Aditivo de cemento para duración de asentamiento mejorada.

Un polímero que comprende cadenas laterales de las cuales al menos el 10 % en peso pueda romperse en un medio alcalino a un pH de 8-14 a 20 C,

estando dichas cadenas laterales conectadas a la cadena principal de dicho polímero por grupos éster y opcionalmente por grupos amida y/o imida, por lo cual dicho polímero comprende a % en moles de la unidad estructural A de fórmula I **fórmula** b % en moles de la unidad estructural B de fórmula II **fórmula** c % en moles de la unidad estructural C de fórmula III **fórmula** d % en moles de la unidad estructural D de fórmula IV y **fórmula** e % en moles de la unidad estructural E de fórmula V **fórmula** en el que cada R1, independientemente de cada uno de los otros, representa un átomo de hidrógeno o un grupo metilo o sus mezclas; M representaun átomo de hidrógeno, un catión metálico, un catión amonio o un catión amonio orgánico o sus mezclas; R2, R20 y R3, independientemente de cada uno de los otros, representa un grupo alquilo o cicloalquilo C1-C12, un grupo hidroxialquilo C2C12o (R7O)zR8 en el que O representa un átomo de oxígeno, R7 representa un grupo alquileno C2C3 o sus mezclas, R8 representa un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo o cicloalquilo C1C12, un grupo hidroxialquilo C2-C12, o un grupo arilo no sustituido o sustituido, y z representa un número desde 1-250, por lo cual R2, R3 y R20 pueden ser mezclas de los mismos; R4 y R5 representan, independientemente uno del otro, un átomo de hidrógeno o un sustituyente como los definidos para R2, y R4 y R5 pueden formar juntos una estructura de anillo de la cual es parte el N, esta estructura de anillo puede contener además otros heteroátomos como otro átomo de nitrógeno, azufre u oxígeno, o sus mezclas; R6 es un enlace sencillo o un grupo metileno, a, b, c, d y e representan números en los que la suma de a+b+c+d+e=100 y b es un número desde 10-90, c es un número desde 0-85, d es un número desde 0-50 y e es un número desde 0-10 y a es 100-(b+c+d+e), por lo cual a es al menos 5.

Aditivo de cemento para duración de asentamiento mejorada Campo de la invención La presente invención se refiere a un aditivo para composiciones cementosas que reduce la caída en fluidez con el tiempo.

Fundamento de la invención Aditivos reductores de agua de alto rango, también conocidos como superplastificantes, para composiciones cementosas tales como pastas de cemento, morteros u hormigones, son bastante bien conocidas y usadas ya desde finales de los años 60. Mejoran la trabajabilidad de la composición y permiten una reducción de la relación agua a cemento. La mejora de la trabajabilidad puede conseguirse también mediante el uso de más agua pero esto influye negativamente las propiedades de la composición cementosa en el estado endurecido, por ejemplo, las fuerzas tensora y compresora, resistencia a la congelación, resistencia a sales descongelantes, impermeabilización, resistencia a la abrasión y durabilidad química. Ejemplos de reductores de agua de alto rango son sales de condensados de ácido naftalensulfónico o sales de condensados de ácido melaminasulfónico. Estos polímeros sufren el problema de pérdida drástica de fluidez de la composición cementosa con el tiempo. Esta pérdida de trabajabilidad es un gran problema para las aplicaciones donde la composición cementosa como hormigón, tiene que transportarse sobre distancias más largas. Otros ejemplos de superplastificantes son copolímeros de ácido maleico o ésteres de poliglicol del mismo como se menciona en los documentos EP 291073, EP 373621, EP 306449, EP 850894, en que todos muestran pérdida de asentamiento reducida. Aunque los copolímeros de ácido maleico se conocen por sufrir el problema de fuerte retraso del endurecimiento de la composición cementosa. El documento FR 2516913 describe copolímeros de ácido acrílico y acrilato de alquilo como agente de retención de agua para usar en yeso. En los últimos años se desarrollaron nuevos superplastificantes, copolímeros de ácido (met) acrílico con cadenas laterales de polialquilenóxido, denominados polímeros peine, que tienen muy alta reducción de agua. Aunque si esta reducción de agua de más que 20% se realiza, la composición sufre de pérdida de asentamiento, por ejemplo, pérdida de fluidez con el tiempo.

