POLÍMERO DE ÁCIDO POLICARBOXÍLICO PARA SU MEZCLA CON CEMENTO.

Polímero de ácido policarboxílico para una mezcla de cemento, caracterizado porque, (1)se determina la distribución de pesos moleculares del polímero de ácido policarboxílico por cromatografía de permeabilidad en gel para proporcionar una curva de distribución de pesos moleculares con el tiempo de elución en el eje horizontal, (2)se traza una línea base en la curva de distribución de pesos moleculares, (3)se determinan un tiempo de inicio de elución, un tiempo de finalización de elución y un tiempo máximo pico de un pico correspondiente al componente polimérico, respectivamente Lh, Ln y Mp, (4)Lm se calcula de acuerdo con la siguiente Fórmula (1):

y (5)P0 y Q0 satisfacen la siguiente Fórmula (2): donde P0 se define como el área pico entre los tiempos de elución Lm y Ln y Q0 se define como el área pico entre los tiempos de elución Lh y Mp, caracterizado porque el polímero contiene una unidad constituyente (I) en una cantidad del 2% en peso al 90% en peso, representada por la siguiente Fórmula Química (3) [en la que, R1, R2 y R3 representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo metilo o -(CH2)z COOM2 [-(CH2)zCOOM2 puede formar un anhídrido con -COOM1 u otro -(CH2)zCOOM2]; z representa un número entero de 0 a 2; y M1 y M2 representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno, un átomo de metal alcalino, un átomo de metal alcalinotérreo, un grupo amonio o un grupo amino orgánico], ycaracterizado porque el polímero contiene una unidad constituyente (II) en una cantidad del 2% en peso al 98% en peso, representada por la siguiente Fórmula Química (4): [en la que, R4 y R5 representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo metilo; cada AO representa independientemente un grupo oxialquileno de 2 o más átomos de carbono o una mezcla de dos o más de los mismos; x representa un número entero de 0 a 2; y es 0 ó 1; n representa un número molar promedio de adición del grupo oxialquileno, de 1 a 300; y R6 representa un átomo de hidrógeno o un grupo hidrocarburo de 1 a 20 átomos de carbono]

Polímero de ácido policarboxílico para su mezcla con cemento.

La presente invención se refiere a un polímero de ácido policarboxílico a ser añadido a una mezcla de adición de cemento, a un método para producir el mismo así como a una mezcla de cemento y a una composición de cemento que lo contiene. En particular, la presente invención se refiere a una mezcla de cemento para la preparación de composiciones de cemento (pasta de cemento, mortero, hormigón y similares) con una excelente fluidez y retención de la fluidez, a un polímero de ácido policarboxílico preferentemente añadido a la misma y a un método para su producción.

Convencionalmente, para un material empleado en paredes exteriores y unidades estructurales de los edificios se añade una mezcla de cemento a la pasta de cemento (mezcla de cemento y agua), mortero (mezcla de pasta de cemento y arena en agregados finos) u hormigón (mezcla de mortero y pequeñas piedras de gravilla) para mejorar la resistencia y durabilidad de los productos de cemento endurecido. Existe la necesidad de que la mezcla de cemento conserve una dispersibilidad, fluidez y procesabilidad suficientes incluso cuando el contenido en agua de la composición de cemento disminuya (reducción de agua) y se obtenga todavía una mejor durabilidad y resistencia mediante la reducción de agua. Además, la mezcla de cemento es necesaria para impedir que la composición de cemento disminuya en su dispersibilidad (o para mostrar una excelente retención), debido a que la manejabilidad disminuye a medida que la dispersibilidad de la composición de cemento va disminuyendo con el tiempo.

Entre las mezclas de cemento anteriores, se utilizan preferentemente mezclas de cemento basadas en ácidos policarboxílicos más que otras mezclas de cemento, tales como productos basados en naftaleno, debido a que las mezclas de cemento basadas en ácidos policarboxílicos proporcionan a la composición de cemento una mayor dispersibilidad. Por ejemplo, la Publicación de Patente Japonesa Nº H09-86990 A describe una mezcla de cemento que contiene un copolímero compuesto de un determinado monómero de polialquilenglicol insaturado y un monómero de ácido (met)acrílico.

