固体状態にあるポリマー
【課題】噴霧乾燥工程や水不溶性の添加剤を必要とすることなく、固体状態で得られ、必要があれば、残渣を残すことなく水中に再溶解および／または水中に再分散させることが可能なポリマーを調製すること
【解決手段】不飽和モノカルボン酸またはジカルボン酸、または不飽和モノカルボン酸またはジカルボン酸の類似体から選択される少なくとも１種のモノマー（ａ）、および場合によっては少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマー（ｂ）から製造される少なくとも１種のポリマー（Ａ）と、一方の末端が通常の反応条件下では非反応性の末端基で終端しており、それの他方の末端がヒドロキシル官能化またはアミン官能化されている、少なくとも１種のポリマー（Ｂ）と、場合によっては少なくとも１種のアミン（Ｃ）とを反応させることによって得られる、固体状態にあるポリマー
【解決手段】不飽和モノカルボン酸またはジカルボン酸、または不飽和モノカルボン酸またはジカルボン酸の類似体から選択される少なくとも１種のモノマー（ａ）、および場合によっては少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマー（ｂ）から製造される少なくとも１種のポリマー（Ａ）と、一方の末端が通常の反応条件下では非反応性の末端基で終端しており、それの他方の末端がヒドロキシル官能化またはアミン官能化されている、少なくとも１種のポリマー（Ｂ）と、場合によっては少なくとも１種のアミン（Ｃ）とを反応させることによって得られる、固体状態にあるポリマー
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、必要があれば、残渣を残すことなく水に溶解および／または分散させることが可能な、固体状態にあるポリマーの調製とそれらの調製方法およびそれらの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリアルキレングリコールカルボキシレートが、水性分散体のための分散剤として、長年使用されてきた。それらによって、それら分散体の水分含量を劇的に減少させることが可能になった。それらのポリマーは、水溶液中で調製されるか、または水性ポリマー溶液として得られる。それらの溶液の欠点は、その輸送コストが高いことで、それは、ポリマーと共に大量の溶媒をも輸送しなければならないからである。さらに、特に水溶液の場合には、細菌による攻撃も起こりうる。水溶液は凍結の影響を受けやすく、すなわち、第１には凍結してしまう可能せいがあり、また第２には、低温の保存条件下では固体の結晶化が起こりうる。そのため、貯蔵条件には特別な配慮が必要である。ポリアルキレングリコールカルボキシレートが、たとえばアクリル系エステルの共重合に由来する、エステル基を有している場合には、その水溶液の貯蔵寿命が極めて限られるが、その理由は、それらのエステルが、特に比較的温度が高い場合には加水分解される傾向が強いからである。
【０００３】
粉体または固体のものは水溶液よりも技術的に有利であるが、それは、輸送コストが顕著に低くなり、生物学的な攻撃が少なく、また変性ポリカルボキシレート中のエステル結合が切断される可能性が低下するためにその貯蔵寿命が顕著に長くなり、そして凍結に対する敏感さが顕著に低下するからである。
【０００４】
国際公開第００１７２６３号パンフレットには、安定剤を添加してポリマー水溶液を乾燥させることによる、ポリオキシアルキレングリコールカルボキシレート系の水溶性ポリマー粉体の調製が記載されている。
【０００５】
欧州特許第１０５２２３２号明細書には、粉末状分散剤の調製が記載されていて、そこでは、ポリカルボキシレートポリマーを含有する液体に還元剤を添加し、次いでその還元剤を含む液体を乾燥、粉体化している。
【０００６】
国際公開第００４７５３３号パンフレットには、ポリエーテルカルボキシレートの中に鉱物質の保持材料を取り入れた粉末状のポリマー組成物の調製が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際特許出願公開第００１７２６３号
【特許文献２】欧州特許第１０５２２３２号
【特許文献３】国際特許出願公開第００４７５３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
固体ポリマーを溶液から乾燥させることによって調製しようとすると、追加の工程が必要となり、大量のエネルギーを消費し、高価につく。鉱物質の保持材料と混合したポリマー粉体は、再溶解化させた後で安定したポリマー水溶液を調製するには、適していない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、本発明が目的としているのは、従来技術における上記のような欠点を克服し、噴霧乾燥工程や水不溶性の添加剤を必要とすることなく、固体状態で得られ、必要があれば、残渣を残すことなく水中に再溶解および／または水中に再分散させることが可能なポリマーを調製することである。本発明によれば、特許請求項１または２で定義される固体状態にあるポリマーの手段を用いることによって、従来技術の持つ欠点を克服することが可能となることが、思いがけなくも見いだされた。
【００１０】
本発明に記載されているのは、少なくとも１種の不飽和モノカルボン酸またはジカルボン酸またはそれらの類似体（ａ）および場合によっては少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマー（ｂ）から調製される少なくとも１種のポリマーＡと、一方の末端が通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端しており、他方の末端がヒドロキシル官能化またはアミン官能化されている少なくとも１種のポリマーＢと、場合によっては少なくとも１種のアミンＣとを反応させることにより得られる、固体状態にあるポリマーである。
【００１１】
さらに、そのような固体状態にあるポリマーは、少なくとも１種の不飽和モノカルボン酸またはジカルボン酸またはそれらの類似体（ａ）と、フリーラジカル発生剤の存在下に、一方の末端が通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端しており、他方の末端がヒドロキシル官能化またはアミン官能化されているポリマーＢの少なくとも１種の不飽和エステルまたはアミド（ｃ）と、場合によっては少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマー（ｂ）とを反応させることによっても得ることができる。セメント含有システムにおける分散剤および流動化剤としての固体ポリマーの調製および使用についても記載する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明が提供するのは、不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸ならびに不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸の類似体の中から選択した少なくとも１種のモノマーａならびに場合によっては少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマーｂから調製した少なくとも１種のポリマーＡと、一方の末端が通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端しており、他方の末端がヒドロキシル官能化またはアミン官能化されている少なくとも１種のポリマーＢと、場合によっては少なくとも１種のアミンＣとを反応させることによって得られる、固体状態にあるポリマーである。
【００１３】
本発明の目的においては、「固体ポリマー（ｓｏｌｉｄ ｐｏｌｙｍｅｒ）」または「固体状態にあるポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ）」とは、室温で固体状態であり、たとえば粉体、フレーク、ペレットまたはシートであって、その形態で何の問題もなく輸送および貯蔵することが可能なポリマーのことを言う。
【００１４】
本発明の目的においては、「通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端している」という用語は、そこに存在する基が、エステル化またはアミド化に反応性を有するような官能基ではなく、逆に、もはや反応することができない基であることを意味している。通常の反応条件とは、当業者周知の、エステル化およびアミド化のための条件である。「一方の末端が終端している」化合物の場合には、一方の末端だけが、もはや反応性を有しない。
