に示した。
なお、表3における添加量は試料の添加量である。
<Examples 7 to 13 and Comparative Examples 3 and 4>
The copolymers 1 to 9 obtained in Production Examples 1 to 9 were mixed with the copolymer 10 as a cement dispersant in a mass ratio of 7:3 to prepare samples. The fluidity retention and viscosity retention of these samples were evaluated by the above-mentioned methods. The results are shown in Table 3.
The amounts added in Table 3 are the amounts of samples added.

Figure 0007650820000004
Figure 0007650820000004

Claims (3)

ポリカルボン酸系共重合体を含むセメント添加剤であって、
該ポリカルボン酸系共重合体は、下記式(1);
Figure 0007650820000005
(式中、R、R及びRは、同一又は異なって、水素原子、又は、メチル基を表す。Rは、水素原子、又は、炭素数1~3の炭化水素基を表す。(RO)は、同一又は異なって、炭素数2~4のオキシアルキレン基を表す。nは、オキシアルキレン基の平均付加モル数を表し、5~18の数である。xは、0~4の数を表す。yは、0を表す。)で表されるポリアルキレングリコール系単量体(A)由来の構造単位(a)、不飽和モノカルボン酸系単量体(B)由来の構造単位(b)及びカルボン酸ヒドロキシアルキルエステル(C)由来の構造単位(c)の含有割合がそれぞれ、全構造単位100質量%に対して65~95質量%、5~30質量%及び0~18質量%であり、ポリアルキレングリコール系単量体(A)、不飽和モノカルボン酸系単量体(B)及びカルボン酸ヒドロキシアルキルエステル(C)以外のその他の単量体(E)由来の構造単位(e)の含有割合が全構造単位100質量%に対して0~5質量%であり、重量平均分子量が3000~15000であり、
該セメント添加剤は、該ポリカルボン酸系共重合体とは異なる共重合体を更に含み、
該異なる共重合体は、不飽和カルボン酸系単量体と(ポリ)アルキレングリコール系単量体とを含む単量体成分を重合してなる重合体であり、
該ポリカルボン酸系共重合体と異なる共重合体との総含有量が、セメント添加剤中の固形分100質量%に対して、2質量%以上50質量%以下であることを特徴とするセメント添加剤(但し、下記式(3);
Figure 0007650820000006
(式中、R10、R11は、同一または異なって、水素原子またはメチル基であり、Yは-(CH-または-Z-CHOH-であり、mは1~10の整数であり、Zは、-COO-CH-または-(AO)-CH-である。AOは炭素数2~3のオキシアルキレン基であり、pは1~500の整数である。)で表される単量体由来の構造単位を有する重合体(β)を含むもの、及び下記式(4);
Figure 0007650820000007
(式中、R12、R13、およびR14は、同一または異なって、水素原子またはメチル基を表し、R15は、水素原子または炭素原子数1~30の炭化水素基を表し、ROは、炭素原子数2~18のオキシアルキレン基を表し、n3は、ROで表されるオキシアルキレン基の平均付加モル数を表し、n3は1~500の整数であり、x2は0~2の整数であり、y2は0または1である。)で表される不飽和ポリアルキレングリコールアルケニルエーテル系単量体(a1)由来の構造単位(I)と下記式(5);
Figure 0007650820000008
(式中、R16、R17は、同一または異なって、水素原子またはメチル基を表し、R18は水素原子を表し、Xは、水素原子、メチル基、エチル基、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム基、有機アンモニウム基、または有機アミン基を表す。)で表される不飽和カルボン酸系単量体(b1)由来の構造単位(II)と下記式(6);
Figure 0007650820000009
(式中、R19は水素原子またはメチル基であり、Yは-NH-または-O-であり、R20は炭素数1~10のアルキレン基であり、Mは、水素原子、金属原子、アンモニウム基(アンモニウム塩、すなわち、SONHを構成)、または有機アミノ基(有機アミン塩を構成)である。)で表されるスルホン酸(塩)基含有単量体(c1)由来の構造単位(III)を有し、該構造単位(I)と該構造単位(II)と該構造単位(III)の合計を100質量部としたときの該構造単位(II)の含有割合が4質量部を超えて30質量部未満である重合体(γ)を含むものを除く。)。
A cement additive comprising a polycarboxylic acid copolymer,
The polycarboxylic acid copolymer is represented by the following formula (1):
Figure 0007650820000005
(In the formula, R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and each represents a hydrogen atom or a methyl group. R 4 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms. ) O) are the same or different and represent an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms. n represents the average number of moles of oxyalkylene groups added and is a number from 5 to 18. x represents a number from 0 to 4. y represents 0. The content ratios of the structural unit (a) derived from the polyalkylene glycol monomer (A), the structural unit (b) derived from the unsaturated monocarboxylic acid monomer (B) and the structural unit (c) derived from the hydroxyalkyl carboxylate (C) represented by (a) to (c) are 65 to 95 mass%, 5 to 30 mass% and 0 to 18 mass%, respectively, relative to 100 mass% of all structural units; the content ratio of the structural unit (e) derived from another monomer (E) other than the polyalkylene glycol monomer (A), the unsaturated monocarboxylic acid monomer (B) and the hydroxyalkyl carboxylate (C) is 0 to 5 mass% relative to 100 mass% of all structural units; the weight average molecular weight is 3,000 to 15,000;