Sin embargo, la composición de cemento que contiene la mezcla de cemento con ácido policarboxílico era excelente en cuanto a dispersibilidad, pero ligeramente insuficiente en la retención de la dispersibilidad, debido a que ésta disminuía progresivamente con el tiempo. La retención de la dispersibilidad es un factor importante en el alto rango de velocidad de reducción del agua necesario para hormigones de alta resistencia y una mala retención provoca una baja procesabilidad. Es decir, la fluidez del hormigón disminuye en el alto rango de velocidad de reducción de agua. Por ejemplo, debido a que la viscosidad del hormigón será alta a un esfuerzo de cizalla más alto, la bomba sufre una fuerte carga al alimentar a presión el hormigón, lo que resulta problemático. Especialmente en invierno cuando la temperatura del aire es de 15ºC o inferior, la temperatura del hormigón disminuye como la temperatura del aire, lo que resulta en una alta viscosidad del hormigón y una procesabilidad notablemente reducida. Además, debido a que la dispersibilidad del hormigón es más baja que a temperatura normal, sería difícil rellenar un molde con hormigón y, por tanto, la procesabilidad se reduce notablemente.

Por la razón descrita anteriormente, la JP Nº H09-286645 A describe una mezcla de cemento que contiene una cadena de polialquileno más larga con el fin de mejorar la retención de la dispersibilidad de las composiciones de cemento. Sin embargo, incluso la composición de cemento que contenía la mezcla de cemento era ligeramente insuficiente en términos de dispersibilidad. Además, la JP Nº 2003-206169 A describe una mezcla de cemento excelente en cuanto a la retención de la dispersibilidad, mezcla que contiene un polímero cuyo principal pico de polimérico está ligeramente orientado hacia un peso molecular más alto, según se mide por GPC. Sin embargo, la mezcla de cemento anterior seguía siendo ligeramente insuficiente en términos de dispersibilidad.

A la vista de los problemas anteriores, un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un polímero de ácido policarboxílico para una mezcla de cemento con el fin de proporcionar una composición de cemento excelente en cuanto a la dispersibilidad y en la retención de la misma.

Los inventores se han centrado en el hecho de que los polímeros con un peso molecular relativamente alto son superiores en cuanto a la dispersibilidad pero inferiores en cuanto a la retención de la misma, mientras que los polímeros de peso molecular relativamente más bajo son superiores en cuanto a la retención de la dispersibilidad pero inferiores en ésta. Los inventores consideraron que era difícil preparar una composición de cemento mejorada en cuanto a ambas propiedades utilizando los polímeros para la mezcla de cemento una distribución de pesos moleculares relativamente más estrecha, tal como en el polímero descrito en las publicaciones anteriores, ya que las propiedades del polímero de alto peso molecular o las del polímero de bajo peso molecular son proporcionadas con carácter más fuerte.

Por tanto, la mezcla de cemento ha sido preparada mediante la utilización de polímeros con una amplia distribución de pesos moleculares, donde la relación entre el polímero de alto peso molecular y el polímero de bajo peso molecular se ajustó adecuadamente. Además, se ha estudiado la retención de la dispersibilidad y la dispersibilidad de las composiciones de cemento que contienen la mezcla de cemento. Como resultado, se ha descubierto que tanto la dispersibilidad como la retención de la dispersibilidad son proporcionadas por la composición de cemento que utiliza una mezcla de cemento que contiene el polímero con un parámetro determinado dentro del rango específico. El parámetro del polímero viene definido por los resultados obtenidos por la determinación de la distribución de pesos moleculares de los polímeros mediante cromatografía de permeabilidad en gel (GPC). Después, los inventores llegaron a la presente invención en base al descubrimiento de que es posible facilitar la producción de un polímero con las propiedades mencionadas anteriormente mediante la preparación del polímero en al menos dos etapas y cambiando las relaciones entre el agente de transferencia de cadena y los componentes monoméricos 5 veces o más entre los procesos de polimerización que constituyen al menos las dos etapas.