【００１５】
ポリマーＡは、少なくとも１種のモノマーａと、場合によっては少なくとも１種のモノマーｂを重合させることによって得ることができる。
【００１６】
モノマーａは、不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸、それらの類似体およびそれらの混合物からなる群より選択される。不飽和モノカルボン酸またはジカルボン酸は、好ましくはマレイン酸、イタコン酸またはクロトン酸、特にアクリル酸またはメタクリル酸である。本発明の目的においては、モノカルボン酸またはジカルボン酸の類似体とは、酸の塩、酸ハライド、酸無水物およびエステル、特にアルキルエステルを言う。
【００１７】
モノマーｂは、エチレン性不飽和モノマーからなる群より選択される。そのようなエチレン性不飽和モノマーの例を具体的に挙げれば、
・エチレン性不飽和芳香族化合物、たとえばスチレン、アルファ−メチルスチレン、
・ビニル化合物、たとえばＮ−ビニルピロリドン、酢酸ビニル、ビニルエチルエーテル、ビニルスルホン酸、ビニルカプロラクタム、
・（メタ）アリル化合物、たとえば（メタ）アリルスルホン酸、アリルグリシジルエーテル、アリルポリグリコールエーテル、
・不飽和アミドまたはニトリル、たとえばアクリロニトリルまたはアクリルアミド、
・エチレン性不飽和化合物、たとえばエチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、などがある。
【００１８】
さらにポリマーＡは、塩の形態であってもよいし、あるいは部分的に中和されているような形態であってもよい。
【００１９】
ポリマーＡを調製するには、使用する重合開始剤、重合開始助剤、重合調節剤を選択して、反応性のヒドロキシルまたはアミン官能基がポリマーＡの中に全く存在しないようにしなければならない。
【００２０】
ポリマーＡ中のモノマー構成ブロックであるａとｂのモル比は通常１００：０から２０：８０まで、好ましくは１００：０から３０：７０まで、特に９８：２から７０：３０までの範囲とする。
【００２１】
本発明の目的においては、「分子量」とは、重量平均分子量Ｍｗを指す。
【００２２】
ポリマーＡの分子量は、たとえば、１０００〜１００，０００ｇ／モル、好ましくは１０００〜５０，０００ｇ／モル、特に好ましくは２０００〜３０，０００ｇ／モル、特に２０００〜１５，０００ｇ／モルである。
【００２３】
ポリマーＢは、通常の反応条件下では反応性のない末端基で１端が終端している。ポリマーＢは、ポリアルキレングリコール骨格を有するポリマーであるのが好ましい。このポリマーＢは次式に相当するものであるのが好ましく、
Ｘ−（ＥＯ）ｘ−（ＰＯ）ｙ−（ＢｕＯ）ｚ−Ｒ
ここでｘ、ｙ、ｚはそれぞれ他とは独立して０〜２５０の範囲で、ｘ＋ｙ＋ｚ＝３またはそれ以上であり；
Ｘ＝ＯＨまたはＮＨＲ’で、ここでＲ’＝１〜２０個の炭素原子を有するアルキル、７〜２０個の炭素原子を有するアルキルアリール、またはＨであるが、好ましくはＲ’＝Ｈであり；
ＥＯ＝エチレンオキシ、ＰＯ＝プロピレンオキシ、ＢｕＯ＝ブチレンオキシまたはイソブチレンオキシであり；
そしてＲ＝１〜２０個の炭素原子を有するアルキル、または７〜２０個の炭素原子を有するアルキルアリールである。
【００２４】
ポリマーＢ中におけるエチレンオキシド（ＥＯ）、プロピレンオキシド（ＰＯ）およびブチレンオキシド（ＢｕＯ）単位は、ブロック状に配列していてもよいし、および／またはランダムに配列していてもよい。
【００２５】
ヒドロキシル末端基を含むポリマーＢの、アミン末端基を含むポリマーＢに対するモル比は、１００：０から０：１００まで、好ましくは１００：０から５：９５まで、特に１００：０から２０：８０まで、特に好ましくは１００：０から９１：９までである。
【００２６】
固体ポリマーを調製する際には、アミンＣを、アンモニア、アンモニア塩、１級、２級の直鎖状および分岐状のＣ１〜Ｃ２０−アルキルアミンならびに２級Ｃ１〜Ｃ２０−ヒドロキシアミンの中から、選択する。
【００２７】
ポリマーＡ中のカルボン酸基またはそれらの類似体の合計の、ポリマーＢ中のヒドロキシルおよびアミノ基の合計に対する比は、５０：１から１．１：１まで、好ましくは３０：１から１．１：１までである。
【００２８】
固体ポリマーを調製する際には、ポリマーＡの中のカルボン酸基またはそれらの類似体の１つあたり、０〜０．５単位、好ましくは０．０１〜０．３単位のアミンＣを使用する。
【００２９】
ポリマーＡと、ポリマーＢ、場合によってはアミンＣとの反応は、ポリマーＡ中のカルボキシレート基を少なくとも部分的にエステル化またはアミド化できるような条件下で実施する。その反応は高温下、具体的には好ましくは１４０℃から２５０℃まで、特に１５０℃から２００℃までで実施するのが好ましい。たとえばルイス酸のようなエステル化触媒を添加してもよい。生成する副生物は、反応の途中にポリマー溶融物から除去することができるが、そのためにはたとえば、空気または窒素気流、真空、または塩の沈降などの手段を使用する。
【００３０】
本発明はさらに、不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸ならびに不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸の類似体の中から選択される少なくとも１種のモノマーａを、フリーラジカル発生剤の存在下に、一方の末端が通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端しており、他方の末端がヒドロキシル官能化またはアミン官能化されているポリマーＢの不飽和エステルおよびアミドからなる群より選択される少なくとも１種のモノマーｃと、場合によっては少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマーｂとを反応させることによって得られる、固体状態にあるポリマーについても記載している。
【００３１】
モノマーａ、ｂ、およびポリマーＢは先に挙げたものである。モノマーｃは、ポリマーＢの不飽和エステルおよびアミドからなる群より選択される。モノマーｃは、α，β−不飽和カルボン酸のエステルまたはアミドであるのが好ましく、アクリル酸またはメタクリル酸のエステルまたはアミドであるのが特に好ましい。
【００３２】
上記のコポリマーにおけるモノマーａ、ｂ、ｃのモル比は、（ａ＋ｃ）：ｂ＝１００：０から３０：７０まで、好ましくは１００：０から５０：５０まで、特に９８：２から７０：３０までの条件に適合するようする。コポリマーにおけるモノマーａとｃのモル比は、ａ：ｃ＝２００：１から０．１：１まで、好ましくは１００：１から０．１：１、特に２９：１から０．１：１までの条件に適合するようにする。
【００３３】
モノマーａ、ｂおよびｃの共重合は、通常のフリーラジカル共重合法により実施することができる。好適な重合開始剤としては、たとえば有機または無機過酸化物、過酸化水素、過硫酸塩、または有機アゾ化合物などが挙げられる。分子量を調節するために、無機または有機硫黄化合物、アルデヒド、ギ酸、または無機リン化合物などのような調節剤を添加してもよい。重合を、レドックス系重合開始剤の手段により開始させることもできる。重合反応は、無溶媒または溶媒中で実施することができる。好適な溶媒の例としては、トルエン、ベンゼン、水およびそれらの混合物が挙げられるが、水が好ましい。溶媒を使用する場合には、加工する前にポリマーを溶媒から分離しなければならないが、そのような分離は、ポリマーを沈降させてから溶媒を分離したり、減圧下または常圧下に溶媒を蒸留したりすることにより、実施できる。ポリマーに熱を加えて溶融させなければならないこともある。得られたポリマー溶融物は、以下に述べるようにして加工することができる。
【００３４】
固体ポリマーを調製するには２つの方法が可能であるが、以下の方法が好ましい。
【００３５】
プロピレンオキシド（ＰＯ）およびブチレンオキシド（ＢＯ）単位を合計した重量割合が、ポリマーＢの２９重量％以下、特に２０重量％未満とするのが有利である。
【００３６】
ポリマーＢの分子量は、約１２０〜２０，０００ｇ／モル、特に約２５０〜１０，０００ｇ／モルとするのが有利である。
【００３７】
さらに、５００ｇ／モル未満の分子量を有する全部のポリマーＢの割合が、ポリマーＢ全体の７０モル％以下、好ましくは５０モル％未満、特に３０モル％未満とするのが有利である。
【００３８】