The cement additive further comprises a copolymer different from the polycarboxylic acid copolymer,
The different copolymers are polymers obtained by polymerizing monomer components including an unsaturated carboxylic acid monomer and a (poly)alkylene glycol monomer,
A cement additive, characterized in that the total content of the polycarboxylic acid copolymer and the different copolymer is 2 mass% or more and 50 mass% or less based on 100 mass% of the solid content of the cement additive (provided that the following formula (3);
Figure 0007650820000006
(wherein R 10 and R 11 are the same or different and are a hydrogen atom or a methyl group, Y is -(CH 2 ) m - or -Z-CHOH-, m is an integer from 1 to 10, Z is -COO-CH 2 - or -(AO) p -CH 2 -, AO is an oxyalkylene group having 2 to 3 carbon atoms, and p is an integer from 1 to 500) , and a polymer (β) having a structural unit derived from a monomer represented by the following formula (4);
Figure 0007650820000007
(wherein R 12 , R 13 , and R 14 are the same or different and represent a hydrogen atom or a methyl group, R 15 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, R a O represents an oxyalkylene group having 2 to 18 carbon atoms, n3 represents the average addition mole number of the oxyalkylene group represented by R a O, n3 is an integer of 1 to 500, x2 is an integer of 0 to 2, and y2 is 0 or 1), and a structural unit (I) derived from an unsaturated polyalkylene glycol alkenyl ether monomer (a1) represented by the following formula (5);
Figure 0007650820000008
(wherein R 16 and R 17 are the same or different and each represents a hydrogen atom or a methyl group, R 18 represents a hydrogen atom, and X 2 represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an alkali metal, an alkaline earth metal, an ammonium group, an organic ammonium group, or an organic amine group), and a structural unit (II) derived from an unsaturated carboxylic acid monomer (b1) represented by the following formula (6);
Figure 0007650820000009
(wherein R 19 is a hydrogen atom or a methyl group, Y 2 is -NH- or -O-, R 20 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and M is a hydrogen atom, a metal atom, an ammonium group (forming an ammonium salt, i.e., SO 3 NH 4 ), or an organic amino group (forming an organic amine salt).) and the content of the structural unit (II) is more than 4 parts by mass and less than 30 parts by mass when the total of the structural unit (I), the structural unit (II), and the structural unit (III ) is 100 parts by mass is excluded.)
前記カルボン酸ヒドロキシアルキルエステル(C)は、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートであることを特徴とする請求項1に記載のセメント添加剤。 The cement additive according to claim 1, characterized in that the carboxylic acid hydroxyalkyl ester (C) is a hydroxyalkyl (meth)acrylate. 請求項1又は2に記載のセメント添加剤とセメントとを含むことを特徴とするセメント組成物。 A cement composition comprising the cement additive according to claim 1 or 2 and cement.
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