POLIMERO, PROCEDIMIENTO PARA SU PREPARACION Y MEZCLA DE CEMENTO QUE LO CONTIENE.

Polímero (P) que contiene una unidad constitucional derivada de una cadena polioxialquileno,

cumpliendo el polímero (P) con un rango de valores PD definidos mediante la siguiente Fórmula matemática 1

(Fórmula 1)1 < PD < MD

en la que PD = Mw/Mn, MD = G(n) x Mw + H(n), y G(n) x Mw se define mediante la siguiente Fórmula matemática 2:

(Fórmula 2)G(n) x Mw = {-0,985 x ln(n) + 5,802} x 10sup-5 x Mw

en la que n representa un numero medio de adición de moles de grupos oxialquileno en el polímero (P) y Mw y Mn representan respectivamente el peso molecular medio ponderado y el peso molecular promedio en número del polímero (P) medido por cromatografía de permeabilidad en gel (GPC), y

H(n) se define mediante la siguiente Fórmula matemática 3

(Fórmula 3)H(n) = 4,513 x 10sup-5 x nsup2 - 6,041 x 10sup-3 x n + 1,351

en la que n representa el número medio de adición de moles de grupos oxialquileno en el polímero (P)

Polímero, procedimiento para su preparación y mezcla de cemento que lo contiene.

La presente invención se refiere a un polímero, a un procedimiento para su preparación, a una mezcla de cemento y a la utilización de un catalizador tal como se describe en las reivindicaciones.

Los polímeros que contienen una unidad constitucional derivada de una cadena polioxialquileno se han utilizado ampliamente en dispersantes para materiales inorgánicos tales como cementos, como se describe en la Publicación de Patente Japonesa no Examinada nº 2001 220417. Sin embargo, los polímeros convencionales presentan una amplia distribución de pesos moleculares y contienen gran cantidad de partes de alto peso molecular, lo que provoca la coagulación del polvo inorgánico, y una gran cantidad de partes de bajo peso molecular, que no contribuye en gran medida al rendimiento de la dispersión.

Con respecto a una mezcla de cemento en particular, generalmente para materiales en muros exteriores de edificios y estructuras de edificios, mediante el procesamiento con mezclas de cemento añadidas a pasta de cemento, este cemento se añade con agua al mortero, esta pasta de cemento se mezcla con arena como agregado fino y al hormigón, este mortero se mezcla con piedra como árido grueso, el hormigón endurecido mejora en cuanto a su resistencia y durabilidad. Como en el caso de la mezcla de cemento mencionada anteriormente, se requiere una dispersión, una fluidez y una manejabilidad suficientes, incluso aunque disminuya el contenido en agua (reducción de agua) de la composición de cemento, junto con un incremento de la durabilidad y resistencia gracias a esta reducción de agua. Como consecuencia, existe la necesidad de una mezcla de cemento capaz de proporcionar un alto rendimiento mediante la reducción del agua, incluso aunque se añade en pequeña cantidad.

De entre las mezclas de cemento anteriores, una mezcla de cemento basada en ácido policarboxílico puede proporcionar una composición de cemento de alta dispersabilidad en comparación con otras mezclas de cemento tales como las que se basan en naftaleno, de modo que se utiliza de forma preferente. Por ejemplo, en la Publicación de Patente Japonesa no Examinada Hei 9-86990 (1997) se describe una mezcla de cemento que contiene un copolímero compuesto por un monómero basado en éster de polialquilenglicol insaturado específico y un monómero basado en ácido (met)acrílico. Asimismo, la Publicación de Patente Japonesa no Examinada 2001-220417 describe una mezcla de cemento que contiene un copolímero compuesto por un monómero basado en un éter de polialquilenglicol insaturado específico, un monómero basado en ácido (met)acrílico de un ácido monocarboxílico insaturado y un monómero basado en ácido maleico de un ácido dicarboxílico insaturado. Sin embargo, incluso las mezclas de cemento anteriores han resultado en parte insuficientes desde el punto de vista del rendimiento por reducción del agua.

