説明

不飽和モノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体およびオキシアルキレングリコール−アルケニルエーテルをベースとするコポリマー、その製造法およびその使用

不飽和モノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体、オキシアルキレングリコール−アルケニルエーテルならびに場合によりビニル系ポリアルキレングリコール−またはエステル化合物をベースとするコポリマー、ならびに無機またはビチューメン結合剤、殊にセメント、石膏、石灰、硬石膏、またはそれ以外の硫酸カルシウムベースの結合剤をベースとする、ならびに粉末状の分散結合剤をベースとする水性懸濁液のための添加剤としてのそれらの使用が記載される。本発明によるコポリマーは、良好な分散作用もしくは液化作用を、同時に際立った加工特性とともに結合剤の水性懸濁液に付与する。それ以外に、本発明に従って使用されるオキシアルキレングリコール−アルケニルエーテルは、技術的に比較的容易にならびに低コストで製造されえ、かつ比較して低い開始剤濃度を共重合に際して必要とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、不飽和モノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体およびオキシアルキレングリコール−アルケニルエーテルをベースとするコポリマー、その製造法ならびに、無機またはビチューメンの結合剤をベースとする水性懸濁液のための添加剤としてのこれらのコポリマーの使用に関する。
【0002】
水硬性結合剤の水性懸濁液に、その加工性、すなわち混練性、可塑性、噴霧性、ポンプ性または流動性の改善のために、しばしば添加剤を分散剤の形で添加することが公知である。一般にイオン性基を含有するこれらの添加剤は、固体アグロメレートを裂開させることができ、形成された粒子を分散させることができ、かつこのように特に高濃縮の懸濁液の加工性を改善することができる。この効果は、目的に合致させて、セメント、石灰ならびに硫酸カルシウムベースの水硬性結合剤をベースとする、場合によりまた有機(例えばビチューメン)成分との混合物における建築材料混合物の製造に際して、かつさらにセラミック材料、耐火材料および油田建築材料(Oelfeldbaustoffe)のために利用される。
【0003】
挙げられた結合剤をベースとするこれらの建築材料混合物を使用準備が整った加工可能な形に変えるために、一般に後続の水和−もしくは硬化処理のために必要とされる量よりはるかに多い塑性水量(Anmachwasser)が不可欠とされる。後で蒸発する過剰の水によって形成される建築物中の空洞部分により、機械的な強度および安定度が著しく悪化することになる。
【0004】
所定の加工コンシステンシーにおいてこの過剰の水割合を減少させるためにおよび/または所定の水/結合剤の比において加工性を改善するために、一般的に減水剤または流動剤と呼ばれる添加剤が使用される。このような剤として、特に、ナフタリン−またはアルキルナフタリンスルホン酸(EP−A214412を参照のこと)もしくはスルホン酸基を含有するメラミン−ホルムアルデヒド樹脂(DE−PS1671017を参照のこと)をベースとする重縮合生成物が公知である。
【0005】
これらの添加剤における欠点は、その際立った液化作用が、殊にコンクリート建築において短期間にわたってしか保持されないという事実である。短時間でのコンクリート混合物の加工性の低下("スランプロス")は、フレッシュコンクリートの製造から敷設への時間間隔が、例えば長い運搬−および輸送工程によって大きくなる場合に問題となりうる。
【0006】
付加的な問題は、このような流動剤が採鉱(Bergbau)においておよび屋内領域において(石膏ボード乾燥(Gipskartonplattentrocknung)、硬石膏流し塗りの適用(Anhydritfliessestrich-Anwendungen)、コンクリートプレキャストの製造)適用される場合に起き、そこでは、生成物中に製造条件によって含有された毒性ホルムアルデヒドが放出しえ、それにより労働衛生の相当の負荷が生じうる。この理由から、その代わりに、例えばEP−A306449に相当するマレイン酸モノエステルおよびスチレンからのホルムアルデヒド不含のコンクリート流動剤を開発することもすでに試みられていた。コンクリート混合物の流動作用は、この添加剤を用いて十分に長い時間間隔にわたって維持されうるが、しかしながら元々存在する非常に高い分散作用は、流動剤の水性配合物の貯蔵後にポリマーのエステルの加水分解によって非常に速く失われる。
【0007】
この問題は、EP−A373621に相当するアルキルポリエチレングリコールアリルエーテルおよび無水マレイン酸からの流動剤の場合には発生しない。しかしながら前で記載されたものと類似した生成物は、不所望にも高い割合の空気孔をコンクリート混合物中に導入する表面活性化合物であり、その結果、硬化された建築材料の強度および安定度において損失が生じる。
【0008】
この理由から、これらのポリマー化合物の水溶液に、抑泡剤、例えばトリブチルホスフェート、シリコーン誘導体および種々の水不溶性アルコールを固体含量に対して0.1〜2質量%の濃度範囲内で添加することが不可欠である。これらの成分の混入および相応する組成物の貯蔵安定性の均一な形の保持は、これらの抑泡剤がエマルジョンの形で添加される時ですらかなり難しい状況に陥る。
【0009】
消泡性または空気流入を抑制する(antilufteinfuehrenden)構造単位をコポリマー中に完全にまたは少なくとも部分的に組み入れることによって、DE19513126A1に記載される解離の問題が解決されうる。
【0010】
しかしながらここで記載されるコポリマーの高い作用および少ない"スランプロス"により、コンクリートの24時間強度がしばしば不十分なものになることがわかった。またこのようなコポリマーは殊に、できるだけ少ない水割合でとりわけ密に接合された、従って強度が高くかつ安定度の高いコンクリートが作製され、かつ硬化処理を促進するための蒸気硬化(プレキャスト産業(Fertigteilindustrie))が省かれるべき場合には最適な特性を有さない。
【0011】
この問題の解決のために、DE19926611A1に従って、少ない計量供給で高濃度の建築材料混合物の加工性を実地に即して長く保持しえ、建築材料の硬化された状態において水/結合剤の比の極端な低下によって同時に安定度が高められた、不飽和モノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体およびオキシアルキレングリコール−アルケニルエーテルのコポリマーが提案されていた。しかしながら相応するコポリマーは、比較的短いポリマー鎖および比較して低い平均分子量でしか製造されえないことは欠点であることが明らかとなっており、そのためこれらのコポリマーの分散作用はこれまで最適なものではなかった。
【0012】
従って本発明の基礎をなす課題は、従来技術に相当する挙げられた欠点を有さずに、むしろ長いポリマー鎖および高い平均分子量に基づき改善された分散−もしくは液化作用を有する新規のコポリマーを提供することであった。
【0013】
この課題は、本発明に従って、請求項1に相当するコポリマーによって解決された。すなわち意想外にも、不飽和モノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体およびオキシアルキレングリコール−アルケニルエーテルをベースとする本発明に従う生成物が非常に良好な分散−もしくは液化作用を、同時に際立った加工特性とともに結合剤の水性懸濁液に付与することがわかった。それ以外に、本発明に従って使用されるオキシアルキレングリコール−アルケニルエーテルが技術的に比較的簡単にならびに低コストで製造されえ、かつ共重合に際して比較して低い開始剤濃度を必要とすることは、同様に予測可能なことではなかった。
【0014】
本発明に相当するコポリマーは、有利には構造基(Baugruppen)a)、b)、場合によりc)および場合によりd)を含有し、さらに他の構造基を含有しない。第一の構造基a)は、一般式(Ia)および/または(Ib)
【化1】