当業者ならば容易に理解するであろうが、工業的に生産される、一方の末端が通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端している単官能ポリアルキレンオキシド、すなわちポリアルキレンジオールには必ず、末端基では終端していないある程度の不純物が含まれている。 具体的には、それらは、当業者が「２官能性」と呼んでいる化合物である。ポリマーＢ中の２官能性ポリマーの重量割合は、ポリマーＢの重量を基準にして、３重量％未満、好ましくは２重量％未満、特に１重量％未満とするのが有利である。
【００３９】
特定の水溶性または水分散性物質を添加することにより、ポリマー溶融物の固化反応を促進させることが可能であることが見いだされた。そのような物質の例を挙げれば、有機または無機塩たとえば、硝酸、リン酸、亜リン酸、脂肪酸、スルホン酸、フタル酸のアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩、および有機化合物たとえば、尿素、高級アルコールたとえば、脂肪族アルコールまたはネオペンチルグリコールなどがある。それらの添加剤は、加工にかける前ならば、どの時点でポリマー溶融物に添加してもよい。
【００４０】
それらの添加剤は、好ましくは溶融させたポリマーに、固体状態にあるポリマーを基準にして、０から５重量％までの量で添加する。
【００４１】
本発明の目的においては、「ポリマー溶融物を加工する前に」という表現は、ポリマー溶融物を固化させる前に実施する、ポリマー調製の際の全ての加工工程を指している。
【００４２】
反応が終了した時点で反応器の中に存在するポリマー溶融物は、容器に小分けして、そこで放冷固化させる。それらの固体ポリマーさらに加工するために再び溶融させて、追加の加工をすることもできる。
【００４３】
しかしながら、反応が終了した時点で反応器の中に存在するポリマー溶融物はさらに、連続的またはバッチ法により、取り扱いやすい固体を製造するのに適した当業者公知の手段を用いて、加工することも可能である。たとえば、それらをキャスティングしてシートを形成させ、その形態で固化させた後で、たとえば細断、微粉砕またはペレット化により、細かくすることができる。この固化工程は、冷却することにより加速させることもできる。ポリマー溶融物のさらなる加工のまた別な例としては、ポリマー溶融物を、たとえば冷却浴およびチョッパーの手段を用いることにより、直接ペレット化することも可能である。
【００４４】
本発明の好ましい実施態様においては、これら固体ポリマーを、無機または有機分散体のための分散剤として使用することができる。そのような分散体の例を挙げれば、炭酸カルシウム分散体、染料分散体、セッコウプラスタースラリー、水硬性結合剤の分散体、または石炭スラリー、などがある。
【００４５】
より好ましい実施態様においては、これら固体ポリマーは、水硬性結合剤または、水硬性結合剤と潜在的な水硬性結合剤との混合物を含む分散体のための分散剤として使用することができる。そのような分散剤は、コンクリート技術においては、流動化剤と呼ばれている。水硬性結合剤とは、たとえば、セメント、スラグ、焼セッコウまたは無水セッコウなどである。潜在的な水硬性結合剤としては、たとえば、ポゾランまたはフライアッシュが挙げられる。１つの具体的な用途としては、出来合い（ｒｅａｄｙ−ｔｏ−ｕｓｅ）のモルタルにおける流動化剤としての使用がある。
【００４６】
本発明の新規な固体状態にあるポリマーは、分散させる対象の物質の中にたとえば粉体またはペレットとして、直接混合して使用することもできるし、あるいは、分散させる対象の物質が微粉砕しなければならないようなものならば、その固体ポリマーを、場合によっては、その分散させる対象の物質に添加してから微粉砕工程にかけてもよい。しかしながら、固体ポリマーを水に溶解させてから、水溶液として使用することも可能である。
【００４７】
その他の添加剤を、好ましくはポリマー溶融物を加工するより前に、固体ポリマーに添加することもできる。そのような添加剤としては、たとえば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、アンモニウム、Ｃ１〜Ｃ２−アルキルアミンのようなアルカリ類、その他の分散剤たとえば、スルホネート化ナフタレン縮合物、スルホネート化メラミン縮合物、リグノスルホネート、ポリアクリレート、その他のポリカルボキシレート、または水硬性結合剤のための硬化抑制剤および／または硬化促進剤、粘度調節剤、界面活性剤または消泡剤のような表面活性物質、または収縮抑制剤などが挙げられる。
【実施例】
【００４８】
ポリマーＡとポリマーＢとの反応による調製（実施例ＰＡ−１〜ＰＡ−５）
本発明によるポリマーＰＡ−１のための調製方法
１６０ｇのポリアクリル酸（分子量：４５００）の５０パーセント強度の水溶液および５．０ｇの５Oパーセント強度の硫酸を、機械的撹拌器、温度計、ガス注入チューブおよび蒸留用付属器具を備えた丸底フラスコの中に加える。その混合物を５０℃に加温し、４００ｇのポリエチレングリコールモノメチルエーテル（分子量：２０００）を添加する。その混合物を、Ｎ２気流下で１６０℃に加熱する。混合物中に存在していた水および反応による水を、Ｎ２気流下で連続的に留去する。４時間後には、１．５ミリモルＨ＋／ｇの酸価となるので、そのポリマー溶融物を、実験台の加熱していないセラミック板の上に置いた直径約１００ｍｍ、高さ約７ｍｍのアルミニウム皿の中に注入して、放冷固化させる。
【００４９】
ポリマーＰＡ−２〜ＰＡ−５は、表ａに示した出発物質と反応時間を用いて、ポリマーＰＡ−１と同様な方法により調製した。
【００５０】
比較例ポリマーＣＡ−１およびＣＡ−２のための調製方法
比較例ポリマーＣＡ−１およびＣＡ−２を、表ｂに示した出発物質と反応時間を用いて、ポリマーＰＡ−１と同様な方法により調製した。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
ポリマーＰＡ１〜ＰＡ５は、冷却して固化させた後、何の問題もなく皿から板状物として取り外すことができ、小片に破砕することができたが、それらには粘着性は無かった。
【００５４】
比較例ポリマーＣＡ−１およびＣＡ−２は、室温に２４時間置き、さらに６℃で２４時間置いた後でも、粘稠で、依然として粘着性があった。
【００５５】
モノマーａとモノマーｃ、および場合によってはモノマーｂの反応のための調製方法
本発明によるポリマーのための調製方法（実施例ＰＣ−１）
７０ｇの脱イオン水を、機械的撹拌器、温度計および還流冷却器を備えた５００ｍＬ丸底フラスコ中に入れ、７５〜８０℃に加温する。その温度になったら直ぐに、モノマー混合物（１２１．２ｇのメタクリル酸のポリエチレングリコール５０００モノメチルエーテルとのエステル、１２．１ｇのメタクリル酸および１４０ｇの水からなる）と４０ｇの水に溶解した３．１ｇのペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液とを、別々の定量ポンプを使用して同時に、４時間かけて計量仕込みする。開始直後および１５分ごとに、全量１．４ｇのチオ乳酸を８回にわけて添加する。次いで、５．０ｇの水に溶解させた０．８ｇのペルオキソ二硫酸ナトリウムを添加して、７５〜８０℃で重合を継続し、過酸化物試験がマイナスになるまで続ける。６．４ｇのＮａＯＨ（５０％強度）を添加してｐＨを４．７に維持する。次いで還流冷却器を蒸留用付属器具に取り替えて、水を留去する。その粘稠なポリマー溶融物を、実験台の加熱していないセラミック板の上に置いた直径約１００ｍｍ、高さ約７ｍｍのアルミニウム皿の中に注入して、放冷固化させる。
【００５６】
比較例ポリマーのための調製方法（比較例ＣＣ−１）
９２．０ｇの脱イオン水を、機械的撹拌器、温度計および還流冷却器を備えた５００ｍＬ丸底フラスコ中に入れ、８５〜９０℃に加温する。その温度になったら直ぐに、モノマー混合物（１０３．０ｇのメタクリル酸のポリエチレングリコール５００モノメチルエーテルとのエステル、４４．７ｇのメタクリル酸および１１０ｇの水からなる）、３９．０ｇの水に溶解させた４．６ｇのピロ亜硫酸塩ナトリウム溶液、および４０．０ｇの水に溶解させた５．７ｇのペルオキソ二硫酸ナトリウムの溶液を、別々の定量ポンプを使用して同時に、２時間かけて計量仕込みする。次いでその混合物を８５〜９０℃で反応を継続し、過酸化物試験がマイナスになるまで続ける。次いで還流冷却器から蒸留用付属器具に取り替えて、水を留去する。そのポリマー溶融物を、実験台の加熱していないセラミック板の上に置いた直径約１００ｍｍ、高さ約７ｍｍのアルミニウム皿の中に注入して、放冷固化させる。
【００５７】
ポリマーＰＣ−１は、冷却して固化させた後、何の問題もなく皿から板状物として取り外すことができ、小片に破砕することができたが、それらには粘着性は無かった。比較例ポリマーＣＣ−１は、２４時間後でも固体にはならず、柔らかいままであった。
【００５８】
ポリマー溶融物の固化反応のための促進剤として水酸化カルシウムを使用する実施例