Existe una polimerización viva conocida como método para reducir una parte de alto peso molecular y una parte de bajo peso molecular; a saber, limitar la distribución de pesos moleculares. Por ejemplo, se conoce un método para sintetizar una resina que contiene un grupo ácido disociable por medio de un iniciador de polimerización radical y un compuesto de telurio (véase la Publicación de Patente Japonesa no Examinada 2005-126459). También, como método para controlar la distribución de peso molecular del polímero, se conoce un método para obtener un polímero mediante polimerización de un monómero vinílico en dos pasos utilizando un iniciador de la polimerización basado en un compuesto azo y un compuesto de telurio (véase la Publicación de Patente Japonesa no Examinada 2004-323693). Sin embargo, en los métodos anteriores no se describe ningún polímero que contenga una unidad constitucional derivada de una cadena polialquilenglicol que sea útil en un dispersante para polvos inorgánicos.

En las situaciones anteriores, un problema que debe resolver la invención consiste en proporcionar un polímero que tenga un valor de parámetro específico con una distribución de pesos moleculares muy limitada, a diferencia de los copolímeros convencionales, aunque el polímero tenga una cadena polioxialquileno, y un excelente dispersante para polvos inorgánicos, en particular una mezcla de cemento.

Los presentes inventores piensan que, aunque los polímeros con una amplia distribución de pesos moleculares tal como se describen en las Publicaciones de Patentes Japonesas no Examinadas Hei 9-86990 (1997) y 2001-220417 muestran un rendimiento relativamente alto de dispersión del cemento, la parte de alto peso molecular perturba el rendimiento de la dispersión del cemento debido al efecto de coagulación de las partículas de cemento y a que la parte de bajo peso molecular no contribuye al rendimiento de la dispersión, debido al bajo rendimiento de la dispersión de las partículas de cemento. Por tanto, los inventores pensaron que el rendimiento de la dispersión de cemento mejoraría más con un polímero que presentara una distribución limitada de pesos moleculares, reduciendo la parte de alto peso molecular y la parte de bajo peso molecular que no contribuyen al rendimiento de la dispersión, y prepararon un polímero con una distribución limitada de pesos moleculares para estudiar el rendimiento de la dispersión. Como consecuencia, los inventores prepararon parámetros en base a los resultados obtenidos y descubrieron que una composición de cemento obtenida mediante la utilización de una mezcla de cemento que contiene un polímero con un rango específico de valores paramétricos se obtiene una dispersión notablemente mejor. En ese momento, los inventores descubrieron que se puede producir fácilmente un polímero que cumpla con los parámetros mediante la polimerización viva de monómeros que contienen un monómero insaturado con una cadena polioxialquileno, y llevaron a cabo la presente invención.

(Fórmula 1)1 < PD < MD

(Fórmula 2)G(n) x Mw = {-0.985 x Ln(n) + 5.802} x 10^-5 x Mw

(Fórmula 3)H(n) = 4.513 x 10^-5 x n² - 6.041 x 10^-3 x n + 1.351

(Fórmula química 1)(M)a (L)b (X)c

(Fórmula química 2)(AI)d (AO)e (AS)f

1. Polímero (P) que contiene una unidad constitucional derivada de una cadena polioxialquileno, cumpliendo el polímero (P) con un rango de valores PD definidos mediante la siguiente Fórmula matemática 1

(Fórmula 1)1 < PD < MD

en la que PD = Mw/Mn, MD = G(n) x Mw + H(n), y G(n) x Mw se define mediante la siguiente Fórmula matemática 2:

(Fórmula 2)G(n) x Mw = {-0.985 x ln (n) + 5.802} x 10^-5 x Mw

en la que n representa un numero medio de adición de moles de grupos oxialquileno en el polímero (P) y Mw y Mn representan respectivamente el peso molecular medio ponderado y el peso molecular promedio en número del polímero (P) medido por cromatografía de permeabilidad en gel (GPC), y

H(n) se define mediante la siguiente Fórmula matemática 3

(Fórmula 3)H(n) = 4,513 x 10^-5 x n² -- 6,041 x 10^-3 x n + 1,351

en la que n representa el número medio de adición de moles de grupos oxialquileno en el polímero (P).