を有するモノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体である。
【0015】
モノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体(Ia)の場合、Rは、水素またはC原子1〜20個を有する脂肪族炭化水素基、有利にはメチル基である。Xは、H、−COOM、−CO−O−(C2mO)−Rまたは−CO−NH−(C2mO)−Rを意味し、M、a、m、nおよびRに関しては以下の意味を有する。
【0016】
Mは、水素、一価または二価の金属カチオン(有利には、ナトリウム−、カリウム−、カルシウム−またはマグネシウムイオン)、アンモニウム、有機アミン基を意味し、ならびにMが一価または二価のカチオンであるかどうかに応じてa=1/2または1である。有機アミン基として、第一級、第二級または第三級C1〜20−アルキルアミン、C1〜20−アルカノールアミン、C5〜8−シクロアルキルアミンおよびC8〜14−アリールアミンから誘導される、有利には置換されたアンモニウム基が使用される。相当するアミンの例は、プロトン化された(アンモニウム)形のメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、フェニルアミン、ジフェニルアミンである。
【0017】
は、水素、C原子1〜20個を有する脂肪族炭化水素基、C原子5〜8個を有する脂環式炭化水素基、C原子6〜14個を有するアリール基を意味し、それは場合によりさらに置換されていてよく、m=2〜4ならびにn=0〜200、有利には1〜150である。この場合、脂肪族炭化水素は、線状または分岐状ならびに飽和または不飽和であってよい。有利なシクロアルキル基としてシクロペンチル基またはシクロヘキシル基が、有利なアリール基としてフェニル基またはナフチル基が考えられるべきであり、それらは殊にさらにヒドロキシル−、カルボキシル−またはスルホン酸基によって置換されていてよい。
【0018】
式(Ia)に従うモノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体の代わりにまたは該誘導体の他に、構造基a)は式(Ib)に相当する環式の形でも存在してよく、その際、Y=O(酸無水物)またはNR(酸イミド)であってよく、Rに関しては上で示された意味を有する。
【0019】
第二の構造基b)は、式(II)
【化2】

[式中、R=H、C原子1〜6個を有する脂肪族炭化水素基、R=C原子1〜6個を有する脂肪族炭化水素基、C原子5〜8個を有する脂環式炭化水素基ならびにフェニル、R=H、C原子1〜5個を有する脂肪族炭化水素基、R、R=互いに無関係にH、C原子1〜6個を有する脂肪族炭化水素基、p=0〜3、q+r=0〜500であり、かつRは上で挙げられた意味を有する]
に相当する。
【0020】
有利な一実施態様に従って、式(II)中のpは0であってよい;すなわち、それはビニルポリアルコキシレートである。
【0021】
第三の構造基c)は、式(IIIa)または(IIIb)
【化3】