ポリマーＰＡ−１の調製を、同じバッチサイズで繰り返す。そのポリマー溶融物を冷却して１００℃とし、２重量パーセントの水酸化カルシウム粉体を添加して、５分間よく混合する。次いでそのポリマー溶融物を、金属シートの上に注ぎだし、放冷固化させる。固体ポリマーの硬度は、ショアーＡ硬度試験用計測器、ＤＩＮ５３５０５を用いて試験した。水酸化カルシウム粉体を添加すると、それを添加しない場合に比較して、顕著によい速やかに固化が起きるが、それについては表ｃに示した。
【００５９】
【表３】
【００６０】
表ｃから判るように、水酸化カルシウムを添加することによって、ポリマーは１５分後には固体状態となるが、無添加では６０分経過してやっと同じ状態に達する。
【００６１】
固体ポリマーから水性ポリマー溶液を調製する実施例
３０ｇの固体ポリマーＰＡ−１を７０ｇの水に溶解させる。透明で、黄みがかったポリマー溶液が得られる。
【００６２】
２重量パーセントの水酸化カルシウム粉体を添加して固化させた固体ポリマーＰＡ−１の３０ｇを７０ｇの水に溶解させる。濁った、黄みがかったポリマー溶液が得られる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、必要があれば、残渣を残すことなく水に溶解および／または分散させることが可能な、固体状態にあるポリマーの調製とそれらの調製方法およびそれらの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリアルキレングリコールカルボキシレートが、水性分散体のための分散剤として、長年使用されてきた。それらによって、それら分散体の水分含量を劇的に減少させることが可能になった。それらのポリマーは、水溶液中で調製されるか、または水性ポリマー溶液として得られる。それらの溶液の欠点は、その輸送コストが高いことで、それは、ポリマーと共に大量の溶媒をも輸送しなければならないからである。さらに、特に水溶液の場合には、細菌による攻撃も起こりうる。水溶液は凍結の影響を受けやすく、すなわち、第１には凍結してしまう可能せいがあり、また第２には、低温の保存条件下では固体の結晶化が起こりうる。そのため、貯蔵条件には特別な配慮が必要である。ポリアルキレングリコールカルボキシレートが、たとえばアクリル系エステルの共重合に由来する、エステル基を有している場合には、その水溶液の貯蔵寿命が極めて限られるが、その理由は、それらのエステルが、特に比較的温度が高い場合には加水分解される傾向が強いからである。
【０００３】
粉体または固体のものは水溶液よりも技術的に有利であるが、それは、輸送コストが顕著に低くなり、生物学的な攻撃が少なく、また変性ポリカルボキシレート中のエステル結合が切断される可能性が低下するためにその貯蔵寿命が顕著に長くなり、そして凍結に対する敏感さが顕著に低下するからである。
【０００４】
国際公開第００１７２６３号パンフレットには、安定剤を添加してポリマー水溶液を乾燥させることによる、ポリオキシアルキレングリコールカルボキシレート系の水溶性ポリマー粉体の調製が記載されている。
【０００５】
欧州特許第１０５２２３２号明細書には、粉末状分散剤の調製が記載されていて、そこでは、ポリカルボキシレートポリマーを含有する液体に還元剤を添加し、次いでその還元剤を含む液体を乾燥、粉体化している。
【０００６】
国際公開第００４７５３３号パンフレットには、ポリエーテルカルボキシレートの中に鉱物質の保持材料を取り入れた粉末状のポリマー組成物の調製が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際特許出願公開第００１７２６３号
【特許文献２】欧州特許第１０５２２３２号
【特許文献３】国際特許出願公開第００４７５３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
固体ポリマーを溶液から乾燥させることによって調製しようとすると、追加の工程が必要となり、大量のエネルギーを消費し、高価につく。鉱物質の保持材料と混合したポリマー粉体は、再溶解化させた後で安定したポリマー水溶液を調製するには、適していない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、本発明が目的としているのは、従来技術における上記のような欠点を克服し、噴霧乾燥工程や水不溶性の添加剤を必要とすることなく、固体状態で得られ、必要があれば、残渣を残すことなく水中に再溶解および／または水中に再分散させることが可能なポリマーを調製することである。本発明によれば、特許請求項１または２で定義される固体状態にあるポリマーの手段を用いることによって、従来技術の持つ欠点を克服することが可能となることが、思いがけなくも見いだされた。
【００１０】
本発明に記載されているのは、少なくとも１種の不飽和モノカルボン酸またはジカルボン酸またはそれらの類似体（ａ）および場合によっては少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマー（ｂ）から調製される少なくとも１種のポリマーＡと、一方の末端が通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端しており、他方の末端がヒドロキシル官能化またはアミン官能化されている少なくとも１種のポリマーＢと、場合によっては少なくとも１種のアミンＣとを反応させることにより得られる、固体状態にあるポリマーである。
【００１１】
さらに、そのような固体状態にあるポリマーは、少なくとも１種の不飽和モノカルボン酸またはジカルボン酸またはそれらの類似体（ａ）と、フリーラジカル発生剤の存在下に、一方の末端が通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端しており、他方の末端がヒドロキシル官能化またはアミン官能化されているポリマーＢの少なくとも１種の不飽和エステルまたはアミド（ｃ）と、場合によっては少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマー（ｂ）とを反応させることによっても得ることができる。セメント含有システムにおける分散剤および流動化剤としての固体ポリマーの調製および使用についても記載する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明が提供するのは、不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸ならびに不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸の類似体の中から選択した少なくとも１種のモノマーａならびに場合によっては少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマーｂから調製した少なくとも１種のポリマーＡと、一方の末端が通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端しており、他方の末端がヒドロキシル官能化またはアミン官能化されている少なくとも１種のポリマーＢと、場合によっては少なくとも１種のアミンＣとを反応させることによって得られる、固体状態にあるポリマーである。
【００１３】
本発明の目的においては、「固体ポリマー（ｓｏｌｉｄ ｐｏｌｙｍｅｒ）」または「固体状態にあるポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｌｉｄ ｓｔａｔｅ）」とは、室温で固体状態であり、たとえば粉体、フレーク、ペレットまたはシートであって、その形態で何の問題もなく輸送および貯蔵することが可能なポリマーのことを言う。
【００１４】
本発明の目的においては、「通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端している」という用語は、そこに存在する基が、エステル化またはアミド化に反応性を有するような官能基ではなく、逆に、もはや反応することができない基であることを意味している。通常の反応条件とは、当業者周知の、エステル化およびアミド化のための条件である。「一方の末端が終端している」化合物の場合には、一方の末端だけが、もはや反応性を有しない。
【００１５】
ポリマーＡは、少なくとも１種のモノマーａと、場合によっては少なくとも１種のモノマーｂを重合させることによって得ることができる。
【００１６】
モノマーａは、不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸、それらの類似体およびそれらの混合物からなる群より選択される。不飽和モノカルボン酸またはジカルボン酸は、好ましくはマレイン酸、イタコン酸またはクロトン酸、特にアクリル酸またはメタクリル酸である。本発明の目的においては、モノカルボン酸またはジカルボン酸の類似体とは、酸の塩、酸ハライド、酸無水物およびエステル、特にアルキルエステルを言う。