2. Polímero (P) que contiene una unidad constitucional derivada de una cadena polioxialquilenglicol según la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero (P) se obtiene por polimerización de monómeros insaturados (M) que contienen un monómero basado en polialquilenglicol insaturado (I-M) por medio de mezcla del compuesto organometálico que se muestra en la siguiente Fórmula matemática 1:

(Fórmula química 1)(M)a (L)b (X)c

en la que M representa un elemento de transición que pertenece al cuarto período y L se representa mediante la siguiente Fórmula química 2:

(Fórmula química 2)(AI)d (AO)e (AS)f

en la que AI representa alquilenimina, AO representa óxido de alquileno y AS representa sulfuro de alquileno; X representa halógeno; y a, b, c, d, e y f representan cada uno independientemente un número no inferior a 0,

y un compuesto orgánico de halógeno.

3. Polímero (P) que contiene una unidad constitucional derivada de una cadena polioxialquilenglicol según la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero (P) es un polímero obtenido mediante la polimerización de monómeros insaturados (M) que contienen un monómero basado en polialquilenglicol insaturado (I-M) mediante la utilización de un iniciador de polimerización radical y un compuesto de organotelurio que se muestra en la siguiente Fórmula química 3:

en la que R^a representa un grupo alquilo de 1 a 8 átomos de carbono, un grupo arilo, un grupo arilo sustituido o un grupo heterocíclico aromático; R^b y R^c representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo de 1 a 8 átomos de carbono, R^d representa un grupo arilo, un grupo arilo sustituido, un grupo heterocíclico aromático, un grupo acilo, un grupo oxicarbonilo o un grupo ciano; y/o,

un compuesto de ditelururo que se muestra en la siguiente Fórmula química 4:

(Fórmula química 4)R^fTe - TeR^g

en la que R^f y R^g representan cada uno independientemente un grupo alquilo de 1 a 8 átomos de carbono, un grupo arilo, un grupo arilo sustituido o un grupo heterocíclico aromático.

4. Polímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho polímero (P) que contiene una unidad constitucional derivada de una cadena polioxialquileno comprende una unidad constitucional derivada de una cadena polioxialquileno y una unidad constitucional que tiene un sitio derivado del grupo carboxilo.

5. Polímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la unidad constitucional derivada de dicha cadena polioxialquileno comprende una unidad constitucional (I) que se muestra en la siguiente Fórmula química 5:

en la que R¹ y R² representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo metilo; AO representan cada uno independientemente un tipo de grupos oxialquileno con 2 o más átomos de carbono, o una mezcla de 2 o más tipos de los mismos, la mezcla se puede añadir en un bloque o de forma aleatoria; x representa un número entero de 0 a 2, y representa 0 ó 1, n representa el número medio de adición de moles de grupos oxialquileno, que es de 1 a 300; y R³ representa un átomo de hidrógeno o un grupo hidrocarburo de 1 a 20 átomos de carbono.

6. Polímero según la reivindicación 4, caracterizado porque la unidad constitucional que tiene un sitio derivado de dicho grupo carboxilo comprende una unidad constitucional (II) representada por la siguiente Fórmula química 6:

en la que R⁴, R⁵ y R⁶ representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo metilo, -(CH₂)_Z COOM², que puede ser un anhídrido compuesto de COOM¹ u otro -(CH₂)_ZCOOM²; z representa un número entero de 0 a 2; M¹ y M² representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno, un elemento de metal alcalino, un elemento de metal alcalinotérreo, un grupo amonio o un grupo amina orgánico.

7. Método de producción de dicho polímero (P) según la reivindicación 1, que contiene una unidad constitucional derivada de una cadena polioxialquileno, el método de producción para la polimerización viva de monómeros insaturados (M) que contienen un monómero insaturado (I-M) que presenta una cadena polioxialquileno.

8. Método de producción según la reivindicación 7, para la polimerización viva de monómeros insaturados (M) que contienen un monómero basado en polialquilenglicol insaturado (I-M) que utiliza una mezcla de un compuesto organometálico y un compuesto de halógeno orgánico, presentando el compuesto organometálico la siguiente Fórmula química 1:

(Fórmula química 1)(M)a (L)b (X)c

en la que M representa un elemento de transición que pertenece al cuarto período y L se representa mediante la siguiente Fórmula química 2:

(Fórmula química 2)(AI)d (AO)e (AS)f

en la que AI representa alquilenimina, AO representa óxido de alquileno y AS representa sulfuro de alquileno; X representa halógeno; y a, b, c, d, e y f representan cada uno independientemente un número no inferior a 0.