El polímero de ácido policarboxílico para la mezcla de cemento de acuerdo con la presente invención es un polímero de ácido policarboxílico caracterizado porque,

donde el polímero contiene una unidad constituyente (I) en una cantidad del 2% en peso al 90% en peso, representada por la siguiente Fórmula Química (3)

[en la que, R¹,...

1. Polímero de ácido policarboxílico para una mezcla de cemento, caracterizado porque,

caracterizado porque el polímero contiene una unidad constituyente (I) en una cantidad del 2% en peso al 90% en peso, representada por la siguiente Fórmula Química (3)

[en la que, R¹, R² y R³ representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo metilo o -(CH₂)_z COOM² [-(CH₂)_zCOOM² puede formar un anhídrido con -COOM¹ u otro -(CH₂)_zCOOM²]; z representa un número entero de 0 a 2; y M¹ y M² representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno, un átomo de metal alcalino, un átomo de metal alcalinotérreo, un grupo amonio o un grupo amino orgánico], y

caracterizado porque el polímero contiene una unidad constituyente (II) en una cantidad del 2% en peso al 98% en peso, representada por la siguiente Fórmula Química (4):

[en la que, R⁴ y R⁵ representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo metilo; cada AO representa independientemente un grupo oxialquileno de 2 o más átomos de carbono o una mezcla de dos o más de los mismos; x representa un número entero de 0 a 2; y es 0 ó 1; n representa un número molar promedio de adición del grupo oxialquileno, de 1 a 300; y R⁶ representa un átomo de hidrógeno o un grupo hidrocarburo de 1 a 20 átomos de carbono].

2. Polímero de ácido policarboxílico para la mezcla de cemento según la reivindicación 1, que comprende esencialmente una cadena oxialquileno que contiene una unidad constituyente de un grupo oxialquileno de 3 o más átomos de carbono como cadena oxialquileno en la unidad constituyente (II).

3. Polímero de ácido policarboxílico para la mezcla de cemento según la reivindicación 2, caracterizado porque las cadenas oxialquileno que contienen cada una una unidad constituyente de un grupo oxialquileno de 2 átomos de carbono están unidas a ambos terminales de la cadena oxialquileno que tiene una unidad constituyente de un grupo oxialquileno de 3 o más átomos de carbono.

4. Mezcla de cemento que comprende un polímero de ácido policarboxílico, caracterizada porque,

caracterizado porque el polímero contiene una unidad constituyente (I) en una cantidad del 2% en peso al 90% en peso, representada por la siguiente Fórmula Química (3)

[en la que, R¹, R² y R³ representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo metilo o -(CH₂)_z COOM² [-(CH₂)_zCOOM² puede formar un anhídrido con -COOM¹ u otro -(CH₂)_zCOOM²]; z representa un número entero de 0 a 2; y M¹ y M² representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno, un átomo de metal alcalino, un átomo de metal alcalinotérreo, un grupo amonio o un grupo amino orgánico], y

caracterizado porque el polímero contiene una unidad constituyente (II) en una cantidad del 2% en peso al 98% en peso, representada por la siguiente Fórmula Química (4):

[en la que, R⁴ y R⁵ representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo metilo; cada AO representa independientemente un grupo oxialquileno de 2 o más átomos de carbono o una mezcla de dos o más de los mismos; x representa un número entero de 0 a 2; y es 0 ó 1; n representa un número molar promedio de adición del grupo oxialquileno, de 1 a 300; y R⁶ representa un átomo de hidrógeno o un grupo hidrocarburo de 1 a 20 átomos de carbono].

5. Mezcla de cemento según la reivindicación 4, que comprende además un segundo polímero de ácido policarboxílico que es diferente del polímero de ácido policarboxílico.