【００１７】
モノマーｂは、エチレン性不飽和モノマーからなる群より選択される。そのようなエチレン性不飽和モノマーの例を具体的に挙げれば、
・エチレン性不飽和芳香族化合物、たとえばスチレン、アルファ−メチルスチレン、
・ビニル化合物、たとえばＮ−ビニルピロリドン、酢酸ビニル、ビニルエチルエーテル、ビニルスルホン酸、ビニルカプロラクタム、
・（メタ）アリル化合物、たとえば（メタ）アリルスルホン酸、アリルグリシジルエーテル、アリルポリグリコールエーテル、
・不飽和アミドまたはニトリル、たとえばアクリロニトリルまたはアクリルアミド、
・エチレン性不飽和化合物、たとえばエチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、などがある。
【００１８】
さらにポリマーＡは、塩の形態であってもよいし、あるいは部分的に中和されているような形態であってもよい。
【００１９】
ポリマーＡを調製するには、使用する重合開始剤、重合開始助剤、重合調節剤を選択して、反応性のヒドロキシルまたはアミン官能基がポリマーＡの中に全く存在しないようにしなければならない。
【００２０】
ポリマーＡ中のモノマー構成ブロックであるａとｂのモル比は通常１００：０から２０：８０まで、好ましくは１００：０から３０：７０まで、特に９８：２から７０：３０までの範囲とする。
【００２１】
本発明の目的においては、「分子量」とは、重量平均分子量Ｍｗを指す。
【００２２】
ポリマーＡの分子量は、たとえば、１０００〜１００，０００ｇ／モル、好ましくは１０００〜５０，０００ｇ／モル、特に好ましくは２０００〜３０，０００ｇ／モル、特に２０００〜１５，０００ｇ／モルである。
【００２３】
ポリマーＢは、通常の反応条件下では反応性のない末端基で１端が終端している。ポリマーＢは、ポリアルキレングリコール骨格を有するポリマーであるのが好ましい。このポリマーＢは次式に相当するものであるのが好ましく、
Ｘ−（ＥＯ）ｘ−（ＰＯ）ｙ−（ＢｕＯ）ｚ−Ｒ
ここでｘ、ｙ、ｚはそれぞれ他とは独立して０〜２５０の範囲で、ｘ＋ｙ＋ｚ＝３またはそれ以上であり；
Ｘ＝ＯＨまたはＮＨＲ’で、ここでＲ’＝１〜２０個の炭素原子を有するアルキル、７〜２０個の炭素原子を有するアルキルアリール、またはＨであるが、好ましくはＲ’＝Ｈであり；
ＥＯ＝エチレンオキシ、ＰＯ＝プロピレンオキシ、ＢｕＯ＝ブチレンオキシまたはイソブチレンオキシであり；
そしてＲ＝１〜２０個の炭素原子を有するアルキル、または７〜２０個の炭素原子を有するアルキルアリールである。
【００２４】
ポリマーＢ中におけるエチレンオキシド（ＥＯ）、プロピレンオキシド（ＰＯ）およびブチレンオキシド（ＢｕＯ）単位は、ブロック状に配列していてもよいし、および／またはランダムに配列していてもよい。
【００２５】
ヒドロキシル末端基を含むポリマーＢの、アミン末端基を含むポリマーＢに対するモル比は、１００：０から０：１００まで、好ましくは１００：０から５：９５まで、特に１００：０から２０：８０まで、特に好ましくは１００：０から９１：９までである。
【００２６】
固体ポリマーを調製する際には、アミンＣを、アンモニア、アンモニア塩、１級、２級の直鎖状および分岐状のＣ１〜Ｃ２０−アルキルアミンならびに２級Ｃ１〜Ｃ２０−ヒドロキシアミンの中から、選択する。
【００２７】
ポリマーＡ中のカルボン酸基またはそれらの類似体の合計の、ポリマーＢ中のヒドロキシルおよびアミノ基の合計に対する比は、５０：１から１．１：１まで、好ましくは３０：１から１．１：１までである。
【００２８】
固体ポリマーを調製する際には、ポリマーＡの中のカルボン酸基またはそれらの類似体の１つあたり、０〜０．５単位、好ましくは０．０１〜０．３単位のアミンＣを使用する。
【００２９】
ポリマーＡと、ポリマーＢ、場合によってはアミンＣとの反応は、ポリマーＡ中のカルボキシレート基を少なくとも部分的にエステル化またはアミド化できるような条件下で実施する。その反応は高温下、具体的には好ましくは１４０℃から２５０℃まで、特に１５０℃から２００℃までで実施するのが好ましい。たとえばルイス酸のようなエステル化触媒を添加してもよい。生成する副生物は、反応の途中にポリマー溶融物から除去することができるが、そのためにはたとえば、空気または窒素気流、真空、または塩の沈降などの手段を使用する。
【００３０】
本発明はさらに、不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸ならびに不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸の類似体の中から選択される少なくとも１種のモノマーａを、フリーラジカル発生剤の存在下に、一方の末端が通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端しており、他方の末端がヒドロキシル官能化またはアミン官能化されているポリマーＢの不飽和エステルおよびアミドからなる群より選択される少なくとも１種のモノマーｃと、場合によっては少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマーｂとを反応させることによって得られる、固体状態にあるポリマーについても記載している。
【００３１】
モノマーａ、ｂ、およびポリマーＢは先に挙げたものである。モノマーｃは、ポリマーＢの不飽和エステルおよびアミドからなる群より選択される。モノマーｃは、α，β−不飽和カルボン酸のエステルまたはアミドであるのが好ましく、アクリル酸またはメタクリル酸のエステルまたはアミドであるのが特に好ましい。
【００３２】
上記のコポリマーにおけるモノマーａ、ｂ、ｃのモル比は、（ａ＋ｃ）：ｂ＝１００：０から３０：７０まで、好ましくは１００：０から５０：５０まで、特に９８：２から７０：３０までの条件に適合するようする。コポリマーにおけるモノマーａとｃのモル比は、ａ：ｃ＝２００：１から０．１：１まで、好ましくは１００：１から０．１：１、特に２９：１から０．１：１までの条件に適合するようにする。
【００３３】
モノマーａ、ｂおよびｃの共重合は、通常のフリーラジカル共重合法により実施することができる。好適な重合開始剤としては、たとえば有機または無機過酸化物、過酸化水素、過硫酸塩、または有機アゾ化合物などが挙げられる。分子量を調節するために、無機または有機硫黄化合物、アルデヒド、ギ酸、または無機リン化合物などのような調節剤を添加してもよい。重合を、レドックス系重合開始剤の手段により開始させることもできる。重合反応は、無溶媒または溶媒中で実施することができる。好適な溶媒の例としては、トルエン、ベンゼン、水およびそれらの混合物が挙げられるが、水が好ましい。溶媒を使用する場合には、加工する前にポリマーを溶媒から分離しなければならないが、そのような分離は、ポリマーを沈降させてから溶媒を分離したり、減圧下または常圧下に溶媒を蒸留したりすることにより、実施できる。ポリマーに熱を加えて溶融させなければならないこともある。得られたポリマー溶融物は、以下に述べるようにして加工することができる。
【００３４】
固体ポリマーを調製するには２つの方法が可能であるが、以下の方法が好ましい。
【００３５】
プロピレンオキシド（ＰＯ）およびブチレンオキシド（ＢＯ）単位を合計した重量割合が、ポリマーＢの２９重量％以下、特に２０重量％未満とするのが有利である。
【００３６】
ポリマーＢの分子量は、約１２０〜２０，０００ｇ／モル、特に約２５０〜１０，０００ｇ／モルとするのが有利である。
【００３７】
さらに、５００ｇ／モル未満の分子量を有する全部のポリマーＢの割合が、ポリマーＢ全体の７０モル％以下、好ましくは５０モル％未満、特に３０モル％未満とするのが有利である。
【００３８】
当業者ならば容易に理解するであろうが、工業的に生産される、一方の末端が通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端している単官能ポリアルキレンオキシド、すなわちポリアルキレンジオールには必ず、末端基では終端していないある程度の不純物が含まれている。 具体的には、それらは、当業者が「２官能性」と呼んでいる化合物である。ポリマーＢ中の２官能性ポリマーの重量割合は、ポリマーＢの重量を基準にして、３重量％未満、好ましくは２重量％未満、特に１重量％未満とするのが有利である。
【００３９】