En vista de las desventajas anteriores de la técnica anterior, se necesita un nuevo aditivo para composiciones cementosas que reduce la caída de fluidez de pastas de cemento, morteros u hormigones superplastificados,

Compendio de la invención Es por lo tanto un objeto de esta invención proporcionar un polímero y un aditivo que comprende al mismo para las composiciones cementosas que reducen la caída en la fluidez (denominada pérdida de asentamiento) con el tiempo sin retraso excesivo en el endurecimiento. La presente invención se basa en el descubrimiento de que los problemas mencionados anteriormente pueden resolverse mediante el uso de un polímero, y preferiblemente un aditivo que comprende dicho polímero y al menos un polímero adicional, designado polímero A, en donde el polímero de la presente invención comprende cadenas laterales de las que al menos el 10% en peso puede romperse en medio alcalino a un pH de 8-14. Este polímero, y en particular el aditivo, pueden reducir drásticamente la pérdida de asentamiento de las composiciones cementosas.

El polímero de la presente invención comprende a% en moles de unidad estructural A de fórmula I

b% en moles de unidad estructural B de fórmula II

c% en moles de unidad estructural C de fórmula III

d% en moles de unidad estructural D de fórmula IV

y e% en moles de unidad estructural E de fórmula V

en donde cada R1 representa independientemente el uno de otro un átomo de hidrógeno o un grupo metilo o mezclas de los mismos (dondequiera que se de la expresión “mezclas de los mismos” en conexión con la especificación de sustituyentes, significa que las unidades estructurales de una clase específica con un sustituyente específico pueden estar presentes de forma simultánea con una o más unidades estructurales distintas de la misma clase aunque con otros sustituyentes específicos, y/o que, donde una unidad estructural comprende varios sustituyentes idénticamente designados, dichos sustituyentes pueden tener diferentes significados en una y la misma unidad estructural) ;

M representa un átomo de hidrógeno, un catión metálico, un catión de amonio o amonio orgánico (tal como, por ejemplo, cationes sustituidos con alquilo y/o alcanol con al menos uno de dicho sustituyente, en particular cationes de amonio sustituidos con alquilo C1 a C4 y/o alcanol C1 a C4) o mezclas de los mismos;

R2, R20 y R3 representan independientemente unos de otros un grupo alquilo C1-C12 o cicloalquilo, un grupo hidroxialquilo C2-C12 o (R7O) zR8 en que O representa un átomo de oxígeno, R7 representa un grupo alquileno C2-C3

o mezclas de los mismos, R8 representa un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo C1-C12 o cicloalquilo, un grupo hidroxialquilo C2-C12, o un grupo arilo no sustituido o sustituido y z representa un número de 1-250; por lo que R2, R3 y R20 pueden ser mezclas de los mismos,

R4 y R5 representan independientemente el uno del otro un átomo de hidrógeno o un sustituyente como se define para R2, y R4 y R5 pueden formar juntos una estructura anular de la que N es parte, esta estructura anular puede contener además otros heteroátomos como otro átomo de nitrógeno, azufre u oxígeno, o mezclas de los mismos;

R6 es un enlace sencillo o un grupo metileno,

a, b, c, d y e representan números donde la suma de a+b+c+d+e=100 y b es un número de 10-90, c es un número de 0-85, d es un número de 0-50 y e es un número de 0-10 y a es 100 – (b+c+d+e) , por lo que a es al menos 5.

El polímero B como se define anteriormente puede contener cadenas laterales de fórmula VI que están conectadas al esqueleto por grupos amida o éster.