9. Método de producción según la reivindicación 7, para la polimerización viva de monómeros insaturados (M) que contienen un monómero basado en polialquilenglicol insaturado (I-M) por medio de un iniciador de polimerización radical y un compuesto de organotelurio que se muestra en la siguiente Fórmula química (3):

en la que R^a representa un grupo alquilo de 1 a 8 átomos de carbono, un grupo arilo, un grupo arilo sustituido o un grupo heterocíclico aromático; R^b y R^c representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo de 1 a 8 átomos de carbono, R^d representa un grupo arilo, un grupo arilo sustituido, un grupo heterocíclico aromático, un grupo acilo, un grupo oxicarbonilo o un grupo ciano; y/o,

un compuesto de ditelururo que se muestra en la siguiente Fórmula química 4:

(Fórmula química 4)R^fTe - TeR^g

en la que R^f y R^g representan cada uno independientemente un grupo alquilo de 1 a 8 átomos de carbono, un grupo arilo, un grupo arilo sustituido o un grupo heterocíclico aromático.

10. Método de producción según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque dicho monómero (M) comprende un monómero insaturado (II-M) que tiene un sitio derivado de un grupo carboxilo.

11. Método de producción según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque el monómero insaturado (I-M) que tiene dicha cadena polioxialquileno es un monómero insaturado representado por la siguiente Fórmula química 7:

en la que R¹ y R² representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo metilo; AO representan cada uno independientemente un tipo de grupos oxialquileno con 2 o más átomos de carbono, o una mezcla de 2 o más tipos de los mismos, la mezcla se puede añadir en un bloque o de forma aleatoria; x representa un número entero de 0 a 2, y representa 0 ó 1, n representa el número de adición medio de moles de grupos oxialquileno, de 1 a 300; y R³ representa un átomo de hidrógeno o un grupo hidrocarburo de 1 a 20 átomos de carbono.

12. Método de producción según la reivindicación 10, caracterizado porque el monómero insaturado (II-M) que tiene un sitio derivado de dicho grupo carboxilo es un monómero insaturado representado por la siguiente Fórmula química 8:

en la que R⁴, R⁵ y R⁶ representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo metilo, -(CH₂)_Z COOM², que puede ser un anhídrido compuesto de COOM¹ u otro -(CH₂)_ZCOOM²; z representa un número entero de 0 a 2; M¹ y M² representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno, un elemento de metal alcalino, un elemento de metal alcalinotérreo, un grupo amonio o un grupo amina orgánico, un grupo hidrocarburo de 1 a 20 átomos de carbono o un grupo sililo que posee un grupo hidrocarburo de 3 a 18 átomos de carbono.

13. Mezcla de cemento que comprende el polímero, como compuesto esencial, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

14. Mezcla de cemento que comprende un polímero (P) como componente esencial, polímero (P) que se produce mediante el método de producción según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12.

15. Utilización de un catalizador que es una mezcla de un compuesto organometálico y un compuesto orgánico de halógeno, presentando el compuesto organometálico la siguiente Fórmula química 1:

(Fórmula química 1)(M)a (L)b (X)c

en la que M representa un elemento de transición que pertenece al cuarto período y L se representa mediante la siguiente Fórmula química 2:

(Fórmula química 2)(AI)d (AO)e (AS)f

en la que AI representa alquilenimina, AO representa óxido de alquileno y AS representa sulfuro de alquileno; X representa halógeno; y a, b, c, d, e y f representan cada uno independientemente un número no inferior a 0,

caracterizada porque el catalizador se utiliza para la polimerización viva de monómeros insaturados (M) que contienen un monómero insaturado (I-M) que tiene una cadena polioxialquileno para producir el polímero (P) que contiene la unidad constitucional derivada de una cadena polioxialquileno según la reivindicación 1.