特定の水溶性または水分散性物質を添加することにより、ポリマー溶融物の固化反応を促進させることが可能であることが見いだされた。そのような物質の例を挙げれば、有機または無機塩たとえば、硝酸、リン酸、亜リン酸、脂肪酸、スルホン酸、フタル酸のアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩、および有機化合物たとえば、尿素、高級アルコールたとえば、脂肪族アルコールまたはネオペンチルグリコールなどがある。それらの添加剤は、加工にかける前ならば、どの時点でポリマー溶融物に添加してもよい。
【００４０】
それらの添加剤は、好ましくは溶融させたポリマーに、固体状態にあるポリマーを基準にして、０から５重量％までの量で添加する。
【００４１】
本発明の目的においては、「ポリマー溶融物を加工する前に」という表現は、ポリマー溶融物を固化させる前に実施する、ポリマー調製の際の全ての加工工程を指している。
【００４２】
反応が終了した時点で反応器の中に存在するポリマー溶融物は、容器に小分けして、そこで放冷固化させる。それらの固体ポリマーさらに加工するために再び溶融させて、追加の加工をすることもできる。
【００４３】
しかしながら、反応が終了した時点で反応器の中に存在するポリマー溶融物はさらに、連続的またはバッチ法により、取り扱いやすい固体を製造するのに適した当業者公知の手段を用いて、加工することも可能である。たとえば、それらをキャスティングしてシートを形成させ、その形態で固化させた後で、たとえば細断、微粉砕またはペレット化により、細かくすることができる。この固化工程は、冷却することにより加速させることもできる。ポリマー溶融物のさらなる加工のまた別な例としては、ポリマー溶融物を、たとえば冷却浴およびチョッパーの手段を用いることにより、直接ペレット化することも可能である。
【００４４】
本発明の好ましい実施態様においては、これら固体ポリマーを、無機または有機分散体のための分散剤として使用することができる。そのような分散体の例を挙げれば、炭酸カルシウム分散体、染料分散体、セッコウプラスタースラリー、水硬性結合剤の分散体、または石炭スラリー、などがある。
【００４５】
より好ましい実施態様においては、これら固体ポリマーは、水硬性結合剤または、水硬性結合剤と潜在的な水硬性結合剤との混合物を含む分散体のための分散剤として使用することができる。そのような分散剤は、コンクリート技術においては、流動化剤と呼ばれている。水硬性結合剤とは、たとえば、セメント、スラグ、焼セッコウまたは無水セッコウなどである。潜在的な水硬性結合剤としては、たとえば、ポゾランまたはフライアッシュが挙げられる。１つの具体的な用途としては、出来合い（ｒｅａｄｙ−ｔｏ−ｕｓｅ）のモルタルにおける流動化剤としての使用がある。
【００４６】
本発明の新規な固体状態にあるポリマーは、分散させる対象の物質の中にたとえば粉体またはペレットとして、直接混合して使用することもできるし、あるいは、分散させる対象の物質が微粉砕しなければならないようなものならば、その固体ポリマーを、場合によっては、その分散させる対象の物質に添加してから微粉砕工程にかけてもよい。しかしながら、固体ポリマーを水に溶解させてから、水溶液として使用することも可能である。
【００４７】
その他の添加剤を、好ましくはポリマー溶融物を加工するより前に、固体ポリマーに添加することもできる。そのような添加剤としては、たとえば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、アンモニウム、Ｃ１〜Ｃ２−アルキルアミンのようなアルカリ類、その他の分散剤たとえば、スルホネート化ナフタレン縮合物、スルホネート化メラミン縮合物、リグノスルホネート、ポリアクリレート、その他のポリカルボキシレート、または水硬性結合剤のための硬化抑制剤および／または硬化促進剤、粘度調節剤、界面活性剤または消泡剤のような表面活性物質、または収縮抑制剤などが挙げられる。
【実施例】
【００４８】
ポリマーＡとポリマーＢとの反応による調製（実施例ＰＡ−１〜ＰＡ−５）
本発明によるポリマーＰＡ−１のための調製方法
１６０ｇのポリアクリル酸（分子量：４５００）の５０パーセント強度の水溶液および５．０ｇの５Oパーセント強度の硫酸を、機械的撹拌器、温度計、ガス注入チューブおよび蒸留用付属器具を備えた丸底フラスコの中に加える。その混合物を５０℃に加温し、４００ｇのポリエチレングリコールモノメチルエーテル（分子量：２０００）を添加する。その混合物を、Ｎ２気流下で１６０℃に加熱する。混合物中に存在していた水および反応による水を、Ｎ２気流下で連続的に留去する。４時間後には、１．５ミリモルＨ＋／ｇの酸価となるので、そのポリマー溶融物を、実験台の加熱していないセラミック板の上に置いた直径約１００ｍｍ、高さ約７ｍｍのアルミニウム皿の中に注入して、放冷固化させる。
【００４９】
ポリマーＰＡ−２〜ＰＡ−５は、表ａに示した出発物質と反応時間を用いて、ポリマーＰＡ−１と同様な方法により調製した。
【００５０】
比較例ポリマーＣＡ−１およびＣＡ−２のための調製方法
比較例ポリマーＣＡ−１およびＣＡ−２を、表ｂに示した出発物質と反応時間を用いて、ポリマーＰＡ−１と同様な方法により調製した。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
ポリマーＰＡ１〜ＰＡ５は、冷却して固化させた後、何の問題もなく皿から板状物として取り外すことができ、小片に破砕することができたが、それらには粘着性は無かった。
【００５４】
比較例ポリマーＣＡ−１およびＣＡ−２は、室温に２４時間置き、さらに６℃で２４時間置いた後でも、粘稠で、依然として粘着性があった。
【００５５】
モノマーａとモノマーｃ、および場合によってはモノマーｂの反応のための調製方法
本発明によるポリマーのための調製方法（実施例ＰＣ−１）
７０ｇの脱イオン水を、機械的撹拌器、温度計および還流冷却器を備えた５００ｍＬ丸底フラスコ中に入れ、７５〜８０℃に加温する。その温度になったら直ぐに、モノマー混合物（１２１．２ｇのメタクリル酸のポリエチレングリコール５０００モノメチルエーテルとのエステル、１２．１ｇのメタクリル酸および１４０ｇの水からなる）と４０ｇの水に溶解した３．１ｇのペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液とを、別々の定量ポンプを使用して同時に、４時間かけて計量仕込みする。開始直後および１５分ごとに、全量１．４ｇのチオ乳酸を８回にわけて添加する。次いで、５．０ｇの水に溶解させた０．８ｇのペルオキソ二硫酸ナトリウムを添加して、７５〜８０℃で重合を継続し、過酸化物試験がマイナスになるまで続ける。６．４ｇのＮａＯＨ（５０％強度）を添加してｐＨを４．７に維持する。次いで還流冷却器を蒸留用付属器具に取り替えて、水を留去する。その粘稠なポリマー溶融物を、実験台の加熱していないセラミック板の上に置いた直径約１００ｍｍ、高さ約７ｍｍのアルミニウム皿の中に注入して、放冷固化させる。
【００５６】
比較例ポリマーのための調製方法（比較例ＣＣ−１）
９２．０ｇの脱イオン水を、機械的撹拌器、温度計および還流冷却器を備えた５００ｍＬ丸底フラスコ中に入れ、８５〜９０℃に加温する。その温度になったら直ぐに、モノマー混合物（１０３．０ｇのメタクリル酸のポリエチレングリコール５００モノメチルエーテルとのエステル、４４．７ｇのメタクリル酸および１１０ｇの水からなる）、３９．０ｇの水に溶解させた４．６ｇのピロ亜硫酸塩ナトリウム溶液、および４０．０ｇの水に溶解させた５．７ｇのペルオキソ二硫酸ナトリウムの溶液を、別々の定量ポンプを使用して同時に、２時間かけて計量仕込みする。次いでその混合物を８５〜９０℃で反応を継続し、過酸化物試験がマイナスになるまで続ける。次いで還流冷却器から蒸留用付属器具に取り替えて、水を留去する。そのポリマー溶融物を、実験台の加熱していないセラミック板の上に置いた直径約１００ｍｍ、高さ約７ｍｍのアルミニウム皿の中に注入して、放冷固化させる。
【００５７】
ポリマーＰＣ−１は、冷却して固化させた後、何の問題もなく皿から板状物として取り外すことができ、小片に破砕することができたが、それらには粘着性は無かった。比較例ポリマーＣＣ−１は、２４時間後でも固体にはならず、柔らかいままであった。
【００５８】
ポリマー溶融物の固化反応のための促進剤として水酸化カルシウムを使用する実施例
ポリマーＰＡ−１の調製を、同じバッチサイズで繰り返す。そのポリマー溶融物を冷却して１００℃とし、２重量パーセントの水酸化カルシウム粉体を添加して、５分間よく混合する。次いでそのポリマー溶融物を、金属シートの上に注ぎだし、放冷固化させる。固体ポリマーの硬度は、ショアーＡ硬度試験用計測器、ＤＩＮ５３５０５を用いて試験した。水酸化カルシウム粉体を添加すると、それを添加しない場合に比較して、顕著によい速やかに固化が起きるが、それについては表ｃに示した。