- (A1O) x- (B1O) y-R9 VI

en donde O representa un átomo de oxígeno y A1 y B1 representan independientemente el uno del otro un grupo alquileno C2-C3 y A1\B1y

R9 representa un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo C1-C12 o cicloalquilo, un grupo hidroxialquilo C2-C12, o un grupo arilo no sustituido o sustituido y x representa un número de 1-250 e y representa un número de 0-250 y la suma de x e y es un número de 1-250 y el orden (A1O) y (B1O) es aleatorio, alternante o en forma de bloque.

El polímero A es un aditivo de dispersión del cemento preferiblemente del grupo que consiste en condensados de melamina sulfonados, condensados de naftaleno sulfonados, lignosulfonatos, maleamid-vinil-copolímeros sustituidos y copolímeros acrílicos o metacrílicos con cadenas laterales de polialquilenóxido o mezclas de los mismos.

La relación en peso sólido de polímeros A a los polímeros de la presente invención normalmente es de 0, 1:10-10:1 y preferiblemente de 1:10-10:1.

Para mejorar el efecto ya obtenible con el polímero de la presente invención solo, el polímero A y el polímero de la presente invención pueden usarse juntos, o bien combinados en un aditivo o pueden añadirse separadamente a la composición cementosa.

Descripción detallada de la invención Esta invención se refiere a un polímero y un aditivo que comprende al menos un polímero A y al menos un polímero de la presente invención, por la que el polímero de la presente invención comprende cadenas laterales de las que al menos el 10% en peso pueden romperse en medio alcalino a un pH de 8-14. Este polímero, y en particular dicho aditivo puede reducir drásticamente la pérdida de asentamiento de composiciones cementosas.

Las cadenas laterales del polímero de la presente invención pueden estar conectadas al esqueleto por uniones éster. Dicho polímero puede contener además cadenas laterales, que están conectadas al esqueleto por grupos amida. Las cadenas laterales que son rompibles en medio alcalino son, por ejemplo, uniones éster como en ésteres acrílicos polimerizados. No rompibles en la manera mencionada anteriormente son ésteres como en ésteres metacrílicos polimerizados. Además las cadenas laterales que están conectadas al esqueleto por uniones amida o imida no están consideradas como rompibles en la idea de esta patente.

El polímero de la presente invención comprende a% en moles de unidad estructural A de fórmula I

b% en moles de unidad estructural B de fórmula II

c% en moles de unidad estructural C de fórmula III

d% en moles de unidad estructural D de fórmula IV y

e% en moles de unidad estructural E de fórmula V

en donde cada R1 representa independientemente una de otra un átomo de hidrógeno o un... [Seguir leyendo]

1. Un polímero que comprende cadenas laterales de las cuales al menos el 10 % en peso pueda romperse en un medio alcalino a un pH de 8-14 a 20ºC, estando dichas cadenas laterales conectadas a la cadena principal de dicho polímero por grupos éster y opcionalmente por grupos amida y/o imida, por lo cual dicho polímero comprende

a  % en moles de la unidad estructural A de fórmula I

b  % en moles de la unidad estructural B de fórmula II

c  % en moles de la unidad estructural C de fórmula III

d  % en moles de la unidad estructural D de fórmula IV y

e  % en moles de la unidad estructural E de fórmula V

en el que cada R1, independientemente de cada uno de los otros, representa un átomo de hidrógeno o un grupo metilo o sus mezclas;

M representa un átomo de hidrógeno, un catión metálico, un catión amonio o un catión amonio orgánico o sus mezclas;

R2, R20 y R3, independientemente de cada uno de los otros, representa un grupo alquilo o cicloalquilo C₁-C₁₂, un grupo hidroxialquilo C₂-C₁₂ o (R7O)_zR8 en el que O representa un átomo de oxígeno, R7 representa un grupo alquileno C₂-C₃ o sus mezclas, R8 representa un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo o cicloalquilo C₁-C₁₂, un grupo hidroxialquilo C₂-C₁₂, o un grupo arilo no sustituido o sustituido, y z representa un número desde 1-250, por lo cual R2, R3 y R20 pueden ser mezclas de los mismos;