に相当する。
【0022】
式(IIIa)において、それがアクリル−またはメタクリル酸誘導体であるかに応じて、R=HまたはCHであってよい。この場合、Qは、−H、−COOMまたは−COORを意味してよく、その際、aおよびMは上で言及された意味を有し、かつRは、C原子3〜20個を有する脂肪族炭化水素基、C原子5〜8個を有する脂環式炭化水素基またはC原子6〜14個を有するアリール基であってよい。脂肪族炭化水素基は、同様に線状または分岐状、飽和または不飽和であってよい。他方で、有利な脂環式炭化水素基はシクロペンチル−またはシクロヘキシル基であり、および有利なアリール基はフェニル−またはナフチル基である。T=−COORの場合、Q=−COOMまたは−COORである。TおよびQ=−COORである場合には、相当する構造基はジカルボン酸エステルから誘導される。
【0023】
これらのエステル構造単位の他に、構造基c)はなお他の疎水性の構造要素を有してよい。これには、
【化4】

を有するポリプロピレンオキシド−もしくはポリプロピレンオキシド−ポリエチレンオキシド誘導体が含まれる。この場合、xは1〜150の値をとり、およびyは0〜15の値をとる。この場合、アルキレンオキシド誘導体は、原子団Uを介して式(IIIa)に相当する構造基c)のアルキル基と結合されていてよく、その際、U=−CO−NH−、−O−または−CH−O−であってよい。これは、式(IIIa)に相当する構造基のアミド−、ビニル−またはアリルエーテルである。この場合、他方でR10は、R(Rの意味は上記を参照)または
【化5】

であってよく、その際、U=−NH−CO−、−O−、または−OCH−を意味してよく、かつQは上で記載された意味を有する。これらの化合物は、式(IIIa)に相当する二官能性のアルケニル化合物のポリアルキレンオキシド誘導体である。
【0024】
さらに他の疎水性の構造要素として、構造基c)はさらに、T=(CH−V−(CH−CH=CH−Rを有する式(IIIa)に従う化合物を含有してよく、その際、z=0〜4であり、かつVは−O−CO−C−CO−O−基であってよく、ならびにRは上で示された意味を有する。これは式(IIIa)に従う相当する二官能性のエチレン化合物であり、それは式−O−CO−C−CO−O−のエステル基を介して互いに結合されており、かつその際、エチレン基1個のみが共重合された。これらの化合物は、相当するジアルケニルフェニル−ジカルボン酸エステルから誘導される。
【0025】
本発明の範囲内で、二官能性のエチレン化合物のエチレン基1個のみならず、2個を共重合することも可能である。これは式(IIIb)
【化6】

[式中、R、Vおよびzは、すでに記載された意味を有する]に相当する構造基に本質的に相当する。
【0026】
コポリマーが式(Ia)および/または(Ib)の構造基10〜90モル%、式(II)の構造基1〜89モル%、式(IIIa)および/または(IIIb)の構造基0〜10モル%を含有することは、本発明にとって本質的とされるべきである。
【0027】
有利には、これらのポリマーは、式(Ia)および/または(Ib)の構造基40〜75モル%、式(II)の構造基20〜55モル%、式(IIIa)および/または(IIIb)の構造基1〜5モル%を含有する。
【0028】
有利な一実施態様に従って、本発明によるコポリマーは付加的にさらに、構造基a)〜c)の合計に対して、ビニル−または(メタ−)アクリル酸誘導体、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、エチレン、プロピレン、イソブテン、N−ビニルピロリドン、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、ビニルスルホン酸またはビニルホスホン酸をベースとするモノマーに基づく構造d)を50モル%まで、殊に20モル%まで含有する。
【0029】
有利なモノマーの(メタ−)アクリル酸誘導体は、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、AMPS、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、ブチルアクリレートまたはシクロヘキシルアクリレートである。
【0030】
コポリマー中で繰り返される構造単位の数は制限されていない。しかしながら、5000〜100000g/モルの平均分子量に調整することがとりわけ有利であるとわかった。
【0031】
本発明に従うコポリマーの製造は種々の仕方で行われうる。この場合に重要なのは、不飽和モノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体10〜90モル%、オキシアルキレン−アルケニルエーテル1〜89モル%ならびにビニル系ポリアルキレングリコール−またはエステル化合物0〜10モル%を、ラジカル開始剤を用いて重合することである。
【0032】
式(Ia)もしくは(Ib)の構造基を形成する不飽和モノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体として、有利にはアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸またはフマル酸が使用される。
【0033】
アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸またはフマル酸の代わりに、それらの一価または二価の金属塩、有利にはナトリウム−、カリウム−、カルシウム−またはアンモニウム塩も使用されうる。
【0034】
アクリル−、メタクリル−、マレイン酸−またはフマル酸誘導体として、特に、一般式HO−(C2mO)−R[式中、R=H、C原子1〜20個を有する脂肪族炭化水素基、C原子5〜8個を有する脂環式炭化水素、場合により置換されたC原子6〜14個を有するアリール基ならびにm=2〜4およびn=0〜200]のポリアルキレングリコールとのそれらのエステルが使用される。
【0035】
アリール基上の有利な置換基は、−OH−、
【化7】