6. Mezcla de cemento según la reivindicación 4, que comprende además un aducto de una polialquilenimina con un alquilenóxido.

7. Mezcla de cemento según la reivindicación 4, que comprende además un segundo polímero de ácido policarboxílico que es diferente del polímero de ácido policarboxílico y un aducto de una polialquilenimina con un alquilenóxido en una relación polímero de ácido policarboxílico/segundo polímero de ácido policarboxílico/aducto de polialquilenimina con alquilenóxido de 10 a 80/10 a 89/1 a 80 (en masa).

8. Mezcla de cemento según la reivindicación 4, que comprende además un segundo polímero de ácido policarboxílico que es diferente del polímero de ácido policarboxílico y un aducto de una polialquilenimina con un alquilenóxido en una relación polímero de ácido policarboxílico/segundo polímero de ácido policarboxílico/aducto de polialquilenimina con alquilenóxido de 10 a 80/10 a 89/1 a 80 (en masa).

9. Composición de cemento que comprende:

una mezcla de cemento que contiene un polímero de ácido policarboxílico,

al menos un cemento, y

agua,

caracterizada porque

caracterizado porque el polímero contiene una unidad constituyente (I) en una cantidad del 2% en peso al 90% en peso, representada por la siguiente Fórmula Química (3)

[en la que, R¹, R² y R³ representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo metilo o -(CH₂)_z COOM² [-(CH₂)_zCOOM² puede formar un anhídrido con -COOM¹ u otro -(CH₂)_zCOOM²]; z representa un número entero de 0 a 2; y M¹ y M² representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno, un átomo de metal alcalino, un átomo de metal alcalinotérreo, un grupo amonio o un grupo amino orgánico], y

caracterizado porque el polímero contiene una unidad constituyente (II) en una cantidad del 2% en peso al 98% en peso, representada por la siguiente Fórmula Química (4):

[en la que, R⁴ y R⁵ representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo metilo; cada AO representa independientemente un grupo oxialquileno de 2 o más átomos de carbono o una mezcla de dos o más de los mismos; x representa un número entero de 0 a 2; y es 0 ó 1; n representa un número molar promedio de adición del grupo oxialquileno, de 1 a 300; y R⁶ representa un átomo de hidrógeno o un grupo hidrocarburo de 1 a 20 átomos de carbono].

10. Método para producir un polímero de ácido policarboxílico para una mezcla de cemento, que comprende

la polimerización de un componente monomérico insaturado que contiene un monómero representado por la siguiente Fórmula Química (5):

[en la que, R¹, R² y R³ representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo metilo o -(CH₂)_z COOM² [-(CH₂)_zCOOM² puede formar un anhídrido con -COOM¹ u otro -(CH₂)_zCOOM²]; z representa un número entero de 0 a 2; y M¹ y M² representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno, un átomo de metal alcalino, un átomo de metal alcalinotérreo, un grupo amonio o un grupo amino orgánico],

en al menos dos etapas en las que las cantidades de un agente de transferencia de cadena con respecto a los componentes monoméricos insaturados son distintas unas de otras,

caracterizado porque las cantidades de agente de transferencia de cadena utilizadas con respecto a los componentes monoméricos insaturados son diferentes unas de otras en 5 veces o más entre las etapas de polimerización que constituyen las dos etapas, y porque el componente monomérico insaturado contiene un monómero representado por la siguiente Fórmula Química (6):

[en la que, R⁴ y R⁵ representan cada uno independientemente un átomo de hidrógeno o un grupo metilo; cada AO representa independientemente un grupo oxialquileno de 2 o más átomos de carbono o una mezcla de dos o más de los mismos (cuando se utilizan dos o más grupos oxialquileno, se pueden añadir los grupos oxialquileno en bloque o al azar); x representa un número entero de 0 a 2; y es 0 ó 1; n representa el número molar promedio de adición del grupo oxialquileno, de 1 a 300; y R⁶ representa un átomo de hidrógeno o un grupo hidrocarburo de 1 a 20 átomos de carbono].