【００５９】
【表３】
【００６０】
表ｃから判るように、水酸化カルシウムを添加することによって、ポリマーは１５分後には固体状態となるが、無添加では６０分経過してやっと同じ状態に達する。
【００６１】
固体ポリマーから水性ポリマー溶液を調製する実施例
３０ｇの固体ポリマーＰＡ−１を７０ｇの水に溶解させる。透明で、黄みがかったポリマー溶液が得られる。
【００６２】
２重量パーセントの水酸化カルシウム粉体を添加して固化させた固体ポリマーＰＡ−１の３０ｇを７０ｇの水に溶解させる。濁った、黄みがかったポリマー溶液が得られる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体状態にあるポリマーであって、
・不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸ならびに不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸の類似体の中から選択される少なくとも１種のモノマーａ、
および
・場合によっては少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマーｂ、
から調製される少なくとも１種のポリマーＡと、
一方の末端が通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端しており、他方の末端がヒドロキシル官能化またはアミン官能化されている、少なくとも１種のポリマーＢと、
場合によっては、少なくとも１種のアミンＣと、
を反応させることによって得られる、固体状態にあるポリマー。
【請求項２】
固体状態にあるポリマーであって、不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸ならびに不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸の類似体の中から選択される少なくとも１種のモノマーａと、
フリーラジカル発生剤の存在下に、
一方の末端が通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端しており、他方の末端がヒドロキシル官能化またはアミン官能化されているポリマーＢの不飽和エステルおよびアミドからなる群より選択される少なくとも１種のモノマーｃと、
場合によっては少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマーｂと、
を反応させることによって得られる、固体状態にあるポリマー。
【請求項３】
前記不飽和モノカルボン酸またはジカルボン酸の前記類似体が、酸の塩、酸ハライド、酸無水物およびエステルからなる群より選択されることを特徴とする、請求項１または２に記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項４】
一方の末端が通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端しており、他方の末端がヒドロキシル官能化またはアミン官能化されている、前記ポリマーＢが、次式を有し：
Ｘ−（ＥＯ）ｘ−（ＰＯ）ｙ−（ＢｕＯ）ｚ−Ｒ
ここでｘ、ｙ、ｚはそれぞれ他とは独立して０〜２５０の範囲で、ｘ＋ｙ＋ｚ＝３またはそれ以上であり；
Ｘ＝ＯＨまたはＮＨＲ’で、ここでＲ’＝１〜２０個の炭素原子を有するアルキル、７〜２０個の炭素原子を有するアルキルアリール、またはＨであるが、好ましくはＲ’＝Ｈであり；
ＥＯ＝エチレンオキシ、ＰＯ＝プロピレンオキシ、ＢｕＯ＝ブチレンオキシまたはイソブチレンオキシであり；そして
Ｒ＝１〜２０個の炭素原子を有するアルキル、または７〜２０個の炭素原子を有するアルキルアリールである、
ことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項５】
前記ポリマーＢが、前記ポリマーＢの重量を基準にして、２官能性ポリマー不純物を、３重量％未満、好ましくは２重量％未満、特に１重量％未満の重量割合で含むことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項６】
プロピレンオキシド（ＰＯ）およびブチレンオキシド（ＢＯ）単位を合計した重量割合が、前記ポリマーＢの２９重量％を超えない、特に２０％未満であることを特徴とする、請求項４または５に記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項７】
モノマーａが、マレイン酸、イタコン酸またはクロトン酸、好ましくはアクリル酸またはメタクリル酸であることを特徴とする、請求項1乃至６のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項８】
前記ポリマーＢの分子量が、約１２０〜２０，０００ｇ／モル、特に約２５０〜１０，０００ｇ／モルであることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項９】
前記ポリマーＡが、１０００〜１００，０００ｇ／モル、好ましくは１０００〜５０，０００ｇ／モル、特に好ましくは２０００〜３０，０００ｇ／モル、特に２０００〜１５，０００ｇ／モルの範囲の分子量を有することを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項１０】
前記ポリマーＡ中のモノマー構成ブロックであるａとｂのモル比が、１００：０から２０：８０まで、好ましくは１００：０から３０：７０まで、特に９８：２から７０：３０までの範囲であることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項１１】
前記固体状態にあるポリマーが、粉体、フレークまたはシートの形状であることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項１２】
固化の前に、少なくとも１種のコンクリート流動化剤を前記ポリマーに添加することを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項１３】
硬化抑制剤、硬化促進剤、粘度調節剤および収縮抑制剤からなる群からの水硬性結合剤または潜在的水硬性結合剤のための少なくとも１種の添加剤を、固化の前に前記ポリマーに添加することを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項１４】
前記固体状態にあるポリマーを、ポリマー溶融物を冷却することにより得る工程、及び場合によっては、細かくして輸送可能な形態とする工程を特徴とする、請求項１または、請求項３乃至１３のいずれかに記載の固体状態にあるポリマーの調製方法。
【請求項１５】
エチレン性不飽和モノカルボン酸またはジカルボン酸の少なくとも１種のエステルまたはアミドを有する、カルボキシル基またはそれらの類似体を含む少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマーを、ポリマーＢ、および場合によってはさらなる共重合可能なモノマーと、場合によっては、後に除去する溶媒中で、共重合させることによる、請求項２乃至１３のいずれかに記載の固体状態にあるポリマーの調製方法。
【請求項１６】
冷却の前に、前記ポリマー溶融物の硬化反応のための水溶性または水分散性促進剤を、前記ポリマー溶融物に添加することを特徴とする、請求項１４または１５に記載の固体状態にあるポリマーの調製方法。
【請求項１７】
無機および有機塩、尿素および高級アルコールからなる群より選択される促進剤を、前記ポリマー溶融物の固化反応のための水溶性または水分散性促進剤として使用することを特徴とする、請求項１６に記載の固体状態にあるポリマーの調製方法。
【請求項１８】
水性分散体のための分散剤としての、請求項１乃至１３のいずれかに記載の固体状態にあるポリマーの使用。
【請求項１９】
水硬性システムのための流動化剤としての、請求項１乃至１３のいずれかに記載の固体状態にあるポリマーの使用。
【請求項２０】
既製のモルタルシステムにおける流動化剤としての、請求項１乃至１３のいずれかに記載の固体状態にあるポリマーの使用。
【請求項２１】
セメント含有システムのための流動化剤としての、水に溶解させた、請求項１乃至１３のいずれかに記載の固体状態にあるポリマーの使用。
【請求項２２】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の固体状態にあるポリマーを水中に溶解させることにより得られる水溶液。
【請求項１】
固体状態にあるポリマーであって、