である。
【0036】
マレイン酸の代わりに、その無水物またはイミドも使用されうる。式(Ia)および(Ib)の誘導体は、無水物またはイミドおよび遊離酸の混合物としても存在してよく、かつ有利には40〜75モル%の量で使用される。
【0037】
本発明に従うコポリマーを製造するための本発明にとって本質的な第二の成分はオキシアルキレングリコール−アルケニルエーテルであり、それは有利には20〜55モル%の量で使用される。式(V)
【化8】

に相当する有利なオキシアルキレングリコール−アルケニルエーテルの場合、R=HまたはC原子1〜6個を有する脂肪族炭化水素基、RはC原子1〜6個を有する脂肪族炭化水素基、C原子5〜8個を有する脂環式炭化水素基ならびにフェニルであり、R=H、C原子1〜5個を有する脂肪族炭化水素基、RおよびR=互いに無関係にH、C原子1〜6個を有する脂肪族炭化水素基、p=0〜3、q+r=0〜500であり、その一方、Rは上で挙げられた意味を有する。この場合、プロペニルオキシポリアルキレングリコール誘導体の使用がとりわけ有利であることがわかり、それは相当するアリルポリエーテルの転位によって非常に簡単に製造されうる。
【0038】
構造基c)を導入するための第三の任意の成分として、有利にはビニル系ポリアルキレングリコール−またはエステル化合物1〜5モル%が使用される。有利なビニル系ポリアルキレングリコール化合物として、式(VI)
【化9】

[式中、Qは、有利には−H、または−COOM、R=H、CHおよびU=−CO−NH−、−O−または−CHO−であってよく、すなわち、それは相当するポリアルキレングリコール誘導体の酸アミド−、ビニル−またはアリルエーテルである]に相当する誘導体が使用される。xの値は1〜150であり、およびyの値は0〜15である。他方でR10は、Rであるかまたは
【化10】

を意味するかのどちらかであってよく、その際、U=−NH−CO−、−O−ならびに−OCH−およびQ=−COOM、および有利には−Hである。
【0039】
10=RおよびRが有利にはHである場合、ポリアルキレングリコール−モノアミドもしくは相当するアクリル−(Q=H、R=H)、メタクリル−(Q=H、R=CH)またはマレイン酸−(Q=−COOM−、R=H)誘導体のエーテルである。そのようなモノマーの例は、マレイン酸−N−(メチルポリプロピレングリコール−)モノアミド、マレイン酸−N−(メトキシポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコール−)モノアミド、ポリプロピレングリコール−ビニルエーテルおよびポリプロピレングリコール−アリルエーテルである。
【0040】
10≠Rの場合、二官能性のビニル化合物であり、そのポリアルキレングリコール誘導体はアミド−またはエーテル基(−O−もしくは−OCH−)を介して互いに結合されている。そのような化合物の例は、ポリプロピレングリコール−ビス−マレインアミド酸、ポリプロピレングリコールジアクリルアミド、ポリプロピレングリコールジメタクリルアミド、ポリプロピレングリコールジビニルエーテル、ポリプロピレングリコールジアリルエーテルである。
【0041】
本発明の範囲内のビニル系エステル化合物として、有利には式(VII)
【化11】

[式中、Q=−COOMまたは−COORを意味し、およびRはC原子3〜20個を有する脂肪族炭化水素基、C原子5〜8個を有する脂環式炭化水素基ならびにC原子6〜14個を有するアリール基であってよく;aおよびMは上で挙げられた意味を有する]に相当する誘導体が使用される。そのようなエステル化合物の例は、ジ−n−ブチルマレイネートもしくは−フマレートまたはモノ−n−ブチルマレイネート−もしくは−フマレートである。
【0042】
さらに、式(VIII)
【化12】