R4 y R5 representan, independientemente uno del otro, un átomo de hidrógeno o un sustituyente como los definidos para R2, y R4 y R5 pueden formar juntos una estructura de anillo de la cual es parte el N, esta estructura de anillo puede contener además otros heteroátomos como otro átomo de nitrógeno, azufre u oxígeno, o sus mezclas;

R6 es un enlace sencillo o un grupo metileno,

a, b, c, d y e representan números en los que la suma de a+b+c+d+e=100 y b es un número desde 10-90, c es un número desde 0-85, d es un número desde 0-50 y e es un número desde 0-10 y a es 100-(b+c+d+e), por lo cual a es al menos 5.

2. Un polímero conforme a la reivindicación 1 que contiene cadenas laterales de fórmula VI que están conectadas a la cadena principal por grupos amida o éster,

y en las que O representa un átomo de oxígeno y A¹ y B¹ representan, independientemente uno del otro, un grupo alquileno y A¹ ¹ B¹ y

R9 representa un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo o cicloalquilo C₁-C₁₂, un grupo hidroxialquilo C₂-C₁₂ o un grupo arilo no sustituido o sustituido, y x representa un número desde 1-250, e y representa un número desde 0-250, y la suma de x e y es un número de 1-250 y el orden de (A¹O) y (B¹O) es aleatorio, alternante o en bloques.

3. Un polímero conforme a la reivindicación 1 ó 2, obtenible o producido por una reacción de copolimerización de monómeros (met)acrílicos.

4. Un polímero conforme a la reivindicación 1 ó 2, obtenible o producido por una reacción de estructuras análogas de polímero de esterificación y opcionalmente amidación y/o imidación de un ácido policarboxílico.

5. Un polímero conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 que comprende 5-90 % en moles, preferiblemente 20-80 % en moles de la unidad estructural A de fórmula I; y 10-90 % en moles, preferiblemente 15-70 % en moles de la unidad estructural B de fórmula II; y 0-85 % en moles de la unidad estructural C de fórmula III; y 0-50 % en moles, preferiblemente 0-20 % en moles de la unidad estructural D de fórmula IV; y 0-10 % en moles de la unidad estructural E de fórmula V.

6. Un polímero conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que al menos 15 % de los grupos laterales se rompen en 2 horas a un pH mayor que 12,5 y a 22ºC.

7. Una mezcla para reducir la pérdida de fluidez de composiciones cementosas, morteros y hormigón, comprendiendo dicha mezcla al menos un polímero A y al menos un polímero conforme a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el polímero A es un agente dispersante de cemento.

8. Una mezcla conforme a la reivindicación 7, en la que el polímero A es un agente dispersante de cemento seleccionado del grupo que consta de condensados de melamina sulfonada, condensados de naftaleno sulfonado, lignosulfonatos, co- polímeros de maleamida-vinilo sustituidos y copolímeros acrílicos o metacrílicos con cadenas laterales de poli(óxido de alquileno), o sus mezclas.

9. Una mezcla conforme a la reivindicación 8, en la que la relación de peso sólido de los polímeros A y los polímeros de una de las reivindicaciones 1 a 7 es desde 0,1:10-10:1, preferiblemente desde 1:10-10:1.

10. Un mortero, hormigón o ligante cementoso que comprende el polímero de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

11. Un mortero, hormigón o ligante cementoso que comprende la mezcla de la reivindicación 8 ó 9.

12. El mortero, hormigón o ligante cementoso de la reivindicación 11 que comprende la mezcla en una cantidad de 0,01 a 10 % en peso por peso del ligante, teniendo dicho mortero u hormigón un contenido unitario de composición de ligante de cemento, o una mezcla de cemento y polvo microscópico hidráulico latente o inerte de 100 a 800 kg/m³, preferiblemente de 250 a 650 kg/m³.

13. Un procedimiento para producir un mortero, hormigón o ligante cementoso de la reivindicación 11 ó 12, en el que el polímero de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 y el polímero A se añaden separadamente o se premezclan como una mezcla en forma sólida o líquida.