・不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸ならびに不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸の類似体の中から選択される少なくとも１種のモノマーａ、
および
・場合によっては少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマーｂ、
から調製される少なくとも１種のポリマーＡと、
一方の末端が通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端しており、他方の末端がヒドロキシル官能化またはアミン官能化されている、少なくとも１種のポリマーＢと、
場合によっては、少なくとも１種のアミンＣと、
を反応させることによって得られる、固体状態にあるポリマー。
【請求項２】
固体状態にあるポリマーであって、不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸ならびに不飽和モノカルボン酸およびジカルボン酸の類似体の中から選択される少なくとも１種のモノマーａと、
フリーラジカル発生剤の存在下に、
一方の末端が通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端しており、他方の末端がヒドロキシル官能化またはアミン官能化されているポリマーＢの不飽和エステルおよびアミドからなる群より選択される少なくとも１種のモノマーｃと、
場合によっては少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマーｂと、
を反応させることによって得られる、固体状態にあるポリマー。
【請求項３】
前記不飽和モノカルボン酸またはジカルボン酸の前記類似体が、酸の塩、酸ハライド、酸無水物およびエステルからなる群より選択されることを特徴とする、請求項１または２に記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項４】
一方の末端が通常の反応条件下では反応性のない末端基で終端しており、他方の末端がヒドロキシル官能化またはアミン官能化されている、前記ポリマーＢが、次式を有し：
Ｘ−（ＥＯ）ｘ−（ＰＯ）ｙ−（ＢｕＯ）ｚ−Ｒ
ここでｘ、ｙ、ｚはそれぞれ他とは独立して０〜２５０の範囲で、ｘ＋ｙ＋ｚ＝３またはそれ以上であり；
Ｘ＝ＯＨまたはＮＨＲ’で、ここでＲ’＝１〜２０個の炭素原子を有するアルキル、７〜２０個の炭素原子を有するアルキルアリール、またはＨであるが、好ましくはＲ’＝Ｈであり；
ＥＯ＝エチレンオキシ、ＰＯ＝プロピレンオキシ、ＢｕＯ＝ブチレンオキシまたはイソブチレンオキシであり；そして
Ｒ＝１〜２０個の炭素原子を有するアルキル、または７〜２０個の炭素原子を有するアルキルアリールである、
ことを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項５】
前記ポリマーＢが、前記ポリマーＢの重量を基準にして、２官能性ポリマー不純物を、３重量％未満、好ましくは２重量％未満、特に１重量％未満の重量割合で含むことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項６】
プロピレンオキシド（ＰＯ）およびブチレンオキシド（ＢＯ）単位を合計した重量割合が、前記ポリマーＢの２９重量％を超えない、特に２０％未満であることを特徴とする、請求項４または５に記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項７】
モノマーａが、マレイン酸、イタコン酸またはクロトン酸、好ましくはアクリル酸またはメタクリル酸であることを特徴とする、請求項1乃至６のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項８】
前記ポリマーＢの分子量が、約１２０〜２０，０００ｇ／モル、特に約２５０〜１０，０００ｇ／モルであることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項９】
前記ポリマーＡが、１０００〜１００，０００ｇ／モル、好ましくは１０００〜５０，０００ｇ／モル、特に好ましくは２０００〜３０，０００ｇ／モル、特に２０００〜１５，０００ｇ／モルの範囲の分子量を有することを特徴とする、請求項１乃至８のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項１０】
前記ポリマーＡ中のモノマー構成ブロックであるａとｂのモル比が、１００：０から２０：８０まで、好ましくは１００：０から３０：７０まで、特に９８：２から７０：３０までの範囲であることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項１１】
前記固体状態にあるポリマーが、粉体、フレークまたはシートの形状であることを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項１２】
固化の前に、少なくとも１種のコンクリート流動化剤を前記ポリマーに添加することを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項１３】
硬化抑制剤、硬化促進剤、粘度調節剤および収縮抑制剤からなる群からの水硬性結合剤または潜在的水硬性結合剤のための少なくとも１種の添加剤を、固化の前に前記ポリマーに添加することを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれかに記載の固体状態にあるポリマー。
【請求項１４】
前記固体状態にあるポリマーを、ポリマー溶融物を冷却することにより得る工程、及び場合によっては、細かくして輸送可能な形態とする工程を特徴とする、請求項１または、請求項３乃至１３のいずれかに記載の固体状態にあるポリマーの調製方法。
【請求項１５】
エチレン性不飽和モノカルボン酸またはジカルボン酸の少なくとも１種のエステルまたはアミドを有する、カルボキシル基またはそれらの類似体を含む少なくとも１種のエチレン性不飽和モノマーを、ポリマーＢ、および場合によってはさらなる共重合可能なモノマーと、場合によっては、後に除去する溶媒中で、共重合させることによる、請求項２乃至１３のいずれかに記載の固体状態にあるポリマーの調製方法。
【請求項１６】
冷却の前に、前記ポリマー溶融物の硬化反応のための水溶性または水分散性促進剤を、前記ポリマー溶融物に添加することを特徴とする、請求項１４または１５に記載の固体状態にあるポリマーの調製方法。
【請求項１７】
無機および有機塩、尿素および高級アルコールからなる群より選択される促進剤を、前記ポリマー溶融物の固化反応のための水溶性または水分散性促進剤として使用することを特徴とする、請求項１６に記載の固体状態にあるポリマーの調製方法。
【請求項１８】
水性分散体のための分散剤としての、請求項１乃至１３のいずれかに記載の固体状態にあるポリマーの使用。
【請求項１９】
水硬性システムのための流動化剤としての、請求項１乃至１３のいずれかに記載の固体状態にあるポリマーの使用。
【請求項２０】
既製のモルタルシステムにおける流動化剤としての、請求項１乃至１３のいずれかに記載の固体状態にあるポリマーの使用。
【請求項２１】
セメント含有システムのための流動化剤としての、水に溶解させた、請求項１乃至１３のいずれかに記載の固体状態にあるポリマーの使用。
【請求項２２】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の固体状態にあるポリマーを水中に溶解させることにより得られる水溶液。
【公開番号】特開２０１０−２５５００３（Ｐ２０１０−２５５００３Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７８０２３（Ｐ２０１０−１７８０２３）
【出願日】平成２２年８月６日（２０１０．８．６）
【分割の表示】特願２００３−５７８４５５（Ｐ２００３−５７８４５５）の分割
【原出願日】平成１５年３月１９日（２００３．３．１９）
【出願人】（５０３２４１２１６）シーカ・シュヴァイツ・アーゲー (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月６日（２０１０．８．６）
【分割の表示】特願２００３−５７８４５５（Ｐ２００３−５７８４５５）の分割
【原出願日】平成１５年３月１９日（２００３．３．１９）
【出願人】（５０３２４１２１６）シーカ・シュヴァイツ・アーゲー (5)
【Ｆターム（参考）】
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