[式中、zはまた0〜4であってよく、およびRは既存の意味を有する]に相当する化合物も使用されうる。この場合、Vは、−O−CO−C−CO−O−を意味する。これらの化合物は、例えばジアルケニルフタル酸誘導体である。そのようなフタル酸誘導体の典型的な一例は、ジアリルフタレートである。
【0043】
構造基c)を形成する化合物の分子量は幅広い範囲内で変化されえ、かつ有利には150〜10000の間にある。
【0044】
本発明に従って、有利な一実施態様により、構造基a)〜c)の合計に対してなお50モル%まで、有利には20モル%まで、上で記載されたようなさらに他のモノマーが使用されうる。
【0045】
本発明に相当するコポリマーは、通常の方法により製造されうる。特別な一利点は、本発明に従って溶剤なしでまたはしかし水溶液中で作業されうるという点である。いずれの場合においても、それは無圧の、従って安全技術的に問題のない反応である。
【0046】
方法が水溶液中で実施される場合、重合は20〜100℃で通常のラジカル開始剤を用いて行われ、その際、水溶液の濃度は、有利には30〜50質量%に調整される。有利な一実施態様に従って、この場合、ラジカル重合は酸性pH領域内で、殊に4.0〜6.5のpH値で実施されえ、その際、収率を非常に強く損ねるとされる、懸念されたエーテル分解が生じることなく、従来の開始剤、例えばHが用いられうる。
【0047】
有利には、本発明による方法の場合、構造基a)を形成する不飽和モノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体は、部分中和された形で水溶液中に、有利には重合開始剤と一緒に装入され、かつ受器(Vorlage)中で必要な反応温度に達したらすぐに残りのモノマーが計量供給されるように作業される。有利には過酸化物系開始剤の活性閾値を下げうる重合助剤は、共重合が比較的低い温度で進行しうるように別個に添加される。さらに他の有利な一実施態様に従って、不飽和モノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体はラジカル形成剤としても、別個にまたは一緒に供給して反応器受器に計量供給されえ、それによって熱排出の問題は理想的な形で解決されうる。
【0048】
他方において、構造基b)を形成するポリオキシアルキレングリコール−アルケニルエーテルを装入し、かつモノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体(構造基a))を、モノマー単位の均一な分布がポリマー鎖を介して達成されるように計量供給することも可能である。
【0049】
使用される重合開始剤、−活性化剤およびそれ以外の助剤、例えば分子量調節剤の種類は比較的問題がなく、すなわち、開始剤として通常のラジカル供与体、例えば過酸化水素、ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二硫酸カリウムまたはペルオキソ二硫酸アンモニウム、t−ブチルヒドロペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、ナトリウムペルオキシド、2,2'−アゾビス−(2−アミジノプロパン)−ジヒドロクロリド、アゾビス(イソブチロニトリル)等が使用される。レドックス系が使用される場合、上で挙げられた開始剤は還元作用のある活性化剤と組み合わせられる。この種の還元剤の例は、鉄(II)塩、ナトリウムヒドロキシメタンスルフィナート−二水和物、アルカリ金属スルフィン酸塩および−メタ重亜硫酸塩、次亜リン酸ナトリウム、ヒドロキシルアミンヒドロクロリド、チオ尿素等である。
【0050】
本発明に従うコポリマーの特別な一利点は、それが溶剤なしでも製造されうるという事実であり、これは通常のラジカル開始剤を用いて20〜150℃の間の温度で行われうる。この変法は経済的な理由から、本発明に従うコポリマーが水不含の形で直接その本発明による使用に供給されるべき時に殊に適用されうる。なぜなら、次いでコストの掛かる溶剤、殊に水の分離が(例えば噴霧乾燥によって)省かれうるからである。
【0051】
本発明に従うコポリマーは、無機またはビチューメン結合剤、例えばセメント、石膏、石灰、硬石膏またはそれ以外の硫酸カルシウムベースの建築材料をベースとする、または粉末状の分散結合剤をベースとする無機および有機の固体の水性懸濁液のための添加剤として顕著に適しており、その際、それは無機結合剤の質量に対して0.01〜10質量%、殊に0.1〜5質量%の量で使用される。
【0052】
以下の例は本発明をより詳細に説明する。
【0053】
実施例
製造例
実施例1
温度計、攪拌器、環流冷却器および別個に供給するための2つの入口を有する5lの二重壁反応容器中に、一般式(II)のプロペニルオキシポリエチレングリコール500.0g(1.00モル)(平均分子量500g/モル)を装入した。
ジブチルマレイネート2.28g(0.01モル)を攪拌導入し、引き続き水道水500gを添加し、その際、ビニルエーテルの強アルカリ水溶液を得た。
連続して、FeSO7HO 350mg、3−メルカプトプロピオン酸1.99gおよび50%の過酸化水素水13.00gを添加した。室温にて、引き続き3−メルカプトプロピオン酸6.21gの付加的な調節剤量を含有する、水道水350g中に溶解したアクリル酸100.87g(1.40モル)およびヒドロキシプロピルアクリレート(HPA)208.22g(1.6モル)を75分の継続時間にわたり受器混合物に添加した。これとは別個に、BrueggolitTMの2%の水溶液85mlの計量供給を100分の継続時間にわたり行い、その際、温度は最大36.5℃に上昇した。
添加の終了後、さらに10分攪拌し、かつ苛性ソーダ水溶液の添加によって6.50のpH値に調整した。コポリマーの質量平均分子量は18800g/モルであった。
【0054】
実施例2
温度計、攪拌器、環流冷却器および別個に供給するための2つの入口を有する5lの二重壁反応容器中に、一般式(II)のプロペニルオキシポリエチレングリコール500 500.0g(1.00モル)(平均分子量500g/モル)を装入した。
ジブチルマレイネート2.28g(0.01モル)を攪拌導入し、引き続き水道水500gを添加し、その際、ビニルエーテルの強アルカリ水溶液を得た。
攪拌および冷却下で、水68.6g中に溶解した(30%の溶液に相当する)無水マレイン酸29.40g(0.30モル)ならびに別個に20%の苛性ソーダ水溶液5.43gを添加し、その際、温度を30℃より下に保った。連続して、FeSO7HO 310mg、3−メルカプトプロピオン酸1.54gおよび50%の過酸化水素水11.00gを添加した。室温にて、引き続き3−メルカプトプロピオン酸5.30gの付加的な調節剤量を含有する、水道水150g中に溶解したアクリル酸100.87g(1.40モル)を75分の継続時間にわたり受器混合物に添加した。これとは別個に、BrueggolitTMの2%の水溶液72mlの計量供給を100分の継続時間にわたり行い、その際、温度は最大34.9℃に上昇した。
添加の終了後、さらに10分攪拌し、かつ苛性ソーダ水溶液の添加によって6.50のpH値に調整した。コポリマーの質量平均分子量は20100g/モルであった。
【0055】
実施例3
温度計、攪拌器、環流冷却器および別個に供給するための2つの入口を有する5lの二重壁反応容器中に、一般式(II)のプロペニルオキシポリエチレングリコール1100 1100g(1.00モル)(平均分子量1100g/モル)を溶融物として70℃で装入した。
水道水1100gを添加し、その際、ビニルエーテルの強アルカリ水溶液を得た。攪拌および冷却下で、水45.0g中に溶解した(30%の溶液に相当する)無水マレイン酸19.60g(0.20モル)ならびに別個に20%の苛性ソーダ水溶液3.62gを添加し、その際、温度を30℃より下に保った。引き続き、ブタノールで開始された単官能性のNH末端エチレンオキシド/プロピレンオキシド−ブロックポリマー(EO4、PO27;分子量1800g/モル)と無水マレイン酸とからの反応生成物36.00g(0.02モル)を短時間の集中的な撹拌下で添加し、かつ連続して、FeSO7HO 310mg、3−メルカプトプロピオン酸1.60gおよび50%の過酸化水素水11.50gを添加した。室温にて、引き続き3−メルカプトプロピオン酸5.0gの付加的な調節剤量を含有する、水道水281g中に溶解したアクリル酸93.67g(1.30モル)を75分の継続時間にわたり受器混合物に添加した。これとは別個に、BrueggolitTMの2%の水溶液72mlの計量供給を97分の継続時間にわたり行い、その際、温度は最大32.8℃に上昇した。
添加の終了後、さらに15分攪拌し、かつ苛性ソーダ水溶液の添加によって6.50のpH値に調整した。コポリマーの質量平均分子量は30300g/モルであった。
【0056】
実施例4
温度計、攪拌器、環流冷却器および別個に供給するための2つの入口を有する5lの二重壁反応容器中に、一般式(II)のプロペニルオキシポリエチレングリコール2000 2000.0g(1.00モル)(平均分子量2000g/モル)を溶融物として50℃で装入した。ジブチルマレイネート4.56g(0.02モル)を溶融物中に攪拌導入し、引き続き水道水2000gを添加し、その際、ビニルエーテルの強アルカリ水溶液を得た。
連続して、FeSO7HO 310mg、3−メルカプトプロピオン酸1.99gおよび50%の過酸化水素水12.00gを添加した。室温にて、引き続きアクリル酸144.12g(2.00モル)を水道水350gと混合したが、その際、3−メルカプトプロピオン酸4.31gの付加的な調節剤量が含有されている。これを85分の継続時間にわたり受器混合物に添加する。これとは別個に、BrueggolitTMの2%の水溶液78mlの計量供給を97分の継続時間にわたり行い、その際、温度は最大31.1℃に上昇した。
添加の終了後、さらに10分攪拌し、かつ苛性ソーダ水溶液の添加によって6.50のpH値に調整した。コポリマーの質量平均分子量は33300g/モルであった。
【0057】
実施例5
温度計、攪拌器、環流冷却器および別個に供給するための2つの入口を有する5lの二重壁反応容器中に、一般式(II)のプロペニルオキシポリエチレングリコール2000 2000g(1.00モル)(平均分子量2000g/モル)を溶融物として85℃で装入した。
引き続き、水道水2000gを添加し、その際、ビニルエーテルの強アルカリ水溶液を得た。攪拌および冷却下で、水137.2g中に溶解した(30%の溶液に相当する)無水マレイン酸58.80g(0.60モル)ならびに別個に20%の苛性ソーダ水溶液1086gを添加し、その際、温度を30℃より下に保った。
引き続き、ブタノールで開始された単官能性のNH末端エチレンオキシド/プロピレンオキシド−ブロックポリマー(EO4、PO27;分子量1800g)と無水マレイン酸とからの反応生成物36.00g(0.02モル)を短時間の集中的な撹拌下で添加した。連続して、FeSO7HO 380mg、3−メルカプトプロピオン酸2.33gおよび50%の過酸化水素水13.50gを添加した。室温にて、引き続き3−メルカプトプロピオン酸6.31gの付加的な調節剤量を含有する、水道水350g中に溶解したアクリル酸128.27g(1.78モル)を85分の継続時間にわたり受器混合物に添加した。これとは別個に、BrueggolitTMの2%の水溶液91mlの計量供給を97分の継続時間にわたり行い、その際、温度は最大30.9℃に上昇した。
添加の終了後、さらに10分攪拌し、かつ苛性ソーダ水溶液の添加によって6.50のpH値に調整した。コポリマーの質量平均分子量は31200g/モルであった。
【0058】
比較例
比較例1
実施例1で記載された通りに処理したが、しかしながら、そこで使用した一般式(II)のプロペニルオキシポリエチレングリコールの代わりに平均分子量500g/モルを有するビニルオキシブチル−ポリ(エチレングリコール)を使用した。それ以外の点では、実施例1と同じ使用量を用いた。
【0059】
比較例2
実施例5で記載された通りに処理したが、しかしながら、そこで使用した一般式(II)のプロペニルオキシポリエチレングリコール(MW=2000)の代わりに、平均分子量2000g/モルを有するビニルオキシブチル−ポリ(エチレングリコール)を使用した。
【0060】
【表1】

【0061】
使用例
使用例1
(レディーミックストコンクリート(Transportbeton)
規準に従って、コンクリート強制ミキサー(Betonzwangsmischer)中でポルトランドセメント(CEM I 42.5 R Bernburg)4.5kgを、骨材(粒度分布曲線0〜32mm)32kgおよび添加剤からの水を含む水2.7kgと混合した。添加剤の水溶液を添加し、かつ試験開始10分後もしくは40分後にDIN EN 12350−5による塑性(Ausbreitmass)の測定を行った。
エッジ長さ15×15×15cmの試験体を引き続き製造し、かつ24時間後の圧縮強さならびに空気泡の割合を(硬化されたサンプルの単位容積質量(Raumgewicht)を介して)調べた。
【0062】
【表2】

【0063】
使用例2
(プレキャストコンクリート(Fertigteilbeton))
上で記載されたようなプレキャスト配合(Fertigteilrezeptur)、しかしながらポルトランドセメント CEM I 52.5 R Bernburg 5.75kg、水2.3kgおよび骨材33kgを用いた。
【表3】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
不飽和モノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体およびオキシアルキレングリコール−アルケニルエーテルをベースとするコポリマーであって、以下の
a)式(Ia)および/または(Ib)
【化1】

[式中、
=水素またはC原子1〜20個を有する脂肪族炭化水素基
X=H、−COOM、−CO−O(C2mO)−R、−CO−NH−(C2mO)−R
M=水素、一価または二価の金属カチオン、アンモニウムイオン、有機アミン基
a=1/2または1
=水素、C原子1〜20個を有する脂肪族炭化水素基、C原子5〜8個を有する脂環式炭化水素基、C原子6〜14個を有する置換されたまたは非置換のアリール基
Y=O、NR
m=2〜4および
n=0〜200
を意味する]の構造基10〜90モル%
b)一般式(II)
【化2】

[式中、
=H、C原子1〜6個を有する脂肪族炭化水素基
=C原子1〜6個を有する脂肪族炭化水素基、C原子5〜8個を有する脂環式炭化水素基ならびにフェニル
=H、C原子1〜5個を有する脂肪族炭化水素基
、R=互いに無関係にH、C原子1〜6個を有する脂肪族炭化水素基
p=0〜3
q+r=0〜500
でありかつ
は上で挙げられた意味を有する]の構造基1〜89モル%
c)式(IIIa)および/または(IIIb)
【化3】

[式中、
Q=−H、−COOM、−COOR
T=
【化4】

、−(CH−V−(CH−CH=CH−R、Q=−COORまたはCOOMである場合に−COOR
=−CO−NH−、−O−、−CHO−
=−NH−CO−、−O−、−OCH
V=−O−CO−C−CO−O−
=H、CH
=C原子3〜20個を有する脂肪族炭化水素基、C原子5〜8個を有する脂環式炭化水素基、C原子6〜14個を有するアリール基
10=R
【化5】

z=0〜4
x=1〜150
y=0〜15ならびに
、RおよびRは上で挙げられた意味を有する]の構造基0〜10モル%
を包含する、不飽和モノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体およびオキシアルキレングリコール−アルケニルエーテルをベースとするコポリマー。
【請求項2】
付加的に、
d)モノマーがビニル−または(メタ)−アクリル酸−誘導体である、構造基(IV)0〜50モル%を含有することを特徴とする、請求項1記載のコポリマー。
【請求項3】
不飽和モノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体およびオキシアルキレングリコール−アルケニルエーテルをベースとするコポリマーであって、
a)式(Ia)および/または(Ib)
【化6】

[式中、
=水素またはC原子1〜20個を有する脂肪族炭化水素基
X=H、−COOM、−CO−O(C2mO)−R、−CO−NH−(C2mO)−R
M=水素、一価または二価の金属カチオン、アンモニウムイオン、有機アミン基
a=1/2または1
=水素、C原子1〜20個を有する脂肪族炭化水素基、C原子5〜8個を有する脂環式炭化水素基、C原子6〜14個を有する置換されたまたは非置換のアリール基
Y=O、NR
m=2〜4および
n=0〜200
を意味する]の構造基10〜90モル%
b)一般式(II)
【化7】

[式中、
=H、C原子1〜6個を有する脂肪族炭化水素基
=C原子1〜6個を有する脂肪族炭化水素基、C原子5〜8個を有する脂環式炭化水素基ならびにフェニル
=H、C原子1〜5個を有する脂肪族炭化水素基
、R=互いに無関係にH、C原子1〜6個を有する脂肪族炭化水素基
p=0〜3
q+r=0〜500
でありかつ
は上で挙げられた意味を有する]の構造基1〜89モル%
c)式(IIIa)および/または(IIIb)
【化8】

[式中、
Q=−H、−COOM、−COOR
T=
【化9】

、−(CH−V−(CH−CH=CH−R、Q=−COORまたはCOOMである場合に−COOR
=−CO−NH−、−O−、−CHO−
=−NH−CO−、−O−、−OCH
V=−O−CO−C−CO−O−
=H、CH
=C原子3〜20個を有する脂肪族炭化水素基、C原子5〜8個を有する脂環式炭化水素基、C原子6〜14個を有するアリール基
10=R
【化10】

z=0〜4
x=1〜150
y=0〜15ならびに
、RおよびRは上で挙げられた意味を有する]の構造基0〜10モル%、および
d)モノマーがビニル−または(メタ−)アクリル酸−誘導体である、構造基(IV)0〜50モル%
からなる、不飽和モノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体およびオキシアルキレングリコール−アルケニルエーテルをベースとするコポリマー。
【請求項4】
が、水素またはメチル基であることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項記載のコポリマー。
【請求項5】
Mが、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオンまたはマグネシウムイオンの群から選択された一価または二価の金属カチオンを意味することを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載のコポリマー。
【請求項6】
=フェニルである場合、フェニル基はさらにヒドロキシル基、カルボキシル基またはスルホン酸基で置換されていることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載のコポリマー。
【請求項7】
式(II)においてp=0を意味することを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載のコポリマー。
【請求項8】
式(Ia)および/または(Ib)の構造基40〜75モル%、式(II)の構造基20〜55モル%、式(IIIa)および/または式(IIIb)の構造基1〜5モル%を含有することを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項記載のコポリマー。
【請求項9】
付加的に、式(I)、(II)および(III)の構造基の合計に対して、モノマーがビニル−または(メタ−)アクリル酸−誘導体である構造基(IV)を50モル%まで、殊に20モル%まで含有することを特徴とする、請求項1から8までのいずれか1項記載のコポリマー。
【請求項10】
モノマーのビニル誘導体として、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルアセテート、ビニルプロピオネート、エチレン、プロピレン、イソブテン、N−ビニルピロリドン、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、ビニルスルホン酸またはビニルホスホン酸が使用されたことを特徴とする、請求項2または9記載のコポリマー。
【請求項11】
モノマーの(メタ−)アクリル酸誘導体として、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、AMPS、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、ブチルアクリレートまたはシクロヘキシルアクリレートが使用されたことを特徴とする、請求項2または9記載のコポリマー。
【請求項12】
5000〜100000g/モルの平均分子量を有することを特徴とする、請求項1から11までのいずれか1項記載のコポリマー。
【請求項13】
不飽和モノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体10〜90モル%、オキシアルキレングリコール−アルケニルエーテル1〜89モル%、ビニル系ポリアルキレングリコール−またはエステル化合物0〜10モル%を、ラジカル開始剤を用いて重合させることを特徴とする、請求項1から12までのいずれか1項記載のコポリマーの製造法。
【請求項14】
不飽和モノカルボン酸誘導体またはジカルボン酸誘導体40〜75モル%、オキシアルキレングリコール−アルケニルエーテル20〜55モル%およびビニル系ポリアルキレングリコール−またはエステル化合物1〜5モル%を使用することを特徴とする、請求項13記載の方法。
【請求項15】
さらに付加的に、式(I)、(II)、(III)および(IV)に従う構造基を有するモノマーに対して、ビニル−または(メタ−)アクリル酸−誘導体を50モル%まで、殊に20モル%まで共重合させることを特徴とする、請求項13または14記載の方法。
【請求項16】
重合を水溶液中で20〜100℃の温度にて実施することを特徴とする、請求項13から15までのいずれか1項記載の方法。
【請求項17】
水溶液の濃度が30〜50質量%であることを特徴とする、請求項16記載の方法。
【請求項18】
重合を溶剤なしでラジカル開始剤を用いて20〜150℃の温度にて実施することを特徴とする、請求項13から15までのいずれか1項記載の方法。
【請求項19】
無機またはビチューメン結合剤、殊にセメント、石膏、石灰、硬石膏、またはそれ以外の硫酸カルシウムベースの結合剤をベースとする、ならびに粉末状の分散結合剤をベースとする水性懸濁液のための添加剤としての、請求項1から12までのいずれか1項記載のコポリマーの使用。
【請求項20】
無機結合剤の質量に対して0.01〜10質量%、有利には0.1〜5質量%の量で使用されることを特徴とする、請求項19記載のコポリマーの使用。

【公表番号】特表2009−520843(P2009−520843A)
【公表日】平成21年5月28日(2009.5.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−546259(P2008−546259)
【出願日】平成18年12月20日(2006.12.20)
【国際出願番号】PCT/EP2006/012351
【国際公開番号】WO2007/076941
【国際公開日】平成19年7月12日(2007.7.12)
【出願人】(503343336)コンストラクション リサーチ アンド テクノロジー ゲーエムベーハー (139)
【氏名又は名称原語表記】Construction Research & Technology GmbH
【住所又は居所原語表記】Dr.−Albert−Frank−Strasse 32, D−83308 Trostberg, Germany
【Fターム(参考)】